一种生产高分子量聚苯并咪唑的连续聚合方法技术

一种生产高分子量聚苯并咪唑的单级熔聚法，该方法包括以下步骤：提供具有搅拌装置和真空装置的反应容器；向反应容器中装入反应物，该反应物选自（Ａ）四氨基联苯（ＴＡＢ）和（Ｂ）间苯二甲酸二苯基酯（ＤＰＩＰ）：在持续搅拌状态下和用惰性气体吹扫的真空下，使所述反应物进行反应；在持续搅拌下，将反应物温度保持在不超过２９０℃，以使在惰性气体吹扫的同时容器中的压力增加，直至相变完成，当温度达到２５０℃时，压力增至略微正压；和在保持略微正压时，以及保持持续搅拌和惰性气体吹扫的同时，升高所述反应容器内的反应物温度和压力。优选地，本发明专利技术所用容器为高强度反应容器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景本专利技术提供一种用连续聚合生产PBI聚合物的方法，该方法从熔 化到固相变化期间始终搅拌，与标准两级固相聚合"SSP，，法相反，此 为单级法。单级法将有益于工业化生产，因为目前反应器的规格足够 大，在现行反应方法第一级期间，引起高度发泡状态被观察到。在美国专利US3，509，108和US4,312,976中，过去对聚苯并咪唑的单 级聚合已有说明。Prince的美国专利US3，509，108要求保护 一 种在 460-500。C高温和高压至500psig状态下的单级聚合法。Choe的美国专 利US4，312，976要求保护一种在催化剂存在下(以重量计，高达1%)用 TAB加IPA(异酞酸或二羧酸)生产高分子量PBI聚合物的单级熔聚法。 在温度高于单体熔融温度状态下，340-450°C，在至少大气压力下，使 单体发生反应以产生至少0.5的本征粘度。Prince的参考文献中教导的高压使该方法成本高且难以运行。 Choe的参考文献消除Prince所教导的高压需要，但需要一种催化剂增 加物。因此，如Ward的美国专利US4，672，104所教导，对于聚苯并咪 唑的生产，工业产品是用两级法制造。本征粘度(下文为"IV")是已知浓度溶液的比粘度与将溶质浓度外 推到零浓度的比，以单位dL/g计。本征或固有粘度也被称为特性粘度 数。它与聚合物平均分子量成正比。dL/g, IV(本征粘度)的测量是基 于聚合物试样的浓度，g/100ml或g/分升。在80。C下，以0.4。/。(w/v)水平 将聚合物溶解在100111196.5%(+/-0.5%)的硫酸中。过滤后，在25+A0.1C 的水浴中使用校准的Cannon-Fenske毛细管粘度计对于IV测量等量样 本，测量PBI聚合物溶液对溶解溶剂的流动时间(秒)。IV=ln(tl/t2)/c， 其中PBI溶液的流动时间(tl)相对于溶剂流动时间(t2)的自然对数除以 PBI溶液的浓度。专利技术概述一种生产高分子量聚苯并咪唑的单级熔聚法，该方法包括以下步骤提供一个具有搅拌装置和真空装置的反应容器；用反应物填充反 应容器，该反应物选自(A)四氨基联苯(TAB)和(B)间苯二甲酸二苯基 酯(DPIP);在持续搅拌下和在用惰性气体吹扫的真空下，使反应物进 行反应；在持续搅拌下，将反应物温度保持在不超过290。C，使得容器 中的压力升高，用惰性气体吹扫至相变完成，当温度达到250'C时，压 力升至略微正压；和，在保持持续搅拌和惰性气体吹扫的同时，保持 略微正压，将所述反应容器内部的反应物温度升高。在这种生产聚苯并咪唑的单级熔聚法中，在持续搅拌和用惰性气 体吹扫的真空下，使反应物进行反应的步骤在没有卣化有机硅聚合催 化剂或含磷聚合催化剂存在下或在卣化有机硅聚合催化剂和含磷聚合 催化剂两者都不存在下进行。优选地，用于本专利技术的反应容器是高强 度反应容器。 对本专利技术的详细说明一种生产高分子量聚苯并咪唑的单级熔聚法，该方法包括以下步 骤提供具有搅拌装置和真空装置的反应容器；用反应物填充反应容 器，该反应物选自(A)四氨基联苯(TAB),优选3，3，，4，4，-四氨基联苯 或近似的/类似的芳香族和芳香杂环四氨基化合物；和(B)间苯二曱酸二 苯基酯(DPIP),优选l，3-苯二羧酸、二苯酯或近似的/类似的芳香二羧 酸酯；在持续搅拌下和用惰性气体吹扫的真空下，使反应物进行反应； 在持续搅拌下，将反应物温度保持在不超过290。C，使得容器中的压力 升高，用惰性气体吹扫，至相变完成，当温度达到250。C时，压力升至 略微的正压；和，在保持持续搅拌和惰性气体吹扫的同时，保持略微 的正压，将所述反应容器内部的反应物温度升高。在装入反应物之后， 在169至508毫巴(5英寸汞柱至15英寸汞柱(12.7至38.1cm汞柱))之间的 真空下，在二者之间或等于20。至25°摄氏度下，将反应容器开始放 置。 一旦反应开始，容器内的压力开始逐渐升高。当反应容器内的温6度达到250'C时，压力升至略微正压。在这种生产聚苯并咪唑的单级熔聚法中，在持续搅拌和用惰性气 体吹扫的真空下使反应物进行反应的步骤在没有卣化有机硅聚合催化 剂或含磷聚合催化剂存在下或在卣化有机硅聚合催化剂和含磷聚合催 化剂两者都不存在下进行。优选地，本专利技术所用的反应容器是高强度反应容器。高强度反应 容器具有搅拌装置、控温装置和控制压力或真空的装置。使该容器区 别于反应第一级所用容器之处在于，用于搅拌的装置倾向于更坚固并 能搅拌呈固态的磨碎的预聚物，从而提供更均匀的反应和成品。这些 高强度反应器包括但不限于旋转炉、流化床、静态混合器、连续捏 合机反应器、反向旋转加工装置，同向旋转加工装置和单轴旋转加工 装置。这些高强度混合器可从多种来源获得，这些来源包括但不限于 加利福尼亚州Wilmington的Komax Systems Inc.;堪萨斯州Wichita的 Koch-Glitsch;威斯康星州Watertown的Carbolite;北卡罗来纳州 Charlotte的LIST; ^f我亥俄州Cinncinnati的Processall;新泽西州New Brunswick的Procedyne Corp.;搅拌高压灭菌爸或玻璃蒼(autoclaves or glassware)。此外，可以通过改变搅拌叶片以承担大部分混合物、 用更大或更强的搅拌器马达、增加额外的搅拌器、提高转速(rpm)或其 组合而将标准混合容器改造成高强度反应容器。单级法将有益于工业化生产，因为目前反应器的规格足够大，在 现行反应方法第一级期间，引起高度发泡状态;故观察到。如果能消除 泡沫状态，反应容器的大小可降低10倍而保持目前的产率，或者每批 可装入更大的单体负载。与Ward的参考文献所教导的两级法相比， 一种连续的、单级的、 单步法有效地消除了聚合的第一级。照此，从熔化(DPIP和TAB分别 在约135 °C和约200 °C下熔化)到固相变化期间始终持续搅拌，并贯穿 SSP，没有停止-冷却-粉碎-涉及发泡的温度渐变工序。反应的概貌证 明反应的相发生了改变，并且没有完全形成典型的苯酚/水/预聚物"泡 沫"。在真空状态下显然地由于空气/氧的暴露，与真空相对在略微正压 下，能得到更好的聚合物本征粘度和色泽结果。对本申请来说，术语略微正压是指二者之间或等于0.1毫巴(mbar)到500mbar，或在4。C下 0.040英寸(0.10cm)水柱到200.7英寸(509.8cm)水柱之间。Prince的参考 文献，美国专利US3，509，108教导了一种方法，其中压力高于50psi，在 4。C下该压力等于3447mbar或1384英寸(3，515.4cm)水柱。优选的压力 范围上限包括300mbar(在4。C下120.4英寸(305.8cm)水柱)、150mbar(在 4。C下60.2英寸(152.9cm)水柱)、100mbar(在4。C下40.1英寸(101.9 cm) 水柱)、60mbar(在4。C下24.1英寸(61.2cm)水柱)和30mbar(在4。C下12.0 英寸(30.5cm)水柱)。优选压力范围的下限包括0.5 mbar(在4。C下0.201 英寸(0.511cm)水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产高分子量聚苯并咪唑的单级熔聚法，该方法包括下列步骤：提供具有搅拌装置和真空装置的反应容器；向所述反应容器中装入反应物，该反应物选自（Ａ）四氨基联苯（ＴＡＢ），和（Ｂ）间苯二甲酸二苯基酯（ＤＰＩＰ）：在持续搅拌和用惰性气体吹扫的真空下，使所述反应物进行反应；在持续搅拌下，将反应物温度保持在不超过２９０℃，以使在惰性气体吹扫的同时容器中的压力增加，直至相变完成，当温度达到２５０℃时，压力增至略微正压；和　在保持略微正压时，以及保持持续搅拌和惰性气体吹扫的同时，升高所述反 应容器内的所述反应物温度和压力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：博比G道肯斯，迪安J贝克，丽塔H昭一娜，
申请(专利权)人：PBI性能产品公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]