[发明专利]聚芳硫醚砜的中温两步合成方法

说明书

本发明提供了一种聚芳硫醚砜的中温两步合成方法，在九水硫化钠Na₂S·9H₂O与4,4’‑二卤二苯砜的反应体系中引入催化剂无水CH₃COONa，选用高性能非质子极性溶剂1,3‑二甲基‑2‑咪唑啉酮作为反应溶剂，首先在125～140℃预聚合200～240min，然后迅速升温至160～174℃进行聚合310～360min，制备聚芳硫醚砜。产物为灰白色颗粒物质，产率为75％～80％，700℃下固体残留率为41％～42％。本发明方法提高该聚合反应效率，在中温下合成了性能优异的聚芳硫醚砜。

技术领域

本发明涉及一种聚芳硫醚砜制备工艺，特别是涉及一种聚芳硫醚砜的中温合成方法，应用于高分子材料制备工艺技术领域。

背景技术

聚芳硫醚砜的合成方法有很多，如麦氏法、硫化钠法、CPS开环聚合法、硫磺溶液法等等，但适用于工业大规模生产的方法只有硫化钠法。该方法由美国Phillips公司于上世纪80年代首先提出。目前生产聚芳硫醚砜的国家主要有美国、日本和中国等，研究工作主要着重于生产工艺参数的改进，如溶剂及催化剂的选择、溶剂及催化剂的用量、合成时间及温度的调控、反应单体之间的配比等等，以降低成本，简化合成工艺，提高经济效益，并提升聚芳硫醚砜树脂的性能。但目前制备聚芳硫醚砜产率还有待提高，耐热性和热稳定性及耐腐蚀性能也有待提高，这成了亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种聚芳硫醚砜的中温两步合成方法，选用高性能非质子极性溶剂1,3-二甲基-2-咪唑啉酮，在中温下通过两步法聚合反应合成了性能优异的聚芳硫醚砜，产率高，所制备的聚芳硫醚砜耐热性和热稳定性好。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚芳硫醚砜的中温两步合成方法，包括如下步骤：

a.在室温下，将Na₂S·9H₂O和1,3-二甲基-2-咪唑啉酮按摩尔比2:(5.2～6.8)的原料反应物比例加入反应釜中，在惰性气氛保护下，使原料搅拌均匀，然后加热到130～140℃，保温20～35min进行脱水，然后冷却至不高于90℃，得到脱水的混合原料；

b.以脱水前的Na₂S·9H₂O、无水CH₃COONa及4,4’-二卤二苯砜的摩尔比为2:(0.05～0.15):(1.05～1.50)的比例，继续向反应釜中加入催化剂无水CH₃COONa和反应单体4,4’-二卤二苯砜，形成反应体系，然后中温两步合成方法，对反应釜中反应体系进行升温至125～140℃，搅拌反应体系进行预聚合反应200～240min，再升温至160～174℃，继续进行聚合反应310～360min，得到反应产物；优选反应单体4,4’-二卤二苯砜中的卤为氯元素或溴元素；优选按照不低于10℃/min的升温速度迅速升温，使目标温度升至160～174℃的聚合反应温度，进行聚合反应；

c.将反应釜和在所述步骤b中制备的反应产物降温冷却至90～100℃，然后向反应釜中加入去离子水，静置沉淀；若沉淀后反应釜中有大块固体产生，需要先将其粉碎后抽滤；若沉淀后没有大块固体产生，则直接进行抽滤；在完成抽滤后，先采用无水甲醇对抽滤获得的反应产物颗粒进行洗涤至少10次，再采用去离子水，对反应产物颗粒进行洗涤至少10次，然后将产物颗粒在120～130℃下进行干燥20～24h，获得灰白色颗粒状聚芳硫醚砜。

本发明制备的聚芳硫醚砜的结构式为：

其中n～＝100～150。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.本发明方法采用性能优异的溶剂1,3-二甲基-2-咪唑啉酮和催化剂无水CH₃COONa，提高该聚合反应效率；