[发明专利]一种高热稳定性封端砜聚合物、制备方法及其在餐具上的应用

说明书

本发明公开了一种高热稳定性封端砜聚合物、制备方法及其在餐具上的应用，属于特种工程塑料与餐具制造技术领域，本发明采用碳酸二甲酯作为封端剂，制备的砜聚合物熔体流动速率为10～100g/10min，透明度≥82％，具有优异的耐高温性和不易发生霉变性，特别适用于制备卫生级的餐具；本发明制备方法工艺简单，对比现有技术加入氯代甲烷气体，具有更彻底的反应程度；本发明公开一种由砜聚合物制成的筷子，克服了现有竹木筷子、塑料密胺筷子及不锈钢筷子等材料制成的筷子存在的易生菌、挥发有毒物质及烫伤等使用缺陷；本发明还提供了上述筷子的生产工艺，适用于工业化生产。

技术领域

本发明属于特种工程塑料与餐具制造技术领域，涉及一种高热稳定性封端砜聚合物、制备方法及其在餐具上的应用。

背景技术

砜聚合物属特种耐高温透明热塑性工程塑料，具有突出的热性能，优良的耐化学性，出色的高温抗蠕变性，优异的尺寸稳定性，极低的烟雾和有毒气体排放，优越的耐热水和过热蒸汽，良好的电性能，主要包括聚砜(PSU)，聚醚砜(PES)和聚苯砜(PPSU)三种类型。

评价这些性能优劣的关键因素是分子量的稳定性，因为耐高温塑料的加工温度通常高达300℃以上，尤其是对砜聚合物而言，更是高达350℃以上，材料在高温条件下是否出现分子链发生断裂降解或支化交联反应是证明其稳定性的直接原因，如果发生以上变化，表现在材料性能上就会发生颜色变深，流动性变差，力学性能降低等问题。而高分子材料的端基稳定性又是决定整个分子链稳定性的关键，所以，技术开发人员必须从分子链端基稳定性角度进行改进，才能提高材料的加工稳定性。

按照目前较成熟的合成方法，砜聚合物是由二羟基芳香单体和二氯基芳香单体通过缩聚反应来制备，如EP000361，EP1272547公开的聚苯砜PPSU的生产方法，其分子链端基一般包括-Cl端基和-OH端基两种类型，其中-OH端基在高温受热条件下极易发生反应而使分子链断裂，技术人员进行了大量工作改进端基取代，如US2012029106公开了以氯代甲烷为封端剂生产低-OH端基含量聚联苯砜PPSU，如CN1057783公开的以单氯砜或单氟酮为封端剂制备较窄分子量分布的聚醚砜PES，另外，还有其它功能基团的封端剂，如酸酐封端的专利如EP9602990，苯乙炔封端的专利如200410010630，等等。总之，各种封端技术均有优缺点，值得注意的问题是，对于液态或固态封端剂，如果有残留则难以除去，作为小分子残存在材料中直到使用端，就会影响产品性能或带来使用时的安全隐患，对于气态封端剂如氯甲烷，虽然残存封端基在烘干或加热熔融过程中会挥发，但其封端效果或转化率因为难以表征而没有明确公布。

碳酸二甲酯(dimethyl carbonate，DMC，分子量90.07)是一种低毒、环保性能优异、用途广泛的新型绿色化学试剂，分子结构中含有羰基、甲基和甲氧基等官能团，具有多种反应性能，在生产中具有使用安全、方便、污染少、容易运输等特点。由于DMC毒性很低，在1992年就被欧洲列为无毒产品，是一种符合现代清洁工艺要求的环保型化工原料，是一种具有发展前景的绿色化工产品，因此DMC的合成技术受到了国内外化工界的广泛重视，我国化工部在八五和九五期间将其列为重点项目。1992年在预测作为非毒性物质注册登记，因其分子结构的特殊性而含有甲基，几乎囊括了碘甲烷、氯甲烷或硫酸二甲酯，这些有毒的甲基化试剂的绝大部分分子反应，大大减少了卤代烷、硫酸二甲酯为甲基化的试剂，给环境带来的严重污染的可能性，被誉为二十一世纪有机合成的一个“新领域”。因此，以碳酸二甲酯做封端剂，特别适合在食品接触类材料上的应用。

由于PPSU/PES不含双酚A(BPA)等特性而特别适合在食品接触上应用，在居家日常用品上有越来越被广大家庭接受的趋势。例如市场上销售的筷子主要有竹木筷子，塑料密胺筷子及不锈钢筷子等。但是，竹木筷子易发霉变质，极易藏污纳垢，特别是很容易滋生黄曲霉素这类高致癌物质，严重影响饮食健康；而塑料密胺筷子在使用和高温消毒时会挥发出三聚氰胺、甲醛等有害物质，同样会影响饮食健康。不锈钢筷子除医用级不锈钢外一般都含有重金属，并且食用高温饭菜时，由于其易导热易烫伤，故存在不易使用的缺陷。