水基聚醚砜分散液的制备方法与流程

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及水基聚醚砜分散液的制备方法。
背景技术：
：聚醚砜(PES)是琥珀色透明的非结晶性树脂，具有耐热性、阻燃性、化学稳定性、尺寸稳定性等优良综合性能，且耐应力开裂性好，它在180℃时的耐蠕变性是热塑性树脂中最高的。聚醚砜树脂结构式为：聚醚砜分子链中有刚性的苯环和柔性的醚基，并且砜基与整个结构单元形成了大共轭体系。由于具有这些特点，聚醚砜具有强度高、耐高温、耐辐射、抗酸、抗氧化等优点，并且具有生物相容性的优良特点。水基聚醚砜分散液与聚四氟乙烯可配制成具有耐腐蚀、防辐射、绝缘性能好、阻燃、无毒、低磨擦、与金属附着力最佳等特点的不粘涂料，可广泛应用于厨房用具、家用电器、轻工五金、工业模具、塑胶机械等行业。目前广泛应用的聚醚砜涂料采用的是有机溶剂做溶剂。上世纪60年代末以来，随着各发达国家环保法规的确立和环保意识的增强，传统的溶剂型涂料中的挥发性有机化合物的排放愈来愈受到限制。因此，开发低污染环保型的水性涂料己成为涂料开发的主要方向。而要开发水性聚醚砜涂料，首先要制备水基聚醚砜分散液。目前国内制备水基聚醚砜分散液普遍采用的是将聚醚砜放入球磨机中长时间湿法研磨，该方法的主要不足在于：一是能耗高、生产周期长；二是聚醚砜颗粒粒径大、分布宽且形状不一；三是聚醚砜树脂分子结构受到机械力破坏，下游产业应用时易出现黄变现象。国内文献《水基聚醚砜分散液与可再分散性聚醚砜微粉的制备》作者张守国,公开了一种溶媒挥发法制备水基聚醚砜分散液的方法。该方法将聚醚砜树脂与表面活性剂溶解在三氯甲烷与甲醇的混合溶液中，制成聚醚砜有机溶剂的溶液，然后用胶体磨强制分散在含有表面活性剂的水溶液中，制备成含有有机溶剂的聚醚砜乳液，再将聚醚砜乳液进行搅拌、冷凝回收制得聚醚砜分散液。该方法的不足在于两点：一是聚醚砜分散液后期的应用时的加工温度会达到400℃，而表面活性剂在此温度下往往已经分解，导致应用产品后期易出现较为明显的黄变；二是生产过程中表面活性剂残留于废水中，难以回收处理，易导致环境污染。为了解决上述问题，急需一种新的水基醚砜分散液的制备方法。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是提供一种水基聚醚砜分散液的制备方法。水基聚醚砜分散液的制备方法,按如下步骤制备，(1)将聚醚砜与有机溶剂按质量比1:4～5混合，在50～70℃温度下搅拌4～6小时，获得聚醚砜悬浮液；(2)将聚醚砜悬浮液冷却后，分散4～8min，按聚醚砜与沉析液质量比为1:5～7加入沉析液，继续分散20～30min，得到白色混合浆液；所述沉析液为有机溶剂与去离子水按质量比1:2～3混合的液体；(3)蒸馏白色混合浆液，得到水基聚醚砜分散液；其中，步骤(1)和(2)中所述有机溶剂为氯仿或四氢呋喃，步骤(1)(2)所用有机溶剂为同一种。优选的，步骤(1)中，聚醚砜与有机溶剂按质量比1:5混合。优选的，步骤(1)中，聚醚砜与有机溶剂混合后，在60℃温度下搅拌。其中，步骤(2)中，分散的方式为剪切和研磨。优选的，步骤(2)中，使用带有剪切研磨功能的分散设备进行强制分散，分散设备转速不低于3000rpm，优选分散设备转速至少为4500rpm。优选的，步骤(2)中，分散5min后加入沉析液。优选的，步骤(2)中，沉析液为有机溶剂与去离子水按质量比1:2混合的液体；优选的，步骤(2)中，聚醚砜与沉析液质量比为1:6。优选的，步骤(3)中，蒸馏至65～70℃回收有机溶剂；优选蒸馏至65～66℃回收有机溶剂。本发明要解决的第二个技术问题是提供一种水基聚醚砜分散液，由上述的水基聚醚砜分散液的制备方法制得。本发明的有益效果：1、克服了现有传统湿法研磨能耗高、生产周期长的问题，同时还克服了传统工艺中产品颗粒粒径大、分布宽、后续应用易黄变的问题。2、在树脂溶胀的状态下通过分散设备和沉析液的双重作用快速形成粒径小且均匀的水基聚醚砜分散液，解决传统研磨方法中聚醚砜颗粒粒径大的问题的同时未破坏聚醚砜树脂的分子链结构，保证了产品的应用性能。3、采用本发明方法制备的水基聚醚砜分散液性能优异、稳定。4、本发明方法生产效率高、成本低。附图说明图1为实施例1制备的聚醚砜分散液颗粒电镜照片。图2为对比例1传统湿法研磨获得的聚醚砜分散液颗粒电镜照片。具体实施方式本发明要解决的技术问题是提供一种水基聚醚砜分散液的制备方法。利用高分子在有机溶剂中的溶胀现象大幅降低高分子链间作用力，再通过加入复配的沉析液在高速分散设备中逐渐析出形成颗粒小且均匀的混合浆液，再将混合浆液蒸馏回收溶剂从而获得水基聚醚砜分散液。水基聚醚砜分散液的制备方法,按如下步骤制备，(1)将聚醚砜与有机溶剂按质量比1:4～5混合，在50～70℃温度下搅拌4～6小时，获得聚醚砜悬浮液；该步骤使聚醚砜溶胀在有机溶剂里，在此温度下搅拌，可以使聚醚砜加速溶解；有机溶剂选用低沸点有机溶剂，可以在蒸馏时，不形成共沸物，易全部回收。(2)将聚醚砜悬浮液冷却后，分散4～8min，按聚醚砜与沉析液质量比为1:5～7加入沉析液，继续分散20～30min，得到白色混合浆液；所述沉析液为有机溶剂与去离子水按质量比1:2～3混合的液体；(3)蒸馏白色混合浆液，得到水基聚醚砜分散液；其中，步骤(1)和(2)中所述有机溶剂为氯仿或四氢呋喃。步骤(1)(2)所用有机溶剂为同一种。优选的，步骤(1)中，聚醚砜与有机溶剂按质量比1:5混合。优选的，步骤(1)中，聚醚砜与有机溶剂混合后，在60℃温度下搅拌。其中，步骤(2)中，分散的方式为剪切和研磨。优选的，步骤(2)中，使用带有剪切研磨功能的分散设备进行强制分散，分散设备转速不低于3000rpm，优选分散设备转速至少为4500rpm。通过实验发现，同等结构设备中，转速越高，设备的剪切力越强，物料被剪切循环的次数也越多，聚醚砜树脂被强制分散的粒径就越小，同时其粒径分布也越小。优选的，步骤(2)中，分散5min后加入沉析液。优选的，步骤(2)中，沉析液为有机溶剂与去离子水按质量比1:2混合的液体；优选的，步骤(2)中，聚醚砜与沉析液质量比为1:6。优选的，步骤(3)中，蒸馏至65～70℃回收有机溶剂；优选蒸馏至65～66℃回收有机溶剂。本发明要解决的第二个技术问题是提供一种水基聚醚砜分散液，由上述的水基聚醚砜分散液的制备方法制得。由该方法制得的水基聚醚砜分散液不含表面活性剂，在后期使用过程中不易黄变。下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。实施例1水基聚醚砜分散液的制备(本发明的方法)以100L的反应釜为例，按以下质量准备原材料：聚醚砜树脂(8Kg)、氯仿(40Kg)、沉析液(48Kg，其中氯仿占16Kg、去离子水占32Kg)。将上述配方组分分别准确称重，向带有分水器、搅拌器和加热装置的100L反应釜中加入聚醚砜树脂(8Kg)和氯仿(40Kg)，开启搅拌，反应器加热至60℃，搅拌4小时后获得聚醚砜悬浮液。再将反应釜温度降至常温，将聚醚砜悬浮液放入具有剪切研磨功能的胶体磨中强制分散，胶体磨的转速4500rpm，强制分散5分钟后开始加入复配好的沉析液，当沉析液加完后继续搅拌25分钟，即可获得完全沉析的白色混合浆液。将混合浆液放入蒸馏釜中，加热至65℃蒸馏3小时后全部回收有机溶剂，即获得固含量(固含量：即聚醚砜分散液中固体份的质量分数)为20％的水基聚醚砜分散液，聚醚砜颗粒平均粒径为1.2微米，粒径分布范围0.2～2微米，该聚醚砜分散液颗粒电镜照片如图1所示。实施例2水基聚醚砜分散液的制备(本发明的方法)以100L的反应釜为例，按以下质量准备原材料：聚醚砜树脂(8Kg)、氯仿(32Kg)、沉析液(40Kg，其中氯仿占10Kg、去离子水占30Kg)。将上述配方组分分别准确称重，向带有分水器、搅拌器和加热装置的100L反应釜中加入聚醚砜树脂(8Kg)和氯仿(32Kg)，开启搅拌，反应器加热至50℃，搅拌5小时后获得聚醚砜悬浮液。再将反应釜温度降至常温，将聚醚砜悬浮液放入具有剪切研磨功能的胶体磨中强制分散，胶体磨的转速4500rpm，强制分散6分钟后开始加入复配好的沉析液，当沉析液加完后继续搅拌20分钟，即可获得完全沉析的白色混合浆液。将混合浆液放入蒸馏釜中，加热至65℃蒸馏3小时后全部回收有机溶剂，即获得固含量为21％的水基聚醚砜分散液，聚醚砜颗粒平均粒径为1.5微米，粒径分布0.2～2.5微米。实施例3水基聚醚砜分散液的制备(本发明的方法)以100L的反应釜为例，按以下质量准备原材料：聚醚砜树脂(8Kg)、四氢呋喃(40Kg)、沉析液(56Kg，其中四氢呋喃占18Kg、去离子水占38Kg)。将上述配方组分分别准确称重，向带有分水器、搅拌器和加热装置的100L反应釜中加入聚醚砜树脂(8Kg)和四氢呋喃(40Kg)，开启搅拌，反应器加热至70℃，搅拌6小时后获得聚醚砜悬浮液。再将反应釜温度降至常温，将聚醚砜悬浮液放入具有剪切研磨功能的胶体磨中强制分散，胶体磨的转速4500rpm，强制分散5分钟后开始加入复配好的沉析液，当沉析液加完后继续搅拌29分钟，即可获得完全沉析的白色混合浆液。将混合浆液放入蒸馏釜中，加热至70℃蒸馏3小时后全部回收有机溶剂，即获得固含量为17.4％水基聚醚砜分散液，聚醚砜颗粒平均粒径为1.1微米，粒径分布0.2～2微米。对比例1水基聚醚砜分散液的制备(传统湿法研磨法)。将聚醚砜粉末与水一起利用水磨机进行持续水磨超过48h，获得聚醚砜分散液，该聚醚砜分散液颗粒电镜照片如图2所示，可以看出，该聚醚砜分散颗粒粒径大、分布宽且形状不一。实施例4稳定性测试，测试所用的水基聚醚砜固含量为20％。将聚醚砜分散液量取100ML放入锥形瓶中，静置1周时间，结果如下表所示。聚醚砜分散液放置时间(1周)黄变现象分层现象实施例1微量沉淀不黄变无分层实施例2微量沉淀不黄变无分层实施例3微量沉淀不黄变无分层对比例1大量沉淀黄变分层溶媒挥发法微量沉淀黄变无分层当前第1页1 2 3