《一种聚芳醚酮粗产物的纯化方法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《一种聚芳醚酮粗产物的纯化方法.pdf(9页完整版)》请在专利查询网上搜索。
1、(10)授权公告号 CN 101602853 B (45)授权公告日 2011.04.20 CN 101602853 B *CN101602853B* (21)申请号 200910158013.0 (22)申请日 2009.07.16 C08G 65/46(2006.01) C08G 65/40(2006.01) (73)专利权人 扬州奥巴玛科技发展有限公司 地址 225800 江苏省宝应县工农路 76 号 (72)发明人 朱光明 李金虎 徐生力 王荣华 (74)专利代理机构 扬州市锦江专利事务所 32106 代理人 江平 (54) 发明名称 一种聚芳醚酮粗产物的纯化方法 (57) 摘要 一种。
2、聚芳醚酮粗产物的纯化方法, 涉及通过 亲核缩聚反应合成的聚芳醚酮的纯化方法, 本发 明选择不溶于乙二醇的有机溶剂, 使聚芳醚酮溶 胀但不溶解, 然后加入乙二醇, 搅拌, 使卤盐、 催化 剂等无机盐和未反应的双酚单体转移到乙二醇相 中, 聚合反应时的剩留有机溶剂、 未反应的二卤代 芳香酮单体等有机小分子转移到用于溶胀聚芳醚 酮的有机溶剂中, 最后过滤出聚芳醚酮。 本发明溶 胀的聚芳醚酮仍保留固体形态, 因此很容易通过 过滤与含有杂质的液相分离, 操作简单方便。只 需纯化一次, 即可使杂质降低到 150ppm 以下的水 平, 效率高。又由于滤液中的溶剂和乙二醇不互 溶, 易分离回收, 循环使用, 。
3、整个方法节能环保。 (51)Int.Cl. 审查员 任卫华 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 7 页 CN 101602853 B1/1 页 2 1. 一种聚芳醚酮粗产物的纯化方法,其特征在于包括以下步骤 : 1) 将聚芳醚酮粗产物加入溶剂中 ;所述溶剂为在沸点温度以下能使聚芳醚酮溶胀的 有机溶剂,所述有机溶剂为 1,1,1- 三氯乙烷、氯苯、氯代正丁烷、溴代正丁烷、氯 仿、二氯甲烷、二氯乙烷、四氯乙烷中的至少任一种 ; 2) 加入乙二醇,搅拌 ; 3) 过滤出聚芳醚酮。 2. 根据权利要求 1 所述聚芳醚酮粗产物的纯化方法,其特征在于所述步骤。
4、 1) 中,每 克聚芳醚酮粗产物与 5 500 毫升溶剂混合。 3.根据权利要求1所述聚芳醚酮粗产物的纯化方法,其特征在于加入的乙二醇的体积 为所述溶剂体积的 0.1 2 倍。 4.根据权利要求3所述聚芳醚酮粗产物的纯化方法,其特征在于加入的乙二醇的体积 为所述溶剂体积的 0.2 1 倍。 5. 根据权利要求 1 所述聚芳醚酮粗产物的纯化方法,其特征在于所述步骤 2) 中,搅 拌时间为 0.5 24 小时。 6. 根据权利要求 1 或 2 或 3 或 4 或 5 所述聚芳醚酮粗产物的纯化方法,其特征在于 将过滤出的聚芳醚酮加水洗涤 2 3 次,再于 0 200温度条件下真空干燥 0.5 24 。
5、小 时。 7.根据权利要求1所述聚芳醚酮粗产物的纯化方法,其特征在于所述聚芳醚酮粗产物 为粒径小于 80 目的粉末。 8. 根据权利要求 1 所述聚芳醚酮粗产物的纯化方法,其特征在于所述步骤 2) 中,在 加热条件下进行搅拌,加热温度以步骤 1) 加入的溶剂的沸点为上限。 权 利 要 求 书 CN 101602853 B1/7 页 3 一种聚芳醚酮粗产物的纯化方法 技术领域 0001 本发明涉及聚芳醚酮的纯化方法,具体来说是涉及通过亲核缩聚反应合成的聚 芳醚酮粗产物的纯化方法。 背景技术 0002 聚芳醚酮 PAEK, poly(aryl ether ketone) 是一类用途广泛的热塑性工程。
6、塑料, 具有很高的耐温等级和特别优良的物理化学性能和机械力学性能。 工业上,聚芳醚酮的 合成通常采用亲核路线,即在非质子极性溶剂中使双酚单体与二氟二苯酮或二氯二苯酮 单体在碱催化作用下进行缩聚反应。 反应所得的聚芳醚酮粗产物一般含有溶剂、副产物 卤盐、未反应的单体、催化剂等杂质,必须进行提纯。 0003 聚芳醚酮提纯的一般方法是 :先将粗产物进行粉碎,然后再高温高压水煮多 次 ;或者先将粗产物溶解于适当的溶剂,再在水或低级醇中析出,反复多次。 前一种方 法的水煮温度一般需大于聚芳醚酮的玻璃化温度才能有较好的提纯效果,这对于玻璃化 温度高的聚芳醚酮,就不容易实现,需要耐高压的容器。如玻璃化温度点。
7、为250的聚芳 醚酮,如果水煮温度设为 300,水的饱和蒸汽压将达 86 大气压,容器的耐压至少要在 120 大气压以上才安全。 后一种方法的缺点是需使用大量的有机溶剂,回收工艺复杂。 许多对聚芳醚酮溶解性较好的极性溶剂,如氯仿,二氯乙烷等与水或低级醇互溶,且存 在共沸点,一般的蒸馏技术很难分离,需要分子蒸馏设备,投入大,效率低。 发明内容 0004 本发明的目的是提出一种工艺简单、能很好地去除粗产物中含有的溶剂、副产 物卤盐、未反应的单体和催化剂等杂质的通过亲核缩聚合成的聚芳醚酮粗产物的提纯方 法。 0005 本发明技术方案包括以下步骤 : 0006 1)将聚芳醚酮粗产物加入溶剂中 ;所述溶。
8、剂为与乙二醇互溶度小于0.5,且在 沸点温度以下能使聚芳醚酮溶胀的有机溶剂 ; 0007 2) 加入乙二醇,搅拌 ; 0008 3) 过滤出聚芳醚酮。 0009 本发明选择不溶于乙二醇的有机溶剂,使聚芳醚酮溶胀但不溶解,然后加入乙 二醇,搅拌,使卤盐、催化剂等无机盐和未反应的双酚单体转移到乙二醇相中,聚合反 应时的剩留有机溶剂、未反应的二卤代芳香酮单体等有机小分子转移到用于溶胀聚芳醚 酮的有机溶剂中,最后过滤出聚芳醚酮。 0010 本发明提出的通过亲核缩聚反应合成的聚芳醚酮粗产物的提纯方法,可克服现 有方法的缺点或不足。 其有益效果是 :有机溶剂使聚芳醚酮粗产物溶胀,使聚芳醚酮 粗产物中的各种。
9、杂质可以扩散到该溶剂中或乙二醇中。 由于溶胀的聚芳醚酮仍保留固体 形态,因此很容易通过过滤与含有杂质的液相分离,操作简单方便。 本发明只需纯化一 说 明 书 CN 101602853 B2/7 页 4 次,即可使杂质降低到150ppm以下的水平,效率高。又由于滤液中的溶剂和乙二醇不互 溶,易分离回收,循环使用,整个方法节能环保。 0011 本发明用于溶胀的所述溶剂为卤代烃。 0012 优选的卤代烃可以为 1,1,1- 三氯乙烷、氯苯、氯代正丁烷、溴代正丁烷、氯 仿、二氯甲烷、二氯乙烷、四氯乙烷中的至少任一种。 0013 上述所述步骤 1) 中,每克聚芳醚酮粗产物与 5 500 毫升溶剂混合,优。
10、选每克 粗产物 5 100 毫升。 0014 步骤2)中加入的乙二醇的体积为步骤1)中加入的溶剂的体积比为0.121。 优选的体积比为 0.2 1 1。 0015 为了保证粗产物充分溶胀,并使其中的杂质有足够的时间扩散,达到浓度平 衡,所述步骤 2) 中,搅拌时间为 0.5 24 小时。 0016 本发明还可将过滤出的聚芳醚酮加水洗涤 2 3 次,以除去残留乙二醇,再于 0 200温度条件下真空干燥 0.5 24 小时,以蒸发出残留的步骤 1) 所加的溶剂。 0017 还可先将聚芳醚酮粗产物机械粉碎成粒径小于 80 目的粉末,以便于溶剂扩散, 缩短溶胀时间。 0018 所述步骤2)中,在加热条。
11、件下进行搅拌,加热温度以步骤1)加入的溶剂的沸点 为上限。 具体实施方式 0019 对通过亲核缩聚反应合成的聚芳醚酮粗产物的纯化方法包括以下步骤 : 0020 1、称取一定量的聚芳醚酮粗产物,加入到溶剂中溶胀,每克聚芳醚酮粗产物与 5 500 毫升溶剂混合,优选每克粗产物 5 100 毫升。 0021 聚芳醚酮粗产物可以先机械粉碎成粒径小于 80 目的粉末。 0022 以上溶剂是指 :与乙二醇互溶度小于 0.5,且在沸点温度以下能使聚芳醚酮溶 胀的有机溶剂,优选 1,1,1- 三氯乙烷、氯苯、氯代正丁烷、溴代正丁烷、氯仿、二氯 甲烷、二氯乙烷、四氯乙烷等卤代烃中的一种或几种的混合物。 0023。
12、 2、加入乙二醇,搅拌 0.5 24 小时 ;所加乙二醇的体积量为步骤 a 所加溶剂体 积的 0.1 2 倍,优选 0.2 1 倍。 溶胀可以在加热条件下进行,加热温度以所加溶剂的 沸点为上限。 0024 3、过滤出聚芳醚酮。 0025 4、将过滤出的聚芳醚酮加水,在常温下洗涤 2 3 次,以除去残留乙二醇,再 于 0 200温度条件下真空干燥 0.5 24 小时,以蒸发出残留的步骤 1 所加的溶剂。 0026 本发明提取出的聚芳醚酮具有下列通式 : 0027 0028 Ar1可以是下列结构中的一种或几种 : 0029 说 明 书 CN 101602853 B3/7 页 5 0030 说 明 。
13、书 CN 101602853 B4/7 页 6 0031 式中 :R1, R2, R3, R4组成下列组合中的一种 : (CH3, H, H, H)、 (CH3, CH3, H, H)、 (CH3, C2H5, H, H)、 (CH3, CH3, CH3, H)、 (CH3, CH3, CH3, CH3)、 (CF3, CF3, H, H)、 (CH3, CH3, Br, Br)、 (CH3, CH3, Cl, Cl) ;Ar2和 Ar3可以是下列结构中的一种或几种 : 说 明 书 CN 101602853 B5/7 页 7 Ar2和 Ar3可 以 彼 此 相 同,也可彼此不同。 0032 实。
14、施例 1 : 0033 一种结构式为 0034 0035 的含芴聚芳醚酮,其粗产物通过以下步骤获得 : 0036 在装有搅拌器、温度计、分水器、冷凝管和 N2气导管的 200ml 四口烧瓶中,加 入 1.7456g(8mmol) 二氟二苯甲酮、2.800g(4mmol) 双酚芴,1.6585g(12mmol)K2CO3, 20ml二甲基亚砜(DMSO)和24ml甲苯,在N2气保护下120130回流反应3小时后, 在 10 60 分钟内逐步升温至 170,分馏出甲苯,继续在 170左右反应 6 小时,将内 容物倒入 400ml 无水乙醇中沉淀,过滤,即得含芴聚芳醚酮粗产物。 0037 称取 3g。
15、 粒径为小于 300 目 (48 微米 ) 的上述所得含芴聚芳醚酮粗产物,加入到 60ml 1,1,1- 三氯乙烷中,再加入 6ml 乙二醇,50恒温搅拌 15 小时。 过滤后将其加 入到 50ml 乙醇中煮沸 2 小时,再用蒸馏水煮 3 遍 ( 每遍 1.5 小时 ),60干燥 1 小时后 x 荧光定量分析测得 K 含量 93ppm,Cl 含量 16.3ppm。 红外吸收光谱和 1H NMR 谱均未检 测到 DMSO、双酚芴、二氟二苯甲酮、乙醇、乙二醇的特征峰。 0038 实施例 2 : 0039 一种结构式为 0040 0041 的含二氮杂萘酮的聚芳醚酮,其粗产物通过以下步骤获得 : 00。
16、42 在装有搅拌器、温度计、分水器、冷凝管和 N2气导管的 200ml 四口烧瓶中, 加入 1.7456g(8mmol) 二氟二苯甲酮、1.8981g(8mmol)4-(4- 羟基苯基 )-2,3- 二氮杂 萘-1-酮4-(4-hydroxyphenyl)-1-phthalazinone,DHPZ,1.6585g(12mmol)K2CO3,10ml N- 甲基吡咯烷酮 (NMP) 和 15ml 甲苯,在 N2气保护下 120 130回流反应 3 小时后, 在 10 60 分钟内逐步升温至 190,分馏出甲苯,继续 190左右反应 8 小时,将内容 物倒入 400ml 无水乙醇中沉淀,过滤,即得。
17、含二氮杂萘酮的聚芳醚酮粗产物。 说 明 书 CN 101602853 B6/7 页 8 0043 称取 3g 粒径为小于 300 目 (48 微米 ) 的上述所得含二氮杂萘酮的聚芳醚酮粗产 物,加入到 60ml 氯苯中,再加入 6ml 乙二醇,100恒温搅拌 15 小时。 过滤后将其加入 到 50ml 乙醇中煮沸 2 小时,再用蒸馏水煮 3 遍 ( 每遍 1.5 小时 ),100干燥 1 小时后 x 荧光定量分析测得 K 含量 114ppm,Cl 含量 8.5ppm。 红外吸收光谱和 1H NMR 谱均未检 测到 NMP、DHPZ、二氟二苯甲酮、乙醇、乙二醇的特征峰。 0044 实施例 3 :。
18、 0045 一种结构式为 0046 0047 的含双酚 A 的聚芳醚酮,其粗产物通过以下步骤获得 : 0048 在装有搅拌器、温度计、分水器、冷凝管和 N2气导管的 200ml 四口烧瓶中,加 入 1.7456g(8mmol) 二氟二苯甲酮、1.8263g(8mmol) 双酚 A,1.6585g(12mmol)K2CO3, 10ml 二甲基乙酰胺 (DMAC) 和 15ml 甲苯,在 N2气保护下 120 130回流反应 3 小时 后,在 10 60 分钟内逐步升温至 165,分馏出甲苯,继续 165左右反应 6 小时,将 内容物倒入 400ml 无水乙醇中沉淀,过滤,即得含二氮杂萘酮的聚芳醚。
19、酮粗产物。 0049 称取 3g 粒径为小于 300 目 (48 微米 ) 的上述所得含二氮杂萘酮的聚芳醚酮粗产 物,加入到 60ml 氯代正丁烷中,再加入 6ml 乙二醇,室温恒温搅拌 15 小时。 过滤后将 其加入到 50ml 乙醇中煮沸 2 小时,再用蒸馏水煮 3 遍 ( 每遍 1.5 小时 ),100干燥 1 小 时后 x 荧光定量分析测得 K 含量 64ppm, Cl 含量 7.2ppm。 红外吸收光谱和 1H NMR 谱 均未检测到 DMAC、双酚 A、二氟二苯甲酮、乙醇、乙二醇的特征峰。 0050 应当理解,不同分子结构的聚芳醚酮具有不同的溶解溶胀性质,需要选择不同 种类的溶剂。。
20、 以上所列实施例仅仅用以解释本发明,使本发明的发明目的、技术方案及 优点表述得更加清楚明白,并不用于限定本发明。 0051 本发明确定溶胀溶剂的方法是 :针对本发明专利权利要求所覆盖的聚芳醚酮, 其粗产物在用本发明所描述的方法进行纯化前,先进行溶解性测试,通过溶解溶胀试验 来确定所选择的溶剂。 对于实施例 1 3 的聚芳醚酮粗产物,在部分与乙二醇不互溶的 卤代烃溶剂中的溶解溶胀试验结果见下表 : 0052 说 明 书 CN 101602853 B7/7 页 9 0053 对比例 1 : 0054 称取 3g 粒径为小于 300 目 (48 微米 ) 的与实施例 1 相同的含芴聚芳醚酮粗产 物,加入到高压釜中,再加 80ml 蒸馏水,180煮 17 小时, x 荧光定量分析测得 K 含量 1454ppm。 0055 对比例 2 : 0056 称取3g粒径为小于300目(48微米)的与实施例1相同的含芴聚芳醚酮粗产物, 加入到60ml氯仿中,搅拌使其溶解,然后将溶液倾入60ml蒸馏水中,使含芴聚芳醚酮析 出,过滤,将滤出物在50ml乙醇中煮沸2小时,再在100ml蒸馏水中煮3遍(每遍1.5小 时 ),100干燥 1 小时后 x 荧光定量分析测得 K 含量 2350ppm。 0057 由对比例 1、2 可见,本发明方法纯化效率高。 说 明 书 。