[发明专利]一种聚砜类树脂聚合物材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚砜类树脂聚合物材料及其制备方法，制备方法为以4，4'‑二氯二苯砜、碳酸钾和聚合单体为原料，以二甲基乙酰胺为有机溶剂，以甲苯为除水剂，包括以下步骤：将4，4'‑二氯二苯砜、碳酸钾、聚合单体、二甲基乙酰胺及甲苯混合进行聚合反应，得到聚合物溶液；以及将聚合物溶液冷却至室温后，沉降至去离子水中，并于80℃洗涤5次，烘干得到粉末状聚砜类产物，其中粉末状聚砜类产物中的环状二聚体含量小于等于0.03wt％。本发明解决了现有技术中聚砜类树脂生产工艺中环状二聚体含量高的问题，提高了聚砜类树脂的产品品质，减轻了聚砜类树脂下游产品因环状二聚体残留量高带来的生产问题。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚砜类树脂聚合物材料及其制备方法。

背景技术

聚砜是高分子聚合物，是一种无定形、热塑性树脂。目前工业化聚砜类树脂主要包括双酚A型聚砜(PSU/PSF)、聚醚砜(PES/PESU)、聚苯砜/聚芳砜/聚亚苯基砜(PPSU)。其特性是：力学性能优异、刚性大、耐磨、高强度等，由于其良好的特性，聚砜已被广泛应用于医疗器械、航天航空、电子等高端领域材料。

目前聚砜类高分子材料最先进生产工艺是一步合成法。一步合成法：主要原料4，4'-二氯二苯砜、聚合单体、碳酸钾或碳酸氢钾，在溶剂中聚合，常用溶剂有二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等，可选择甲苯、二甲苯等作为脱水剂。聚合结束后用水、乙醇或甲醇作为沉淀剂，在沉淀剂中聚砜从聚合物溶液中分离出来。分离出来的聚砜经纯化、干燥、造粒和包装。目前一步法中物料配比DMAC体积为DCDPS和聚合单体质量和除以系数0.3，然而这种反应体系浓度条件下合成得到的聚砜类材料中含有很大比例约(0.5wt％)的环状二聚体副产物，对聚砜材料的产品质量产生不利影响。

这种环状二聚物在二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)等极性非质子性溶剂中从聚砜溶液中缓慢结晶，使得聚砜类下游产品生产，溶剂型聚合物的制备过程中，如超滤膜的浇铸过程中，产生结晶析出的生产问题。并且这种环状二聚体在聚砜溶液储存容器壁上沉积为硬结晶垢，一旦形成，这种垢极难溶解，不溶于传统有机溶剂，在400℃的温度下都难以溶化去除，影响聚砜材料的存储和使用。

发明内容

为了降低合成过程中产生的环状二聚体，提高聚砜类材料的品质，本发明的目的在于提供一种聚砜类树脂聚合物材料及其制备方法，能够在反应过程中减少(或部分抑制)环状二聚体的生成，以降低聚砜产品中环状二聚体的含量。

为达上述目的，本发明提供一种聚砜类树脂聚合物材料的制备方法，该制备方法以4，4'-二氯二苯砜、碳酸钾和聚合单体为原料，以二甲基乙酰胺为有机溶剂，以甲苯或二甲苯为除水剂，且该制备方法包括以下步骤：

(1)将上述4，4'-二氯二苯砜、碳酸钾、聚合单体、二甲基乙酰胺以及甲苯混合进行聚合反应，得到聚合物溶液；以及

(2)将该聚合物溶液冷却至室温后，沉降至去离子水中，并于80℃洗涤5次，烘干得到粉末状聚砜类产物，其中该粉末状聚砜类产物中的环状二聚体含量小于等于0.03wt％。

作为可选的技术方案，该步骤(1)为：将上述4，4'-二氯二苯砜、碳酸钾、聚合单体、二甲基乙酰胺以及甲苯混合投入反应釜，在氮气保护、温度为140℃±5℃条件下分水8小时，蒸走甲苯，并升温至180℃±5℃聚合4小时；其中，二甲基乙酰胺的体积的数值为4，4'-二氯二苯砜和聚合单体的质量之和的数值除以系数X，甲苯的体积为二甲基乙酰胺的体积的一半，且该系数X为0.1～0.25，体积的单位为升，质量的单位为千克。

作为可选的技术方案，该步骤(1)为：先将聚合单体、碳酸钾、除水剂以及一半量的二甲基乙酰胺加入至反应釜中，在氮气保护、140℃±5℃条件下分水8小时，蒸走除水剂，并升温至180℃±5℃；再将4，4'-二氯二苯砜溶于另一半量的二甲基乙酰胺中形成混合液，将该混合液滴加到该反应釜的反应液中，且于0.5～1小时内加完，保持180℃±5℃聚合4小时。