JPH0363975B2 - - Google Patents
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- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
Description
(産業上の利用分野)
本発明はポリアリレンスルフイドの製造方法に
関するものであり、更に詳しくは溶融粘度が高
く、白度が大きく、熱安定性に優れ、かつコント
ロールされた結晶化速度を有するポリアリレンス
ルフイドの製造法に関する。
ポリアリレンスルフイドは溶融成形性を有する
耐熱性のあるプラスチツクとして近年注目を集
め、射出成形や押出成形によつて成形品に、また
溶融押出、更には押出後延伸、熱固定を加えるこ
とによつて、繊維、フイルムに更にはトランスフ
アー成形によつてIC.トランジスターの封止材料
あるいは塗膜として金属の保護膜等巾広く用いら
れている。
(従来技術)
従来より、ポリアリレンスルフイド(以下PPS
という)を製造する方法はN−メチルピロリドン
のような有機極性溶媒中でアルカリ流化物とジハ
ロゲン芳香族化合物を反応させて得られることが
特公昭45−3368号に示されている。
このような方法で得られるポリマーは溶融粘度
が低く、溶融押出が困難であり、また溶融押出後
延伸によつて強力な繊維、フイルムを製造する際
には更に困難を伴う。このため、重合反応時に多
価ハロゲン芳香族化合物をある程度の量加えるこ
とや重合反応後、加熱することにより分岐、架橋
反応させることによつて溶融粘度を大きくするこ
とが行われて来た。
一方、上記の方法によらず溶融粘度あるいは固
有粘度を大きくする方法として各種の重合助剤を
用いることが検討されて来た。例えば特公昭52−
12240号にはアルカリ金属カルボン酸塩、特開昭
55−40738号にはアルカリ土類金属脂肪酸塩を用
いることが提案されている。
また米国特許明細書4038260号には有機スルホ
ン−アルカリ金属塩が、特開昭55−43139号には
特定の芳香族スルホン酸アルカリ金属塩、特開昭
56−20030号には燐酸三アルカリ金属塩、特開昭
56−20031号にはフオスホン酸二アルカリ金属塩
が示されている。更に特開昭58−22113号には有
機カルボン酸金属塩または有機スルホン酸金属
塩、特開昭58−206632号には有機カルボン酸また
は有機スルホン酸と水酸化アルカリの併用する方
法等が開示されている。また、有機カルボン酸の
アルカリ金属塩と共にポリオキシエチレンエーテ
ルを使用することによつて電解質の含有量を少く
することが特開昭59−25822号に示されている。
前記方法を採用することにより溶融粘度、また
は固有粘度を大きくすること、あるいは電解質含
有量を少なくすることを可能にしている。
(発明が解決しようとする問題点)
ところで、前記重合助剤を用いる場合、高い溶
融粘度のPPSを得るためには硫化アルカリに対し
0.2〜1モル程度の多量の重合助剤を必要とする。
また、これ等の重合助剤を用いた場合、ポリマー
中の金属含有量を通常の熱水・アセトン等の洗浄
によつて少なくすることは困難である。
通常PPSは溶融押出、射出工程において微量ま
たは条件によつて大量の気泡が発生するが、これ
はポリマーの熱安定性が低いことに由来するもの
であつて、一般にポリマー中のイオウ原子が酸化
されることによつて二酸化イオウが発生するため
と考えられている。これを防止するために各種の
添加剤を加えることが提案されている。
またPPSは一般には淡色に着色した状態で得ら
れ、重合助剤によつて淡褐色、淡灰色となり、今
までに純白色のものは得られていない。これは、
着色がほぼ重合反応中におきるため、添加剤によ
つて熱安定性を向上させ、後工程での着色の加速
程度は抑えられるが、白色度を増加させることは
困難であつたからである。白色度が劣ると、成形
用途は勿論であるがフイルム用途、繊維用途にお
いては市場に供することができないので、重合反
応後に白色度の大きいポリマーを得ることが望ま
れていた。
以上説明した如く、溶融粘度又は固有粘度が高
く、電解質含有量が少なく、白度が大きく、熱安
定性が良いといういずれの特性をも満足し、かつ
加工性の良いPPSをしかも少量の重合助剤で経済
的に、安定に重合することは従来の方法では非常
に困難であつた。
(問題点を解決するための手段)
本発明者等は以上の状況に鑑み、鋭意検討した
結果、上記の各種の要因を満足する重合助剤を見
出し、本発明を完成するに到つた。すなわち、本
発明は有機極性溶媒中、硫化アルカリ金属化合物
とポリハロゲン芳香族化合物とを、(A)下記一般式
で示されるフエノール芳香族スルホン酸アルカリ
金属塩、(B)アルカリ金属水酸化物および/または
アルカリ金属のアルコラートならびに(C)硫酸アル
カリ金属塩のそれぞれ一種以上の存在下で反応さ
せることを特徴とするポリアリレンスルフイドの
製造法である。
(HO)m−Ar−(So3M)n
ただし、Arは炭素数6〜24の2〜4価の芳香
族基、Mはアルカリ金属、m,nはそれぞれ1ま
たは2を示す。
本発明方法において用いる硫化アルカリ金属化
合物とは、硫化リチウム、硫化ナトリウム、硫化
カリウム、硫化ルビジウムあるいは硫化セシウム
あるいはこれ等の混合物更にはこれ等の水和物ま
たは水溶液である。水和物又は水溶液の場合には
反応溶液からポリハロゲン芳香族化合物を添加す
る前に脱水することが出来る。なお、硫化アルカ
リ金属化合物は重硫化アルカリ水溶液と水酸化ア
ルカリ水溶液とから製造しうる。
また、硫化アルカリ金属化合物中に微量存在す
る重硫化アルカリ、チオ硫酸アルカリ金属塩は少
量の水酸化アルカリで中和することが出来る。
本発明で用いるポリハロゲン芳香族化合物はジ
置換とトリ、テトラ置換のポリハロゲン芳香族化
合物がある。硫化アルカリ金属化合物と反応させ
るモノマーとしてはジハロゲン芳荒族化合物が主
として用いられるが、ポリマーに分岐構造を持込
し溶融粘度の増大を図り、重合反応を効率よく進
めるために、あるいは結晶化速度をコントロール
するためにトリ置換またはテトラ置換のポリハロ
ゲン芳香族化合物を一部共重合させることが出来
る。
ジハロゲン芳香族化合物としてはp−ジ置換ハ
ロゲン化合物のp−ジクロルベンゼン、2,5−
ジクロル−p−キシレン、4,4−ジクロルジフ
エニルスルホン酸、2,5−ジクロルトルエン、
4,4−ジクロルジフエニルエーテル、ジクロル
ナフタリン、ジブロムナフタリン、ジクロルベン
ゾフエノン、ジブロムベンゾフエノン等、m置換
化合物のm−ジクロルベンゼン、O−ジ−置換化
合物のO−ジクロルベンゼン等がある。
トリまたはテトラ置換芳香族化合物としては
1,2,4−トリクロルベンゼン、1,2,3−
トリクロルベンゼン、2,4,6−トリクロルベ
ンゼン、2,4,6−トリクロルトルエン、1,
2,4−トリブロムベンゼン、1,2,3−トリ
クロルナフタリン、1,2,3−トリクロルナフ
タリン、1,2,3,4−テトラクロルナフタリ
ン等がある。
次に本発明において重合助剤として用いる(A)フ
エノール性芳香族スルホン酸アルカリ金属塩は下
記一般式で示される化合物である。
(HO)m−Ar−(SO3M)n
(ただし、Arは炭素数6〜24の2〜4価の芳
香族基、Mはアルカリ金属、m,nはそれぞれ1
または2を示す。)
たとえばArは
(Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for producing polyarylene sulfide, and more specifically, a method for producing polyarylene sulfide that has high melt viscosity, high whiteness, excellent thermal stability, and controlled crystallization rate. The present invention relates to a method for producing polyarylene sulfide having the following properties. Polyarylene sulfide has attracted attention in recent years as a heat-resistant plastic with melt moldability, and it has been used to make molded products by injection molding and extrusion, as well as by melt extrusion and post-extrusion stretching and heat setting. Therefore, it is widely used in fibers, films, and metal protective films as sealing materials or coatings for IC transistors by transfer molding. (Conventional technology) Conventionally, polyarylene sulfide (hereinafter referred to as PPS)
Japanese Patent Publication No. 3368/1983 discloses that a method for producing the compound is obtained by reacting an alkali fluid with a dihalogen aromatic compound in an organic polar solvent such as N-methylpyrrolidone. Polymers obtained by such methods have low melt viscosity and are difficult to melt extrude, and it is even more difficult to produce strong fibers and films by stretching after melt extrusion. For this reason, melt viscosity has been increased by adding a certain amount of a polyvalent halogen aromatic compound during the polymerization reaction or by heating to cause branching and crosslinking reactions after the polymerization reaction. On the other hand, the use of various polymerization aids has been studied as a method for increasing the melt viscosity or intrinsic viscosity without relying on the above-mentioned methods. For example, the special public official court in 1977-
No. 12240 includes alkali metal carboxylates, JP-A-Sho
No. 55-40738 proposes the use of alkaline earth metal fatty acid salts. Furthermore, US Pat.
No. 56-20030 contains trialkali metal phosphate, JP-A-Sho.
No. 56-20031 discloses dialkali metal phosphonic acid salts. Further, JP-A No. 58-22113 discloses a method of using an organic carboxylic acid metal salt or an organic sulfonic acid metal salt, and JP-A No. 58-206632 discloses a method of using an organic carboxylic acid or an organic sulfonic acid in combination with an alkali hydroxide. ing. Further, JP-A-59-25822 discloses that the electrolyte content can be reduced by using polyoxyethylene ether together with an alkali metal salt of an organic carboxylic acid. By employing the above method, it is possible to increase the melt viscosity or intrinsic viscosity, or to decrease the electrolyte content. (Problems to be Solved by the Invention) By the way, when using the above polymerization aid, in order to obtain PPS with a high melt viscosity, it is necessary to
A large amount of polymerization aid of about 0.2 to 1 mol is required.
Furthermore, when these polymerization aids are used, it is difficult to reduce the metal content in the polymer by ordinary washing with hot water, acetone, or the like. Normally, PPS generates a small amount of bubbles or a large amount of bubbles depending on the conditions during the melt extrusion or injection process, but this is due to the low thermal stability of the polymer, and is generally caused by oxidation of sulfur atoms in the polymer. This is thought to be due to the generation of sulfur dioxide. In order to prevent this, it has been proposed to add various additives. In addition, PPS is generally obtained in a light colored state, and depending on the polymerization aid, it becomes light brown or light gray, and to date no pure white product has been obtained. this is,
This is because coloring occurs almost during the polymerization reaction, and although additives can improve thermal stability and suppress the degree of acceleration of coloring in subsequent steps, it has been difficult to increase whiteness. If the whiteness is poor, the polymer cannot be marketed not only for molding purposes but also for film and fiber applications, so it has been desired to obtain a polymer with high whiteness after the polymerization reaction. As explained above, PPS that satisfies all of the characteristics of high melt viscosity or intrinsic viscosity, low electrolyte content, high whiteness, and good thermal stability, and has good processability and also has a small amount of polymerization aid It has been extremely difficult to carry out economical and stable polymerization using conventional methods. (Means for Solving the Problems) In view of the above circumstances, the inventors of the present invention have made extensive studies, and as a result, have found a polymerization aid that satisfies the various factors described above, and have completed the present invention. That is, the present invention combines an alkali metal sulfide compound and a polyhalogen aromatic compound in an organic polar solvent, (A) an alkali metal phenol aromatic sulfonic acid salt represented by the following general formula, (B) an alkali metal hydroxide, and This is a method for producing polyarylene sulfide, characterized in that the reaction is carried out in the presence of one or more of each of an alkali metal alcoholate and (C) an alkali metal salt of sulfate. (HO)m-Ar-(So 3 M)n However, Ar is a divalent to tetravalent aromatic group having 6 to 24 carbon atoms, M is an alkali metal, and m and n each represent 1 or 2. The alkali metal sulfide compound used in the method of the present invention is lithium sulfide, sodium sulfide, potassium sulfide, rubidium sulfide or cesium sulfide, or mixtures thereof, as well as hydrates or aqueous solutions thereof. In the case of a hydrate or an aqueous solution, it can be dehydrated from the reaction solution before adding the polyhalogen aromatic compound. Note that the alkali metal sulfide compound can be produced from an aqueous alkali bisulfide solution and an aqueous alkali hydroxide solution. Furthermore, the alkali bisulfide and alkali metal thiosulfate salts present in trace amounts in the alkali metal sulfide compound can be neutralized with a small amount of alkali hydroxide. The polyhalogen aromatic compounds used in the present invention include di-substituted, tri-substituted, and tetra-substituted polyhalogen aromatic compounds. Dihalogen aromatic compounds are mainly used as monomers to be reacted with alkali metal sulfide compounds, but they are used to introduce a branched structure into the polymer to increase the melt viscosity, to efficiently proceed with the polymerization reaction, or to speed up the crystallization rate. For control purposes, a trisubstituted or tetrasubstituted polyhalogen aromatic compound can be partially copolymerized. Examples of dihalogen aromatic compounds include p-disubstituted halogen compounds such as p-dichlorobenzene and 2,5-
Dichloro-p-xylene, 4,4-dichlorodiphenylsulfonic acid, 2,5-dichlorotoluene,
4,4-dichlorodiphenyl ether, dichlornaphthalene, dibromnaphthalene, dichlorobenzophenone, dibrombenzophenone, m-dichlorobenzene of m-substituted compounds, O- of O-di-substituted compounds Examples include dichlorobenzene. Tri- or tetra-substituted aromatic compounds include 1,2,4-trichlorobenzene, 1,2,3-
Trichlorobenzene, 2,4,6-trichlorobenzene, 2,4,6-trichlorotoluene, 1,
Examples include 2,4-tribromobenzene, 1,2,3-trichloronaphthalene, 1,2,3-trichloronaphthalene, and 1,2,3,4-tetrachloronaphthalene. Next, (A) phenolic aromatic sulfonic acid alkali metal salt used as a polymerization aid in the present invention is a compound represented by the following general formula. (HO)m-Ar-(SO 3 M)n (Ar is a divalent to tetravalent aromatic group having 6 to 24 carbon atoms, M is an alkali metal, and m and n are each 1
or 2. ) For example, Ar is
【式】【formula】
【式】【formula】
【式】【formula】
【式】【formula】
【式】【formula】
【式】【formula】
【式】
などが挙げられ、中でもフエニレン基が好まし
く、Mはナトリウム、リチウム、カリウムなどが
挙げられる。
前記(A)フエノール性芳香族スルホン酸アルカリ
金属塩を具体的に示すと、フエノール−4−スル
ホン酸、フエノール−2−スルホン酸、フエノー
ル−2,4−ジスルホン酸、レゾルシン−4−ス
ルホン酸、レゾルシン−4,6−ジスルホン酸、
ピロカテキン−4−スルホン酸、2−オキシトル
エン−4−スルホン酸、3−オキシトルエン−4
−スルホン酸、4−オキシトルエン−2−スルホ
ン酸、ヒドロキノンスルホン酸、ヒドロキノン−
2,5−ジスルホン酸、2−ナフトール−6−ス
ルホン酸(ジエフアー酸)、2−ナフトール−1
−スルホン酸(オキシピアス酸)、1−ナフトー
ル−4−スルホン酸(ネピルラインター酸)、2
−ナフトール−8−スルホン酸(クロイセン酸)
などのアルカリ金属塩である。なお、これらは無
水塩、水和物、水溶液のいずれでもよい。また、
添加量は硫化アルカリ金属化合物1モルに対し、
0.02〜1.0モル、好ましくは、0.05〜0.15モルであ
る。
前記(A)フエノール性芳香族スルホン酸アルカリ
金属塩と共に併用する(B)アルカリ金属水酸化物お
よび/またはアルカリ金属アルコラートとして
は、具体的には水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、水酸化リチウム、ナトリウムメチラート、ナ
トリウムエチラート、カリウムメチラート、カリ
ウムエチラート、リチウムメチラート、リチウム
エチラートなどが挙げられる。
また(C)硫酸アルカリ金属塩としては硫酸ナトリ
ウム、硫酸カリウム、硫酸リチウムあるいはそれ
等の水和物、またはそれ等の水溶液である。これ
等の水分はポリハロゲン芳香族化合物添加前に反
応溶液から脱水しておくことが出来る。
前記(B)は(A)のヒドロキシル基に対してモル比で
0.5〜1.5存在していることが好ましく、望ましく
は0.8〜1.5、更に好ましくは0.9〜1.1である。前
記範囲外の場合、重合反応が効率的に進まなかつ
たり、反応系で得られたポリマーが再び分解した
りするので好ましくない。
また前記(C)は(A)のヒドロキシル基に対してモル
比で0.2〜10存在していることが好ましく、望ま
しくは0.5〜5である。前記範囲外の場合、重合
反応における熱安定性が悪く、充分に重合度が上
がらない場合があるので好ましくない。
なお(A),(B)および(C)は反応系に同時に混合して
もよいし、予め3者を混合しておいて反応系に添
加してもよい。
本発明において用いられる有機極性溶媒として
は、Nメチルピロリドン、ヘキサメチル燐酸トリ
アミド、Nメチルホルムアミド、N,N′ジメチ
ルアセトアミド、カプロラクタム、Nメチル−ε
−カプロラクタム、テトラメチル尿素、ジメチル
アセトアミド等が挙げられる。
次にPPSを得る方法を具体的に説明する。
まず、有機極性溶媒中に硫化アルカリ金属化合
物を加え、窒素雰囲気下好ましくは窒素ガスを混
合物中に導入し、撹拌しながら徐々に温度を約
210℃まで上昇させる。この間に(A)フエノール性
芳香族スルホン酸アルカリ金属塩、(B)アルカリ金
属水酸化物および/またはアルカリ金属アルコラ
ートならびに(C)硫酸アルカリ金属塩を一度にある
いは徐々に添加しておくが、最初に存在させてお
いてもよい。
反応系より水和物あるいは水溶液その他から持
ち込まれた水分、あるいはアルコラートから生成
するアルコールを除去した後、系の温度を約150
〜180℃まで冷却する。ここで、ポリハロゲン芳
香族化合物を加え、更に必要に応じて溶媒を加え
る。なお(A)と(B)の混合物は、予め無水あるいは加
熱反応させてアルコールを除去しておいた場合に
は、この時点で添加してもよい。
次いで反応系を密閉し、約210℃〜280℃、10〜
30Kg/cm2で徐々に温度を上させながら1〜2時
間、温度が所定の最高温度に達してから更に1〜
3時間加熱反応させる。反応は発熱反応であり、
急激に温度を上昇させないよう注意して反応温度
を上げていく必要がある。
反応終了後、反応容器を冷却し反応物を取り出
し溶媒を濾別し熱水、水、アセトンなどで洗滌、
有機溶媒、塩および重合助剤を取除き、乾燥す
る。反応容器の冷却後あるいは冷却途中で反応物
を熱水または水中に移し、しかる後、上記と同様
の操作を行つてもよい。乾燥後白い粉末状のポリ
マーが単離される。
(作用)
本発明における(A)フエノール性芳香族スルホン
酸アルカリ金属塩の効果については充分明らかで
はないが、フエノール性ヒドロキシル基が熱安定
性の向上や白度の向上をもたらしているものと考
えられる。
更にフエノール性ヒドロキシル基は反応系中に
おいて、ポリマーの溶解性が析出に影響を与え、
ポリマーが微粉末状に析出される作用を示し、ま
たそれ自身ポリマーからの分離や塩の分離に影響
しているものと予想される。
また(C)硫酸アルカリ金属塩が重合したポリマー
の有機溶媒中での熱安定性を高めているものと思
われる。
(実施例)
以下実施例および比較例を用いて本発明方法を
具体的に述べるが、本発明はこれらに限定される
ものではない。
なお、各種物性の測定は以下は示す方法で実施
した。
(溶融粘度)
高化式フローテスター(CFT500形A 島津製
作所製)を用いノズル口径1.0mm、L/D=10で
荷重50Kg/cm2、300℃で測定した値である。
(白度)
厚さ3.5mm、径18mmのタブレートとして色彩色
度計(CR−100型 ミノルタカメラ製)で測定
し、X※値で示した。
(Na含有量)
Na含有量はポリマーを550℃で乾式灰化後、塩
酸溶液とし、原子吸光法で測定した。
実施例 1
5の冷却塔付ステンレス反応容器にNメチル
ピロリドン900ml、硫化ナトリウム9水塩960.7g
(4モル)、p−フエノールスルホン酸ナトリウム
2水塩61.9g(0.26モル)および水酸化ナトリウ
ム10.7g(0.26モル)を仕込み、窒素ガス雰囲気
下で205℃まで2時間撹拌しながら温度を上昇さ
せ、650mlの水を溜去させた後、反応系を5の
ステンレス製撹拌機付オートクレーブを窒素雰囲
気下で180℃に温度コントロールしたとこのに移
送し、この反応系にp−ジクロルベンゼン588g
(4モル)1,2,4トリクロルベンゼン2.18g
(0.012モル)およびNメチルピロリトン400ml、
更に硫酸ナトリウム284g(2モル)を加えた。
次にオートクレーブを密封し窒素雰囲気下2Kg/
cm2加圧下で、撹拌しながら180℃から240℃まで1
時間、240℃から270℃まで1時間30分、270℃で
2時間30分重合反応をさせた。重合終了時の内圧
は16Kg/cm2まで上昇していた。
反応容器を冷却後、内容物を取出し、Nメチル
ピロリドンを濾別後、熱水、アセトンで数回洗滌
をくり返した。乾燥後392gの白色のPPS粉末が
得られた。
得られたPPSのIV=0.27、MV=3500ポイズ、
白度L値=90。Naの含有量は400ppmであつた。
実施例 2
2の冷却塔付ステンレス反応容器にNメチル
ピロリドン230ml、硫化ナトリウム9水塩144.1g
(0.6モル)、ネピルラインター酸ナトリウム44.8
g(0.2モル)および水酸化ナトリウム8.0g(0.2
モル)を仕込み窒素ガス雰囲気下で205℃迄撹拌
しながら温度を上昇させ、98mlの水を溜去させた
後、反応系を180℃に冷却した。
反応物を、予め180℃に温度コントロールして
おいた2のステンレス製撹拌機付オートクレー
ブに窒素雰囲気下で移送した。この反応系にp−
ジクロロベンゼン88.2g(0.6モル)および1,
2,4−トリクロルベンゼン0.33g(0.018モル)
およびNメチルピロリドン200mlおよび硫酸ナト
リウム42.6g(0.3モル)を加えた。
オートクレーーブを密閉し、撹拌しながら180
℃から240℃まで1時間、240℃から260℃まで1
時間、260℃で2時間30分重合反応させた。反応
容器を冷却後、内容物を取出しNメチルピロリド
ンを濾別後、熱水、アセトンで数回洗滌をくり返
した。乾燥後61gの白色の粉末状PPSが得られ
た。
得られたPPSのIV=0.22、MV=2000ポイズ、
白度L値=84、Naの含有量は700ppmであつた。
比較例 1
実施例1と同様にして、p−フエノールスルホ
ン酸ナトリウム水酸化ナトリウムおよび硫酸ナト
リウムを加えずに脱水反応を行わせ、p−ジクロ
ロベンゼンおよび1,2,4−トリクロロベンゼ
ンおよびNメチルピロリドンを同様に導入して重
合反応を行わせた。その結果、淡灰色の粉末状
PPSが180g得られた。
得られたポリマーのIV=0.10、MV=80ポイ
ズ、白度L値=79.0、Na含有量600ppmであつ
た。
比較例 2
2の冷却塔付ステンレス容器にNメチルピロ
リリドン220ml、硫化ナトリウム9水塩、144.1g
(0.6モル)、pトルエンスルホン酸ナトリウム
(0.1モル)を仕込み窒素ガス雰囲気下で205℃ま
で撹拌しながら温度を上昇させ、100mlの水を溜
去させた後反応系を180℃に冷却した。
反応物を、予め180℃に温度コントロールして
おいた2のステンレス製撹拌機付オートクレー
ブに窒素雰囲気下で移送した。この反応系にpジ
クロロベンゼン88.2g(0.6モル)および1,2,
4−トリクロロベンゼン0.33g(0.0018モル)お
よびNメチルピリドン200mlを加えた。オートク
レーブを密閉し、撹拌しながら180℃から240℃ま
で1時間、240℃から260℃まで1時間、260℃で
2時間反応させた。
反応容器を冷却後、内容物を取出し、Nメチル
ピロリドンを濾別後、熱水、アセトンで数回洗滌
した。乾燥後、60gの灰白色の粉粒状のPPSが得
られた。
得られたポリマーのIV=0.16、MV=200ポイ
ズ、白度L値=79、Naの含有量は1100ppmであ
つた。
比較例 3
比較例2において、p−トルエンスルホン酸
0.1モルとともに0.1モルの水酸化ナトリウムおよ
び0.1モルの硫酸ナトリウムを存在させた以外は
すべて比較例2と同様に反応させたところ、重合
反応が全く進まなかつた。
(発明の効果)
以上、かかる構成よりなる本発明方法を採用す
ることによつて得られたPPSは、本来PPSが有し
ている難燃性、耐熱性、耐薬品性、電気特性など
に優れているのは勿論のこと、さらに白度が高
く、熱安定性の高いものである。また重合反応
後、PPSは微粉末状で得られるため、簡単な洗浄
によつて溶媒、塩あるいは重合助剤を除去するこ
とが容易となり、その結果、電解質含有量の少な
いPPSを得ることができる。更に従来方法に比べ
て少量の重合助剤で、分岐は少く溶融粘度あるい
は固有粘度の大きいPPSが得られるので、溶融成
形に適し、エンジニアリングプラスチツク、フイ
ルム、繊維、封止材料などの用途にきわめて有用
である。
また本発明方法によつて得られたPPSは適度の
結晶化速度を有しており、フイルム、繊維に加工
する際の延伸工程に、また製品に大きい強力、弾
性率を与えるのに有利に作用する。[Formula] etc., and among them, a phenylene group is preferred, and M includes sodium, lithium, potassium, etc. Specific examples of the alkali metal salt of phenolic aromatic sulfonic acid (A) include phenol-4-sulfonic acid, phenol-2-sulfonic acid, phenol-2,4-disulfonic acid, resorcin-4-sulfonic acid, resorcin-4,6-disulfonic acid,
Pyrocatechin-4-sulfonic acid, 2-oxytoluene-4-sulfonic acid, 3-oxytoluene-4
-Sulfonic acid, 4-oxytoluene-2-sulfonic acid, hydroquinone sulfonic acid, hydroquinone-
2,5-disulfonic acid, 2-naphthol-6-sulfonic acid (diefuric acid), 2-naphthol-1
-Sulfonic acid (oxypieric acid), 1-naphthol-4-sulfonic acid (nepyrulainteric acid), 2
-Naphthol-8-sulfonic acid (croucenoic acid)
Alkali metal salts such as Note that these may be any of anhydrous salts, hydrates, and aqueous solutions. Also,
The amount added is per mole of alkali metal sulfide compound,
The amount is 0.02 to 1.0 mol, preferably 0.05 to 0.15 mol. The (B) alkali metal hydroxide and/or alkali metal alcoholate to be used in combination with the (A) phenolic aromatic sulfonic acid alkali metal salt includes sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, and sodium hydroxide. Methylate, sodium ethylate, potassium methylate, potassium ethylate, lithium methylate, lithium ethylate, and the like. The alkali metal sulfate (C) is sodium sulfate, potassium sulfate, lithium sulfate, hydrates thereof, or aqueous solutions thereof. These moisture can be dehydrated from the reaction solution before adding the polyhalogen aromatic compound. The above (B) has a molar ratio to the hydroxyl group of (A).
It is preferably 0.5 to 1.5, more preferably 0.8 to 1.5, more preferably 0.9 to 1.1. If it is outside the above range, the polymerization reaction may not proceed efficiently or the polymer obtained in the reaction system may decompose again, which is not preferable. The molar ratio of (C) to the hydroxyl group of (A) is preferably 0.2 to 10, preferably 0.5 to 5. If it is outside the above range, the thermal stability in the polymerization reaction will be poor and the degree of polymerization may not be sufficiently increased, which is not preferable. Note that (A), (B) and (C) may be mixed into the reaction system at the same time, or the three may be mixed in advance and added to the reaction system. Examples of organic polar solvents used in the present invention include N-methylpyrrolidone, hexamethylphosphoric triamide, N-methylformamide, N,N' dimethylacetamide, caprolactam, N-methyl-ε
-Caprolactam, tetramethylurea, dimethylacetamide and the like. Next, we will specifically explain how to obtain PPS. First, an alkali metal sulfide compound is added to an organic polar solvent, nitrogen gas is preferably introduced into the mixture under a nitrogen atmosphere, and the temperature is gradually lowered while stirring.
Raise the temperature to 210℃. During this time, (A) phenolic aromatic sulfonic acid alkali metal salt, (B) alkali metal hydroxide and/or alkali metal alcoholate, and (C) alkali metal sulfate are added all at once or gradually. It may be left to exist. After removing moisture brought in from hydrates, aqueous solutions, etc. from the reaction system, or alcohol generated from alcoholates, the temperature of the system is lowered to approximately 150°C.
Cool to ~180°C. Here, the polyhalogen aromatic compound is added, and a solvent is further added as necessary. Note that the mixture of (A) and (B) may be added at this point if the alcohol has been removed in advance by anhydrous or heated reaction. The reaction system was then sealed and heated at approximately 210°C to 280°C for 10 to 280°C.
Gradually increase the temperature at 30Kg/cm 2 for 1 to 2 hours, and then continue for 1 to 2 hours after the temperature reaches the specified maximum temperature.
Heat and react for 3 hours. The reaction is exothermic;
It is necessary to raise the reaction temperature with care so as not to raise the temperature too rapidly. After the reaction is complete, cool the reaction vessel, take out the reactants, filter the solvent, and wash with hot water, water, acetone, etc.
Remove organic solvent, salt and polymerization aid and dry. After or during cooling of the reaction vessel, the reactant may be transferred to hot water or water, and then the same operation as above may be performed. After drying, a white powdery polymer is isolated. (Action) Although the effect of (A) phenolic aromatic sulfonic acid alkali metal salt in the present invention is not fully clear, it is thought that the phenolic hydroxyl group improves thermal stability and whiteness. It will be done. Furthermore, the solubility of the polymer affects the precipitation of phenolic hydroxyl groups in the reaction system,
It is expected that the polymer will precipitate into a fine powder, and that it will also affect the separation from the polymer and the separation of salts. It is also believed that (C) the alkali metal sulfate salt enhances the thermal stability of the polymerized polymer in organic solvents. (Example) The method of the present invention will be specifically described below using Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto. The various physical properties were measured using the methods shown below. (Melt viscosity) This is a value measured at 300° C. with a nozzle diameter of 1.0 mm, L/D=10, a load of 50 Kg/cm 2 using a Koka type flow tester (CFT500 type A, manufactured by Shimadzu Corporation). (Whiteness) Measured using a chromaticity meter (CR-100 model manufactured by Minolta Camera) as a tablet with a thickness of 3.5 mm and a diameter of 18 mm, and expressed as an X value. (Na content) Na content was determined by dry ashing the polymer at 550°C, making it into a hydrochloric acid solution, and measuring it by atomic absorption spectrometry. Example 1 900 ml of N-methylpyrrolidone and 960.7 g of sodium sulfide nonahydrate were placed in the stainless steel reaction vessel with cooling tower of 5.
(4 mol), 61.9 g (0.26 mol) of sodium p-phenolsulfonate dihydrate, and 10.7 g (0.26 mol) of sodium hydroxide, and the temperature was raised to 205°C under nitrogen gas atmosphere while stirring for 2 hours. After distilling off 650 ml of water, the reaction system was transferred to a stainless steel autoclave equipped with a stirrer (No. 5) whose temperature was controlled at 180°C under a nitrogen atmosphere, and 588 g of p-dichlorobenzene was added to the reaction system.
(4 moles) 1,2,4 trichlorobenzene 2.18g
(0.012 mol) and 400 ml of N-methylpyrrolitone,
Furthermore, 284 g (2 moles) of sodium sulfate was added.
Next, the autoclave was sealed and 2 kg/kg was placed under a nitrogen atmosphere.
cm 2 from 180℃ to 240℃ with stirring under pressure.
The polymerization reaction was carried out from 240°C to 270°C for 1 hour and 30 minutes, and at 270°C for 2 hours and 30 minutes. The internal pressure at the end of polymerization had risen to 16 kg/cm 2 . After cooling the reaction vessel, the contents were taken out, N-methylpyrrolidone was filtered off, and washing was repeated several times with hot water and acetone. After drying, 392 g of white PPS powder was obtained. Obtained PPS IV = 0.27, MV = 3500 poise,
Whiteness L value = 90. The Na content was 400 ppm. Example 2 230 ml of N-methylpyrrolidone and 144.1 g of sodium sulfide nonahydrate were placed in the stainless steel reaction vessel equipped with a cooling tower from 2.
(0.6 mol), sodium nepirulinterate 44.8
g (0.2 mol) and sodium hydroxide 8.0 g (0.2
The reaction system was cooled to 180°C after 98ml of water was distilled off. The reaction product was transferred under a nitrogen atmosphere to a stainless steel autoclave equipped with a stirrer (No. 2) whose temperature had been previously controlled at 180°C. In this reaction system, p-
88.2 g (0.6 mol) of dichlorobenzene and 1,
2,4-trichlorobenzene 0.33g (0.018mol)
and 200 ml of N-methylpyrrolidone and 42.6 g (0.3 mol) of sodium sulfate were added. Seal the autoclave and heat to 180°C while stirring.
℃ to 240℃ for 1 hour, 240℃ to 260℃ for 1 hour
The polymerization reaction was carried out at 260°C for 2 hours and 30 minutes. After cooling the reaction vessel, the contents were taken out and N-methylpyrrolidone was filtered off, followed by repeated washing several times with hot water and acetone. After drying, 61 g of white powder PPS was obtained. Obtained PPS IV = 0.22, MV = 2000 poise,
The whiteness L value was 84, and the Na content was 700 ppm. Comparative Example 1 In the same manner as in Example 1, a dehydration reaction was carried out without adding sodium p-phenolsulfonate sodium hydroxide and sodium sulfate, and p-dichlorobenzene, 1,2,4-trichlorobenzene and N-methylpyrrolidone were was similarly introduced to carry out the polymerization reaction. As a result, a light gray powder
180g of PPS was obtained. The obtained polymer had IV=0.10, MV=80 poise, whiteness L value=79.0, and Na content 600 ppm. Comparative Example 2 220 ml of N-methylpyrrolidone, sodium sulfide nonahydrate, 144.1 g in the stainless steel container with a cooling tower from 2
(0.6 mol) and sodium p-toluenesulfonate (0.1 mol) were charged, and the temperature was raised to 205°C with stirring under a nitrogen gas atmosphere. After distilling off 100 ml of water, the reaction system was cooled to 180°C. The reaction product was transferred under a nitrogen atmosphere to a stainless steel autoclave equipped with a stirrer (No. 2) whose temperature had been previously controlled at 180°C. In this reaction system, 88.2 g (0.6 mol) of p-dichlorobenzene and 1,2,
0.33 g (0.0018 mol) of 4-trichlorobenzene and 200 ml of N-methylpyridone were added. The autoclave was sealed, and while stirring, the reaction was carried out from 180°C to 240°C for 1 hour, from 240°C to 260°C for 1 hour, and at 260°C for 2 hours. After cooling the reaction vessel, the contents were taken out, N-methylpyrrolidone was filtered off, and the mixture was washed several times with hot water and acetone. After drying, 60 g of off-white powdery PPS was obtained. The resulting polymer had an IV of 0.16, an MV of 200 poise, a whiteness L value of 79, and a Na content of 1100 ppm. Comparative Example 3 In Comparative Example 2, p-toluenesulfonic acid
When the reaction was carried out in the same manner as in Comparative Example 2 except that 0.1 mol of sodium hydroxide and 0.1 mol of sodium sulfate were present together with 0.1 mol, the polymerization reaction did not proceed at all. (Effects of the Invention) As described above, PPS obtained by employing the method of the present invention having the above structure has excellent flame retardancy, heat resistance, chemical resistance, electrical properties, etc. that PPS originally has. Of course, it also has high whiteness and high thermal stability. Furthermore, since PPS is obtained in the form of a fine powder after the polymerization reaction, it is easy to remove solvents, salts, or polymerization aids by simple washing, and as a result, PPS with a low electrolyte content can be obtained. . Furthermore, compared to conventional methods, PPS with less branching and high melt viscosity or intrinsic viscosity can be obtained with a small amount of polymerization aid, making it suitable for melt molding and extremely useful for applications such as engineering plastics, films, fibers, and sealing materials. It is. In addition, the PPS obtained by the method of the present invention has an appropriate crystallization rate, which is advantageous in the stretching process when processing into films and fibers, and in imparting high strength and elastic modulus to products. do.
Claims (1)
ポリハロゲン芳香族化合物とを、(A)下記一般式で
示されるフエノール性芳香族スルホン酸アルカリ
金属塩、(B)アルカリ金属水酸化物および/または
アルカリ金属アルコラートならびに(C)硫酸アルカ
リ金属塩のそれぞれ一種以上の存在下で反応させ
ることを特徴とするポリアリレンスルフイドの製
造方法。 (HO)m−Ar−(So3M)n ただし、Arは炭素数6〜24の2〜4価の芳香
族基、Mはアルカリ金属、m,nはそれぞれ1ま
たは2を示す。 2 (A)フエノール性芳香族スルホン酸アルカリ金
属塩が、パラフエノールスルホン酸アルカリ金属
塩である特許請求の範囲第1項記載のポリアリレ
ンスルフイドの製造法。 3 (B)アルカリ金属水酸化物および/またはアル
カリ金属アルコラートが(A)フエノール性芳香族ス
ルホン酸アルカリ金属塩中のヒドロキシル基に対
してモル比で0.5〜1.5存在している特許請求の範
囲第1項記載のポリアリレンスルフイドの製造
法。 4 (C)硫酸アルカリ金属塩が(A)フエノール性芳香
族スルホン酸アルカリ金属塩中のヒドロキシル基
に対してモル比で0.2〜10存在している特許請求
の範囲第1項記載のポリアリレンスルフイドの製
造法。[Claims] 1. In an organic polar solvent, an alkali metal sulfide compound and a polyhalogen aromatic compound are combined into (A) an alkali metal salt of a phenolic aromatic sulfonate represented by the following general formula, (B) an alkali metal water A method for producing polyarylene sulfide, which comprises reacting in the presence of one or more oxides and/or alkali metal alcoholates and (C) alkali metal sulfates. (HO)m-Ar-(So 3 M)n However, Ar is a divalent to tetravalent aromatic group having 6 to 24 carbon atoms, M is an alkali metal, and m and n each represent 1 or 2. 2. The method for producing polyarylene sulfide according to claim 1, wherein the alkali metal salt of phenolic aromatic sulfonate (A) is an alkali metal salt of paraphenolsulfonate. 3 (B) The alkali metal hydroxide and/or alkali metal alcoholate is present in a molar ratio of 0.5 to 1.5 to the hydroxyl group in the (A) phenolic aromatic sulfonic acid alkali metal salt. A method for producing polyarylene sulfide according to item 1. 4. The polyarylene according to claim 1, wherein (C) the alkali metal sulfate is present in a molar ratio of 0.2 to 10 to the hydroxyl group in the alkali metal salt of the phenolic aromatic sulfonic acid (A). How to make Rufid.
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| US06/858,988 US4663431A (en) | 1985-05-07 | 1986-05-02 | Process for preparing polyarylene sulfide with alkali metal salt of phenolic aromatic sulfonic acid |
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- 1985-05-16 JP JP60104393A patent/JPS61264024A/en active Granted
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