[发明专利]一种星型聚砜树脂工业化合成方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种新型增强型聚砜树脂的工业化高压合成方法。

背景技术

聚砜是一种热塑型特种工程塑料，代表有聚醚砜(PES)和双酚A型聚砜(PSU)、聚亚苯基砜(PPSU)，由于其分子链中同时具有苯环的刚性、醚基的柔性及砜基与整个结构单元形成的大共轭体系，因此具有强度高，耐燃、耐辐射、抗酸、抗氧化、抗溶剂、生物相容、物理机械性能和绝缘性能优良等特点，是一种综合性能优异的聚合物材料，在许多领域得到广泛的应用。但聚砜树脂熔点高，熔体粘度大、不利于加工成型使其难应用于3D打印等新型制造领域；耐磨性能差，限制其在汽车、机械等结构件的应用；电阻率极高，容易积累静电，限制其在高精密电子零部件领域。对热塑性塑料而言，希望在保持一定性能的条件下，本体粘度尽可能小，以利于注塑加工。开展新型聚砜分子结构设计与改性研究是近年来聚砜材料的研究方向，如对聚醚砜进行接枝改性、末端基或主链上引入功能性基团或带有功能性基团的分子结构，用以改变聚砜的介电、疏水、机械等性能，制备高强度、多功能化聚砜树脂，扩展其在功能性材料方面的应用。

目前，最常用的方法进行助剂共混改性，但是聚砜本身对助剂比较敏感，提高性能的同时会降低了塑料本身的使用寿命。中国专利文献CN102532899A公开了一种往聚醚砜中加入二氧化钛和玻璃纤维利用机械共混的物理方法来提高其粘接性能、相容性等综合机械性能，但是二氧化钛和玻璃纤维均会对树脂的透光性产生一定的影响且使树脂的冲击强度明显下降。中国专利文献CN102532899A公开了主链含线型和笼型的有机硅氧烷聚醚砜树脂及其制备方法，通过在聚醚砜主链上引入功能性分子结构提高的聚醚砜疏水性能和介电常数，但是该法合成出来的聚醚砜透光率不高，主要局限于涂料和微电子器件领域。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，通过分子设计对其进行改良，提供一种熔体粘度小，又能保留聚砜原有优异性能且易于加工成型新型增强型聚砜树脂的制备方法。

本发明所述的一种新型增强型聚砜树脂的工业化高压合成方法，包括以下步骤：

(1)聚合反应

在充氮气保护的反应釜内依次加入低沸点有机溶剂、4,4-二氯二苯砜和双酚A(双酚S或4,4′-联苯二酚)，碳酸钠，使固体物料的固含量达到25～30％；抽出釜内气体至-0.09MPa后，再通入氮气使釜内压力升至0.01MPa，反复此过程五次把釜内空气置换掉，最后通入氮气将釜内压力升至2.0～3.0MPa；加热使釜内温度达到170℃，恒温1小时后将温度升温至200℃～250℃恒温聚合3～4h，再向体系中加入一定量芳香族多元酚，芳香族多元酚的摩尔量是双酚A摩尔量的0.1～5％，继续反应40分钟，得聚合粘液；

其中，在成盐反应阶段体系的固含量为25％～30％，在聚合反应阶段体系的固含量为35～45％；

(2)后处理

将聚合粘液经水冷却后粉碎成粉末，过滤后再用去离子水煮沸洗涤除去溶剂和副产物盐，再干燥后即得新型增强型聚砜树脂。

进一步地，所述芳香族多元酚结构通式如下：

其中R1为1～28个碳原子的烷基，6～26个碳原子的芳烃基，R2、R3为氢、羟基、1～28个碳原子的烷基、5～25个碳原子的脂环基、1～28个碳原子的烷氧基、6～25个碳原子的芳基、6～26个碳原子的脂环氧基。

进一步地，所用芳香族多元酚的摩尔量是双酚A摩尔量的0.1～5％。

进一步地，所述双酚单体为双酚A、双酚S、4,4-联苯二酚中的一种或几种的混合。

进一步地，所述芳香族多元酚是芳香族三元酚或芳香族四元酚中的一种或两种的混合。

进一步地，所述成盐剂为氢氧化钾，碳酸钾，氢氧化钠，碳酸钠中的一种或几种的混合。

进一步地，所述有机溶剂是N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、三氯甲烷、二氯乙烷、四氢呋喃、1,4-二氧六环中的一种或多种的混合。

进一步地，在聚合反应阶段体系的固含量为30～40％，优选的，为35～40％。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1)本发明通过分子设计制备增强型聚砜树脂，不仅保留了原有聚砜的优异性能，芳香族多元酚的引入使其熔体粘度大大下降，更易于加工成型，且热稳定性更高，大大扩展了聚砜的实际应用领域；