CN111566146A - 用于沉淀聚(亚苯基醚)的方法和装置 - Google Patents

用于沉淀聚(亚苯基醚)的方法和装置 Download PDF

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CN111566146A CN201980007227.XA CN201980007227A CN111566146A CN 111566146 A CN111566146 A CN 111566146A CN 201980007227 A CN201980007227 A CN 201980007227A CN 111566146 A CN111566146 A CN 111566146A
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德希穆克·希瓦吉拉奥·桑德什
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阿图尔·潘特
戈拉夫·迈迪拉塔
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Abstract

描述了一种用于沉淀聚(亚苯基醚)的方法和系统。通过本文公开的方法获得的沉淀的聚(亚苯基醚)为具有150至500kg/m3，优选250至500kg/m3的堆积密度的聚(亚苯基醚)颗粒的形式。

Description

用于沉淀聚(亚苯基醚)的方法和装置
背景技术
粉末或颗粒形式的热塑性聚合物，例如，聚(亚苯基醚)，具有广泛的应用，例如，粉末涂料应用，模制应用以及作为添加剂。聚合物颗粒或粉末通常可以通过包括机械研磨或溶剂沉淀的方法制备。
在本领域中仍然需要用于制备具有受控尺寸和尺寸分布的聚(亚苯基醚)颗粒的改进方法和设备。如果一种方法可以提供回收和再循环该方法中使用的溶剂，那将是进一步的优势。
发明内容
一种用于沉淀聚(亚苯基醚)的方法包括：将包含聚(亚苯基醚)和溶剂的聚(亚苯基醚)溶液引入到配备有位于第一进料管的出口处的雾化器的第一进料管中，其中该第一进料管被第二进料管包围，该第二进料管配置为提供包含水的第一反溶剂；雾化聚(亚苯基醚)溶液以提供雾化的聚(亚苯基醚)溶液；使该雾化的聚(亚苯基醚)溶液与反溶剂接触以提供包含沉淀的聚(亚苯基醚)的浆料；和回收沉淀的聚(亚苯基醚)；其中沉淀的聚(亚苯基醚)是具有堆积密度150-500kg/m3，优选250-500kg/m3的聚(亚苯基醚)颗粒的形式。
一种用于沉淀聚亚苯基醚的方法包括：将反溶剂引入装有包含聚亚苯基醚和溶剂的聚亚苯基醚溶液的机械搅拌的容器中以提供混合物；在有效提供具有堆积密度150-500kg/m3，优选250-500kg/m3的沉淀聚亚苯基醚颗粒的条件下搅拌该混合物；和回收沉淀的聚亚苯基醚颗粒。
一种用于沉淀聚(亚苯基醚)的方法包括：将反溶剂引入含有包含聚(亚苯基醚)和溶剂的聚(亚苯基醚)溶液的机械搅拌容器中以提供包含沉淀的聚(亚苯基醚)的浆料；其中引入该反溶剂包括加入有效提供溶剂与反溶剂体积比为60:40至80:20，优选65:35至75:25，更优选68:32至72:28的第一量的反溶剂，并搅拌该浆料10至90分钟，优选20至70分钟，更优选30至60分钟；加入有效提供溶剂与反溶剂体积比为35:65至55:45，优选40:60至50:50，更优选43:57至47:53的第二量的反溶剂，并将该浆料搅拌10至90分钟，优选20至70分钟，更优选30至60分钟；和加入有效地提供溶剂与反溶剂体积比为10:90至30:70，优选15:85至25:75，更优选18:82至22:78的第三量的反溶剂，并搅拌该浆料30至90分钟，优选45至75分钟；和回收具有堆积密度150至500kg/m3，优选250至500kg/m3的沉淀的聚(亚苯基醚)颗粒。
一种用于沉淀聚(亚苯基醚)的系统包括：第一进料管，其配备有雾化器并具有包含聚(亚苯基醚)和溶剂的聚(亚苯基醚)溶液流；第二进料管，其包围具有第一反溶剂流的第一进料管，其中该第一反溶剂流配置为在从该第一进料管排出时与该聚(亚苯基醚)溶液流接触；第三进料管，其具有第二反溶剂流，并配置为接收来自第一和第二进料管的出口流；第三进料管下游的机械搅拌容器，其中该机械搅拌容器配置为接收来自第三进料管的出口流，其中来自该第三进料管的出口流包含聚(亚苯基醚)颗粒；冷凝器，其配置为从该机械搅拌容器接收气化液体；和过滤器，其配置为接收来自该机械搅拌容器的出口流，其中该过滤器配置为回收具有堆积密度150-500kg/m3，优选250-500kg/m3的聚亚苯基醚颗粒。
一种用于沉淀聚(亚苯基醚)的系统，包括：第一进料管，其配备雾化器并具有包含聚(亚苯基醚)和溶剂的聚(亚苯基醚)溶液流；第二进料管，其包围第一进料管，具有第一反溶剂流，其中该第一反溶剂流配置为与该聚(亚苯基醚)溶液流在从该第一进料管排出时接触；机械搅拌容器，其中该机械搅拌容器配置为接收来自该第一进料管和第二进料管的出口流，其中该出口流包含具有堆积密度150-500kg/m3，优选250-500kg/m3的聚(亚苯基醚)颗粒。
通过以下附图和详细描述举例说明上述和其他特征。
附图说明
以下附图代表示例性实施方式。
图1是根据对照方法制备的聚(亚苯基醚)颗粒的照片。
图2显示了依据根据本公开的一个实施方式的方法和使用其装置制备的聚(亚苯基醚)颗粒的照片。
图3是根据本公开一个实施方式的方法和系统的示意图。
图4是根据本公开一个实施方式的方法和系统的示意图。
具体实施方式
本发明人发现了用于制备聚(亚苯基醚)颗粒的改进方法和设备。当前使用的方法，特别是对于粘性聚合物溶液，可能难以控制沉淀以实现期望的粒度。另外，当前的方法还可能形成丝或纤维，而不是颗粒，并且经常需要对溶剂组成进行精确控制。本发明人试图克服上述技术限制。本文公开的方法有利地使用雾化器生成沉淀的聚(亚苯基醚)，或包括在搅拌下将特定量的反溶剂添加到聚(亚苯基醚)溶液中以提供沉淀的聚(亚苯基醚)。本文还描述了可以用于实施该方法的装置，特别是包括雾化器的那些。
因此，本公开的一个方面是用于沉淀聚(亚苯基醚)的方法。该方法包括将聚(亚苯基醚)溶液引入配备有位于第一进料管出口处的雾化器的第一进料管。该方法还包括雾化聚(亚苯基醚)溶液而提供雾化的聚(亚苯基醚)溶液，并使该雾化聚(亚苯基醚)溶液与反溶剂接触而提供包含沉淀聚(亚苯基醚)的浆料。该方法可以还包括回收沉淀的聚(亚苯基醚)，且沉淀的聚(亚苯基醚)可以是聚(亚苯基醚)颗粒的形式。该聚(亚苯基醚)颗粒可以具有150-500千克/立方米(kg/m3)，优选250-500kg/m3的堆积密度。在一些实施方式中，该聚(亚苯基醚)颗粒可以具有10微米(μm)至5毫米(mm)的平均直径。该范围可以包括或排除下限或上限。在该范围内，该下限或上限可以选自10μm，15μm，25μm，50μm，100μm，250μm，500μm，1mm，2mm，3mm，4mm和5mm。平均粒径可以使用众所周知的技术，如激光散射技术测定。
对于用于测定由当前所公开的方法产生的粒径的粒径分析技术没有特别的限制。优选的技术可以包括，例如，激光衍射和激光反向散射技术，特别是提供颗粒计数的激光反向散射技术。这种技术在本领域内是已知的，并且使用它们的粒度分析仪器作为例如由Lasentec以FBRM D600R和M600P出售的颗粒计数激光反向散射仪，Infra Scientific的Microtrac X100分析仪和Beckman Coulter的Coulter LS200是可商购的。
由第一进料管提供的聚(亚苯基醚)溶液可以是直接由制造聚(亚苯基醚)的方法获得的产物流。在一些实施方式中，该聚(亚苯基醚)溶液可以包含未经进一步处理或纯化的“合成原样的”聚(亚苯基醚)。在一些实施方式中，该聚(亚苯基醚)溶液可以独立于任何生产方法制备(即，该聚(亚苯基醚)已经纯化，并且该溶液使用基本上不含可能与“合成原样”的聚(亚苯基醚)相关的杂质或残余物的纯化的聚(亚苯基醚)制备)。
聚(亚苯基醚)溶液通常可以具有任何浓度的聚(亚苯基醚)。例如，基于该溶液的总重量，聚(亚苯基醚)溶液可以包含1至50wt％的聚(亚苯基醚)。在此范围内，聚(亚苯基醚)浓度可以为至少5wt％，或至少10wt％或至少20wt％或至少25wt％。同样在该范围内，该聚(亚苯基醚)浓度可以至多达45wt％，或至多达40wt％，或至多达30wt％，或至多达20wt％或至多达15wt％。在一些实施方式中，聚(亚苯基醚)溶液可以具有小于65厘泊(cP)的粘度。
在一些实施方式中，该第一进料管可以被第二进料管包围，该第二进料管配置为提供包含水的第一反溶剂。
聚(亚苯基醚)溶液和第一反溶剂在紧接混合之前的温度将根据许多因素，包括，例如，聚(亚苯基醚)的组成，聚(亚苯基醚)的特性粘度，溶液中的聚(亚苯基醚)浓度，溶剂类型，反溶剂类型和聚(亚苯基醚)溶液与反溶剂的重量比而变化。在一个实施方式中，在紧接接触第一反溶剂之前，雾化的聚(亚苯基醚)溶液的温度为60至100℃，并且第一反溶剂处于15至60℃的温度下。在这些范围内，聚(亚苯基醚)溶液的温度可以为至少70℃，或至少80℃；且聚(亚苯基醚)溶液的温度可以至多达95℃，或至多达约90℃。同样在这些范围内，第一反溶剂的温度可以为至少20℃，或至少25℃；且第一反溶剂温度可以至多达65℃，或至多达70℃。合并的聚(亚苯基醚)-反溶剂浆料的温度可以优选为30至75℃。
该方法可以还包括将浆料引入机械搅拌容器中。浆料通常可以在该搅拌容器的任何位置引入，但优选从该机械搅拌容器的顶部引入。该机械搅拌容器的温度可以为20至100℃，例如，30至80℃。
在一些实施方式中，该第一进料管的出口位于配置为提供第二反溶剂的第三进料管的端部。该第三进料管可以具有配置为提供第二反溶剂的入口。不希望受理论所束缚，认为将第二反溶剂和第一反溶剂分开引入可以有助于实现期望的粒径。不分开引入第一和第二反溶剂，则可能无法实现对粒径的控制。第二反溶剂可以包括，例如，甲醇，乙醇，异丙醇，正丁醇，丙酮，甲乙酮，或包含前述中的至少一种的组合。溶剂与第一反溶剂与第二反溶剂的重量比可以取决于选择的具体溶剂及其混溶性。例如，在一些实施方式中，溶剂与第一反溶剂与第二反溶剂的重量比可以为1至10:5至20:90至100。
雾化的聚(亚苯基醚)在与第一和第二反溶剂接触之后，可以输送到配备有搅拌器、过滤器单元和冷凝器的机械搅拌容器中。因此，将沉淀的聚(亚苯基醚)引入搅拌的容器中可以促进溶剂的去除。在一些实施方式中，经由冷凝器从机械搅拌容器中除去的溶剂可以被收集和再循环。在一些实施方式中，沉淀的聚(亚苯基醚)可以在冷却之后过滤或分离出聚(亚苯基醚)颗粒。
在一些实施方式中，第一进料管的出口可以位于机械搅拌容器的叶轮区域中，并且机械搅拌容器包含第二反溶剂。
机械搅拌容器可以包括叶轮，优选叶轮以1至6米/秒的叶轮尖端速度运行。
雾化器通常可以是任何类型的雾化器。例如，合适的雾化器可以包括高压喷嘴、旋转雾化器、双流雾化器、压力旋流单流体雾化器、压力旋流双流体雾化器、高压孔口雾化器或超声辅助雾化器。在一些实施方式中，雾化器可以是压力旋流单流体雾化器、压力旋流双流体雾化器、高压孔口雾化器或超声辅助雾化器。通过改变雾化器的运行参数(即，喷嘴处的压力)或通过改变雾化器本身的喷嘴(即，改变聚(亚苯基醚)溶液喷射通过的开口的尺寸)，可以控制由本方法的雾化器所提供的液滴尺寸。
在具体的实施方式中，用于沉淀聚(亚苯基醚)的方法可以如图3中所示。方法包括将包含聚(亚苯基醚)和溶剂的聚(亚苯基醚)溶液引入配备位于第一进料管出口处的雾化器12的第一进料管10中。第一进料管10被配置为提供包含水的第二反溶剂的第二进料管14包围。包括雾化器12的第一进料管的出口位于具有配置为提供第二反溶剂的入口18的第三进料管16的一端。方法还包括雾化聚(亚苯基醚)溶液以提供雾化的聚(亚苯基醚)溶液，并使雾化的聚(亚苯基醚)溶液与第一和第二反溶剂接触以提供包含沉淀的聚(亚苯基醚)的浆料。浆料通过第三进料管16从搅拌容器的顶部引入到机械搅拌容器20中。沉淀的聚(亚苯基醚)可以经由过滤器单元22从浆料中回收，并可以使用冷凝器24收集反溶剂。沉淀的聚(亚苯基醚)可以是聚(亚苯基醚)颗粒的形式。聚(亚苯基醚)颗粒可以具有150至500千克/立方米(kg/m3)，优选250至500kg/m3的堆积密度。聚(亚苯基醚)颗粒可以具有10微米至5毫米的平均直径。范围可以包括或排除下限或上限。在范围内，下限或上限可以选自10μm，15μm，25μm，50μm，100μm，250μm，500μm，1mm，2mm，3mm，4mm和5mm。
在另一具体实施方式中，用于沉淀聚(亚苯基醚)的方法可以如图4中所示。方法包括将包含聚(亚苯基醚)和溶剂的聚(亚苯基醚)溶液引入配备位于第一进料管出口处的雾化器28的第一进料管26中。第一进料管26配置为提供包含水的第二反溶剂的第二进料管30包围。包括雾化器28的第一进料管的出口位于包含第二反溶剂的机械搅拌容器34的叶轮区中(即，基本上靠近叶轮，例如区域32中)，机械搅拌容器34可以是例如带夹套的容器。方法还包括雾化聚(亚苯基醚)溶液以提供雾化的聚(亚苯基醚)溶液，并使雾化的聚(亚苯基醚)溶液与第一和第二反溶剂接触以提供包含沉淀的聚(亚苯基醚)的浆料。沉淀的聚(亚苯基醚)可以通过过滤器单元(图4中未显示)从浆料中回收。沉淀的聚(亚苯基醚)可以是聚(亚苯基醚)颗粒的形式。聚(亚苯基醚)颗粒可以具有150至500千克/立方米(kg/m3)，优选250至500kg/m3的堆积密度。聚(亚苯基醚)颗粒可以具有10微米至5毫米的平均直径。范围可以包括或排除下限或上限。在范围内，下限或上限可以选自10μm，15μm，25μm，50μm，100μm，250μm，500μm，1mm，2mm，3mm，4mm和5mm。
本公开的另一方面是用于将包含反溶剂的聚(亚苯基醚)沉淀至含有包含聚(亚苯基醚)和溶剂的聚(亚苯基醚)溶液的机械搅拌容器中以提供混合物的方法。机械搅拌容器可以处于20至100℃，例如，30至80℃的温度下。在一些实施方式中，聚(亚苯基醚)溶液可以保持于30至75℃，优选60至65℃的温度下。混合物可以在有效提供沉淀的聚(亚苯基醚)颗粒的条件下搅拌。聚(亚苯基醚)颗粒可以具有150至500千克/立方米(kg/m3)，优选为250至500kg/m3的堆积密度。聚(亚苯基醚)颗粒可以具有10微米至5毫米的平均直径。范围可以包括或排除下限或上限。在范围内，所述下限或上限可以选自10μm，15μm，25μm，50μm，100μm，250μm，500μm，1mm，2mm，3mm，4mm和5mm。对浆料的搅拌可以，例如，使用叶轮，优选以1至6米/秒的叶轮尖端速度运行的叶轮完成。
方法还包括回收沉淀的聚(亚苯基醚)颗粒。
沉淀的聚(亚苯基醚)在机械搅拌容器中的平均停留时间可以为，例如，1至60分钟。
反溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、甲乙酮或包含前述中的至少一种的组合。
溶剂与反溶剂的重量比可以取决于选择的具体溶剂及其混溶性。
本公开的另一方面是一种用于沉淀聚(亚苯基醚)的方法，包括将反溶剂引入包含含有聚(亚苯基醚)和溶剂的聚(亚苯基醚)溶液的机械搅拌容器中以提供包含沉淀的聚(亚苯基醚)的浆料。引入反溶剂包括添加有效提供溶剂与反溶剂体积比为60:40至80:20，优选65:35至75:25，更优选68:32至72:28的第一量的反溶剂，并搅拌浆料10至90分钟，优选20至70分钟，更优选30至60分钟；加入有效提供溶剂与反溶剂体积比为35:65至55:45，优选40:60至50:50，更优选43:57至47:53的第二量的反溶剂，并搅拌浆料10至90分钟，优选20至70分钟，更优选30至60分钟；和加入有效提供溶剂与反溶剂体积比为10:90至30:70，优选15:85至25:75，更优选18:82至22:78的第三量的反溶剂，并搅拌浆料30至90分钟，优选45至75分钟。方法还包括回收沉淀的聚(亚苯基醚)颗粒。聚(亚苯基醚)颗粒可以具有150至500千克/立方米(kg/m3)，优选250至500kg/m3的堆积密度。聚(亚苯基醚)颗粒可以具有10微米至5毫米的平均直径。范围可以包括或排除下限或上限。在范围内，所述下限或上限可以选自10μm，15μm，25μm，50μm，100μm，250μm，500μm，1mm，2mm，3mm，4mm和5mm。反溶剂可以包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、甲乙酮或包含前述中的至少一种的组合。
在任何上述实施方式中回收沉淀的聚(亚苯基醚)可以通过过滤、离心等或包含至少一种前述回收技术的组合。优选通过过滤回收沉淀的聚(亚苯基醚)。
在上述方法中描述的聚(亚苯基醚)溶液包括聚(亚苯基醚)和溶剂。聚(亚苯基醚)包括包含具有下式的重复结构单元的那些
Figure BDA0002566591070000091
其中每次出现的Z1独立地是卤素、未取代或取代C1-C12烃基，条件是烃基基团不是叔烃基、C1-C12烃硫基、C1-C12烃氧基或其中至少两个碳原子分隔开卤素和氧原子的C2-C12卤代烃氧基；并且Z2的每次出现独立地为氢、卤素、未取代或取代C1-C12烃基，条件是烃基基团不是叔烃基、C1-C12烃硫基、C1-C12烃氧基或其中至少两个碳原子分隔开卤素和氧原子的C2-C12卤代烃氧基。如本文所用，术语“烃基”，无论是单独使用还是用作另一术语的前缀、后缀或片段，均是指仅包含碳和氢的残基。残基可以是脂族或芳族，直链的，环状的，双环的，支链的，饱和的或不饱和的。其还可以包含脂族、芳族、直链、环状、双环、支链、饱和和不饱和的烃部分的组合。然而，当烃基残基被描述为是取代的时，其可以可选地在取代基残基的碳和氢成员之内和之上包含杂原子。因此，当专门描述为是取代的之时，烃基残基还可以包含一个或多个羰基、氨基、羟基等，或其可以在烃基残基的主链内包含杂原子。作为一个实例，Z1可以是通过末端3,5-二甲基-1,4-苯基基团与氧化性聚合催化剂的二正丁胺组分反应形成的二正丁基氨基甲基基团。在一些实施方式中，聚(亚苯基醚)包含2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚重复单元，即具有以下结构的重复单元
Figure BDA0002566591070000101
2,3,6-三甲基-1,4-亚苯基醚重复单元，2-甲基-6-苯基-1,4-亚苯基醚重复单元，2,6-二苯基-1,4-亚苯基醚重复单元或包括前述中的至少一种的组合。在一些实施方式中，聚(亚苯基醚)可以还包含衍生自四甲基双酚A的重复单元。
聚(亚苯基醚)可以包含具有含氨基烷基的端基的分子，端基通常位于羟基的邻位。还经常存在的是四甲基二苯并醌(TMDQ)端基，通常从含2,6-二甲基苯酚的反应混合物中获得，在这种混合物中会存在副产物四甲基二苯并醌。聚(亚苯基醚)可以是均聚物、共聚物、接枝共聚物、离聚物或嵌段共聚物及其组合。
聚(亚苯基醚)可以包含聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物。如本文所用，术语“聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物”是指包含至少一个聚(亚苯基醚)嵌段和至少一个聚硅氧烷嵌段的嵌段共聚物。
在一些实施方式中，聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物通过氧化共聚方法制备。在这种方法中，聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物是包括包含一元酚和羟基芳基封端的聚硅氧烷的单体混合物的氧化共聚的方法的产物。在一些实施方式中，基于一元酚和羟基芳基封端的聚硅氧烷的总重量，单体混合物包含70至99重量份的一元酚和1至30重量份的羟基芳基封端的聚硅氧烷。羟芳基双封端的聚硅氧烷可以包含多个具有以下结构的重复单元
Figure BDA0002566591070000111
其中R8的每次出现独立地是氢、C1-C12烃基或C1-C12卤代烃基；和两个具有以下结构的端单元
Figure BDA0002566591070000112
其中Y是氢、C1-C12烃基、C1-C12烃氧基或卤素，并且其中R9的每次出现独立地是氢、C1-C12烃基或C1-C12卤代烃基。在非常具体的实施方式中，R8和R9的每次出现是甲基，且Y是甲氧基。
在一些实施方式中，一元酚包括2,6-二甲基苯酚，并且羟基芳基封端的聚硅氧烷具有以下结构
Figure BDA0002566591070000121
其中n平均为5至100，或30至60。
氧化共聚方法产生作为期望的产物的聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物和作为副产物的聚(亚苯基醚)(未引入聚硅氧烷嵌段)。不必将聚(亚苯基醚)从聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物中分离。聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物因此可以用作同时包括聚(亚苯基醚)和聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物两者的“反应产物”。某些分离方案，如从异丙醇中沉淀，使得可以确保反应产物基本上不含残留的羟基芳基封端的聚硅氧烷原料。换句话说，这些分离方案确保了反应产物中聚硅氧烷的含量基本上全部为聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的形式。形成聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的详细方法描述于授予Carrillo等人的美国专利号8,017,697和8,669,332中。
在一些实施方式中，聚(亚苯基醚)是聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)。在一些实施方式中，聚(亚苯基醚)具有通过乌氏(Ubbelohde)粘度计在25℃下在氯仿中测量的0.25至1.60分升/克的特性粘度。在此范围内，聚(亚苯基醚)的特性粘度可以为0.3至0.65分升/克，或0.35至0.5分升/克，或0.4至0.5分升/克。同样还在范围内，在一些实施方式中，聚(亚苯基醚)可以具有1.40至1.60的特性粘度。在一些实施方式中，聚(亚苯基醚)是具有特性粘度0.30至1.60分升/克的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)。在一些实施方式中，聚(亚苯基醚)是具有特性粘度1.40至1.60的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)。
聚(亚苯基醚)溶液的溶剂可以是通常被认为是聚(亚苯基醚)的良好溶剂的任何溶剂。例如，溶剂可以包括甲苯、苯、二甲苯或包含前述中的至少一种的组合。溶液中的聚(亚苯基醚)的浓度可以处于所选溶剂中的聚(亚苯基醚)的溶解度的范围内。
本公开的另一方面是用于沉淀的聚(亚苯基醚)的系统。系统可以如图3中所示，并且可以包括第一进料管10，其配备雾化器12并具有包含聚(亚苯基醚)和溶剂的聚(亚苯基醚)溶液流36。第二进料管14包围第一进料管，并包含第一反溶剂流38，其中第一反溶剂流配置为与聚(亚苯基醚)溶液流在从第一进料管排出时接触。具有第二反溶剂流40的第三进料管16配置为接收来自第一进料管和第二进料管的出口流。机械搅拌容器20位于第三进料管的下游，其中机械搅拌容器配置为接收来自第三进料管的出口流，其中来自第三进料管的出口流包含聚(亚苯基醚)颗粒。系统还包括配置为接收来自机械搅拌容器的气化液体的冷凝器24和配置为接收来自机械搅拌容器的出口流的过滤器22，其中过滤器配置为回收具有平均直径10微米至5毫米的聚(亚苯基醚)颗粒。
在又一个实施方式中，用于沉淀的聚(亚苯基醚)的系统可以如图4中所示，并可以包括配备雾化器28并包含含有聚(亚苯基醚)和溶剂的聚(亚苯基醚)溶液流42的第一进料管26。系统包括包围第一进料管的第二进料管30，具有第一反溶剂流44，其中第一反溶剂流配置为与聚(亚苯基醚)溶液流在从第一进料管排出时接触。机械搅拌容器34配置为接收来自第一进料管和第二进料管的出口流，其中出口流包含具有平均直径10微米至5毫米的聚(亚苯基醚)颗粒。
使用本文描述的方法和系统，本发明人已经提供了用于沉淀的聚(亚苯基醚)而提供具有受控尺寸和尺寸分布的聚(亚苯基醚)颗粒的改进方法。
通过以下非限制性的实施例进一步举例说明本公开。
实施例
比较例1
根据以下方法获得聚(亚苯基醚)颗粒。将甲醇(95毫升)添加到具有直径约4厘米的4叶片叶轮的250毫升玻璃夹套反应容器中，并以1000rpm运行以提供2.09米/秒的叶轮尖端速度。温度保持于60℃。在30至150分钟的时间内，将具有浓度7wt％的聚合物在甲苯中的溶液(25毫升)缓慢滴加到反应器中。搅拌速度保持于800-1000rpm的范围内，并继续搅拌另外120分钟。停止搅拌，并将反应器的内容物过滤至玻璃板上。收集的聚合物材料在110℃的真空烘箱中保持12小时。干燥的聚合物颗粒具有140kg/m3的堆积密度。
实施例1
根据本发明的方法制备聚(亚苯基醚)颗粒。将具有浓度7wt％的聚合物在甲苯中的溶液(25毫升)添加到具有直径约4厘米的4叶片叶轮的250毫升玻璃夹套反应釜中，并以1000rpm运行以提供2.09米/秒的叶轮尖端速度。温度保持于60℃。将甲醇在一个接一个的三个阶段缓慢地滴加到反应器中，在60分钟内滴加10毫升，在60分钟内滴加20毫升，且剩余65毫升在30分钟的时间内滴加。搅拌速度保持于800-1000rpm的范围内，并继续搅拌另外120分钟。停止搅拌，并将反应器的内容物过滤至玻璃板上。将收集的聚合物材料在110℃的真空烘箱中保持12小时。干燥的聚合物颗粒具有265kg/m3的堆积密度。
通过比较例1的方法获得的沉淀的聚(亚苯基醚)显示于图1的照片中。相对的，通过实施例1的方法获得的沉淀的聚(亚苯基醚)显示于图2的照片中。根据图1和2可见，根据本发明的方法提供了更均匀的粒径分布。与比较例1的140kg/m3相比，实施例1中所描述的方法还提供了具有265kg/m3的增加的堆积密度的颗粒，这表明实施例1获得的粒径更小，更均匀。
本公开还涵盖以下非限制性方面。
方面1：一种用于沉淀聚亚苯基醚的方法，方法包括将包含聚亚苯基醚和溶剂的聚亚苯基醚溶液引入配备位于第一进料管出口处的雾化器的第一进料管中，其中第一进料管被配置为提供包含水的第一反溶剂的第二进料管包围；雾化聚亚苯基醚溶液以提供雾化的聚(亚苯基醚)溶液；使雾化的聚(亚苯基醚)溶液与反溶剂接触以提供包含沉淀的聚(亚苯基醚)的浆料；和回收沉淀的聚(亚苯基醚)；其中沉淀的聚(亚苯基醚)为具有150至500kg/m3，优选250至500kg/m3的堆积密度的聚(亚苯基醚)颗粒的形式。
方面2：方面1的方法，其中沉淀的聚(亚苯基醚)为具有10微米至5毫米的平均直径的聚(亚苯基醚)颗粒的形式。
方面3：方面1或2的方法，其中第一进料管的出口位于配置为提供第二反溶剂的第三进料管的一端，优选地其中第二反溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、甲乙酮或包含前述中的至少一种的组合。
方面4：方面1至3中任一项或多项的方法，还包括将浆料优选从机械搅拌容器的顶部引入至机械搅拌容器中。
方面5：方面1或2的方法，其中第一进料管的出口位于机械搅拌容器的叶轮区中，其中机械搅拌容器包含第二反溶剂。
方面6：方面1至5中任一项或多项的方法，其中使聚亚苯基醚溶液和第一反溶剂接触形成具有温度30至75℃的合并流。
方面7：方面1至6中任一项或多项的方法，其中沉淀的聚亚苯基醚在机械搅拌容器中的平均停留时间为1至60分钟。
方面8：方面1至7中任一项或多项的方法，其中雾化器是压力旋流单流体雾化器、压力旋流双流体雾化器、高压孔口雾化器或超声辅助雾化器。
方面9：一种用于沉淀聚亚苯基醚的方法，该方法包括将包含聚亚苯基醚和溶剂的聚亚苯基醚溶液引入至包含由水构成的第一反溶剂的机械搅拌容器中以提供包含沉淀的聚亚苯基醚的浆料；向机械搅拌容器中引入第二反溶剂；在有效提供具有堆积密度150至500kg/m3，优选250至500kg/m3的沉淀的聚亚苯基醚颗粒的条件下搅拌浆料；和回收沉淀的聚亚苯基醚颗粒。
方面9：方面8的方法，其中第二反溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、甲乙酮或包含前述中的至少一种的组合。
方面10：一种用于沉淀的聚亚苯基醚的方法，该方法包括将反溶剂引入包含含有聚亚苯基醚和溶剂的聚亚苯基醚溶液的机械搅拌的容器中以提供包含沉淀的聚亚苯基醚的浆料；其中引入反溶剂包括加入有效提供溶剂与反溶剂体积比为60:40至80:20，优选65:35至75:25，更优选68:32至72:28的第一量的反溶剂，并搅拌浆料10至90分钟，优选20至70分钟，更优选30至60分钟；加入有效提供溶剂与反溶剂体积比为35:65至55:45，优选40:60至50:50，更优选43:57至47:53的第二量的反溶剂，并搅拌浆料10至90分钟，优选20至70分钟，更优选30至60分钟；和加入有效提供溶剂与反溶剂体积比为10:90至30:70，优选15:85至25:75，更优选18:82至22:78的第三量的反溶剂，并搅拌浆料30至90分钟，优选45至75分钟；和回收具有堆积密度150至500kg/m3，优选250至500kg/m3的沉淀的聚亚苯基醚颗粒。
方面11：方面10的方法，其中反溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、甲乙酮或包含前述中的至少一种的组合。
方面12：方面1至11中任一项或多项的方法，其中沉淀的聚亚苯基醚通过过滤、离心或包含前述中的至少一种的组合回收。
方面13：方面1至11中任一项或多项的方法，其中聚亚苯基醚是具有由乌氏粘度计在25℃下在氯仿中测定的0.30至1.60分升/克的特性粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)。
方面14：方面1至12中任一项或多项的方法，其中溶剂包括甲苯、苯、二甲苯或包含前述中的至少一种的组合。
方面15：一种用于沉淀聚亚苯基醚的系统，包括：第一进料管10，其配备雾化器12并具有包含聚亚苯基醚和溶剂的聚亚苯基醚溶液流36；第二进料管14，其包围第一进料管，具有第一反溶剂流38，其中第一反溶剂流配置为与聚(亚苯基醚)溶液流在从第一进料管排出时接触；第三进料管16，其具有第二反溶剂流40，并配置为接收来自第一进料管和第二进料管的出口流；机械搅拌容器20，位于第三进料管下游，其中机械搅拌容器配置为接收来自第三进料管的出口流，其中来自第三进料管的出口流包含聚亚苯基醚颗粒；冷凝器24，配置为从机械搅拌容器中接收气化液体；过滤器22，其配置为接收来自机械搅拌容器的出口流，其中过滤器配置为回收具有平均直径10微米至5毫米的聚亚苯基醚颗粒。
方面16：一种用于沉淀的聚亚苯基醚的系统，包括：第一进料管26，其配备雾化器28并具有包含聚亚苯基醚和溶剂的聚亚苯基醚溶液流42；第二进料管30，其包围第一进料管，具有第一反溶剂流44，其中第一反溶剂流配置为与聚(亚苯基醚)溶液流在从第一进料管排出时接触；机械搅拌容器34，其中机械搅拌容器配置为接收来自第一和第二进料管的出口流，其中出口流包含具有平均直径10微米至5毫米的聚亚苯基醚颗粒。
方法和系统可以可替代地包括本文公开的任何合适的组件或步骤，由其或基本上由其构成。方法和系统可以另外或可替代地配制为不含或基本上不含对于实现本方法和系统的功能或目的非必需的任何步骤、组件、材料，成分、佐剂或物种。
本文公开的所有范围包括端点，并且这些端点可以彼此独立地组合。“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。术语“第一”、“第二”等不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个要素与另一个要素区分开。术语“一个”、“一种”和“该”不表示数量的限制，并应解释为涵盖单数和复数，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。除非另有明确说明，否则“或”表示“和/或”。整个说明书中提及“一些实施方式”、“一个实施方式”是指结合实施方式描述的特定要素包括于本文所述的至少一个实施方式中，并且可以或可以不存在于其他实施方式中。另外，应当理解的是，在各个实施方式中，所描述的要素可以以任何合适的方式进行组合。
除非另外定义，否则本文中使用的技术和科学术语具有与本申请所属领域的技术人员通常所理解的含义相同的含义。所有引用的专利、专利申请和其他参考文献均通过引用一起全部内容结合于本文中。然而，如果本申请中的术语与所引用的参考文献中的术语矛盾或冲突，则本申请中的术语优先于所引用的参考文献中的冲突术语。
术语“烷基”是指支链或直链的饱和脂族烃基，例如，甲基，乙基，正丙基，异丙基，正丁基，仲丁基，叔丁基，正戊基，仲戊基，正-和仲-己基。“烯基”是指具有至少一个碳-碳双键的直链或支链单价烃基(例如，乙烯基(-HC＝CH2))。“烷氧基”是指经由氧连接的烷基(即，烷基-O-)，例如，甲氧基，乙氧基和仲丁氧基。“亚烷基”是指直链或支链的饱和二价脂族烃基(例如，亚甲基(-CH2-)或亚丙基(-(CH2)3-)。“亚环烷基”是指二价环状亚烷基-CnH2n-x，其中x是被环化取代的氢数目。“环烯基”是指具有一个或多个环和一个或多个环中的碳-碳双键的单价基团，其中所有环组员均为碳(例如，环戊基和环己基)。“芳基”是指含有指定数目的碳原子的芳族烃基，如苯基，环庚三烯酮(tropone)，茚满基或萘基。前缀“卤代”是指包括一个或多个氟、氯、溴或碘取代基的基团或化合物。不同卤代基(例如，溴和氟)的组合或仅氯代基都可以存在。前缀“杂”是指化合物或基团包括至少一个是杂原子(例如，1、2或3个杂原子)的环组员，其中杂原子各自独立地是N、O、S、Si或P。“取代的”是指化合物或基团被至少一个(例如，1、2、3或4个)取代基取代，取代基可以各自独立地是代替氢的C1-9烷氧基、C1-9卤代烷氧基、硝基(-NO2)、氰基(-CN)、C1-6烷基磺酰基(-S(＝O)2-烷基)、C6-12芳基磺酰基(-S(＝O)2-芳基)、巯基(-SH)、硫氰基(-SCN)、甲苯磺酰基(CH3C6H4SO2-)、C3-12环烷基、C2-12烯基、C5-12环烯基、C6-12芳基、C7-13芳基亚烷基、C4-12杂环烷基和C3-12杂芳基，条件是不超过被取代原子的正常价键。基团中所指示的碳原子数不包括任何取代基。例如，-CH2CH2CN是被腈取代的C2烷基。
尽管已经描述了具体实施方式，但申请人或本领域的其他技术人员可能会想到目前或目前可能无法预料的替代、修改、变化、改进和实质等同物。因此，所提交的以及可能被修改的所附权利要求旨在涵盖所有这样的替代、修改、变化、改进和实质等同物。

Claims (15)

1.一种用于沉淀聚亚苯基醚的方法，所述方法包括
向含有包含聚亚苯基醚和溶剂的聚亚苯基醚溶液的机械搅拌容器中引入反溶剂以提供混合物；
在有效提供具有150至500kg/m3，优选250至500kg/m3的堆积密度的沉淀的聚亚苯基醚颗粒的条件下搅拌所述混合物；
以及回收所述沉淀的聚亚苯基醚颗粒。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、甲乙酮或包含前述中的至少一种的组合。
3.一种用于沉淀聚亚苯基醚的方法，所述方法包括
将反溶剂引入含有包含聚亚苯基醚和溶剂的聚亚苯基醚溶液的机械搅拌容器中以提供包含沉淀的聚亚苯基醚的混合物；
其中引入所述反溶剂包括
加入有效提供溶剂与反溶剂体积比为60:40至80:20，优选65:35至75:25，更优选68:32至72:28的第一量的反溶剂，并将浆料搅拌10至90分钟，优选20至70分钟，更优选30至60分钟；
加入有效提供溶剂与反溶剂体积比为35:65至55:45，优选40:60至50:50，更优选43:57至47:53的第二量的反溶剂，并将浆料搅拌10至90分钟，优选20至70分钟，更优选30至60分钟；和
加入有效提供溶剂与反溶剂体积比为10:90至30:70，优选15:85至25:75，更优选18:82至22:78的第三量的反溶剂，并将浆料搅拌30至90分钟，优选45至75分钟；和
回收具有150至500kg/m3，优选250至500kg/m3的堆积密度的沉淀的聚亚苯基醚颗粒。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述反溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、甲乙酮或包含前述中的至少一种的组合。
5.根据权利要求1至4中任一项或多项所述的方法，其中，所述聚亚苯基醚是具有通过乌氏粘度计在25℃下在氯仿中测定的0.30至1.60分升/克的特性粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)。
6.根据权利要求1至5中任一项或多项所述的方法，其中，所述溶剂包括甲苯、苯、二甲苯或包含前述中的至少一种的组合。
7.根据权利要求1至6中任一项或多项所述的方法，其中，所述聚亚苯基醚溶液保持于30至75℃，优选60至65℃的温度下。
8.一种用于沉淀聚亚苯基醚的方法，所述方法包括
向配备位于第一进料管的出口处的雾化器的第一进料管中引入聚亚苯基醚溶液，所述聚亚苯基醚溶液包含
聚亚苯基醚，和
溶剂
其中所述第一进料管被第二进料管围绕，所述第二进料管配置为提供包含水的第一反溶剂；
雾化所述聚亚苯基醚溶液以提供雾化的聚亚苯基醚溶液；
使所述雾化的聚亚苯基醚溶液与反溶剂接触以提供包含沉淀的聚亚苯基醚的浆料；和
回收所述沉淀的聚亚苯基醚；
其中所述沉淀的聚亚苯基醚是具有150至500kg/m3，优选250至500kg/m3的堆积密度的聚亚苯基醚颗粒的形式。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一进料管的出口位于配置为提供第二反溶剂的第三进料管的端部，优选地其中所述第二反溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、甲乙酮或包含前述中的至少一种的组合。
10.根据权利要求8或9所述的方法，进一步包括将所述浆料优选地从机械搅拌容器的顶部引入到机械搅拌容器中。
11.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述第一进料管的出口位于机械搅拌容器的叶轮区域中，其中所述机械搅拌容器包含第二反溶剂。
12.根据权利要求8至11中任一项或多项所述的方法，其中，使所述聚亚苯基醚溶液和所述第一反溶剂接触形成具有30至75℃的温度的合并流。
13.根据权利要求8至12中任一项或多项所述的方法，其中，所述雾化器是压力旋流单流体雾化器、压力旋流双流体雾化器、高压孔口雾化器或超声辅助雾化器。
14.一种用于沉淀聚亚苯基醚的系统，所述系统包括：
第一进料管10，配备有雾化器12并具有包含聚亚苯基醚和溶剂的聚亚苯基醚溶液流36；
第二进料管14，围绕所述第一进料管，具有第一反溶剂流38，其中所述第一反溶剂流配置为与所述聚亚苯基醚溶液流在从所述第一进料管排出时接触；
第三进料管16，具有第二反溶剂流40，并配置为接收来自所述第一进料管和所述第二进料管的出口流；
所述第三进料管下游的机械搅拌容器20，其中所述机械搅拌容器配置为接收来自所述第三进料管的出口流，其中来自所述第三进料管的出口流包含聚亚苯基醚颗粒；
冷凝器24，配置为从所述机械搅拌容器中接收气化的液体；和
过滤器22，配置为接收来自所述机械搅拌容器的出口流，其中所述过滤器配置为回收具有150至500kg/m3，优选250至500kg/m3的堆积密度的聚亚苯基醚颗粒。
15.一种用于沉淀聚亚苯基醚的系统，所述系统包括：
第一进料管26，配备有雾化器28并具有包含聚亚苯基醚和溶剂的聚亚苯基醚溶液流42；
第二进料管30，围绕所述第一进料管，具有第一反溶剂流44，其中所述第一反溶剂流配置为与所述聚亚苯基醚溶液流在从所述第一进料管排出时接触；
机械搅拌容器34，其中所述机械搅拌容器配置为接收来自所述第一进料管和所述第二进料管的出口流，其中所述出口流包含具有150至500kg/m3，优选250至500kg/m3的堆积密度的聚亚苯基醚颗粒。
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