CN108424501A - 一种微波合成聚醚醚酮粉的制备方法 - Google Patents

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杨敏
侯天武
李仲辉
张小玲
尚书勇
邓国伟
傅小红
杜琳
陈聪地
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G8/00—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08G8/02—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of ketones

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Abstract

本发明公开了一种微波合成聚醚醚酮粉的制备方法，包括如下制备步骤：分别称取4,4,‑二氟二苯甲酮、对苯二酚、无水碳酸镁及碳酸钙，投入到装有冷凝回流管、搅拌装置、温度传感器及高纯氮气的多口烧瓶内；向多口烧瓶内逐步加入2.5~3倍于原材料总投入量的环丁砜溶液；加热反应：利用微波对多口烧瓶反应体系进行加热反应；加热反应经过3阶段步骤完成：熔融处理：对多口烧瓶反应体系升温至150℃，将原材料充分熔融；将多口烧瓶反应体系反应温度升至195℃；将多口烧瓶反应体系的反应温度升至220~230℃，恒温反应60~90min；将物料排出、冷却；经过一系列洗脱及干燥过程，得到聚合产物。本发明提供一种微波合成聚醚醚酮粉的制备方法，节省生产成本，降低了生产的危险性。

Description

一种微波合成聚醚醚酮粉的制备方法
技术领域
本发明属于特种高分子材料领域，涉及一种微波合成聚醚醚酮粉的制备方法。
背景技术
聚醚醚酮是一种新型的半结晶耐高温热塑性工程塑料，具有优异的热性能、力学性能、电性能及耐化学药品性能。特别适合制作高性能复合材料的集体基材，成为当今最热门的高性能工程塑料之一。
随着微波化学的发展，使微波在化学的多领域内得到广泛的应用。微波作为一种新型的能量供应来源，具有非常多的特性，如加热迅速、高效节能、环保等。近年来大量的实验已经证明微波可以极大的提高一些化学反应的反应速率，使一些在传统加热条件下进行的化学反应提高转化率，同时提高反应速率。微波已广泛应用于自由基聚合、开环聚合、缩聚等各类型反应，因而在高分子合成领域的微波加热方式已成为人们关注的热点和焦点。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种微波合成聚醚醚酮粉的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
1）按照（1~1.1）：1：（0.7~0.8）：（0.2~0.3）配比分别称取4,4,-二氟二苯甲酮、对苯二酚、无水碳酸镁及碳酸钙，投入到装有高纯氮气的多口烧瓶内；
2）向步骤1）中的多口烧瓶内逐步加入2.5~3倍于原材料总投入量的90%以上的环丁砜溶液，在高纯氮气的保护下开始反应；
3）加热反应：利用微波对多口烧瓶反应体系进行加热反应；加热反应经过3阶段步骤完成；
①熔融处理：对多口烧瓶反应体系升温至145~150℃，将原材料充分熔融；
②将经过①熔融反应阶段的多口烧瓶反应体系反应温度升至185~195℃，反应30~40min，形成酚盐类物质；
③恒温反应：将经过步骤3）②反应后的多口烧瓶反应体系的反应温度升至220~230℃，恒温反应60~90min；
4）达到规定反应时间后，将物料排出、冷却；
5）经过一系列洗脱及干燥过程，最终得到聚合产物。
优选的是，在步骤2）中，所述环丁砜溶液采用质量分数为99%的环丁砜溶液。
优选的是，在步骤3）中，加热反应的微波波长为1~20mm。
优选的是，在步骤3）①中，熔融处理时间为20~180min。
本发明至少包括以下有益效果：原材料常温称量投放，避免高温过程引起的氧化反应，提高反应收率；有效降低反应体系温度，对设备及在线监测仪表的要求都大大降低；控温精准，温度靶向性非常出色；极大的降低了能源的使用，节省了生产成本，降低了生产的危险性。采用具有特定属性的能量波的形式来提供能量，相较于传统方法，具有能量传递均匀、受热快、热损失小等特点，在不改变原有原材料配比的情况下，节约了工艺时间，降低了能耗，提高了产品的附加值。
附图说明
图1是本发明的实施例微波合成聚醚醚酮产率及特性粘度数据对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1：
本实施例中，一种微波合成聚醚醚酮粉的制备方法，包括如下制备步骤：
1）按照（1~1.1）：1：（0.7~0.8）：（0.2~0.3）配比分别称取4,4,-二氟二苯甲酮、对苯二酚、无水碳酸镁及碳酸钙，投入到装有冷凝回流管、搅拌装置、温度传感器及高纯氮气的多口烧瓶内；
2）向步骤1）中的多口烧瓶内逐步加入3倍于原材料总投入量的99%环丁砜溶液，在高纯氮气的保护下开始反应；
3）加热反应：利用波长5mm、频率60GHz的微波对多口烧瓶反应体系进行加热反应；加热反应经过3阶段步骤完成；
①熔融处理：对多口烧瓶反应体系升温至150℃；
②将经过①熔融反应阶段的多口烧瓶反应体系反应温度升至195℃，反应30~40min，形成酚盐类物质；
③恒温反应：将经过步骤3）②反应后的多口烧瓶反应体系的反应温度升至230℃，恒温反应90min；
4）达到规定反应时间后，将物料排出、冷却；
5）经过一系列洗脱及干燥过程，最终得到聚合产物。
优选地，在步骤2）中，所述环丁砜溶液采用质量分数为99%环丁砜溶液。以往的生产工艺采用二苯砜为溶剂，单体吸热熔融焓较大，同时在二苯砜溶剂体系下，聚合温度一般均超过310℃，采用环丁砜溶液作为溶剂，原材料常温称量投放，避免高温过程引起的氧化反应，提高反应收率；有效降低反应体系温度。
优选地，在步骤3）①中，熔融处理时间为20~180min。环丁砜溶液在常温下是液态，溶解度相对较低，在逐渐升高温度的过程当中，其它原料如氟酮、对苯二酚等会加速溶解，超过固有熔点的时候，将会出现熔融的现象，将原材料充分熔融。
在本实施例中，采用波长5mm、频率60GHz的微波加热，使得物料受热均匀，有别于传统的热辐射加热，由外而内进行逐层传到，在传动过程中由于搅拌、物料粘度、固含量等原因造成均匀度下降，最终温度显示不准确，微波加热的方式可以有效避免该现象的发生，微波具有非常好穿透性，可以使物料均匀受热，提高温度的准确性。
实施例2：
本实施例中，一种微波合成聚醚醚酮粉的制备方法，包括如下制备步骤：
1）按照（1~1.1）：1：（0.7~0.8）：（0.2~0.3）配比分别称取4,4,-二氟二苯甲酮、对苯二酚、无水碳酸镁及碳酸钙，投入到装有冷凝回流管、搅拌装置、温度传感器及高纯氮气的多口烧瓶内；
2）向步骤1）中的多口烧瓶内逐步加入3倍于原材料总投入量的99%环丁砜溶液，在高纯氮气的保护下开始反应；
3）加热反应：利用波长10mm、频率30GHz的微波对多口烧瓶反应体系进行加热反应；加热反应经过3阶段步骤完成；
①熔融处理：对多口烧瓶反应体系升温至150℃，将原材料充分熔融；
②将经过①熔融反应阶段的多口烧瓶反应体系反应温度升至195℃，反应30~40min，形成酚盐类物质；
③恒温反应：将经过步骤3）②反应后的多口烧瓶反应体系的反应温度升至230℃，恒温反应90min；
4）达到规定反应时间后，将物料排出、冷却；
5）经过一系列洗脱及干燥过程，最终得到聚合产物。
优选地，在步骤2）中，所述环丁砜溶液采用质量分数为99%环丁砜溶液。
优选地，在步骤3）①中，熔融处理时间为20~180min。
本实施例中，采用环丁砜溶液作为溶剂，原材料常温称量投放，避免高温过程引起的氧化反应，提高反应收率；有效降低反应体系温度；环丁砜溶液在常温下是液态，溶解度相对较低，在逐渐升高温度的过程当中，其它原料如氟酮、对苯二酚等会加速溶解，超过固有熔点的时候，将会出现熔融的现象，将原材料充分熔融；采用波长10mm、频率30GHz的微波加热，使得物料受热均匀，提高温度的准确性。
实施例3：
本实施例中，一种微波合成聚醚醚酮粉的制备方法，包括如下制备步骤：
1）按照（1~1.1）：1：（0.7~0.8）：（0.2~0.3）配比分别称取4,4,-二氟二苯甲酮、对苯二酚、无水碳酸镁及碳酸钙，投入到装有冷凝回流管、搅拌装置、温度传感器及高纯氮气的多口烧瓶内；
2）向步骤1）中的多口烧瓶内逐步加入3倍于原材料总投入量的99%环丁砜溶液，在高纯氮气的保护下开始反应；
3）加热反应：利用波长15mm、频率20GHz的微波对多口烧瓶反应体系进行加热反应；加热反应经过3阶段步骤完成；
①熔融处理：对多口烧瓶反应体系升温至150℃，熔融处理20~180min，将原材料充分熔融；
②将经过①熔融反应阶段的多口烧瓶反应体系反应温度升至195℃，反应30~40min，形成酚盐类物质；
③恒温反应：将经过②反应后的多口烧瓶反应体系的反应温度升至230℃，恒温反应90min；
4）达到规定反应时间后，将物料排出、冷却；
5）经过一系列洗脱及干燥过程，最终得到聚合产物。
在本实施例中，采用波长15mm、频率20GHz的微波进行加热，使得物料受热均匀，提高温度的准确性。
实施例4：
本实施例中，按照（1~1.1）：1：（0.7~0.8）：（0.2~0.3）配比分别称取4,4,-二氟二苯甲酮、对苯二酚、无水碳酸镁及碳酸钙，投入到装有冷凝回流管、搅拌装置、温度传感器及高纯氮气的多口烧瓶内；向多口烧瓶内逐步加入3倍于原材料总投入量的99%环丁砜溶液，在高纯氮气的保护下开始反应；利用波长20mm、频率15GHz的微波对多口烧瓶反应体系进行加热反应；加热反应经过3阶段步骤完成；①熔融处理：对多口烧瓶反应体系升温至150℃，熔融处理20~180min，将原材料充分熔融；②将经过①熔融反应阶段的多口烧瓶反应体系反应温度升至195℃，反应30~40min，形成酚盐类物质；③恒温反应：经过②反应后的多口烧瓶反应体系的反应温度升至230℃，恒温反应90min；达到规定反应时间后，将物料排出、冷却；经过一系列洗脱及干燥过程，最终得到聚合产物。
在本实施例中，采用波长15mm、频率20GHz的微波进行加热，使得物料受热均匀，提高温度的准确性，节约工艺时间，提高产品的附加值。
4个实施例微波合成聚醚醚酮产率及特性粘度数据对比如图1所示：
经检测，4个实施例中，实施例2的特性粘度和产率的匹配程度最好，粘度适中，转化率较高，说明高、低分子量的分子分布较为合理。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (4)

1.一种微波合成聚醚醚酮粉的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
1）按照（1~1.1）：1：（0.7~0.8）：（0.2~0.3）配比分别称取4,4,-二氟二苯甲酮、对苯二酚、无水碳酸镁及碳酸钙，投入到装有高纯氮气的多口烧瓶内；
2）向步骤1）中的多口烧瓶内逐步加入2.5~3倍于原材料总投入量的90%以上的环丁砜溶液，在高纯氮气的保护下开始反应；
3）加热反应：利用微波对多口烧瓶反应体系进行加热反应；加热反应经过3阶段步骤完成；
①熔融处理：对多口烧瓶反应体系升温至145~150℃，将原材料充分熔融；
②将经过①熔融反应阶段的多口烧瓶反应体系反应温度升至185~195℃，反应30~40min，形成酚盐类物质；
③恒温反应：将经过步骤3）②反应后的多口烧瓶反应体系的反应温度升至220~230℃，恒温反应60~90min；
4）达到规定反应时间后，将物料排出、冷却；
5）经过一系列洗脱及干燥过程，最终得到聚合产物。
2.根据权利要求1所述的一种微波合成聚醚醚酮粉的制备方法，其特征在于，在步骤2）中，所述环丁砜溶液采用质量分数为99%的环丁砜溶液。
3.根据权利要求1所述的一种微波合成聚醚醚酮粉的制备方法，其特征在于，在步骤3）中，加热反应的微波波长为1~20mm。
4.根据权利要求1所述的一种微波合成聚醚醚酮粉的制备方法，其特征在于，在步骤3）①中，熔融处理时间为20~180min。
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