[发明专利]在有机溶剂中的高固体含量聚醚酰亚胺和其组分以及制备方法

说明书

公开了用于制造双(邻苯二甲酰亚胺)的方法和源自其的聚醚酰亚胺，通过在溶剂中在140℃至220℃的温度和0psig至100psig的压力下在存在或不存在相转移催化剂的情况下使具有式的邻苯二甲酸酐与式具有H₂N‑R‑NH₂的有机二胺反应以形成具有式的双(邻苯二甲酰亚胺)，其中，在酰亚胺化反应前或后添加聚醚酰亚胺聚合物以产生具有18％至30％的百分数固体含量的双(邻苯二甲酰亚胺)组合物，其中双(邻苯二甲酰亚胺)组合物具有在转子粘度计测量的在小于30秒‑1的剪切速率和140℃至180℃的温度下的小于4000cP的粘度。

技术领域

本公开涉及用于制造聚醚酰亚胺的方法。

背景技术

为了满足对于聚醚酰亚胺的需求增加，开发了一种新的方法，通常称为“置换聚合反应”方法。经由置换聚合反应过程的聚醚酰亚胺的合成包括例如在美国专利号6,235,866中所描述的产生由离去基团取代的双邻苯二甲酰亚胺的亚胺化反应；例如在美国专利号4,520,204中所描述的二羟基芳香族化合物的盐的合成；和例如在美国专利号6,265,521中所描述的通过使取代的双邻苯二甲酰亚胺和盐反应的聚合反应(“置换聚合反应”)，随后是下游活动。

具体地，酰亚胺化反应通常由2摩尔由离去基团取代的邻苯二甲酸酐与1摩尔二胺在反应溶剂诸如邻二氯苯(ODCB)中的反应进行，以提供由两个离去基团取代的双(邻苯二甲酰亚胺)。在一个具体的实施方式中，取代的邻苯二甲酸酐是4-氯邻苯二甲酸酐，二胺是间苯二胺，以及双邻苯二甲酰亚胺是双(氯邻苯二甲酰亚胺)(ClPAMI)。当使用3-氯邻苯二甲酸酐(3-ClPA)和4,4-二氨基二苯砜(DDS)时，产生是4,4’-双(苯基-3-氯邻苯二甲酰亚胺)砜(DDS ClPAMI)。在相转移催化剂诸如六乙基氯化胍(HEGCl)存在的情况下，双(邻苯二甲酰亚胺)与双酚A二钠盐(BPANa₂)经由氯置换反应来提供聚醚酰亚胺。美国专利号5,229,482中描述了在较高温度下将HEGCl用作相转移催化剂。

经由氯置换制造聚醚酰亚胺要求在溶剂诸如邻二氯苯(ODCB)中形成浆料ClPAMI。在是或接近ODCB的沸点的温度和在存在亚胺化反应催化剂诸如六乙基氯化胍(HEGCl)的情况下，可以将ClPAMI浆料制造为具有非常低水平的未反应的起始材料。然而，ODCB中的ClPAMI形成触变混合物。该性质在高于20％固体的浓度和低于ODCB的沸点的温度下变得更明显。高于20％固体的浓度可能导致操作问题诸如ClPAMI粘结至容器的侧面，和产物问题诸如在得到的聚醚酰亚胺中高的剩余的未反应的ClPAMI。然而，将二氯双邻苯二甲酰亚胺浓度的上限设置为小于20％固体也限制了在批量或连续过程中可以制造的聚醚酰亚胺的量。

因此，一直需要制造没有这些缺点的聚醚酰亚胺的方法。

发明内容

公开了制造聚醚酰亚胺组合物的方法，所述方法包括在溶剂中在140℃至220℃的温度和0psig(磅/平方英寸)至100psig的压力下，在存在或不存在相转移催化剂的情况下，用具有式H₂N-R-NH₂的有机二胺酰亚胺化具有式的邻苯二甲酸酐，以形成具有式的双(邻苯二甲酰亚胺)；以及

经由置换聚合双(邻苯二甲酰亚胺)与具有式MO-Z-OM的二羟基芳香族化合物的碱金属盐，以形成包含具有式的结构单元的聚醚酰亚胺

其中，在上述式中，X是氟、氯、溴、碘、硝基或包含上述中的至少一种的组合；以及R是C_6-20芳烃基团或它们的卤代衍生物、直链或支链C_2-20亚烷基基团或它们的卤代衍生物、C_3-8亚环烷基基团或它们的卤代衍生物，具体是下列式中的一种或多种的二价基团：