CN102786681B - 聚合物的纯化装置以及纯化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种聚合物的纯化装置以及纯化方法。纯化装置包括溶剂供给系统和洗涤系统；溶剂供给系统包括溶剂釜、溶剂流通管以及加热器，所述溶剂流通管一端连接溶剂釜，另一端连接洗涤釜，所述加热器用于加热溶剂釜中的洗涤溶剂，使洗涤溶剂经过溶剂流通管流入洗涤釜内；洗涤系统包括洗涤釜、电机、冷凝器以及虹吸管，所述电机以及冷凝器均设于洗涤釜的顶部，所述虹吸管一端连接洗涤釜，另一端连接溶剂釜，所述洗涤釜中的洗涤溶剂通过虹吸管回流至溶剂釜中。本发明聚合物的纯化装置结构简单，使用上述纯化装置的纯化方法能耗低、提纯效果好、且可自动化。

Description

聚合物的纯化装置以及纯化方法

技术领域

本发明涉及聚合物的提纯，尤其涉及一种聚合物的提纯装置以及纯化方法。

背景技术

高性能的聚合物因其耐高温、机械性能好等诸多优点，在近年来得到了广泛的应用，但其合成路线大都采用溶液缩聚，产物中混有大量的溶剂和副产物，如果溶剂和副产物处理不干净，会对聚合物的性能造成很大的影响。

现有技术中常采用反复多次水煮的工艺，溶剂消耗量大，能耗高，而且间歇操作，容易混入杂质；或采用将高温高压的水通过装有物料的耐高压容器带出无机盐分，但其结构复杂，工业化不易实现；或采用超声波装置和高压釜对聚合物进行纯化，但此类技术仍属于间歇式操作，效率低，而且中间过程易引入新的杂质。

发明内容

综上所述，本发明有必要提供一种结构简单、能耗低且自动化的聚合物的纯化装置。

此外，还有必要提供一种使用上述装置的聚合物纯化方法。

一种聚合物的纯化装置，包括溶剂供给系统和洗涤系统，所述溶剂供给系统用于盛装洗涤溶剂以及向洗涤系统提供洗涤溶剂，所述洗涤系统用于洗涤目标聚合物；所述溶剂供给系统包括溶剂釜、溶剂流通管以及加热器，所述洗涤系统包括洗涤釜、电机、冷凝器以及虹吸管，所述溶剂流通管的一端连接所述溶剂釜，所述溶剂流通管的另一端连接所述洗涤釜，所述加热器用于加热所述溶剂釜中的洗涤溶剂，使洗涤溶剂经过所述溶剂流通管流入所述洗涤釜内；所述电机以及所述冷凝器均设于所述洗涤釜的顶部，所述虹吸管一端连接所述洗涤釜，所述虹吸管的另一端连接所述溶剂釜，所述洗涤釜中的洗涤溶剂通过所述虹吸管回流至所述溶剂釜中。

其中，所述加热器为导热油加热器，设置于所述溶剂釜的釜体外部；或所述加热器为蒸汽盘管加热器，设置于所述溶剂釜的内部。

其中，所述溶剂流通管两端分别连接在所述溶剂釜的顶端与所述洗涤釜的顶端。

其中，所述溶剂流通管连接所述洗涤釜的一端设有过滤网。

其中，所述虹吸管连接洗涤釜的一端连接在所述洗涤釜的侧壁上或凸伸入所述洗涤釜内，使得洗涤釜内洗涤溶剂的液面到达虹吸管管口的高度后从所述洗涤釜内流入所述溶剂釜。

进一步地，当所述虹吸管连接洗涤釜的一端连接在所述洗涤釜的侧壁上时，其管口距离洗涤釜底部合适高度以能够达到洗涤纯化效果。

进一步地，当所述虹吸管连接洗涤釜的一端凸伸入洗涤釜内时，其伸入部分的管口距离洗涤釜底部的高度可调节，可根据所加入的目标聚合物的量来调节虹吸管伸入洗涤釜内的长度，从而调节虹吸管管口距离洗涤釜底部的高度，选择合适的高度，以达到更好的洗涤效果以及提高洗涤效率。

其中，所述虹吸管连接所述洗涤釜的一端设有过滤网。

其中，所述洗涤釜为不锈钢材质。

其中，所述溶剂供给系统还包括第一卸料阀以及第一加料口，所述第一卸料阀与所述第一加料口均设置在溶剂釜上，以供向所述溶剂釜内加入或卸出物料。

其中，所述洗涤系统还包括溶剂回收管以及真空泵，所述溶剂回收管一端连接所述洗涤釜，所述溶剂回收入管的另一端连接所述溶剂釜，所述真空泵设置于所述溶剂回收管上，所述真空泵抽真空将洗涤釜中的洗涤溶剂通过所述溶剂回收管抽送至所述溶剂釜中。

其中，所述溶剂回收管连接洗涤釜的一端设有过滤网。

其中，所述洗涤系统还包括第二加料口以及第二卸料阀，所述第二卸料阀与所述第二加料口设置在洗涤釜上，以供向所述洗涤釜内加入或卸出物料。

其中，本发明聚合物的纯化装置中的过滤网均采用耐高压、耐腐蚀材料制成。

优选地，所述过滤网为不锈钢。

其中，所述过滤网的目数为50~500目。

进一步地，所述过滤网的目数为50~100目。

一种聚合物的纯化方法，包括如下步骤：

加料步骤：将洗涤溶剂加入到溶剂釜中，将目标聚合物加入到洗涤釜中，所述溶剂釜和所述洗涤釜之间连接有溶剂流通管和虹吸管；

洗涤步骤：加热所述溶剂釜，所述洗涤溶剂经汽化通过所述溶剂流通管不断从溶剂釜进入洗涤釜，在所述洗涤釜中冷凝至液态，洗涤所述目标聚合物，将所述目标聚合物中含有的杂质和/或溶剂溶于所述洗涤溶剂中，将溶解有杂质和/或溶剂的洗涤溶剂通过所述虹吸管回流至所述溶剂釜。

其中，所述聚合物的纯化方法还包括后处理步骤：重复洗涤步骤6-15h后，将经过洗涤步骤的目标聚合物干燥至恒重，得到纯化的聚合物。

其中，所述加料步骤中，所述目标聚合物为固体，优选为粉末状、颗粒状或圆物状，进一步地优选为具有微孔结构的目标聚合物，其与洗涤溶剂有更大的接触面积。

其中，所述加料步骤中，所述洗涤釜内设有搅拌器，所述搅拌器上设有电机，所述电机运转，带动所述搅拌器转动，开启搅拌，搅拌的转速为50~500r/min。

其中，所述目标聚合物可先经过预处理步骤。所述预处理步骤中，将目标聚合物粉碎为粒径为0.1~1mm的小颗粒。

其中，所述洗涤步骤中，加热溶剂釜，溶剂釜中的洗涤溶剂受热汽化后形成蒸汽进入洗涤釜中，在冷凝器中冷凝为液体形态的洗涤溶剂。加热所述溶剂釜0.5~2.0h后，洗涤溶剂浸满聚合物达到虹吸管的管口处并通过虹吸管回流至溶剂釜。

其中，所述洗涤步骤中，所述目标聚合物和所述洗涤溶剂的混合比例为使所述目标聚合物保持流动状态。

进一步地，所述洗涤釜中目标聚合物占目标聚合物和洗涤溶剂总量的1~90wt%。

更进一步地，所述洗涤釜中目标聚合物占目标聚合物和洗涤溶剂总量的5~50wt%。

其中，所述洗涤步骤中，洗涤釜内设有搅拌器，所述搅拌器上设有电机，所述电机运转，带动所述搅拌器转动，充分混合目标聚合物和洗涤溶剂。所述电机的转速为50~500r/min。

其中，所述洗涤步骤中，洗涤釜内的温度为环境温度到洗涤溶剂沸点之间。

其中，所述后处理步骤中，用真空吸料的方式将聚合物抽出，置于130℃的真空烘箱中干燥至恒重，即制得纯化的聚合物。

本发明所述的聚合物纯化装置及纯化方法可用于纯化的目标聚合物包括以下基团的一种或多种：（a）苯基或联苯基、（b）羰基和/或砜以及（c）醚和/或硫醚；进一步地，所述目标聚合物为聚醚醚酮（polyetheretherketone，缩写PEEK）、聚醚酮（polyetherketone，缩写PEK）、聚醚酮酮（polyetherketoneketone，缩写PEKK）、聚醚酮醚酮酮（polyetherketoneetherketoneketone，缩写PEKEKK）、聚醚醚酮酮（polyetheretherketoneketone，缩写PEEKK）、聚醚砜（polyethersulfone，缩写PESF）或联苯聚醚砜（Polyphenylene sulfone，缩写PPSU)。

当目标聚合物含有无机盐杂质时，可用去离子水作为洗涤溶剂除去；当目标聚合物含有水溶性溶剂和/或无机盐杂质，如含有环丁砜和/或无机盐杂质时，也可用去离子水作为洗涤溶剂除去；当目标聚合物含有非水溶性溶剂和/或无机盐杂质，如二苯砜和/或无机盐时，可用丙酮或乙醇作为洗涤溶剂除去非水溶性溶剂，用去离子水为洗涤溶剂除去无机盐杂质。

通过上述聚合物纯化方法纯化得到的聚合物，所述聚合物中溶剂的含量小于等于200ppm，进一步地小于等于100ppm，更优地小于等于50ppm；金属离子含量小于等于200ppm，进一步地小于等于100ppm，更优地小于等于50ppm。

本发明还提供所述聚合物纯化方法制得的聚合物应用于电子电气、电动工具、交通运输、汽车、机械、仪表、建筑、信息存储、光学材料、医疗器械、体育用品、民用制品、航空航天及国防军工等领域。

相较现有技术，本发明聚合物的纯化装置，结构简单，洗涤过程中采用虹吸原理，整个过程只需通过加热，能耗低，而且实现了自动化和连续化；本发明整个体系为密闭系统，不会在处理过程中使环境中的杂质混入，同时也隔绝了处理过程中的蒸汽或有害气体对环境的污染；洗涤溶剂循环利用，大大节约了资源；每次进入洗涤釜的洗涤溶剂均为纯净的洗涤溶剂，洗涤能力强；本发明的装置不仅能高效纯化聚合物，同时也有利于洗涤溶剂的回收。

附图说明

图1为本发明聚合物的纯化装置的示意图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明公开一种聚合物纯化装置100，能够高效简便地提纯目标聚合物，包括溶剂供给系统10以及洗涤系统20。所述溶剂供给系统10用于向洗涤系统20提供溶剂。所述洗涤系统20洗涤目标聚合物，除去杂质和/或溶剂。

溶剂供给系统10包括溶剂釜11、第一卸料阀12、第一加料口13、溶剂流通管14以及加热器15。所述溶剂釜11中盛装洗涤溶剂，所述洗涤溶剂能溶解目标聚合物中的杂质和/或溶剂。所述第一卸料阀12设于所述溶剂釜11的底部，用于释放溶剂釜中的洗涤溶剂。所述第一加料口13设于所述溶剂釜11的顶部，所述洗涤溶剂通过所述第一加料口13进入到所述溶剂釜11中。所述溶剂流通管14的一端连接所述溶剂釜11，所述溶剂流通管14的另一端连接所述洗涤系统20。本实施例中所述溶剂流通管14的两端分别连接在所述溶剂釜11与所述洗涤釜21的顶端。所述溶剂流通管14将所述溶剂釜11中的洗涤溶剂导入到所述洗涤系统20中，用以洗涤所述目标聚合物。所述加热器15设置在所述溶剂釜11上，用于加热所述溶剂釜11中的洗涤溶剂。所述加热器15可为导热油加热器，设置于所述溶剂釜11的釜体外侧；也可为蒸汽盘管加热器，设置于所述溶剂釜11内部。本实施例中采用带夹套的导热油加热器。

洗涤系统20包括洗涤釜21、第二加料口22、电机23、冷凝器24、虹吸管25、溶剂回收管26、真空泵27以及第二卸料阀28。所述洗涤釜21用于盛装目标聚合物以及洗涤溶剂，并且在洗涤釜21中完成洗涤步骤。所述第二加料口22设于所述洗涤釜21顶部，所述目标聚合物通过所述第二加料口22进入到所述洗涤釜21中。所述电机23设置于所述洗涤釜21的顶部。所述电机23的一端连接一搅拌器29并延伸至所述洗涤釜21内，所述搅拌器29在所述电机23的驱动下运转，带动所述洗涤釜21中的目标聚合物以及洗涤溶剂混合运转，所述目标聚合物中的溶剂和/或杂质溶解于洗涤溶剂中，将目标聚合物中的聚合物与溶剂和/或杂质分离。所述冷凝器24设置于所述洗涤釜21的顶部，所述溶剂釜11中的洗涤溶剂加热汽化后通过所述溶剂流通管14进入所述洗涤釜21中，进入所述洗涤釜21中的气态的洗涤溶剂遇到所述冷凝器24冷凝为液态的洗涤溶剂，滴落到所述洗涤釜21的底部。所述虹吸管25一端连接所述洗涤釜21，另一端连接所述溶剂釜11。所述所述虹吸管25连接所述洗涤釜21的一端连接在所述洗涤釜21的侧壁上或凸伸入所述洗涤釜21内。本实施例中所述虹吸管25采用从所述洗涤釜21的底部伸入，其伸入洗涤釜21内的部分距离搅拌器29一定距离，避免所述搅拌器29工作时破坏所述虹吸管25。并且所述虹吸管25伸入所述洗涤釜21内的一端可根据加入到所述洗涤釜21中的目标聚合物的量来调节其长度。所述洗涤釜21中洗涤溶剂的液面达到虹吸管25的管口时，所述洗涤溶剂就通过所述虹吸管25回流至所述溶剂釜11中，所述洗涤溶剂中溶解有目标聚合物中所含的杂质和/或溶剂。所述虹吸管25连接所述洗涤釜21的一端设置有过滤网，避免目标聚合物中的聚合物流出。所述溶剂回收管26一端连接所述洗涤釜21，另一端连接所述溶剂釜11。更进一步地，所述溶剂回收管26另一端可连接所述溶剂釜11的第一加料口13。所述溶剂回收管26连接洗涤釜21的一端设有过滤网。所述溶剂回收管26连接洗涤釜21的一端设置有过滤网。所述真空泵27设置于所述溶剂回收管26上，所述真空泵27抽真空将所述洗涤釜21中的洗涤溶剂通过所述溶剂回收管26抽送至所述溶剂釜11中。所述第二卸料阀28设置于所述洗涤釜21底部。洗涤后的聚合物从第二卸料阀28中放出。

所述聚合物纯化装置100使用时，将洗涤溶剂从第一加料口13加入溶剂釜11中，将目标聚合物从第二加料口22加入洗涤釜21中。开启溶剂供给系统10的加热器15。洗涤溶剂在加热器15的加热作用下汽化为洗涤溶剂蒸汽，通过溶剂流通管14进入到洗涤釜21中。洗涤溶剂蒸汽进入冷凝管24冷凝为液体形态的洗涤溶剂，进入洗涤釜21底部，在电机23的作用下，与目标聚合物均匀混合。如此重复，洗涤溶剂不断从溶剂釜11进入到洗涤釜21，直至洗涤釜21中洗涤溶剂的液面到达虹吸管25的管口处，洗涤溶剂通过虹吸管25回流至溶剂釜11，回流的洗涤溶剂中溶解了目标聚合物中的杂质和/或溶剂。如此重复，不断有纯净的洗涤溶剂从溶剂釜11进入到洗涤釜21中，洗涤釜21中溶解有杂质和/或溶剂的洗涤溶剂不断从洗涤釜21中的虹吸管25回流至溶剂釜11中。

如此自动循环纯化目标聚合物，纯化完成后，使用真空泵27将洗涤釜21中的洗涤溶剂通过溶剂回收管26抽送至溶剂釜11中。洗涤釜21中的经过纯化的目标聚合物通过第二卸料阀28取出。

本发明所述的聚合物纯化装置100可用于纯化的目标聚合物包括以下基团的一种或多种：（a）苯基或联苯基、（b）羰基和/或砜以及（c）醚和/或硫醚；进一步地，所述目标聚合物为聚醚醚酮、聚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酮醚酮酮、聚醚醚酮酮、聚醚砜或联苯聚醚砜。

当目标聚合物含有无机盐杂质时，可用去离子水作为洗涤溶剂除去；当目标聚合物含有水溶性溶剂和/或无机盐杂质，如含有环丁砜和/或无机盐杂质时，也可用去离子水作为洗涤溶剂除去；当目标聚合物含有非水溶性溶剂和/或无机盐杂质，如二苯砜和/或无机盐时，可用丙酮或乙醇作为洗涤溶剂除去非水溶性溶剂，用去离子水为洗涤溶剂除去无机盐杂质。

使用上述聚合物纯化装置对聚合物进行纯化时，包括如下步骤：

加料步骤：将洗涤溶剂加入到溶剂釜11中，将目标聚合物加入到洗涤釜21中，所述溶剂釜和所述洗涤釜之间连接有溶剂流通管14和虹吸管25；

洗涤步骤：加热所述溶剂釜11，所述洗涤溶剂经汽化通过所述溶剂流通管14不断从溶剂釜11进入洗涤釜21，在所述洗涤釜21中冷凝至液态，洗涤所述目标聚合物，将所述目标聚合物中含有的杂质和/或溶剂溶于所述洗涤溶剂中，将溶解有杂质和/或溶剂的洗涤溶剂通过所述虹吸管25回流至所述溶剂釜11。

其中，所述聚合物的纯化方法还包括后处理步骤：重复洗涤步骤6-15h后，将经过洗涤步骤的目标聚合物干燥至恒重，得到纯化的聚合物。

其中，所述加料步骤中，所述目标聚合物为固体，优选为粉末状、颗粒状或圆物状，进一步地优选为具有微孔的结构。

其中，所述加料步骤中，开启搅拌，搅拌的转速为50~500r/min。

其中，所述目标聚合物可先经过预处理步骤。所述预处理步骤中，将目标聚合物粉碎为粒径为0.1~1mm的小颗粒。

其中，所述洗涤步骤中，加热溶剂釜11，溶剂釜11中的洗涤溶剂受热汽化后形成蒸汽进入洗涤釜21中，在冷凝器24中冷凝为液体形态的洗涤溶剂。加热所述溶剂釜11，0.5~2.0h后，洗涤溶剂浸满聚合物达到虹吸管管口位置并通过虹吸管回流至溶剂釜。

其中，所述洗涤步骤中，所述目标聚合物和所述洗涤溶剂的混合比例为使所述目标聚合物保持流动状态。

进一步地，所述洗涤釜中目标聚合物占目标聚合物和洗涤溶剂总量的1~90wt%。

更进一步地，所述洗涤釜中目标聚合物占目标聚合物和洗涤溶剂总量的5~50wt%。

其中，所述洗涤步骤中，洗涤釜中电机运转，带动搅拌器转动，充分混合目标聚合物和洗涤溶剂。所述电机的转速为50~500r/min。

其中，所述洗涤步骤中，洗涤釜内的温度为环境温度到洗涤溶剂沸点之间。

其中，所述后处理步骤中，用真空吸料的方式将聚合物抽出，置于130℃的真空烘箱中干燥至恒重，即制得纯化的聚合物。

通过上述聚合物纯化方法纯化得到的聚合物，所述聚合物中溶剂的含量小于等于200ppm，进一步地小于等于100ppm，更优地小于等于50ppm；金属离子含量小于等于200ppm，进一步地小于等于100ppm，更优地小于等于50ppm。

所述聚合物纯化方法制得的聚合物可应用于电子电气、电动工具、交通运输、汽车、机械、仪表、建筑、信息存储、光学材料、医疗器械、体育用品、民用制品、航空航天及国防军工等领域。

对纯化聚合物进行以下测试：

1、离子含量测试：采用德国斯派克生产的电感耦合等离子体发射光谱仪对树脂里残留的离子进行分析，具体方法是取一定质量经干燥后的树脂，用浓硫酸使之碳化，再加入氧化剂使C、H变成CO₂和H₂O，使其它离子溶于酸液，如果酸液是澄清透明的则直接进行ICPAES测试，如果不透明则离心后使其变成澄清透明再进行ICPAES测试。

2、溶剂含量测试：采用GC-MS面积归一化法(JY/T003-1996)测试，采用气相色谱-质谱联用分析仪，具体为：

采用6890N气相色谱（美国Agilent公司）与Quattro Micro GC串联质谱（美国Waters公司）联用仪。

气相色谱条件为：HP-1MS毛细管柱（30mm×0．25mm，0.1μm）。柱温：初温100℃保持lmin，以8℃/min程序升温至205℃。再以30℃/min程序升温至280℃保持3min。进样口温度：250℃。分流比为10:1。载气：氦气，流速为1mL/min。

质谱条件为：离子源(EI源)温度220℃，接口温度300℃，碰撞气为氩气。正离子多反应监测模式检测，MRM定性离子对：EtG为261>143(CE=5)，261>73(CE=20)；EtG-d为266>143(CE=5)，266>73(CE=20)；以261>143(EtG)和266>143(EtG-d5)作为定量离子对。

以下通过具体的实施例对本发明所述的聚合物纯化装置100对具体聚合物纯化过程作实例描述，以助于理解本发明的技术方案。以下测试结果中的百分数均为质量百分数。

实施例1

以二苯砜为溶剂制备的聚醚醚酮树脂的纯化。

取含有二苯砜和无机盐的聚醚醚酮25kg进行粉碎，加入到洗涤釜中，开启搅拌，转速为200r/min。往溶剂釜加入200kg丙酮，开启加热，半个小时后，丙酮全部浸满了聚合物并开始通过虹吸管回流至溶剂釜中，此时不断有纯净的丙酮蒸气流入至洗涤釜，同时带有二苯砜的丙酮通过虹吸作用回流至溶剂釜，维持此状态9个小时，中间每隔90分钟取样测试二苯砜的含量，然后开启真空泵将洗涤釜中的丙酮抽出至溶剂釜中，把溶剂釜中的丙酮抽出并换成去离子水，同样的方式继续洗涤，维持回流的状态9个小时之后，通过真空泵抽出洗涤釜中的去离子水，再通过真空吸料抽出纯化后的PEEK，在130℃真空下干燥至恒重，测定PEEK中的离子杂质及溶剂含量，具体的测试结果如表1所示。

表1

残留物	处理前	处理1.5h	处理3.0h	处理4.5h	处理6.0h	处理7.5h	处理9.0h
								二苯砜	70%	24.3%	2.5%	0.9%	868ppm	223ppm	45ppm
Na（ppm）	6.2×104	9854	4620	1167	254	34	11
								Fe（ppm）	5478	2476	1609	981	183	75	36
Ca（ppm）	4687	2391	1158	576	248	94	45

实施例2

以二苯砜为溶剂的聚醚醚酮酮树脂的纯化

取含有二苯砜和无机盐的聚醚醚酮酮25kg进行粉碎，加入到洗涤釜中，开启搅拌，转速为200r/min。往溶剂釜加入200kg乙醇，开启加热，40分钟后，乙醇全部浸满了聚合物并开始通过虹吸管回流至溶剂釜中，此时不断有纯净的乙醇流入至洗涤釜，同时带有二苯砜的乙醇通过虹吸作用回流至溶剂釜，维持此状态12个小时，中间每隔2小时取样测试二苯砜的含量，然后开启真空泵抽出所有乙醇至溶剂釜中，把溶剂釜的乙醇抽出并换成去离子水，同样的方式继续洗涤，大约1个小时后开始回流，维持回流的状态10个小时之后，通过真空泵抽出洗涤釜中的去离子水，再通过真空吸料抽出纯化后的PEEKK，在130℃真空下干燥至恒重，测定PEEKK中的离子杂质及溶剂含量，具体的结果如表2所示。

表2

残留物	处理前	处理2.0h	处理4.0h	处理6.0h	处理8.0h	处理10.0h	处理12.0h
								二苯砜	70%	22.9%	3.2%	1.1%	751ppm	168ppm	35ppm
Na（ppm）	5.7×104	8796	3872	2241	373	89	32
								Fe（ppm）	5478	2476	1609	981	183	75	36
Ca（ppm）	3892	1879	1283	633	365	117	37

实施例3

以环丁砜为溶剂制备的聚醚醚酮树脂的纯化。

取含有环丁砜溶剂和无机盐的聚醚醚酮25kg进行粉碎，加入到洗涤釜中，开启搅拌，转速为200r/min。往溶剂釜加入200kg去离子水，开启加热，1个小时后，去离子水全部浸满了聚合物并开始通过虹吸管回流至溶剂釜中，此时不断有纯净的去离子水流入至洗涤釜中，同时带有溶剂和无机盐的去离子水通过虹吸作用回流至溶剂釜，维持此状态9个小时，中间每隔90分钟取样测试溶剂和无机盐的含量，然后真空泵抽出洗涤釜中的去离子水，再通过真空吸料抽出纯化后的聚醚醚酮，在130℃真空下干燥至恒重，测定聚醚醚酮中的杂质离子及溶剂含量，具体的结果如表3所示。

表3

残留物	处理前	处理1.5h	处理3.0h	处理4.5h	处理6.0h	处理7.5h	处理9.0h
								环丁砜	85%	33.7%	1.9%	1369ppm	968ppm	198ppm	46ppm
Na（ppm）	5.5×104	9630	5691	2017	309	56	38
								Fe（ppm）	5789	3487	1590	883	302	104	43
Ca（ppm）	3987	2965	1274	661	267	104	29

实施例4

以环丁砜为溶剂制备的联苯聚醚砜树脂的纯化。

取含有环丁砜溶剂和无机盐的联苯聚醚砜25kg进行粉碎，加入到洗涤釜中，开启搅拌，转速为200r/min。往溶剂釜加入200kg去离子水，开启加热，1个小时后，去离子水全部浸满了聚合物并开始通过虹吸管回流至溶剂釜中，此时不断有纯净的去离子水流入至洗涤釜，同时带有溶剂和无机盐的去离子水通过虹吸作用回流至溶剂釜中，维持此状态9个小时，中间每隔90分钟取样测试溶剂和无机盐的含量，然后真空泵抽出洗涤釜中的去离子水，再通过真空吸料抽出纯化后的联苯聚醚砜，在130℃真空下干燥至恒重，测定联苯聚醚砜的杂质离子及溶剂含量，具体的结果如表4所示。

表4

残留物	处理前	处理1.5h	处理3.0h	处理4.5h	处理6.0h	处理7.5h	处理9.0h
								环丁砜	85%	28.6%	2.1%	1069ppm	882ppm	254ppm	87ppm
Na（ppm）	5.1×104	9723	4870	2291	459	146	42
								Fe（ppm）	4692	2903	1468	877	428	209	67
Ca（ppm）	3865	2711	1479	981	389	198	59

实施例5

将20kg含有2376ppmNa+的带有氟末端基的聚醚醚酮聚合物的粉末状样品加入到洗涤釜中，开启搅拌至250r/min。往溶剂釜加入200L去离子水，开启加热，40分钟后去离子开始浸满聚合物并沿着虹吸管回流，5个小时后，开启真空泵抽出去离子水，再开启真空吸料抽出已纯化的聚合物，放在130℃真空下干燥至恒重。

经测试，聚醚醚酮中Na+含量降低为15ppm，通过13C核磁共振仪分析，证实氟端基的量没有改变。

从实施例5可见，采用本发明聚合物的纯化装置提纯聚合物，洗涤溶剂用量少，处理效果好，聚合物中残留的离子杂质含量少，且不破坏聚合物的结构。

对比例1

采用与实施例1等量的相同原料，同样粉碎后用等同聚合物重量10倍的丙酮处理6遍抽提二苯砜，再用去离子水在常温下煮至沸腾并维持30分钟抽提无机盐。溶剂抽提和去离子水抽提均为6遍，所需要的时间为24小时，溶剂含量和杂质离子含量测试结果如表5所示。

表5

残留物	处理前	第一遍	第二遍	第三遍	第四遍	第五遍	第六遍
								二苯砜	70%	31.3%	3.8%	1.2%	1038ppm	649ppm	366ppm
Na（ppm）	6.2×104	10211	6211	1587	401	256	133
								Fe（ppm）	5478	2856	1987	1091	236	190	165
Ca（ppm）	4687	2459	1387	663	323	208	145

由实施例1与对比例1对比可见，采用该自动纯化装置纯化树脂，节约了丙酮，用时少了4个小时，处理效果好，聚合物中残留的溶剂和离子杂质含量少，而且能实现自动化和连续化。

对比例2

采用与实施例2等量的相同原料，同样粉碎后用等同于聚合物重量10倍的乙醇处理8遍抽提二苯砜，再用去离子水在常温下煮至沸腾并维持30分钟抽提无机盐，反复处理6次。溶剂抽提和去离子水抽提所需要的时间为30小时，溶剂含量和杂质离子含量测试结果如表6所示。

表6

残留物	处理前	第一遍	第二遍	第三遍	第四遍	第五遍	第六遍
								二苯砜	70%	29.7%	3.9%	1.4%	998ppm	459ppm	289ppm
Na（ppm）	5.7×104	9654	6539	1347	387	294	165
								Fe（ppm）	5478	2749	1765	957	335	225	182
Ca（ppm）	3892	2587	1250	579	298	194	173

由实施例2与对比例2对比可见，采用该自动纯化装置纯化树脂，节约了乙醇，用时少了6个小时，处理效果好，聚合物中残留的溶剂和离子杂质含量少，而且能实现自动化和连续化。

对比例3

采用与实施例3等量的相同原料，同样粉碎后用等同于聚合物重量10倍的去离子水在常温下煮至沸腾并维持30分钟抽提所含的溶剂和无机盐，反复进行6次。所需要的时间为9小时，溶剂含量和杂质离子含量测试结果如表7所示。

表7

残留物	处理前	第一遍	第二遍	第三遍	第四遍	第五遍	第六遍
								环丁砜	85%	29.5%	2.9%	0.9%	945ppm	597ppm	309ppm
Na（ppm）	5.5×104	9759	5679	1492	538	403	289
								Fe（ppm）	5789	3751	2037	1187	348	201	105
Ca（ppm）	3987	2769	1539	748	369	294	183

由实施例3与对比例3对比可见，采用该自动纯化装置纯化树脂，虽所需时间一样，但减少了中间过程，而且处理效果更好，聚合物中残留的溶剂和离子杂质含量少，实现了自动化和连续化。

对比例4

采用与实施例4等量的相同原料，同样粉碎后用等同于聚合物重量10倍的去离子水在常温下煮至沸腾并维持30分钟抽提所含的溶剂和无机盐，反复进行6次。所需要的时间为10小时，溶剂含量和杂质离子含量测试结果如表8所示。

表8

残留物	处理前	第一遍	第二遍	第三遍	第四遍	第五遍	第六遍
								环丁砜	85%	31.5%	3.2%	1.0%	1045ppm	467ppm	169ppm
Na（ppm）	5.1×104	8959	5645	1934	693	387	225
								Fe（ppm）	4692	4067	1983	947	409	269	198
Ca（ppm）	3865	3387	1634	802	373	268	176

由实施例4与对比例4对比可见，采用该自动纯化装置纯化树脂，节约了去离子水，用时少了6个小时，处理效果好，聚合物中残留的溶剂和离子杂质含量少，而且能实现自动化和连续化。

采用本发明聚合物的纯化装置及纯化方法纯化得到的聚合物中溶剂的含量小于等于200ppm，进一步地小于等于100ppm，更优地小于等于50ppm；金属离子含量小于等于200ppm，进一步地小于等于100ppm，更优地小于等于50ppm。

综上，采用本发明聚合物的纯化装置，洗涤溶剂循环利用，减少了洗涤溶剂的用量；缩短了纯化时间；每次进入洗涤釜的洗涤溶剂均为纯净的洗涤溶剂，洗涤能力强，纯化后的聚合物中溶剂及金属离子杂质的含量明显减小；整个洗涤过程中采用加热的方式，利用虹吸原理，能耗低，而且实现了自动化和连续化；整个体系为密闭系统，在处理过程中不会产生新的杂质，同时也隔绝了处理过程中的蒸汽或有害气体对环境的污染；并且本发明聚合物的纯化装置不仅能高效纯化聚合物，同时也有利于洗涤溶剂的回收。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种聚合物的纯化装置，其特征在于：包括：溶剂供给系统和洗涤系统，所述溶剂供给系统用于盛装洗涤溶剂以及向洗涤系统提供洗涤溶剂，所述洗涤系统用于洗涤目标聚合物；所述溶剂供给系统包括溶剂釜、溶剂流通管以及加热器，所述洗涤系统包括洗涤釜、电机、冷凝器以及虹吸管，所述溶剂流通管的一端连接所述溶剂釜，所述溶剂流通管的另一端连接所述洗涤釜，所述加热器用于加热所述溶剂釜中的洗涤溶剂，使洗涤溶剂经过所述溶剂流通管流入所述洗涤釜内；所述电机以及所述冷凝器均设于所述洗涤釜的顶部，所述虹吸管一端连接所述洗涤釜，在虹吸管连接洗涤釜的一端设置有过滤网，所述虹吸管的另一端连接所述溶剂釜，所述洗涤釜中的洗涤溶剂通过所述虹吸管回流至所述溶剂釜中；所述加热器为导热油加热器，设置于所述溶剂釜的釜体外部；或所述加热器为蒸汽盘管加热器，设置于所述溶剂釜的内部；所述溶剂流通管两端分别连接在所述溶剂釜的顶端与所述洗涤釜的顶端；所述虹吸管连接洗涤釜的一端连接在所述洗涤釜的侧壁上或凸伸入所述洗涤釜内，使得洗涤釜内洗涤溶剂的液面到达虹吸管管口的高度后从所述洗涤釜内流入所述溶剂釜。

2.如权利要求1所述的聚合物的纯化装置，其特征在于：所述洗涤系统还包括溶剂回收管以及真空泵，所述溶剂回收管一端连接所述洗涤釜，所述溶剂回收入管的另一端连接所述溶剂釜，所述真空泵设置于所述溶剂回收管上，所述真空泵抽真空将洗涤釜中的洗涤溶剂通过所述溶剂回收管抽送至所述溶剂釜中。

3.如权利要求1或2所述的聚合物的纯化装置，所述聚合物为聚醚醚酮、聚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酮醚酮酮、聚醚醚酮酮、聚醚砜。

4.如权利要求1或2所述的聚合物的纯化装置，所述聚合物为联苯聚醚砜。

5.一种采用权利要求1所述的聚合物的纯化装置的聚合物的纯化方法，包括如下步骤：

加料步骤：将洗涤溶剂加入到溶剂釜中，将目标聚合物加入到洗涤釜中，所述溶剂釜和所述洗涤釜之间连接有溶剂流通管和虹吸管；

洗涤步骤：加热所述溶剂釜，所述洗涤溶剂经汽化通过所述溶剂流通管不断从溶剂釜进入洗涤釜，在所述洗涤釜中冷凝至液态，洗涤所述目标聚合物，将所述目标聚合物中含有的杂质和/或溶剂溶于所述洗涤溶剂中，将溶解有杂质和/或溶剂的洗涤溶剂通过所述虹吸管回流至所述溶剂釜。

6.如权利要求5所述的聚合物的纯化方法，其特征在于：所述聚合物的纯化方法还包括后处理步骤：重复洗涤步骤6-15h后，将经过洗涤步骤的目标聚合物干燥至恒重，得到纯化的聚合物。

7.如权利要求5或6所述的聚合物的纯化方法，其特征在于：所述洗涤步骤中，所述目标聚合物和所述洗涤溶剂的混合比例为使所述目标聚合物保持流动状态。

8.如权利要求5或6所述的聚合物的纯化方法，其特征在于：所述洗涤釜中目标聚合物占目标聚合物和洗涤溶剂总量的1～90wt％。

9.如权利要求8所述的聚合物的纯化方法，其特征在于：所述洗涤釜中目标聚合物占目标聚合物和洗涤溶剂总量的5～50wt％。

10.如权利要求5或6所述的聚合物的纯化方法，其特征在于：所述目标聚合物包括以下基团的一种或多种：(a)苯基或联苯基、(b)羰基和/或砜以及(c)醚和/或硫醚基。

11.如权利要求5或6所述的聚合物的纯化方法，其特征在于：所述聚合物为聚醚醚酮、聚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酮醚酮酮、聚醚醚酮酮、聚醚砜。

12.如权利要求5或6所述的聚合物的纯化方法，其特征在于：所述聚合物为联苯聚醚砜。