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WO2004060972A1 - ポリアリーレンスルフィド及びその製造方法 - Google Patents

ポリアリーレンスルフィド及びその製造方法 Download PDF

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Publication number
WO2004060972A1
WO2004060972A1 PCT/JP2003/016332 JP0316332W WO2004060972A1 WO 2004060972 A1 WO2004060972 A1 WO 2004060972A1 JP 0316332 W JP0316332 W JP 0316332W WO 2004060972 A1 WO2004060972 A1 WO 2004060972A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mol
alkali metal
reaction
metal hydroxide
dehydration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2003/016332
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hiroyuki Sato
Tatsuya Kawasaki
Yasushi Nakazawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kureha Corp
Original Assignee
Kureha Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kureha Corp filed Critical Kureha Corp
Priority to US10/540,833 priority Critical patent/US8138302B2/en
Priority to AU2003292585A priority patent/AU2003292585A1/en
Priority to KR1020057011970A priority patent/KR101131233B1/ko
Priority to EP03782836A priority patent/EP1577336B1/en
Priority to JP2004564498A priority patent/JP4388479B2/ja
Priority to DE60323394T priority patent/DE60323394D1/de
Publication of WO2004060972A1 publication Critical patent/WO2004060972A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G75/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G75/02Polythioethers
    • C08G75/04Polythioethers from mercapto compounds or metallic derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G75/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G75/02Polythioethers
    • C08G75/0204Polyarylenethioethers
    • C08G75/025Preparatory processes
    • C08G75/0259Preparatory processes metal hydrogensulfides

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a polyarylene sulfide in which a sulfur source and a dihaloaromatic compound are polymerized in an organic amide solvent.
  • the polymerization reaction can be carried out stably by using a combination of metal hydroxides, and the content of impurities by-produced at the time of the polymerization reaction, bis 4 -chlorophenyl sulfide, is extremely small, and ⁇ -
  • the present invention relates to a method for producing a polyarylene sulfide which is excellent in reactivity with a silane coupling agent such as aminopropyltriethoxysilane, has a low compound volatile content, and can provide a polymer having a good color tone.
  • the present invention also relates to a polyarylene sulfide having a low content of bis 4-chlorophenyl sulfide. Further, the present invention relates to a polyarylene sulfide having excellent reactivity with a silane coupling agent such as ⁇ -aminopropyltriethoxysilane.
  • a silane coupling agent such as ⁇ -aminopropyltriethoxysilane.
  • PAS Polyphenylene sulfide
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PAS can be molded into various molded products, films, sheets, fibers, etc. by general melt processing methods such as extrusion molding, injection molding, and compression molding. Is widely used in
  • a method for producing PAS As a typical method for producing PAS, a method is known in which a sulfur source is reacted with a dihaloaromatic compound in an organic amide solvent such as N-methyl-1-pyrrolidone.
  • a method is known in which an alkali metal hydroxide is used as a raw material for a sulfur source in combination with an alkali metal hydroxide. This method stabilizes the polymerization reaction. It is difficult to set conditions for implementation.
  • a large amount of alkali metal hydroxide is used, so that it is difficult to suppress a side reaction, the content of volatile components is large, and bis4-monochloride, which is an impurity, is used. It is difficult to reduce the content of oral phenyl sulfide.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-3024336 discloses that the amount of the alkali metal hydroxide used is 0.7 to 1.3 mol, preferably 1 mol, per mol of the aluminum metal sulfide. It is stated to be in the range of 0.9 to 1.1 mol.
  • An example of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-30243 discloses an experimental example using sodium hydroxide in a ratio of 0.92 mol to 1 mol of sodium hydrosulfide.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-2-2714 discloses similar technical matters.
  • a method of producing the same has been proposed (for example, Japanese Patent Publication No. 6-51792).
  • side reactions are likely to occur, and it is difficult to carry out the polymerization reaction stably.
  • the content of bis 4-monophenyl sulfide is reduced, and silane coupling is difficult. It is also difficult to improve the reactivity with the agent.
  • a method for producing a PAS in which the polymerization reaction is carried out in a single step using a ratio of 1 mol or less of an alkali metal hydroxide to 1 mol of an alkali metal metal sulfide has been proposed (for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-181394).
  • alkali metal hydrosulfide A method for producing PAS in one step in which the molar ratio of each component is specified by using a metal hydroxide and aluminum hydroxide has been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2_1-68034) .
  • a method of producing PAS in one step by adjusting the addition amount of alkali metal hydroxide to 0.3 to 4 mol per mol of alkali metal hydrosulfide has also been proposed (for example, Japanese Patent Publication Hei 6—5 1 7 9 3).
  • these methods also have the same problems as the aforementioned Japanese Patent Publication No. 6-517992. Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to use an alkali metal hydrosulfide and an alkali metal hydroxide as raw materials for a sulfur source to stably carry out a polymerization reaction, and to reduce impurities produced as by-products during the polymerization reaction.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a polyarylene sulfide having a good color tone.
  • the present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object. As a result, in a method for producing PAS in which a sulfur source and a dihalo aromatic compound are polymerized in an organic amide solvent, a dehydration step for adjusting the amount of water is performed.
  • a mixture containing 0.95 to 1.05 moles of alkali metal hydroxide per mole of alkali metal hydroxide in an organic amide solvent is heated, reacted, dehydrated, After the dehydration step, an alkali metal hydroxide and water are added to the mixture remaining in the system, if necessary, and the number of moles of alkali metal hydroxide generated with hydrogen sulfide generated during dehydration and dehydration
  • the total number of moles of the alkali metal hydroxide added before and the number of moles of alkali metal hydroxide added after dehydration is determined by the sulfur source containing alkali metal hydrosulfide present in the system after dehydration ( (Sulfur source charged) 1.0 per mole 1.0 9 becomes and the molar number of the charged sulfur source per mole of water from 0.5 to 2.0 and to place the charging step adjusted to be further
  • a method for carrying out the polymerization reaction in a specific two-step process has been conceived.
  • the molar ratio between the charged alkali metal hydrosulfide and the alkali metal hydroxide is adjusted to a limited specific range, and further, before the polymerization step, It is characterized in that the ratio of the alkali metal hydroxide to 1 mol of the sulfur source is adjusted within a specific limited range. Further, the method of the present invention is characterized in that it employs a specific two-stage polymerization step.
  • the polymerization reaction can be carried out stably, and undesired reactions such as thermal decomposition are suppressed.
  • the melt viscosity value after the reaction relative to the melt viscosity value before the reaction (MV1) measured at a temperature of 310 and a shear rate of 1,216 sec- 1 by the reaction with aminosilane.
  • PAS with excellent reactivity with silane coupling agents having a ratio of (MV2) (MV2 / MV1) of more than 2.0 can be obtained.
  • the present invention has been completed based on these findings.
  • a polyarylene sulfide having a bis 4-chlorophenyl sulfide content of less than 50 ppm as determined by gas chromatography analysis according to the measurement method defined in the present specification.
  • the reaction with the aminosilane as defined in the present specification after the reaction with respect to the melt viscosity value (MVI) before the reaction measured at a temperature of 310 ° C. and a shear rate of 1,216 sec- 1.
  • MVI melt viscosity value
  • a polyarylene sulfide having a melt viscosity value (MV2) ratio (MV2 / MV1) of more than 2.0 is provided.
  • a mixture containing 0.95 to 1.05 moles of alkali metal hydroxide per mole of organic amide solvent, alkali metal hydrosulfide, and alkali metal hydrosulfide is reacted by heating.
  • an alkali metal hydroxide and water are added to the mixture remaining in the system, if necessary, to form an alkali metal hydroxide generated with hydrogen sulfide generated during dehydration.
  • the alkali metal hydroxide present in the system after dehydration 1 to 1.09 per mole of sulfur source containing sulfur (hereinafter referred to as “sulfur source charged”) and the number of moles of water per mole of sulfur source charged
  • the dihalo-aromatic compound is added to the mixture, and a sulfur source and a dihalo-aromatic compound are polymerized at a temperature of 170 to 270 ° C in an organic amide solvent to obtain a dihalo-aromatic compound.
  • an alkali metal hydroxide is used as a sulfur source.
  • the alkali metal hydrosulfide include lithium hydrosulfide, sodium hydrosulfide, potassium hydrosulfide, rubidium hydrosulfide, cesium hydrosulfide, and a mixture of two or more of these.
  • the alkali metal hydrosulfide any of an anhydride, a hydrate, and an aqueous solution may be used.
  • sodium bisulfide and lithium bisulfide are preferable in that they can be obtained industrially at low cost.
  • the metal sulfide is used as an aqueous mixture such as an aqueous solution (ie, a mixture with fluid water).
  • alkali metal hydrosulfide In the production process of alkali metal hydrosulfide, a small amount of alkali metal sulfide is generally produced as a by-product.
  • the alkali metal hydroxide used in the present invention may contain a small amount of alkali metal sulfide. In this case, the alkali metal The total molar amount with the metal sulfide becomes the sulfur source charged after the dehydration step.
  • alkali metal hydroxide examples include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, and a mixture of two or more of these. Of these, sodium hydroxide and lithium hydroxide are preferred because they can be obtained industrially at low cost.
  • the metal hydroxide is preferably used as an aqueous mixture such as an aqueous solution.
  • the water to be dehydrated in the dehydration step is dehydrated by hydration water, an aqueous medium of an aqueous solution, and a reaction between an alkali metal hydrosulfide and an alkali metal hydroxide.
  • the raw water is dehydrated by hydration water, an aqueous medium of an aqueous solution, and a reaction between an alkali metal hydrosulfide and an alkali metal hydroxide.
  • the dihydroaromatic compound used in the present invention is a dihalogenated aromatic compound having two halogen atoms directly bonded to an aromatic ring.
  • dihaloaromatic compounds include, for example, o-diha benzene, m-dihalobenzene, p-diha benzene, dihalotonolene, dino, ronaphthalene, methoxy monodino, benzene, dihalobiphenyl, dihalobenzoic Examples include acid, dihalodiphenyl ether, dihalodiphenyl sulfone, dihalodiphenylenolesnorephoxide, dihalodiphenylenoketone, and the like.
  • halogen atom refers to each atom of fluorine, chlorine, bromine, and iodine.
  • two halogen atoms may be the same or different.
  • These dihaloaromatic compounds can be used alone or in combination of two or more.
  • the charge amount of the dihalo aromatic compound is usually from 0.90 to 1.5 mol per mol of the sulfur source (alkali metal sulfide and / or alkali metal hydrosulfide) remaining in the system after the dehydration step. , Preferably 0.95 to 1.20 mol, more preferably 1.00 to 1.09 mol.
  • a monohalo compound (not necessarily an aromatic compound) can be used together to form a terminal of a specific structure in the formed PAS, or to control a polymerization reaction or a molecular weight.
  • a polyhalo compound (not necessarily an aromatic compound) bonded to a halogen atom, an active hydrogen-containing halogenated aromatic compound, a halogenated aromatic nitro compound, or the like.
  • the polyhalo compound as the branching / crosslinking agent, preferably, trihalobenzene is used.
  • an organic amide solvent which is an aprotic polar organic solvent is used as a solvent for the dehydration reaction and the polymerization reaction.
  • the organic amide solvent is preferably stable at a high temperature with respect to alkali.
  • organic amide solvent examples include amide compounds such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetoamide; ⁇ -alkyl-based prolatatam compounds such as N-methyl-1- ⁇ -prolactam; ⁇ -alkylpyrrolidone compounds such as 2-pyrrolidone and ⁇ -cyclohexyl_2-pyrrolidone or ⁇ ⁇ -cycloalkylpyrro-Vone compounds; ⁇ , ⁇ -such as 1,3-dialkyl-12-imidazolidinone Dialkyl imidazolidinone compounds; tetraalkyl urea compounds such as tetramethyl urea; hexanololeic phosphate triamide compounds such as hexamethyl phosphate triamide.
  • These organic amide solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ -alkylpyrrolidone compounds ⁇ -cycloalkylpyrrolidone compounds, ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ -alkylprolactam compounds, and ⁇ , dialkylimidazolidinone compounds are preferred.
  • —Methyl-2-pyrrolidone, ⁇ -methyl- ⁇ -force prolatatam, and 1,3-dialkyl-12-imidazolidinone are preferably used.
  • the amount of the organic amide solvent used in the polymerization reaction of the present invention is usually in the range of 0.1 to 10 kg per 1 mol of the sulfur source.
  • various polymerization auxiliaries can be used as needed to accelerate the polymerization reaction and obtain PAS having a high degree of polymerization in a short time.
  • the polymerization aid include metal salts of organic sulfonic acids, lithium halides, metal salts of organic carboxylic acids, and alkali metal phosphates, which are generally known as polymerization aids for PAS.
  • organic carboxylate metal salts are particularly preferable because they are inexpensive.
  • the amount of the polymerization aid used is generally in the range of 0.01 to 10 mol per mol of the charged sulfur source, which varies depending on the type of the compound to be used.
  • a dehydration step is arranged to adjust the amount of water in the reaction system.
  • the dehydration step is preferably performed by heating and reacting a mixture containing an organic amide solvent, an alkali metal hydrosulfide and an alkali metal hydroxide in an inert gas atmosphere, and discharging water out of the system by distillation. I do.
  • a mixture containing 0.95 to 1.05 mol of an alkali metal hydroxide per 1 mol of an organic amide solvent, an alkali metal hydrosulfide, and an alkali metal hydroxide is heated to cause a reaction, and at least a part of a distillate containing water is discharged out of the system containing the mixture.
  • the molar ratio of alkali metal hydroxide to mol per mol of metal hydroxide in this step is 0.96 to 1.04.
  • Alkali metal hydrosulfides often contain a small amount of alkali metal sulfide, and the amount of sulfur source is determined by the total amount of aluminum metal hydrosulfide and aluminum metal sulfide. become. Alkali metal hydrosulfide, even if it contains alkali metal sulfide, does not pose a problem as a raw material for PAS, but in order to produce the high-quality PAS of the present invention, the content is preferably as small as possible. .
  • the present invention provides that the molar ratio of the alkali metal sulfide to the alkali metal hydroxide is based on the content (analytical value) of the alkali metal hydroxide. And adjust the molar ratio.
  • water consisting of water of hydration (water of crystallization), aqueous medium, and by-product water Dehydrate until it is within the range.
  • dehydration is performed until the amount of coexisting water in the polymerization reaction system becomes 0.5 to 2.0 mol per 1 mol of the sulfur source. If the water content becomes too low in the dehydration step, water may be added before the polymerization step to adjust to a desired water content.
  • the introduction of these raw materials into the reaction tank is generally carried out within a temperature range from room temperature (5 to 35 ° C) to 300 ° C, preferably from room temperature to 200 ° C.
  • the order of charging the raw materials may be in any order, and additional raw materials may be added during the dehydration operation.
  • An organic amide solvent is used as a solvent used in the dehydration step. This solvent is preferably the same as the organic amide solvent used in the polymerization step, and N-methyl-2-pyrrolidone is particularly preferred.
  • the amount of the organic amide solvent used is usually about 0.1 to about L O kg per mole of the sulfur source charged into the reaction vessel.
  • the mixture after charging the raw materials is usually kept at a temperature of 300 ° C or lower, preferably 100 to 250 ° C, usually for 15 minutes to 2 minutes.
  • the heating is performed for 4 hours, preferably for 30 minutes to 10 hours.
  • the heating method includes a method of maintaining a constant temperature, a method of stepwise or continuous heating, or a method of combining both.
  • the dehydration step is performed by a patch system, a continuous system, or a combination of both systems.
  • the apparatus for performing the dehydration step may be the same as or different from the reactor (reactor) used in the subsequent polymerization step.
  • the material of the device is preferably a corrosion-resistant material such as titanium.
  • a part of the organic amide solvent is discharged out of the reaction tank along with water. At that time, hydrogen sulfide is discharged out of the system as a gas.
  • the alkali metal hydroxide reacts with the organic amide solvent by heat treatment to generate an alkali metal alkylaminoalkanoate, and the alkali metal hydrosulfide is converted to an alkali metal alkylaminoalkanoate. It is presumed that the complex forms in the system.
  • part of the alkali metal hydrosulfide reacts with water to generate hydrogen sulfide and an alkali metal hydroxide, and the generated hydrogen sulfide is discharged out of the system.
  • the discharge of hydrogen sulfide outside the system directly leads to the reduction of the sulfur source in the system. Therefore, by measuring the amount of hydrogen sulfide volatilized in the dehydration process, Accurate calculation of the amount of sulfur source remaining in the system 1 It is important to adjust the molar ratio of the metal hydroxide to the aromatic compound.
  • an alkali metal hydroxide and water are added to the mixture remaining in the system, if necessary, to form an alkali metal water generated along with sulfur hydride generated during dehydration.
  • the total number of moles of oxide, the number of moles of alkali metal hydroxide added before dehydration, and the number of moles of metal hydroxide added after dehydration are the total number of moles of metal hydroxide present in the system after dehydration.
  • Sulfur source containing metal hydrosulfide (sulfur source charged) 1.0 to 1.09 per mole, and the number of moles of water is 0.5 to 2.0 per mole of sulfur source charged. Adjust to
  • the molar ratio of the metal hydroxide per mole of the sulfur source is preferably from 1.01 to 1.08 mol, more preferably from 1.015 to 1.075 mol. It is preferable to carry out the polymerization reaction with a small excess of the alkali metal hydroxide in order to stably carry out the polymerization reaction and obtain high-quality PAS.
  • the polymerization step is performed by charging a dihalo aromatic compound to the mixture after the completion of the dehydration step, and heating the sulfur source and the dihalo aromatic compound in an organic amide solvent.
  • a polymerization tank different from the reaction tank used in the dehydration step is used, the mixture after the dehydration step and the dihaloaromatic compound are charged into the polymerization tank.
  • the amount of the organic amide solvent and the amount of coexisting water may be adjusted as necessary. Also, heavy Before the combining step or during the polymerization step, a polymerization aid and other additives may be mixed.
  • Mixing of the mixture obtained after the dehydration step with the dihalo-aromatic compound is carried out usually in a temperature range of 100 to 350 ° C, preferably 120 to 330 ° C.
  • the order of charging is not particularly limited, and both components are partially charged little by little or at a time.
  • the polymerization reaction is generally performed in a two-step process at a temperature in the range of 170 to 290 ° C.
  • a heating method a method of maintaining a constant temperature, a stepwise or continuous heating method, or a combination of both methods is used.
  • the polymerization reaction time generally ranges from 10 minutes to 72 hours, preferably from 30 minutes to 48 hours.
  • the amount of the organic amide solvent used in the polymerization step is usually 0.1 to 10 kg, preferably 0.15 to 1 kg, per 1 mol of the charged sulfur source present in the polymerization step. Within this range, the amount may be changed during the polymerization reaction.
  • the coexisting water content at the start of the polymerization reaction is in the range of 0.5 to 2.0 mol per mol of the charged sulfur source. It is preferable to increase the amount of coexisting water during the polymerization reaction.
  • a reaction mixture containing an organic amide solvent, a sulfur source, a dihaloaromatic compound, and a predetermined molar ratio of an alkali metal hydroxide is mixed with 0.5 to 2.0 mol of water relative to 1 mol of the charged sulfur source.
  • the polymerization reaction is carried out by at least two stages of polymerization steps including Stage polymerization step smell Te, temperature 310 ° C, a shear rate of 1, 216 melt viscosity measured at sec 1 is 0. 5 ⁇ 30 P a ⁇ s of the cause it is desirable generate Pureborima.
  • Water may be added at the end of the polymerization reaction or at the end of the polymerization reaction to increase the water content in order to reduce the content of by-product salt and impurities in the produced polymer or to recover the polymer in a granular form.
  • the polymerization method can be batch, continuous, or a combination of both It may be.
  • a system using two or more reaction vessels may be used for the purpose of shortening the polymerization cycle time.
  • the post-treatment after the polymerization reaction can be performed by a conventional method.
  • the PAS can be recovered by diluting the cooled product slurry as it is, or diluting it with water or the like, filtering, washing and filtering repeatedly and drying. it can.
  • the production method of the present invention since a granular polymer can be generated, the granular polymer can be separated from the reaction solution by a method of sieving using a screen. Power can be easily separated from by-products and oligomers. It is preferable because it can be performed.
  • the product slurry may be sieved from the polymer while still at a high temperature.
  • the PAS is preferably washed with the same organic amide solvent as the polymerization solvent ⁇ an organic solvent such as ketones (eg, acetone) and alcohols (eg, methanol).
  • an organic solvent such as ketones (eg, acetone) and alcohols (eg, methanol).
  • the PAS may be washed with hot water or the like.
  • the resulting PAS can be treated with an acid or a salt such as ammonium chloride.
  • the content of bis 4-monophenyl sulfide determined by the measurement method (described in the Examples) defined in the present specification is less than 50 pm, preferably 40 ppm or less. More preferably, PAS of 30 ppm or less can be obtained. If the content of bis 4-clonin pheninolesurvide is 50 ppm or more, the amount of volatile components will be excessive during injection molding of a compound using this PAS, resulting in poor appearance of the molded product. It easily occurs, and the amount of impurities attached to the mold increases, and workability in molding processing is significantly reduced.
  • p pm is based on weight.
  • the reaction with the aminosilane (that is, ⁇ -aminopropyltriethoxysilane) defined in the present specification (described in the Examples) can be carried out at a temperature of 310 ° C.
  • Upper limit of this ratio Is usually about 3.0.
  • a large ratio indicates high reactivity between PAS and the silane coupling agent.
  • the high reactivity with aminosilane means that the viscosity of the composition consisting of PAS and aminosilane in the molten state increases, and the relationship of the viscosity to the shear rate differs from that of PAS alone. This has the effect of reducing the amount of melt processing, and can broaden the selection range of the melt processing conditions. If MV 2 / MV 1 does not exceed 2, the effect of developing such characteristics tends to be small. By using the method for producing PAS of the present invention, MV2 / MV1 can be stabilized. If MV2ZMV1 fluctuates, the melt viscosity of the composition containing PAS and aminosilane tends to fluctuate, which is not preferable. Therefore, control within a certain range is desired, and the present invention can meet the demand.
  • the PAS obtained by the production method of the present invention has a good color tone and a yellowness (yellow index; YI) of usually 10 or less, preferably 8 or less, more preferably 7 or less. It is in the range of ⁇ 6. Further, the compound of PAS obtained by the production method of the present invention is suitable for fields such as electronic equipment in which the generation of volatile components is small and the suppression of volatile components is expected.
  • YI yellowness index
  • the PAS of the present invention obtained by recovering from the reaction solution has a melt viscosity measured at a temperature of 310 ° C and a shear rate of 1,216 sec- 1 exceeding the melt viscosity of the prepolymer in the former step. It shows the value.
  • the melt viscosity of the PAS of the present invention (temperature: 310 ° C., shear rate: 1,216 sec.) Is not particularly limited, but is preferably in the range of 30 to 800 Pa ⁇ s, more preferably 40 to 500 Pa ⁇ s.
  • PAS obtained by the production method of the present invention may be used as it is or after being oxidatively crosslinked, and may be used alone or, if desired, by mixing various inorganic fillers, fibrous fillers, and various synthetic resins to obtain various injection molded articles, sheets, It can be formed into extruded products such as films, fibers, pipes, etc.
  • PPS is particularly preferable.
  • the polymer yield is based on the polymer weight (theoretical amount) assuming that all of the available sulfur components present in the reactor after the dehydration step have been converted to polymers.
  • the ratio (% by weight) of the obtained polymer weight was calculated.
  • the melt viscosity was measured by Capillograph 11C manufactured by Toyo Seiki. At this time, the capillaries used a flat die of ⁇ X 1 OmmL, and the set temperature was 310 ° C. After the polymer sample was introduced into the device and held for 5 minutes, the melt viscosity was measured at a shear rate of 1,216 sec- 1 .
  • the polymer was pressed at 15 MPa for 1 minute at room temperature using an electric press to make a tablet.
  • the color tone was measured by a reflected light measurement method under the conditions of standard light C, a 2 ° field of view, and a colorimetric system, using TC-1800 manufactured by Tokyo Denshoku Technical Center. Prior to measurement, calibration was performed using a standard white plate. Each sample was measured at three points, and the average was calculated. The color tone was indicated by the yellowness (yellow index; YI) value.
  • ⁇ -aminopropyltriethoxysilane (hereinafter abbreviated as “aminosilane”) was added to 100 parts by weight of the polymer, and blended well. Thereafter, 20 g of the blend was collected, and the melt viscosity value was measured under the above melt viscosity measurement conditions. The reactivity of the polymer was expressed as a ratio to the melt viscosity under the same conditions of the polymer to which no aminosilane was added.
  • the reactivity of the polymer was evaluated based on the ratio of the melt viscosity value (MV2) of the blend of the polymer and the aminosilane to the melt viscosity value (MV1) of the polymer (MV2 / MV1: ratio of increase in melt viscosity). The higher the ratio, the higher the reactivity of the polymer.
  • Quantification It was determined from a calibration curve using the synthesized bis 4-monophenyl sulfide.
  • Pellets were prepared by melt-kneading with a twin screw extruder at ° C. 10 g of the pellet created
  • NMP N- Mechirupi port Li pyrrolidone
  • the reactor contains NaOH (0.62 mol) generated by the volatilization of H 2 S.
  • Post-treatment process After the completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to around room temperature, and the reaction solution was passed through a 100-mesh screen to sieve the granular polymer. The separated polymer was washed twice with acetone and then three times with water to obtain a washed polymer. The polymer was immersed in a 0.6% by weight aqueous solution of acetic acid, treated at 40 for 40 minutes, and then washed with water. The granular polymer was dried at 105 ° C for 3 hours. The yield of the granular polymer thus obtained was 90%, and the melt viscosity was 145 Pa ⁇ s. Tables 1 and 2 show the polymerization conditions and the measurement results of the physical properties.
  • Example 2 After the completion of the polymerization, the polymer was recovered in the same manner as in Example 1. The yield of the obtained granular polymer was 90%, and the melt viscosity was 125 Pa ⁇ s. Tables 1 and 2 show the polymerization conditions and the measurement results of the physical properties.
  • Example 2 After the completion of the polymerization, the polymer was recovered in the same manner as in Example 1. The yield of the obtained granular polymer was 88%, and the melt viscosity was 110 Pa ⁇ s. Tables 1 and 2 show the polymerization conditions and the measurement results of physical properties.
  • Example 2 The procedure was the same as in Example 1 except that the amount of the aqueous sodium hydroxide (NaOH) solution was changed from 1,200 g to 1,000 g. Therefore, NaOH / Na SH before dehydration was 0.85 (mol Z mol), and NaOH / S was 0.83 (mol mol).
  • NaOH / Na SH before dehydration was 0.85 (mol Z mol)
  • NaOH / S was 0.83 (mol mol).
  • the dehydration step when dehydration was carried out in the same manner as in Example 1, 965.8 g of water and 1513.5 g of NMP were distilled off, and 0.40 mol of H 2 S was volatilized.
  • the effective S content in the can after the dehydration step was 22.03 mol.
  • the amount of H 2 S volatilized was equivalent to 1.78 mol% based on the amount of S charged.
  • the amount of aqueous sodium hydroxide (NaOH) solution was reduced from 1,200 g to 1,08 g. Except having changed to 0 g, it prepared like Example 1. Therefore, NaOH / Na SH before dehydration was 0.92 (mol / mol), and NaOH / S was 0.90 (mol / mol).
  • NaOH / Na SH before dehydration was 0.92 (mol / mol)
  • NaOH / S was 0.90 (mol / mol).
  • 944.4 g of water and 1545.3 g of NMP were distilled off, and 0.38 mol of H 2 S was volatilized.
  • the effective S content in the can after the dehydration step was 22.05 mol.
  • the amount of H 2 S volatilized was equivalent to 1.69 mol% based on the amount of S charged.
  • a polymerization reaction can be performed stably by using an alkali metal hydrosulfide and an alkali metal hydroxide as a raw material of a sulfur source, and impurities by-produced during the polymerization reaction can be reduced. It has a very low content of bis 4-chlorophenyl sulfide, has excellent reactivity with silane coupling agents such as aminosilane, has low volatile compounds, and has good color tone.
  • a method for producing a PAS is provided.
  • a PAS having a low content of bis 4-monophenyl sulfide Further, according to the present invention, there is provided a PAS having excellent reactivity with a silane coupling agent such as aminosilane.

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Abstract

ポリアリーレンスルフィドの製造方法において、脱水工程で、有機アミド溶媒、アルカリ金属水硫化物、及びアルカリ金属水硫化物1モル当たり0.95~1.05モルのアルカリ金属水酸化物を含有する混合物を加熱脱水する。脱水工程後、必要に応じてアルカリ金属水酸化物及び水を添加して、アルカリ金属水酸化物の総モル数が、系内に存在するアルカリ金属水硫化物を含む硫黄源1モル当たり1.00~1.09となり、かつ、水のモル数が仕込み硫黄源1モル当たり0.5~2.0となるように調整する。重合工程は、2段階工程で行う。

Description

明細書 ポリアリ一レンスルフィド及ぴその製造方法 技術分野
本発明は、有機アミド溶媒中で硫黄源とジハロ芳香族化合物とを重合反応させ るポリアリーレンスルフィドの製造方法に関し、 さらに詳しくは、硫黄源の原料 としてアル力リ金属水硫化物とアル力リ金属水酸化物を組み合わせて使用し、安 定的に重合反応を行うことができ、かつ、重合反応時に副生する不純物のビス 4 —クロ口フエニルスルフィ ドの含有量が極めて少なく、 γ—ァミノプロピルトリ ェトキシシランなどのシランカツプリング剤との反応性に優れ、コンパゥンドの 揮発分が少なく、 さらには、色調が良好なポリマーを提供することができるポリ ァリーレンスルフィ ドの製造方法に関する。
また、本発明は、 ビス 4—クロ口フエニルスルフィドの含有量が少ないポリア リーレンスルフイドに関する。 さらに、本発明は、 γ—ァミノプロピルトリエト キシシランなどのシランカツプリング剤との反応性に優れたポリアリーレンス ルフィ ドに関する。 背景技術
ポリフエ二レンスルフイド (以下、 「P P S」 と略記する) に代表されるポリ ァリーレンスルフイド (以下、 「P A S」 と略記する) は、 耐熱性、 耐薬品性、 難燃性、機械的強度、電気特性、寸法安定性などに優れたエンジニアリングブラ スチックである。 P A Sは、押出成形、射出成形、圧縮成形などの一般的溶融加 工法により、 各種成形品、 フィルム、 シート、 繊維等に成形可能であるため、 電 気 ·電子機器、 自動車機器等の広範な分野において汎用されている。
P A Sの代表的な製造方法としては、 N—メチル一2—ピロリ ドンなどの有機 ァミド溶媒中で、硫黄源とジハロ芳香族化合物とを反応させる方法が知られてい る。硫黄源の原料としてアル力リ金属水硫ィヒ物をアル力リ金属水酸化物と糸且み合 わせて使用する方法が知られている。 し力 し、 この方法は、重合反応を安定して 実施するための条件設定が難しい。 しかも、 この方法では、 多量のアルカリ金属 水酸化物を使用することもあって、副反応を抑制することが困難であり、揮発成 分の含有量が多く、かつ、不純物であるビス 4一クロ口フエニルスルフィ ドの含 有量を低減することが困難である。
従来、 有機アミド溶媒中で、 アルカリ金属水硫化物、 アルカリ金属水酸化物、 及びポリハロ芳香族化合物を 2工程で反応させる P A Sの製造方法が提案され ている (例えば、特開平 2— 3 0 2 4 3 6号公報、特開平 5— 2 7 1 4 1 4号公 報)。 特開平 2— 3 0 2 4 3 6号公報には、 アル力リ金属水酸化物の使用量は、 アル力リ金属水硫化物 1モルに対して 0 . 7〜 1 . 3モル、好ましくは 0 . 9〜 1 . 1モルの範囲であることが記載されている。特開平 2— 3 0 2 4 3 6号公報 の実施例には、水硫化ナトリウム 1モルに対して 0 . 9 2モルの割合で水酸化ナ トリウムを使用した実験例が示されている。特開平 5— 2 7 1 4 1 4号公報にも、 同様の技術的事項が開示されている。
しかし、 これらの方法では、 ビス 4一クロ口フエニルスルフイ ドの含有量を低 減することが困難で、シランカツプリング剤との反応性を改良することも難しい。 また、 これらの文献の実施例に示されているように、水硫化ナトリウムに対する 水酸化ナトリゥムの使用モル比が小さいと、重合反応を安定的に実施することが 難しく、高分子量ポリマーを高収率で製造することができなレ、傾向にある。特開 平 2— 3 0 2 4 3 6号公報には、 ガス発生量が少ないと記載されているものの、 ガス組成に関する分析結果は示されていない。
アル力リ金属水酸化物:アル力リ金属水硫化物のモル比を 0 . 8 0 : 1〜 0 . 9 8: 1に調整して、 1工程で重合するポリ (p—フエニルスルフィド) の製造 方法が提案されている (例えば、 特公平 6— 5 1 7 9 2号公報)。 し力 し、 この 方法では、副反応が起こり易く、重合反応を安定して実施することが困難であり、 しかも、 ビス 4一クロ口フエニルスルフィ ドの含有量を低減することや、シラン カツプリング剤との反応性を改良することも難しい。
アル力リ金属水硫化物 1モルに対して、アル力リ金属水酸化物を 1モル以下と なる割合で用いて、 1工程で重合反応を行う P A Sの製造方法が提案されている (例えば、 特開 2 0 0 1— 1 8 1 3 9 4号公報)。 また、 アルカリ金属水硫化物 とアル力リ金属水酸化物とを用いて、各成分のモル比を特定した 1工程での P A Sの製造方法が提案されている (例えば、 特開平 2 _ 1 6 0 8 3 4号公報)。 ァ ルカリ金属水酸化物の添加量をアル力リ金属水硫化物 1モル当たり 0 . 3〜 4モ ルに調整して、 1工程で P A Sを製造する方法も提案されている (例えば、特公 平 6— 5 1 7 9 3号公報)。 しかし、 これらの方法も、 前述の特公平 6— 5 1 7 9 2号公報と同様の問題点を抱えている。 発明の開示
本発明の目的は、硫黄源の原料としてアル力リ金属水硫化物とアル力リ金属水 酸化物を使用して、安定的に重合反応を行うことができ、重合反応時に副生する 不純物のビス 4—クロロフヱニルスルフィドの含有量が極めて少なく、 γ—アミ ノプロピルトリエトキシシラン (すなわち、 アミノシラン) などのシランカップ リング剤との反応性に優れ、 コンパゥンドの揮発分が少なく、 さらには、色調の 良好なポリアリ—レンスノレフィ ドの製造方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、 ビス 4—クロ口フエニルスルフイ ドの含有量が少ない ポリアリーレンスルフィドを提供することにある。本発明の他の目的は、 γ—ァ ミノプロピルトリエトキシシランなどのシランカツプリング剤との反応性に優 れたポリアリーレンスルフィドを提供することにある。
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究した結果、有機アミド溶媒 中で、 硫黄源とジハロ芳香族化合物とを重合させる P A Sの製造方法において、 水分量の調整のための脱水工程において、有機アミド溶媒中でアルカリ金属水硫 化物 1モル当たり 0 . 9 5〜1 . 0 5モルのアル力リ金属水酸化物を含有する混 合物を加熱し、反応して、 脱水し、 脱水工程後、 系内に残存する混合物に、 必要 に応じてアルカリ金属水酸化物及び水を添加して、脱水時に生成した硫化水素に 伴い生成するアルカリ金属水酸ィヒ物のモル数と脱水前に添加したアルカリ金属 水酸化物のモル数と脱水後に添加するアル力リ金属水酸化物のモル数の総モル 数が、脱水後に系内に存在するアルカリ金属水硫化物を含む硫黄源(仕込み硫黄 源) 1モル当たり 1 . 0 0〜: 1 . 0 9となり、 かつ、 水のモル数が仕込み硫黄源 1モル当たり 0 . 5〜2 . 0となるように調整する仕込み工程を配置し、さらに、 特定の 2段階工程で重合反応を実施する方法に想到した。
本発明の方法では、脱水工程での仕込みアル力リ金属水硫化物とアル力リ金属 水酸ィヒ物とのモル比を限定された特定の範囲内に調整し、 さらに、重合工程前に 硫黄源 1モルに対するアルカリ金属水酸化物の割合を特定の限定された範囲内 に調整する点に特徴を有する。 さらに、本発明の方法は、 特定の 2段階重合工程 を採用する点にも特徴がある。
本発明の製造方法によれば、重合反応を安定して実施することができ、熱分解 などの不都合な反応が抑制される。本発明の製法方法によれば、 ビス 4一クロ口 フエニルスルフィ ドの含有量が 50 p pra未満の PASを得ることができる。 また、本発明の製造方法によれば、 アミノシランとの反応により、温度 310 で、剪断速度 1, 216 s e c—1で測定した反応前の溶融粘度値(MV1) に対 する反応後の溶融粘度値 (MV2) の比 (MV2/MV1) が 2. 0を超えるシ ランカツプリング剤との反応性に優れた PASを得ることができる。
さらに、本発明の製造方法によれば、着色が顕著に抑制され、 コンパウンドの 揮発分が少ない PASを得ることができる。
本発明は、 これらの知見に基づいて完成するに至ったものである。
本発明によれば、本件明細書中で規定する測定法に従ってガスクロマトグラフ 分析により定量したビス 4ークロロフヱニルスルフィ ドの含有量が 50 p p m 未満であるポリアリーレンスルフィドが提供される。
また、本発明によれば、本件明細書中で規定するアミノシランとの反応により、 温度 310°C、剪断速度 1, 216 s e c—1で測定した反応前の溶融粘度値(M VI) に対する反応後の溶融粘度値 (MV2) の比 (MV2/MV1) が 2. 0 を超えるポリアリーレンスルフィドが提供される。
さらに、本発明によれば、有機アミド溶媒中で、硫黄源とジハロ芳香族化合物 とを重合させるポリアリーレンスルフィ ドの製造方法において、
(1) 有機アミド溶媒、 アルカリ金属水硫化物、及びアルカリ金属水硫化物 1モ ル当たり 0. 95〜 1. 05モルのアル力リ金属水酸化物を含有する混合物を加 熱して反応させ、該混合物を含有する系内から水を含む留出物の少なくとも一部 を系外に排出する脱水工程、 ( 2 )脱水工程後、 系内に残存する混合物に、必要に応じてアルカリ金属水酸ィ匕 物及び水を添加して、脱水時に生成した硫ィヒ水素に伴い生成するアルカリ金属水 酸化物のモル数と脱水前に添加したアルカリ金属水酸化物のモル数と脱水後に 添加するアル力リ金属水酸化物のモル数の総モル数力 脱水後に系内に存在する アルカリ金属水硫ィ匕物を含む硫黄源 (以下、 「仕込み硫黄源」 という) 1モル当 たり 1 . 0 0〜1 . 0 9となり、 かつ、水のモル数が仕込み硫黄源 1モル当たり
0 . 5〜2. 0となるように調整する仕込み工程、
( 3 )混合物にジハロ芳香族ィ匕合物を添加し、有機アミド溶媒中で硫黄源とジハ 口芳香族化合物とを 1 7 0〜2 7 0 °Cの温度で重合反応させて、ジハロ芳香族化 合物の転ィ匕率が 5 0〜 9 8 %のプレボリマーを生成させる前段重合工程、 及ぴ
( 4 ) 前段重合工程後、 仕込み硫黄源 1モル当たり 2 . 0モルを超え、 1 0モル 以下の水が存在する状態となるように反応系内の水量を調整すると共に、 2 4 5 〜2 9 0 °Cに加熱して、 重合反応を維続する後段重合工程
の各工程を含むことを特徴とするポリアリーレンスルフィ ドの製造方法が提供 される。 発明 実施するための最良の形態
1 . %i .ik:
本発明では、硫黄源として、 アルカリ金属水硫ィ匕物を使用する。 アルカリ金属 水硫化物としては、水硫化リチウム、 水硫化ナトリウム、 水硫化カリウム、水硫 化ルビジウム、水硫ィ匕セシウム、及ぴこれらの 2種以上の混合物などを挙げるこ とができる。 アルカリ金属水硫化物は、 無水物、 水和物、 水溶液のいずれを用い てもよい。 これらの中でも、 工業的に安価に入手できる点で、水硫化ナトリウム 及ぴ水硫化リチウムが好ましい。 また、 アル力リ金属水硫化物は、水溶液などの 水性混合物 (すなわち、 流動性のある水との混合物) として用いることが、 処理 操作や計量などの観点から好ましい。
アルカリ金属水硫化物の製造工程では、一般に、少量のアルカリ金属硫化物が 副生する。本発明で使用するアルカリ金属水硫ィ匕物の中には、少量のアルカリ金 属硫化物が含有されていてもよい。 この場合、アルカリ金属水硫ィ匕物とアルカリ 金属硫化物との総モル量が、 脱水工程後の仕込み硫黄源になる。
アルカリ金属水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化 カリゥム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、及ぴこれらの 2種以上の混合物 が挙げられる。 これらの中でも、 工業的に安価に入手できる点で、水酸化ナトリ ゥム及ぴ水酸化リチウムが好ましレ、。 アル力リ金属水酸化物は、水溶液などの水 性混合物として用いることが好ましい。
本発明の製造方法において、脱水工程で脱水されるべき水分とは、水和水、 水 溶液の水媒体、及びアル力リ金属水硫化物とアル力リ金属水酸化物との反応など により副生する水などである。
2 . ジハロ芳香族化合物:
本発明で使用されるジノヽ口芳香族化合物は、芳香環に直接結合した 2個のハロ ゲン原子を有するジハロゲン化芳香族化合物である。ジハロ芳香族化合物の具体 例としては、 例えば、 o—ジハ口べンゼン、 m—ジハロベンゼン、 p—ジハ口べ ンゼン、 ジハロトノレェン、 ジノ、ロナフタレン、 メ トキシ一ジノ、口ベンゼン、 ジハ ロビフエニル、 ジハロ安息香酸、 ジハロジフエニルエーテル、 ジハロジフエニル スルホン、 ジハロジフエニノレスノレホキシド、 ジハロジフエニノレケトン等が挙げら れる。
ここで、 ハロゲン原子は、 フッ素、 塩素、 臭素、 及ぴヨウ素の各原子を指し、 同一ジハロ芳香族化合物において、 2つのハロゲン原子は、 同じでも異なってい てもよい。 これらのジハロ芳香族化合物は、 それぞれ単独で、 あるいは 2種以上 を組み合わせて用いることができる。
ジハロ芳香族化合物の仕込み量は、脱水工程後に系内に残存する硫黄源(アル カリ金属硫化物及び/またはアルカリ金属水硫化物) 1モルに対し、通常 0 . 9 0〜1 . 5 0モル、 好ましくは 0 . 9 5〜1 . 2 0モル、 より好ましくは 1 . 0 0〜 1 . 0 9モルである。
3 . 分子量調節剤、 分岐 ·架橋剤:
生成 P A Sに特定構造の末端を形成したり、あるいは重合反応や分子量を調節 する等のために、モノハロ化合物 (必ずしも芳香族化合物でなくてもよい) を併 用することができる。分岐または架橋重合体を生成させるために、 3個以上のハ 口ゲン原子が結合したポリハロ化合物(必ずしも芳香族化合物でなくてもよい)、 活性水素含有ハロゲン化芳香族化合物、ハロゲン化芳香族ニトロ化合物等を併用 することも可能である。 分岐 ·架橋剤としてのポリハロ化合物として、 好ましく はトリハロベンゼンが挙げられる。
4 . 有機アミ ド溶媒 :
本発明では、脱水反応及び重合反応の溶媒として、非プロトン性極性有機溶媒 である有機アミド溶媒を用いる。有機アミド溶媒は、高温でアルカリに対して安 定なものが好ましい。
有機アミド溶媒の具体例としては、 N, N—ジメチルホルムアミド、 N, N - ジメチルァセトアミド等のアミド化合物; N—メチル一 ε —力プロラクタム等の Ν—アルキル力プロラタタム化合物; Ν_メチル一 2—ピロリ ドン、 Ν—シクロ へキシル _ 2 _ピロリ ドン等の Ν—アルキルピロリ ドン化合物または Ν—シク 口アルキルピロ V ドン化合物; 1, 3ージアルキル一 2—イミダゾリジノン等の Ν, Ν -ジアルキルィミダゾリジノン化合物;テトラメチル尿素等のテトラアル キル尿素化合物;へキサメチルリン酸トリアミ ド等のへキサァノレキルリン酸トリ アミ ド化合物等が挙げられる。 これらの有機アミ ド溶媒は、それぞれ単独で用い てもよいし、 2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの有機アミド溶媒の中でも、 Ν—アルキルピロリ ドン化合物、 Ν—シク 口アルキルピロリ ドン化合物、 Ν—アルキル力プロラクタム化合物、 及ぴ Ν, Ν ージアルキルィミダゾリジノン化合物が好ましく、特に、 Ν—メチルー 2—ピロ リ ドン、 Ν—メチルー ε一力プロラタタム、 及び 1, 3—ジアルキル一 2—ィミ ダゾリジノンが好ましく用いられる。
本発明の重合反応に用いられる有機ァミド溶媒の使用量は、硫黄源 1モル当た り、 通常 0 . 1〜1 0 k gの範囲である。
5 . 重合助剤:
本発明では、 重合反応を促進させ、 高重合度の P A Sを短時間で得るために、 必要に応じて各種重合助剤を用いることができる。 重合助剤の具体例としては、 一般に P A Sの重合助剤として公知の有機スルホン酸金属塩、ハロゲン化リチウ ム、 有機カルボン酸金属塩、 リン酸アルカリ金属塩等が挙げられる。 これらの中 でも、 有機カルボン酸金属塩が安価であるため、 特に好ましい。
重合助剤の使用量は、用いる化合物の種類により異なる力 仕込み硫黄源 1モ ルに対し、 一般に 0 . 0 1〜1 0モルとなる範囲である。
6 . 脱水工程:
重合工程の前工程として、 脱水工程を配置して反応系内の水分量を調節する。 脱水工程は、望ましくは不活性ガス雰囲気下、有機アミド溶媒とアルカリ金属水 硫化物とアルカリ金属水酸化物とを含む混合物を加熱して反応させ、蒸留により 水を系外へ排出する方法により実施する。
本発明では、脱水工程において、 有機アミド溶媒、 アルカリ金属水硫化物、 及 ぴアルカリ金属水硫ィ匕物 1モル当たり 0 . 9 5〜1 . 0 5モルのアルカリ金属水 酸化物を含有する混合物を加熱して、反応させ、該混合物を含有する系内から水 を含む留出物の少なくとも一部を系外に排出する。
この工程での仕込みアル力リ金属水硫化物 1モル当たりのアル力リ金属水酸 化物のモル比が小さすぎると、脱水工程で揮散する硫黄成分(硫化水素) の量が 多くなり、仕込み硫黄源量の低下による生産性の低下を招いたり、脱水後に残存 する仕込み硫黄源に多硫化成分が増加することによる異常反応、生成 P A Sの品 質低下が起こり易くなる。仕込みアル力リ金属水硫化物 1モル当たりのアル力リ 金属水酸ィヒ物のモル比が大きすぎると、有機アミド溶媒の変質が増大したり、重 合反応を安定して実施することが困難になったり、生成 P A Sの収率や品質が低 下することがある。この工程での仕込みアルカリ金属水硫化物 1モル当たりのァ ルカリ金属水酸化物の好ましいモル比は、 0 . 9 6〜1 . 0 4である。
アルカリ金属水硫ィ匕物には、多くの場合、少量のアルカリ金属硫化物が含まれ ており、硫黄源の量は、 アル力リ金属水硫化物とアル力リ金属硫化物との合計量 になる。 アルカリ金属水硫化物は、 アルカリ金属硫ィヒ物を含有していても、 P A Sの原料としては問題ないが、本発明の高品質 P A Sを製造するためには、その 含有量は、少ないほど好ましい。 また、少量のアルカリ金属硫化物が混入してい ても、 本発明では、 アルカリ金属水硫ィ匕物の含有量 (分析値) を基準に、 アル力 リ金属水酸ィヒ物とのモル比を算出し、 そのモル比を調整する。
脱水工程では、 水和水 (結晶水) や水媒体、 副生水などからなる水分を必要量 の範囲内になるまで脱水する。脱水工程では、重合反応系の共存水分量が、硫黄 源 1モルに対して、 0 . 5〜2 . 0モルになるまで脱水する。 脱水工程で水分量 が少なくなり過ぎた場合は、重合工程の前に水を添加して所望の水分量に調節し てもよい。
これらの原料の反応槽への投入は、 一般的には、 常温 (5〜3 5 °C) から 3 0 0 °C、好ましくは常温から 2 0 0 °Cの温度範囲内で行われる。原料の投入順序は、 順不同でよく、 さらには、 脱水操作途中で各原料を追加投入してもかまわない。 脱水工程に使用される溶媒としては、有機アミド溶媒を用いる。 この溶媒は、重 合工程に使用される有機アミド溶媒と同一であることが好ましく、 N—メチルー 2 -ピロリドンが特に好ましい。有機ァミド溶媒の使用量は、反応槽に投入する 硫黄源 1モル当たり、 通常 0 . 1〜: L O k g程度である。
脱水操作は、 反応槽内へ.原料を投入後の混合物を、 通常、 3 0 0 °C以下、好ま しくは 1 0 0〜 2 5 0 °Cの温度範囲で、通常、 1 5分間から 2 4時間、好ましく は 3 0分間〜 1 0時間、加熱して行われる。加熱方法は、 一定温度を保持する方 法、 段階的または連続的な昇温方法、 あるいは両者を組み合わせた方法がある。 脱水工程は、パッチ式、連続式、 または両方式の組み合わせ方式などにより行わ れる。
脱水工程を行う装置は、 後続する重合工程に用いられる反応槽(反応缶) と同 じであっても、 あるいは異なるものであってもよい。 また、 装置の材質は、 チタ ンのような耐食性材料が好ましい。 脱水工程では、通常、有機ァミド溶媒の一部 が水と同伴して反応槽外に排出される。 その際、硫化水素は、 ガスとして系外に 排出される。
脱水工程においては、加熱処理によってアルカリ金属水酸化物と有機アミド溶 媒とが反応して、アルカリ金属アルキルアミノアルカノエートを生成し、アル力 リ金属水硫化物は、アルカリ金属アルキルアミノアルカノエートとのコンプレツ クス (錯体) を形成して、 系内に存在すると推定される。 一方、 アルカリ金属水 硫化物の一部は、水と反応して硫化水素とアルカリ金属水酸ィ匕物とを生成し、生 成した硫化水素は、 系外に排出される。硫ィヒ水素の系外への排出は、 系内の硫黄 源の減量に直結する。 したがって、 脱水工程での硫化水素の揮散量を測定して、 系内に残存する硫黄源の量を正確に算出すること 1 アル力リ金属水酸化物ゃジ ハ口芳香族化合物とのモル比を調整する上で重要となる。
7 . 仕込み工程:
本発明では、脱水工程後、 系内に残存する混合物に、必要に応じてアルカリ金 属水酸化物及び水を添加して、脱水時に生成した硫ィ匕水素に伴い生成するアル力 リ金属水酸化物のモル数と脱水前に添加したアルカリ金属水酸化物のモル数と 脱水後に添加するアル力リ金属水酸化物のモル数の総モル数が、脱水後に系内に 存在するアル力リ金属水硫化物を含む硫黄源 (仕込み硫黄源) 1モル当たり 1 . 0 0〜1 . 0 9となり、 かつ、 水のモル数が仕込み硫黄源 1モル当たり 0 . 5〜 2 . 0となるように調整する。
ここで、仕込み硫黄源の量は、 [仕込み硫黄源] = [総仕込み硫黄モル] 一 [脱 水後の揮散硫黄モル] の式により算出される。
また、脱水工程で硫化水素が揮散すると、平衡反応により、 アルカリ金属水酸 化物が生成し、系内に残存することになる。 したがって、 これらの量を正確に把 握して、仕込み工程でのアル力リ金属水酸化物の硫黄源に対するモル比を決定す る必要がある。
硫黄源 1モル当たり、アルカリ金属水酸化物のモル比が大きすぎると、有機ァ ミド溶媒の変質を増大させたり、重合時の異常反応や分解反応を引き起こしゃす い。 また、 生成 P A Sの収率の低下や品質の低下を引き起こすことが多くなる。 硫黄源 1モル当たりのアル力リ金属水酸化物のモル比は、好ましくは 1 . 0 1〜 1 . 0 8モル、 より好ましくは 1 . 0 1 5〜1 . 0 7 5モルである。 アルカリ金 属水酸化物が少過剰の状態で重合反応を行うことが、重合反応を安定的に実施し、 高品質の P A Sを得る上で好ましい。
8 . 重合工程:
重合工程は、脱水工程終了後の混合物にジハロ芳香族化合物を仕込み、有機ァ ミド溶媒中で硫黄源とジハロ芳香族化合物を加熱することにより行われる。脱水 工程で用いた反応槽とは異なる重合槽を使用する場合には、重合槽に脱水工程後 の混合物とジハロ芳香族化合物を投入する。脱水工程後、 重合工程前には、必要 に応じて、有機アミド溶媒量や共存水分量などの調整を行ってもよい。 また、重 合工程前または重合工程中に、 重合助剤その他の添加物を混合してもよい。 脱水工程終了後に得られた混合物とジハロ芳香族ィ匕合物との混合は、通常: 1 00〜 350 °C、好ましくは 120〜 330 °Cの温度範囲内で行われる。重合槽 に各成分を投入する場合、投入順序は、特に制限なく、 両成分を部分的に少量ず つ、 あるいは一時に投入することにより行われる。
重合反応は、一般的に 170〜290°Cの範囲で 2段階工程で行われる。加熱 方法は、一定温度を保持する方法、段階的または連続的な昇温方法、 あるいは両 方法の組み合わせが用いられる。重合反応時間は、一般に 10分間〜 72時間の 範囲であり、望ましくは 30分間〜 48時間である。重合工程に使用される有機 アミド溶媒は、重合工程中に存在する仕込み硫黄源 1モル当たり、通常、 0. 1 〜10 k g、好ましくは 0. 15〜l k gである。 この範囲であれば、 重合反応 途中でその量を変化させてもかまわない。
重合反応開始時の共存水分量は、 仕込み硫黄源 1モルに対して、 0. 5〜2. 0モルの範囲内とする。重合反応の途中で共存水分量を増加させることが好まし い。
本発明の製造方法では、 重合工程において、
(1)有機アミド溶媒と硫黄源とジハロ芳香族化合物と所定モル比のアルカリ金 属水酸化物とを含有する反応混合物を、仕込み硫黄源 1モルに対して 0.5〜 2. 0モルの水の存在下に、 170〜270°Cに加熱して重合反応を行い、 ジハロ芳 香族化合物の転ィ匕率 50〜 98%でプレボリマーを生成させる前段工程、 及び
(2)仕込み硫黄源 1モル当たり 2. 0モルを超え、 10モル以下の水が存在す る状態となるように反応系内の水量を調整すると共に、 245〜290°Cに加熱 して、 重合反応を継続する後段重合工程
を含む少なくとも 2段階の重合工程により重合反応を行う。前段重合工程におい て、 温度 310°C、剪断速度 1, 216 s e c 1で測定した溶融粘度が 0. 5〜 30 P a · sのプレボリマーを生成させることが望ましい。
生成ポリマー中の副生食塩や不純物の含有量を低下させたり、ポリマーを粒状 で回収する目的で、重合反応後期あるいは終了時に水を添加し、水分を増加させ てもかまわない。 重合反応方式は、 バッチ式、 連続式、 あるいは両方式の組み合 わせでもよい。 パッチ式重合では、 重合サイクル時間を短縮する目的のために、 2つ以上の反応槽を用いる方式を用いてもかまわない。
9. 後処理工程:
本発明の製造方法において、重合反応後の後処理は、常法によって行うことが できる。 例えば、 重合反応の終了後、 冷却した生成物スラリーをそのまま、 ある いは水などで希釈してから、濾別し、洗浄'濾過を繰り返して乾燥することによ り、 PASを回収することができる。 本発明の製造方法によれば、粒状ポリマー を生成させることができるため、スクリーンを用いて篩分する方法により粒状ポ リマーを反応液から分離すること力 副生物やオリゴマーなどから容易に分離す ることができるため好ましい。生成物スラリーは、高温状態のままでポリマーを 篩分してもよい。
上記濾別 (篩分) 後、 PASを重合溶媒と同じ有機アミド溶媒ゃケトン類 (例 えば、 アセトン)、 アルコール類 (例えば、 メタノール) 等の有機溶媒で洗浄す ることが好ましい。 PASを高温水などで洗浄してもよい。 生成 PASを、酸や 塩化アンモニゥムのような塩で処理することもできる。
10. PAS :
本発明の製造方法によれば、 本件明細書中で規定する測定法 (実施例に記載) により定量したビス 4一クロ口フエニルスルフィ ドの含有量が 50 pm未満、 好ましくは 40 p pm以下、より好ましくは 30 p p m以下の P A Sを得ること ができる。ビス 4—クロ口フエニノレスルブイドの含有量が 50 p pm以上になる と、 この PASを用いたコンパウンドを射出成形する際に、揮発成分量が過多に なり、成形物の外観に不良が発生し易くなつたり、金型への不純物の付着量が増 加し、 成形加工における作業性が著しく低下する。 ここで、 p pmは、 重量基準 である。
また、本発明の製造方法によれば、本件明細書中で規定するアミノシラン (す なわち、 γ—ァミノプロピルトリエトキシシラン) との反応により (実施例に記 載)、 温度 310°C、 剪断速度 1, 216 s e c—1で測定した反応前の溶融粘度 値 (MV1) に対する反応後の溶融粘度値 (MV2) の比 (MV2ZMV1) が 2. 0超過、好ましくは 2. 1以上の PASを得ることができる。 この比の上限 は、 通常 3. 0程度である。 この比が大きいことは、 PASとシランカップリン グ剤との反応性が高いことを示している。
アミノシランとの反応性が大きいということは、 PASとアミノシランからな る組成物の溶融状態での粘度が大きくなり、また、剪断速度に対する粘度の関係 が P A S単独とは異なり、溶融成形におけるバリの発生が減少するなどの効果が あり、溶融加工条件の選択幅を広げることができる。 MV 2 /MV 1が 2を超え ないと、 このような特性の発現効果が小さい傾向にある。本発明の PASの製造 方法を用いると、 MV 2 /MV1を安定ィ匕させることもできる。 MV2ZMV1 が変動すると、 PASとアミノシランとを含む組成物の溶融粘度が変動し易くな るため好ましくない。したがって、一定の範囲内に制御することが望まれており、 本発明は、 その要求にも応えることができる。
本発明の製造方法により得られた PASは、色調が良好であり、黄色度 (イエ ローインデックス; Y I) が通常 10以下、好ましくは 8以下、 より好ましくは 7以下であり、 多くの場合、 5〜6の範囲内にある。 また、本発明の製造方法に より得られた P A Sのコンパゥンドは、揮発分の発生量が少なく、揮発分の抑制 が期待される電子機器などの分野にも好適である。
後段重合工程後、反応液から回収して得られる本発明の PASは、温度 310 °C、剪断速度 1, 216 s e c—1で測定した溶融粘度が、前段工程でのプレポリ マーの溶融粘度を超える値を示すものである。本発明の PASの溶融粘度(温度 310°C、剪断速度 1, 216 s e c—つ は、 特に限定されないが、 好ましくは 30〜800Pa . s、 より好ましくは 40〜500Pa · sの範囲内である。 本発明の製造方法により得られる PASは、そのままあるいは酸化架橋させた 後、 単独で、 もしくは所望により各種無機充填剤、繊維状充填剤、各種合成樹脂 を配合し、種々の射出成形品やシート、 フィルム、 繊維、 パイプ等の押出成形品 に成形することができる。 PASとしては、 PPSが特に好ましい。 実施例
以下、 実施例及び比較例を挙げて、本発明についてより具体的に説明する。 物 性等の測定方法は、 次のとおりである。 (1) 収率:
ポリマーの収率は、脱水工程後の反応缶中に存在する有効硫黄成分の全てがポ リマーに転換したと仮定したときのポリマー重量 (理論量) を基準値とし、 この 基準値に対する実際に回収したポリマー重量の割合 (重量%) を算出した。
(2) 溶融粘度:
乾燥ポリマー約 20 gを用いて、東洋精機製キヤピログラフ 1一 Cにより溶融 粘度を測定した。 この際、 キヤビラリ一は、 Ιιηπιφ X 1 OmmLのフラットダ ィを使用し、設定温度は、 310°Cとした。 ポリマー試料を装置に導入し、 5分 間保持した後、 剪断速度 1, 216 s e c一1での溶融粘度を測定した。
(3) 色調 (黄色度) :
ポリマーを室温において、電動プレス機を使用して 15 MP aで 1分間加圧し てタブレットを作成した。 このタブレットを測定試料とし、東京電色技術センタ 一製 TC— 1800を用いて、標準光 C、 2° 視野、及ぴ表色系の条件で、反射 光測定法により色調の測定を行なった。測定に先立ち、標準白色板により校正を 行った。 各試料について 3点ずつの測定を行ない、 その平均値を算出した。 色調 は、 黄色度 (イェローインデックス; Y I) 値で示した。
(4) ポリマーの反応性:
ポリマー 100重量部に対して、 γ—ァミノプロピルトリエトキシシラン(以 下、 「アミノシラン」 と略記) 0. 8重量部を添加し、 よくブレンドした。 その 後、プレンド物 20 gを採取し、前記溶融粘度測定条件での溶融粘度値を測定し た。 ポリマーの反応性は、アミノシランを添加しないポリマーの同条件での溶融 粘度値との比率で表わした。 すなわち、 ポリマーの溶融粘度値 (MV1) に対す るポリマーとアミノシランのブレンド物の溶融粘度値(MV2) の比率(MV2 /MV1 :溶融粘度の増大比率) により、 ポリマーの反応性を評価した。 この比 率が大きいほど、 ポリマーの反応性が高いことを示す。
(5) ビス 4 _クロ口フエニルスルフイドの定量:
乾燥ポリマー 3 Omgをネグチューブ(1 Οπιπιφ X 75 mm) にとり、 日本 分析工業製 J HS— 100のキュリー点へッドスペースサンプラー (Curie poi nt head space sampler) にセットする。 装置を 180°Cで 30分間、 330°C で 15分間加熱し、揮発分をへリゥム流通下で 40 °Cでガラスウール内臓トラッ プ槽に通し、 吸着させて捕集する。 その後、 トラップ槽を室温に戻し、 さらに 3 60°Cで 10秒間加熱し、揮発分を脱着させ、 そのまま、ヘリゥムガスを利用し たガスクロマトグラフ分析を行ない、 揮発成分を定量した。
<ガスクロマトダラフ分析条件 >
装置: 日立 G— 3000
気化室温度: 300で
カラム: HP— 5 〔0. 32 mm φ X 25 m d f (膜厚み) = 0. 25 μ m〕 カラム温度: 60°〇5分間ホールド後8°0 分で300°Cまで昇温し、その温度 で 10分間保持する。
検出器: F I D (水素炎イオン化検出器) 310°C
キャリアーガス:ヘリゥム 2. 5ml Z分
スプリット比: 1/14. 6
定量:合成したビス 4一クロ口フエニルスルフィドを用いた検量線から求めた。
(6) コンパウンドの揮発付着成分:
乾燥ポリマー 60重量0 /0、繊維状充填剤 のガラスフアイパー) 39.
8重量%、及ぴ離型剤 0. 2重量%を 5分間混合した後、 シリンダー温度 320
°Cの 2軸押出機で溶融混練してペレツトを作成した。作成したペレツト 10 gを
10 mm φの試験管に測り取り、 8 mm角 ( 2 mm厚) の S KD 11金属片をぺ レツト積層部の上部に置き、 シリコン栓で封入した。 その後、試験管をアルミブ ロックバスに入れて、 340°Cで 4時間加熱した。試験前後の金属片の揮発付着 物を目視により、 以下の基準で判定した。
A:付着物なし、
B :付着物が極めて少ない、
C :付着物が見られる、
D:付着物が多い。
[実施例 1 ]
1. 脱水工程:
ョードメトリー法による分析値 62. 87重量0 /0の水硫化ナトリウム (Na S H) 水溶液 2, 000 g 〔硫黄分 (S) として 22. 43モルになる。 中和滴定 法による Na SH分析値が 61. 48重量% (21. 93モル) であり、 硫化ナ トリウム (Na2S) が 0. 50モル含まれることになる。〕、 74. 69重量0 /0 の水酸化ナトリウム (N a OH) 水溶液 1, 200 g (NaOH分として 22. 41モル) を N—メチルーピ口リ ドン (以下、 「NMP」 と略記) 6, 700 g と共にチタン製 20リツトルオートクレープ (反応缶) に仕込んだ。 水硫化ナト リウムと硫化ナトリウムとからなる硫黄源を 「S」 と表記すると、脱水前の Na OHZNa SHは、 1. 02 (モル/モル) となり、 NaOH/Sは、 1. 00 (モノレ Zモル) となる。
窒素ガスで置換後、 3. 5時間かけて、撹拌しながら徐々に 200°Cまで昇温 して、 水 940. 0 gと NMP 1589. 6 gを留出させた。 この際、 0. 31 モルの硫化水素 (H2S) が揮散した。 したがって、 脱水工程後の缶内の有効 S 量は、 22. 12モルとなった。 H2S揮散分は、 仕込み Sに対して 1. 39モ ル%に相当した。
2. 仕込み工程:
上記脱水工程の後、 22. 12モルの有効 Sを含む反応缶を 150°Cまで冷却 し、 p—ジクロロベンゼン (以下 「pDCB」 と略記) 3, 299 g 〔pDCB /有効 S= 1. 015 (モル Zモル)〕、 NMP 3, 736 g、 水 118 g 〔缶内 の合計水量/有効 S = 1. 50 (モル Zモル)〕 を加え、 及び缶内 N a OH/有 効 S=l. 05 (モル Zモル) になるように、 純度 97%の NaOH 8. 2 gを 加えた。 反応缶内には、 H2Sが揮散することにより生成した NaOH (0. 6 2モル) が含まれている。
3. 重合工程:
反応缶に備え付けた撹拌機を 250 r pmで撹拌しながら、 220°Cで 1時間 反応させ、 その後 30分間で 230°Cに昇温し、 230でで1. 5時間反応させ た (前段重合工程)。 その後、 攪拌機の撹拌数を 400 r pmに上げ、 撹拌を続 けながら、 水 517. 5 gを圧入し 〔缶内の合計水量/有効 S = 2· 80 (モル /モル)〕、 260°Cに昇温して 5. 0時間反応させた (後段重合工程)。
4. 後処理工程: 反応終了後、反応混合物を室温付近まで冷却してから、反応液を 100メッシ ュのスクリーンに通して粒状ポリマーを篩分した。 分離したポリマーについて、 アセトン洗を 2回、 さらに水洗を 3回行ない、洗浄ポリマーを得た。 この洗浄ポ リマーを 0. 6重量%酢酸水溶液に浸漬して、 40 で 40分間処理した後、水 洗した。粒状ポリマーは、 105°Cで 3時間乾燥した。 このようにして得られた 粒状ポリマーの収率は、 90%で、 溶融粘度は、 145 P a · sであった。 重合 条件及び物性の測定結果を表 1及び 2に示した。
[実施例 2]
水酸化ナトリウム (N a OH) 水溶液の仕込み量を 1, 200 gから 1, 15 0 gに変えたこと以外は、 実施例 1と同様に仕込んだ。 したがって、脱水前の N aOH/Na SHは、 0. 98 (モル/モル) になり、 NaOH/Sは、 0. 9 6 (モル/モル) になった。 脱水工程において、 実施例 1と同様の条件で脱水し たところ、 水 935. 0 g及び NMP 1567. 3 gが留出し、 H2S 0. 34 モルが揮散した。 脱水工程後の缶内の有効 Sは、 22. 09モルとなった。 H2 S揮散分は、 仕込み S量に対して 1. 52モル%に相当した。
その後、 実施例 1と同様に、 pDCB 3, 296 g 〔pDCB/有効 S=l. 015 (モル Zモル)〕、 NMP 3, 703 g、 水 125. 7 g 〔缶内の合計水量 /有効 S=l. 50 (モル Zモル)〕、 純度 97 %N a OH 15. 8 g 〔缶内 N a OH/有効 S = l. 02 (モル/モル)〕 を加え、 前段重合を行なった。 引き続 き、水 516. 9 gを圧入し〔缶内の合計水量/有効 S = 2.80 (モル/モル)〕、 後段重合を行なった。 重合終了後、実施例 1と同様にポリマーを回収した。 得ら れた粒状ポリマーの収率は、 90%で、 溶融粘度は、 125 P a · sであった。 重合条件及び物性の測定結果を表 1及び 2に示した。
[実施例 3]
水酸化ナトリウム (N a OH) 水溶液の仕込み量を 1, 200 §から1, 22 0 gに変えたこと以外は、 実施例 1と同様に仕込んだ。 したがって、脱水前の N aOH/Na SHは、 1. 04 (モル //モル) になり、 NaOH/Sは、 1. 0 2 (モル モル) になった。 脱水工程において、 実施例 1と同様の条件で脱水し たところ、 水 935. 2 gと NMP 1595. 0 gが留出し、 H2S 0. 31モ ルが揮散した。 脱水工程後の缶内の有効 S量は、 22. 05モルとなった。 H2 S揮散分は、 仕込み S量に対して 1. 69モル%に相当した。
その後、 実施例 1と同様に、 pDCB 3, 274 g [: pDCB/有効 S=l. 010 (モル/モル)〕、 NMP 3, 715 g、 水 108. 5 g 〔缶内の合計水量 有効 S=l. 50 (モル/モル)〕、 純度 97%N a OH 15. 6 g 〔缶内 N a OH/有効 S=l. 075 (モル/モル)〕 を加え、 220°Cから 260°Cまで 1. 5時間かけて連続的に昇温しながら前段重合を行なった。 引き続き、水 51 6. 0 gを圧入し 〔缶内の合計水量/有効 S = 2. 80 (モル Zモル)〕、 後段重 合を行なった。重合終了後、実施例 1と同様にポリマーを回収した。 得られた粒 状ポリマーの収率は、 88%で、溶融粘度は、 110 P a · sであった。 重合条 件及ぴ物性の測定結果を表 1及び 2に示した。
[比較例 1 ]
水酸ィ匕ナトリウム (NaOH) 水溶液の仕込み量を 1, 200 gから 1, 00 0 gに変えたこと以外は、 実施例 1と同様に仕込んだ。 したがって、脱水前の N aOH/Na SHは、 0. 85 (モル Zモル) になり、 NaOH/Sは、 0. 8 3 (モルノモル) になった。 脱水工程において、 実施例 1と同様に脱水したとこ ろ、 水 965. 8 gと NMP 1513. 5 gが留出し、 H2S 0. 40モルが揮 散した。 脱水工程後の缶内の有効 S量は、 22. 03モルとなった。 H2S揮散 分は、 仕込み S量に対して 1. 78モル%に相当した。
その後、 実施例 1と同様に、 pDCBZ有効 S = l. 015 (モル/モル) に なるように PDCB 3, 287 g, NMP 3, 625 g、 缶内の合計水量/有効 S = 1. 50 (モル Zモル) になるように水 195. 0 g、 缶内 NaOH/有効 S = 0. 90 (モル/モル)になるように純度 97%Na OH10. 6 gを加え、 前段重合を行なった。 引き続き、 缶内の合計水量 Z有効 S = 2. 80 (モル モ ル) になるように水 515. 5 gを圧入し、 後段重合を行なった。 重合終了後、 反応物は分解したのでポリマーは回収しなかった。重合条件と結果を表 1及び 2 に示した。
[比較例 2]
水酸化ナトリウム (N a OH) 水溶液の仕込み量を 1, 200 gから 1, 08 0 gに変えたこと以外は、 実施例 1と同様に仕込んだ。 したがって、脱水前の N aOH/Na SHは、 0. 92 (モル/モル) になり、 NaOH/Sは、 0. 9 0 (モル/モル) になった。 脱水工程において、 実施例 1と同様に脱水したとこ ろ、 水 944. 4 gと NMP 1545. 3 gが留出し、 H2S 0. 38モルが揮 散した。 脱水工程後の缶内の有効 S量は、 22. 05モルとなった。 H2S揮散 分は、 仕込み S量に対して 1. 69モル%に相当した。
その後、 実施例 1と同様に、 p D C BZ有効 S = 1. 015 (モル/モル) に なるように pDCB3, 290 g、 NMP3, 665 g、 缶内の合計水量/有効 S = 1. 50 (モル/モル) になるように水 153. l g、 缶内NaOH/有効 S = l. 0 (モル Zモル) になるように純度 97%Na OH41. 5 gを加え、 前段重合を行なった。 引き続き、缶内の合計水量/有効 S = 2. 80 (モル Zモ ル) になるように水 516. 0 gを圧入し、 後段重合を行なった。 重合終了後、 実施例 1と同様にポリマーを回収した。得られた粒状ポリマーの収率は、 90% で、 溶融粘度は、 90 P a · sであった。 重合条件及び物性の測定結果を表 1及 ぴ 2に示した。
[比較例 3]
水酸化ナトリウム (N a OH) 水溶液の仕込み量を 1, 200 §から1, 22 0 gに変えたこと以外は、 実施例 1と同様に仕込んだ。 したがって、脱水前の N a OH/Na SHは、 1. 04 (モル/モル) になり、 NaOH/Sは、 1. 0 2 (モル/モル) になった。 脱水工程において、 実施例 1と同様に脱水したとこ ろ、 水 930. 3 gと NMP 1590. 7 gが留出し、 H2S 0. 44モルが揮 散した。 脱水工程後の缶内の有効 S量は、 21. 99モルとなった。 H2S揮散 分は、 仕込み S量に対して 1. 96モル%に相当した。
その後、 実施例 1と同様に、 pDCBZ有効 S = 1. 015 (モル/モル) に なるように pDCB 3, 281 g、 NMP3, 687 g、 缶内の合計水量 Z有効 S= 1. 50 (モル/モル) になるように水 104. 1 g、 缶内 Na OHZ有効 S=l. 100 (モル/"モル) になるように純度 97%NaOHl 9. 5 gをカロ え、 前段重合を行なった。 引き続き、 缶内の合計水量/"有効 S = 2. 80 (モル ノモル) になるように水 514. 6 gを圧入し、 後段重合を行なった。 重合終了 後、 実施例 1と同様にポリマーを回収した。 得られた粒状ポリマーの収率は、 7 0%で、 溶融粘度は、 90 P a · sであった。 重合条件及ぴ物性の測定結果を表 1及び 2に示した。
[比較例 4]
酢酸ナトリウム 552 gを追カ卩したこと以外は、実施例 1と同様に仕込み、脱 水したところ、 水 935. 3 gと NMP 1590. 3 gが留出し、 H2S 0. 3 1モルが揮散した。 脱水工程後の缶内の有効 S量は、 22. 12モルとなった。 H2S揮散分は、 仕込み Sに対して 1. 38モル%に相当した。 脱水工程後、 p DCB 3, 300 g [ DCB/^¾S=l. 015 (モル/モル)〕、 NMP 3, 738 gを加え、水及ぴ N a OHは加えなかったので、缶内の合計水量/有効 S は、 1. 22 (モル Zモル)、 缶内 NaOH/有効 Sは、 1. 041 (モル/モ ル) になった。
その後、重合工程において、 220°Cで 2時間、 次いで、 260°Cで 5時間重 合反応を行なった。重合終了後、実施例 1と同様にポリマーを回収した。得られ た粒状ポリマーの収率は、 85%で、 溶融粘度は、 130 P a · sであった。 重 合条件及び物性の測定結果を表 1及び 2に示した。
[比較例 5]
実施例 1と同様に仕込み、脱水したところ、水 941.5 gと NMP 1601. 0 g力 S留出し、 H2S 0. 31モルが揮散した。脱水工程後の缶内の有効 S量は、 22. 12モルとなった。 H2S揮散分は、 仕込み S量に対して 1. 38モル% に相当した。 pDCB 3, 300 g [ DCB/¾"¾)S= 1. 015 (モル/モ ル); 1、 NMP 3, 749 gを加え、 水及ぴ N a OHは加えなかったので、 缶内の 合計水量/有効 Sは、 1 · 20 (モル Zモル)、 缶内 N a O HZ有効 Sは、 1. 041 (モル/モル) になった。
その後、 重合工程において、 220°Cで 2時間、 次いで、 260°Cで 5時間重 合反応を行なった。重合終了後、反応液を 260°Cの温度で保持したまま、 フラ ッシュ法によりポリマーを回収した。得られたポリマーを水により 5回洗浄した。 ポリマーの収率は、 95%で、 溶融粘度は、 95 P a · sであった。 重合条件及 ぴ物性の測定結果を表 1及び 2に示した。 表 1
Figure imgf000022_0001
表 2
Figure imgf000022_0002
脚注:
*) 2量体: ビス 4一クロ口フエ-ルスルフィ ド
**) A S :アミノシラン ( γ—ァミノプロビルトリエトキシシラン) 産業上の利用可能性
本発明によれば、硫黄源の原料としてアル力リ金属水硫化物とアル力リ金属水 酸化物を使用して、安定的に重合反応を行うことができ、重合反応時に副生する 不純物のビス 4—クロ口フエニルスルフィ ドの含有量が極めて少なく、アミノシ ランなどのシランカツプリング剤との反応性に優れ、コンパゥンドの揮発分が少 なく、 さらには、色調の良好なポリマーを与えることができる P A Sの製造方法 が提供される。
また、本発明によれば、 ビス 4一クロ口フエニルスルフィ ドの含有量が少ない P A Sが提供される。 さらに、 本発明によれば、 アミノシランなどのシランカツ プリング剤との反応性に優れた P A Sが提供される。

Claims

請求の範囲
1. ガスクロマトグラフ分析により定量したビス 4ークロロフヱニルスルフ ィドの含有量が 50 p pm未満であるポリアリーレンスルフィド。
2. アミノシランとの反応により、 温度 310°C、 剪断速度 1, 216 s e c一1で測定した反応前の溶融粘度値(MV1) に対する反応後の溶融粘度値(M V 2) の比 (MV2/MV1) が 2. 0を超えるポリアリーレンスルフイ ド。 3. ガスクロマトグラフ分析により定量したビス 4—クロ口フエニルスルフ ィドの含有量が 50 p p m未満であり、アミノシランとの反応により、温度 31 0°C、剪断速度 1, 216 s e c—1で測定した反応前の溶融粘度値(MV 1 ) に 対する反応後の溶融粘度値 (MV2) の比 (MV2/MV1) が 2. 0超過であ り、 かつ、 イェローインデックスが 10以下であるポリアリーレンスルフイド。
4. ビス 4一クロ口フエニルスルフィドの含有量が 30 p p m以下であり、 前記比 (MV2ZMV1) が 2. 1〜3. 0であり、 かつ、 イェローインデック スが 7以下である請求項 3記載のポリアリ一レンスルフィド。 5. 有機アミド溶媒中で、硫黄源とジハロ芳香族化合物とを重合させるポリ ァリーレンスルフィ ドの製造方法において、
( 1 ) 有機ァミド溶媒、 アル力リ金属水硫化物、及びアル力リ金属水硫化物 1モ ル当たり 0. 95〜1. 05モルのアルカリ金属水酸ィヒ物を含有する混合物を加 熱して反応させ、該混合物を含有する系内から水を含む留出物の少なくとも一部 を系外に排出する脱水工程、
(2) 脱水工程後、系内に残存する混合物に、必要に応じてアルカリ金属水酸ィ匕 物及び水を添加して、脱水時に生成した硫化水素に伴い生成するアルカリ金属水 酸化物のモル数と脱水前に添加したアル力リ金属水酸化物のモル数と脱水後に 添加するアルカリ金属水酸化物のモル数の総モル数が、脱水後に系内に存在する アルカリ金属水硫化物を含む硫黄源 (以下、 「仕込み硫黄源」 という) 1モル当 たり 1. 00〜1. 09となり、 かつ、水のモル数が仕込み硫黄源 1モル当たり 0. 5〜2. 0となるように調整する仕込み工程、
(3)混合物にジハロ芳香族化合物を添加し、有機アミド溶媒中で硫黄源とジハ 口芳香族化合物とを 170〜 270 °Cの温度で重合反応させて、ジハ口芳香族化 合物の転化率が 50〜98%のプレボリマーを生成させる前段重合工程、 及び
(4) 前段重合工程後、 仕込み硫黄源 1モル当たり 2. 0モルを超え、 10モノレ 以下の水が存在する状態となるように反応系内の水量を調整すると共に、 245 〜290°Cに加熱して、 重合反応を継続する後段重合工程
の各工程を含むことを特徴とするポリアリーレンスルフィドの製造方法。
6. 脱水工程において、アル力リ金属水硫化物及ぴアル力リ金属水酸化物を それぞれ水性混合物として供給して、これらを含む混合物を加熱する請求項 5記 載の製造方法。
7. 脱水工程において、前記混合物を 100〜 250°Cの温度に加熱する請 求項 5記載の製造方法。
8. 仕込み工程において、 アル力リ金属水酸化物の総モル数が、 アル力リ金 属水硫ィ匕物を含む硫黄源 1モル当たり、 1. 01〜1. 08モルとなるように調 整する請求項 5記載の製造方法。
9. 仕込み工程において、 アルカリ金属水酸化物の総モル数が、 アルカリ金 属水硫化物を含む硫黄源 1モル当たり、 1. 015〜1. 075モルとなるよう に調整する請求項 5記載の製造方法。
10. 前段重合工程において、 温度 310。C、 剪断速度 1, 216 s e c— 1 で測定した溶融粘度が 0. 5〜 30 P a · sのプレボリマーを生成させる請求項 5記載の製造方法。
11. 後段重合工程後、
(5) 生成ポリマーを含有する反応液からポリマーを分離する分離工程、 及び
(6) 分離したポリマーを有機溶媒によって洗浄する工程を含む洗浄工程 が更に配置されている請求項 5記載の製造方法。
12. 分離工程において、反応液から篩分によりポリマーを分離する請求項 11記載の製造方法。
13. 洗浄工程で使用する有機溶媒がアセトンである請求項 11記載の製造 方法。
14. ガスクロマトグラフ分析により定量したビス 4一クロ口フエニルスル フィドの含有量が 50 p pm未満のポリアリーレンスルフィドを得る請求項 5 記載の製造方法。
15. アミノシランとの反応により、 温度 310。C、 剪断速度 1, 216 s e c一1で測定した反応前の溶融粘度値 (MV 1 )に対する反応後の溶融粘度値 (M V 2) の比 (MV2 MV 1) が 2. 0を超えるポリアリーレンスルフイドを得 る請求項 5記載の製造方法。
16. イェローインデックスが 10以下のポリアリーレンスルフィドを得る 請求項 5記載の製造方法。
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