本发明属于聚合物纯化,具体涉及一种高分子聚合物的纯化方法和纯化高分子聚合物。
背景技术:
1、由于该极细高分子聚合物的特殊性,前端涉及化学原料众多,合成工艺复杂,工序众多,常常伴随着杂质的引入,这些杂质可能来源于原料、催化剂、封端剂等残留、未反应的单体或副反应产物等,这些杂质的存在不仅影响最终产品的性能,还可能对环境和人体健康造成潜在风险;同时此类高分子聚合物在后端应用的工艺制程常涉及光刻、激光转移等精密加工,对其纯度提出了至高要求,无法通过一般的工业化提纯分离方法,如与不良溶剂沉降、机械粉碎、研磨等进行纯化;实验室常用旋蒸、结晶等方法虽然可以进行纯化,但其效率极低,无法进行连续化、工业化生产。
2、目前,传统的高分子纯化技术,如溶剂萃取、沉淀、过滤和蒸馏等,虽然在一定程度上可以去除杂质,但这些方法往往耗时耗能,纯化效率低、用时时间长、工业化纯化技术排放废水废液多、过滤后灰分高,杂质无法去除干净,或清洗不净等问题;此外,这些方法可能需要使用大量的有机溶剂,这不仅增加了处理成本,还可能对环境造成污染,纯化效率低、用时时间长、工业化纯化技术排放废水废液多、过滤后灰分高,杂质无法去除干净,或清洗不净等问题。
3、随着可持续发展和绿色化学的兴起,业界对于开发新型纯化技术的需求日益增长,这些技术应当能够在不损害聚合物性能的前提下,有效去除杂质,同时减少能源消耗和环境污染。
4、因此,开发一种提纯效率高,还能够降低对环境影响的极细高分子聚合物的纯化方法,是本领域急需解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种极细高分子聚合物的纯化方法和纯化极细高分子聚合物,所述纯化方法能够有效去除极细高分子聚合物中的杂质,提高极细高分子聚合物的纯化度,且还具有纯化效率高和环境友好的优点,可以满足工业生产和环境保护的双重需求。
2、为达此目的,本发明采用以下技术方案:
3、第一方面,本发明提供一种极细高分子聚合物的纯化方法,所述纯化方法包括如下步骤:
4、(1)将极细高分子聚合物、极性溶剂a和水进行混合,过滤,得到滤饼a;
5、(2)将滤饼a和不良溶剂a进行混合,过滤,得到滤饼b;
6、(3)将滤饼b打碎后与极性溶剂b进行混合,过滤,得到滤饼c;
7、(4)重复步骤(3)与极性溶剂b进行混合以及过滤的步骤,直至滤液中低聚物、单体和助剂的质量百分含量≤5%为止,得到目标滤饼;
8、(5)将目标滤饼进行离心处理,完成所述聚烯高分子聚合物的纯化。
9、本发明提供的纯化方法,首先将极细高分子聚合物、极性溶剂a和水进行混合,其中,水可以将反应过剩的无机反应物杂质进行溶解,极性溶剂a则可以将部分极性有机杂质进行溶解,进而可以得到悬浮液,再经过滤,即可去除被包裹在极细高分子聚合物颗粒间隙的无机反应物杂质及部分极性有机杂质,得到滤饼a;然后将滤饼a和不良溶剂a进行混合,此时,由于滤饼a中仍含有部分副产物、未反应完的单体以及寡聚物等杂质,添加的不良溶剂a为上述杂质的良溶剂,进而可以将上述杂质进行萃取,同时可逐步将极细高分子聚合物从原良溶剂(混合液)中析出,同时将发生溶胀作用,形成小颗粒包裹团,使其发生类萃取作用并通过溶胀作用使聚合物颗粒变大,可加快后续过滤的速度,再进行过滤,即可去除大部分杂质,得到滤饼c;再将滤饼c打碎后与极性溶剂b再次进行混合和过滤,并重复上述步骤,直至滤液中检出的低聚物、单体和助剂的总质量百分含量不高于5%,即可得到较为纯净的目标滤饼;最后,对所得目标滤饼进行离心处理,即可完成所述极细高分子聚合物的春和,得到纯化后极细高分子聚合物。
10、本发明通过优选能使极细高分子聚合物充分溶胀的溶剂,使极细高分子聚合物发生溶胀,进而有效提高了混合液的过滤速率,使所述纯化方法具有效率高的优势,同时配合多次过滤以及离心的步骤,可以有效去除极细高分子聚合物中的不同类型的杂质,提高纯化后极细高分子聚合物的纯化度,且相较于传统纯化方法可以降低废水和废液的产生量,具有环境友好的优点,可以满足工业生产和环境保护的双重需求。
11、需要说明的是,在本发明提供的纯化方法中,所述“不良溶剂”指的是对极细高分子聚合物具有较弱溶解能力的溶剂,一般与极细高分子聚合物的相互作用参数χ接近或大于0.5;所述“良溶剂”指的是对极细高分子聚合物具有较强溶解能力的溶剂,与极细高分子聚合物的相互作用参数χ小于0.5;具体选择何种溶剂作为良溶剂,选择何种溶剂作为不良溶剂,需要根据极细高分子聚合物的种类来确定。
12、还需要说明的是,本发明提供的纯化方法的对步骤(4)中直至滤液中低聚物、单体和助剂的质量百分含量≤5%所采用的检测方法不做特殊限制,本发明优选uv吸收法。
13、优选地,步骤(1)所述极细高分子聚合物包括极细聚酰胺类高分子聚合物、极细聚氨酯类高分子聚合物、极细苯乙烯-马来酰亚胺类高分子聚合物、极细丙烯酸酯类高分子聚合物或极细三氮烯类高分子聚合物中的任意一种或至少两种的组合。
14、优选地,步骤(1)所述极细高分子聚合物的d50粒径为50~250nm,例如50nm、70nm、90nm、110nm、130nm、150nm、170nm、190nm、210nm、230nm或250nm等。
15、优选地,步骤(1)所述极细高分子聚合物通过将合成端所得极细高分子聚合物溶液过滤后得到。
16、本发明对所述极细高分子聚合物的合成方法不做特殊限制,采用本领域常规的合成方法进行即可。
17、优选地,以步骤(1)所述极细高分子聚合物的重量为1kg计,步骤(1)所述极性溶剂a和水的总用量为5~10l,例如5l、6l、7l、8l、9l或10l等。
18、优选地,步骤(1)所述极性溶剂和水的体积比为1:(1~6),例如1:1、1:2、1:3、1:4、1:5或1:6等。
19、优选地,步骤(1)所述极性溶剂a包括甲醇、乙醇或异丙醇中的任意一种或至少两种的组合。
20、优选地,步骤(1)所述混合为超声混合。
21、优选地,所述超声混合的功率为50~70w,例如50w、52w、54w、56w、58w、60w、62w、64w、66w、68w或70w等。
22、优选地,所述超声混合的时间为2~4min,例如2.2min、2.4min、2.6min、2.8min、3min、3.2min、3.4min、3.6min或3.8min等。
23、优选地,步骤(1)所述过滤为加压过滤。
24、优选地,所述加压过滤的压力为0.1~0.25mpa,例如0.1mpa、0.12mpa、0.14mpa、0.16mpa、0.18mpa、0.2mpa、0.22mpa、0.24mpa或0.25mpa等。
25、优选地,以步骤(2)所述滤饼a的质量为1kg计,步骤(2)所述不良溶剂a的用量为1~4l,例如1l、1.5l、2l、2.5l、3l、3.5l或4l等。
26、优选地,步骤(2)所述不良溶剂a包括烷烃、醚、仲醇或伯醇中的任意一种或至少两种的组合。
27、优选地,步骤(2)所述混合为超声混合。
28、优选地,所述超声混合的功率为50~70w,例如50w、52w、54w、56w、58w、60w、62w、64w、66w、68w或70w等。
29、优选地,所述超声混合的时间为2~4min,例如2.2min、2.4min、2.6min、2.8min、3min、3.2min、3.4min、3.6min或3.8min等。
30、优选地,步骤(2)所述过滤为加压过滤。
31、优选地,所述加压过滤的压力为0.1~0.25mpa,例如0.1mpa、0.12mpa、0.14mpa、0.16mpa、0.18mpa、0.2mpa、0.22mpa、0.24mpa或0.25mpa等。
32、优选地,以步骤(3)所述滤饼b的质量为1kg计,步骤(3)所述良溶剂b的用量为5~10l,例如5l、6l、7l、8l、9l或10l等。
33、优选地,步骤(3)所述极性溶剂包括仲醇和/或伯醇。
34、优选地,步骤(3)所述混合为超声混合。
35、优选地,所述超声混合的功率为50~70w,例如50w、52w、54w、56w、58w、60w、62w、64w、66w、68w或70w等。
36、优选地,所述超声混合的时间为2~4min,例如2.2min、2.4min、2.6min、2.8min、3min、3.2min、3.4min、3.6min或3.8min等。
37、优选地,步骤(3)所述过滤为加压过滤。
38、优选地,所述加压过滤的压力为0.1~0.25mpa,例如0.1mpa、0.12mpa、0.14mpa、0.16mpa、0.18mpa、0.2mpa、0.22mpa、0.24mpa或0.25mpa等。
39、优选地,步骤(5)所述离心处理的方法具体包括如下步骤:
40、(5a)将目标滤饼溶解在良溶剂中,离心去除不溶物,得到上层清液;
41、(5b)将上层清液和不良溶剂b进行混合,过滤,得到滤饼;
42、(5c)向滤饼中加入水进行清洗,过滤,完成所述离心处理。
43、优选地,步骤(5b)所述混合在搅拌的条件下进行。
44、优选地,步骤(5b)所混合的时间为0.5~2.5h,例如0.5h、0.7h、0.9h、1.1h、1.3h、1.5h、1.7h、1.9h、2.1h、2.3h或2.5h等。
45、优选地,步骤(5)所述离心处理后还包括干燥的步骤。
46、优选地,所述干燥的方法具体包括:先在常压、50~100℃(例如50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃等)下烘干8~24h(例如8h、10h、12h、14h、16h、18h、20h、22h或24h等),再在0.1~130pa(例如0.1pa、0.5pa、1pa、5pa、10pa、20pa、40pa、60pa、80pa、100pa或120pa等)、50~100℃(例如50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃等)下继续烘干12~48h(例如8h、10h、12h、14h、16h、18h、20h、22h或24h等)至恒重,完成所述干燥。
47、作为本发明的优选技术方案,所述纯化方法包括如下步骤:
48、(1)先将合成端所得极细高分子聚合物溶液进行过滤,然后将过滤所得极细高分子聚合物、极性溶剂a和水在50~70w下超声混合2~4min,最后在0.1~0.25mpa下加压过滤,得到滤饼a;
49、(2)将滤饼a和不良溶剂a在50~70w下超声混合2~4min,在0.1~0.25mpa下加压过滤,得到滤饼b;
50、(3)将滤饼b打碎后与极性溶剂b在50~70w下超声混合2~4min,在0.1~0.25mpa下加压过滤,得到滤饼c;
51、(4)重复步骤(3)与极性溶剂b在50~70w下超声混合2~4min,以及在0.1~0.25mpa下加压过滤的步骤,直至滤液中低聚物、单体和助剂的质量百分含量总和≤5%为止,得到目标滤饼;
52、(5)先将目标滤饼溶解在良溶剂中,离心去除不溶物,在将所得上层清液和不良溶剂b混合0.5~2.5h,进行过滤,最后向所得滤饼中加入水进行清洗,再次过滤,得到潮湿的极细高分子聚合物;
53、(6)将潮湿的极细高分子聚合物在常压、50~100℃下烘干8~24h,再在0.1~130pa、50~100℃下继续烘干12~48h至恒重,完成所述极细高分子聚合物的纯化。
54、第二方面,本发明提供一种纯化极细高分子聚合物,所述纯化极细高分子聚合物采用如第一方面所述的纯化方法处理后得到。
55、优选地,所述纯化极细高分子聚合物的d50粒径为50~250nm,例如50nm、70nm、90nm、110nm、130nm、150nm、170nm、190nm、210nm、230nm或250nm等。
56、相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
57、本发明提供的极细高分子聚合物的纯化方法通过在纯化过程中使极细高分子聚合物发生溶胀,进而有效提高了混合液的过滤速率,使所述纯化方法具有效率高的优势,同时配合多次过滤以及离心的步骤,可以有效去除极细高分子聚合物中的不同类型的杂质,提高纯化后极细高分子聚合物的纯化度,且相较于传统纯化方法可以降低废水和废液的产生量,具有环境友好的优点,可以满足工业生产和环境保护的双重需求。
1.一种极细高分子聚合物的纯化方法,其特征在于,所述纯化方法包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的纯化方法,其特征在于,步骤(1)所述极细高分子聚合物包括极细聚酰胺类高分子聚合物、极细聚氨酯类高分子聚合物、极细苯乙烯-马来酰亚胺类高分子聚合物、极细丙烯酸酯类高分子聚合物或极细三氮烯类高分子聚合物中的任意一种或至少两种的组合;
3.根据权利要求1或2所述的纯化方法,其特征在于,以步骤(1)所述极细高分子聚合物的重量为1kg计,步骤(1)所述极性溶剂a和水的总用量为5~10l;
4.根据权利要求1~3任一项所述的纯化方法,其特征在于,以步骤(2)所述滤饼a的重量为1kg计,步骤(2)所述不良溶剂a的用量为1~4l;
5.根据权利要求1~4任一项所述的纯化方法,其特征在于,以步骤(3)所述滤饼b的重量为1kg计,步骤(3)所述极性溶剂b的用量为5~10l;
6.根据权利要求1~5任一项所述的纯化方法,其特征在于,步骤(5)所述离心处理的方法具体包括如下步骤:
7.根据权利要求1~6任一项所述的纯化方法,其特征在于,步骤(5)所述离心处理后还包括干燥的步骤;
8.根据权利要求1~7任一项所述的纯化方法,其特征在于,所述纯化方法包括如下步骤:
9.一种纯化极细高分子聚合物,其特征在于,所述纯化极细高分子聚合物采用如权利要求1~8任一项所述的纯化方法处理后得到。
10.根据权利要求9所述的纯化极细高分子聚合物,其特征在于,所述纯化极细高分子聚合物的d50粒径为50~250nm。