[发明专利]一种提升反应安全性的高产率聚苯醚制造方法

说明书

技术领域

本发明揭露一种聚苯醚的制造方法，尤指一种提升反应制程安全性及维持高产率的聚苯醚制造方法。

背景技术

聚苯醚(PPE)是由苯分子与氧原子以醚键结合而成的聚合物，主链大部份为苯环，除具高度热安定性及优良机械性质外，还具备低热扩张系数、低成型压缩系数、低潜变系数及低吸水性等特性，有助于加工成型的稳定性。聚苯醚(PPE)另具优秀电气特性，电介质损失小，绝缘性也良好，在不同温度、频率及湿度下，其介电常数及散逸因素几乎不变，故聚苯醚(PPE)具备极佳介电性能。

习知聚苯醚(PPE)是由2,6-二甲基酚(2,6-dimethylphenol，简称2,6-DMP)与氧(O₂)，在有机溶剂与铜和胺类所形成的配位化合物催化剂存在下，经碳、氧原子C-O氧化聚合而得。另外，2,6-DMP与具有官能基的酚类化合物进行共聚合可达到改质效果。

例如2,6-DMP与双酚物共聚成两端具OH官能基的聚苯醚(以下简称以双酚改质的2,6-DMP)。其中，所述双酚物选自四甲基双酚A(TMBPA)、四甲基双酚F(TMBPF)、四甲基双酚(TMBP)或4-溴化-2,6-二甲基酚(4-Bromo-2,6-DimethylPhenol，BDMP)。

例如2,6-DMP与烯基酚物共聚成具烯基官能基的聚苯醚(以下简称以烯基酚改质的2,6-DMP)。其中，所述烯基酚物选自2-丙烯基-6-甲基苯酚(AMP)或2-丁烯基-6-甲基苯酚(BMP)。

PPE反应过程需在氧、有机溶剂(甲苯或醇类)与催化剂存在下进行，其中，氧为助燃物，有机溶剂为可燃物，制程设备易产生静电形成点火源。所以，PPE制程涉及燃烧三要素：助燃物、可燃物及点火源，若设计不当，PPE反应过程易发生爆炸，具高度危险性。

为了防患在PPE反应程序中发生爆炸，先前技术是藉调整操作参数，包括降低温度及增加压力，使可燃物(即，有机溶剂)的气相浓度控制在爆炸下限，以去除可燃物的危险因素；同时，也藉改善反应设备的材质，来去除(静电)点火源的危险因素；但，为了使PPE维持高产率，却使用纯氧或使用浓度高于限氧浓度(Limiting Oxygen Concentration，简称LOC)的氧气(助燃物)，故整个PPE反应过程中仍存在着助燃物的危险因素。

如图1所示，PPE的氧化聚合反应制法，设有一氧化聚合反应槽10，其内部另附设一传统式叶轮搅拌装置20，利用该叶轮搅拌装置20的转轴21带动设于转轴21末端的叶片22转动搅拌PPE反应液30。在叶片22搅拌时，透过一氧气喷管60浸入PPE反应液30，将高压氧气导入PPE反应液30中，借着叶片22的搅拌，强迫氧气与PPE反应液30接触，使得PPE反应液30与氢气在催化剂存在下进行氧化聚合反应而制得PPE。

但，这种氧化聚合反应槽10因为供给氧气与PPE反应液30的接触效率不佳，而且催化剂使用铜-胺形成的配位化合物，在PPE反应程序中会生成水影响反应，导致PPE产率低，不利于工业生产；尤其为了防患爆炸，限制氧浓度在较低浓度状态下生产PPE，亦造成PPE产率更低。另外，传统式叶轮搅拌装置20因使用机械轴封，容易泄漏反应液与产生静电，对PPE制程深具危险性的缺点。

发明内容

本发明揭露一种提升反应安全性的高产率聚苯醚制造方法，在制造聚苯醚(PPE)的反应制程中，使用低于反应溶剂限氧浓度(LOC)的氧气为助燃物，有助于提高整个PPE反应过程的安全性。

本发明揭露的聚苯醚制造方法，包括下列关键技术，有助于提升PPE反应制程安全性与维持PPE高产率：

1.氧化聚合反应槽使用设有一兼具抽气、排气及搅拌功能的磁轴封搅拌器，在低氧浓度条件下进行氧化聚合反应，可有效提升氧气与反应液的接触速率，及提高PPE产率；及

2.使用含C₁～C₆醇和表面活性剂的铜-胺配位化合物为催化剂，可有效提升PPE氧化聚合过程的反应性与稳定性。

本发明的聚苯醚反应程序，包括以下步骤：

a)准备一氧化聚合反应槽，且槽内设有一兼具抽气、排气及搅拌功能的磁轴封搅拌器；

b)在氧化聚合反应槽内使用2,6-DMP、以双酚改质的2,6-DMP或以烯基酚改质的2,6-DM与反应溶剂混合溶解成PPE反应液；其中，所述反应溶剂选自甲苯、甲醇、乙醇、丙醇或丁醇；且所述反应溶剂浓度限定在溶剂爆炸浓度下限；