[发明专利]用于制备具有减少的碘含量的聚亚芳基硫醚的方法

说明书

发明领域

本公开涉及一种用于制备聚亚芳基硫醚的方法，更具体地涉及一种用于制备具有减少的碘含量同时具有改进的性能的聚亚芳基硫醚的方法。

发明背景

当前，聚亚芳基硫醚是代表性的工程塑料，且由于其高耐热性、耐化学性、耐燃性及电绝缘性，因此在高温和腐蚀环境及电子产品中的需求量很大。主要应用包括计算机附件、汽车附件、接触腐蚀性化学材料的部件的涂层及工业耐化学品的纤维及类似应用。

目前，聚苯硫醚(PPS)是唯一可商购得到的聚亚芳基硫醚。根据当前的PPS商业生产方法，对二氯苯(pDCB)和硫化钠被用作原料且在诸如N-甲基吡咯烷酮及类似物的极性有机溶剂中反应。该方法被称为Macallum方法，且基本过程被公开在美国专利第2,513,188号和第2,583,941号中，其中存在一些可用的极性溶剂，但N-甲基吡咯烷酮是当前最常用的。该方法使用二氯芳族化合物作为原料，且产生作为副产物的氯化钠(NaCl)。

在Macallum方法中得到的PPS具有约10,000～40,000的分子量，且熔体粘度为不是太高的3000泊或更小。通常，为了得到更高的熔体粘度，使PPS经历固化过程(curing process)，其中在低于熔点(Tm)下加热的同时使其与氧气接触，且因此，熔体粘度可由氧化、交联、聚合物链延长及类似的方式增加到需要的水平。

然而，由现有方法生产的PPS具有以下的根本缺点。

首先，用硫化钠及类似物来供应聚合物反应中所需要的硫，且因此，大量的诸如氯化钠及类似物的金属盐作为副产物存在于聚合物中。由于该原因，甚至在方法中得到的聚合物被洗涤后，金属盐仍以几千ppm水平留下，从而增加了聚合物的电导率，引起加工设备的腐蚀，且在制备纤维时在纺丝过程中产生问题。并且，如果硫化钠被用作原料，副产物氯化钠的生产量达到原料的重量的52wt％，这变成废物，因为回收在经济上是不可行的。

其次，聚合物的性能在固化过程中不期望地改变。颜色由于交联和通过氧气的氧化而变深，且脆性变得更高。

最后，与通过溶液聚合得到的聚合物相似，最终的PPS变成非常细的粉末，这相对降低了表观密度，因此使其不利于运输且在生产过程中引起诸多不便。

除了Macallum方法外，在美国专利第4,746,758号、第4,786,713号及相关专利中提出新方法。在这些专利中，二碘化合物和固体硫代替二氯化合物和金属硫化物被用于现有方法中，且公开了聚亚芳基硫醚可通过直接加热而不使用极性溶剂来得到。该方法包括碘化和聚合两个步骤，其中在碘化过程中，使芳基化合物和碘反应以得到二碘化合物，二碘化合物在聚合过程中与固体硫反应以制备具有高分子量的聚亚芳基硫醚。在反应的过程中，碘以蒸汽的形式产生，其可回收以与芳基化合物再次反应，且因此，碘基本上为催化剂。

然而，在这个方法中主要提到以下两个待解决的问题。首先，由于碘是腐蚀性的，所以如果碘保持在分子状态，如果被包含在最终的聚亚芳基硫醚产物中，它可在加工设备中产生问题。其次，由于固体硫被用于聚合过程中，因此二硫键被包含在最终的聚亚芳基硫醚中，这使热性能恶化，所述热性能包括熔点。

因此，存在开发这样的方法的需要：在过程中不产生不必要的金属盐、可显著减少引起设备腐蚀的碘的含量且可有效地制备具有机械强度的聚亚芳基硫醚。

发明概述

本发明提供一种用于制备具有低碘含量和优良热稳定性的聚亚芳基硫醚的方法。

本发明还提供具有低碘含量和优良热稳定性的聚亚芳基硫醚。

本发明还提供包含聚亚芳基硫醚的模制产品。

本发明提供用于制备聚亚芳基硫醚的方法，该方法包括使包含二碘芳族化合物(diiodide aromatic compound)、含硫化合物及以下化学式1的聚合终止剂的反应物发生聚合反应：

化学式1

在化学式1中，X为化学键、O、S、N、羰基或亚甲基，且R¹至R¹⁰独立地为氢、羟基、C1-5烷基或苯基。

本发明还提供由以上方法制备的、具有20,000ppm或更低的碘含量的聚亚芳基硫醚，及包含所述聚亚芳基硫醚的模制产品。

发明详述

在下文中，将详细解释根据本发明的一个实施方式的用于制备聚亚芳基硫醚的方法及由此制备的聚亚芳基硫醚及类似物。