[发明专利]一种含甲基哌啶基团的聚芳醚及其制备方法

说明书

一种含甲基哌啶基团的聚芳醚及其制备方法，属于高分子合成技术领域。其是在惰性气体保护下，以双酚单体、二卤代单体为聚合原料，以碱性物质为成盐剂，以甲苯为带水剂，加入到非质子极性有机溶剂中；然后升温至145～150℃回流3～8h，蒸出甲苯，再升温至160～175℃继续反应8～20h；待反应液冷却稀释后倒入到蒸馏水中析出沉淀，过滤得到粗产品；粗产品再经过无水乙醇和蒸馏水煮沸；最后将产物过滤、烘干得到含甲基哌啶基团的聚砜聚合物，所述的双酚单体为本发明首次发明的N‑甲基‑4,4‑(4‑羟基苯基)哌啶双酚单体与其他双酚单体的混合物。实验表明，本发明制备的含甲基哌啶基团的聚芳醚具有较高的玻璃化转变温度，满足其作为工程塑料和分离膜材料对树脂的耐温要求。

技术领域

本发明属于高分子合成技术领域，具体涉及一种含甲基哌啶基团的聚芳醚及其制备方法，及其所用原料的N-甲基-4,4-(4-羟基苯基)哌啶的制备。

背景技术

聚芳醚材料因其优异的耐热性，良好的化学稳定性及优异的机械性能，被认为是综合性能优良的特种工程塑料。尤其是聚醚砜类、酚酞型聚芳醚酮类树脂因其可溶，在高分子涂料、高分子膜领域应用广泛。当前发展的膜分离技术中的重要组件为分离膜。分离膜使用的高分子树脂大都为聚芳醚材料，包括聚醚砜类、可溶性聚芳醚酮类。随着分离膜技术的发展，人们要求材料有更高的要求。如要求膜材料本身具备一定的亲水性，具备荷电性质等。尤其在制备纳滤膜和反渗透膜时要求材料的基底层与分离层具有较好的界面结合性质。常规的聚醚砜类、可溶性聚芳醚酮类树脂在这些方面需要进一步提高性能。本发明从分子结构设计角度出发，设计并制备了含有哌啶基团的双酚单体，并依据此单体制备出含哌啶官能团的聚芳醚。由于哌啶基团容易官能化，转变为季铵基团后带正电荷，因此在制备聚酰胺为分离层的反渗透膜和纳滤膜时，以此高分子为基底层可提高膜的亲水性和界面结合性能。因此，此类含哌啶基团的聚芳醚材料在膜技术领域有广泛的应用前景。

发明内容

本发明从分子结构设计角度出发，设计合成了含甲基哌啶结构的双酚单体(N-甲基-4,4-(4-羟基苯基)哌啶)，并由该单体开发出了含甲基哌啶基团的聚芳醚。

1、本发明制备的含甲基哌啶结构的N-甲基-4,4-(4-羟基苯基)哌啶双酚单体的结构式与制备反应式如下所示：

方法1：是以摩尔比为1：1～10的N-甲基哌啶酮和苯酚为原料，以摩尔用量为N-甲基哌啶酮1～10倍的强酸为反应介质，在18～20℃下搅拌制得N-甲基-4,4-(4-羟基苯基)哌啶粗产品，然后出料于冰水中，调节溶液的pH＝7～8，过滤得到白色固体，烘干，再经甲苯重结晶制备得到含甲基哌啶结构的N-甲基-4,4-(4-羟基苯基)哌啶双酚单体，产率大于80％；此反应的强酸可以为浓硫酸(质量分数75％)、三氟甲磺酸、三氟乙酸等。

方法2：以摩尔用量1：5～100的N-甲基哌啶酮和苯酚为原料，以N-甲基哌啶酮质量0.5～10倍的强酸型阳离子交换树脂为反应介质和催化剂，以强酸型阳离子交换树脂质量0.01～0.1倍的β-巯基丙酸为助催化剂，将上述物质混合后，在惰性气体环境、40～120℃下反应4h～48h；反应后在惰性气体环境下滤掉强酸型阳离子交换树脂，滤液减压除掉过量的苯酚，残余物用甲苯重结晶，得到含甲基哌啶结构的N-甲基-4,4-(4-羟基苯基)哌啶双酚单体，产率>95％。

2、本发明所述含甲基哌啶基团的聚芳醚的结构式与制备反应式如下所示：

0<a≤1，0≤b<1，且a+b＝1，X为F或Cl，M为Na或K；n为正整数，表示聚合度；