[發明專利]一種增強型聚砜樹脂的工業化合成方法

在審

• 申請號: 201510868996.2
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN105330840A
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: 王賢文
• 申請（專利權）人: 廣東優巨先進材料研究有限公司
• 主分類號: C08G65/40
• 分類號: C08G65/40;C08G65/46
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 岳龍

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種新型增強型聚砜樹脂(PSU)工業化合成方法。

背景技術

聚砜是一種熱塑型特種工程塑料，由于其分子鏈中同時具有苯環的剛性、醚基的柔性及砜基與整個結構單元形成的大共軛體系，因此具有強度高，耐燃、耐輻射、抗酸、抗氧化、抗溶劑、生物相容、物理機械性能和絕緣性能優良等特點，是一種綜合性能優異的聚合物材料，在許多領域得到廣泛的應用。但聚砜樹脂熔點高，熔體粘度大、不利于加工成型使其難應用于3D打印等新型制造領域；耐磨性能差，限制其在汽車、機械等結構件的應用；電阻率極高，容易積累靜電，限制其在高精密電子零部件領域。對熱塑性塑料而言，希望在保持一定性能的條件下，本體粘度盡可能小，以利于注塑加工。開展新型聚砜分子結構設計與改性研究是近年來聚砜材料的研究方向，如對聚醚砜進行接枝改性、末端基或主鏈上引入功能性基團或帶有功能性基團的分子結構，用以改變聚砜的介電、疏水、機械等性能，制備高強度、多功能化聚砜樹脂，擴展其在功能性材料方面的應用。

目前，最常用的方法進行助劑共混改性，但是聚砜本身對助劑比較敏感，提高性能的同時會降低了塑料本身的使用壽命。中國專利文獻CN102532899A公開了一種往聚醚砜中加入二氧化鈦和玻璃纖維利用機械共混的物理方法來提高其粘接性能、相容性等綜合機械性能，但是二氧化鈦和玻璃纖維均會對樹脂的透光性產生一定的影響且使樹脂的沖擊強度明顯下降。中國專利文獻CN102532899A公開了主鏈含線型和籠型的有機硅氧烷聚醚砜樹脂及其制備方法，通過在聚醚砜主鏈上引入功能性分子結構提高的聚醚砜疏水性能和介電常數，但是該法合成出來的聚醚砜透光率不高，主要局限于涂料和微電子器件領域。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺陷，通過分子設計對其進行改良，提供一種熔體粘度小，又能保留聚砜原有優異性能且易于加工成型新型增強型聚砜樹脂的制備方法。

本發明所述的一種新型增強型聚砜樹脂(PSU)工業化合成方法，包括以下步驟：

(1)聚合反應

在充氮保護的反應釜中，加入N-甲基吡咯烷酮溶劑后開始攪拌升溫至60℃～80℃，順次加入雙酚A、4,4′-二氯二苯砜反應單體，待單體全部溶解后，再向體系中加入成鹽劑，成鹽劑的用量為雙酚A摩爾量的1.05～1.2倍，隨后加入分水劑，繼續攪拌升溫至170℃～190℃，成鹽反應1～2小時；成鹽反應完成后蒸出全部分水劑，升溫至200℃～210℃，開始以50～70轉/min的攪拌速度攪拌，恒溫1～2小時后加大攪拌速度至70～90轉/min，繼續恒溫4～5小時，再向體系中加入一定量芳香族多元酚，芳香族多元酚的摩爾量是雙酚A摩爾量的0.1～5％，繼續反應40分鐘，得聚合粘液；

其中，在成鹽反應階段體系的固含量為25％～30％，在聚合反應階段體系的固含量為35～45％；

(2)后處理

將聚合粘液經水冷卻后粉碎成粉末，過濾后再用去離子水煮沸洗滌除去溶劑和副產物鹽，再干燥后即得新型增強型聚砜樹脂。

進一步地，所述芳香族多元酚的結構通式如下：

其中R₁為1～28個碳原子的烷基，6～26個碳原子的芳烴基，R₂、R₃為氫、羥基、1～28個碳原子的烷基、5～25個碳原子的脂環基、1～28個碳原子的烷氧基、6～25個碳原子的芳基、6～26個碳原子的脂環氧基。

進一步地，所述芳香族多元酚為芳香族三元酚、芳香族四元酚中的一種或兩種的混合。

進一步地，所述芳香族多元酚的摩爾量是雙酚A摩爾量的0.1％～5％。

進一步地，所述成鹽劑為氫氧化鉀，碳酸鉀，氫氧化鈉，碳酸鈉中的一種或幾種的混合。

進一步地，所述分水劑為甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯、二乙苯或偏二乙苯中的一種或幾種的混合。

進一步地，所述分水劑為沸點在160～200℃且密度小于水的有機分水劑。

進一步地，在聚合反應階段體系的固含量為30～40％，優選35～40％。

進一步地，所述成鹽劑的摩爾量為雙酚A摩爾量的1.05～1.2倍。