磺化芳族聚合物的方法技术

一种制备聚电解质的方法，包括在已使聚苯乙烯树脂溶解或分散于由脂环化合物构成的溶剂中状态下磺化聚苯乙烯树脂的步骤。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，以致将离子基团引入聚苯乙烯树脂中。聚苯乙烯树脂具有优良的电性能，令人满意的刚性和充足的耐水性，然而它的价格低。因此，聚苯乙烯树脂可独自成型或与共聚物或其它树脂结合形成合金，以便在缓冲物件(发泡苯乙烯)、包装材料、电产品和框架以及各种汽车配件中使用。因而，人们认为聚苯乙烯树脂是等同于由聚乙烯代表的聚烯烃树脂的一般用途的树脂。聚苯乙烯树脂除了用作结构材料的目的以外，聚苯乙烯树脂还加工成聚电解质，以便用作废水处理的絮凝剂、水泥添加剂、使煤浆流体化的材料、无机颜料分散剂、纸增强材料、纸表面上浆材料、电子复印机导电材料、脱静电剂、防水垢材料、乳液聚合分散剂和含水胶质液等等。为了把聚苯乙烯树脂精制成聚电解质，例如，可以使用将经历过氯甲基化作用过程的磺酸盐或胺盐加入到聚苯乙烯树脂内的方法，以便把聚苯乙烯树脂形成水可溶聚合物。然而，在实际把聚苯乙烯树脂精制成聚电解质的过程中遇到了各种问题。例如，需要磺化剂实施的聚苯乙烯树脂的磺化需要大量以浓硫酸为代表的磺化剂。此外，在完成上述反应以后，放出大量的磺化剂和用来清除磺化剂的水。因而，就出现了不能节少资源、不能减少浪费及不能降低制造费用的问题。如果按如上所述进行磺化反应操作的话，当进行反应时，容易发生分子交联(磺化交联)。所以使聚合物的凝胶，并且由此能够在水中容易地形成不必要的聚合物。另外，前述的凝胶明显与聚合物的分子量成正比，并且聚合物的分子链容易被切断。所以不能容易地获得高分子量的聚电解质。当在氯溶剂中进行磺化反应的时候，在经过该反应后的聚电解质内及在其水溶液内，残存大量的氮溶剂。结果，在聚电解质产物中包含了卤族化合物。因此，如果在废水处理用絮凝剂、水泥分散剂、吸收树脂、纸表面上浆材料等等中使用前述聚电解的方法，就会把卤族化合物排放到废水中。所以，由于难于满足废水(处理)规定，实际上不能使用上述聚电解质。既然由此得到的聚电解质的分子量(Mw)一般为150,000至600,000，那么需要大分子量的聚电解质以便在聚电解质用作如絮凝剂时改进性能。因为如果体系中含有水的话，磺化反应的反应速率降低，所以必须完全除去水，以在反应中再次使用溶剂。然而，惯用技术，例如，蒸馏停滞分离，涉及一个事实，即反应产物—芳族聚合物的磺化物质起表面活性剂的作用。因而，水层和溶剂层之间的界面变得混淆，使得分离难以进行。当由蒸馏法回收溶剂时，氯类烃溶剂和水形成共沸混合物。认识到不能容易地从溶剂中完全除去水，因此需要进行加工并引起脱水工艺。因此，产生工作效率降低且需要添加另外新装置的问题。更糟的是，聚苯乙烯树脂具有卤素阻燃剂的问题。由于就各种各样的塑料材料而论，卤素阻燃剂具有显著的阻燃效果，并且它的价格非常低，所以卤素阻燃剂在世界上广泛使用。然而，因为当卤素阻燃剂燃烧的时候产生卤化氢，所以卤素阻燃剂的使用产生了一个问题。特别地已经限制使用溴二苯醚(DBDPO)，它被最广泛地使用并产生有毒物质，例如二肟(dioxine)。对由苯乙烯树脂代表的芳族树脂而论具有优良阻燃效果的卤素阻燃剂广泛用于家用电器的框架并被用作配件材料。因此，如果抛弃家用电器的话，就会排出大量包含卤素阻燃剂的塑料物质。除了由加热和熔融方法回收小部分以外，塑料废物通常被烧掉或再生。当试图用燃烧方法处理塑料废物的时候，就出现了产生毒气的上述问题。因此，目前就必须采用再生方法进行处理。包含卤素阻燃剂的塑料废物的数量一直在逐年增大。所以，再生处理效率低，并因而产生日本相当需要再生设备的关键性问题。如果试图回收塑料废物的话，那么回收包含卤素阻燃剂塑料就不是更好的，因为限制了它的使用。本专利技术的目的就是提供一种制备能制造不含卤素化合物的聚电解质同时防止大量有毒废物的排放的方法。本专利技术的另一个目的就是提供一种制备具有大分子量水可溶聚电解质的方法。本专利技术的一个目的就是能使用于芳族聚合物的磺化反应中的溶剂以不包含水份的状态回收，并由回收溶剂的方法形成有效的磺化体系。本专利技术的另一个目的就是提供一种能有效分离包含卤素阻燃剂塑料废物等的加工方法。根据本专利技术的一个方面，提供一种，包括在聚苯乙烯树脂溶解或分散在由脂环化合物构成的溶剂中的状态下磺化聚苯乙烯树脂的步骤。当使用脂环化合物作为磺化聚苯乙烯树脂工艺中的溶剂的时候，就能避免凝胶产生。由于能够排除使用卤素化合物作为溶剂的必要性，因此就能制造不含卤素化合物的聚电解质而不排放大量有毒废物。根据本专利技术的第二方面，提供一种，包括把离子基团引入苯乙烯和共轭二烯共聚物中的步骤；及交联步骤和/或在共聚物中聚合共轭二烯烃以致进行加工成水可溶聚电解质的步骤。当共轭二烯烃预先包含在聚苯乙烯树脂中，并且交联和/或聚合共轭二烯烃单元的时候，就能得到大分子量的水可溶聚电解质。本专利技术第三方面的特征在于，把芳族聚合物加到并溶解在连续提供的溶剂中；给溶液提供磺化剂进行磺化反应；使反应产物和溶剂彼此分离；回收所分离的溶剂以便在磺化反应中再次使用。在上述方面中，把已磺化的芳族聚合物加工成固体物质，以便从溶剂中分离。因而，可以排除把水加入到反应体系中的必要性。所以，已分离的溶剂不包含水份并因此能回收溶剂。本专利技术第四方面的特征在于使包含卤素阻燃剂的塑料在有机溶剂中经历酸处理；把离子基引入树脂成份中以形成水可溶聚合物；及然后分离有机溶剂中的卤素阻燃剂。当包含卤素阻燃剂塑料在有机溶剂中经历酸处理时，就把离子基团引入到树脂成份上以形成水可溶聚合物，以致该相转移到水相。另一方面，在卤素阻燃剂中不发生上述离子基团的引入。因而，卤素阻燃剂以不反应状态保持有机溶剂相。所以，水相和有机溶剂相的互相分离引起树脂成份和卤素阻燃剂互相快速分离。将结合附图从下列优选实施例方案的详细说明中证实本专利技术的其它目的、特点和优点。附图说明图1表示磺化芳族聚合物工艺流程图；图2表示固—液分离器实例的示意图；图3表示固—液分离器另一个实例的示意图。根据本专利技术的构成在于，在聚苯乙烯树脂溶解或分散于由脂环化合物组成的溶剂中的状态磺化聚苯乙烯树脂。脂环化合物可以是下列材料中的任何一种环烷烃，例如环戊烷、甲基环戊烷、环己烷、甲基环已烷、乙基环己烷、对孟烷、二环己基、萘烷或桧烷；及环烯烃，例如环己烯、单环单萜(苎烯、枞油烯、萜品或萜品油烯)、二环单萜(蒈烯、蒎烯、桧萜或莰烯)。特别地，优选使用环烷，更优选使用环己烷或其衍生物。注意到上述化合物可以单独使用，或可以结合许多化合物使用。能与上述脂环化合物混合的溶剂的实施例为具有1至7个碳原子的链烷烃类烃、乙腈、二硫化碳、四氢呋喃、四氢吡喃、1，2-二甲氧基乙烷、丙酮、甲乙酮和噻吩。特别地，优选使用具有1至7个碳原子的链烷烃类烃、乙腈、四氢呋喃或丙酮。尽管当所选择的溶剂与脂环化合物混合时没有限定混合比率，但优选比率是脂环化合物体积的1％至100％。注意到由例如萃取或蒸馏方法可以回收曾在磺化工艺中使用过的溶剂，以便在磺化工艺中再次使用。但优选在把氯化合物或其水溶液加入到反应体系中之前回收溶剂。如果在磺化工艺中使用保留氯化合物和水的溶剂的话，就避免了磺化反应。溶解或分散于上述溶剂中的聚苯乙烯树脂可以唯一由聚苯乙烯或由苯乙烯与其它单体共聚物构成。如果聚苯乙烯树脂为共聚物形式，优选共聚物含量为总体积的30摩尔％或更多。前述聚乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磺化芳族聚合物的方法，包括下列步骤： 把芳族聚合物加到连续供给的溶剂中以便溶解芳族聚合物； 给所述溶剂供应磺化剂以进行磺化反应； 将在磺化反应期间生成的反应物固体物料与溶剂互相分离；及 回收经分离的溶剂以便在所述磺化反应中再次使用。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：稻垣靖史，野口勉，渡边春夫，黑宫美幸，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]