專利名稱：水基聚芳醚砜類分散液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子聚合物領(lǐng)域，特別涉及用于耐熱涂料或涂料聚合物的水基聚芳醚砜類分散液及其制備方法。
背景技術(shù)：
與本發(fā)明相近的現(xiàn)有技術(shù)是CN1116428，所公開的是聚醚砜的有機(jī)溶液或熔融態(tài)聚醚砜，聚醚砜微粉末是光滑球型的，是通過聚醚砜有機(jī)溶液或熔融態(tài)噴霧干燥制備的。
聚亞芳基醚砜的微粉末本身是已知的(WO91/00876公開)，聚亞芳基醚砜的微粉末也可以通過用一種液體加工聚亞芳基醚砜給出一種膏狀物，劇烈攪拌使后者在水中乳化，再使乳液干燥而獲得微粉末。專利中提到了制備聚亞芳基醚砜乳液(含有有機(jī)溶劑N，N-二甲基甲酰胺)，乳液中的聚亞芳基醚砜的含量很低。
背景技術(shù)：
的不足在于，由于是溶解在有機(jī)溶劑中，而且聚亞芳基醚砜的含量很低，不是完全水基的，不利于對(duì)環(huán)境保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，所制備的水基聚芳醚砜類分散液是不含有機(jī)溶劑的。制備中可以獲得有機(jī)溶劑的回收。制備出的環(huán)保型的水基聚芳醚砜類分散液，適合于做涂料使用。
本發(fā)明的水基聚芳醚砜類分散液是一類聚芳醚砜類聚合物分散在水溶液中的分散液。
所述的水基聚芳醚砜類分散液含有的基本成份是，含重復(fù)單元的聚亞芳基醚砜或含重復(fù)單元的帶有側(cè)基的聚亞芳醚砜。
所說的含重復(fù)單元的聚亞芳基醚砜的結(jié)構(gòu)是
A-O- -S- 其中A為-O-或-S-；其中B為I或/和II或/和III。其中A與B的關(guān)系是A或/和B。
所說的含重復(fù)單元的帶有側(cè)基的聚亞芳醚砜，其側(cè)基為羰基或羧酸鹽、磺酸基或磺酸鹽，氨基或羥基或環(huán)氧基或烯基或烴基或烷基或氰基等。
所述的水基聚芳醚砜類分散液，其平均顆粒直徑是0.01～10μm，水基聚芳醚砜類分散液的固體份含量從10％～50％。
本發(fā)明的聚芳醚砜類分散液中含有表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(DBS)或十二烷基磺酸鈉(K12)或壬基酚聚氧乙烯類(OP系列)。
表面活性劑優(yōu)選十二烷基苯磺酸鈉(DBS)，還可以含有聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。
本發(fā)明的水基聚芳醚砜類分散液的制備，所用的有機(jī)溶劑是不溶于水的，沸點(diǎn)低于水，適用的溶劑包括二氯甲烷、三氯甲烷，優(yōu)選的是三氯甲烷；助溶劑為溶于水且沸點(diǎn)低于水，主要有甲醇、乙醇，優(yōu)選的是甲醇；所用的表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基磺酸鈉或壬基酚聚氧乙烯類。
本發(fā)明通過乳化-溶媒揮發(fā)法制備水基聚芳醚砜類分散液，制備過程有制備聚芳醚砜類聚合物溶液、制備乳液、蒸去有機(jī)溶劑所說的制備聚芳醚砜類聚合物溶液過程是，將聚芳醚砜溶于有機(jī)溶劑和助溶劑的混合溶液中，其中，按質(zhì)量比例聚芳醚砜類聚合物的含量為4～30％或更小；混合溶劑中助溶劑的含量為12％或更小；所說的制備乳液過程是，先將表面活性劑溶于水中倒入高速分散器(比如膠體磨)中，按質(zhì)量比例表面活性劑的含量為1～12％；再將聚芳醚砜類聚合物溶液緩慢倒入分散，制備成聚芳醚砜類乳液。
所說的蒸去有機(jī)溶劑是，將聚芳醚砜類乳液倒入裝有攪拌、回收的裝置(水浴)中，通入微量的壓縮空氣，控制溫度50℃～85℃帶出有機(jī)溶劑。
在通入壓縮空氣帶出有機(jī)溶劑時(shí)，有機(jī)溶劑可以用通常的方法得到回收。
溶解聚芳醚砜類聚合物的混合溶液是溶劑三氯甲烷或二氯甲烷，助溶劑是甲醇或乙醇。優(yōu)選的是有機(jī)溶劑用三氯甲烷與助溶劑甲醇相混合。甲醇的加入起助溶的作用。甲醇的加入量不能過大。如果加入的助溶劑(優(yōu)選甲醇)的量過多，就起不到助溶的作用，反而容易凝聚并沉淀下來，不易聚芳醚砜類聚合物的溶解。
在溶有聚芳醚砜類聚合物的混合溶液中，優(yōu)選聚芳醚砜類聚合物的含量為10～30％(質(zhì)量比)或更小。如果聚芳醚砜類聚合物的含量超過30％，由于粘度過大而容易結(jié)塊，不易分散。
在有機(jī)溶劑中可以含有非離子型的表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚乙烯醇(PVA)或聚乙二醇(PEG)，優(yōu)選的表面活性劑是聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，非離子型的表面活性劑的用量按質(zhì)量比例占有機(jī)溶劑的0～5％；溶解在水中的表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉(DBS)或十二烷基磺酸鈉(K12)或壬基酚聚氧乙烯類(OP系列)，優(yōu)選溶于水的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉(DBS)。
在蒸去有機(jī)溶劑過程，有機(jī)溶劑的去除溫度范圍控制在50℃～85℃范圍?？梢韵仍?0～55℃恒溫2～3小時(shí)時(shí)間后，再繼續(xù)升溫至64～65℃，直到?jīng)]有有機(jī)溶劑為止；再升溫到75～85℃，恒溫0.5～1小時(shí)，停止加熱，出料。在去除有機(jī)溶劑時(shí)，攪拌速度緩慢。
水基聚芳醚砜類分散液制備的分散設(shè)備可以使用各種高速粉碎、分散設(shè)備包括有膠體磨，沙磨機(jī)，勻質(zhì)機(jī)等。優(yōu)選用膠體磨分散。
水基聚芳醚砜類分散液的粒子通過SEM(或激光粒子分析儀)測(cè)量得到粒徑≤8μm.，粒子的形貌是球形的，帶有小孔。
這種水基聚芳醚砜類分散液可以制作耐熱涂料或涂料聚合物用，并可以和氟樹脂組合，制備各種涂料。例如，制備不粘鍋涂料，將水基聚芳醚砜類分散液與聚四氟乙烯乳液及其它的添加劑混合，就可以制備不粘鍋涂料。
水基聚芳醚砜類分散液擴(kuò)大了聚芳醚砜類聚合物工程材料的應(yīng)用范圍，避免了溶劑型聚芳醚砜乳液對(duì)環(huán)境的污染，適應(yīng)環(huán)保的要求。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1三氯甲烷240ml與甲醇30ml充分混合，將聚乙烯吡咯烷酮(PVP)4g溶解在上述溶液中，將聚醚砜140g溶于上述混合溶液配制成聚醚砜溶液。
將8g十二烷基苯磺酸鈉溶于280ml去離子水中；將十二烷基苯磺酸鈉水溶液倒入膠體磨中，再將聚醚砜溶液緩慢加入膠體磨中，分散，制得聚醚砜乳液。
將制備的含有有機(jī)溶劑的聚醚砜乳液倒入裝有攪拌裝置、冷凝裝置的1000毫升三口燒瓶，在水浴鍋中加熱，溫度控制范圍在55℃3小時(shí)65℃3小時(shí)直到?jīng)]有溶劑蒸出為止，再升溫到85℃，30分鐘。停止攪拌停止加熱得到水基聚醚砜分散液。
實(shí)施例2三氯甲烷240ml與甲醇20ml充分混合，將聚醚砜90g溶于上述混合溶液，制成聚醚砜溶液。
將8g十二烷基苯磺酸鈉溶于280ml去離子水中。.將十二烷基苯磺酸鈉水溶液倒入膠體磨中，再將聚醚砜溶液緩慢加入膠體磨中，分散，制得聚醚砜乳液。
將制備的含有有機(jī)溶劑的聚醚砜乳液倒入裝有攪拌裝置、冷凝裝置的1000毫升三口燒瓶，在水浴鍋中加熱，溫度控制范圍在55℃3小時(shí)65℃3小時(shí)直到?jīng)]有溶劑蒸出為止，再升溫到85℃，30分鐘。停止攪拌停止加熱得到水基聚醚砜分散液。
實(shí)施例3三氯甲烷240ml與甲醇10ml充分混合，將聚醚砜90g溶于上述混合溶液。
將6g十二烷基苯磺酸鈉溶于280ml去離子水中。將十二烷基苯磺酸鈉水溶液倒入膠體磨中，再將聚醚砜溶液緩慢加入膠體磨中，分散。
將制備的含有有機(jī)溶劑的聚醚砜乳液倒入裝有攪拌裝置、冷凝裝置的1000毫升三口燒瓶，在水浴鍋中加熱，溫度控制范圍在55℃2小時(shí)，65℃3小時(shí)直到?jīng)]有溶劑蒸出為止，再升溫到80℃，30分鐘。停止攪拌，停止加熱得到水基聚醚砜分散液。
實(shí)施例4三氯甲烷240ml與甲醇15ml充分混合，將聚醚砜60g溶于上述混合溶液。
將4g十二烷基苯磺酸鈉溶于280ml去離子水中。將上述水溶液倒入膠體磨中，再將聚醚砜溶液緩慢加入膠體磨中，分散。
將制備的含有有機(jī)溶劑的聚醚砜乳液倒入裝有攪拌裝置、冷凝裝置的1000毫升三口燒瓶，在水浴鍋中加熱，溫度控制范圍在55℃2小時(shí)65℃3小時(shí)直到?jīng)]有溶劑蒸出為止，再升溫到85℃，30分鐘。停止攪拌，停止加熱得到水基聚醚砜分散液。
實(shí)施例5三氯甲烷240ml與甲醇20ml充分混合，將聚乙烯吡咯烷酮(PVP)4g溶于上述混合溶液，溶解完全后在將聚醚砜90g溶于上述混合溶液。
將8g十二烷基苯磺酸鈉溶于280ml去離子水中。將十二烷基苯磺酸鈉水溶液倒入膠體磨中，再將聚醚砜溶液緩慢加入膠體磨中，分散。
將制備的含有有機(jī)溶劑的聚醚砜乳液倒入裝有攪拌裝置、冷凝裝置的1000毫升三口燒瓶，在水浴鍋中加熱，溫度控制范圍在55℃2小時(shí)65℃3小時(shí)直到?jīng)]有溶劑蒸出為止，再升溫到85℃，30分鐘。停止攪拌、加熱得到水基聚醚砜分散液。
實(shí)施例6三氯甲烷240ml，將聚乙烯吡咯烷酮(PVP)4g溶于上述溶液中，溶解完全后在將聚醚砜90g溶于上述混合溶液。
將8g十二烷基苯磺酸鈉溶于280ml去離子水中。將十二烷基苯磺酸鈉水溶液倒入膠體磨中，再將聚醚砜溶液緩慢加入膠體磨中，分散。
將制備的含有有機(jī)溶劑的聚醚砜乳液倒入裝有攪拌裝置、冷凝裝置的1000毫升三口燒瓶，在水浴鍋中加熱，溫度控制范圍在55℃2小時(shí)65℃3小時(shí)直到?jīng)]有溶劑蒸出為止，再升溫到85℃，30分鐘。停止攪拌、加熱得到水基聚醚砜分散液。
實(shí)施例7用任何一種聚亞芳基醚砜或帶有側(cè)基的聚亞芳醚砜替代實(shí)施例1～6中的聚醚砜，都可以制得相應(yīng)的水基分散液。
實(shí)施例8用二氯甲烷替代實(shí)施例1～6中的三氯甲烷作聚芳醚砜類聚合物的溶劑，或者用己醇替代實(shí)施例1～6中的甲醇作聚芳醚砜類聚合物的助溶劑，所得產(chǎn)品的效果與實(shí)施例1～6基本相同。
實(shí)施例9水基聚芳醚砜類分散液的制備用聚乙烯醇(PVA)或聚乙二醇(PEG)替代實(shí)施例1、5、6中的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作表面活性劑，或者用十二烷基磺酸鈉(K12)或壬基酚聚氧乙烯類(OP系列)替代實(shí)施例1～6中的十二烷基苯磺酸鈉(DBS)作表面活性劑，所得產(chǎn)品的效果與實(shí)施例1～6基本相同。
權(quán)利要求
1.一種水基聚芳醚砜類分散液，其特征在于，基本成份是含重復(fù)單元的聚亞芳基醚砜或含重復(fù)單元的帶有側(cè)基的聚亞芳醚砜，所說的含重復(fù)單元的聚亞芳基醚砜的結(jié)構(gòu)是 A-O--S-B 其中A為-O-或-S-；其中B為I或/和II或/和III；其中A與B的關(guān)系是A或/和B；所說的含重復(fù)單元的帶有側(cè)基的聚亞芳醚砜，其側(cè)基為羰基或羧酸鹽或磺酸基或鹽，氨基或羥基或環(huán)氧基或烯基或烴基或烷基或氰基；水基聚芳醚砜類分散液中含表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基磺酸鈉或壬基酚聚氧乙烯類。
2.按照權(quán)利要求1所述的水基聚芳醚砜類分散液，其特征在于，所說的表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉，還含有聚乙烯吡咯烷酮。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的水基聚芳醚砜類分散液，其特征在于，所述的水基聚芳醚砜類分散液其平均顆粒直徑是0.01～10μm，固體份的含量從5～50％。
4.一種水基聚芳醚砜類分散液的制備方法，其特征在于，所說的聚芳醚砜類聚合物是含有重復(fù)單元的聚亞芳基醚砜或含有重復(fù)單元的帶有側(cè)基的聚亞芳醚砜；所用的有機(jī)溶劑是二氯甲烷或三氯甲烷；助溶劑為甲醇或乙醇；所用的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基磺酸鈉或壬基酚聚氧乙烯類；制備過程有制備聚芳醚砜類聚合物溶液、制備乳液、蒸去有機(jī)溶劑所說的制備聚芳醚砜類聚合物溶液過程是，將聚芳醚砜溶于有機(jī)溶劑和助溶劑的混合溶液中，其中，按質(zhì)量比例聚芳醚砜類聚合物的含量為4～30％；混合溶劑中助溶劑的含量為12％或更??；所說的制備乳液過程是，先將表面活性劑溶于水中倒入高速分散器中，按質(zhì)量比例表面活性劑的含量為2～12％；再將聚芳醚砜類聚合物溶液緩慢倒入分散，制備成聚芳醚砜類乳液；所說的蒸去有機(jī)溶劑是，將聚芳醚砜類乳液倒入裝有攪拌、回收的裝置中，通入微量的壓縮空氣，控制溫度50℃～85℃帶出有機(jī)溶劑。
5.按照權(quán)利要求4所述的水基聚芳醚砜類分散液的制備方法，其特征在于，所說的制備聚芳醚砜類聚合物溶液過程中，混合溶液是有機(jī)溶劑三氯甲烷與助溶劑甲醇相混合；溶液中含有表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇或聚乙二醇。
6.按照權(quán)利要求4或5所述的水基聚芳醚砜類分散液的制備方法，其特征在于，所說的去除有機(jī)溶劑過程，先在50～55℃恒溫2～3小時(shí)時(shí)間后，再繼續(xù)升溫至64～65℃，直到?jīng)]有有機(jī)溶劑為止；再升溫到75～85℃，恒溫0.5～1小時(shí)。
7.一種水基聚芳醚砜類分散液的應(yīng)用，其特征在于，所說的聚芳醚砜類聚合物是，含重復(fù)單元的聚亞芳基醚砜或含重復(fù)單元的帶有側(cè)基的聚亞芳醚砜；制作耐熱涂料或涂料聚合物用，或與氟樹脂組合，制備涂料。
全文摘要
本發(fā)明的水基聚芳醚砜類分散液及其制備方法屬高分子聚合物領(lǐng)域?；境煞菔呛貜?fù)單元的聚亞芳基醚砜或含重復(fù)單元的帶有側(cè)基的聚亞芳醚砜，分散液中含表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉。制備過程是將聚芳醚砜溶于有機(jī)溶劑和助溶劑的混合溶液中，再經(jīng)制備乳液和蒸去有機(jī)溶劑過程，得到水基聚芳醚砜類分散液。本發(fā)明可以制作耐熱涂料或涂料聚合物用，并可以和氟樹脂組合，制備涂料。本發(fā)明擴(kuò)大了聚芳醚砜類聚合物工程材料的應(yīng)用范圍，制備中可以獲得有機(jī)溶劑的回收，適應(yīng)環(huán)保的要求。
文檔編號(hào)C08J3/02GK1663983SQ20051001665
公開日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者關(guān)紹巍, 張守國, 姜振華, 朱強(qiáng) 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)