[发明专利]一种功能型聚醚酰亚胺添加剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种功能型聚醚酰亚胺添加剂的制备方法，主要内容包括以双氯酞酰亚胺为原料，芳香二酚及二甲氨基‑丙基‑氯代酞酰亚胺为原料，通过芳香亲核取代反应，直接制备双氨基聚醚酰亚胺中间体，然后所得中间体与丙磺酸内酯或丙内酯反应，获得两亲性聚醚酰亚胺添加剂，用于高性能防污膜的制备，本发明通过芳香亲核取代反应制备两亲性聚醚酰亚胺添加剂，避免了使用昂贵的联苯二酐单体和二胺法工艺，合成步骤少，可降低成本50％以上，因此具有明显的产业化优势。

技术领域

本发明涉及一种功能型聚醚酰亚胺添加剂的制备新方法，属于高分子合成化学范畴。

背景技术

为了提高聚砜(PSF)超滤膜的防污性能，采用物理共混方法，在铸膜液中加入两亲性组份，是最适合于工业生产的工艺流程。近年来，ZL201810028428.5及Journal ofMembrane Science,2017(542),81-90公开报道一种两亲性聚醚酰亚胺作为膜添加剂材料，膜的水通量、防污性能、机械性能得到全面提升，解决了传统添加剂如聚乙二醇(PEG)或聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)提高膜防污性能，但必然牺牲膜的其他如机械及耐热性的难题。然而上述公开的两亲性聚醚酰亚胺添加剂材料是采用传统的二酐、二胺和封端剂的合成路线，而该方法的原料醚二酐一般是采用如下式17的制备方法：

上式17多步反应路线是导致醚二酐成本高的直接原因。因此开发新的合成路线制备聚醚酰亚胺添加剂，减少合成步骤，可以有效降低其制备成本。

发明内容

为了解决二酐二胺路径制备聚醚酰亚胺导致其成本高的问题，本发明公开了一种由芳香亲核取代反应制备功能型聚醚酰亚胺添加剂的方法，从而减少添加剂的制备步骤，大幅降低成本，本发明公开方法制备的两亲性添加剂，与聚砜材料刚性、玻璃化温度及机械性能均具有相似的性能，因此匹配度高。本发明制备的添加剂在铸膜液中添加量在0.5～3％之间，即可获得上述膜水通量大幅提升，恢复率由对比膜的60％提高到90％以上，其制备方法简洁，与聚砜材料相容性好，难流失，价格成本与聚砜膜基材相当，因此十分适合工业化应用。为了实现上述发明任务，本发明采用如下技术方案：

一种功能型聚醚酰亚胺添加剂的制备新方法，按下式步骤实施：

上式n为2～20的整数，其中-Ar-为下式1～7中的一种：

其中，-Ar’-为下式8～14中的一种：

其中，为下式15或16中的一种：

其制备过程如下：在氮气保护下，将双氯代酞酰亚胺a、双酚b、N，N-二甲基-丙基氯代酞酰亚胺c、碳酸钾、非质子性溶剂及带水剂甲苯或二甲苯，在130～160℃，进行缩合反应5-24小时。趁热过滤除去不溶物，减压回收溶剂，所得浅黄色固体粗产物d用乙醇或异丙醇索氏提取3小时后，100℃干燥6小时，得双氨基聚醚酰亚胺d，

所得双氨基聚醚酰亚胺d溶于无水氯仿，加入与N，N-二甲基-丙基氯代酞酰亚胺投料等摩尔数的丙磺酸内脂或丙内酯，回流反应5～10小时后，回收溶剂氯仿，所得固体物质用去离子水洗3次，100℃烘干10小时，得两亲性得两亲性聚醚酰亚胺添加剂e或f。

进一步地，所述的双氯代酞酰亚胺单体a包括双(3-双氯代酞酰亚胺)和双(4-双氯代酞酰亚胺)；缩合剂碳酸钾与双酚的摩尔比为2～2.1：1。

进一步地，所述的反应溶剂包括N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基乙酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)中的一种，反应溶剂使用量为反应单体质量的3～5倍，所加入的带水剂与溶剂同质量；所述的得双氨基聚醚酰亚胺d与丙磺酸内脂或丙内酯反应的浓度控制在2～10％。