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JPH0513964B2 - - Google Patents
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JPH0513964B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0513964B2
JPH0513964B2 JP2868488A JP2868488A JPH0513964B2 JP H0513964 B2 JPH0513964 B2 JP H0513964B2 JP 2868488 A JP2868488 A JP 2868488A JP 2868488 A JP2868488 A JP 2868488A JP H0513964 B2 JPH0513964 B2 JP H0513964B2
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JP
Japan
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compound
methanol
catalyst
reaction
copper
Prior art date
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Sadao Ibe
Tokio Sakurai
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は、耐水性の改良された、高活性な銅触
媒によるポリフエニレンエーテルの製造方法に関
する。更に詳しくは銅化合物、N,N,N′,
N′−テトラメチル−1,3−ジアミノ(非置換
又は置換)プロパン(以下1,3−ジアミンと略
記する)及び臭素化合物もしくは塩素化合物を含
有する高重合性触媒の存在下に、メタノール及
び/又はエタノールを含有する反応溶媒中でフエ
ノール性化合物を酸化重合してポリフエニレンエ
ーテルを製造する方法に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、フエノール性化合物の酸化重合によりポ
リフエニレンエーテルを製造する際の重合触媒と
しては、特公昭36−18692号の提案以来、銅化合
物と各種アミンとの組合わせが多数提案されてき
た。 即ち、銅化合物の種類及びこれと共働するハロ
ゲン化物の提案、又、アミンに関しても1級アミ
ンか2級、3級アミンか、又はモノアミンかジも
しくポリアミンを用いるか等種々の提案がなされ
ている。例えば、古くは、USP3306875、
3344116、3432466号では、銅化合物とN,N,
N′,N′−テトラメチル−1,3−ブタンジアミ
ン等のテトラアルキルタイプの触媒系を用いる方
法が提案され、また、銅化合物とテトラアルキル
タイプのジアミン及びヨウ素化合物との組分わせ
(特公昭52−17075号、同52−17076号)も提案さ
れているが、触媒活性の面で充分とはいえなかつ
た。また、最近ではN,N′−ジ−t−ブチルエ
チレンジアミン等との組み合わせからなる銅アミ
ン錯体、例えば銅イオン、臭化物イオン、N,
N′−ジ−t−ブチルエチレンジアミン及びN−
メチルピロリジン等の第3級アミンの組み合わせ
が比較的活性が高いと報告されている(特公昭58
−53012号公報)。しかし、この触媒系を用いて製
造した重合体は色が悪い上に、ゴム変性ポリスチ
レンのようなスチレン系樹脂との組成物の耐衝撃
性が低く、耐熱安定性も悪いため実用的ではない
ことが明らかとなり、この触媒系にジ−n−ブチ
ルアミン等の2級モノアミンを組合わせた触媒系
によつて初めて実用的となつたのである(特公昭
59−23332号公報)。更にこの触媒系において臭化
物イオンの量を原料フエノール性化合物に対する
モル比で1:35以上とする製造法(特開昭59−
74124号公報)、銅化合物として第1銅塩と第2銅
塩との混合物を用いることを特徴とする方法(特
開昭59−131627号公報)及び2級モノアミンとし
てジメチルアミンを用いる触媒系(特公昭60−
54327号公報)等も知られている。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながらこれら従来公知の触媒は、耐水性
改善が充分でなく重合活性、特に、連続重合法に
おける重合活性がまだ不充分であつた。 その原因の1つは特開昭59−196318号公報の明
細書第3頁左欄第28〜31行目に記載されているよ
うにN,N′−ジ−t−ブチルエチレンジアミン
が重合過程でしばしば極めて容易に消費されるこ
とが関連していると推察される。 いずれにしてもフエノール類の酸化重合時に副
生する反応生成水により触媒成分が加水分解を受
けたり、メタル成分が水酸化物となつて反応系外
に出てしまうため触媒活性の低下が起こるという
点に問題があり、触媒の高活性化のため反応生成
水存在下でも活性低下が起こらない触媒の開発が
求められていた。 〔課題を解決するための手段〕 本発明者らは、上記の如き状況にあるポリフエ
ニレンエーテルの製造法について鋭意検討を進め
た結果、銅化合物、特定のジアミン及び臭素化合
物もしくは塩素化合物から成る触媒系がメタノー
ル及び/又はエタノールを含有する反応溶媒中で
極めて耐水性に優れ、高い重合活性を示すことを
見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに
至つた。 即ち、本発明は、ポリフエニレンエーテルの製
造方法において、銅化合物、1,3−ジアミン及
び臭素化合物もしくは塩素化合物を含有する触媒
とメタノール及び/又はエタノールを含有する反
応溶媒を用いることを特徴とするものである。 本発明を実施するにあたつて銅化合物は第一銅
塩、又は第二銅塩又はそれらの混合物が使用でき
る。 第一銅又は第二銅の化合物はどんなものでも使
用し得るが、経済性及び化合物の入手し易さの点
から可溶性銅塩が好ましい。又、通常は不溶性の
銅(第二銅及び第一銅)の化合物も使用し得る。 本発明の触媒に使用し得る第二銅化合物として
は、ハロゲン化第二銅例えば塩化第二銅又は臭化
第二銅、硫酸第二銅、硝酸第二銅、酢酸第二銅、
アジ化第二銅又はトルイル酸第二銅等を例示する
ことができる。使用し得る第一銅化合物の例は、
塩化第一銅、臭化第一銅、硫酸第一銅、硝酸第一
銅、アジ化第一銅、酢酸第一銅、酪酸第一銅又は
トルイル酸第一銅等である。これらの中で好まし
い第一銅及び第二銅化合物は、塩化第一銅、塩化
第二銅、臭化第一銅、臭化第二銅である。又これ
らの銅塩は酸化物、炭酸塩、水酸化物等とハロゲ
ン又はハロゲ化水素から、使用時に合成してもよ
い。 銅化合物の使用量は特に限定されないが、フエ
ノール性化合物100モルに対して銅0.005グラム原
子〜0.5グラム原子、好ましくは0.01グラム原子
〜0.グラム原子の範囲で適宜使用し得る。このこ
とは銅化合物が極めて低濃度で使用し得ることを
示すものであり、換言すれば本発明においては銅
触媒当りの活性が従来技術に見られない程高いこ
とを示している。 本発明に於て重要な点の一つは、N,N,N′,
N′−テトラメチル−1,3−ジアミノ(非置換
又は置換)プロパンを必須成分として用いる点に
ある。 本発明のN,N,N′,N′,−テトラメチル−
1,3−ジアミノ非置換プロパンとは、N,N,
N′,N′−テトラメチル−1,3−ジアミノプロ
パンのことをいい、N,N,N′,N′−テトラメ
チル−1,3−ジアミノ置換プロパンとはN,
N,N′,N′−テトラメチル−1,3−ジアミノ
プロパン主鎖に置換基(側鎖)が有るものをい
う。なお、その置換基としては低級アルキル基が
好ましく、且つモノ置換が好ましい。 次にそのN,N,N′,N′−テトラメチル−1,
3−ジアミノ置換プロパンの好ましい例を挙げる
と、N,N,N′,N′−テトラメチル−1,3−
ジアミノ−1−メチル−プロパン、N,N,N′,
N′−テトラメチル−1,3−ジアミノ−2−メ
チル−プロパン、N,N,N′,N′−テトラメチ
ル−1,3−ジアミノ−1−エチル−プロパン、
N,N,N′,N′−テトラメチル−1,3−ジア
ミノ−2−エチル−プロパン等がある。以上の中
でN,N,N′,N′−テトラメチル−1,3−ジ
アミノプロパン、N,N,N′,N′−テトラメチ
ル−1,3−ジアミノ−1−メチル−プロパンが
特に好ましい。従来の高活性アミンN,N′−ジ
−t−ブチルエチレンジアミンが他の2級、3級
アミンと併用して、はじめて一応の活性を示すの
に対し、本願発明の1,3−ジアミンは、3級ア
ミンとしての効果と共にキレート剤として極めて
良好に働くため、他の2級、3級アミンが共存し
なくとも高い活性を示すのが一大特長である。な
お、本発明では、他の2級、3級のアミ併用を排
除するものではなく、併用により活性以外の他の
効果をあげ得る。後述の比較例に示すように、
N,N,N′,N′−テトラメチルエチレンジアミ
ンやN,N′−ジ−t−ブチルエチレンジアミン
と比較して、本発明の1,3−ジアミンが高活性
を示す理由は定かではないが、重合系中における
立体規制が関与していると思われる。 本発明における1,3−ジアミンの使用量は特
に限定されないが、フエノール性化合物100モル
に対して、0.1〜10モル、好ましくは1〜6モル
程度が用いられる。 本発明においては、1,3−ジアミンは臭素化
合物又は塩素化合物と併用することが必須であ
り、ヨウ素化合物と併用しても高い活性は得られ
ない。 特に銅化合物の使用量が少ない場合にはヨウ素
化合物では重合すら起こらない。 臭素化合物又は塩素化合物としては、特に制限
されず従来知られている臭素化合物又は塩素化合
物がいずれも使用できる。例えば、臭素水素、塩
化水素、臭化ナトリウム、塩化ナトリウム、臭化
カリウム、塩化カリウム、臭化第二銅、臭化第一
銅、塩化第一銅、塩化第二銅等を用いうる。特に
好ましいのは塩化水素、臭化水素である。臭素化
合物又は塩素化合物の量は特に制限はないが、銅
1モルに対して0.5〜20モル、好ましくは1〜10
モル程度が用いられる。 触媒の調製は、メタノール、エタノール、メタ
ノールとエタノールとの混合物等の容媒を使用し
て行うことができる。更にベンゼン、トルエン、
キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素が
共存してもよく、更に加えてフエーノル性化合物
単量体が共存してもよい。銅化合物を溶解させる
ことが留意されていれば当業者間に通常知られて
いる方法で目的を達成できる。大気下で調製して
も良い。 本発明方法に用いるフエノール性化合物は、 一般式() (式中のR1は炭素数1〜4の炭化水素基、R2
びR3はハロゲン、炭素数1〜4の炭化水素基又
は置換無置換フエニル基である)で表わされるフ
エノール性化合物であり、このようなものとして
は、例えば2,6−ジメチルフエノール、2,
3,6−トリメチルフエノール、2−メチル−6
−エチルフエノール、2,6−ジエチルフエノー
ル、2−エチル−6−n−プロピルフエノール、
2−メチル−6−クロルフエノール、2−メチル
−6−ブロモフエノール、2−メチル−6−イソ
プロピルフエノール、2−メチル−6−n−プロ
ピルフエノール、2−エチル−6−プロモフエノ
ール、2−メチル−6−n−ブチルフエノール、
2,6−ジ−n−プロピルフエノール、2−エチ
ル−6−クロルフエノール、2,6−ジフエニル
フエノール、2,−メチル−6−トリルフエノー
ル、2,6−ジトリルフエノール等が挙げられ
る。これらの化合物はそれぞれ単独で用いてもよ
いし、2種以上併用してもよい。また少量のオル
ソクレゾール、メタクレゾール、パラクレゾー
ル、2,4−ジメチルフエノール、2−エチルフ
エノール等を含んでいても実用上差し支えない。 これらのフエノール性化合物の中で、特に2,
6−ジメチルフエノールが重要である。 フエノール性化合物の容媒に対する割合は、広
い範囲で選ぶことができるが、通常反応液中のフ
エノール性化合物濃度が70重量%以下、好ましく
は10〜40重量%、より好ましくは20〜35重量%で
ある。 本発明方法に用いる反応溶媒はメタノール又は
エタノールを含有するものである。メタノール又
はエタノールは通常他の容媒と混合し、反応溶媒
として使用する。混合して使用出来る容媒として
は、被酸化フエノール性化合物に比較して酸化さ
れにくく、かつ反応過程の中間的に生成すると考
えられる各種ラジカルに対して反応性を有しない
ものである限り特に制限はないが、フエノール性
化合物を溶解し、触媒混合物の一部又は全部を溶
解するものが好ましい。このようなものとして
は、例えばベンゼン、トルエン、キシレンなどの
芳香族炭化水素、クロロホルム、1,2−ジクロ
ルエタン、トリクロルエタン、クロルベンゼン、
ジクロルベンゼンなどのハロゲン化炭化水素、ニ
トロベンゼンのようなニトロ化合物などが重合体
の良容媒として使用できる。また重合体の貧容媒
の例としてプロパノール、ブタノール、ベンジル
アルコール、シクロヘキサノールなどのアルコー
ル類、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘ
キサン、シクロヘプタン等の脂肪族炭化水素類、
アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、
酢酸エチル、ギ酸エチルなどのエステル類、テト
ラヒドロフラン、ジエチルエーテルなどのエーテ
ル類、ジメチルホルムアミドなどのアミド類など
があげられる。メタノール又はエタノールはこれ
らの良容媒の1種以上、必要ならさらに貧容媒の
1種以上と混合して使用することができる。その
割合いは広い範囲で選ぶことができる。反応溶媒
中のメタノール及び/又はエタノールの含有量は
1〜80重量%が好ましく、より好ましくは5〜75
重量%であり、最適には10〜50重量%である。 従つて、一般に反応溶媒中の良容媒とメタノー
ル及び/又はエタノール以外の貧容媒のトータル
濃度は99〜20重量%であり、より好ましくは95〜
25重量%、最適には90〜50重量%である。良容媒
に対する貧容媒の比率はそれ程厳密ではなく、一
般に0〜60重量%、より好ましくは0〜50重量%
が用いられる。この重合体の良容媒とメタノール
及び/又はエタノール以外の貧容媒との組合わせ
比率を選ぶことによつて溶液重合法にもなるし、
貧容媒の比率を増せば反応の進行と共に重合体が
反応溶媒中に粒子として析出してくる沈澱重合法
にもなる。 以上要するに、本発明においては、メタノール
又はエタノールを含有する溶媒を用いることが重
要であり、従来公知の芳香族溶媒、プロパノール
と芳香族系溶媒の組合せでは高活性が発揮されな
い。 本発明において、メタノール又はエタノールを
含有する溶媒が極めて高活性を示す理由は、定か
でないが、メタノール及びエタノールは、重合生
成水の相分離防止と触媒活性種への配位に関与し
ていると思われる。 本発明はバツチ重合法、連続重合法、溶液重合
法、沈澱重合法等に適用できる。特に前述した反
応の進行と共に重合体が反応溶媒中に粒子として
析出してくる沈澱重合法が好ましい。 反応系に4級アンモニウム塩、界面活性剤を反
応速度向上、或いは重合体の粒径制御、溶媒間の
相分離性改善の目的で添加することができる。 反応温度については、低すぎると反応が進行し
にくく、また高すぎると触媒が失活することもあ
るので、0〜80℃の範囲、好ましくは10〜60℃で
ある。 本発明の酸化重合における酸素は純酸素の他、
窒素等の不活性ガスと任意の割合で混合したもの
及び空気などが使用できる。圧力は常圧あるいは
加圧で使用できる。 反応終了後の後処理方法については、特に制限
はない。通常、塩酸や酢酸などの酸又はエチレン
ジアミンテトラアセテイツクアシド(EDTA)、
ニトリロポリアセテイツクアシドなどのキレート
剤を反応液に加えて触媒を失活させた後、生成し
た重合体を分離して、メタノールなどの該重合体
を溶解しない溶媒で洗浄後、乾燥するという簡単
な操作でポリフエニレンエーテルが回収できる。 〔発明の効果〕 本発明の方法においては、耐水性が改善された
高活性触媒を用いているため、触媒の使用量が少
なくてすみ、また、重合体中の触媒残留分の除去
において使用する溶剤の量が少なくその結果とし
て溶剤の回収コストが低減される。又、触媒除去
のための設備も小形化できるなど触媒除去工程が
簡略化される。加えて、得られた重合体の色調及
びゴム補強ポリスチレン等を配合して組成物化し
たときのアイゾツト衝撃強さが優れているので、
従来にない優れた高品質のポリフエニレン樹脂及
び編成ポリフエニレン樹脂の提供が可能となつ
た。 〔実施例〕 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明す
るが本発明はこれらの例によつてなんら限定され
るものではない。 なお、ηsp/cの測定は、重合体を0.5W/V%
のクロロホルム溶液とし、30℃においてウベロー
デ粘度系を用いて行つた。 実施例 1 100c.c.のガラス製反応器を用いて、一定重合時
間後の到達粘度で触媒活性を調べた。 即ち微粉状酸化第一銅0.00205gr(0.0144ミリモ
ル)と35%塩酸0.0275gr(0.264ミリモル)を入
れ、完全に溶解した後メタノール6.3grを加えた。
これに別の容器で調整したN,N,N′,N′−テ
トラメチル−1,3−ジアミノプロパン0.1492gr
(1.15ミリモル)とメタノール6.3grとからなる液
を加えた。その後、トルエン37.8grに溶解した
2,6−ジメチルフエノール7.0gr(57.4ミリモ
ル)とn−ブタノール12.6grを加えた。使用した
反応溶媒は63grであり、その組成はトルエン:n
−ブタノール:メタノールが重量比で60:20:20
であつた。又、2,6−ジメメチルフエノールの
濃度は10重量%であり、銅は2,6−ジメチルフ
エノール100モルに対して0.05グラム原子である。
その後反応生成水相当量の水1.03grを添加後、撹
拌下、酸素を供給しながら30℃で反応を3.5時間
行つた。反応液はスラリーを含む黄白色の液体に
変化していた。反応液の5倍容量のメタノールを
加え、ろ過、洗浄、乾燥して得られた重合体の粘
度は0.53であつた。 実施例2〜6、比較例1〜3 銅の使用量、1,3−ジアミンの種類、その
量、ハロゲンの種類等を表1に示すように変え、
実施例1と同様条件下に重合を行つた。 結果を表1に示す。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for producing polyphenylene ether with improved water resistance using a highly active copper catalyst. More specifically, copper compounds, N, N, N',
In the presence of a highly polymerizable catalyst containing N'-tetramethyl-1,3-diamino (unsubstituted or substituted) propane (hereinafter abbreviated as 1,3-diamine) and a bromine compound or a chlorine compound, methanol and/or Alternatively, the present invention relates to a method for producing polyphenylene ether by oxidative polymerization of a phenolic compound in a reaction solvent containing ethanol. [Prior art] Many combinations of copper compounds and various amines have been proposed as polymerization catalysts for producing polyphenylene ether through oxidative polymerization of phenolic compounds since the proposal in Japanese Patent Publication No. 18692/1973. It has been. That is, various proposals have been made regarding the types of copper compounds and halides that work together with them, as well as various proposals regarding amines, such as whether to use primary amines, secondary or tertiary amines, or whether to use monoamines, di- or polyamines. ing. For example, in the old days, USP3306875,
In Nos. 3344116 and 3432466, copper compounds and N, N,
A method using a tetraalkyl-type catalyst system such as N',N'-tetramethyl-1,3-butanediamine has been proposed; Publication No. 52-17075 and No. 52-17076) have also been proposed, but these have not been sufficient in terms of catalytic activity. Recently, copper amine complexes consisting of combinations with N,N'-di-t-butylethylenediamine, etc., such as copper ions, bromide ions, N,
N'-di-t-butylethylenediamine and N-
It has been reported that combinations of tertiary amines such as methylpyrrolidine have relatively high activity (Special Publications No. 58
−53012). However, the polymer produced using this catalyst system has poor color, and the composition with styrenic resins such as rubber-modified polystyrene has low impact resistance and poor thermal stability, making it impractical. It became clear that this catalyst system was combined with a secondary monoamine such as di-n-butylamine, and it became practical for the first time (Tokuko Sho).
59-23332). Furthermore, in this catalyst system, a production method in which the molar ratio of bromide ions to the raw material phenolic compound is 1:35 or more (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 1983-1999)
74124), a method characterized by using a mixture of cuprous salt and cupric salt as the copper compound (JP-A-59-131627), and a catalyst system using dimethylamine as the secondary monoamine (JP-A-59-131627). Tokuko Showa 60-
54327) etc. are also known. [Problems to be Solved by the Invention] However, these conventionally known catalysts did not have sufficient improvement in water resistance and had insufficient polymerization activity, particularly in continuous polymerization. One of the reasons for this is that N,N'-di-t-butylethylenediamine is produced during the polymerization process, as stated in lines 28 to 31 of the left column on page 3 of the specification of JP-A-59-196318. It is assumed that this is related to the fact that they are often very easily consumed. In any case, the catalyst components are hydrolyzed by the reaction product water that is produced as a by-product during the oxidative polymerization of phenols, and the metal components become hydroxides and exit the reaction system, resulting in a decrease in catalytic activity. Therefore, there was a need to develop a catalyst that would not lose its activity even in the presence of reaction product water in order to achieve high activation of the catalyst. [Means for Solving the Problems] As a result of intensive studies on the production method of polyphenylene ether under the above-mentioned situation, the present inventors found that polyphenylene ether consists of a copper compound, a specific diamine, and a bromine compound or a chlorine compound. It was discovered that the catalyst system has excellent water resistance and high polymerization activity in a reaction solvent containing methanol and/or ethanol, and based on this knowledge, the present invention was completed. That is, the present invention is characterized in that a method for producing polyphenylene ether uses a catalyst containing a copper compound, 1,3-diamine, and a bromine compound or a chlorine compound, and a reaction solvent containing methanol and/or ethanol. It is something to do. In carrying out the present invention, the copper compound can be a cuprous salt, a cupric salt, or a mixture thereof. Although any cuprous or cupric compound can be used, soluble copper salts are preferred from the standpoint of economy and availability of the compound. Compounds of normally insoluble copper (cupric and cuprous) may also be used. Cupric compounds that can be used in the catalyst of the present invention include cupric halides such as cupric chloride or cupric bromide, cupric sulfate, cupric nitrate, cupric acetate,
Examples include cupric azide and cupric toluate. Examples of cuprous compounds that can be used are:
These include cuprous chloride, cuprous bromide, cuprous sulfate, cuprous nitrate, cuprous azide, cuprous acetate, cuprous butyrate, cuprous toluate, and the like. Among these, preferred cuprous and cupric compounds are cuprous chloride, cupric chloride, cuprous bromide, and cupric bromide. Further, these copper salts may be synthesized from oxides, carbonates, hydroxides, etc. and halogen or hydrogen halide at the time of use. The amount of the copper compound to be used is not particularly limited, but may be appropriately used in the range of 0.005 gram atom to 0.5 gram atom, preferably 0.01 gram atom to 0.0 gram atom, of copper per 100 moles of the phenolic compound. This shows that the copper compound can be used at an extremely low concentration, and in other words, the present invention shows that the activity per copper catalyst is so high that it has not been found in the prior art. One of the important points in the present invention is that N, N, N',
The point is that N'-tetramethyl-1,3-diamino (unsubstituted or substituted) propane is used as an essential component. N,N,N',N',-tetramethyl- of the present invention
1,3-diamino unsubstituted propane means N,N,
N',N'-tetramethyl-1,3-diaminopropane is N,N,N',N'-tetramethyl-1,3-diamino substituted propane.
N,N',N'-tetramethyl-1,3-diaminopropane having a substituent (side chain) on its main chain. In addition, as the substituent, a lower alkyl group is preferable, and monosubstitution is preferable. Next, the N,N,N',N'-tetramethyl-1,
Preferred examples of 3-diamino substituted propane include N,N,N',N'-tetramethyl-1,3-
Diamino-1-methyl-propane, N,N,N',
N'-tetramethyl-1,3-diamino-2-methyl-propane, N,N,N',N'-tetramethyl-1,3-diamino-1-ethyl-propane,
Examples include N,N,N',N'-tetramethyl-1,3-diamino-2-ethyl-propane. Among the above, N,N,N',N'-tetramethyl-1,3-diaminopropane and N,N,N',N'-tetramethyl-1,3-diamino-1-methyl-propane are particularly preferable. While the conventional highly active amine N,N'-di-t-butylethylenediamine shows some activity only when used in combination with other secondary and tertiary amines, the 1,3-diamine of the present invention In addition to being effective as a tertiary amine, it also works extremely well as a chelating agent, so its major feature is that it exhibits high activity even in the absence of other secondary or tertiary amines. Note that the present invention does not exclude the use of other secondary and tertiary amino acids in combination, and the combined use may produce effects other than activity. As shown in the comparative example below,
Although it is not clear why the 1,3-diamine of the present invention exhibits higher activity compared to N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine and N,N'-di-t-butylethylenediamine, Steric regulation in the polymerization system seems to be involved. The amount of 1,3-diamine used in the present invention is not particularly limited, but it is used in an amount of about 0.1 to 10 mol, preferably about 1 to 6 mol, per 100 mol of the phenolic compound. In the present invention, it is essential to use 1,3-diamine in combination with a bromine compound or a chlorine compound, and high activity cannot be obtained even if it is used in combination with an iodine compound. In particular, when the amount of copper compound used is small, even polymerization does not occur with iodine compounds. The bromine compound or chlorine compound is not particularly limited, and any conventionally known bromine compound or chlorine compound can be used. For example, hydrogen bromine, hydrogen chloride, sodium bromide, sodium chloride, potassium bromide, potassium chloride, cupric bromide, cuprous bromide, cuprous chloride, cupric chloride, etc. can be used. Particularly preferred are hydrogen chloride and hydrogen bromide. The amount of bromine compound or chlorine compound is not particularly limited, but it is 0.5 to 20 mol, preferably 1 to 10 mol per mol of copper.
The mole level is used. Preparation of the catalyst can be carried out using a vehicle such as methanol, ethanol, or a mixture of methanol and ethanol. Furthermore, benzene, toluene,
Aromatic hydrocarbons such as xylene and ethylbenzene may coexist, and a phenolic compound monomer may also coexist. The objective can be achieved by methods commonly known to those skilled in the art, provided that care is taken to dissolve the copper compound. It may also be prepared in the atmosphere. The phenolic compound used in the method of the present invention has the general formula () (In the formula, R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and R 2 and R 3 are halogen, a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, or a substituted unsubstituted phenyl group.) Examples of such substances include 2,6-dimethylphenol, 2,
3,6-trimethylphenol, 2-methyl-6
-ethylphenol, 2,6-diethylphenol, 2-ethyl-6-n-propylphenol,
2-Methyl-6-chlorophenol, 2-methyl-6-bromophenol, 2-methyl-6-isopropylphenol, 2-methyl-6-n-propylphenol, 2-ethyl-6-promophenol, 2-methyl -6-n-butylphenol,
Examples thereof include 2,6-di-n-propylphenol, 2-ethyl-6-chlorophenol, 2,6-diphenylphenol, 2,-methyl-6-tolylphenol, and 2,6-ditolylphenol. These compounds may be used alone or in combination of two or more. Further, there is no practical problem even if a small amount of ortho-cresol, m-cresol, para-cresol, 2,4-dimethylphenol, 2-ethylphenol, etc. are included. Among these phenolic compounds, especially 2,
6-dimethylphenol is important. The ratio of the phenolic compound to the medium can be selected within a wide range, but usually the concentration of the phenolic compound in the reaction solution is 70% by weight or less, preferably 10 to 40% by weight, more preferably 20 to 35% by weight. It is. The reaction solvent used in the method of the present invention contains methanol or ethanol. Methanol or ethanol is usually mixed with other vehicles and used as a reaction solvent. There are no particular restrictions on the carrier that can be used for mixing, as long as it is less likely to be oxidized than the phenolic compound to be oxidized and is not reactive to various radicals that are thought to be generated intermediately in the reaction process. However, it is preferable to use one that dissolves the phenolic compound and some or all of the catalyst mixture. Examples of such substances include aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene, chloroform, 1,2-dichloroethane, trichloroethane, chlorobenzene,
Halogenated hydrocarbons such as dichlorobenzene, nitro compounds such as nitrobenzene, etc. can be used as good carriers for the polymer. Examples of poor solvents for polymers include alcohols such as propanol, butanol, benzyl alcohol, and cyclohexanol; aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, cyclohexane, and cycloheptane;
Ketones such as acetone and methyl ethyl ketone,
Examples include esters such as ethyl acetate and ethyl formate, ethers such as tetrahydrofuran and diethyl ether, and amides such as dimethylformamide. Methanol or ethanol can be used in combination with one or more of these good-capacity media and, if necessary, with one or more poor-capacity media. The ratio can be selected within a wide range. The content of methanol and/or ethanol in the reaction solvent is preferably 1 to 80% by weight, more preferably 5 to 75% by weight.
% by weight, optimally between 10 and 50% by weight. Therefore, generally the total concentration of the good capacity medium and the poor capacity medium other than methanol and/or ethanol in the reaction solvent is 99 to 20% by weight, more preferably 95 to 20% by weight.
25% by weight, optimally 90-50% by weight. The ratio of poor carrier medium to good carrier medium is not very strict and is generally 0 to 60% by weight, more preferably 0 to 50% by weight.
is used. By selecting the combination ratio of a good capacity medium for this polymer and a poor capacity medium other than methanol and/or ethanol, it can also be a solution polymerization method.
If the ratio of poor medium is increased, the method becomes a precipitation polymerization method in which the polymer precipitates as particles in the reaction solvent as the reaction progresses. In summary, in the present invention, it is important to use a solvent containing methanol or ethanol, and conventional aromatic solvents, such as combinations of propanol and aromatic solvents, do not exhibit high activity. In the present invention, the reason why solvents containing methanol or ethanol exhibit extremely high activity is not clear, but it is believed that methanol and ethanol are involved in preventing phase separation of polymerized water and coordinating it to catalytically active species. Seem. The present invention is applicable to batch polymerization, continuous polymerization, solution polymerization, precipitation polymerization, and the like. Particularly preferred is a precipitation polymerization method in which the polymer is precipitated as particles in the reaction solvent as the reaction progresses. A quaternary ammonium salt or a surfactant may be added to the reaction system for the purpose of increasing the reaction rate, controlling the particle size of the polymer, or improving phase separation between solvents. Regarding the reaction temperature, if it is too low, the reaction will be difficult to proceed, and if it is too high, the catalyst may be deactivated, so it is in the range of 0 to 80°C, preferably 10 to 60°C. Oxygen in the oxidative polymerization of the present invention includes pure oxygen,
A mixture of an inert gas such as nitrogen in any proportion, air, etc. can be used. The pressure can be normal pressure or increased pressure. There are no particular restrictions on the post-treatment method after the reaction is completed. Usually an acid such as hydrochloric acid or acetic acid or ethylenediaminetetraacetate acid (EDTA),
After deactivating the catalyst by adding a chelating agent such as nitrilopolyacetate acid to the reaction solution, the resulting polymer is separated, washed with a solvent that does not dissolve the polymer such as methanol, and then dried. Polyphenylene ether can be recovered by simple operations. [Effects of the Invention] In the method of the present invention, since a highly active catalyst with improved water resistance is used, the amount of catalyst used can be reduced. The amount of solvent is small, resulting in reduced solvent recovery costs. In addition, the catalyst removal process can be simplified, such as the equipment for removing the catalyst being downsized. In addition, the color tone of the obtained polymer and the Izot impact strength when compounded with rubber-reinforced polystyrene and the like are excellent.
It has now become possible to provide polyphenylene resins and knitted polyphenylene resins of unprecedented high quality. [Examples] Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples in any way. In addition, when measuring ηsp/c, the polymer was measured at 0.5W/V%.
The test was conducted using the Ubbelohde viscosity system as a chloroform solution at 30°C. Example 1 Using a 100 c.c. glass reactor, the catalytic activity was examined based on the viscosity reached after a certain polymerization time. That is, 0.00205gr (0.0144mmol) of fine powdered cuprous oxide and 0.0275gr (0.264mmol) of 35% hydrochloric acid were added, and after completely dissolving, 6.3gr of methanol was added.
Add to this 0.1492g of N,N,N',N'-tetramethyl-1,3-diaminopropane prepared in a separate container.
(1.15 mmol) and 6.3 gr of methanol were added. Thereafter, 7.0 gr (57.4 mmol) of 2,6-dimethylphenol and 12.6 gr of n-butanol dissolved in 37.8 gr of toluene were added. The reaction solvent used was 63gr, and its composition was toluene:n
-Butanol:methanol weight ratio: 60:20:20
It was hot. The concentration of 2,6-dimethylphenol is 10% by weight, and the amount of copper is 0.05 gram atom per 100 moles of 2,6-dimethylphenol.
Thereafter, 1.03 gr of water equivalent to the water produced by the reaction was added, and the reaction was carried out at 30° C. for 3.5 hours while stirring and supplying oxygen. The reaction liquid had changed to a yellow-white liquid containing slurry. Methanol in an amount 5 times the volume of the reaction solution was added, and the resulting polymer was filtered, washed, and dried, and the viscosity of the polymer was 0.53. Examples 2 to 6, Comparative Examples 1 to 3 The amount of copper used, the type and amount of 1,3-diamine, the type of halogen, etc. were changed as shown in Table 1,
Polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1. The results are shown in Table 1.

【表】【table】

【表】 **:重合体はごく少量しか得られなかつた。
実施例 7、8、9 実施例1の反応溶媒組成を表2に示すように変
え、実施例1と同様条件下に重合を行い表2の結
果を得た。 実施例 10 実施例7の1,3−ジアミンを表2に示すよう
に変え、実施例7と同様に行つた。 結果を表2に示す。 実施例 11 実施例10の反応溶媒組成を表2に示すように変
え、実施例10と同様に行つた。 結果を表2に示す。
[Table] **: Only a small amount of polymer was obtained.
Examples 7, 8, 9 The reaction solvent composition of Example 1 was changed as shown in Table 2, and polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1 to obtain the results shown in Table 2. Example 10 The same procedure as in Example 7 was carried out except that the 1,3-diamine in Example 7 was changed as shown in Table 2. The results are shown in Table 2. Example 11 The reaction was carried out in the same manner as in Example 10, except that the reaction solvent composition was changed as shown in Table 2. The results are shown in Table 2.

【表】 実施例 12 実施例1における反応溶媒(トルエン、n−ブ
タノール及びメタノールの混合物)に代えて、ト
ルエンとエタノールの混合物63gを反応溶媒とし
て使用し、実施例1と同様に行ない、表3の結果
を得た。 比較例 4〜6 実施例12におけるエタノールに代えて、n−プ
ロパノール、i−プロパノール、n−ブタノール
を使用して、実施例12と同様に行ない表3の結果
を得た。
[Table] Example 12 The procedure was carried out in the same manner as in Example 1, except that 63 g of a mixture of toluene and ethanol was used as the reaction solvent instead of the reaction solvent (mixture of toluene, n-butanol, and methanol) in Example 1. Table 3 The results were obtained. Comparative Examples 4 to 6 The same procedure as in Example 12 was performed except that n-propanol, i-propanol, and n-butanol were used in place of ethanol in Example 12, and the results shown in Table 3 were obtained.

【表】 実施例 13、14 実施例1における反応溶媒(トルエン、n−ブ
タノール及びメタノールの混合物)に代えて、ト
ルエンとメタノールの混合物63gを反応溶媒とし
て使用し、実施例1と同様に行ない、表4の結果
を得た。
[Table] Examples 13, 14 The same procedure as in Example 1 was carried out, except that 63 g of a mixture of toluene and methanol was used as the reaction solvent instead of the reaction solvent (a mixture of toluene, n-butanol, and methanol) in Example 1. The results shown in Table 4 were obtained.

【表】 実施例 15 連続重合活性及び重合体の品質評価のため3槽
の完全混合槽からなる連続重合反応器を用いて重
合した。第1反応器は容量1.5で循環ポンプが
付属している。第2反応器及び第3反応器には撹
拌器があり容量はそれぞれ3.7、1.5である。 触媒液は酸化第1銅を48%臭化水素水に溶解後
メタノールを加え、さらにN,N,N′,N′−ト
テラメチル−1,3−ジアミノプロパンとメタノ
ールを加え調製した。モノマー液は2,6−ジメ
チルフエノールをトルエン及びn−ブタノールに
溶解調製した。それぞれ大気下で調製した。 第1反応器に触媒液及びモノマー液を一定速度
で送液した。 触媒液とモノマー液の送液量から、それらを合
わせた反応原料液の組成は以下の通りである。 2,6−ジメチルフエノール濃度20重量%用い
た溶媒の重量比はトルエン:n−ブタノール:メ
タノール=60:20:20である。 2,6−シレノール100モル当り、銅は0.05グ
ラム原子、Brイオンは0.46グラム原子、N,N,
N′,N′−テトラメチル−1,3−ジアミノプロ
パンは2モルの割合であつた。 又、2,6−ジメチルフエノールは224g/Hr
の速度で供給された。 第1反応器は循環ポンプで反応液を激しく循環
しつつ酸素を流した。内温が30℃になるようにコ
ントロールした。第1反応器からヘツド圧で第2
反応器に送られた反応液は均一であつた。 第2反応器は撹拌器で激しく撹拌しながら酸素
ガスを500ml/分の割合いで流し、25℃に保つた。
重合体が析出してくるが撹拌により反応器内全体
に均一に分布している。第2反応器からオーバー
フローで、重合体粒子を含む反応液が第3反応器
に入る。 第3反応器を25℃にコントロールしつつ、撹拌
器で撹拌しながら酸素ガスを200ml/分の割合で
流した。 第3反応器から、オーバーフローで重合体を含
む反応液を連続的に取り出した。 スラリーを含む黄白色の反応液に、メタノール
添加後濾過した。混合溶液(トルエン、ブタノー
ル、及びメタノール)と希塩酸を用いて充分精
製、洗浄した。乾燥後得られた重合体の粘度
(ηsp/c)は0.52±0.03の範囲に入り、長時間に
わたり安定した運転ができた。
[Table] Example 15 Polymerization was carried out using a continuous polymerization reactor consisting of three complete mixing tanks for continuous polymerization activity and polymer quality evaluation. The first reactor has a capacity of 1.5 and is equipped with a circulation pump. The second reactor and the third reactor are equipped with a stirrer and have capacities of 3.7 and 1.5, respectively. A catalyst solution was prepared by dissolving cuprous oxide in 48% hydrogen bromide water, adding methanol, and then adding N,N,N',N'-toteramethyl-1,3-diaminopropane and methanol. A monomer liquid was prepared by dissolving 2,6-dimethylphenol in toluene and n-butanol. Each was prepared under air. The catalyst liquid and monomer liquid were fed to the first reactor at a constant rate. Based on the amounts of the catalyst liquid and monomer liquid fed, the composition of the reaction raw material liquid is as follows. The weight ratio of the solvent used was 2,6-dimethylphenol at a concentration of 20% by weight: toluene:n-butanol:methanol=60:20:20. Per 100 moles of 2,6-silenol, 0.05 gram atom of copper, 0.46 gram atom of Br ion, N,N,
N',N'-tetramethyl-1,3-diaminopropane was in a 2 molar proportion. Also, 2,6-dimethylphenol is 224g/Hr
was supplied at a rate of In the first reactor, the reaction solution was vigorously circulated using a circulation pump, and oxygen was passed through the reactor. The internal temperature was controlled to be 30°C. The head pressure from the first reactor
The reaction solution sent to the reactor was homogeneous. The second reactor was kept at 25°C by flowing oxygen gas at a rate of 500 ml/min while stirring vigorously with a stirrer.
The polymer precipitates out, but is evenly distributed throughout the reactor by stirring. As an overflow from the second reactor, the reaction solution containing polymer particles enters the third reactor. While controlling the temperature of the third reactor at 25°C, oxygen gas was flowed at a rate of 200 ml/min while stirring with a stirrer. A reaction solution containing a polymer was continuously taken out from the third reactor as an overflow. Methanol was added to the yellow-white reaction liquid containing the slurry, and the mixture was filtered. It was thoroughly purified and washed using a mixed solution (toluene, butanol, and methanol) and diluted hydrochloric acid. The viscosity (ηsp/c) of the polymer obtained after drying was within the range of 0.52±0.03, and stable operation was possible for a long period of time.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 触媒を用いてフエノール性化合物を酸化重合
させるポリフエニレンエーテルの製造において、
銅化合物、N,N,N′,N′−テトラメチル−1,
3−ジアミノ(非置換又は置換)プロパン及び臭
素化合物もしくは塩素化合物を含有する触媒を用
い、かつメタノール及び/又はエタノールを含有
する反応溶媒を用いることを特徴とするポリフエ
ニレンエーテルの製造方法。
1. In the production of polyphenylene ether by oxidative polymerization of a phenolic compound using a catalyst,
Copper compound, N,N,N',N'-tetramethyl-1,
A method for producing polyphenylene ether, which comprises using a catalyst containing 3-diamino (unsubstituted or substituted) propane and a bromine compound or a chlorine compound, and a reaction solvent containing methanol and/or ethanol.
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