工業(yè)化生產(chǎn)聚砜高分子材料方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高分子材料工業(yè)化生產(chǎn)方法，具體說(shuō)是一種工業(yè)化生產(chǎn)聚砜高分子材料方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚砜是高分子聚合物，是一種無(wú)定形、熱塑性樹(shù)脂。其特性是:力學(xué)性能優(yōu)異、剛性大、耐磨、高強(qiáng)度等，由于其良好的特性，聚砜已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械、航天航空、電子等高端領(lǐng)域。
[0003]目前聚砜高分子材料最先進(jìn)生產(chǎn)工藝是一步合成法。一步合成法主要分聚合工段及后處理工段。
[0004]聚合工段:主要原料4，4’_ 二氯二苯砜、雙酚A、碳酸鉀或碳酸氫鉀，在溶劑中聚合，常用溶劑有二甲基亞砜、N, N- 二甲基甲酰胺、N, N- 二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等，可選擇甲苯、二甲苯等作為脫水劑。聚合結(jié)束后進(jìn)行聚合物的后處理工段。
[0005]聚合物的后處理工段:將聚合后的粘稠液注入與反應(yīng)加入的溶劑不同的溶劑作為沉淀劑，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠常用水作為沉淀劑，國(guó)外聚砜生產(chǎn)廠常用乙醇或甲醇作為沉淀劑，在沉淀劑中聚砜從聚合物溶液中分離出來(lái)。分離出來(lái)的聚砜經(jīng)純化、干燥、造粒和包裝。其中，聚砜從聚合物溶液中分離和純化尤為重要，它影響到聚砜的各種性能。聚合結(jié)束后的聚合物溶液中含有未反應(yīng)的無(wú)機(jī)鹽碳酸鉀或碳酸氫鉀、反應(yīng)的副產(chǎn)物氯化鉀、未反應(yīng)的酚鹽、系統(tǒng)和物料帶來(lái)的著色金屬離子及其它機(jī)械雜質(zhì)。它們必須被除盡，才能獲得高質(zhì)量的聚砜
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[0006]現(xiàn)有純化技術(shù)常用的是水煮法。水煮法是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家通常采用的后處理方法，這種方法:在聚合反應(yīng)結(jié)束后，將聚合后的粘稠液注入水中，同時(shí)用高速粉碎機(jī)把聚砜粉碎成微粒，析出聚合物中包裹的無(wú)機(jī)鹽粒子，去除無(wú)機(jī)鹽粒子需經(jīng)幾次高溫、大量的水洗，造成產(chǎn)品純度不高及高能耗廢水處理等造成的環(huán)境的污染。水煮后的聚砜聚合物經(jīng)干燥、造粒、包裝。第一次水煮的溶液是水與溶劑的混合液經(jīng)減壓蒸餾可以回收溶劑，溶劑回收率低，回收溶劑的含水率比較高，一般需要二次脫水后套用。干燥設(shè)備常采用鼓風(fēng)干燥、真空干燥、真空螺帶式干燥，干燥過(guò)程只是脫除水分不能提高產(chǎn)品的純度。
[0007]有文獻(xiàn)報(bào)道:聚合反應(yīng)結(jié)束后，用氯苯或甲苯稀釋，過(guò)濾除去無(wú)機(jī)鹽和其它機(jī)械雜質(zhì)，然后與水混合，沉淀出聚砜。沉淀出的聚砜含有水及溶劑，還需水洗。濾液經(jīng)高速攪拌靜置，進(jìn)行有機(jī)相(氯苯或甲苯)和水相(水和溶劑)的分離。水相回收溶劑，溶劑回收率低，回收溶劑的含水率比較高，一般需要二次脫水后套用。有機(jī)相經(jīng)蒸餾回收氯苯或甲苯，增加了處理溶劑的費(fèi)用及設(shè)備，大大提高了生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)制備聚砜時(shí)析出聚合物中包裹無(wú)機(jī)鹽粒子，去除無(wú)機(jī)鹽粒子需經(jīng)高溫、大量的水洗，造成產(chǎn)品純度不高及廢水處理等環(huán)境的污染，以及沉淀后溶劑回收能耗高、回收率低的技術(shù)問(wèn)題，提供一種產(chǎn)品純度高、環(huán)保效果好、溶劑回收率高和回收能耗低的工業(yè)化生產(chǎn)聚砜高分子材料方法。
[0009]一種工業(yè)化生產(chǎn)聚砜高分子材料方法，其包含以下步驟:
[0010](I)聚砜高分子材料溶液聚合反應(yīng)結(jié)束后在聚合釜中加入與聚合反應(yīng)溶劑相同的低水份溶劑并攪拌；
[0011](2)停止攪拌、靜止分離10-90分鐘；
[0012](3)當(dāng)未反應(yīng)的催化劑、反應(yīng)的副產(chǎn)物無(wú)機(jī)鹽及機(jī)械雜質(zhì)沉到反應(yīng)釜底部時(shí)抽取上清液到溶劑釜中；用低水份溶劑提取沉降層中的產(chǎn)品，再次沉降，抽取上清液到溶劑釜中與第一次清液合并；
[0013](4)將溶劑釜的溶液定量、連續(xù)打入薄膜蒸發(fā)裝置中，溶液在加熱的薄膜蒸發(fā)裝置腹壁形成薄膜并快速蒸發(fā)出溶劑；
[0014](5)蒸發(fā)的溶劑經(jīng)冷凝器進(jìn)入溶劑回收裝置中，回收的溶劑可直接用于下次的聚合反應(yīng)中，無(wú)需處理；
[0015](6)蒸發(fā)溶劑后的聚合物在薄膜蒸發(fā)裝置腹壁形成固體，固體在掛壁形式的攪拌作用下形成粉料；
[0016](7)聚合物粉料經(jīng)薄膜蒸發(fā)裝置釜底管道進(jìn)入造粒機(jī)造粒結(jié)束。
[0017]優(yōu)選地，聚合反應(yīng)結(jié)束后加入的溶劑水分為0.1?0.5%。
[0018]優(yōu)選地，聚合反應(yīng)結(jié)束后加入溶劑的量是聚合前加入量的10%?30%。
[0019]優(yōu)選地，回收的溶劑系統(tǒng)可采用常壓回收系統(tǒng)或減壓回收系統(tǒng)。
[0020]優(yōu)選地，采用常壓回收溶劑系統(tǒng)時(shí)，薄膜蒸發(fā)裝置釜壁加熱溫度為140?200°C。
[0021]優(yōu)選地，采用減壓回收溶劑系統(tǒng)時(shí)，薄膜蒸發(fā)裝置釜壁加熱溫度在70?140°C。
[0022]優(yōu)選地，蒸發(fā)溶劑后的聚合物在薄膜蒸發(fā)裝置釜壁形成固體，固體在掛壁形式的攪拌作用下形成粉料，掛壁形式的攪拌距釜壁距離為0.15?1cm。
[0023]優(yōu)選地，溶劑回收、產(chǎn)品的干燥同時(shí)進(jìn)行。
[0024]優(yōu)選地，聚合反應(yīng)時(shí)在聚合釜中加入4，4’-二氯二苯砜、雙酚A、碳酸鉀或碳酸氫鉀、溶劑進(jìn)行攪拌混合，然后通入氮?dú)?，溫度升高?10?120°C時(shí)反應(yīng)系統(tǒng)水開(kāi)始回流；隨著脫水量的增加，待溫度逐漸升高至140?160°C時(shí)反應(yīng)系統(tǒng)水移除；待聚合釜內(nèi)溫度達(dá)到150?180°C時(shí)，保持溫度直到獲得目標(biāo)分子量的聚砜溶液。
[0025]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和品質(zhì)效果:
[0026](I)聚合結(jié)束后的聚合物溶液中含有未反應(yīng)的催化劑、反應(yīng)的副產(chǎn)物無(wú)機(jī)鹽及機(jī)械雜質(zhì)，通過(guò)靜止并二次提取上清液將這些雜質(zhì)清除較為徹底，獲得了高質(zhì)量的聚砜產(chǎn)品；后處理過(guò)程在全封閉系統(tǒng)中進(jìn)行，避免空氣及環(huán)境中粉塵對(duì)產(chǎn)品造成二次污染，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
[0027](2)通過(guò)薄膜蒸發(fā)器將溶劑蒸出并回收，溶劑的回收率得到大幅度提升；同時(shí)薄膜蒸發(fā)器對(duì)刮壁攪拌的粉料進(jìn)行干燥，直接通過(guò)底部的管道進(jìn)入造粒機(jī)，使得產(chǎn)品流程更短，更加方便。
[0028](3)聚合反應(yīng)結(jié)束后在聚合釜中加入與聚合反應(yīng)溶劑相同的低水分溶劑，降低反應(yīng)溫度、終止聚合反應(yīng)的進(jìn)行同時(shí)降低了反應(yīng)液粘度，增加了產(chǎn)品生產(chǎn)效率。
[0029](4)本發(fā)明避免了增加處理溶劑的費(fèi)用及設(shè)備，大大降低了生產(chǎn)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1是本發(fā)明聚砜制備的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]本發(fā)明的制備工藝流程圖如圖1所示。
[0032]實(shí)施例1
[0033]在2000L容量的聚合釜中加入4，4’_ 二氯二苯砜210kg、雙酚A 160kg、碳酸鉀110kg、甲苯150kg和溶劑二甲基亞砜1200L，然后通入氮?dú)?，溫度升高?10°C時(shí)反應(yīng)系統(tǒng)水開(kāi)始回流；隨著脫水量的增加，待溫度逐漸升高至155°C時(shí)反應(yīng)系統(tǒng)水移除；待聚合釜內(nèi)溫度達(dá)到160°C時(shí)，保持160°C的溫度直到獲得數(shù)均分子量為20000的聚砜溶液；然后向其中快速加入二甲基亞砜360L(占開(kāi)始聚合反應(yīng)加入的二甲基亞砜的體積比為30% )并攪拌，直到聚砜溶液溫度降至130°C時(shí)停止攪拌。本實(shí)施例中溶劑二甲基亞砜中水分的體積百分比為0.1%。
[0034]將得到的溶液靜止放置lOmin，當(dāng)未反應(yīng)的催化劑、反應(yīng)的副產(chǎn)物無(wú)機(jī)鹽及機(jī)械雜質(zhì)沉到聚合釜底部時(shí)抽取上清液到溶劑釜中；然后用用低水分二甲基亞砜洗滌剩余未反應(yīng)的催化劑、反應(yīng)的副產(chǎn)物無(wú)機(jī)鹽及機(jī)械雜質(zhì)中的產(chǎn)品，靜止后再抽取其上清液到溶劑釜中。
[0035]薄膜蒸發(fā)器的上端依次連接有冷凝器、回收釜和真空泵，冷凝器和回收釜組成了回收溶劑系統(tǒng)；將薄膜蒸發(fā)器的腹壁加熱至105°C，此時(shí)開(kāi)啟真空泵，使回收溶劑系統(tǒng)處于真空狀態(tài)；然后開(kāi)啟薄膜蒸發(fā)器的刮壁式攪拌，將溶劑釜中的溶液定量、連續(xù)打入薄膜蒸發(fā)裝置中，溶液在加熱的薄膜蒸發(fā)器腹壁上形成薄膜的同時(shí)快速蒸發(fā)，蒸發(fā)的二甲基亞砜經(jīng)冷凝器進(jìn)入回收釜，回收的二甲基亞砜可直接用于下次的聚合反應(yīng)中，無(wú)需處理。
[0036]蒸發(fā)溶液后的聚合物在薄膜蒸發(fā)器腹壁形成固體，固體在刮壁形式的攪拌作用下形成粉料，形成的粉料在薄膜蒸發(fā)器中同時(shí)干燥，干燥的聚合物粉料經(jīng)薄膜蒸發(fā)器釜底管道進(jìn)入造粒機(jī)，造粒結(jié)束包裝。經(jīng)檢測(cè)聚砜灰分為0.01%，熱變形溫度174°c。
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