本发明专利技术提供聚苯醚及其制备方法和用于生产聚苯醚的装置，制备方法包括：1)满液位循环反应：将氧气和酚类单体连续地加入盛满溶剂和催化剂的反应器中进行耦合反应，多余的氧气及反应液从反应器的顶部溢出至气液分离装置中以分离，经气液分离产生的反应液循环进入反应器中反应；2)满液位循环反应结束后获得产液，向所述产液中加入络合剂溶液进行催化剂络合形成聚苯醚溶液；3)所述聚苯醚溶液经相分离获得油相，然后浓缩获得的浓缩物；4)向所述浓缩物中加入聚苯醚的不良溶剂或不良溶剂的水溶液以使得聚苯醚析出形成悬浮液；5)对悬浮液后处理得到聚苯醚。本申请收率高，产品的分子量分布窄；操作安全性好。操作安全性好。操作安全性好。
【技术实现步骤摘要】
一种聚苯醚及其制备方法和用于生产聚苯醚的装置
[0001]本专利技术涉及高分子材料领域，特别是涉及一种聚苯醚及其制备方法和用于生产聚苯醚的装置。
技术介绍
[0002]聚苯醚是一种性能优异的工程塑料，广泛应用于电子、电气及汽车行业。其通常的合成方法是：采用带有一层或多层搅拌桨叶的反应釜，反应釜连接外循环泵和换热器。向反应釜中加入甲苯、二甲苯等聚苯醚良溶剂，然后向溶剂中加入几种胺混合形成的复合胺做为辅助催化剂和铜盐卤素酸溶液作为催化剂，在搅拌条件下，向反应器底部通入氧气，通过反应器顶部伸入的循环管线加入烷基酚单体，反应器内进行氧化耦合反应生成聚苯醚。反应过程中，循环反应液通过外部换热器移出反应热量。
[0003]反应过程中，反应器内部的气相空间(一般为反应器体积的20～30％)充满了良溶剂的挥发物和未参与反应的氧气，具有爆炸的危险，需要向反应器顶部气相空间通入大量的N2来稀释气相混合物，避免发生爆炸危险。
[0004]上述聚苯醚合成工艺缺点是：
[0005](1)反应器内始终存在气相空间，如果反应过程中O2或N2的波动，会造成气相空间形成的混合物处于爆炸极限范围内。
[0006](2)自反应器顶部装入的搅拌器的密封及部分搅拌轴始终处于气相空间内，运行过程中密封端面摩擦产生热量及搅拌轴快速旋转与反应液界面摩擦产生热量、静电，都有可能形成点火源，造成反应器内气相空间的气体混合物爆燃或爆炸。
[0007](3)为了控制气相空间的氧含量，反应器顶部吹入的大量氮气，在搅拌作用下，部分混入反应液中，降低了反应液中氧的浓度，这会造成反应杂质生成量增加，导致收率降低、分子量分布变宽。
[0008]中国专利CN104403097提到了一种提升反应安全性的聚苯醚聚合方法，专利中提到采用了防止静电产生兼具抽气、排气功能的磁轴封搅拌器，以实现安全控制反应器内气相空间的氧含量的目的。这种方法，设备造价高，难以工业放大。因为，随着反应器截面积的增大，反应速率波动引起的O2的消耗波动，会导致搅拌轴的抽气滞后，气相空间仍会形成爆炸混合物，无法完全避免危险的发生。
[0009]CN1142965提到了一种生成低分子量聚苯醚树脂的方法，专利中阐述了反应条件，但未对气相空间的安全控制进行说明。
技术实现思路
[0010]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供聚苯醚及其制备方法和用于生产聚苯醚的装置，用于解决现有技术制备方法中存在的安全性差的问题。
[0011]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术是通过以下技术方案获得的。
[0012]本专利技术提供一种聚苯醚的制备方法，包括如下步骤：
[0013]1)满液位循环反应：将氧气和酚类单体连续地加入盛满溶剂与催化剂的反应器中进行耦合反应，多余的氧气及反应液从反应器的顶部溢出至气液分离装置中以分离，经分离产生的反应液循环进入反应器中反应；
[0014]2)满液位循环反应结束后获得产液，向所述产液中加入络合剂溶液进行催化剂络合形成聚苯醚溶液；
[0015]3)所述聚苯醚溶液经相分离获得油相，然后浓缩获得浓缩物；
[0016]4)向所述浓缩物中加入聚苯醚不良溶剂或不良溶剂的水溶液以使得聚苯醚析出形成悬浮液；
[0017]5)对悬浮液后处理得到聚苯醚。
[0018]根据上述所述的制备方法，步骤1)中，所述耦合反应在搅拌条件下进行。
[0019]根据上述所述的制备方法，步骤1)中，氧气与酚类单体在单位时间内的添加摩尔比为(0.4～0.6)：1，优选地，摩尔比为(0.45～0.55)：1。
[0020]根据上述所述的制备方法，所述酚类单体为含单羟基或双羟基的酚类。更优选地，所述酚类单体选自2,6-二甲基苯酚、四甲基双酚A、四甲基双酚F、2-丙烯基-6-甲基苯酚和四溴双酚A中的一种或多种。
[0021]根据上述所述的制备方法，步骤1)中，所述溶剂选自甲苯、二甲苯、氯苯、甲醇、乙醇和丙醇中的一种或多种。优选地，步骤1)中，溶剂的使用量为酚类单体总质量的3～6倍，优选为4～5倍。
[0022]根据上述所述的制备方法，步骤1)中，耦合反应的产物经冷却后进入气液分离装置。
[0023]根据上述所述的制备方法，步骤1)中，当酚类单体添加完毕后，继续添加氧气至反应结束。优选地，继续添加氧气的时间为至少10min。
[0024]根据上述所述的制备方法，步骤1)中，所述催化剂分为主催化剂和辅助催化剂。优选地，所述主催化剂为CuBr与HBr的混合物和/或CuCl与HCl的混合物。优选地，所述辅助催化剂为选自二正丁胺、N-N
’-
二叔丁基乙二胺、三辛基甲基氯化铵、四甲基丙二胺和二甲基正丁胺中的一种或多种。
[0025]根据上述所述的制备方法，步骤1)中，所述耦合反应的反应温度为不高于50℃，优选为20℃～40℃。
[0026]根据上述所述的制备方法，步骤1)中，气液分离装置的液面上设有氮气保护。优选地，所述气液分离装置的表压不超过50kPa。
[0027]根据上述所述的制备方法，步骤1)中，所述氧气通过所述反应器的底部加入。
[0028]根据上述所述的制备方法，步骤1)中，所述酚类单体通过反应器的底部加入。
[0029]根据上述所述的制备方法，步骤2)中，催化剂络合在搅拌状态下进行。
[0030]根据上述所述的制备方法，步骤2)中，催化剂络合在氮气保护下进行。
[0031]根据上述所述的制备方法，步骤2)中，催化剂络合在60～70℃下进行。优选地，催化剂络合时间至少为40min，更优选为50～90min。
[0032]根据上述所述的制备方法，步骤2)中，所述络合剂溶液为络合剂的水溶液，优选地，所述络合剂溶液的浓度为5wt％～20wt％，优选为8wt％～12wt％。优选地，本申请中所述的络合剂选自盐酸、乙酸、乙二胺四乙酸(EDTA)及其盐和次氮基三乙酸及其盐中的一种
或多种。对于上述络合剂，可以以单质形式添加，但优选以络合剂水溶液等形式来添加。在使用络合剂水溶液的情况下，与络合剂结合而失活的金属催化剂被提取至水相，因而能够使有机相中包含的聚苯醚和金属催化剂分离。
[0033]根据上述所述的制备方法，络合剂的摩尔数为是反应过程中所添加的催化剂中铜的摩尔数的1～4倍，优选1.5～2.5倍。
[0034]根据上述所述的制备方法，步骤3)中，浓缩物的固含量至少为70wt％。
[0035]根据上述所述的制备方法，步骤4)中，所述聚苯醚的不良溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、氯代甲醇、溴代甲醇和丙酮中的一种或多种。由于甲醇容易获得且成本低，可以选用甲醇。
[0036]根据上述所述的制备方法，步骤4)中，聚苯醚不良溶剂或不良溶剂的水溶液的体积与浓缩物的体积比为(2～10):1，优选为(8～10)：1。
[0037]根据上述所述的制备方法，步骤4)中，以聚苯醚不良溶剂的水溶液的总质量为基本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种聚苯醚的制备方法，包括如下步骤：1)满液位循环反应：将氧气和酚类单体连续地加入盛满溶剂和催化剂的反应器中进行耦合反应，多余的氧气及反应液从反应器的顶部溢出至气液分离装置中以分离，经气液分离产生的反应液循环进入反应器中反应；2)满液位循环反应结束后获得产液，向所述产液中加入络合剂溶液进行催化剂络合形成聚苯醚溶液；3)所述聚苯醚溶液经相分离获得油相，然后浓缩获得的浓缩物；4)向所述浓缩物中加入聚苯醚不良溶剂或不良溶剂的水溶液以使得聚苯醚析出形成悬浮液；5)对悬浮液后处理得到聚苯醚。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中：所述耦合反应在搅拌条件下进行；和/或氧气与酚类单体在单位时间内的添加摩尔比为(0.4～0.6)：1；和/或所述酚类单体为含单羟基或双羟基的酚类；和/或所述溶剂选自甲苯、二甲苯、氯苯、甲醇、乙醇和丙醇中的一种或多种；和/或溶剂的使用量为酚类单体总质量的3～6倍；和/或所述耦合反应的反应温度为不高于50℃；和/或所述催化剂分为主催化剂和辅助催化剂；和/或耦合反应的产物经冷却后进入气液分离装置；和/或当酚类单体添加完毕后，继续添加氧气至满液位循环反应结束；和/或经气液分离产生的未反应的氧气经氮气稀释后排放。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述酚类单体选自2,6-二甲基苯酚、四甲基双酚A、四甲基双酚F、2-丙烯基-6-甲基苯酚和四溴双酚A中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述主催化剂为CuBr与HBr的混合物和/或CuCl与HCl的混合物。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述辅助催化剂为选自二正丁胺、N-N
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二叔丁基乙二胺、三辛基甲基氯化铵、四甲基丙二胺和二甲基正丁胺中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，催化剂络合在搅拌状态下进行；和/或催化剂络合在氮气保护下进行；和/或催化剂络合在60～70℃下进行；和/或催化剂络合时间至少为40min；和/或所述络合剂溶液为络合剂的水溶液；和/或所述络合剂溶液的浓度为5wt％～20w...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖平，
申请(专利权)人：上海孛柯博科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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