CN103554498A - 一种聚醚砜树脂的合成方法 - Google Patents

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李忠志
王霁
王洪杰
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Abstract

本发明涉及一种聚醚砜树脂的合成方法,其以摩尔比为0.90:1~0.999:1的双酚S和4,4-二氯二苯砜为原料,在反应过程中所用溶剂为二甲砜、环丁砜质量比为3:5~5:2的混合溶剂,以二甲苯为脱水剂,以K2CO3作为成盐剂,整个反应过程在氮气保护下进行。体系的固含量控制在25%~40%,二甲苯为溶剂重量的10%~20%,K2CO3摩尔量为双酚S摩尔量的1.01~1.1倍。本发明配方合理,操作简单,采用原料非等摩尔配比控制聚醚砜的分子量以得到具有一定粘度和熔融指数的聚醚砜,并且采用混合溶剂法制备聚醚砜,能够有效缩短反应时间,进而使聚醚砜的生产周期缩短,在相同时间周期内可以提高聚醚砜的产量。

Description

一种聚醚砜树脂的合成方法
技术领域
本发明涉及一种高分子材料的合成方法,具体地说是一种聚醚砜树脂的合成方法。
背景技术
聚醚砜的分子结构式为                                                
Figure 153679DEST_PATH_IMAGE001
分子链中有刚性的苯环和柔性的醚基,并且砜基与整个结构单元形成了大共轭体系,由于具有这些特点,聚醚砜具有强度高、耐高温、耐辐射、抗酸、抗氧化等优点,并且具有生物相容性的优良特点。聚醚砜可以通过注射、挤出、吹塑和涂覆等方法成型,在航空、航天、信息、能源、石油化工、家电和医疗等领域得到了广泛的应用。
生产聚醚砜的主要原料是双酚S和4,4-二氯二苯砜,在溶剂中溶解并添加适量成盐剂和脱水剂,在一定条件下反应制备得到。现在生产聚醚砜大多是采用单一溶剂进行溶解,在一定程度上使得聚合反应时间较长,相同时间内产量较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足,提供一种配方合理,性能稳定,工艺简单的聚醚砜树脂的合成方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是:一种聚醚砜树脂的合成方法,其特征在于其主要原料为双酚S和4,4-二氯二苯砜,所用溶剂为二甲砜和环丁砜的混合溶剂,其中二甲砜和环丁砜的质量比为3:5~5:2,以二甲苯为脱水剂,以K2CO3作为成盐剂,整个反应过程在氮气保护下进行;反应体系首先搅拌升温至添加物质全部溶解,升温至100℃~110℃,反应体系开始共沸,上层的二甲苯回流至烧瓶中,下层的水分直接流出;该反应过程中,滴加所述混合溶剂以替代蒸出的水分来保持液面平衡,待反应体系中的水分全部共沸带出后,继续回流30分钟,蒸出二甲苯;而后继续升温至220℃,维持4~7小时;而后降温至溶液温度为95℃~100℃;将溶液缓慢倾倒在洁净的玻璃板上并置于通风橱中自然冷却至室温,将所得产品置于真空烘箱中干燥,粉碎后用蒸水反复蒸煮,即得聚醚砜树脂。
本发明所述双酚S和4,4-二氯二苯砜摩尔比为0.90~0.999:1,体系的固含量控制在25%~40%,二甲苯为溶剂重量的10%~20%,K2CO3摩尔量为双酚S摩尔量的1.01~1.1倍。
本发明首次将二甲砜和环丁砜按质量比为3:5~5:2的比例混合,采用混合溶剂法溶解原料制备聚醚砜,可有效缩短反应时间,进而使聚醚砜的生产周期缩短,在相同时间周期内可以提高聚醚砜的产量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述,但本发明并不受限于下述实施例。
一种聚醚砜树脂的合成方法,其主要原料为非等摩尔配比的双酚S和4,4-二氯二苯砜,其中所述双酚S和4,4-二氯二苯砜摩尔比为0.90~0.999:1;在反应过程中所用溶剂质量比为3:5~5:2二甲砜和环丁砜的混合溶剂,以二甲苯为脱水剂,以K2CO3作为成盐剂,整个反应过程在氮气保护下进行。体系的固含量控制在25%~40%,二甲苯为溶剂重量的10%~20%,K2CO3摩尔量为双酚S摩尔量的1.01~1.1倍。
本发明的反应方程式为:
Figure 908008DEST_PATH_IMAGE002
实施例1: 在装有冷凝分水器和温度计的四口烧瓶内加入4,4-二氯二苯砜0.5mol、双酚S0.4985mol、二甲砜与环丁砜的质量比为3:5的混合溶剂987.45g、二甲苯148.118g和K2CO372.3321g,在氮气保护下搅拌升温至添加物质全部溶解并继续升温至100℃~110℃,反应体系开始共沸,上层的二甲苯回流至烧瓶中,下层的水分直接流出。在反应过程中,不断滴加上述混合溶剂以替代蒸出的水分来保持液面平衡,待反应体系中的水分全部共沸带出后,继续回流30分钟,蒸出二甲苯。升温至220℃,继续反应4~5小时后,停止加热继续冲入氮气至溶液温度为95℃~100℃。将溶液缓慢倾倒在洁净的玻璃板上并置于通风橱中自然冷却至室温,将所得产品于真空烘箱中干燥,粉碎后用蒸水反复蒸煮10次,去除产品中的溶剂和副产物,并用AgNO3溶液检测至不出现白色沉淀为止,之后在真空烘箱中干燥,即得聚醚砜树脂。
实施例2:在在装有冷凝分水器和温度计的四口烧瓶内加入4,4-二氯二苯砜0.5mol、双酚S0.4985mol、二甲砜与环丁砜的质量比为7:5的混合溶剂987.45g、二甲苯148.118g和K2CO372.3321g,在氮气保护下搅拌升温至添加物质全部溶解并继续升温至100℃~110℃,反应体系开始共沸,上层的二甲苯回流至烧瓶中,下层的水分直接流出。在反应过程中,不断滴加上述混合溶剂以替代蒸出的水分来保持液面平衡,待反应体系中的水分全部共沸带出后,继续回流30分钟,蒸出二甲苯。升温至220℃,继续反应4~5小时后,停止加热继续冲入氮气至溶液温度为95℃~100℃。将溶液缓慢倾倒在洁净的玻璃板上并置于通风橱中自然冷却至室温,将所得产品置于真空烘箱中干燥,粉碎后用蒸水反复蒸煮10次,去除产品中的溶剂和副产物,并用AgNO3溶液检测至不出现白色沉淀为止,之后在真空烘箱中干燥,即得聚醚砜树脂。
实施例3:在装有冷凝分水器和温度计的四口烧瓶内加入4,4-二氯二苯砜0.5mol、双酚S0.4985mol、二甲砜与环丁砜的质量比为5:2的混合溶剂987.45g、二甲苯148.118g和K2CO372.3321g,在氮气保护下搅拌升温至添加物质全部溶解并继续升温至100℃~110℃,反应体系开始共沸,上层的二甲苯回流至烧瓶中,下层的水分直接流出。在反应过程中,不断滴加上述混合溶剂以替代蒸出的水分来保持液面平衡,待反应体系中的水分全部共沸带出后,继续回流30分钟,蒸出二甲苯。升温至220℃,继续反应4~5小时后,停止加热继续冲入氮气至溶液温度为95℃~100℃。将溶液缓慢倾倒在洁净的玻璃板上并置于通风橱中自然冷却至室温,将所得产品置于真空烘箱中干燥,粉碎后用蒸水反复蒸煮10次,去除产品中的溶剂和副产物,并用AgNO3溶液检测至不出现白色沉淀为止,之后在真空烘箱中干燥,即得聚醚砜树脂。
对比试验1:在在装有冷凝分水器和温度计的四口烧瓶内加入4,4-二氯二苯砜0.5mol、双酚S0.4985mol、环丁砜987.45g、二甲苯148.118g和K2CO372.3321g,在氮气保护下搅拌升温至添加物质全部溶解并继续升温至100℃~110℃,反应体系开始共沸,上层的二甲苯回流至烧瓶中,下层的水分直接流出。在反应过程中,不断滴加环丁砜以替代蒸出的水分来保持液面平衡,待反应体系中的水分全部共沸带出后,继续回流30分钟,蒸出二甲苯。升温至220℃,继续反应5~7小时后,停止加热继续冲入氮气至溶液温度为95℃~100℃。将溶液缓慢倾倒在洁净的玻璃板上并置于通风橱中自然冷却至室温,将所得产品置于真空烘箱中干燥,粉碎后用蒸水反复蒸煮10次,去除产品中的溶剂和副产物,并用AgNO3溶液检测至不出现白色沉淀为止,之后在真空烘箱中干燥,即得聚醚砜树脂。
对比试验2:对比试验1操作步骤一致,将以二甲砜作溶剂。
以上3个实施例和对比试验的反应时间及参数测定如下表所示:
  实施例1 实施例2 实施例3 对比试验1 对比试验2
反应时间(h) 4.2 4.4 4.3 6.5 6.8
粘度(mPa·s) 846 835 825 854 820
熔融指数(g/10min) 64 66 65 63 65
屈服应力(Mpa) 89 91 90 88.7 86
屈服伸长率(%) 6.56 6.7 6.71 6.5 6.43
由表中可知,单独使用二甲砜和环丁砜作为溶剂的对比试验1和对比试验2 聚合时间分别为6.5和6.8小时,而使用二甲砜和环丁砜混合溶剂的实施例1、2、3的聚合反应时间则为4.2、4.4和4.3小时,时间明显减少,并且使用单一溶剂和使用混合溶剂得到的聚醚砜的熔融指数和粘度则无较大差值,在同一水平,这说明使用二甲苯和环丁砜的混合溶剂,确实能够有效减少聚合反应时间,并且从粘度、熔融指数和屈服应力等参数来看,得到的聚醚砜的性能没有较大差异,进而说明了得到制备相同性能的聚醚砜时,使用环丁砜和二甲砜的混合溶剂,可有效减少聚合反应时间。 
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施例,本发明的保护范围不限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种聚醚砜树脂的合成方法,其特征在于其主要原料为双酚S和4,4-二氯二苯砜,所用溶剂为二甲砜和环丁砜的混合溶剂,其中二甲砜和环丁砜的质量比为3:5~5:2,以二甲苯为脱水剂,以K2CO3作为成盐剂,整个反应过程在氮气保护下进行;反应体系首先搅拌升温至添加物质全部溶解,升温至100℃~110℃,反应体系开始共沸,上层的二甲苯回流至烧瓶中,下层的水分直接流出;该反应过程中,滴加所述混合溶剂以替代蒸出的水分来保持液面平衡,待反应体系中的水分全部共沸带出后,继续回流30分钟,蒸出二甲苯;而后继续升温至220℃,维持4~7小时;而后降温至溶液温度为95℃~100℃;将溶液缓慢倾倒在洁净的玻璃板上并置于通风橱中自然冷却至室温,将所得产品置于真空烘箱中干燥,粉碎后用蒸水反复蒸煮,即得聚醚砜树脂。
2.根据权利要求1所述的聚醚砜树脂的合成方法,其特征在于:所述双酚S和4,4-二氯二苯砜摩尔比为0.90~0.999:1,体系的固含量控制在25%~40%,二甲苯为溶剂重量的10%~20%,K2CO3摩尔量为双酚S摩尔量的1.01~1.1倍。
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