[发明专利]一种聚芳香醚的制备方法

说明书

本发明涉及一种聚芳香醚的制备方法，其包括以下步骤：(1)将二卤单体、双酚单体、磷酸钠和溶剂进行混合，形成反应体系；(2)使反应体系在惰性气氛下进行聚合反应，所述反应过程中无水生成。本发明的方法能够在较高温度下无水产生聚合制备聚芳醚酮、聚芳醚腈以及聚醚酰亚胺等聚芳香醚，剔除了分水剂的使用以及简化了溶剂回收工艺。

技术领域

本发明涉及聚芳香醚合成领域，具体涉及一种聚芳香醚的制备方法。

技术背景

聚芳香醚是一类重要的高性能高分子材料，其不仅具有较高的热稳定性、化学稳定性及机械强度，而且结构多样、来源广泛，在国防军工、航空航天、高端制造等领域发挥了不可替代的作用。这些高分子材料的制备主要通过活化的二卤化物与双酚的芳香亲核取代缩聚反应来实现。一种工艺需要加入分水剂，将反应过程中产生的水移出，再升温进行聚合。分水剂多为易燃易爆的芳香化合物，它的使用不仅会带来环保、安全上的成本增加，也会使后处理流程中的溶剂回收工艺变得复杂，最终导致生产成本增加。另外一种工艺可以不加入分水剂，直接将生成的水蒸出，再升温聚合。这种工艺虽然剔除了分水剂分水环节，但若分水不彻底或分水时间过长，就会导致分子量不高，或者产物较深的颜色。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明提供一种聚芳香醚的制备方法。该方法采用磷酸钠为碱，聚合后生成磷酸氢二钠，没有水产生，无需分水，同时磷酸氢二钠在高温下不易分解，实现了需要较高温度下聚合才能制备的聚芳香醚高分子的无水产生合成。此外，该方法还使得生产周期缩短、溶剂回收简化。

本发明提供的聚芳香醚的制备方法包括以下步骤：

(1)将二卤单体、双酚单体、磷酸钠和溶剂进行混合，形成反应体系；

(2)使反应体系在惰性气氛下进行聚合反应，所述反应过程中无水生成。

根据本发明的一些实施方式，该方法还包括步骤(3)将步骤(2)聚合反应的产物进行洗涤、干燥，得到所述聚芳香醚。

现有技术中采用磷酸钾为碱，虽然没有水产生，无需分水，但是磷酸钾分子量大(分子量为212.27，碳酸钾分子量为138.21)，一个分子理论上只能接受一分子卤化氢(碳酸钾理论上可以接受两个分子卤化氢)，因此用量大，且价格昂贵。同时，磷酸氢二钾在200℃左右缩合生成焦磷酸钾和水，水会破坏聚合物或阻断聚合，因此，在需要反应温度较高的聚芳香醚制备中无法使用。本发明中采用的磷酸钠具有和磷酸钾相近的碱性，磷酸氢二钠在250℃左右才会发生脱水反应，且磷酸钠分子量较小(分子量为163.94)，同等情况下用量小，价格也较便宜。本发明采用磷酸钠作为碱，在较高温度下，实现较低成本地制备聚芳香醚。

根据本发明的一些实施方式，所述聚合反应的温度在200℃以上。在一些实施方式中，所述聚合反应的温度为200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃或它们之间的任意值。在一些实施例中，所述聚合反应的温度为210℃至300℃。在一些实施例中，所述聚合反应的温度为230℃至270℃。

根据本发明的一些实施方式，所述磷酸钠与所述二卤单体的质量比为1.0-3.0:1，例如1.2:1、1.4:1、1.6:1、1.8:1、2.0:1、2.1:1、2.3:1、2.6:1、2.8:1或它们之间的任意值。在本发明的一些实施例中，所述磷酸钠与所述二卤单体的质量比为1.5-2.5:1。

根据本发明的一些实施方式，所述磷酸钠与所述双酚单体的质量比为0.5-4.0:1，例如0.6:1、0.7:1、0.9:1、1.2:1、1.4:1、1.5:1、1.7:1、2.0:1、2.1:1、2.3:1、2.5:1、2.7:1、2.9:1、3.3:1、3.6:1、3.8:1或它们之间的任意值。在本发明的一些实施例中，所述磷酸钠与所述双酚单体的质量比为1.0-3.5:1。

根据本发明的一些实施方式，所述聚合反应的反应时间为1h至10h。