DMAC溶剂一步法合成聚芳醚腈的方法与流程

本发明属于高分子材料合成领域，具体的说，涉及一种dmac溶剂一步法合成聚芳醚腈的方法。

背景技术：

1、聚芳醚腈的反应机理主要有亲电取代和亲核取代，由于亲电取代的反应条件较为苛刻，因此逐渐被后来的亲核取代反应所替代。目前，国内有关于聚芳醚腈合成的报道中，大多数采用一步法合成工艺，通过亲核取代反应获得聚芳醚腈及其共聚物。先将芳香二元酚和2,6-二卤苯甲腈溶解于极性非质子溶剂，在碱的催化下，经过成盐、脱水、缩聚、纯化阶段，最终获得聚芳醚腈。

2、在聚芳醚腈工业化生产过程中，采用的极性非质子溶剂为n-甲基吡咯烷酮(nmp)，在合成和稀释的环节中，溶剂的使用量较大，每生产一吨聚芳醚腈产品大约需要3.2吨溶剂；并且nmp溶剂的价格相对昂贵，造成生产成本上的压力，严重阻碍了聚芳醚腈产业化的发展。此外，在聚芳醚腈工业化生产过程中，脱水阶段需要在体系中引入苯类溶剂，用作回流带水。苯类溶剂具有易燃易爆、挥发性强等缺点，并且对人体和环境危害较大。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种生产成本较低的dmac溶剂一步法合成聚芳醚腈的方法。

2、本发明dmac溶剂一步法合成聚芳醚腈的方法，包括以下步骤：

3、a、投料：在保护气氛下，将原料二元酚、2,6-二氯苯腈、碱金属盐和dmac溶剂一次性投料，混匀，得到混合物料；其中，所述dmac溶剂为n，n-二甲基乙酰胺；各原料的用量可以根据发生化学反应所需用量加入即可；

4、b、成盐反应：混合物料于120-160℃，保持0.5-1h进行成盐反应；

5、c、脱水：将成盐反应后的物料升温并控制温度为170-190℃，持续3-4h，将dmac溶剂与副产物水共沸蒸馏带出；

6、d、缩聚反应：升温至190-200℃，持续2-4h完成聚合反应；

7、e、终止反应，得到聚芳醚腈树脂。

8、其中，为了提高固体原料溶解速率，从而提高生产效率，本发明dmac溶剂一步法合成聚芳醚腈的方法，在a步骤投料前，先将反应容器预热至75-85℃。

9、其中，上述a步骤中，只要不参与反应的气体都可以作为保护气氛，比如

10、氮气气氛、氩气气氛或氦气气氛。考虑到生产成本，优选氮气气氛。

11、其中，上述a步骤投料时，为避免物料在装置中结块或沉降，优选先加dmac溶剂再加入固体原料，固体原料与溶剂的固液比优选为0.5-1:1。

12、其中，上述a步骤中所述二元酚可以为工业常用的二元酚，比如：双酚a、酚酞、联苯二酚、对苯二酚中的至少一种，二元酚与2,6-二氯苯腈单体摩尔比优选为1:1；

13、上述的碱金属盐优选为碳酸钾、氢氧化钾、碳酸钠、氢氧化钠中的至少一种；碱金属盐与二元酚的摩尔比优选为1-2.2:1。

14、其中，上述c步骤中，dmac溶剂与副产物水共沸蒸馏带出的dmac溶剂量为dmac溶剂投料总量的20-40％时，即可完成脱水步骤。

15、进一步的，本发明dmac溶剂一步法合成聚芳醚腈的方法，优选通过调节保护气氛流速和温度控制共沸馏分的脱出速率和脱出总量。

16、其中，上述e步骤中，优选通过加入c步骤脱水所得共沸蒸馏物稀释并终止反应，经过粉碎、纯化、干燥得到聚芳醚腈树脂。

17、本发明所要解决的第二个技术问题是提供上述方法制备的聚芳醚腈树脂。

18、本发明聚芳醚腈树脂的重均分子量大于11万；所述聚芳醚腈树脂的缺口冲击强度≥5.5kj/m2，弯曲强度≥100mpa，热变形温度≥140℃。

19、本发明具有如下有益效果：

20、1、发明方法解决了脱水阶段的技术问题，同时避免了苯类带水剂的使用，并且脱水环节产生的共沸馏分可用作稀释剂终止反应，具有节能环保的优势；

21、2、本发明方法，以低成本的dmac为溶剂，采用一步法工艺合成聚芳醚腈，不仅降低了溶剂成本，还减少了体系组分和生产工艺，并且产品的分子量稳定可控，具有降本增效的效果，可实现聚芳醚腈连续规模化生产。

技术特征：

1.dmac溶剂一步法合成聚芳醚腈的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的dmac溶剂一步法合成聚芳醚腈的方法，其特征在于：在a步骤投料前，先将反应容器预热至75-85℃。

3.根据权利要求1所述的dmac溶剂一步法合成聚芳醚腈的方法，其特征在于：a步骤所述的保护气氛为氮气气氛、氩气气氛或氦气气氛。

4.根据权利要求1所述的dmac溶剂一步法合成聚芳醚腈的方法，其特征在于：a步骤投料时，先加dmac溶剂再加入固体原料，固体原料与溶剂的固液比为0.5-1:1。

5.根据权利要求1所述的dmac溶剂一步法合成聚芳醚腈的方法，其特征在于：a步骤中所述二元酚为双酚a、酚酞、联苯二酚、对苯二酚中的至少一种，二元酚与2,6-二氯苯腈单体摩尔比为1:1；

6.根据权利要求1所述的dmac溶剂一步法合成聚芳醚腈的方法，其特征在于：c步骤中，dmac溶剂与副产物水共沸蒸馏带出的dmac溶剂量为dmac溶剂投料总量的20-40％。

7.根据权利要求6所述的dmac溶剂一步法合成聚芳醚腈的方法，其特征在于：通过调节保护气氛流速和温度控制共沸馏分的脱出速率和脱出总量。

8.根据权利要求1所述的dmac溶剂一步法合成聚芳醚腈的方法，其特征在于：e步骤中，通过加入c步骤脱水所得共沸蒸馏物稀释并终止反应，经过粉碎、纯化、干燥得到聚芳醚腈树脂。

9.权利要求1-8任一项所述的dmac溶剂一步法合成聚芳醚腈的方法制备的聚芳醚腈树脂。

10.根据权利要求9所述的聚芳醚腈树脂，其特征在于：所述聚芳醚腈树脂的重均分子量大于11万；所述聚芳醚腈树脂的缺口冲击强度≥5.5kj/m2，弯曲强度≥100mpa，热变形温度≥140℃。

技术总结
本发明属于高分子材料合成领域，涉及一种DMAC溶剂一步法合成聚芳醚腈的方法。本发明所解决的技术问题是提供了一种生产成本较低的DMAC溶剂一步法合成聚芳醚腈的方法。本发明方法，包括以下步骤：a、投料：在保护气氛下，将原料二元酚、2,6‑二氯苯腈、碱金属盐和DMAC溶剂一次性投料，混匀，得到混合物料；b、成盐反应；c、脱水；d、缩聚反应；e、终止反应，得到聚芳醚腈树脂。发明方法解决了脱水阶段的技术问题，同时避免了苯类带水剂的使用，并且脱水环节产生的共沸馏分可用作稀释剂终止反应，具有节能环保的优势，具有降本增效的效果，可实现聚芳醚腈连续规模化生产。

技术研发人员：刘雪宇,谭又宁,李梁萌,刘江,彭文武
受保护的技术使用者：四川能投川化新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14