[发明专利]安全易控制的高透明低雾度砜聚合物及其制备方法

说明书

本发明公开一种安全易控制的高透明低雾度砜聚合物及其制备方法。以合成单体二羟基芳香化合物和/或合成单体二氯基芳香化合物为原料，在有机溶剂中，并在有机碱为催化剂存在的条件下，控制在均相体系中及在聚合温度下直接进行聚合反应，得到反应聚合物料；以有机碱作为催化剂，反应没有水生成，聚合体系无需脱除水分，催化剂完全溶解与聚合体系，向反应聚合物料中加入碱水溶液进行反应，反应结束，冷却、得白色条状固体，经烘干，即得砜聚合物产品。反应使在均相体系中发生，聚合稳定性容易控制，透明度、耐热性和颜色等产品。

技术领域：

本发明涉及的是特种工程塑料技术领域，尤其涉及能够安全生产的耐高温透明热塑性工程塑料砜聚合物及其组合物或复合材料领域；满足食品接触，电子电器，航空航天，医疗卫生等应用；特别是一种安全易控制的高透明低雾度砜聚合物及其制备方法。

背景技术：

砜聚合物属特种耐高温透明热塑性工程塑料，具有突出的热性能，优良的耐化学性，出色的高温抗蠕变性，优异的尺寸稳定性，极低的烟雾和有毒气体排放，优越的耐热水和过热蒸汽，良好的电性能，主要包括聚砜PSU，聚醚砜PES和聚苯砜PPSU三种类型。由于它们具有耐热性、耐热水性、抗蠕变性、尺寸稳定性、耐冲击性、耐化学药品性、无毒、阻燃等优异的综合性能，所以长期以来在电子、电器、机械、汽车、医疗器具、食品加工及不沾涂料等领域得到广泛的应用。工业上重要的聚芳醚砜包括聚砜聚(PSU)、醚砜(PES)和聚苯砜(PPSU)。现有聚芳醚砜有采用二苯砜或环丁砜或N-甲基吡咯烷酮为溶剂的生产工艺，例如专利EP2008067700，US20100310804A1，CN85105138A，CN1765953A，CN1844196A，CN101704951A，CN101735459A。所需单体以碱金属氢氧化物(KOH或NaOH)或碱金属碳酸盐(Na2C03、K2C03或这两者的混合物)为成盐剂、采用二甲苯为分水剂，在140-190℃左右使酚羟基反应成为酚盐基，再与4，4’-二氯二苯砜聚合成为高聚物，再经过粉碎和纯化工段得到聚芳醚砜纯树脂。现有碱金属成盐剂体系工艺存在如下缺点：(1)成盐过程同时生成水和二氧化碳，其中水必须用带水剂甲苯或二甲苯蒸发携带出聚合体系才能使反应继续进行，二甲苯冷凝回流后继续蒸发携带，如此反复持续数小时，这一过程复杂繁琐；(2)所生产的水长期滞留聚合体系中会与单体4，4’-二氯二苯砜发生水解反应，导致少量单体失效无法聚合最终使聚合分子量难以稳定控制；(3)一般采用碱金属氢氧化物(KOH或NaOH)为成盐剂的工艺碱性过强，在高温且有水存在的条件，过量的KOH或NaOH完全以金属离子和-OH形式存在，且环丁砜易分解，影响最终产品质量；(4)采用KOH或K2CO3作为成盐剂，则会造成树脂含钾端基，使树脂在高温加工成型时稳定性降低；(5)用二甲苯为成盐带水剂，由于二甲苯属于易燃易爆物质，生产车间较危险，需要建设甲类防爆车间，建设投资大大增加，且其沸点相对较低，而成盐阶段温度较高，会导致剧烈冷却回流，从而带走大量的热量，造成高能耗；(5)成盐阶段反应需要较长时间，增加能耗且生产效率较低。

还有关于制备砜聚合物的专利，已公开过相关专利，如专利CA847963制备聚芳聚醚的方法，US4105636芳族聚醚的制造，CN1057783C窄分布高热稳定性聚醚砜树脂(PES)的合成，US6593445浅色的聚联苯醚砜及其改善的制备方法，等等，均采用碱金属盐或碱土金属盐，或其碳酸盐或碳酸氢盐或其混合物，作为成盐剂，与二羟基双酚单体反应生成水，同时加入带水剂如甲苯、二甲苯等把水蒸发携带出体系以使反应顺利进行，但此类亲核取代反应均反应存在一些问题，如有副产物水生成，需要用带水剂带出生成的水，整个反应过程繁琐，耗费大量的反应时间，且带水剂易燃易爆增加危险度，更严重的是，水不可能完全携带干净，残留的水对聚合反应造成严重影响，如使单体发生水解，最终影响产品的质量和收率。其次，成盐过程生成大量副产物盐NaCl，与溶剂和聚合物混合在一起很难充分分离，使后处理生成工序十分繁琐和巨大的设备投资。其三，成盐反应过程是在不溶于聚合体系的碱金属盐颗粒表面发生的表面吸附反应，对反应的控制也会产生很多不确定因素，使最终聚合物粘度波动很大，难以稳定控制。