聚苯醚方法技术

描述了聚苯醚的纯化方法。该方法包括：将包括聚苯醚和聚苯醚溶剂的聚苯醚溶液与包括C1-C4烷醇和水的第一洗涤溶剂混合，以形成包括聚苯醚和聚苯醚溶剂的第一液相和包括C1-C4烷醇和水的第二液相；和将第一液相和第二液相分离。该第一和第二液相总共包括约60-约95wt％的聚苯醚溶剂、约4-约32wt％的C1-C4烷醇和约1-约36wt％的水。在非必要地与蒸发去除聚苯醚溶剂相结合时，该方法与抗溶剂沉淀方法相比，降低了C1-C4醇用量，且其制成了具有降低的催化剂金属离子残余量和减少的颜色的聚苯醚。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚苯醚方法专利技术背景聚苯醚是一类已知具有优良的抗水性、尺寸稳定性、固有阻燃性以及高氧渗透性和氧/氮选择性的塑料。通过将聚苯醚与各种其他塑料共混能够调节性质例如强度、硬度、化学抗性和耐热性以满足宽范围的消费产品的需求，例如卫生洁具、电气箱、汽车部件和线缆绝缘件。由于其广泛的用途，对聚苯醚的制备方法的改进仍是活跃的研究领域。通常，聚苯醚是通过在聚苯醚溶剂、催化剂金属离子和至少一种催化剂胺配体存在下空间受阻酚的氧化聚合而合成的。因此通常，聚苯醚反应混合物不仅包括所需的聚苯醚，而且还包括聚苯醚溶剂、催化剂金属离子和催化剂胺配体，以及有色杂质和有味杂质。在从反应混合物中分离聚苯醚时，必须将催化剂金属离子、催化剂胺配体、有色杂质和有味杂质的量都降低到可接受的水平。如果有色杂质和催化剂金属离子未从聚苯醚中除去，那么其将面临差的热和氧化稳定性，且在高于250℃的熔融共混、挤出和成型过程中其将会变色。聚苯醚的一种纯化方法包括用聚苯醚的抗溶剂(例如甲醇)使固体聚苯醚从在聚苯醚溶剂(例如甲苯)的溶液中沉淀出来。在此方法中，将沉淀出的聚苯醚过滤、用抗溶剂洗涤、并非必要地用抗溶剂再次浆态化，过滤并再次洗涤。然后通过干燥除去残余的抗溶剂。这种方法的缺点是固体操作设备的资本成本、固体聚苯醚的较高处理成本和所需大量的抗溶剂。能够通过用螯合剂的水溶液洗涤在聚苯醚溶剂中的聚苯醚溶液除去催化剂金属离子(例如铜离子)。例如参见授予Bennett的美国专利号3,838,102。授予Eliassen等的美国专利号4,237,265公开了在萃取器中的并流和逆流液液萃取使得保持连续的水相而离散的聚苯醚溶液相连续被水相接触。水相是水和具有1-4个碳原子的烷醇的混合物。该方法需要与聚苯醚溶液相相比较大体积的水相，特别地水相与聚苯醚溶液相的体积比为1:1-10:1，螯合剂在水相中。该方法具有至少两个缺点。第一个，相对于所制备的聚苯醚的量，使用较大量的包括水和烷醇的水相，这意味着使用大量的烷醇。这种高烷醇用量增加了该方法的成本。而且，因为水相包含大量的可燃的烷醇，因此在该水能够处理掉之前必须将烷醇从水中除去。例如，当该烷醇是甲醇时，必须通过蒸馏(一种耗能很高的方法)除去甲醇。去除催化剂的另一种方法公开在授予Berger等的美国专利号4,654,418中。将聚苯醚溶液在混合步骤中与螯合剂水溶液结合，送往沉降器进行相分离，并用另外的螯合剂水溶液重复该方法。该螯合剂水溶液从第二步循环到第一步，这样将总有机相与水相的比例提高到1.0:0.1-1:1.0。然而，由于其是连续的方法，因此需要两个混合罐和两个沉降罐。而且，Berger未公开该方法从聚苯醚中去除有色杂质的有效性。去除催化剂的另一种方法公开在授予Braat等的美国专利号6,576,738中。Braat描述了通过添加至少一种极性溶液形成两相混合物而从聚苯醚溶液中去除铜催化剂的方法。使用液液离心分离两相。将极性溶剂添加到经分离的聚苯醚溶液中以形成第二两相混合物，也使用液液离心对其分离。所得到的聚苯醚溶液具有小于约1.1毫克/千克(1.1ppm)的铜含量。由于水相和聚苯醚溶液之间的低密度差，因此需要液液离心实现相分离。去除催化剂的相关方法公开在Delsman等的美国专利申请公开号US2007/0299243A1中。在Delsman中，也在液液离心中分离聚苯醚溶液和螯合剂溶液。然而，离心停留时间小于或等于60秒。为了得到小于1毫克/千克(1ppm)的铜含量，需要两次水洗，第一次包括螯合剂。通过聚苯醚溶液的重力分离和水洗不能实现小于1毫克/千克(1ppm)的铜含量。Delsman未公开该方法从聚苯醚中去除有色杂质的有效性。现有技术中仍需要克服与用抗溶剂沉淀固体聚苯醚相关的问题(即固体操作设备的资本成本、固体聚苯醚的较高处理成本和需要大体积的抗溶剂)的聚苯醚纯化方法。现有技术中还仍需要降低抗溶剂用量的聚苯醚净化方法。需要该方法不仅去除催化剂金属离子，而且去除有色杂质，由此改善分离出的聚苯醚的颜色以及热和氧化稳定性。
技术实现思路
本专利技术涉及聚苯醚的纯化方法，包括将包括聚苯醚和选自由甲苯、二甲苯、均三甲苯、氯苯、二氯苯、氯仿及其组合构成的组的聚苯醚溶剂的聚苯醚溶液和包括C1-C4烷醇和水的第一洗涤溶剂混合，以形成包括聚苯醚和聚苯醚溶剂的第一液相和包括C1-C4烷醇和水的第二液相；和将第一液相与第二液相分离；其中该第一液相和第二液相以约1.5:1-约10:1的体积比存在；其中基于所述聚苯醚溶剂、所述C1-C4醇和水的100wt％总量，该第一和第二液相总共包括：约60-约95wt％的聚苯醚溶剂；约4-约32wt％的C1-C4烷醇；和约1-约36wt％的水；和其中该第一液相包括至少95wt％的聚苯醚在溶液中。本专利技术的一种实施方案是聚苯醚的纯化方法，包括将含有聚苯醚和甲苯的聚苯醚溶液和含有甲醇和水的第一洗涤溶剂混合，从而形成包括聚苯醚和甲苯的第一液相和包括甲醇和水的第二液相；和将第一液相与第二液相分离；其中该聚苯醚溶液和该第一洗涤溶剂以约2:1-约7:1的体积比混合；其中基于甲苯、甲醇和水的100wt％总量，该第一和第二液相总共包括：约60-约90wt％的甲苯；约9-约25wt％的甲醇；和约1-约10wt％的水；和其中该第一液相包括至少95wt％的聚苯醚在溶液中。下面详细描述这些和其他实施方案。附图说明该附图是甲醇、水和甲苯的混合物的相图，其中描绘了实施例1-8和对比例1的第一和第二液相总计的溶剂组合物。具体实施方式本专利技术人寻找用于纯化聚苯醚的改进的方法，其与抗溶剂沉淀方法相比降低了抗溶剂的用量，由此降低了总的纯化成本。因此，本专利技术人确定通过用此处所述的包括C1-C4烷醇和水的洗涤溶剂洗涤聚苯醚溶液的方法能够显著减少抗溶剂用量同时制备基本纯的聚苯醚。该方法能够将抗溶剂用量减少10倍或更多倍。抗溶剂用量的减少导致原料成本的降低、由于要通过蒸馏回收废抗溶剂量的减少导致能耗成本的降低。而且，与抗溶剂沉淀方法相比，该方法本身需要较低成本的设备并消耗较少的能量。该方法不仅减少了抗溶剂用量和成本，而且还非常有效地减少了聚苯醚中的催化剂金属离子和有色杂质的含量。由该方法得到的催化剂金属离子水平可与由抗溶剂沉淀方法得到的催化剂金属离子水平相当，而聚苯醚的颜色等于或优于抗溶剂沉淀方法中得到的。由于催化剂金属离子含量和有色杂质的减少，由本方法还显著改善了聚苯醚的热和氧化稳定性。在将该方法与从纯化的聚苯醚中蒸馏聚苯醚溶剂相偶联时，还降低了有味杂质的含量。该方法的另一个优点是在其能够通过蒸馏与聚苯醚溶剂一起除去时催化剂胺配体基本上保持在富聚苯醚溶剂的层中。这样使得废C1-C4烷醇-水洗液的胺污染最小化，这简化了从废洗涤溶液中对C1-C4烷醇的回收。在一些实施方案中，聚苯醚溶液和洗涤溶剂的分离能够通过重力沉降实现。这消除了离心的需要，进一步降低了该方法的资本设备和能耗。因此，一种实施方案是聚苯醚的纯化方法，包括将含有聚苯醚和聚苯醚溶剂的聚苯醚溶液和含有C1-C4烷醇和水的第一洗涤溶剂混合，形成含有第一液相和第二液相的第一混合物，第一液相包含聚苯醚和选自甲苯、二甲苯、均三甲苯、氯苯、二氯苯、氯仿及其组合的聚苯醚溶剂，第二液相包含C1-C4烷醇和水；和本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚苯醚的纯化方法，包括：将包含聚苯醚和选自甲苯、二甲苯、均三甲苯、氯苯、二氯苯、氯仿及其组合的聚苯醚溶剂的聚苯醚溶液，和包含C1‑C4烷醇和水的第一洗涤溶剂混合，从而形成：包含聚苯醚和聚苯醚溶剂的第一液相，和包含C1‑C4烷醇和水的第二液相；和将第一液相与第二液相分离；其中该第一液相和第二液相以约1.5:1‑约10:1的体积比存在；其中基于所述聚苯醚溶剂、所述C1‑C4醇和水的100wt％总量，该第一和第二液相总共包含：约60‑约95wt％的聚苯醚溶剂，约4‑约32wt％的C1‑C4烷醇，和约1‑约36wt％的水；和其中该第一液相包含至少95wt％的聚苯醚在溶液中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.28 US 61/604,0291.聚苯醚的纯化方法，包括：将包含聚苯醚和选自甲苯、二甲苯、均三甲苯、氯苯、二氯苯、氯仿及其组合的聚苯醚溶剂的聚苯醚溶液，和包含C1-C4烷醇和水的第一洗涤溶剂混合，从而形成：包含聚苯醚和聚苯醚溶剂的第一液相，和包含C1-C4烷醇和水的第二液相；和将第一液相与第二液相分离；其中该第一液相和第二液相以1.5:1-10:1的体积比存在；其中基于所述聚苯醚溶剂、所述C1-C4烷醇和水的100wt％总量，该第一和第二液相总共包含：60-95wt％的聚苯醚溶剂，4-32wt％的C1-C4烷醇，和1-36wt％的水；和其中该第一液相包含至少95wt％的聚苯醚在溶液中。2.权利要求1的方法，其中基于所述聚苯醚溶剂、所述C1-C4烷醇和水的100wt％总量，第一和第二液相总共中的C1-C4烷醇和水的总量为至少10wt％。3.权利要求1的方法，其中基于所述聚苯醚溶剂、所述C1-C4烷醇和水的100wt％总量，第一和第二液相总共包含60-81wt％的聚苯醚溶剂、4-32wt％的C1-C4烷醇和18-36wt％的水。4.权利要求1的方法，其中基于所述聚苯醚溶剂、所述C1-C4烷醇和水的100wt％总量，第一和第二液相总共包括67-95wt％的聚苯醚溶剂、25-32wt％的C1-C4烷醇和1-18wt％的水。5.权利要求1的方法，其中基于所述聚苯醚溶剂、所述C1-C4烷醇和水的100wt％总量，第一和第二液相总共包括60-95wt％的聚苯醚溶剂、4-25wt％的C1-C4烷醇和1-18wt％的水。6.权利要求1的方法，其中基于第一液相中的所述聚苯醚溶剂、所述C1-C4烷醇和水的100wt％总量，第一液相包括70-98wt％的聚苯醚溶剂、1-25wt％的C1-C4烷醇和1-18wt％的水。7.权利要求1-6中任一项的方法，其中该聚苯醚包括具有以下结构的双官能聚苯醚：其中Q1在每次出现时独立地为卤素、未取代或取代的C1-C12烃基，限制条件是该烃基不是叔烃基、C1-C12烃硫基、或C1-C12烃氧基；Q2在每次出现时独立地为氢、卤素、未取代或取代的C1-C12烃基，限制条件是该烃基不是叔烃基、C1-C12烃硫基、C1-C12烃氧基；x在每次出现时独立地为0-100，限制条件是x每次出现的总和至少为3；Z1和Z2各自独立地为：其中R1在每次出现时为C1-C12亚烃基；m在每次出现时独立地为0或1；n在每次出现时独立地为0或1；p在每次出现时独立地为0-3；R2-R4在每次出现时独立地为氢或C1-C18烃基；且L具有以下结构：其中R5和R6在每次出现时独立地为氢、卤素、未取代或取代的C1-C12烃基限制条件是该烃基不是叔烃基、C1-C12烃硫基、或C1-C12烃氧基；z是0或1；且Y具有以下结构：其中R7、R8和R9各自独立地为氢或C1-C12烃基。8.权利要求1-6中任一项的方法，其中基于聚苯醚溶液中的聚苯醚和聚苯醚溶剂的总重量，该聚苯醚溶液包括5-80wt％聚苯醚。9.权利要求1-6中任一项的方法，其中该第一洗涤溶剂进一步包括聚苯醚溶剂。10.权利要求1-6中任一项的方法，其中该聚苯醚溶剂选自甲苯、二甲苯、均三甲苯、氯苯、二氯苯及其组合。11.权利要求1-6中任一项的方法，其中该聚苯醚溶剂包括甲苯。12.权利要求1-6中任一项的方法，其中该C1-C4烷醇包括甲醇。13.权利要求1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：GM贝茨，NV托普尔，SM菲舍，郭桦，
申请(专利权)人：沙伯基础创新塑料知识产权有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL