[发明专利]一种低分子量聚苯醚及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低分子量聚苯醚及其制备方法，该低分子量聚苯醚的制备方法包括：1)备料：分别配置氧化剂、催化剂、底物溶液；2)开料预混：将底物溶液逐滴加入氧化剂、催化剂的混合溶液；3)恒温反应：恒温搅拌聚合反应；4)洗涤纯化：将离心后的产物进行分级洗涤。相比于现有技术，本发明提供的低分子量聚苯醚的制备方法可以得到铜含量较少或不含铜的低分子量聚苯醚，以提升聚苯醚的加工性能和介电性能；同时反应过程中产生的副产物联苯醌的含量很少，提高反应的选择性，使得分离纯化步骤与传统合成方法中的反复溶解‑再沉淀的纯化步骤相比得到简化，节约资源，保护环境。

技术领域

本发明涉及聚合物的合成技术领域，尤其涉及一种低分子量聚苯醚及其制备方法。

背景技术

聚苯醚是重要的工程塑料之一，由于其良好的热稳定性、阻燃性、尺寸稳定性和低吸湿性，被广泛用于电气或电子设备、汽车零部件、商用机器和高频印刷电路板。通常情况下，合成的聚苯醚数均分子量大于20000，其玻璃化转变温度约为210℃，熔融粘度高，流动相差，这种高分子量聚苯醚材料用于高频印刷电路板和复合材料时，具有加工性能差、熔体粘度高、反应活性低的特点。因此，对于聚苯醚上述性能的改善很有必要。

低分子量聚苯醚是能够保持优良性能的前提下解决上述问题的一种不错选择。目前生产低分子量聚苯醚的方法有再分配法和直接聚合法。如中国专利CN101389691即采用再分配法，将自由基引发剂、酚类物质和数均分子量10000以上的聚苯醚加入溶剂中进行反应，得到数均分子量在4000以下的低分子量聚苯醚。但再分配法也存在一些缺陷，如得到的产物分子量呈现双分散性，容易将自由基引发剂引入聚合物链，并且多采用甲苯这种毒性较大的有机溶剂，对环境危害性大。另外，直接聚合法可以有效解决部分问题。如中国专利CN1334836A在苯、甲苯等芳香族溶剂中采用溶液聚合法制得低分子量聚苯醚树脂，但是这种方法存在产生的副产物联苯醌含量较高，需要使用大量反溶剂进行反复多次沉淀洗涤以及使用压力防爆装置等缺陷。因此，开发一种更高效、更经济的直接聚合制备低分子量聚苯醚的方法是很有必要的。

过硫酸盐是一种强氧化剂，具有很高的氧化还原电位，已被用于制备聚苯胺、聚吲哚和聚吡咯等。通常情况下，过硫酸盐可以通过碱、热、二价铜等金属离子进行均相活化，产生活性氧化物质并进行后续的氧化反应。有研究表明，过硫酸盐可以在碱性溶液中被铜、钴的金属氧化物氧化铜、四氧化三钴等活化，然后通过脱氢机制将各种酚类物质聚合为低分子量的聚酚物质。这使得以过硫酸盐为氧化剂在铜离子的催化下制备聚苯醚成为可能。

通常，铜催化剂在聚苯醚的制备过程中是不可或缺的。然而，在作为绝缘材料使用时，聚苯醚中的高残留铜含量往往会对其介电性能产生不利影响。且在生产过程中，采用重金属催化剂意味着需要在后续洗涤步骤加入强酸进行处理，这对设备以及环境的影响是恶劣的。因此，在聚苯醚的制备过程中使用利于铜离子溶解的溶剂以减少聚苯醚中的铜残留量，或者在制备聚苯醚时使用不含重金属的催化剂对于聚苯醚性能的提升和环境十分有利。而过硫酸盐可以被无金属碳材料活化，如纳米碳、还原氧化石墨烯和氮化碳，这意味着用非金属催化剂活化过硫酸盐合成聚苯醚是一种合适的替代方法。

鉴于此，开发一种以过硫酸盐为氧化剂，在金属或非金属催化条件下制备高纯度的低分子量聚苯醚的高效、便捷的方法是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种以过硫酸盐为氧化剂氧化聚合单体2,6-二甲基苯酚得到低分子量聚苯醚的方法，在金属或非金属的催化下，得到铜含量较少或不含铜的低分子量聚苯醚，以提升聚苯醚的加工性能和介电性能；同时反应过程中产生的副产物联苯醌的含量很少，使得洗涤纯化步骤与传统合成方法中的反复溶解-再沉淀的纯化步骤相比得到简化，节约资源，保护环境。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

根据本发明的第一方面，本发明提供一种低分子量聚苯醚的制备方法，包括以下步骤：