[发明专利]一种聚苯硫醚微球及其制备方法、应用

说明书

本发明涉及化工合成领域，特别涉及一种聚苯硫醚微球及其合成方法、应用。该聚苯硫醚微球的平均粒径为1～500μm，其球形度在90％以上，表面起伏在10nm以下。本发明还提供了一种聚苯硫醚微球的制备方法，包括如下步骤：A)在控温的条件下对碱性硫化物溶液脱水；B)向所述碱性硫化物溶液中加入二卤苯溶液，进行预聚反应；C)控制反应温度进行聚合反应，得到固体颗粒；D)对所述固体颗粒进行漂洗和超临界干燥。

技术领域

本发明涉及化工合成领域，特别涉及一种聚苯硫醚微球及其制备方法。

背景技术

聚苯硫醚作为特种工程塑料具有以下突出优点：良好的耐化学腐蚀性，极佳的自阻燃性，良好的电气绝缘性，良好的尺寸稳定性，优良的耐热性。广泛应用于电子电气、机械制造、汽车制造、航天工业等领域。由于聚苯硫醚流动性佳，可以通过注塑、挤出等传统手段制成各种特种工程塑料制品和精密部件。近年来，3D打印技术发展迅速，利用该技术可以生产形状复杂，性能优异的各种制品。如上所述，聚苯硫醚特点之一是熔融时的热稳定性和流动性非常好，所以易成型加工，这有利于作为3D打印材料时的铺粉过程，所得到的制品收缩率小，尺寸稳定性也好。

基于材料堆积法的3D打印技术是一种新型快速成型制造技术。打印机通过读取产品设计文件中的横截面信息，以液体状、粉末状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，利用熔融、热烧结等方法将各层截面粘合起来从而制造出所需产品。这种技术的特点在于方便用于异型材产品的生产。为了保证制品的表面光滑，机械尺寸型以及具有良好的力学、热力学、电学等性能，常用的3D材料微观上主要是球形。这主要是由于3D打印粉末堆积应遵循能量最小原则，即使成型品处于最稳定状态的原则，只有球体尽可能地相互靠近，占据最小的体积，窄粒径分布有利于3D打印制品的成型。此外，需要控制打印粉末的球体的粒径，如果粒径过小如纳米级，会导致打印设备铺粉不佳，产品表面孔隙多，从而在宏观上制品的表面粗糙度高。3D打印领域建议的粉末粒径范围为40～100μm。最后，粒径分布最好呈现正态或者高斯分布，有利于粉末颗粒的粘结及制品表面尺寸准确度的控制。

虽然聚苯硫醚作为特种工程塑料具有突出的优点，但是现有技术对聚苯硫醚微观结构没有任何的要求，因此现有技术也不关心合成后的聚苯硫醚的微观结构。发明人通过研究发现，其微观结构为极为不规则的碎屑状。对于制备例如3D打印产品，这种碎屑状的聚苯硫醚并不合乎其作为原料的要求，因为其与3D材料微观上为粉末粒径范围为40～100μm的正态分布的球形结构相去甚远。

因此，为了能将聚苯硫醚作为异型材更好的应用于例如3D打印技术中，亟需开发出一种新的简便易行的聚苯硫醚的合成方法，从而使聚苯硫醚具备3D材料的微观特性。

发明内容

因此，本发明提供了一种聚苯硫醚微球，该微球的平均粒径为1～500μm，其球形度在90％以上，表面起伏在10nm以下。其中，球形度为与物体相同体积的球体的表面积和物体的表面积的比；表面起伏为以相同体积的正球形表面为基准，凸出或凹陷于该球形表面的测量值。

在一个具体的实施方式中，该微球的平均粒径为20～100μm。其中，优选微球的平均粒径为40～90μm。

本发明还提供了一种聚苯硫醚微球的制备方法，其包括如下步骤：A)在控温的条件下对碱性硫化物溶液脱水；B)向所述碱性硫化物溶液中加入二卤苯溶液，进行预聚反应；C)控制反应温度进行聚合反应，得到固体颗粒；D)对所述固体颗粒进行漂洗和超临界干燥。在本发明中使用超临界干燥的方法使制备的聚苯硫醚保持了聚苯硫醚的微球形状，这一微观结构的改变拓宽了聚苯硫醚的应用范围和领域。