CN1788034A - 分离聚(亚芳基醚)和溶剂的方法 - Google Patents

分离聚(亚芳基醚)和溶剂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明描述了分离聚合物－溶剂混合物的方法，其中在将聚合物－溶剂混合物引入挤出机内之前，加热聚合物－溶剂混合物，所述挤出机包括用于闪蒸蒸发溶剂的上游排气口和/或侧进料器排气口，和用于除去残留溶剂的下游排气口。该单步法是高度有效的方法，其具有非常高的生产率同时提供含有低含量残余溶剂的聚合物产物。

Description

分离聚(亚芳基醚)和溶剂的方法
背景技术
聚合物材料的制备通常是在溶剂中进行的，在成型、储存或其它应用之前，必须从溶剂中分离出该聚合物产物。聚(亚芳基醚)的制备就是这种情况，聚(亚芳基醚)一般是通过在催化剂体系和溶剂存在下氧化偶合至少一种单羟基芳族化合物而制备的。多种其它聚合物类似地以溶液形式制备，并要求溶剂去除步骤，以分离聚合物产物，这些聚合物可例举界面制备的聚碳酸盐、聚砜、界面制备的聚碳酸酯等。该溶剂可用于提供反应物的充分混合，并减少反应混合物的粘度，以在聚合反应本身期间提供均匀的传热。由于该溶剂使得该聚合物产物在溶剂除去之前能够用水，酸和碱的水溶液和干燥剂处理，该溶剂可进一步有助于产品纯化。此外，因为聚合物溶液的粘度一般比熔融聚合物的粘度小的多，所以该聚合物溶液通常比熔融聚合物更容易过滤。
由于在聚合物材料的制备或加工中普遍使用溶剂溶液，本领域中仍需要提供便利的和成本有效的方法和系统，以从聚合物-溶剂混合物中分离聚合物。
发明概述
一方面，本发明提供分离聚合物和溶剂的方法，该方法包括：将过热的聚合物-溶剂混合物引入至挤出机中，其中挤出机包括上游排气口(vent)和下游排气口；经上游排气口和下游排气口，从过热的聚合物-溶剂混合物中除去溶剂；以及从过热的聚合物-溶剂混合物中分离聚合物产物；其中聚合物-溶剂混合物包括聚合物和溶剂，其中聚合物-溶剂混合物中聚合物的量少于或等于约75重量％，基于聚合物和溶剂的总重量，其中所述聚合物是聚(亚芳基醚)。
在另一实施方案中，分离聚合物和溶剂的方法包括：经位于挤出机或连接至挤出机的侧进料器上的压力控制阀引入过热的聚合物-溶剂混合物，其中挤出机包括上游排气口和下游排气口，其中侧进料器包括侧进料器排气口，以及其中压力控制阀与挤出机连接或者位于挤出机和侧进料器排气口之间；经上游排气口、下游排气口和侧进料器排气口从过热的聚合物-溶剂混合物中除去溶剂；以及从聚合物-溶剂混合物中分离聚合物产物；其中聚合物-溶剂混合物包括聚合物和溶剂，以及其中所述聚合物包括聚(亚芳基醚)。
附图简述
图1说明用于分离聚合物-溶剂混合物的系统的实施方案，该系统包括具有排气口的侧进料器和具有一个上游排气口和四个下游排气口的双螺杆挤出机；以及
图2说明另一实施方案，其包括两个侧进料器，各侧进料器配备有捏合段和排气口。
发明详述
本发明披露一种将聚合物-溶剂混合物分离成聚合物和溶剂组分的方法。还披露完成聚合物-溶剂混合物分离的系统。最后，披露含有均匀分散填料的聚合物产物的制备方法。
如果说明书中没有另外清楚指明，单数形式″一种(″a″或″an″)″和″所述″包括复数个所指对象。
″任选″、″任选的″或″任选地″是指随后描述的事件或情况可发生，也可不发生；并且说明书中包括事件发生的情况和事件不发生的情况。
如本说明书中使用的，术语″基本上全部″是指95％或其上。
如本说明书中使用的，术语″基本上不含溶剂″包含小于约1000ppm(parts per million)溶剂。
如本说明书中使用的，术语″溶剂″可指单独的溶剂或溶剂混合物。
本发明方法涉及分离聚合物和溶剂的方法。聚合物-溶剂混合物一般为包含溶解在一种或多种溶剂中的一种或多种聚合物的溶液。可供选择地，聚合物-溶剂混合物可为溶解在一种或多种聚合物中(例如含邻二氯苯(ODCB)的聚苯醚-聚苯乙烯共混物中)的一种或多种溶剂。
如所述的，本发明披露了分离聚合物-溶剂混合物的方法和实施该方法的装置，本文中称为系统。在示例性的实施方案中，可将聚合物-溶剂混合物供应至排气式挤出机(vented extreuder)中，该挤出机被设计成即使对十分稀的溶液，也具有足够的体积来允许从聚合物-溶剂混合物中有效地闪蒸蒸发溶剂。优选地，在将聚合物-溶剂混合物供应至挤出机之前，对其加热。在将聚合物-溶剂混合物引入挤出机之前，容纳聚合物-溶剂混合物而言，加热容器是合适的。加热过的聚合物-溶剂混合物可进一步用一个或多个热交换器来加热。可使用泵，例如齿轮泵将聚合物-溶剂混合物转移经过一个或多个热交换器。
将聚合物-溶剂混合物经进料口供应至挤出机的进料区，进料口可在临近的排气口附近。本文中进料口上游的挤出机排气口称为上游排气口，其用于完成大量溶剂去除。上游排气口可在大气压力或负压(subatmosphericpressure)下操作。挤出机、进料口和上游排气口被设计成提供从聚合物-溶剂混合物中有效闪蒸蒸发溶剂所需的体积。位于挤出机进料口下游的排气口一般在大气压力时运行，但优选在负压下运行，并且本文中该排气口称为下游排气口。
挤出机可进一步包括配备有侧进料器排气口的侧进料器，侧进料器排气口供给添加的容量并起到俘获和返回流出溶剂蒸汽夹带的聚合物颗粒。邻近于进料口和侧进料器排气口的上游排气口可在大气压力或负压下操作。下游排气口完成溶剂去除工艺，提供基本不含溶剂的聚合物产物。
根据实施方案之一，首先在压力下加热聚合物-溶剂混合物，以产生过热的聚合物-溶剂混合物，其中过热的混合物的温度大于溶剂在大气压力下的沸点。通常，过热的聚合物-溶剂混合物的温度比溶剂在大气压力下的沸点高约2℃至约200℃。在该范围内，可使用少于或等于约150℃的温度，其中少于或等于约100℃是优选的。在该范围内，还优选的是大于或等于约10℃的温度，其中更优选的是大于或等于约50℃。在存在多种溶剂的情况下，相对于至少一种溶剂组分，使聚合物-溶剂混合物过热。在聚合物-溶剂混合物含有显著量的高沸点和低沸点溶剂时，相对于存在的全部溶剂使聚合物-溶剂混合物过热(即，高于沸点最高的溶剂在大气压力下的沸点)有时是有利的。使聚合物-溶剂混合物过热可通过在压力下加热混合物来获得。
过热可描述为可冷凝的气体的温度高于其在目前压力(current pressure)下的沸点。可将表现过热特征的过热程度，(p1 v-pt)定义为蒸汽相中溶剂的平衡压力(P1 v)与发生脱挥发分过程的挤出机空间内的总压力(Pt)之差，为正值。在另一实施方案中，从聚合物-溶剂混合物中闪蒸除去溶剂可通过将真空施加至加热过的混合物，以使周围压力低于混合物中溶剂的蒸汽压来实现。本文中该方法还描述为过热程度(P1 v-Pt)为正值时的过热。在低于溶剂在大气压力下的沸点的温度时保持的聚合物-溶剂混合物可处于过热状态，只要周围压力低于混合物中的溶剂在该温度下的蒸汽压。
当加压聚合物-溶剂混合物时，该系统可包括压力控制阀，其位于热交换器(如果使用的话)的下游或者进料槽的下游。压力控制阀的启开压力(cracking pressure)优选地大于大气压力。可电子设定或手工设定压力控制阀的启开压力，并且启开压力通常维持在大气压力以上约1磅/平方英寸(psi)(0.07kgf/cm2)至约350psi(25kgf/cm2)。在该范围内，可使用大气压力以上小于或等于约100psi(7.0kgf/cm2)，优选小于或等于约50psi(3.5kgf/cm2)的启开压力。在该范围内，还优选的是大气压力以上大于或等于约5psi(0.35kgf/cm2)，更优选为大于或等于10psi(0.7kgf/cm2)的启开压力。压力控制阀产生的反压通常是通过增加或减小阀门开口的截面积来控制的。通常，阀门开启的程度表示为开启的百分比(％)，是指实际使用时阀门开口的截面积与阀门全开时截面积之比。当将溶剂加热至其沸点以上时，压力控制阀防止溶剂蒸发。通常，压力控制阀直接与挤出机连接(管接的(plumbed))，并起到挤出机进料口地作用。合适的压力控制阀包括RESEARCHControl Valve(BadgerMeter，Inc.制造的)。
如上所述，挤出机可包括含有排气口的侧进料器，以帮助从聚合物-溶剂混合物中去除溶剂。与侧进料器结合的挤出机配备有一个或多个位于挤出机进料口(例如压力控制阀)附近的排气口。侧进料器通常位于进料口附近，聚合物-溶剂混合物经进料口引入挤出机中，优选地从进料口引入。例如，图2说明挤出机(36)，其包括两个侧进料器(37)和(38)。显示进料口(39)位于侧进料器(37)和(38)的附近。已经发现，侧进料器包括在约大气压力或负压操作的进料器排气口是有利的。可供选择地，侧进料器进料口可与侧进料器自身连接；在这种情况下，在侧进料器与挤出机连接点和侧进料器排气口之间的位置处，连接侧进料器进料口与侧进料器。在另一可供选择的方案中，聚合物-溶剂混合物经可与侧进料器、挤出机连接或与挤出机和侧进料器两者连接的进料口引入。
通常，该方法使用的侧进料器是短的，其长径比(L/D)为约20或更小，优选为约12或更小。一般不加热侧进料器，并且侧进料器起到在挤出机的进料区内提供额外的截面积的作用，由此使得对溶剂-聚合物混合物具有更高的处理能力。侧进料器可为单螺杆型或双螺杆型。通常，优选为双螺杆型侧进料器。侧进料器的螺杆元件被设计成将聚合物(其随着溶剂快速蒸发而沉积在侧进料器内)输送回至挤出机的主通道中。通常，侧进料器配备有至少一个排气口，所述排气口位于离侧进料器和挤出机的连接点最远的侧进料器末端附近。在压力控制阀与侧进料器连接的情况下，优选在侧进料器与挤出机的连接点和侧进料器排气口之间连接。
如上所述，侧进料器螺杆元件是用于将沉积的聚合物输送至挤出机内的输送元件。在一个实施方案中，除输送元件之外，侧进料器螺杆元件还包括捏合元件。在蒸发溶剂倾向于在侧进料器螺杆元件的输送作用提供的方向的相对方向上夹带聚合物颗粒并经侧进料器的排气口流出的情况下，包括捏合螺杆元件的侧进料器特别适用。该挤出机可类似地在聚合物-溶剂混合物的引入点和上游排气口之间包括捏合螺杆元件。如在侧进料器中一样，捏合挤出机螺杆元件充当机械滤器，以拦截被朝着排气口移动的溶剂蒸汽夹带的聚合物颗粒。
该方法和系统中使用的挤出机可包括任意数目的机筒(barrel)，任意螺杆元件的类型，只要其被设计成对溶剂的闪蒸蒸发和残余溶剂的下游脱挥发分作用提供足够的体积。示例性的挤出机包括双螺杆反向旋转挤出机、双螺杆同向旋转挤出机、单螺杆挤出机或单螺杆往复挤出机。优选的挤出机是同向旋转的、啮合(即，自刮净)的双螺杆挤出机。
在一个实施方案中，挤出机的规定机筒温度优选为大于190℃，优选大于或等于约200℃。在一个实施方案中，挤出机包括加热区。在一个实施方案中，挤出机的加热区是在190℃至约400℃中的一种或多种温度下操作。挤出机在190℃至约400℃的温度下操作的描述是指挤出机的加热区，应当理解挤出机可包括加热区和未加热区。在该实施方式内，加热区的温度可大于或等于约200℃，优选大于或等于约250℃，以及甚至更优选大于或等于约300℃。
通常，随着聚合物-溶剂混合物的进料率增加，必须使螺杆速度相应增加，以容纳供应至挤出机的额外材料。此外，螺杆速度决定了供应至挤出机内的任何材料(此处为聚合物-溶剂混合物)的停留时间。因此，螺杆速度和进料率通常是相互依赖的。将进料率和螺杆速度之间的关系表征为比率是有用的。通常，挤出机在使得引入挤出机内的起始材料的速率(千克/小时，kg/hr)与螺杆速度(转/分钟，rpm)之比在0.0045至约45，优选约0.01至约0.45的范围内操作。例如，在将聚合物-溶剂混合物以400千克/小时引入至在400rpm转速下操作的挤出机中的情况下，进料速率与螺杆速度之比为1。在其它因素中，最大和最小进料率和挤出机螺杆速度是由挤出机的尺寸决定的，一般来说，挤出机越大，最大和最小进料率越高。在一个实施方案中，挤出机操作的特征是：进料率(千克/小时)与挤出机螺杆速度(rpm)之比为约0.0045至约45。在可供选择的实施方案中，挤出机操作的特征是：进料率(千克/小时)与挤出机螺杆速度(rpm)之比为约0.01至约0.45。
该系统可任选地包括冷凝系统，以收集从上游排气口、下游排气口和/或侧进料器排气口去除的溶剂。排气口可与溶剂去除和回收歧管连接，溶剂去除和回收歧管包括溶剂蒸汽去除管线、冷凝器和液体溶剂接受容器。可使用本领域公知的任何溶剂收集系统，以经过排气口进行溶剂回收。
在一个实施方案中，过热的聚合物-溶剂混合物经过压力控制阀，进入挤出机的供应区，由于存在上述排气口(上游挤出机排气口和/或侧进料器排气口)，这可在大气压力下操作。过热的聚合物-溶剂混合物中存在的溶剂经受突然和迅速蒸发，由此进行聚合物和溶剂的至少部分分离，溶剂蒸汽经上游排气口流出。另外，挤出机配备至少一个在负压下操作的下游排气口，该排气口用于除去经上游排气口和/或侧进料器排气口未能除去的溶剂。可使用一个下游排气口，但优选地使用至少两个下游排气口。通常，经上游排气口和/或侧进料器排气口除去起始聚合物-溶剂混合物中存在的约50至约99％，优选约90至约97％的溶剂，任何残余溶剂的相当大部分经在负压下操作的下游排气口除去。
在大气压力附近操作的排气口(不管是上游排气口还是侧进料器排气口)是在环境压力下操作的(在缺少施加真空的情况下)，通常在约750毫米汞柱(mm Hg)或更大。
在负压下操作的排气口(不管是上游排气口、侧进料器排气口还是下游排气口)可维持在低于或等于约750毫米汞柱(mm Hg)，优选地约25至约750mm Hg(由真空表测量)。在该范围内，排气口可在高于或等于约100mm Hg，优选高于或等于约250mm Hg，以及甚至更优选高于或等于约350mm Hg的真空度下操作。在该范围内，排气口还可在低于或等于约600mm Hg，优选低于或等于约500mm Hg，以及更优选低于或等于约400mm Hg的真空度下操作。
在一个实施方案中，挤出机进料口周围的上游排气口和侧进料器排气口可在负压下操作。在该实施方案中，选择上游排气口和侧进料器排气口的压力，并在加工期间检测该压力，以防止混合物过量发泡，这可导致堵塞挤出机下游的排气口、侧进料器和/或冷凝系统。
在一个实施方案中，将聚合物-溶剂混合物引入蒸发器、蒸馏装置或第二挤出机，以在引入挤出机之前浓缩该聚合物-溶剂混合物。蒸发器、蒸馏装置或第二挤出机优选地在挤出机的上游，并且经与挤出机直接连接的压力控制阀，而与挤出机直接相通。
在一个实施方案中，经位于挤出机和侧进料器上的多个压力控制阀引入过热的聚合物-溶剂混合物。系统包括两个侧进料器和两个压力控制阀，第一压力控制阀与挤出机的进料区直接相通(即，与挤出机直接相连)，第二压力控制阀与侧进料器之一相连，第二压力控制阀被描述成与经侧进料器与挤出机相通。可供选择地，可具有以下的系统：在该系统中没有压力控制阀与挤出机直接相通，而是具有多个侧进料器，每个侧进料器各自配备有至少一个压力控制阀。
引入至挤出机中的聚合物-溶剂混合物包括溶剂和聚合物，其中聚合物的量少于或等于约99重量％，基于全部聚合物和溶剂。在该范围内，聚合物的量可少于或等于约75重量％，其中优选为少于或等于约60重量％，更优选为少于或等于约50重量％，基于全部聚合物和溶剂。在该范围内，聚合物的重量百分比可大于或等于约5％，优选大于或等于20％，更优选大于或等于40％，基于全部聚合物和溶剂。
包括少于约30重量％溶剂的聚合物-溶剂混合物有时太粘稠，以致于不能泵送通过热交换器，泵送通过热交换器是使聚合物-溶剂混合物过热的优选方法之一。在这种情况下，可利用其它方式，使聚合物-溶剂混合物过热，例如加热挤出机或螺旋混合器(helicone mixer)中的聚合物-溶剂混合物等。聚合物-溶剂混合物可利用第一挤出机过热。将从第一挤出机中流出的过热的聚合物-溶剂混合物经压力控制阀转移至第二脱挥发挤出机中，该第二脱挥发挤出机包括在负压下操作的排气口、在大气压力附近操作的任选排气口和包括在大气压力下操作排气口的侧进料器。在一个实施方案中，第一挤出机的模头面可用作压力控制阀，其调节进入第二脱挥发挤出机中的过热的聚合物-溶剂混合物的流动。在该实施方案中，将过热的聚合物-溶剂混合物从第一挤出机的模头面直接引入第二脱挥发挤出机的进料区。第一挤出机可为能够使聚合物-溶剂混合物过热的任何单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。
聚合物产物作为挤出物从挤出机中流出，在进一步使用前，可对挤出物造粒和干燥。在一些情况下，尽管存在上游、下游和/或侧进料器排气口的作用，但是聚合物产物可含有一定量的残余溶剂，残余溶剂的量对最大许可量是过量，这使得聚合物不适合在特定应用中立即使用，所述特定应用为，例如对要求残余溶剂的量基于聚合物产物的重量小于约100pppm的成型应用。在这种情况下，可对聚合物产物进行额外的挤出步骤，从而进一步减少残余溶剂的含量。因此，首先被引入聚合物-溶剂混合物的挤出机可与第二挤出机连接，第二挤出机配备有一个或多个负压或大气压力排气口，以除去残余溶剂。第二挤出机可紧密地连接至初始挤出机，从而避免任何中间分离和再熔化步骤。在初始挤出机中聚合物的停留时间不足以获得所需的残余溶剂含量的高生产率下操作时，以这种方式使用第二挤出机特别有利。第二挤出机可为任何排气式挤出机，例如排气式双螺杆反向旋转挤出机、排气式双螺杆同向旋转挤出机、排气式单螺杆挤出机或排气式单螺杆往复挤出机。排气式挤出机是指具有至少一个排气口的挤出机，所述排气口在大气压力或负压下操作。在挤出机包括多个排气口的情况下，一些排气口可在大气压力下操作而其它的排气口可在负压下操作。
在其它优选的实施方案中，在将聚合物-溶剂混合物引入挤出机之前，过滤聚合物-溶剂混合物。在将聚合物-溶剂混合物加热或过热至高于溶剂沸点的温度之前和/或之后，可多聚合物-溶剂混合物过滤。聚合物-溶剂混合物的过滤可描述为溶液过滤。
合适的溶液过滤系统包括烧结金属过滤器、布滤器、纤维过滤器、纸滤器、金属筛网过滤器、滤浆器、陶瓷过滤器等。过滤器的几何形状可为锥形、折叠状、烛状、堆状(stack)、扁平状和卷绕状等。
溶液过滤系统过滤器的孔径可为约0.01微米至约100微米之间的任何尺寸，或更大。在该范围内，可使用小于或等于约50微米的孔径，其中优选为少于或等于约20微米，更优选为少于或等于约15微米。在该范围内，还优选的是大于或等于约0.1微米的孔径，其中更优选的是大于或等于约3微米的孔径，特别优选的是大于或等于约5微米的孔径。
可对聚合物-溶剂混合物进行重力过滤、压力过滤、真空过滤、间歇式过滤、连续过滤或上述过滤方法的组合。过滤系统可与挤出机在线或离线。可使用单独的过滤器，或者串联或平行使用两个或多个过滤器。另外，可使用单独的过滤步骤，或者可结合不同的过滤器介质使用两个或多个过滤步骤。
优选的溶液过滤系统经过与挤出机直接连接的压力控制阀与挤出机直接相通。高度优选的溶液过滤系统是在线的烧结金属过滤器，其孔径为约50微米或更小，优选为约30微米或更小，以及更优选为约15微米或更小。特别适用的过滤器是具有高迂回度(tortuosity)的烧结金属过滤器，包括购自PALL Corporation的过滤器。
在另一实施方案中，挤出机包括位于挤出机模头端的熔体过滤系统。可使用熔体过滤系统，过滤出在挤出过程中产生的任何颗粒。合适的系统包括过滤器，例如烧结金属过滤器、金属筛网过滤器等。
选择熔体过滤过滤器的孔径，除去挤出过程中产生的颗粒，同时以最小的压降和粘性散热而获得最大的过滤效率。熔体过滤器的孔径可为约0.1微米至约50微米。在该范围内，可使用小于或等于约30微米的孔径，其中优选为少于或等于约20微米，更优选为少于或等于约15微米。在该范围内，还优选的是大于或等于约2微米的孔径，其中更优选的是大于或等于约5微米的孔径，特别优选的是大于或等于约7微米的孔径。
聚合物-溶剂混合物可包括多种范围的聚合物。示例性的聚合物包括聚醚酰亚胺、聚碳酸盐、聚碳酸酯、聚(亚芳基醚)、聚酰胺、多芳基化物、聚酯、聚砜、聚醚酮、聚酰亚胺、烯烃聚合物、聚硅氧烷、聚(链烯基芳族化物)(polyalkenyl aromatic)和包括至少一种上述聚合物的共混物。在聚合物-溶剂混合物中存在两种或多种聚合物的情况下，聚合物产物可为聚合物共混物，例如聚(亚芳基醚)和聚(链烯基芳族化物)的共混物。已经发现在聚合物-溶剂混合物中预分散或预溶解两种或多种聚合物可获得聚合物在所得的分离聚合物产物基质中有效和均匀的分布。
如本说明书中使用的，术语聚合物既包括高分子量聚合物(例如数均分子量Mn为10,000原子质量单位(amu)或更大的双酚A聚碳酸酯)，也包括相对低分子量的低聚物材料(例如数均分子量为800amu的双酚A聚碳酸酯)。通常，聚合物-溶剂混合物是在溶剂中进行的聚合反应或聚合物衍生反应之后获得的产物混合物。例如，聚合物-溶剂混合物可为在邻苯二甲酸酐链终止剂存在下双酚A二酐(BPADA)与间苯二胺在ODCB中缩聚的产物，或者双酚(例如双酚A)与光气在溶剂(例如，二氯甲烷)中聚合的产物。在第一种情况中，在BPADA与间苯二胺和邻苯二甲酸酐的缩合反应中通常使用水溶性催化剂，并且该催化剂可在任何聚合物分离步骤前除去。于是，用水洗涤产物聚醚酰亚胺在ODCB中的溶液，并且分离水相，以提供聚醚酰亚胺在ODCB中的水洗溶液。在这种情况下，聚醚酰亚胺在ODCB中的水洗溶液可用作聚合物-溶剂混合物，利用本发明所述的方法将该混合物分离成聚合物组分和溶剂组分。类似地，在无机酸受体(例如，氢氧化钠)存在下，在二氯甲烷-水混合物中反应双酚A与光气而制备双酚A聚碳酸酯时，聚合完成时反应混合物是聚碳酸酯在二氯甲烷和盐水中的两相混合物。分离盐水层，并用酸和纯水洗涤二氯甲烷层。然后分离有机层和水层，提供双酚A聚碳酸酯在二氯甲烷中的水洗溶液。此时再一次，双酚A聚碳酸酯在二氯甲烷中的水洗溶液可用作聚合物-溶剂混合物，利用本发明所述的方法将其分离成聚合物组分和溶剂组分。
在溶液中进行的聚合物衍生反应经常是被希望改变特定聚合物材料的性质的化学工作人员采用的。例如，通过熔体聚合双酚(例如，双酚A)与碳酸二芳基酯(例如，碳酸二苯酯)而制备的聚碳酸酯可具有大量链终止羟基(chain terminating hydroxyl groups)。通常要求通过使溶液形式的聚碳酸酯与亲电试剂(例如，如苯甲酰氯等酰基氯)反应，以将这种羟基转化为其它官能团(例如酯)。此时，聚合物溶解在溶剂中，进行苯甲酰氯与酸受体(例如，氢氧化钠)的反应，然后洗涤反应混合物，除去水溶性试剂和副产物，以提供聚合物-溶剂混合物，从而为了分离衍生的聚合物必须除去溶剂。可使用本发明所述的方法，将这种聚合物-溶剂混合物分离成聚合物组分和溶剂组分。
在一个实施方案中，聚合物-溶剂混合物包括具有结构I的聚(亚芳基醚)
Figure A20048001268800141
其中对各结构单元而言，Q1各自独立地为卤素、低级伯烷基或低级仲烷基(例如，具有至多7个碳原子的烷基)、苯基、卤代烷基、氨基烷基、烃氧基或其中至少两个碳原子隔开卤素和氧原子的卤代烃氧基等；以及Q2各自独立地为氢、卤素、低级伯烷基或低级仲烷基、苯基、卤代烷基、烃氧基或其中至少两个碳原子隔开卤素和氧原子的卤代烃氧基等。应当理解，术语″卤代烷基″包括被一个或多个卤原子取代的烷基，包括部分卤代烷基和全卤代烷基。优选地，各Q1为烷基或苯基，特别是C1-4烷基，以及各Q2为氢或甲基。
聚(亚芳基醚)均聚物和共聚物均包括在内。优选的均聚物为含有2，6-二甲基亚苯基醚单元的那些均聚物。合适的共聚物包括含有例如这种单元与2，3，6-三甲基-1，4-亚苯基醚单元组合的无规共聚物或共聚2，6-二甲基苯酚和2，3，6-三甲基苯酚而获得的共聚物。还包括含有以下部分的聚(亚芳基醚)，所述部分是通过接枝乙烯基单体或聚合物(例如，苯乙烯)而获得的，以及偶联的聚(亚芳基醚)，在所述偶联的聚(亚芳基醚)中如低分子量的聚碳酸酯、醌、杂环化物和缩甲醛等偶联剂以公知的方式与两个聚(亚芳基醚)链的羟基发生反应，生成高分子量聚合物。聚(亚芳基醚)进一步包括上述至少一种的组合。聚(亚芳基醚)通常具有约3,000-40,000amu的数均分子量和约20,000-80,000amu的重均分子量(利用聚苯乙烯标准物通过凝胶渗透色谱法确定)。聚(亚芳基醚)的特性粘度在25℃氯仿中测量可为约0.10至约0.60分升/克(dl/g)，优选为约0.29至约0.48dl/g。也可结合利用高特性粘度的聚(亚芳基醚)和低特性粘度的聚(亚芳基醚)。当使用两种特性粘度时，确定精确的比例将在一定程度上取决于所用的聚(亚芳基醚)的精确特性粘度和所希望的最终物理性质。
制备聚(亚芳基醚)的公知方法包括欧洲专利文献EP 1167421 A2；EP1167419A2；和EP 1167420A1。其它制备聚(亚芳基醚)的方法描述于，例如美国专利5,250,486、5,017,655、4,092,294、4,083,828、4,054,553、3,962,181、3,838,102、3,733,299、3,661,848、3,642,699、3,639,656、3,365,422、3,306,875和3,306,874中。
基于以上所述，对本领域的技术人员显而易见的是，期望的聚(亚芳基醚)树脂可包括目前已知的聚(亚芳基醚)树脂中的任何一种，而与结构单元、辅助化学特征或制备方法中的变化无关。
合适的聚(亚芳基醚)包括，但不限于聚(2，6-二甲基-1，4-亚苯基醚)、聚(2，3，6-三甲基-1，4-亚苯基)醚、聚(2，6-二乙基-1，4-亚苯基)醚、聚(2-甲基-6-丙基-1，4-亚苯基)醚、聚(2，6-二丙基-1，4-亚苯基)醚、聚(2-乙基-6-丙基-1，4-亚苯基)醚、聚(2，6-二月桂基-1，4-亚苯基)醚、聚(2，6-二苯基-1，4-亚苯基)醚、聚(2，6-二甲氧基-1，4-亚苯基)醚、聚(2，6-二乙氧基-1，4-亚苯基)醚、聚(2-甲氧基-6-乙氧基-1，4-亚苯基)醚、聚(2-乙基-6-十八烷氧基-1，4-亚苯基)醚、聚(2，6-二氯-1，4-亚苯基)醚、聚(2-甲基-6-苯基-1，4-亚苯基)醚、聚(2-乙氧基-1，4-亚苯基)醚、聚(2-氯-1，4-亚苯基)醚、聚(2，6-二溴-1，4-亚苯基)醚、聚(3-溴-2，6-二甲基-1，4-亚苯基)醚或者上述聚(亚芳基醚)的混合物。
在另一实施方案中，聚合物-溶剂混合物包括聚(亚芳基醚)和聚(链烯基芳族化物)树脂。本发明中使用的术语聚(链烯基芳族化物)树脂包括由包括本体聚合、悬浮聚合和乳液聚合的本领域公知方法制备的聚合物，其含有至少25重量％具有结构II的获自链烯基芳族单体的结构单元：
其中R1为氢、C1-C8烷基或卤素；Z1为乙烯基、卤素或C1-C8烷基；和p为0-5。优选的链烯基芳族单体包括苯乙烯、氯代苯乙烯和乙烯基甲苯。聚(链烯基芳族化物)树脂包括链烯基芳族单体的均聚物；链烯基芳族单体(例如，苯乙烯)与一种或多种不同单体(例如，丙烯腈、丁二烯、α-甲基苯乙烯、乙基乙烯基苯、二乙烯基苯和马来酐)的无规共聚物；以及含有橡胶改性剂和链烯基芳族单体(如上所述)的均聚物共混物和/或接枝物的橡胶改性的聚(链烯基芳族化物)树脂，其中橡胶改性剂可为至少一种C4-C10非芳族二烯单体(例如丁二烯或异戊二烯)的聚合产物，以及其中橡胶改性的聚(链烯基芳族化物)树脂包括约98至约70重量％的链烯基芳族单体均聚物和约2至约30重量％的橡胶改性剂，优选约88至约94重量％的链烯基芳族单体均聚物和约6至约12重量％的橡胶改性剂。优选的聚(链烯基芳族化物)是链烯基芳族单体(II)的均聚物，其中R1是氢、低级烷基或卤素；Z1是乙烯基、卤素或低级烷基；以及p为0-5。特别优选的链烯基芳族单体的均聚物是苯乙烯衍生的均聚物(例如，均聚苯乙烯)。均聚苯乙烯优选地包括占其重量至少99％的苯乙烯，更优选地100％的苯乙烯。
聚(链烯基芳族化物)树脂的立构规整性可为无规立构的或间规立构的。高度优选的聚(链烯基芳族化物)树脂包括无规立构的和间规立构的均聚苯乙烯。合适的无规立构的均聚苯乙烯购自例如，Chevron的EB3300和BASF的P1800。
聚(链烯基芳族化物)可具有约20,000-100,000原子质量单位(amu)的数均分子量和约10,000-300,000amu的重均分子量。
聚合物-溶剂混合物可包括约99至约1重量％的聚(链烯基芳族化物)树脂和约1至约99重量％的聚(亚芳基醚)树脂的共混物，基于聚(链烯基芳族化物)树脂和聚(亚芳基醚)的总重。在该范围内，共混物中聚(亚芳基醚)的量可少于或等于约80重量％，优选少于或等于约70重量％，更优选少于或等于约60重量％。在该范围内，聚(亚芳基醚)的量大于或等于约20％，优选大于或等于30％，更优选大于或等于40％。在该范围内，共混物中聚(链烯基芳族化物)的量可少于或等于约80重量％，优选少于或等于约70重量％，更优选少于或等于约60重量％。
在该范围内，聚(链烯基芳族化物)的量还优选大于或等于约20重量％，优选大于或等于30重量％，更优选大于或等于40重量％。
聚合物-溶剂混合物中的聚(亚芳基醚)可为任何可获得的来源或形式，例如细粒、粉末等；或者作为来自于反应器或反应容器的直接产物进料流的溶液形式。可形成聚(链烯基芳族化物)树脂和聚(亚苯基醚)的溶液。可供选择地，在额外的复合步骤中，可将聚(链烯基芳族化物)树脂经沿着挤出机的位置上的侧进料器添加至挤出机中。
聚合物-溶剂混合物的应用方法影响溶剂组分与聚合物组分的分离。从挤出机中流出的聚合物组分被描述为是脱挥发的并且通常称作聚合物产物。在一个实施方案中，发现聚合物产物基本上不含溶剂。“基本上不含”是指聚合物产物含有少于1000份/百万(ppm)的残余溶剂，基于测试试样的重量。在一些情况下，分离的聚合物产物中残余溶剂的量可超过1000ppm。聚合物产物中溶剂的浓度与进料率和进出机螺杆速度之比相关，该比越低(即，更低进料率或更高的螺杆速度，或者两者)导致最终产物中溶剂的浓度越低。可通过调节进料率和/或挤出机螺杆速度，调节聚合物产物中溶剂的浓度。
在一个实施方案中，该方法提供了基本上不含溶剂的且为结构I的聚(亚芳基醚)的聚合物产物。在可供选择的实施方案中，该方法提供了提供了基本上不含溶剂的聚合物共混物。基本上不含溶剂的聚合物产物共混物的实例包括含有至少两种不同聚合物的共混物，所述聚合物选自聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚砜、聚(链烯基芳族化物)和聚(亚芳基醚)。特别优选的共混物包括聚(链烯基芳族化物)和聚(亚芳基醚)。
由该方法分离的聚合物-溶剂混合物可包括一种或多种溶剂。这些溶剂包括卤代芳族溶剂、卤代脂族溶剂、非卤代芳族溶剂、非卤代脂族溶剂，以及它们的混合物。卤代芳族溶剂以邻二氯苯(ODCB)、氯苯等为例。非卤代芳族溶剂以甲苯、二甲苯、苯甲醚等为例。卤代脂族溶剂以二氯甲烷、氯仿、1，2-二氯乙烷等为例。非卤代脂族溶剂以乙醇、丙酮、乙酸乙酯等为例。
在一个实施方案中，该方法可进一步包括复合步骤。可将添加剂、填料或附加的聚合物经挤出机添加至聚合物-溶剂混合物中，所述挤出机进一步包括非排气式侧进料器。非排气式侧进料器与上述侧进料器的不同之处在于：非排气式侧进料器并不起到将溶剂蒸汽从挤出机中排出的作用。这种实施方案以下述情况为例，在该情况中在沿存在于挤出机上用于去除溶剂的大多数或全部排气口下游的挤出机机筒位置处，引入添加剂，例如阻燃剂或附加的聚合物。通过挤出机螺杆的作用，将这样引入的添加剂与部分或完全脱发的聚合物混合，并且产物作为复合的聚合物材料从挤出机模头面流出。当以这种方式制备复合的聚合物材料时，有时有利的是提供额外的挤出机机筒并且使挤出机螺杆元件适应提供沿着添加剂引入的机筒的点的下游剧烈混合。挤出机可包括位于非排气式侧进料器的下游的排气口，以除去仍然残留的挥发物质或者通过侧进料器向挤出机中添加添加剂、填料和/或额外的聚合物而可能产生的挥发物质。
如上所述，在复合步骤中引入的额外聚合物可包括聚醚酰亚胺、聚碳酸盐、聚碳酸酯、聚(亚芳基醚)、聚酰胺、多芳基化物、聚酯、聚砜、聚醚酮、聚酰亚胺、烯烃聚合物、聚硅氧烷、聚(链烯基芳族化物)和包括至少一种上述聚合物的组合，等。
填料的非限制性实例包括二氧化硅粉末，例如熔凝硅石和结晶二氧化硅；滑石；玻璃纤维；炭黑；导电填料；碳纳米管；纳米粘土(nanoclay)；有机粘土；包括至少一种上述填料的组合等。
聚合物中填料存在的量可在约0至约50重量％的任何范围内，基于组合物的总重量，优选地从约0至约20重量％。
添加剂包括，但不限于例如颜料或染料等的着色剂、UV稳定剂、抗氧化剂、热稳定剂、发泡剂和脱模剂。当添加剂为一种或多种常规添加剂时，该产物可包括约0.0001至约10重量％的所需添加剂，优选约0.0001至约1重量％的所需添加剂。
在另一实施方案中，聚合物-溶剂混合物在被引入挤出机内之前，可进一步包括至少一种填料和/或至少一种添加剂。已经发现，将填料预分散至聚合物-溶剂混合物内，使得在所得分离的聚合物产物基质可获得有效和均匀的分布。与在挤出机或类似装置内复合填料和聚合物相比，聚合物-溶剂混合物的低粘度使得可获得填料和聚合物的有效混合，同时使用最少量的能量。因此，披露了复合/分离/脱挥发分的单步法以提供填充的聚合物产物，而再进行分离步骤之后无需使用再熔化和复合聚合物和填料。将填料添加至聚合物-溶剂混合物中而不是将其共混在挤出机内的另一优点是使得聚合物的热累积(heat history)最小化。
在一个实施方案中，聚合物-溶剂混合物进一步包括液晶聚合物，例如液晶聚酯和共聚酯。合适的液晶聚合物公开于美国专利5,324,795、4,161,470和4,664,972中。
可分散在聚合物-溶剂混合物中的填料和添加剂可为上述附加的复合步骤中列出的那些。
可将根据本发明方法分离的聚合物材料直接转换为有用的制品，或者与一种或多种额外的聚合物或聚合物添加剂共混，并对其进行注射成型、压缩成型、挤出方法、溶液流延方法等技术制成有用的制品。注射成型通常是形成有用制品的更优选方法。
在一个实施方案中，分离聚合物和溶剂的方法包括：经位于挤出机机筒上的压力控制阀引入过热的聚合物-溶剂混合物，其中挤出机包括上游排气口、下游排气口和侧进料器，其中侧进料器包括侧进料器排气口，其中上游排气口和侧进料器排气口在大气压力附近操作，下游排气口在负压下操作；经上游排气口、下游排气口和侧进料器排气口从过热的聚合物-溶剂混合物中除去溶剂；以及从聚合物-溶剂混合物中分离聚合物产物；其中聚合物-溶剂混合物包括聚合物和溶剂。
在一个实施方案中，分离聚合物和溶剂的方法包括：经位于连接至挤出机的侧进料器上的压力控制阀引入过热的聚合物-溶剂混合物，其中挤出机包括下游排气口，其中侧进料器包括侧进料器排气口，以及其中压力控制阀位于挤出机和侧进料器排气口之间；经下游排气口和侧进料器排气口从过热的聚合物-溶剂混合物中除去溶剂；以及从聚合物-溶剂混合物中分离聚合物产物；其中聚合物-溶剂混合物包括聚合物和溶剂，以及其中所述聚合物包括聚(亚芳基醚)。
在一个实施方案中，涉及分离聚合物和溶剂的系统，该系统包括：加热聚合物-溶剂混合物，优选地提供过热的聚合物-溶剂混合物的装置；与加热聚合物-溶剂混合物的装置相通的挤出机，该相通是经过至少一个进料口，优选地可经其将聚合物-溶剂混合物引入挤出机的压力控制阀，挤出机配备有适合于在大气压力或负压下操作的至少一个上游排气口和适合于在负压下操作的至少一个下游排气口；以及任选的至少一个与挤出机相通的侧进料器，侧进料器配备有适合于在大气压力或负压下操作的至少一个排气口和任选的可经其将聚合物-溶剂混合物通过侧进料器引入挤出机内的至少一个压力控制阀。作为术语″相通(in communication with或to communicatewith)″所表示意思的实例，侧进料器被描述为与挤出机相通，因为侧进料器的机筒被理解为与挤出机的机筒相交，从而允许挤出机机筒中产生的溶剂蒸汽沿着侧进料器机筒经过侧进料器的排气口向外流出。
提供加热过的或过热的聚合物-溶剂混合物的加热聚合物-溶剂混合物的装置包括加热供应槽(heated feed tanks)、热交换器、反应容器(它们均可被加压或者不加压)、挤出机等。
与加热聚合物-溶剂混合物的装置相通的挤出机可为双螺杆反向旋转挤出机、双螺杆同向旋转挤出机、单螺杆挤出机或单螺杆往复挤出机。
图1和2说明了本发明披露系统和方法的两个示例性实施方案。图1说明了系统和方法，它们包括：供应聚合物-溶剂混合物的氮气加压的加热供应槽(1)、将该混合物泵送经过流量计(3)和热交换器(4)的齿轮泵(2)。热交换器提供热量(5)，以提供过热的聚合物-溶剂混合物(6)，通过齿轮泵的作用迫使该过热的聚合物-溶剂混合物通过在线过滤器(7)，以从过热的聚合物-溶剂混合物中除去颗粒杂质，该混合物经过压力控制阀(8)和短连接管(9)，进入具有螺杆设计(24)的双螺杆挤出机(10)的进料区中。挤出机(10)配备有侧进料器(11)和氮气入口(12)和(13)。除去溶剂蒸汽(18)的上游排气口(14)和侧进料器排气口(15)分别位于机筒1(16)和侧进料器(11)上。流出的溶剂蒸汽(18)在溶剂蒸汽歧管(19)中被俘获，容器蒸汽歧管(19)与冷凝器(20)连接，在冷凝器(20)中除去热量(5)并回收溶剂(21)。挤出机螺杆元件的机筒4(17)的下游被设计成分别在机筒5(23)和机筒8(30)内提供熔体密封件(meltseals)(29)。下游排气口(22)、(26)、(27)和(31)用于除去经上游排气口未能除去的溶剂。在冷凝器(20)、(33)和(34)中冷凝溶剂蒸汽(18)和(32)并回收。聚合物产物(35)从挤出机中流出，以用于制粒和进一步用途。
图2说明部分系统，其包括双螺杆挤出机(36)、侧进料器(37)和(38)、包括压力控制阀的进料口(39)、上游排气口(40)、位于侧进料器上的侧进料器排气口(50)、适用于收集被流出的溶剂蒸汽夹带的固体聚合物的捏合段(41)、用于将沉积在侧进料器内的聚合物传送至双螺杆挤出机的螺杆的侧进料器输送螺杆元件(42)、提供熔体密封件的(43)、(45)和(46)螺杆元件和用于除去额外溶剂的下游排气口(44)、(47)、(48)和(51)。
在一个实施方案中，还应当仔细将氧气从挤出机中排除，并避免当聚合物从挤出机模头面中流出时热聚合物与氧气接触。这种仔细可有助于防止聚合物产物脱色，特别是当已经知道聚合物产物变暗或者另外在氧气存在下在高温下降解时。例如，已经知道聚醚酰亚胺和聚(亚苯基醚)在高温下对氧气敏感，并在氧气存在下加热时觉察出变暗。为使挤出机中的氧气浓度最小或使从挤出机模头面中流出的热聚合物对氧气的暴露最小，可采取的步骤包括：用包层(cladding)包裹挤出机的外部部件，并向包层中供应正压的氮气，用供应有正压惰性气体的壳体密封由于真空排气口的作用而易受氧气进入的挤出机部分，用供应有正压氮气的外壳密封整个挤出机，等。另外，可在将聚合物-溶剂混合物引入挤出机之前，采取对聚合物-溶剂混合物排气的步骤。可以多种方式进行排气，例如用惰性气体喷射聚合物-溶剂混合物，然后在容纳有聚合物-溶剂混合物的容器内维持正压的惰性气体。
生成的聚合物产物可用于各种应用和制品。例如，包括聚(亚芳基醚)和聚(链烯基芳族化物)的共混物的聚合物产物可用于制备以下制品，包括：计算机和商业设备、汽车、电绝缘材料、电子通讯、电子设备和数据储存介质，例如压缩光盘、数字通用光盘(digital versatile disks)和数字视频记录仪应用用的光盘基质(例如，″Blu-Ray Disc″)。
实施例1和2
将说明下述实施例，以对本领域的普通技术人员提供本发明要求保护的方法是如何实施和评价的，但不意图限制本发明的发明人在本发明中所认为的范围。
在全部实施例中，用于进行聚合物溶剂分离的系统包括同向旋转的啮合(即，自刮净)的双螺杆挤出机。在实施例的系统中使用获自的Werner&Pfleiderer Company的排气口插件(vent insert)。排气口插件对溶剂蒸汽流出挤出机可用的截面积不同：A型插件是最限流的(最小截面)和C型是最开放的(最大截面)。压力释放阀的启开压力是电子控制的，使得过热的聚合物-溶剂混合物的稳定流引入挤出机中。
表1中的数据说明在单独步骤中从大量溶剂中分离聚合物和提供基本上不含溶剂的聚合物材料的方法的有效性。
制备实施例1，说明将聚苯醚-聚苯乙烯共混物与邻二氯苯(ODCB)的分离。根据下述步骤，制备40/60重量比的聚苯醚(PPO，0.33IV PPO粉末，获自General Electric)和聚苯乙烯(xPS，L3050，获自Chevron Phillips Chemical)的共混物。向预热的(约125℃)、氮气保护的、搅拌量的试剂级ODCB溶剂中，添加160磅(72.6千克(kg))PPO粉末和240磅(108.9kg)xPS，制备含有20固体百分含量的溶液。将该溶液加热至约170℃，通过5-微米尺寸的过滤袋重力过滤。
过滤步骤完成后，蒸馏除去部分ODCB，以将20重量％的溶液预浓缩成约含有40固体百分含量的聚合物-溶剂混合物溶液。将聚合物-溶剂混合物填充至进料槽中，进料槽中聚合物-溶剂混合物的温度为约160℃，氮气下的压力为约80psig(5.6千克力/平方厘米(kgf/cm2))。使用齿轮泵，以约72磅溶液/小时(32.7千克/小时)的速率将聚合物-溶剂混合物转移至维持在约310℃(590°F)的壳管式热交换器中。使用氮气提供足够的压力(约80psig，5.6kgf/cm2)，以提供齿轮泵的泵唧扬程。
聚合物-溶剂混合物以约270-280℃从热交换器流出，并通过两个烧结金属过滤器的组合(PALL，13-微米尺寸的折叠过滤器，表面积为每过滤器约1.5平方英寸(0.14平方米))，以除去进料溶液中的杂质和颗粒。过滤器外壳的温度维持在约280℃。
过滤的聚合物-溶剂混合物经过压力控制快速卸料阀(flash valve)供应至10机筒的、25mm直径的、双螺杆同向旋转的啮合挤出机(长径比为约40)的机筒2的下游边缘。压力控制的快速卸料阀处溶液的温度为约280-285℃。挤出机以约575rpm的螺杆速度和约20％的驱动转矩操作。测得的挤出机机筒温度为321、299、318、291、290、290、289和290℃(模头)。挤出机配备有位于机筒1上游的密闭室，该密闭室具有适用于在溶剂去除过程之前和之中控制氮气引入的氮气管线。挤出机在机筒2还配备有侧进料器，侧进料器与挤出机机筒垂直。不对侧进料器加热，侧进料器的长径比(L/D)为约10，并包括两个仅由正向输送元件构成的螺杆。在挤出机机筒最远的一端，侧进料器配备有单个大气压力排气口(排气口1)。侧进料器螺杆的输送元件被设计成向挤出机输送并远离侧进料器排气口。挤出机还配备有位于两个附加的大气压力排气口：位于机筒1的排气口(排气口2)和位于机筒4的排气口(排气口3)，以及三个真空排气口(在负压下操作的排气口)：位于机筒5的排气口(出4)、位于机筒7的排气口(排气口5)和位于机筒9的排气口(排气口6)。三个大气压力排气口(两个在挤出机上，一个在侧进料器上)各自与溶剂去除和回收歧管连接，溶剂去除和回收歧管包括溶剂蒸汽去除管线、冷凝器和液体溶剂接受容器。类似地，真空排气口适用于溶剂回收。排气口3、4、5和6配备有C型插件。排气口1和2不配备有排气口插件。
挤出机螺杆元件由输送元件和捏合元件构成。挤出机和侧进料器中的所有输送元件均为正向螺纹输送元件。取决于功能，使用的捏合元件包括中性螺纹、正向螺纹和反向螺纹捏合元件。在挤出机的机筒2和3中，使用由正向和中性螺纹捏合元件构成的捏合段。挤出机螺杆配备有熔体密封件，熔体密封件由反向螺纹捏合元件制成的捏合段构成。熔体密封件位于机筒5和8。真空排气口位于机筒5、机筒7和机筒9上的熔体密封件的下游，并在约28英寸汞柱(711mm Hg)下操作(指示全真空或零绝对压力的真空表将读出约30英寸汞柱(762mm Hg))。
壳管式热交换器用作冷凝器，以回收工艺中除去的ODCB溶剂。将轻微的真空(约1英寸Hg(25mm Hg)施加至热交换器上，从而从大气压力排气口获得溶剂蒸汽，并排空溶剂蒸汽。使从挤出机的模头面(熔体温度为约310℃)流出的脱挥发的PPO-xPS树脂形成线料(strand)并造粒。
对于该试验，制备约1000磅(453.6kg)含有约40固体百分含量的聚合物-溶剂混合物，过滤和分离，得到约400磅(181kg)粒状PPO-xPS。该过程进行约12小时，没有中断。在运行前，将螺杆、排气口转接器、排气口插件、模头/板放置在454℃砂浴中，再次组装之前，刷洗挤出机机筒，从而彻底清洁挤出机。通过在12小时的长运行期间内至少每15分钟进行视觉检测确定，整个运行期间真空排气口运行清洁。在整个12小时试验中，只使用一个滤器罩。在整个运行期间，经过过滤器的压差保持恒定。表1提供了实施例1的加工数据。残余ODCB以基于相同试样的两次运行的平均值提供。″进料槽的溶液T(℃)″是指进料槽中聚合物-溶剂混合物的温度。″热交换器后的进料T(℃)″是指经过热交换器后的聚合物-溶剂混合物的温度。″P阀门处的进料T(℃)″是指压力控制阀处的聚合物-溶剂混合物的温度。″热交换器用加热油T″是指热交换器用油的温度。″GC确定的残余ODCB(ppm)″提供了造粒后残留在脱挥发聚合物中的ODCB的残余量(ppm)，并且是由气相色谱法确定的。
类似于实施例1进行制备实施例2，除了一些修改外。将26.7磅(12.1kg)0.33IV PPO粉末和40磅(18.1kg)L3050级别xPS与ODCB合并，制备10固体百分含量的PPO-xPS溶液。将所得的10固体百分含量的溶液加热至约170℃，通过5-微米尺寸的过滤袋重力过滤。蒸馏除去ODCB，将滤出液浓缩至约40固体百分含量的溶液。
在将聚合物材料从溶剂分离之前，没有在壳管式加热器中使溶液过热，也没有通过两个烧结金属过滤器的组合进行过滤。在25mm直径的双螺杆同向旋转的啮合挤出机中进行聚合物材料的分离，所述挤出机具有10个机筒(L/D＝40)；两孔模头板；和六个排气口，其中两个位于进料口的上游，且在大气压力下操作，另外四个排气口位于进料口的下游，且在相对高的真空度(约28英寸汞柱(711mm Hg))下操作。大气压力排气口1和2分别位于挤出机机筒1和与挤出机机筒2连接的侧进料器上。在位于机筒2下游边缘的注入口处，将进料溶液直接添加至挤出机中。操作为排气口的侧进料器在机筒2与挤出机相连。最后，在运行前，没有清洁挤出机，但是用与用作进料相同的溶液吹洗一定时间。实施例2的加工条件如表1所示。残余ODCB以两个试样结果的平均值提供。
表1
实施例   溶液质量流率(kg/hr)   转矩(％)   熔点(℃)   螺杆速度(rpm) 机筒温度(℃)
  1   32.7   20   310   575   321/299/318/291/290/290/289/290
  2   13.9-15.9   20   305   450   317/289/289/290/290/290/281/290
表1(续)
  实施例   进料槽的溶液T(℃)   热交换器后的进料T(℃)   P阀门处的进料T(℃)   热交换器用加热油T(℃)   GC确定的残余ODCB(ppm)
  1   160   270-280   280-285   310   2586(2次运行的平均值)
  2   162   -   -   -   1550(2次运行的平均值)
实施例1说明本发明的方法对包括聚苯醚和聚苯乙烯的聚合物-溶剂混合物的应用。如所示的，可加工包括聚苯醚和聚苯乙烯的相对低固体重量百分比的溶液，提供含有少量残余溶剂的分离的聚苯醚-聚苯乙烯。实施例2说明另一实施方案，其中没有使溶液进行过热。如所示的，在残余溶剂的结果中，该方法提供单步法分离聚苯醚-聚苯乙烯和ODCB，以提供含有少量残余溶剂的聚合物。与实施例2相比，实施例1中的大量溶剂可如下解释：经过挤出机的溶液流动速率是实施例2的流动速率的2倍。这两个实施例均提供了快速分离聚合物和溶剂的方法。
已经具体参考了本发明的优选实施方案，详细描述了本发明，但是本领域的技术人员应当理解，在不违背本发明精神和范围的情况下，可对本发明进行变化和改性。
在此整体引入所引述的所有专利、专利申请和其它参考文献，作为参考。

Claims (10)

1.分离聚合物和溶剂的方法，包括：将过热的聚合物-溶剂混合物引入挤出机中，其中挤出机包括上游排气口和下游排气口；
经过上游排气口和下游排气口从过热的聚合物-溶剂混合物中除去溶剂；
以及从过热的聚合物-溶剂混合物中分离聚合物产物；
其中聚合物-溶剂混合物包括聚合物和溶剂，其中聚合物-溶剂混合物中聚合物的量为少于或等于约75重量％，基于聚合物和溶剂的总重量，以及其中所述聚合物是聚(亚芳基醚)。
2.权利要求1的方法，其中所述上游排气口在约750mmHg或更大或者在约750mmHg或更小的压力下操作，以及其中所述下游排气口在约750mmHg或更小的压力下操作。
3.权利要求1的方法，其中经上游排气口除去过热的加热过的聚合物-溶剂混合物中存在的约50至约99％的溶剂；以及其中经下游排气口除去过热的聚合物-溶剂混合物中存在的约1至约50％的溶剂。
4.权利要求1的方法，其中挤出机进一步包括侧进料器，其中所述侧进料器包括在约750mmHg或更大或者在约750mmHg或更小的压力下操作的侧进料器排气口。
5.权利要求1或4的方法，其中经进料口将加热过的聚合物-溶剂混合物引入挤出机中，所述进料口与挤出机机筒流体相通，其中所述进料口是压力控制阀，和其中所述上游排气口位于进料口的上游。
6.权利要求1或4的方法，其中所述聚合物产物基本上不含溶剂。
7.权利要求1或4的方法，进一步包括在将聚合物-溶剂混合物引入挤出机之前，在溶液过滤系统中过滤聚合物-溶剂混合物。
8.权利要求1或4的方法，其中所述聚(亚芳基醚)包括多个下述结构的结构单元：
Figure A2004800126880002C1
其中对各结构单元而言，Q1各自独立地为卤素、伯或仲C1-7烷基、苯基、卤代烷基、氨基烷基、烃氧基或其中至少两个碳原子隔开卤素和氧原子的卤代烃氧基等；以及Q2各自独立地为氢、卤素、低级伯烷基或低级仲烷基、苯基、卤代烷基、烃氧基或其中至少两个碳原子隔开卤素和氧原子的卤代烃氧基。
9.权利要求1或4的方法，其中所述聚合物产物进一步包括聚(链烯基芳族化物)树脂，其含有至少25％重量的衍生自下述通式的链烯基芳族单体的结构单元，
Figure A2004800126880003C1
其中R1是氢、C1-C8烷基或卤素；Z1是乙烯基、卤素或C1-C8烷基；和p为0-5。
10.权利要求38的方法，其中所述聚合物产物包括约40至约60重量％的聚(亚芳基醚)和约60至约40重量％的聚(链烯基芳族化物)，基于聚(亚芳基醚)和聚(链烯基芳族化物)树脂的总重。
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