[發明專利]穩定化的磺化聚苯乙烯溶液

在審

• 申請號: 201780074113.8
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN110023391A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: J·D·諾瓦克;M·A·拉曼;侯曉雯;E·I·班德;俞鏵
• 申請（專利權）人: 阿克蘇諾貝爾化學品國際有限公司
• 主分類號: C08K5/13
• 分類號: C08K5/13;C08L25/18;C08F8/36;C08F112/08
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 王丹丹;劉金輝

本發明涉及一種穩定化聚苯乙烯磺酸水溶液的方法及其中的組合物。本發明提供聚合物穩定性，其中在25℃或約25℃下所述聚合物的分子量劣化最小，且本發明的穩定劑減少在運輸及儲存聚苯乙烯磺酸期間的低溫冷藏的需要。

發明領域

本發明涉及一種包含磺化聚苯乙烯的聚合物或共聚物與酚衍生物的水性組合物。本發明還提供一種用于穩定化尤其呈酸性形式的磺化聚苯乙烯水溶液的方法。

發明背景

磺化聚苯乙烯(sulfonated polystyrene，SPS)或具有磺化聚苯乙烯單元的共聚物用于諸多應用中。其用作水泥中的超塑化劑、用作棉花的染料改進劑以及在燃料電池應用中用作質子交換薄膜。呈酸形式的聚苯乙烯磺酸(PSSA)樹脂在有機合成中用作固體酸催化劑且作為導電膜的成分對電子工業特別重要。

對于所有這些應用，分子量與使用(共)聚合物的應用中的該(共)聚合物的性質相關。利用現今的現代聚合技術有可能良好地控制分子量，以使得可制備滿足現有應用的確切要求的磺化聚苯乙烯。

然而，PSSA及具有苯乙烯磺酸基的共聚物在水溶液中特別不穩定且需要在低溫下儲存以保持其生成時的分子量。因此，自制造商運送至配制者的主要方法為采取鹽形式，如聚苯乙烯磺酸鹽(PSS)。這是因為PSS在水溶液中更穩定。

可通過添加中和劑使PSSA轉化為PSS。堿金屬或堿土金屬氫氧化物將在水性介質中進行此轉換(利用這些堿的酸中和產生無機鹽及水)。然而，在電子工業中，無機鹽的存在一般視為不合需要的，因為其會導致腐蝕且將對系統的導電性具有較大影響，導電性會隨濃度而變化。

為了在運送之后將PSS轉化回PSSA，必須添加強酸至聚合物溶液中以驅動平衡朝向聚合酸。此通常通過添加硫酸至PSS中來完成，這產生堿金屬或堿土金屬硫酸鹽，即額外的無機鹽。必須使用一種方法(如離子交換)自聚合物溶液移除這些鹽，且隨后需要第二步驟以移除任何過量的酸。這些步驟皆需要操作、特定設備及處理時間，且對于配制者而言實施成本高。

需要提供PSSA(共)聚合物水溶液而不需要低溫冷藏或要求配制者進行所有后續處理步驟，同時確保呈溶液狀態的聚合物尚未經歷聚合物降解。

發明概述

本發明的一個目的為至少部分地滿足此項技術中上文所提及的需要且提供呈溶液狀態的穩定化形式的PSSA(共)聚合物，其可以無需低溫冷藏來運輸及儲存，同時保持該聚合物的分子量。本發明涉及一種通過添加酚化合物來穩定化PSSA溶液的方法，該酚化合物的量將有效地阻擋任何與PSSA聚合物相關的副反應。

作為此目的的一部分，本發明容許生產提供極佳的機械及電學性質的高分子量PSSA(共)聚合物。此外，在減少或消除這些副反應的情況下，可獲得更純的聚合物溶液且使其可供下游配制者使用。

本發明的又一目的為提供“不含無機鹽的”且“不含無機酸的”PSSA溶液，其將在電子器件生產中極其有用。

發明詳述

本發明涉及將為呈其酸形式的磺化聚苯乙烯(SPS)聚合物及共聚物的水溶液提供穩定性的組合物。出于本發明的目的，術語磺化聚苯乙烯(SPS)意欲意謂任何含有苯乙烯殘基的聚合物，所述苯乙烯殘基已經處理以產生磺酸基或直接連接至苯乙烯環的磺酸的相應的鹽。在下文中術語聚苯乙烯磺酸(PSSA)意謂僅含有直接連接至苯乙烯環的磺酸的聚合物及共聚物，而聚苯乙烯磺酸鹽(PSS)用于大體上代表其中磺酸鹽連接至苯乙烯環的那些(共)聚合物。磺酸鹽可為磺酸與堿金屬(第1族金屬)堿、堿土金屬(第2族金屬)堿或銨鹽的產物。優選磺酸鹽為鈉、鋰、鉀和銨。

如針對本發明所定義，磺化苯乙烯也可包括由經取代的苯乙烯制備的磺化聚合物。這種經取代的苯乙烯單體的非限制性實例為2-氯苯乙烯、2,6-二氯苯乙烯、4-甲基苯乙烯、4-叔丁基苯乙烯、4-乙烯聯苯、2-乙烯萘、1-乙烯萘或4-二苯甲基苯乙烯。