CN107371367A - 来自熔融聚合方法的聚芳基醚的脱盐 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将含盐聚合物(sP)脱盐的方法，所述聚合物含有聚芳基醚和盐(S)。所述方法包括以下步骤：a)机械地增加含盐聚合物(sP)的表面，获得表面增加的含盐聚合物(osP)，b)将来自步骤(a)的表面增加的含盐聚合物(osP)与萃取剂(E)接触，获得含有聚芳基醚的脱盐聚合物(eP)以及含有萃取剂(E)和盐(S)的含盐萃取剂(sE)。

Description

来自熔融聚合方法的聚芳基醚的脱盐
本发明涉及一种用于将包含聚芳基醚和盐(S)的含盐聚合物(SP)脱盐的方法，以及包含所述聚芳基醚且可通过该方法获得的脱盐聚合物(DP)。
具有特殊经济意义的一组聚芳基醚为聚芳基醚砜。聚芳基醚聚合物是高性能热塑性塑料组群的一部分，并且因高的耐热变形性以及良好的机械性能和固有的阻燃性而引人注目。
聚芳基醚聚合物的制备已经为人所知许久。聚芳基醚聚合物的制备通常通过相应的芳族二羟基化合物与芳族二卤代化合物的缩聚来实现，所述缩聚在非质子极性溶剂中在作为碱的碳酸钾的存在下进行。在制备过程中，聚芳基醚聚合物以包含溶解于非质子极性溶剂中的聚芳基醚聚合物的溶液的形式获得。反应期间形成的卤化钾可通过机械方法，例如通过离心或过滤而从溶液中分离，使得所述溶液以及随后分离的聚芳基醚聚合物仅包含少量或甚至不包含卤化钾。关于随后从非质子极性溶剂中分离聚芳基醚聚合物，现有技术中记载了多种方法。
根据DE 1 957 091和EP 0 000 361中记载的用于分离聚芳基醚聚合物——其通过在非质子极性溶剂中缩聚来制备——的方法，将包含溶解于非质子极性溶剂中的聚芳基醚聚合物的溶液引入水中，从而使聚芳基醚聚合物沉淀。
DE 3 644 464和EP 2 305 740同样记载了通过在非质子极性溶剂中缩聚来制备聚芳基醚聚合物的方法。将所获得的包含溶解于非质子极性溶剂中的聚芳基醚聚合物的溶液随后在包含水的沉淀浴中液滴化，由此获得珠粒形式的聚芳基醚聚合物。
US 4,113,698记载了通过碱金属双酚盐(bisphenoxide)和二卤代化合物和/或碱金属卤代酚盐在芳族砜溶剂中的亲核缩聚来制备聚醚酮的方法。将获得的产物随后粉碎至粒径<500μm，并从这些颗粒中洗出在反应中形成的碱金属卤化物。
GB 2 376 019记载了聚醚酮和聚醚醚酮的纯化。为进行纯化，将聚醚酮或聚醚醚酮与水接触。此处聚醚酮或聚醚醚酮为粉末、丸粒(pellet)或颗粒(granule)的形式。然后可以除去存在于水中的碱金属卤化物盐聚醚酮和聚醚醚酮。
GB 2 245 577记载了一种由二羟基化合物和二卤代化合物起始，优选在溶剂的存在下制备聚芳基砜的方法。还使用了碱金属碳酸盐或氢氧化物。随后，将获得的反应混合物冷却，反应混合物在冷却过程中固化，并最终研磨成最大尺寸为0.5mm的颗粒。随后，用水萃取存在于反应混合物中的碱金属盐。
EP 2 444 445还记载了一种制备聚合物的方法，其中使反应物在有机溶剂和碱金属碳酸盐的存在下转化。将聚合物溶液加入水中而获得固体聚合物。最后将固体聚合物研磨成粉末，并在水中煮沸以从其中除去盐。
WO 2010/046482记载了在二苯砜作为溶剂的存在下，并在碳酸钠和精细研磨的碳酸钾的存在下制备聚芳基醚酮。将获得的反应混合物冷却，研磨至粒径<2mm，然后用水和丙酮的混合物除去其中存在的盐和二苯砜。
现有技术中记载的所有方法——其中通过在非质子极性溶剂中缩聚来制备聚芳基醚聚合物——的共同之处在于它们仅具有低含量的碱金属卤化物。然而，不可能从聚芳基醚聚合物中完全除去非质子极性溶剂。因此，这些非质子极性溶剂也存在于由通过上述方法获得的聚芳基醚聚合物所制备的模制品中。
非质子极性溶剂可在这些模制品的使用过程中从其中迁移出来。因此，由此获得的模制品存在毒理学关注的问题。因此，所述模制品通常特别不适于食品应用。
为了避免聚芳基醚聚合物中任何残留量的非质子极性溶剂，现有技术记载了用于制备聚芳基醚聚合物的熔融聚合方法。
DE 2 749 645记载了一种在熔融聚合方法中，通过在无溶剂或稀释剂的存在下，在无水碱金属碳酸盐的存在下，使至少一种双酚与至少一种二卤代苯化合物或卤代酚缩聚来制备聚芳基醚的方法。所述反应在捏和机或挤出机中进行。通过溶解并随后过滤、筛分或萃取，将在缩合反应过程中形成的无机成分(例如氯化钠或氯化钾)从聚醚中除去。
WO 2014/033321同样记载了一种在熔融聚合方法中，通过在无溶剂或稀释剂的存在下，在碱金属碳酸盐的存在下使二氯二苯砜组分与双酚组分反应来制备芳族聚芳基醚的方法，该反应在混合捏和机中进行。将由此获得的聚芳基醚聚合物研磨至粒径约2mm，并在80℃下在3小时内用水洗涤两次以除去作为副产物形成的碱金属氯化物。通过WO 2014/033321中记载的方法，仅可以从聚芳醚中除去80％的碱金属氯化物。
通过熔融聚合制备的聚芳基醚聚合物不具有任何残留量的非质子极性溶剂。
然而，现有技术中记载的通过熔融聚合方法制备聚芳基醚聚合物的方法的缺点是，没有完全从所获得的聚芳基醚聚合物中除去碱金属氯化物。因此，所述聚芳基醚聚合物具有低的储存稳定性，因为特别是氯化钾为吸湿性的并且从环境中吸收水分。这导致聚芳基醚聚合物的溶胀。此外，由于碱金属氯化物在再熔化过程中催化聚合反应的进行，所以它们很难能进行进一步处理。因此，所获得的聚芳基醚聚合物具有低的熔体稳定性。此外，聚芳基醚聚合物经常被用作膜。如果聚芳基醚聚合物中特别是氯化钾的残留量过高，则在膜的制造过程中在膜中形成孔，这导致它们不适合用作膜。
CN 102786681记载了一种用于纯化聚合物的装置。其优选包括用水洗涤固体和粉状颗粒或环状聚亚芳基醚。因此，本发明的目的是提供一种改进的用于将包含聚芳基醚和盐(S)的含盐聚合物(SP)脱盐的方法。由此制备的脱盐聚合物(DP)与通过现有技术方法获得的聚芳基醚聚合物相比，应具有低残留量或零残留量的非质子极性溶剂以及降低的残留量的盐(S)。本发明的方法和由其获得的脱盐聚合物(DP)对于现有技术中所述方法及由其获得的聚合物的缺点，即使有也仅为降低的程度。本发明的方法应为简易的，对故障具有最小的敏感性，并且可以廉价地实施。
根据本发明，所述目的通过一种用于将包含聚芳基醚和盐(S)的含盐聚合物(SP)脱盐的方法而实现，所述方法包括以下步骤：
a)机械地增加含盐聚合物(SP)的表面积，获得表面积增加的含盐聚合物(SPISA)，
b)将来自方法步骤a)的表面积增加的含盐聚合物(SPISA)与萃取剂(E)接触，获得包含聚芳基醚的脱盐聚合物(DP)以及包含萃取剂(E)和盐(S)的含盐萃取剂(SE)，在方法步骤a)中通过使含盐聚合物(SP)发泡或拉伸来机械地增加含盐聚合物(SP)的表面积。
本发明还涉及一种用于将包含聚芳基醚和盐(S)的含盐聚合物(SP)脱盐的方法，其包括以下步骤：
a)机械地增加含盐聚合物(SP)的表面积，获得表面积增加的含盐聚合物(SPISA)，
b)将来自方法步骤a)的表面积增加的含盐聚合物(SPISA)与萃取剂(E)接触，获得包含聚芳基醚的脱盐聚合物(DP)以及包含萃取剂(E)和盐(S)的含盐萃取剂(SE)。
出人意料的是，已发现与现有技术中所记载的方法相比，本发明的方法可以在相同的时间内从含盐聚合物(SP)中除去更多的盐(S)。此外，盐(S)可从含盐聚合物(SP)中更快地除去。出人意料的是，本发明的方法可以实现在脱盐聚合物(DP)中盐含量不超过150重量ppm。与来自通过熔融聚合方法制备的现有技术的聚芳基醚聚合物相比，这显著增加了脱盐聚合物(DP)的储存稳定性。另外，脱盐聚合物(DP)具有良好的熔体稳定性。
本发明的方法也适用于已通过熔融聚合方法制备的含盐聚合物(SP)的脱盐。如果在本发明的方法中使用通过熔融聚合方法制备的含盐聚合物(SP)，则脱盐聚合物(DP)不具有任何残留溶剂含量。因此，可由此获得的脱盐聚合物(DP)也可用于制造适用于食品应用的模制品。
含盐聚合物(SP)
根据本发明，含盐聚合物(SP)包含聚芳基醚和盐(S)。
根据本发明，“聚芳基醚”应理解为意指恰好一种聚芳基醚或者两种或更多种聚芳基醚的混合物。
根据本发明，“盐(S)”应理解为意指恰好一种盐(S)或者两种或更多种盐(S)的混合物。
在一个实施方案中，含盐聚合物(SP)包含至少50重量％、特别优选至少60重量％、更优选至少65重量％并且尤其优选至少70重量％的聚芳基醚，在每种情况下基于该含盐聚合物(SP)的总重量计。
在另一个实施方案中，含盐聚合物(SP)包含至多99.98重量％、优选至多99重量％、更优选至多90重量％并且尤其优选至多80重量％的聚芳基醚，在每种情况下基于该含盐聚合物(SP)的总重量计。
优选地，含盐聚合物(SP)包含50重量％至99.98重量％、更优选60重量％至99重量％、尤其优选65重量％至90重量％并且最优选70重量％至80重量％的聚芳基醚，在每种情况下基于该含盐聚合物(SP)的总重量计。
在一个实施方案中，含盐聚合物(SP)包含至少0.02重量％、优选至少1重量％、更优选至少10重量％并且尤其优选至少20重量％的盐(S)，在每种情况下基于该含盐聚合物(SP)的总重量计。
在另一个实施方案中，含盐聚合物(SP)包含至多50重量％、优选至多40重量％、更优选至多35重量％并且尤其优选至多30重量％的盐(S)，在每种情况下基于该含盐聚合物(SP)的总重量计。
还优选含盐聚合物(SP)包含0.02重量％至50重量％的盐(S)，更优选1重量％至40重量％的盐(S)，尤其优选10重量％至35重量％并且最优选20重量％至30重量％的盐(S)，在每种情况下基于该含盐聚合物(SP)的总重量计。
含盐聚合物(SP)可以另外包含添加剂。合适的添加剂本身是本领域技术人员已知的。如果含盐聚合物(SP)另外包含添加剂，则该含盐聚合物(SP)通常包含0.01重量％至10重量％的添加剂，优选0.01重量％至7重量％的添加剂，并且尤其优选0.01重量％至5重量％的添加剂，在每种情况下基于该含盐聚合物(SP)的总重量计。在一个实施方案中，含盐聚合物(SP)不包含任何额外的添加剂。
另外，含盐聚合物(SP)可包含碳酸盐化合物(C)。关于该碳酸盐化合物(C)，适用以下进一步描述的细节和优选。如果含盐聚合物(SP)包含碳酸盐化合物(C)，则该含盐聚合物(SP)包含0.01重量％至20重量％、优选0.01重量％至5重量％并且尤其优选0.01重量％至2重量％的碳酸盐化合物(C)，基于该含盐聚合物(SP)的总重量计。碳酸盐化合物(C)与盐(S)不同。在一个实施方案中，含盐聚合物(SP)不包含任何碳酸盐化合物(C)。
在本发明的上下文中，“碳酸盐化合物(C)”意指恰好一种碳酸盐化合物(C)或者两种或更多种碳酸盐化合物(C)的混合物。
在另一个实施方案中，含盐聚合物(SP)包含50重量％至99.98重量％的聚芳基醚和0.02重量％至50重量％的盐(S)，优选60重量％至99重量％的聚芳基醚和1重量％至40重量％的盐(S)，尤其优选65重量％至90重量％的聚芳基醚和10重量％至35重量％的盐(S)，并且最优选70重量％至80重量％的聚芳基醚和20重量％至30重量％的盐(S)，在每种情况下基于该含盐聚合物(SP)的总重量计。通常，聚芳基醚、盐(S)以及任何额外的添加剂和碳酸盐化合物(C)的重量百分比的总和总计达100％。
含盐聚合物(SP)的粘度值通常为30至120mL/g、优选为35至110mL/g并且尤其优选40至100mL/g，其根据DIN 51562，通过对含盐聚合物(SP)在1:1苯酚/1,2-二氯苯混合物中的0.01g/mL溶液的Ubbelohde粘度值测量来确定。
通常，盐(S)包含阳离子和卤化物，优选阳离子和氯化物。卤化物也被称为卤化物阴离子。氯化物也被称为氯化物阴离子。
根据本发明，“阳离子”应理解为意指恰好一种阳离子或者两种或更多种阳离子的混合物。
根据本发明，“卤化物”应理解为意指恰好一种卤化物或者两种或更多种卤化物的混合物。
因此，含盐聚合物(SP)中的盐(S)的重量百分比可以通过测量该含盐聚合物(SP)中卤化物、优选氯化物的重量百分比来确定。卤化物的重量百分比应理解为意指阴离子卤素的重量百分比，即游离卤化物的重量百分比而非聚合物键合的卤素的重量百分比。这同样适用于氯化物的重量百分比。这些涉及离子氯的重量百分比并因此涉及游离氯的重量百分比，而非聚合物键合的氯的重量百分比。
为了确定含盐聚合物(SP)中卤化物(优选氯化物)的重量百分比，将700mg含盐聚合物(SP)溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，并将所得的溶液用乙酸/丙酮混合物(乙酸与丙酮的比例为1:1)稀释。将由此获得的溶液用硫酸或硝酸酸化，然后用0.0002mol/L硝酸银溶液进行电位滴定，使用甲基橙作为指示剂。所用的电极是来自Metrohm的Ag Titrode。
卤化物的重量百分比可随后被用于计算同样存在于含盐聚合物(SP)中的盐(S)中的阳离子的重量百分比。用于此目的的方法是本领域技术人员已知的。然后，含盐聚合物中卤化物的重量百分比和阳离子的重量百分比的总和给出含盐聚合物(SP)中盐(S)的重量百分比。
下文中所述的预脱盐聚合物(PDP)和脱盐聚合物(DP)中的盐(S)的重量百分比以根据本发明的相同方式来确定。
聚芳基醚为本领域技术人员已知的聚合物类别。用于本发明方法的有用的聚芳基醚原则上为本领域技术人员已知的和/或可通过已知方法制备的任何聚芳基醚。相应的制备方法在下文进一步说明。
优选的聚芳基醚由通式(I)的单元形成：
其中符号t、q、Q、T、Y、Ar和Ar1定义如下：
t、q：各自独立地为0、1、2或3，
Q、T、Y：各自独立地为化学键或选自-O-、-S-、-SO2-、S＝O、C＝O、-N＝N-和-CRaRb-的基团，其中Ra和Rb各自独立地为氢原子或C1-C12-烷基、C1-C12-烷氧基或C6-C18-芳基，并且其中Q、T和Y中的至少一个为-SO2-，并且
Ar、Ar1：各自独立地为具有6至18个碳原子的亚芳基。
在上述条件中，如果Q、T或Y为化学键，则其应理解为意指左侧相邻基团和右侧相邻基团通过化学键而彼此直接键合。
然而，优选地，式(I)中的Q、T和Y各自独立地选自-O-和-SO2-，条件是选自Q、T和Y的至少一个为-SO2-。这些聚芳基醚为聚芳基醚砜。
因此，本发明还提供一种其中聚芳基醚为聚芳基醚砜的方法。
如果Q、T或Y为-CRaRb-，则Ra和Rb各自独立地为氢原子或C1-C12-烷基、C1-C12-烷氧基或C6-C18-芳基。
优选的C1-C12-烷基包括具有1至12个碳原子的直链和支链的饱和烷基。应特别提及的为以下基团：C1-C6-烷基基团，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、2-甲基戊基或3-甲基戊基；和更长链的基团，例如无支链的庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基及其单支链或多支链的类似物。
在上述可用的C1-C12-烷氧基中，有用的烷基基团包括上述定义的具有1至12个碳原子的烷基。优选可用的环烷基基团尤其包括C3-C12-环烷基基团，例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环丙基甲基、环丙基乙基、环丙基丙基、环丁基甲基、环丁基乙基、环戊基乙基、环戊基丙基、环戊基丁基、环戊基戊基、环戊基己基、环己基甲基、环己基二甲基和环己基三甲基。
Ar和Ar1各自独立地为C6-C18-亚芳基。由下文所述的起始材料开始，Ar优选衍生自易受亲电子攻击的富电子的芳族物质，优选选自对苯二酚、间苯二酚、二羟基萘(尤其是2,7-二羟基萘)和4,4'-双酚。优选地，Ar1为未取代的C6-亚芳基或C12-亚芳基。
有用的C6-C18-亚芳基Ar和Ar1特别包括：亚苯基，例如1,2-亚苯基、1,3-亚苯基和1,4-亚苯基；亚萘基，例如1,6-亚萘基、1,7-亚萘基、2,6-亚萘基和2,7-亚萘基；以及衍生自蒽、菲和并四苯的亚芳基。
优选地，在式(I)的优选实施方案中，Ar和Ar1各自独立地选自1,4-亚苯基、1,3-亚苯基、亚萘基(尤其是2,7-二羟基亚萘基)和4,4'-双亚苯基。
优选的聚芳基醚为包含以下单元Ia至Io中的至少一个作为重复结构单元的那些：
除优选单元Ia至Io外，还优选这样的单元：其中一个或多个源自对苯二酚的1,4-亚苯基单元被源自间苯二酚的1,3-亚苯基单元或被源自二羟基萘的亚萘基单元代替。
特别优选的通式(I)的单元为单元Ia、Ig和Ik。还特别优选聚芳基醚基本上由通式(I)的单元中的一种，尤其是由选自Ia、Ig和Ik的单元形成。
在一个特别优选的实施方案中，Ar＝1,4-亚苯基，t＝1，q＝0，T为化学键且Y＝SO2。由上述重复单元形成的特别优选的聚芳基醚砜被称为聚亚苯基砜(PPSU)(式Ig)。
在另一个特别优选的实施方案中，Ar＝1,4-亚苯基，t＝1，q＝0，T＝C(CH3)2且Y＝SO2。由上述重复单元形成的特别优选的聚芳基醚砜被称为聚砜(PSU)(式Ia)。
在另一个特别优选的实施方案中，Ar＝1,4-亚苯基，t＝1，q＝0，T＝Y＝SO2。由上述重复单元形成的特别优选的聚芳基醚砜被称为聚醚砜(PESU)(式Ik)。
在本发明的上下文中，缩写如PPSU、PSU和PESU符合DIN EN ISO 1043-1(Plastics-Symbols and abbreviated terms-Part 1:Basic polymers and theirspecial characteristics(ISO 1043-1:2001)；德语版EN ISO 1043-1:2002)。
聚芳基醚优选具有10000至150000g/mol、尤其是15000至120000g/mol、更优选18000至100000g/mol的重均分子量Mw，其通过凝胶渗透色谱法在二甲基乙酰胺溶剂中以窄分布的聚甲基丙烯酸甲酯作为标准物测定。
优选地，聚芳基醚具有10000至35000g/mol的数均分子量Mn，其通过凝胶渗透色谱法在二甲基乙酰胺溶剂中以窄分布的聚甲基丙烯酸甲酯作为标准物测定。
多分散性优选为1.9至7.5，更优选为2.1至4。
另外，纯物质形式的聚芳基醚在350℃/1150s-1下优选具有的表观熔体粘度为100至1000Pa s、优选为150至300Pa s并且尤其优选为150至275Pa s。
熔体粘度通过毛细管流变仪测定。表观粘度在350℃下在毛细管粘度计( Rheograph 2003毛细管粘度计)中作为剪切速率的函数测定，所述毛细管粘度计其具有长度为30mm、半径为0.5mm、喷嘴进口角为180o、用于熔体的储存容器的直径为12mm的圆形毛细管且具有5分钟的预热时间。所报道的数值为在1150s-1下测定的那些。
产生前述的聚芳基醚的制备方法本身是本领域技术人员已知的，并且记载于，例如Herman F.Mark,“Encyclopedia of Polymer Science and Technology”,第三版,第4卷,2003,第2至8页的“Polysulfones”章节；和Hans R.Kricheldorf,“AromaticPolyethers”于:Handbook of Polymer Synthesis,第二版,2005,第427至443页中。
聚芳基醚优选通过包含至少一种芳族二羟基化合物的组分(a1)和包含至少一种具有两个卤素取代基的芳族砜化合物的化合物(a2)的反应来制备。组分(a1)与(a2)的摩尔比优选为0.99至1.4、更优选为1.0至1.2并且最优选为1.0至1.1。
所述反应通常在碳酸盐化合物(C)的存在下进行。
组分(a1)包含至少一种芳族二羟基化合物。组分(a1)尤其包含以下化合物：
-4,4'-二羟基联苯；
-二羟基苯，尤其是对苯二酚和间苯二酚；
-二羟基萘，尤其是1,5-二羟基萘、1,6-二羟基萘、1,7-二羟基萘和2,7-二羟基萘；
-除4,4'-联苯酚之外的二羟基联苯，尤其是2,2'-联苯酚；
-二苯基醚，尤其是双(4-羟基苯基)醚和双(2-羟基苯基)醚；
-二苯基丙烷，尤其是2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-甲基-4-羟基苯基)丙烷和2,2-双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)丙烷；
-二苯基甲烷，尤其是双(4-羟基苯基)甲烷；
-二苯基环己烷，尤其是双(4-羟基苯基)-2,2,4-三甲基环己烷；
-二苯基砜，尤其是双(4-羟基苯基)砜；
-二苯基硫醚，尤其是双(4-羟基苯基)硫醚；
-二苯基酮，尤其是双(4-羟基苯基)酮；
-二苯基六氟丙烷，尤其是2,2-双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)六氟丙烷；和
-二苯基芴，尤其是9,9-双(4-羟基苯基)芴。
优选地，组分(a1)包含至少50重量％、更优选至少60重量％、特别优选至少80重量％并且尤其至少95重量％的至少一种选自4,4'-二羟基联苯、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷和双(4-羟基苯基)砜的二羟基组分，在每种情况下基于组分(a1)的总重量计。最优选地，组分(a1)由至少一种选自4,4'-二羟基联苯、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷和双(4-羟基苯基)砜的二羟基组分组成。
2,2-双(4-羟基苯基)丙烷也被称为双酚A。双(4-羟基苯基)砜也被称为双酚S。
优选地，组分(a2)包含至少50重量％、优选至少60重量％、更优选至少80重量％并且尤其至少95重量％的至少一种具有两个卤素取代基的芳族砜化合物，在每种情况下基于组分(a2)的总重量计。
适合作为组分(a2)的具有两个卤素取代基的芳族砜化合物原则上是本领域技术人员已知的。优选的组分(a2)尤其为二卤代二苯砜，如4,4'-二氯二苯砜、4,4'-二氟二苯砜、4,4'-二溴二苯砜、2,2'-二氯二苯砜和2,2'-二氟二苯砜。特别优选4,4'-二氯二苯砜和4,4'-二氟二苯砜。非常特别优选4,4'-二氯二苯砜。
作为组分(a1)的4,4'-二羟基联苯和作为组分(a2)的4,4'-二卤代二苯砜的反应得到作为聚芳基醚砜(式Ig)的聚亚苯基砜(PPSU)。
作为组分(a1)的双酚A和作为组分(a2)的4,4'-二卤代二苯砜的反应得到作为聚芳基醚砜(式Ia)的聚砜(PSU)。
作为组分(a1)的双酚S和作为组分(a2)的4,4'-二卤代二苯砜的反应得到作为聚芳基醚砜(式Ik)的聚醚砜(PESU)。
优选的聚芳基醚砜为聚亚苯基砜(PPSU)和聚醚砜(PESU)。
聚芳基醚可以具有多个不同的端基。例如，其可具有羟基端基、卤素端基和/或醇盐端基。如果在制备过程之后使聚芳基醚与醚化剂反应，则聚芳基醚还可具有醚端基。合适的醚化剂是本领域技术人员已知的，并且为例如有机单卤素化合物。
优选的醚化剂选自氯甲烷、溴甲烷、碘甲烷和碳酸二甲酯。
合适的碳酸盐化合物(C)本身是本领域技术人员已知的。优选的碳酸盐化合物(C)为碱金属碳酸盐和/或碱土金属碳酸盐。优选地，碳酸盐化合物(C)是无水的。合适的碳酸盐化合物(C)尤其是无水碱金属碳酸盐，优选无水碳酸钠、无水碳酸钾或其混合物，非常特别优选无水碳酸钾。
包含聚芳基醚和盐(S)的含盐聚合物(SP)可以在溶剂或稀释剂的存在下制备；同样可以在无溶剂或稀释剂的存在下制备。优选在无溶剂或稀释剂的存在下制备。特别优选在无溶剂或稀释剂的存在下以熔融聚合方法制备。
在溶剂或稀释剂存在下制备聚芳基醚的方法本身是本领域技术人员已知的。在本发明的一个实施方案中，其也可被用于制备含盐聚合物(SP)。为此，使组分(a1)和组分(a2)在非质子极性溶剂中在碳酸盐化合物(C)的存在下转化。所述溶剂还可任选地包含与缩合反应中形成的水形成共沸物的共沸剂。合适的非质子极性溶剂例如选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、二甲基亚砜、二甲基砜、环丁砜和二苯砜。合适的共沸剂为例如甲苯和/或氯苯。
然后，可将由此制备的含盐聚合物(SP)例如通过本领域技术人员已知的方法在水中沉淀。
在一个优选的实施方案中，含盐聚合物(SP)在无溶剂或稀释剂的存在下制备。更优选地，其以熔融聚合方法制备。用于聚芳基醚的熔融聚合方法记载于例如DE 2 749 645和WO 2014/033321中，并且可在本发明的优选实施方案中用于制备含盐聚合物(SP)。
因此，本发明还提供一种方法，其中含盐聚合物(SP)通过熔融聚合方法制备。
所述熔融聚合可以分批方法或以连续方法进行。优选以连续方法进行。
合适的反应器为所有已知的如下反应器类型，其适用于混合高粘度物质，并且还允许除去气态缩合产物并将单体加热至高于其熔点。优选的反应器为挤出机或混合捏和机，特别优选混合捏和机。还优选单轴或双轴捏和机，特别优选双轴捏和机。进一步优选的是，所述混合捏和机另外配备有回流冷凝器，以便将可能在反应温度下蒸发的挥发性单体再循环至混合捏和机中。
通常，熔融聚合在低于聚芳基醚的分解温度的温度下进行。优选地，熔融聚合中的温度比聚芳基醚的分解温度低至少1℃、优选至少5℃并且尤其优选至少10℃。
通常，熔融聚合在200至400℃、优选250至350℃的温度下进行。
在一个实施方案中，首先将组分(a1)和组分(a2)以摩尔比为0.99至1.4、优选为1.0至1.2并且尤其优选为1.0至1.1装入混合捏和机中。然后将碳酸盐化合物(C)作为单独的组分加入。优选地，将碳酸盐化合物(C)以相对于组分(a1)为0.9至1.22、优选1.0至1.12并且尤其优选1.03至1.10的摩尔比进料。
如果首先将组分(a1)和组分(a2)装入混合捏和机中，则优选先使组分(a1)和(a2)熔化，然后进料碳酸盐化合物(C)。优选地，将组分(a1)和(a2)彼此混合并熔化，然后仅进料至混合捏和机。
也可以首先装入碳酸盐化合物(C)与两种组分(a1)和(a2)中的一种，然后加入两种组分(a1)和(a2)中的第二种。尤其优选首先装入碳酸盐化合物(C)与组分(a1)。在这种情况下，通常首先使组分(a1)与碳酸盐化合物(C)反应形成二醇盐，然后加入组分(a2)。
关于两种组分(a1)和(a2)与碳酸盐化合物(C)的摩尔比，适用上述细节和优选，即使当首先装入碳酸盐化合物(C)与两种组分(a1)和(a2)中的一种时亦是如此。
组分(a1)和/或(a2)可以液体或固体的形式引入至混合捏和机中。
在反应器中的反应时间通常为0.5至3.5小时，优选为1至2小时。
在组分(a1)与组分(a2)在碳酸盐化合物(C)的存在下的反应中，所形成的缩合产物除聚芳基醚外还有水、二氧化碳和盐(S)。所形成的水和所形成的二氧化碳可以在反应期间作为气体成分从反应器中除去。当获得含盐聚合物(SP)时，盐(S)通常保留在聚芳基醚中。通常，当所用的碳酸盐化合物(C)为无机碳酸盐化合物(C)时，盐(S)为无机盐。优选地，当所用的碳酸盐化合物(C)为碱金属碳酸盐时，盐(S)为碱金属卤化物。最优选地，当所用的碳酸盐化合物(C)为碳酸钾和/或碳酸钠时，盐(S)为氯化钾和/或氯化钠。
因此，本发明还提供一种方法，其中盐(S)包含无机盐。
本发明还提供一种方法，其中盐(S)包含氯化钾和/或氯化钠。
通常，盐(S)的粒径为0.1至100μm，优选为0.5至50μm，更优选为0.8至30μm并且最优选为1至10μm。粒径通过SEM(扫描电子显微镜)成像在8kV的加速电压下测定。
盐(S)通常以颗粒形式分散在含盐聚合物(SP)中。
方法步骤a)
方法步骤a)中使用的含盐聚合物(SP)通常通过熔融聚合方法制备。
根据本发明，方法步骤a)中使用的含盐聚合物(SP)具有表面积。
在方法步骤a)中，机械地增加含盐聚合物(SP)的表面积，获得表面积增加的含盐聚合物(SPISA)。
表面积增加的含盐聚合物(SPISA)包含已经存在于含盐聚合物(SP)中的聚芳基醚和盐(S)。
在本上下文中，“增加表面积”应理解为意指表面积增加的含盐聚合物(SPISA)的表面积与表面积增加的含盐聚合物(SPISA)的重量之比(R1)大于含盐聚合物(SP)的表面积与含盐聚合物(SP)的重量之比(R2)。
换句话说，R1>R2，其中
以及
换句话说，这意指例如1kg表面积增加的含盐聚合物(SPISA)的表面积大于例如同样1kg含盐聚合物(SP)的表面积。
在方法步骤a)中，含盐聚合物(SP)的表面积与含盐聚合物(SP)的重量之比(R2)通常机械地增加0.1％至10 000％、优选100％至8000％并且更优选250％至5000％。在每种情况下表面积通过SEM测定。
优选地，根据本发明，通过使含盐聚合物(SP)发泡或拉伸来机械地增加表面积。
因此，本发明还提供一种方法，其中在方法步骤a)中通过使含盐聚合物(SP)发泡或拉伸来增加含盐聚合物(SP)的表面积。
在本发明的一个实施方案中，不是通过研磨含盐聚合物(SP)来机械地增加含盐聚合物(SP)的表面积。
为了机械地增加含盐聚合物(SP)的表面积，将含盐聚合物(SP)引入到挤出机中。含盐聚合物(SP)的制备和将含盐聚合物(SP)引入到挤出机中可以是分批的或连续的。优选地，含盐聚合物(SP)的制备和将含盐聚合物(SP)引入到挤出机中是连续的。
在本上下文中，“分批”应理解为意指首先以如上所述的分批方法或连续方法制备含盐聚合物(SP)，然后进行处理而得到固体聚合物，例如以丸粒或粉末的形式。然后将该粉末或丸粒材料引入到挤出机中。
在本上下文中，“连续”应理解为意指将含盐聚合物(SP)在其制备之后、优选在其通过熔融聚合制备之后、尤其优选在其通过熔融聚合以连续方法制备之后直接转移到挤出机中。通常，将含盐聚合物(SP)作为熔体转移到挤出机中，即不使含盐聚合物(SP)固化或将其研磨或造粒。
优选地，其中进行熔融聚合的混合捏和机包括挤出机。
因此，本发明还提供一种方法，其中方法步骤a)中使用的含盐聚合物(SP)通过包括以下步骤的方法制备：
a1)通过熔融聚合方法制备含盐聚合物(SP)，
a2)将在方法步骤a1)中制备的含盐聚合物(SP)引入到挤出机中。
本发明还提供一种方法，其中连续进行方法步骤a1)和方法步骤a2)。
本发明还提供一种方法，其中方法步骤a1)中制备的含盐聚合物(SP)为熔体的形式，并在方法步骤a2)中作为熔体引入到挤出机中。
合适的挤出机原则上为本领域技术人员已知的任何挤出机。挤出机也可具有静态和/或动态混合单元。静态和/或动态混合单元本身是本领域技术人员已知的。静态混合单元例如为静态混合器；动态混合单元例如为双轴挤出机。根据本发明优选动态混合单元；尤其优选双轴挤出机。
挤出机及存在的任何静态和/或动态混合单元中的温度通常为200至400℃、优选为250至350℃。因此，含盐聚合物(SP)在挤出机中通常为熔融的形式。
在将含盐聚合物(SP)引入到挤出机之后，可以通过使含盐聚合物发泡或拉伸来增加含盐聚合物(SP)的表面积。
为了拉伸含盐聚合物(SP)，将含盐聚合物(SP)从挤出机中挤出。挤出提供了含盐聚合物(SP)的至少一个线料(strand)。随后将后者冷却。冷却可以例如在空气或水浴中进行。
在冷却后，可将在挤出中获得的含盐聚合物(SP)的至少一个线料在加热的同时进行拉伸。根据本发明同样可能和优选的是，早在冷却期间(例如在空气下或水浴中)即将含盐聚合物(SP)的至少一个线料拉伸，以获得表面积增加的含盐聚合物(SPISA)的至少一个线料。
如果在冷却后将含盐聚合物(SP)的至少一个线料在加热的同时进行拉伸，则拉伸过程中的温度通常为150至350℃、优选为180至320℃。
优选地，在含盐聚合物(SP)的至少一个线料的冷却期间进行含盐聚合物(SP)的至少一个线料的拉伸。在这种情况下，拉伸过程中的温度优选为150至350℃，并且更优选为180至320℃。
用于拉伸含盐聚合物(SP)的至少一个线料的合适方法原则上为本领域技术人员已知的所有方法。通常，含盐聚合物(SP)的至少一个线料通过引导其通过辊系统而被拉伸，这减小了含盐聚合物(SP)的至少一个线料的直径并增加了含盐聚合物(SP)的长度，因此也增加了含盐聚合物(SP)的表面积。在此过程中，含盐聚合物(SP)固化。在拉伸并同时固化的过程中，存在于含盐聚合物(SP)中的聚合物链变得排成一直线并且形成小的聚合物长丝，这增加了含盐聚合物(SP)的表面积。
因此，本发明还提供一种方法，其中方法步骤a)包括以下步骤：
ai)将含盐聚合物(SP)从挤出机中挤出，获得含盐聚合物(SP)的至少一个线料，
aii)通过引导含盐聚合物(SP)的至少一个线料通过辊系统来拉伸含盐聚合物(SP)的至少一个线料，获得表面积增加的含盐聚合物(SPISA)的至少一个线料。
本发明还提供一种方法，其中在冷却含盐聚合物(SP)的至少一个线料期间进行方法步骤aii)。
在拉伸过程中，含盐聚合物(SP)的至少一个线料的横截面积减小，使得表面积增加的含盐聚合物(SPISA)的至少一个线料的横截面积小于含盐聚合物(SP)的至少一个线料的横截面积。通常，表面积增加的含盐聚合物(SPISA)的至少一个线料的横截面积相对于含盐聚合物(SP)的线料的横截面积减小10％至99％、优选30％至95％并且更优选50％至90％。
含盐聚合物(SP)的至少一个线料的横截面积通常为1至30mm2，优选为2至20mm2并且尤其优选为5至15mm2。
根据本发明，表面积增加的含盐聚合物(SPISA)的至少一个线料的横截面积小于含盐聚合物(SP)的至少一个线料的横截面积。表面积增加的含盐聚合物(SPISA)的至少一个线料的横截面积通常为0.005至2mm2，优选为0.01至0.5mm2并且尤其优选为0.02至0.1mm2。
拉伸后的表面积增加的含盐聚合物(SPISA)的表面积与拉伸后的表面积增加的含盐聚合物(SPISA)的重量之比(R1)，相较于直接在挤出后且拉伸前的含盐聚合物(SP)的表面积与直接在挤出后且拉伸前的含盐聚合物(SP)的重量之比(R2)，通常提高50％至10000％、优选100％至5000％并且更优选250％至5000％。
用于使含盐聚合物(SP)发泡的合适的方法原则上为本领域技术人员已知的所有方法。在一个实施方案中，在挤出机中将含盐聚合物(SP)与发泡剂混合，以获得含发泡剂的含盐聚合物(BSP)。关于挤出机和含盐聚合物(SP)的添加，适用上述细节和优选。
如上所述，在本发明的一个实施方案中，挤出机可包括静态和/或动态混合单元。因此，本领域技术人员清楚的是，含盐聚合物(SP)不仅可以与发泡剂在挤出机本身中混合，而且含盐聚合物(SP)同样可以与发泡剂在包括挤出机的静态和/或动态混合单元中混合。
根据本发明，“发泡剂”应理解为意指恰好一种发泡剂或两种或更多种发泡剂。合适的发泡剂例如选自水、二氧化碳、戊烷和氮气。优选的发泡剂为氮气和/或二氧化碳。
通常，将1重量％至20重量％、优选2重量％至15重量％并且更优选3重量％至10重量％的发泡剂与含盐聚合物(SP)混合，在每种情况下基于该含盐聚合物(SP)的总摩尔量计。
当将含盐聚合物(SP)与发泡剂在挤出机中混合时，挤出机中的压力通常为5至100巴、优选10至80巴并且更优选15至50巴。
当将含盐聚合物(SP)与发泡剂混合时，挤出机中的温度通常为200至400℃，优选为250至350℃。
优选地，在混合之后，发泡剂在含发泡剂的含盐聚合物(BSP)中均匀分布。
在将发泡剂与含盐聚合物(SP)在挤出机中混合后，可将所得的含发泡剂的含盐聚合物(BSP)挤出。在挤出过程中，含发泡剂的含盐聚合物(BSP)在从挤出机孔口离开时膨胀，因为发泡剂从含发泡剂的含盐聚合物(BSP)中逃逸。这提供了表面积增加的含盐聚合物(SPISA)。含发泡剂的含盐聚合物(BSP)的膨胀也被称为发泡。
因此，本发明还提供一种方法，其中方法步骤a)包括以下步骤：
aI)将含盐聚合物(SP)在挤出机中与发泡剂混合，获得含发泡剂的含盐聚合物(BSP)，
aII)将含发泡剂的含盐聚合物(BSP)从挤出机中挤出，
aIII)使含发泡剂的含盐聚合物(BSP)发泡，获得表面积增加的含盐聚合物(SPISA)。
通常，含发泡剂的含盐聚合物(BSP)的发泡因下游模具内的减压而在含发泡剂的含盐聚合物(BSP)从挤出机中离开后直接进行。
因此，本发明还提供一种方法，其中方法步骤aII)和aIII)同时进行。
与不含任何发泡剂并通过与含发泡剂的含盐聚合物(BSP)相同直径的孔口挤出的含盐聚合物(SP)相比，通过发泡产生的表面积增加的含盐聚合物(SPISA)通常具有更低的密度和更大的体积。
通常，表面积增加的含盐聚合物(SPISA)的密度比不含任何发泡剂并通过与含发泡剂的含盐聚合物(BSP)相同直径的孔口挤出的含盐聚合物(SP)的密度小30％至80％、优选小35％至70％并且更优选小40％至65％。
另外，与不含任何发泡剂并通过与含发泡剂的含盐聚合物(BSP)相同直径的圆形模具挤出的含盐聚合物(SP)的表面积相比，发泡增加了发泡的含盐聚合物(SP)的表面积。
因此，通过发泡产生的表面积增加的含盐聚合物(SPISA)的表面积大于不含任何发泡剂并通过与含发泡剂的含盐聚合物(BSP)相同直径的圆形模具挤出的含盐聚合物(SP)的表面积。
因此，相较于不含任何发泡剂并通过与含发泡剂的含盐聚合物(BSP)相同直径的孔口挤出的含盐聚合物(SP)的表面积与不含任何发泡剂并通过与含发泡剂的含盐聚合物(BSP)相同直径的孔口挤出的含盐聚合物(SP)的重量之比(R2)，通过发泡产生的表面积增加的含盐聚合物(SPISA)的表面积与通过发泡产生的表面积增加的含盐聚合物(SPISA)的重量之比(R1)增大。
优选地，相较于不含任何发泡剂并通过与含发泡剂的含盐聚合物(BSP)相同直径的孔口挤出的含盐聚合物(SP)的表面积与不含任何发泡剂并通过与含发泡剂的含盐聚合物(BSP)相同直径的孔口挤出的含盐聚合物(SP)的重量之比(R2)，通过发泡产生的表面积增加的含盐聚合物(SPISA)的表面积与通过发泡产生的表面积增加的含盐聚合物(SPISA)的重量之比(R1)增大了100％至10 000％、更优选200％至8000％并且最优选500％至5000％。
在方法步骤a)中，在机械增加含盐聚合物(SP)的表面积后，任选地将所得的表面积增加的含盐聚合物(SPISA)粉碎。因此，方法步骤a)任选地还包括表面积增加的含盐聚合物(SPISA)的粉碎。这可以通过本领域技术人员已知的方法来实现。优选通过造粒或研磨、更优选通过造粒进行粉碎。用于研磨的合适方法原则上为本领域技术人员已知的所有方法，例如锤式研磨、振动研磨和转子研磨。造粒可以例如通过线料造粒或通过水下造粒来实现。用于此目的的方法是本领域技术人员已知的。
通常，将表面积增加的含盐聚合物(SPISA)粉碎至粒径为0.1至10mm，优选粒径为0.5至7mm并且更优选粒径为0.75至5mm。
方法步骤b)
在方法步骤b)中，将来自方法步骤a)的表面积增加的含盐聚合物(SPISA)与萃取剂(E)接触，并获得包含聚芳基醚的脱盐聚合物(DP)以及包含萃取剂(E)和盐(S)的含盐萃取剂(SE)。
方法步骤b)为萃取。因此，术语“方法步骤b)”和“萃取”在下文中同义地使用。
优选地，方法步骤b)直接在方法步骤a)后进行。
所用的萃取剂(E)可恰好为一种萃取剂；同样可以使用两种或更多种萃取剂的混合物。
合适的萃取剂(E)原则上为溶解盐(S)的任何溶剂。优选地，萃取剂(E)包含质子溶剂。更优选地，萃取剂(E)包含水。
因此，本发明还提供一种方法，其中所用的萃取剂(E)为质子溶剂。
通常，萃取剂(E)包含至少50重量％的水、优选至少70重量％的水、尤其优选至少80重量％的水并且最优选至少90重量％的水，在每种情况下基于萃取剂(E)的总重量计。
因此，本发明还提供一种方法，其中在方法步骤b)中萃取剂(E)包含水。
在一个最优选的实施方案中，萃取剂(E)由水组成。
通常使表面积增加的含盐聚合物(SPISA)与萃取剂(E)在反应器中接触。用于此目的的合适的反应器类型原则上为本领域技术人员已知的任何反应器，例如搅拌釜反应器和管式反应器。根据本发明，优选管式反应器。
还优选方法步骤b)中使用的反应器可以从外部加热至表面积增加的含盐聚合物(SPISA)与萃取剂(E)进行萃取的温度。
根据本发明，反应器还可任选地配备有例如离心机和/或过滤器，以便将方法步骤b)中获得的含盐萃取剂(SE)从方法步骤b)中获得的脱盐聚合物(DP)中分离。
表面积增加的含盐聚合物(SPISA)可以在反应器中采取固定床的形式，使得所用的反应器为固定床反应器。根据本发明，同样可以且优选在方法步骤b)中使用逆流流动反应器。
逆流反应器本身是本领域技术人员已知的。在本发明的一个实施方案中，可以例如使表面积增加的含盐聚合物(SPISA)连续通过逆流流动反应器，并且萃取剂(E)可以从相反方向进料。
如果方法步骤b)在固定床反应器中进行，则使萃取剂(E)通过反应器。通常，使萃取剂(E)从底部向上或从顶部向下通过反应器。优选地，使萃取剂(E)从底部向上通过反应器。
如使用逆流流动反应器，则通常将表面积增加的含盐聚合物(SPISA)从顶部连续地引入到反应器中并从底部移出，同时将萃取剂(E)同时从底部引入到反应器中并在顶部处流出。
通常调节表面积增加的含盐聚合物(SPISA)在逆流流动反应器中的停留时间使得表面积增加的含盐聚合物(SPISA)在反应器中表现得至少有时如同固定床。
在本上下文中，停留时间应理解为意指表面积增加的含盐聚合物(SPISA)在逆流流动反应器中停留的时间。
表面积增加的含盐聚合物(SPISA)在逆流流动反应器中的停留时间可以例如通过表面积增加的含盐聚合物(SPISA)被引入到反应器中的速率来调节。其还可通过萃取剂(E)被引入到反应器中的体积和速率来控制。
通常，表面积增加的含盐聚合物(SPISA)在逆流流动反应器中的停留时间为20至140小时、优选为40至120小时并且更优选为50至100小时。
方法步骤b)通常在低于聚芳基醚的软化温度(TS)的温度下进行。
在本上下文中，聚芳基醚的软化温度(TS)应理解为意指包含2重量％至30重量％萃取剂(E)的纯的聚芳基醚的玻璃化转变温度，基于该聚芳基醚的总重量计，其中所述聚芳基醚不包含任何盐(S)。
聚芳基醚的软化温度(TS)可与聚合物的玻璃化转变温度类似地通过动态差示量热法(DDC；差示扫描量热法，DSC)测定。用于此目的的方法是本领域技术人员已知的。
通常，聚芳基醚的软化温度(TS)为155至230℃、优选为160至180℃。
因此，本发明还提供一种方法，其中方法步骤b)在低于聚芳基醚的软化温度(TS)的温度下进行。
通常，萃取在低于聚芳基醚的软化温度(TS)至少1℃、优选至少5℃并且更优选至少10℃的温度下进行。
根据本发明，萃取的温度为至少50℃、优选至少70℃、更优选至少90℃并且尤其优选至少100℃。
优选地，方法步骤b)在50至159℃、优选70至155℃并且尤其优选90至150℃的温度下进行。
方法步骤b)通常在1至10巴、更优选1至7巴、最优选1至5巴的绝对压力下进行。
在一个优选的实施方案中，方法步骤b)进行20至150小时、优选40至120小时、最优选50至100小时的时间。
在方法步骤b)中，表面积增加的含盐聚合物(SPISA)的质量流率与萃取剂(E)的质量流率之比通常为1:1至1:100、优选为1:3至1:20并且尤其为1:5至1:10。
通常，使萃取剂(E)在进入反应器之前达到用于萃取的温度。用于此目的的合适方法是本领域技术人员已知的。
通常，使表面积增加的含盐聚合物(SPISA)也在加入反应器之前达到萃取温度。还可以从外部另外加热反应器，以便将方法步骤b)中的温度保持在必要的温度范围内。
方法步骤b)中所获得的含盐萃取剂(SE)包含从含盐聚合物(SP)中除去的盐(S)的部分。通常，含盐萃取剂(SE)包含0.1重量％至20重量％的盐(S)、优选0.5重量％至10重量％的盐(S)并且尤其优选1重量％至5重量％的盐(S)，每种情况下基于含盐萃取剂(SE)的总重量计。
在根据本发明优选的另一个实施方案中，方法步骤b)以多个步骤进行。在这种情况下，各个阶段中的温度和压力可以不同。
因此，本发明还提供一种方法，其中方法步骤b)包括以下步骤：
b1)使来自方法步骤a)的表面积增加的含盐聚合物(SPISA)与萃取剂(E)接触，获得包含聚芳基醚和盐(S)的残留物的预脱盐聚合物(PDP)，以及包含萃取剂(E)和一部分盐(S)的第一含盐萃取剂(SE1)，
b2)使来自方法步骤b1)的预脱盐聚合物(PDP)与萃取剂(E)接触，获得包含聚芳基醚的脱盐聚合物(DP)以及包含萃取剂(E)和盐(S)的残留物的第二含盐萃取剂(SE2)。
在方法步骤b1)中，使来自方法步骤a)的表面积增加的含盐聚合物(SPISA)与萃取剂(E)接触。如上所述关于方法步骤b)的相同细节和优选适用于其中进行方法步骤b1)的反应器和萃取剂(E)。
方法步骤b1)也被称为预萃取。术语“方法步骤b1)”和“预萃取”在下文中同义地使用。
方法步骤b1)通常在50至105℃、优选60至100℃并且尤其优选70至100℃的温度下进行。
因此，本发明还提供一种方法，其中方法步骤b1)在50至105℃的温度下进行。
在方法步骤b1)期间，反应器内的绝对压力优选为1至2巴、更优选为1至1.5巴、最优选为1至1.2巴。
通常，方法步骤b1)进行5至50小时、优选7至30小时并且尤其优选10至20小时的时间。
因此，本发明还提供一种方法，其中方法步骤b1)进行5至50小时。
在方法步骤b1)中，表面积增加的含盐聚合物(SPISA)的质量流率与萃取剂(E)的质量流率之比通常为1:1至1:100、优选为1:3至1:20并且尤其优选为1:5至1:10。
预萃取提供了包含聚芳基醚和盐(S)的残留物的预脱盐聚合物(PDP)，以及包含萃取剂(PDP)和一部分盐(S)的第一含盐萃取剂(SE1)。
第一含盐萃取剂(SE1)包含萃取剂(E)和已从表面积增加的含盐聚合物(SPISA)中除去的盐(S)的部分。通常，第一含盐萃取剂(SE1)包含0.09重量％至18重量％的盐(S)，优选0.45重量％至9重量％的盐(S)并且尤其优选0.9重量％至4.5重量％的盐(S)，在每种情况下基于第一含盐萃取剂(SE1)的总重量计。
根据本发明，“盐(S)的残留物”应理解为意指0.02重量％至10重量％的盐(S)、优选0.1重量％至8重量％的盐(S)并且尤其优选0.2重量％至6重量％的盐(S)，在每种情况下基于预脱盐聚合物(PDP)的总重量计。
换句话说，方法步骤b1)中获得的预脱盐聚合物通常包含0.02重量％至10重量％的盐(S)、优选0.1重量％至8重量％的盐(S)并且尤其优选0.2重量％至6重量％的盐(S)，在每种情况下基于预脱盐聚合物(PDP)的总重量计。
显而易见的是，预脱盐聚合物(PDP)包含比含盐聚合物(SP)和表面积增加的含盐聚合物(SPISA)少的盐(S)。
如果含盐聚合物(SP)包含小于5重量％的盐(S)，基于含盐聚合物(SP)的总重量计，则通常不进行方法步骤b1)。
在方法步骤b2)中，使来自方法步骤b1)的预脱盐聚合物(PDP)与萃取剂(E)接触。如上所述关于方法步骤b)的相同细节和优选适用于方法步骤b2)中使用的反应器和萃取剂(E)。
优选地，方法步骤b2)直接在方法步骤b1)之后进行。尤其优选地，方法步骤b2)在与其中进行方法步骤b1)的反应器分离的反应器中进行，该两个反应器直接相连。在一个非常特别优选的实施方案中，方法步骤b1)和方法步骤b2)按照连续逆流流动萃取进行。
通常，方法步骤b2)在>105℃至<TS的温度下进行，其中“TS”应理解为意指如上所述的聚芳基醚的软化温度(TS)。
通常，方法步骤b2)在比聚芳基醚的软化温度(TS)低至少1℃、优选至少5℃并且尤其优选至少10℃的温度下进行。
优选地，在方法步骤b2)期间的温度为>105至159℃、更优选为115至155℃并且尤其优选为125至150℃。
因此，本发明还提供一种方法，其中方法步骤b2)在>105℃至<TS的温度下进行。
方法步骤b2)中的压力通常为1至10巴、优选为1.5至7巴并且尤其优选为2至5巴。
在本发明的一个实施方案中，方法步骤b2)进行10至90小时、优选20至80小时并且尤其优选30至60小时。
本发明还提供一种方法，其中方法步骤b2)进行10至90小时。
在方法步骤b2)中，表面积增加的含盐聚合物(SPISA)的质量流率与萃取剂(E)的质量流率之比通常为1:1至1:100、优选为1:3至1:20并且尤其优选为1:5至1:10。
在方法步骤b2)中，获得包含聚芳基醚的脱盐聚合物(DP)以及包含萃取剂(E)和盐(S)的残留物的第二含盐萃取剂(SE2)。
第二含盐萃取剂(SE2)包含从预脱盐聚合物(PDP)中除去的盐(S)的残留物。通常，第二含盐萃取剂(SE2)包含0重量％至2重量％的盐(S)、优选0重量％至1.5重量％的盐(S)并且尤其优选0重量％至1重量％的盐(S)，每种情况下基于第二含盐萃取剂(SE2)的总重量计。
在本发明的一个实施方案中，第二含盐萃取剂(SE2)可被用作方法步骤b1)中的萃取剂(E)。
显而易见的是，方法步骤b)或方法步骤b2)中获得的脱盐聚合物(DP)包含比含盐聚合物(SP)和任何预脱盐聚合物(PDP)少的盐(S)。通常，脱盐聚合物(DP)仍然包含痕量的盐(S)。
“痕量的盐(S)”在本发明中应理解为意指脱盐聚合物(DP)中的盐含量为≤150重量ppm、优选≤100重量ppm、尤其优选≤80重量ppm并且最优选≤50重量ppm的盐(S)，在每种情况下基于脱盐聚合物(DP)的总重量计。
通常，脱盐聚合物(DP)包含0.01至150重量ppm的盐(S)、优选0.1至100重量ppm、更优选1至80重量ppm并且尤其是5至50重量ppm的盐(S)，在每种情况下基于脱盐聚合物(DP)的总重量计。
在本发明的一个实施方案中，脱盐聚合物(DP)包含不超过150重量ppm、优选不超过100重量ppm、尤其优选不超过80重量ppm并且最优选不超过50重量ppm的盐(S)。
因此，本发明还提供一种方法，其中在方法步骤b)中获得的脱盐聚合物(DP)包含不超过150重量ppm的盐(S)，基于脱盐聚合物(DP)的总重量计。
脱盐聚合物(DP)中的盐(S)含量的下限通常为0.01重量ppm、优选为0.1重量ppm、更优选为1重量ppm并且尤其优选为5重量ppm。
在一个尤其优选的实施方案中，脱盐聚合物(DP)基本上不含盐(S)。在本发明的上下文中，“基本上不含”意指脱盐聚合物(DP)包含不超过15重量ppm、优选不超过10重量ppm并且尤其优选不超过5重量ppm的盐(S)。
在本发明的一个实施方案中，可以重复方法步骤b)。在这种情况下，其可被重复一次或多次。同样可以重复方法步骤b1)和方法步骤b2)一次或多次。
脱盐聚合物(DP)可通过本领域技术人员已知的方法与含盐萃取剂(SE)分离。例如，其可通过过滤或离心而与含盐萃取剂(SE)分离。
也可以干燥脱盐聚合物(DP)。合适的干燥方法原则上为本领域技术人员已知的所有方法。例如，可以将脱盐聚合物(DP)在高温下干燥。优选温度为50至300℃、更优选为100至200℃。干燥可以任选地在减压下进行。
上述关于将脱盐聚合物(DP)与含盐萃取剂(SE)分离的细节和优选适用于脱盐聚合物(DP)与第二含盐萃取剂(SE2)的分离。
当以熔融聚合方法制备含盐聚合物(SP)时，含盐聚合物(SP)以及脱盐聚合物(DP)不包含任何溶剂或稀释剂。
因此，本发明还提供不包含溶剂或稀释剂并且包含小于150重量ppm的盐(S)的脱盐聚合物(DP)。
因此，本发明还提供可通过本发明的方法获得的脱盐聚合物(DP)。
可通过本发明的方法获得的脱盐聚合物(DP)在350℃/1150s-1下优选具有的表观熔体粘度为100至1000Pa s、优选为150至300Pa s并且尤其优选为150至275Pa s。
熔体粘度通过毛细管流变仪测定。表观粘度在350℃下在毛细管粘度计( Rheograph 2003毛细管粘度计)中作为剪切速率的函数测定，所述毛细管粘度计具有长度为30mm、半径为0.5mm、喷嘴进口角为180°、用于熔体的储存容器的直径为12mm的圆形毛细管且具有5分钟的预热时间。所报道的数值为在1150s-1下测定的那些。
通过本发明方法脱盐的聚合物(DP)的粘度值通常为20至120mL/g、优选为30至100mL/g并且尤其优选为35至95mL/g，其根据DIN 51562，通过对含盐聚合物(SP)在1:1苯酚/1,2-二氯苯混合物中的0.01g/mL溶液的Ubbelohde粘度值测量来确定。
实施例
在表格中，符号表示：
-c 含盐聚合物(SP)中盐(S)的比例，
-VN 聚合物的粘度值，
-t 脱盐进行的时间，
-Mw/Mn 多分散性，
-Mw 重均分子量，
-Mn 数均分子量
VN、Mw和Mn 按照上述测定。
含盐聚合物的制备
比较实施例C1和比较实施例C2的含盐聚合物(SP)的制备通过熔融聚合方法在捏和反应器中进行。使用4,4'-二氯二苯砜(DCDPS)和4,4'-二羟基二苯砜(DHDPS)。首先将这些反应物装入捏和反应器中，并在300℃的温度下在3小时内聚合。
比较实施例C3、实施例4和实施例5的含盐聚合物(SP)的制备通过熔融聚合方法在捏和反应器中进行。使用DCDPS和DHDPS以及碳酸钾。将反应物通过粉末螺杆连续地引入到捏和反应器中，并在280℃(C3)或290℃(4，5)的温度下在2.5小时内聚合。
比较实施例C1
将如上所述制备的含盐聚合物(SP)通过本发明的方法研磨成粒径为约3mm而表面积并未增加。在固定床反应器中使用水作为萃取剂(E)在188h内从含盐聚合物(SP)中萃取盐(S)。在萃取期间每隔一定时间确定含盐聚合物(SP)中盐(S)的比例。结果列于表1中。
水的流速为500mL/h。脱盐期间的温度为150℃。
比较实施例C2
将如上所述制备的含盐聚合物(SP)通过本发明的方法研磨成粒径为约0.5mm而表面积并未增加。在固定床反应器中使用水作为萃取剂(E)在299h内从含盐聚合物(SP)中萃取盐(S)。在萃取期间每隔一定时间确定含盐聚合物(SP)中盐(S)的比例。结果列于表2中。
水的流速为500mL/h；自16小时开始，其增加至1000mL/h。脱盐期间的温度为150℃。
比较实施例C3
将如上所述制备的含盐聚合物(SP)研磨成粒径为约2mm。
然后，将研磨的含盐聚合物(SP)在95℃的水浴中处理24h。其后在固定床反应器中使用水作为萃取剂(E)在72h内从研磨的含盐聚合物(SP)中萃取盐(S)。在萃取期间每隔一定时间确定含盐聚合物(SP)中盐(S)的比例。结果列于表3中。
在固定床反应器中水的流速为1000mL/h。脱盐期间的温度为150℃。
实施例4
将如上所述制备的含盐聚合物(SP)挤出并拉伸，获得拉伸的表面积增加的含盐聚合物(SPISA)。线料直径从6mm(对于含盐聚合物(SP)而言)减小至1mm(对于表面积增加的含盐聚合物(SPISA)而言)。随后，将表面积增加的含盐聚合物(SPISA)造粒成粒长为2至5mm的丸粒。
然后，根据方法步骤b1)将表面积增加的含盐聚合物(SPISA)在95℃的水浴中预萃取24小时。其后，根据方法步骤b2)在固定床反应器中使用水作为萃取剂(E)在72h内从表面积增加的含盐聚合物(SPISA)中萃取盐(S)。在萃取期间每隔一定时间确定含盐聚合物(SP)中盐(S)的比例。结果列于表3中。
在固定床反应器中水的流速为1000mL/h。脱盐期间的温度为150℃。
实施例5
向如上所述制备的含盐聚合物(SP)中加入5mol％的N2和CO2，并将该含盐聚合物(SP)挤出，获得发泡的表面积增加的含盐聚合物(SPISA)。随后将表面积增加的含盐聚合物(SPISA)造粒成粒径为2mm。
然后，根据方法步骤b1)将表面积增加的含盐聚合物(SPISA)在95℃的水浴中预萃取24小时。其后，根据方法步骤b2)在固定床反应器中使用水作为萃取剂(E)在72h内从表面积增加的含盐聚合物(SPISA)中萃取盐(S)。在萃取期间每隔一定时间确定含盐聚合物(SP)中盐(S)的比例。结果列于表3中。
在固定床反应器中水的流速为1000mL/h。脱盐期间的温度为150℃。表1
C1
Mn[g/mol] 16 800
Mw[g/mol] 52 900
Mw/Mn 3.2
粒径[mm] ～3
c(t＝1h)[ppm] 158 494
c(t＝43h)[ppm] 2617
c(t＝59h)[ppm] 1700
c(t＝131h)[ppm] 344
c(t＝149h)[ppm] 303
c(t＝170h)[ppm] 287
c(t＝188h)[ppm] 210
表2
表3
C3 4 5
Mn[g/mol] 21 000 20 000 20 000
Mw[g/mol] 49 200 47 400 47 400
Mw/Mn 2.34 2.37 2.37
粒径[mm] ～2 ～2 ～2
表面积增加[％] 0 1457 948
VN[mL/g] 51.7 49.4 49.4
c(t＝0h)[ppm] 243 000 243 000 243 000
c(t＝24h)[ppm] 46 299 23 150 11 364
c(t＝48h)[ppm] 431 168 126
c(t＝72h)[ppm] 421 105 63
图1示出了比较实施例C1(圆形)和比较实施例C2(菱形)的盐(S)比例(c[ppm])与脱盐持续时间(t[h])的函数关系图。显而易见的是，盐(S)的比例随时间呈现几乎恒定的值，脱盐聚合物(DP)中的盐(S)在200ppm范围内或在400ppm范围内。通过简单研磨含盐聚合物(SP)然后萃取盐(S)不能实现本发明的脱盐聚合物(DP)中盐(S)的比例≤150ppm。图1还示出了当含盐聚合物(SP)具有更大的粒径时，更快地实现了聚合物中较低比例的盐(S)。
由实施例可以清楚地看出，与在脱盐之前未机械地增加表面积的脱盐聚合物(DP)相比，通过本发明的方法可以获得具有较小比例盐(S)的脱盐聚合物(DP)。此外，本发明的方法使得聚合物中盐(S)的比例更快地降低。另外，根据本发明脱盐的聚合物(DP)获得了显著更高的粘度值。

Claims (13)

1.一种用于将包含聚芳基醚和盐(S)的含盐聚合物(SP)脱盐的方法，其包括以下步骤
a)机械地增加含盐聚合物(SP)的表面积，获得表面积增加的含盐聚合物(SPISA)，
b)将来自方法步骤a)的表面积增加的含盐聚合物(SPISA)与萃取剂(E)接触，获得包含聚芳基醚的脱盐聚合物(DP)以及包含萃取剂(E)和盐(S)的含盐萃取剂(SE)，
在方法步骤a)中通过使含盐聚合物(SP)发泡或拉伸来机械地增加含盐聚合物(SP)的表面积。
2.权利要求1的方法，其中所述含盐聚合物(SP)通过熔融聚合方法制备。
3.权利要求1和2中任一项的方法，其中方法步骤b)中的萃取剂(E)包含水。
4.权利要求1至3中任一项的方法，其中方法步骤b)中获得的脱盐聚合物(DP)包含不超过150重量ppm的盐(S)，基于脱盐聚合物(DP)的总重量计。
5.权利要求1至4中任一项的方法，其中方法步骤b)在低于聚芳基醚的软化温度(TS)的温度下进行。
6.权利要求1至5中任一项的方法，其中方法步骤b)包括以下步骤：
b1)使来自方法步骤a)的表面积增加的含盐聚合物(SPISA)与萃取剂(E)接触，获得包含聚芳基醚和盐(S)的残留物的预脱盐聚合物(PDP)，以及包含萃取剂(E)和一部分盐(S)的第一含盐萃取剂(SE1)，
b2)使来自方法步骤b1)的预脱盐聚合物(PDP)与萃取剂(E)接触，获得包含聚芳基醚的脱盐聚合物(DP)以及包含萃取剂(E)和盐(S)的残留物的第二含盐萃取剂(SE2)。
7.权利要求6的方法，其中方法步骤b1)在50至105℃的温度下进行。
8.权利要求6和7中任一项的方法，其中方法步骤b2)在>105℃至<TS的温度下进行。
9.权利要求6至8中任一项的方法，其中方法步骤b1)进行5至50小时的时间。
10.权利要求6至9中任一项的方法，其中方法步骤b2)进行10至90小时的时间。
11.权利要求1至10中任一项的方法，其中所述聚芳基醚为聚芳基醚砜。
12.权利要求1至11中任一项的方法，其中所述盐(S)包含氯化钾和/或氯化钠。
13.通过权利要求1至12中任一项的方法可获得的脱盐聚合物(DP)。
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