本发明属于高分子化合物合成
技术领域：
，具体涉及一种热固性烯丙基(醚)官能化聚苯醚的制备工艺。
背景技术：
：聚苯醚树脂是由2、6-二甲基苯酚经氧化偶合缩聚反应而成，是一种综合性能优异的热塑性工程塑料。其分子结构如下所示：它不仅具有优良的力学性能，还有优异的介电性能(介电常数dk＝2.45<1mhz>、损耗因子df＝0.0007<1mhz>)，高玻璃化温度(tg＝210℃)，具有很低的吸水性(室温下饱和吸水率小于0.05％)，这对于高频领域应用十分重要。聚苯醚树脂在美国称为ppo，在日本称为ppe，其分子量数均分子量一般为30000-50000，主要作为工程塑料使用。虽然聚苯醚具有许多突出的优异性能，但由于它的热塑性，当用做印制电路基材时存在如下致命的缺点：(1)耐热性不够。pcb基材作用材料需要有极高的耐热性；因为在焊接时，pcb基材必须暴露于高温下，由于聚苯醚的玻璃化温度略低于浸焊温度(260℃)，由一般的聚苯醚得到的基材在高于约200℃的温度下会发生变形，由此而引起力学性能下降，并使基材表面电路铜箔剥落，钻孔加工困难。(2)热塑性聚苯醚耐芳香烃和卤代烃等溶剂性能差，并能溶解在其中，而在pcb加工过程中，要用芳香烃和卤代烃等溶剂进行清洗，这个问题就显得很重要。因此要使得热塑性聚苯醚完美的应用于高频高速电子领域，必须将热塑性聚苯醚树脂进行热固性化改性处理，业界一般都倾向于使用2，6-二甲基苯酚与双酚化合物进行单体共聚法，首先合成双端羟基聚苯醚树脂；进而制备一系列满足高频高速电子领域应用要求的改性聚苯醚树脂。但由于现有的双端羟基聚苯醚树脂的制备工艺，存在得到的聚苯醚树脂结构中活性基团少的问题，使得由现有工艺制备的双端羟基聚苯醚树脂进一步合成的热固性聚苯醚树脂存在如下缺陷：固化交联密度较低，不能很好地表现出树脂的热固化性能，应用于高频高速电子领域时，表现出树脂的耐溶剂性并不理想等问题。技术实现要素：为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种热固性烯丙基(醚)官能化聚苯醚的制备工艺。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：一种热固性烯丙基(醚)官能化聚苯醚的制备工艺，所述热固性烯丙基(醚)官能化聚苯醚由双端羟基聚苯醚先与皂化剂进行皂化反应，再与氯丙烯在相转移催化剂作用下进行醚化反应而成；其中，所述双端羟基聚苯醚中含有烯丙基活性基团。进一步地，所述的制备工艺，包括以下步骤：步骤一，将混合溶剂加入反应容器中，在搅拌下加入所述双端羟基聚苯醚及皂化剂，在常压、50-70℃条件下使其溶解并在该条件下进行皂化反应；步骤二，皂化反应完成后，加入相转移催化剂，并滴加氯丙烯，在50-70℃回流温度下保持回流状态4-6小时，反应结束；步骤三，将反应溶液静置，使有机相与水相充分分层；步骤四，将所述有机相送入洗涤容器，用水洗涤至中性；步骤五，将洗涤后的有机相送入浓缩容器，用蒸汽真空蒸馏出甲苯及过量的氯丙烯，蒸馏条件为常压/-0.1mpa、110℃；得到所述热固性烯丙基(醚)官能化聚苯醚产品。进一步地，所述双端羟基聚苯醚与皂化剂的质量比为20:1；所述双端羟基聚苯醚与氯丙烯的质量比为1:1；所述混合溶剂的质量与皂化剂的质量比为100:1；所述相转移催化剂与皂化剂的质量比为1:1。进一步地，所述混合溶剂为等量的水和甲苯；所述皂化剂为烧碱；所述相转移催化剂为十六烷基溴化铵。进一步地，所述双端羟基聚苯醚由2、6-二甲基苯酚、四甲基双酚a和二烯丙基双酚化合物在铜离子-吡啶为催化剂，氧气为氧化剂的条件下，在有机溶剂b中通过氧化耦合共聚反应制得。进一步地，所述双端羟基聚苯醚的制备工艺包括以下步骤：步骤一，往溶解容器中加入有机溶剂b、所述2、6-二甲基苯酚、所述四甲基双酚a和所述二烯丙基双酚化合物，搅拌溶解，得到第一混合溶液；同时往所述反应容器内加入有机溶剂b、氯化亚铜和吡啶，搅拌下往反应容器底部固定的气体分布装置中通入空气，并同时往所述反应容器上部气相空间通入氮气，使维持在气相空间的氧气浓度低于有机溶剂b的限氧浓度，保持所述反应容器压力0.4mpa、温度20℃，从通空气开始计时30分钟，使所述反应容器内体系充分进行预氧化；预氧化完成后，得到第二混合溶液；步骤二，将所述第一混合溶液用计量泵计时滴加到所述第二混合溶液中，控制滴加时间为1-3小时；步骤三，滴加完毕后，保持反应温度20℃继续反应3-4小时；步骤四，反应结束后，关闭空气系统阀门，用氮气维持到常压；步骤五，将反应结束后的体系真空过滤，得到所述双端羟基聚苯醚。进一步地，所述二烯丙基双酚化合物为二烯丙基双酚a；所述有机溶剂b为甲醇。进一步地，所述气体分布装置为圆形固定式结构，其上均匀分布有多个开孔方向朝下的小孔。进一步地，所述四甲基双酚a与二烯丙基双酚化合物的质量比为1:1；所述2、6-二甲基苯酚与所述四甲基双酚a和所述二烯丙基双酚化合物的总质量之比为5:1；所述有机溶剂a与所述2、6-二甲基苯酚的质量比为(1.0-1.5):1；所述有机溶剂b与所述2、6-二甲基苯酚的质量比为0.8:1；所述氯化亚铜和吡啶总质量与所述2、6-二甲基苯酚的质量比为(0.4-0.5):1。进一步地，所述甲基双酚a由2、6-二甲基苯酚与丙酮在酸性气体催化剂作用下，在有机溶剂a体系中通过缩合脱水反应制备而成。与现有技术相比，本发明的有益效果：1、本发明制备的制备工艺制备的热固性烯丙基(醚)官能化聚苯醚，树脂的交联密度进一步提高，耐溶剂性能远高于现有工艺制备的烯丙基(醚)官能化聚苯醚，可以更好地应用于高频高速电子领域。2、本发明制备的制备工艺制备的热固性烯丙基(醚)官能化聚苯醚，分子量低，分子量控制稳定，分子量分布均匀，是高频高速电子产品用理想基体树脂。具体实施方式本发明提供了一种热固性烯丙基(醚)官能化聚苯醚的制备工艺，所述热固性烯丙基(醚)官能化聚苯醚由双端羟基聚苯醚先与皂化剂进行皂化反应，再与氯丙烯在相转移催化剂作用下进行醚化反应而成；其中，所述双端羟基聚苯醚中含有烯丙基活性基团。化学反应式如下：制备工艺可以包括以下步骤：步骤一，将由混合溶剂加入反应容器中，在搅拌下加入所述双端羟基聚苯醚及皂化剂，在常压、50-70℃条件下使其溶解并在该条件下进行皂化反应；其中，混合溶剂优选为等量的水和甲苯，水优选为去离子水；所述皂化剂优选为烧碱；所述双端羟基聚苯醚与皂化剂的质量比为20:1；所述混合溶剂的质量与皂化剂的质量比为100:1。步骤二，皂化反应完成后，加入相转移催化剂，并滴加氯丙烯，在50-70℃回流温度下保持回流状态4-6小时，反应结束；其中，所述相转移催化剂优选为十六烷基溴化铵；所述氯丙烯与所述双端羟基聚苯醚的质量比为1:1；所述相转移催化剂与皂化剂的质量比为1:1。步骤三，将反应溶液静置，使有机相与水相充分分层。步骤四，将所述有机相送入洗涤容器，用水洗涤至中性；水优选为去离子水。步骤五，将洗涤后的有机相送入浓缩容器，用蒸汽真空蒸馏出甲苯及过量的氯丙烯，蒸馏条件为常压/-0.1mpa、110℃；得到所述热固性烯丙基(醚)官能化聚苯醚产品。本发明的制备工艺得到的热固性烯丙基(醚)官能化聚苯醚，在耐溶剂测试中，重量损失率≤1％，说明其具有较好的交联密度，可以应用于应用于高频高速电子领域。为了得到烯丙基(醚)官能化聚苯醚产品更好的性能，本发明优选的双端羟基聚苯醚是通过以下合成工艺得到：双端羟基聚苯醚由2、6-二甲基苯酚、四甲基双酚a和二烯丙基双酚化合物在铜离子-吡啶为催化剂，氧气为氧化剂的条件下，在有机溶剂b中通过氧化耦合共聚反应制得。化学反应式如下：具体地，可以包括以下步骤：步骤一，往溶解容器中加入有机溶剂b、2、6-二甲基苯酚、四甲基双酚a和二烯丙基双酚化合物，搅拌溶解，得到第一混合溶液；其中，二烯丙基双酚化合物优选为二烯丙基双酚a；有机溶剂b优选为甲醇；四甲基双酚a与二烯丙基双酚化合物的质量比为1:1；2、6-二甲基苯酚与四甲基双酚a和二烯丙基双酚化合物的总质量之比为5:1；有机溶剂a与2、6-二甲基苯酚的质量比为(1.0-1.5):1。同时往反应容器内加入有机溶剂b、氯化亚铜和吡啶，搅拌下往反应容器底部固定的气体分布装置中通入空气，并同时往反应容器上部气相空间通入氮气，使维持在气相空间的氧气浓度低于有机溶剂b的限氧浓度，保持反应容器压力0.4mpa(表压)、温度20℃，从通空气开始计时30分钟，使反应容器内体系充分进行预氧化；预氧化完成后，得到第二混合溶液；其中，有机溶剂b与2、6-二甲基苯酚的质量比为0.8:1；氯化亚铜和吡啶总质量与2、6-二甲基苯酚的质量比为(0.4-0.5):1。作为一种实施方式，气体分布装置为圆形固定式结构，其上均匀分布有多个开孔方向朝下的小孔；具体地，本发明使用的气体分布装置的形状可以是圆环形，圆环具有多个和连接圆环中心点的半径管，圆管的中心点与反应釜底部固定，圆环与进气管连通；圆环和半径管的下部均匀设置有多个小孔，小孔方向朝下开设的目的是，随着反应的进行，产品会逐渐在反应釜底部沉淀，通过向下部体系通入空气，使底部的溶液能够充分均匀的反应，使整个反应体系的反应更加均匀。本发明的气体分布装置工作时将大股的圆柱空气流分成许多细股的空气流，在搅拌器的配合下粉碎成更小气泡，通过气体分布装置上的多个均匀小孔通入液体中反应，该装置可以使空气通入液体时能够均匀分布在其中，利用反应更加均匀充分；另外使反应所需要的空气直接从反应器外通过连接管道，直接通入反应器底部的固定式气体分布器，进而进入体系溶液中参与氧化耦合共聚反应，从而彻底消除静电的产生。步骤二，将第一混合溶液用计量泵计时滴加到第二混合溶液中，控制滴加时间为1-3小时。步骤三，滴加完毕后，保持反应温度20℃继续反应3-4小时。步骤四，反应结束后，关闭空气系统阀门，用氮气维持到常压。步骤五，将反应结束后的体系真空过滤，得到双端羟基聚苯醚。本发明涉及的双端羟基聚苯醚的制备工艺，得到的双端羟基聚苯醚结构中，在苯环侧链上除了含有ch3-结构外，还含有一定数量的烯丙基活性基团(ch2＝ch-ch2-)，使得树脂体系进一步合成的烯丙基(醚)官能化聚苯醚具有较高的交联密度，应用于高频高速电子领域时，表现出树脂体系很好地耐溶剂性能。此外，上述双端羟基聚苯醚的制备工艺中，甲醇体系的限氧浓度为10％(vol/vol)，具体可以采用dcs控制系统结合在线分析仪控制在气相空间的氧气浓度低于10％。在实际生产工艺中，除了在线分析仪实时监测通入氧气和氮气的浓度外，还配套使用安全相关系统(如安全仪表系统sis)，对重大危险工艺实时进行监测，并在出现重大安全隐患发生前，实现进料切断及系统保护，确保所有的安全措施满足国家安监总管三【2009】116号及【2013】3号涉及的重点监管的危险化工工艺的安全要求。需要说明的是，本发明的双端羟基聚苯醚的制备工艺中，所使用的原材料四甲基双酚a可以是市场上购买的普通四甲基双酚a，但优选通过以下制备工艺制备而成的四甲基双酚a：一种四甲基双酚a的制备工艺，由2、6-二甲基苯酚与丙酮在酸性气体催化剂作用下，在有机溶剂a体系中通过缩合脱水反应制备而成。化学反应式如下：具体地，可以包括以下步骤：步骤一，往反应容器内加入有机溶剂a、丙酮，搅拌均匀后加入2、6-二甲基苯酚，控制反应容器内温度0-10℃，搅拌下使2、6-二甲基苯酚完全溶解；其中，2、6-二甲基苯酚与丙酮的质量比为1:1；有机溶剂a的质量与丙酮的质量比为(1.5-2.0)：1；其中，有机溶剂a优选为甲苯。步骤二，往反应容器内充入酸性气体催化剂，维持反应容器内压力为0.01mpa表压，在0-10℃下，计时反应6-9小时；其中，酸性气体催化剂优选为hcl气体。步骤三，反应结束后，使反应容器内酸性气体催化剂进入真空系统的碱液吸收装置进行吸收；步骤四，蒸馏出未反应的丙酮，蒸馏温度为80℃；步骤五，反应容器内温度保持在80-90℃下进行中和洗涤，用80-90℃碳酸钠水溶液洗至水相ph＝6-7为止；步骤六，在室温下使溶解在有机相中的产物充分结晶并过滤后干燥得到四甲基双酚a。本发明的四甲基双酚a的制备工艺，本发明的四甲基双酚a的制备工艺，制备工艺简单，制备出的四甲基双酚a纯度更高。下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例一一种热固性烯丙基(醚)官能化聚苯醚的制备工艺，包括以下步骤：a、将去离子水50kg及甲苯50kg加入反应釜，在搅拌条件下加入双端羟基聚苯醚20kg及烧碱1.0kg，在微热条件(常压、60℃)下使其溶解并进行皂化反应(常压、60℃)。b、皂化反应完成后，加入相转移催化剂十六烷基溴化铵1.0kg，并开始滴加氯丙烯20kg，并保持回流状态(60℃)一直反应到结束，反应时间5个小时。c、反应结束后体系静置一段时间，使有机相与水相充分分层。d、将有机相送入洗涤釜，用去离子水洗涤至中性。e、将洗涤后的有机相送入浓缩釜(常压/-0.1mpa、110℃)，用蒸汽真空蒸馏(常压/-0.1mpa、110℃)出甲苯及过量的氯丙烯，得产品烯丙基(醚)官能化聚苯醚。实施例二一种热固性烯丙基(醚)官能化聚苯醚的制备工艺，包括以下两大部分：(一)先合成双端羟基聚苯醚a、往溶解釜中加入甲醇120kg，dmp100kg及四甲基双酚a10kg、二烯丙基双酚a10kg，搅拌下使完全溶解。同时往反应釜中加甲醇80kg，氯化亚铜0.5kg，吡啶40kg，搅拌下往反应器底部固定式气体分布装置中通入空气并同时往反应器上部气相空间通入n2，使维持在气相空间的氧气浓度低于有机溶剂b的限氧浓度，保持反应釜压力0.4mpa(表压)，温度20℃；从通空气开始计时30分钟，使釜内体系充分进行预氧化。b、预氧化完成后，将溶解釜中的dmp/四甲基双酚a/二烯丙基双酚a甲醇溶液，用计量泵计时加入反应釜中，控制时间为2小时。c、滴加完毕后，保持20℃继续反应3.5小时，随着反应进行，生成的产品不断从甲醇中沉淀，并分散在甲醇中。d、反应结束后，关闭空气系统阀门，用n2维持到常压。e、真空过滤得双端羟基聚苯醚产品。(二)由合成的双端羟基聚苯醚合成烯丙基(醚)官能化聚苯醚a、将去离子水50kg及甲苯50kg加入反应釜，在搅拌条件下加入双端羟基聚苯醚20kg及烧碱1.0kg，在微热条件(常压、60℃)下使其溶解并进行皂化反应(常压、60℃)。b、皂化反应完成后，加入相转移催化剂十六烷基溴化铵1.0kg，并开始滴加氯丙烯20kg，并保持回流状态(60℃)一直反应到结束，反应时间5个小时。c、反应结束后体系静置一段时间，使有机相与水相充分分层。d、将有机相送入洗涤釜，用去离子水洗涤至中性。e、将洗涤后的有机相送入浓缩釜(常压/-0.1mpa、110℃)，用蒸汽真空蒸馏(常压/-0.1mpa、110℃)出甲苯及过量的氯丙烯，得产品烯丙基(醚)官能化聚苯醚。实施例三一种热固性烯丙基(醚)官能化聚苯醚的制备工艺，包括以下三大部分：(一)先合成四甲基双酚aa、往反应釜中加甲苯50kg、丙酮30kg，搅拌均匀后加2、6-二甲基苯酚(dmp)30kg，控制反应釜内温度0-10℃，搅拌下使dmp完全溶解。b、往反应釜内充hcl气体，维持釜内压力为微正压(0.01mpa表压)，在0-10℃下，计时反应8小时。c、反应结束后，使釜内hcl气体进入真空系统的碱液吸收装置。d、蒸馏出未反应的丙酮，蒸馏温度为80℃。e、釜内温度在80-90℃下进行中和洗涤，用80-90℃碳酸钠水溶液洗至水相ph＝6-7为止。f、在室温下使充分结晶并过滤后干燥得四甲基双酚a成品。得到的四甲基双酚a的纯度为99％。(二)由合成的四甲基双酚a合成双端羟基聚苯醚a、往溶解釜中加入甲醇120kg，dmp100kg及四甲基双酚a10kg、二烯丙基双酚a10kg，搅拌下使完全溶解。同时往反应釜中加甲醇80kg，氯化亚铜0.5kg，吡啶40kg，搅拌下往反应器底部固定式气体分布装置中通入空气并同时往反应器上部气相空间通入n2，使维持在气相空间的氧气浓度低于有机溶剂b的限氧浓度，保持反应釜压力0.4mpa(表压)，温度20℃；从通空气开始计时30分钟，使釜内体系充分进行预氧化。b、预氧化完成后，将溶解釜中的dmp/四甲基双酚a/二烯丙基双酚a甲醇溶液，用计量泵计时加入反应釜中，控制时间为2小时。c、滴加完毕后，保持20℃继续反应3.5小时，随着反应进行，生成的产品不断从甲醇中沉淀，并分散在甲醇中。d、反应结束后，关闭空气系统阀门，用n2维持到常压。e、真空过滤得双端羟基聚苯醚产品。(三)再由合成的双端羟基聚苯醚合成烯丙基(醚)官能化聚苯醚a、将去离子水50kg及甲苯50kg加入反应釜，在搅拌条件下加入双端羟基聚苯醚20kg及烧碱1.0kg，在微热条件(常压、60℃)下使其溶解并进行皂化反应(常压、60℃)；b、皂化反应完成后，加入相转移催化剂十六烷基溴化铵1.0kg，并开始滴加氯丙烯20kg，并保持回流状态(60℃)一直反应到结束，反应时间5个小时；c、反应结束后体系静置一段时间，使有机相与水相充分分层；d、将有机相送入洗涤釜，用去离子水洗涤至中性；e、将洗涤后的有机相送入浓缩釜(常压/-0.1mpa、110℃)，用蒸汽真空蒸馏(常压/-0.1mpa、110℃)出甲苯及过量的氯丙烯，得产品烯丙基(醚)官能化聚苯醚。上述实施例制备的烯丙基(醚)官能化聚苯醚具有如下更好的特性：(1)、双端羟基聚苯醚树脂数均分子量(mn)可调节范围：1500-5000；(2)、双端羟基聚苯醚树脂分子量分布(mn/mw)范围：1.4-1.6(3)、双端羟基聚苯醚树脂中烯丙基活性基团(ch2＝ch-ch2-)含量：2-4％。对比例一一种烯丙基(醚)官能化聚苯醚的制备工艺，包括以下步骤：a、将去离子水40kg及甲苯40kg加入反应釜，在搅拌条件下加入双端羟基聚苯醚20kg及烧碱1.0kg，60℃温度下使其溶解并进行皂化反应；其中，双端羟基聚苯醚苯环侧链上仅含有ch3-基团。b、皂化反应完成后，加入相转移催化剂2.0kg，并加入氯丙烯20kg，60℃温度下反应5个小时；c、反应结束后体系静置一段时间，使有机相与水相充分分层；d、将有机相送入洗涤釜，用去离子水洗涤至中性；e、将洗涤后的有机相送入浓缩釜，用蒸汽真空蒸馏出甲苯及过量的氯丙烯，得产品。对比例二一种热固性烯丙基(醚)官能化聚苯醚的制备工艺，包括以下两大部分：(一)先合成双端羟基聚苯醚a、往溶解釜中加入甲醇120kg，dmp100kg及四甲基双酚a20kg，搅拌下使完全溶解。同时往反应釜中加甲醇80kg，氯化亚铜0.5kg，吡啶40kg，保持反应釜压力0.4mpa(表压)，温度20℃；从通空气开始计时30分钟，使釜内体系充分进行预氧化。b、预氧化完成后，将溶解釜中的dmp/四甲基双酚a/甲醇溶液，用计量泵计时加入反应釜中，控制时间为2小时。c、滴加完毕后，保持20℃继续反应3.5小时。d、反应结束后，关闭空气系统阀门，用n2维持到常压。e、真空过滤得双端羟基聚苯醚产品。(二)由合成的双端羟基聚苯醚合成烯丙基(醚)官能化聚苯醚一种烯丙基(醚)官能化聚苯醚的制备工艺，包括以下步骤：a、将去离子水40kg及甲苯40kg加入反应釜，在搅拌条件下加入双端羟基聚苯醚20kg及烧碱1.0kg，60℃温度下使其溶解并进行皂化反应。b、皂化反应完成后，加入相转移催化剂2.0kg，并加入氯丙烯20kg，60℃温度下反应5个小时。c、反应结束后体系静置一段时间，使有机相与水相充分分层。d、将有机相送入洗涤釜，用去离子水洗涤至中性。e、将洗涤后的有机相送入浓缩釜，用蒸汽真空蒸馏出甲苯及过量的氯丙烯，得产品。对上述实施例和对比例制备的烯丙基(醚)官能化聚苯醚进行热固性能测试：分别取实施例一、实施例二和实施例三制备的烯丙基(醚)官能化聚苯醚100g，与固化剂双(3-乙基-5-甲基-4-马来酰亚胺基苯基)甲烷10g混合均匀后，在200℃条件下固化60分钟，在溶剂三氯甲烷中浸泡12小时后，干燥后称重，计算损失率。作为对比，取对比例一和对比例二不含烯丙基活性基团的烯丙基(醚)官能化聚苯醚与双(3-乙基-5-甲基-4-马来酰亚胺基苯基)甲烷体系，经同样条件处理后计算损失率，结果见表1：表1产品耐溶剂性测试结果测试产品损失率(％)实施例一产品0.9％实施例二产品0.7％实施例三产品0.6％对比例一产品3％对比例二产品4％从表1可以看出，本发明的制备方法，得到的烯丙基(醚)官能化聚苯醚由于含有更多的活性基团，具有更高的交联密度，比不含有烯丙基活性基团的烯丙基(醚)官能化聚苯醚在耐溶剂测试中表现出更好的耐溶剂性能，能够克服现有的热固性聚苯醚树应用于高频高速电子领域时，耐溶剂性能差限制其应用的缺陷。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。当前第1页12