<Desc/Clms Page number 1>
Production de polysulfones.
La présente invention concerne la production de poly- sulfones ainsi que de nouvelles matières polymères contenant des groupes sulfone dans la chaine polymère.
La présente invention a pour objet un procède de produc- tion de polysulfones suivant lequel on fait fondre au soins un premier composé contenant deux groupes halogénure de sulfonyle liée à un système aromatique et au moins un second composé contenant au moins deux atomes d'hydrogène liés à un système aromatique en pré- sence de 0,05 à 5% du poids des composés d'un sel de fer soluble dans le mélange polymérisable ou de pentachlorure d'antimoine.
En variante, au moins un composé organique simple, conte- nant un groupe halogénure de sulfonyle et un atome d'hydrogène liés tous deux à un système aromatique peut remplacer la combinaison
<Desc/Clms Page number 2>
du premier composé et du second composé ci-dessus, Les monomères.
Le premier composé doit comporter deux groupes halogénu- re de sulfonyle (-SO2X) liés chacun à un noyau aromatique. Ils peu- vent être liés au môme noyau ou à des noyaux différente. Le noyau peut dériver du benzène ou d'un hydrocarbure aromatique polycycli- que. Par hydrocarbure aromatique polycyclique on entend un hydro- carbure contenant deux noyaux condensés ou davantage dont au moins un est aromntique. A titre d'exemples, on peut citer l'indène, le naphtalène, l'anthracène, le phénanthrène et le chrysène.
Toutefois, on préfère ne pas utiliser les halogénures de disulfonyle qui dérivent de composés comme l'anthracène, le phénan- trène ou le chryaène, qui contiennent trois noyaux aromatiques con- densés ou davantage car il peut en résulter une réticulation des polymères. Bien que cette tendance puisse être réduite en désacti- vant tous les cycles saut' deux par substitution des atomes d'hydro- gène aromatiques par exemple par des groupes nitro, carboxylate, aldéhyde, cétone, nitrile, sulfone, sulfate ou sulfonate, on prêté- re utiliser des hydrocarbures aromatiques polycycliques ne conte- nant pas plus de deux noyaux aromatiques comme le naphtalène, l'in- dène et le fluorine.
En outre, on préfère utiliser les halogénures de disulforyle dans lesquels chaque groupe halogénure de sulfonyle est lié à un noyau benzénique éventuellement substitué.
Ces composés se classent en trois catégories représentées par les structures suivantes
EMI2.1
ou pur des dérives substitués de ces composés dans lesquels un ou plusieurs atomes d'hydrogène aromatiques sont remplacés par d'autres atomes ou par des groupes monovalents.
Dans III, Y représente un pont bivalent approprié quelcon que. Par exemple, Y peut être :
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
-0$ 8 # -sa-, -S02-, .co, -MONU-0 .co.O-, Q.CO.0-, un radical hydrocarboné bivalent un radical éther ou th10éthlr bivalent ou le reste d'un diol. Par reste d'un diol, on entend la structure bivalente obtenue en enlevant les deux atomes d'hydrogène
EMI3.2
hydroxyliques d'un composé organique contenant deux groupes hJdroJ1- le.
Les premiers composés spécifies de 'U\1oture 1 sont les halogénures de ben*ànedlsulfonyle et leurs dérivés de substitution dans lesquels un ou plusieurs des quatre atomes d'hydrogène liés au
EMI3.3
noyau benzénique peuvent, si on le désire, être tpl.c6. par d'AU- tres aubstituants. Des exemples sont les halogénures de 13- et de .,4-benx?ned.su..fonyle. Les dérivés 1,3- sont pr'pr6r4. en raison de leur facilité do préparation.
Des subatlutants appropriés pour le cycle benzénique sont, par exemple, des groupes hydrocarbonée mono. valents, des groupes éther et thioéther et leurs dérivés halogénés substitués, des groupes hydroxy, des groupes thiol, des groupes carboxyl&te, des groupes amine et amino substitué, des groupes nitro et nitroso des groupes aldéhyde, des groupes cétone, des
EMI3.4
groupes nitrile, des groupes sulfone, dos groupes aultonatt, des groupes sulfate, et des atomes d'halogène. On préfère que les substituants éventuels soient en position méta par rapport au trou-
EMI3.5
pe -502X car la substitution dune les positions ortho ttnd à provoquer un empêchement stérique pendant la poly#cSr1,.t.1on.
La suustitution sur le noyau b8naén1qUt affecte l'aotivx-
EMI3.6
te de l'halog4nure do xultonyle dans la pol3'rlatios3x et la nature et la position du substituant ont donc leur importance.
L'effet d'une telle substitution peut être mis en évidence par un essai simple. On a observa d'une manière générale que la présence
EMI3.7
de groupes reconnus pour activer une substitution élrtxaphilr en position métt exerce un cftttt défavorable sur la polymérisation ; et on profère donc ne pua utiliser de composés portant, par exemple, des groupes nitl'ot curboxylate, aldéhyde, odtone, nitrile, sulfone, sulfate ou sulfpnrrto. Les substituante qui contiennent des Atomes d#hydroeène (Actifs (pilar exeapie les groupes amine, aminé mono-
<Desc/Clms Page number 4>
substituée, thiol et hydroxy) ont tendance à réagir avec les cataly- seurs de polymérisation et on préfère également qu'ils soient absents.
Les substituant! préférés sont les atomes d'halogène, ainsi que les groupes hydrocarbonés, les groupes éther et thioéther
EMI4.1
et les dérivas halogènes. Des chlorures de benzèned1ltOnyle et de benzènedisulfonyle substitués sont, par exemple s le chlorure de benzène-l,3-disulfonyle, le chlorure de talubn2kdlsuJ.fonyJ.s, le chlorure de toluène-3,5-disulfonyle, le chlorure d'ootylbenxéne3 disulfonyle, le chlorure de chlorabenxètxe-R'4-dil.tonyle, le chlo- rure d'anisole-3,5-disulfonyle et le chlorure de bensène-l,4-disul- fonyle.
On a observé d'une manière générale que lorsque le pre-
EMI4.2
mier composé spécifié porte les deux groupes halogénure de sulfone- le sur le même noyau benzénique, la polymérisation est trop lente et! on préfère donc utiliser les composés de structure II ou III.
Parmi les composés de structure II ou III, on préfère les dérivés
EMI4.3
du type chlorure de 4,4'-disulfonyle qui sont les plus accessibles.
On peut utiliser aussi les dérivés substitués de ces composés dans lesquels les atomes d'hydrogène dos noyaux aromatiques et/ou les atomes d'hydrogène liés à des atomes de carbone du pont éventuel sont remplacés par d'autres atomes ou des groupes monovalent..
Dans le cas où la substitution porte sur les noyaux aromatiques, les règles d'activation décrites pour la substitution des composés de structure I s'appliquent également* Les substituants préférée sont donc des atomes d'halogène, des groupes hydrocarbonés, des groupes éther et thiodthor et leurs dérivés halogènes.
En général, on préfère qu'il n'y ait pas de subatituants encombrants en position ortho par rapport aux groupes halogénure de sulfonyle car ils ont tendance à provoquer un empêchement stéri- que pendant la polymérisation. On préfère en outre que dans les noyaux aromatiques seuls les atomes d'hydrogène en ortho par rapport au pont soient remplacés par d'autres atomes ou d'autres groupes,
Dans les composés de structure III, on préfère que les ponts ne soient pas ceux qui ont tendance à désactiver les cycles
<Desc/Clms Page number 5>
aromatiques, comme les groupes sulfone ou cétone, et qui dès lors
EMI5.1
inhibent la polymérisation, ni des groupes instables dans les candi, tions de la réaction, (par exemple des groupes sultoxydet carbonatez carboxylftte,
citrbaiante aaido ou hydrocarbonds aliphatiques biva. lents contenant des atoaes do carbone aliphatiques dans la chaîne entre les noyaux aroaa tiques ou des restes de diol a11ptu.t.lque). j En outre, quand le pontontiont un noyau aroaat,1que, on profère que celui-ci ooit désactivé do manière qu'il ne puisse pas participer à la polymérisation et rùyor18or ainsi la réticulationt On préféra i également que les ponts soient tels qu'il n'y ait pas plus de quatre atomes dans la chaîne entre les noyaux aromatiques voisins, car avec des ponts plus longs les produits obtenue tendent à avoir des
EMI5.2
pointa de raJ:1Ol11ueuum t trop bas.
Les ponts préférés sont les atones d'oxygène, les atomes de soufre et les groupes de structure :
EMI5.3
EMI5.4
où K et I' sont choisis dans la classe formée par les atomes d'oxy- gène et de soufre et L est -CO- ou -80, Fl, Les premiers composés spécifiés peuvent porter un troi- sième groupe halogénure de sulfonyle, si on désire obtenir un pro- duit réticulé.
Le second composé du procédé utilisant deux constituante peut être tout composé aromatique contenant au moins deux atomes
EMI5.5
d'hydrogène liés au système aromatique., Le composé aromatique peut être un hydrocarbure aromatique polycyclique comme l'indone, l'anthn. cène, le ph6nantrène ou le chryséne (mais est de préférence un hydro,' carbure ne contenant pas plus de deux noyaux aromatiques, comme le naphtalène, Illudène ou le fluorène) ou un composé de structure 1, II ou Il! ci-dessus dont les groupes halogénure de sulfonyle sont remplaces par des atomes d'hydrogène.
Dans le cas ou le composé aromatique ne comprend qu'un seul noyau benzénique# comme dans la
<Desc/Clms Page number 6>
structure I,il peut porter jusque quatre constituant et dans le cas où il a la structure Il ou III, chaque noyau bensénique peut contenir jusqu'à cinq substituants (y comprit le pont) conservant donc dans chaque das au moins deux atomes d'hydrogène liée aux noyaux aromatiques.
Pour les composés aromatiques substitues, le* types pré- férés de substituants et les positions préférées de substitution sur les noyaux aromatiques sont ceux décrits plus haut pour les halogénures de disulfonyle.
On observe en général que si le benzène ou un benzène substitua est choisi comme second compose* du procédé a deux consti- tuants, la réaction est très lente et on préfère donc utiliser les composés de structure II ou III qui ne portent pas de groupe halogé- nure de sulfonyle.
Les seconds composés préférés sont donc ceux qui ont la structure II ou III dans lesquels Y est un atome d'oxygène, un ato- me de soufre ou un groupe ayant la structure :
EMI6.1
définie plus haut, ou des dérivés substitués des structures II et III portant des atomes d'halogène, des groupes hydrocarbonés mono- valents, des groupes éther ou thioéther ou leurs dérivés substitués halogènes correspondants, mais de préférence des atomes d'halogène, des groupes alkyle de 1 à quatre atomes de carbone ou des groupes alkoxy de un à quatre atomes de carbone, sur l'une ou sur plusieurs des positions des noyaux aromatiques en ortho par rapport aux pon ts.
En général lorsque les premier et second composés de la polymérisation ont la structure du type II, les produits ont tendan- ce à être peu flexibles et cassants et on préfère donc qu'au moins un des composés ait la structure III.
Dans une forme de réalisation préférée de la production
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
de polysultbnes suivant l'invention par un proedd4 à doux con.t1tuarù' le premier composé est choisi parmi ceux de etruoturt t
EMI7.2
EMI7.3
EMI7.4
et le second composé parmi ceux de .truoture 8 .
EMI7.5
EMI7.6
ou Z et Z# sont choisis dans la classe formée par des 11&1.on.
directes, les atones d'oxybbne, les atomes de lOutre et les groupée
EMI7.7
do structure
EMI7.8
4
EMI7.9
EMI7.10
où K et K* sont choisis chacun dans la classe fermée par les atomes d'oxygène et de soufre et L est -80x- ou -C0-| et au moins l'un des groupes 2 et Z' n'est pas une liaison directe et IR, 1, R3 ot R
EMI7.11
sont choisis chacun dans la classe formée par les atomes d'hydrogène,
EMI7.12
les atomes d3llialogène, les groupes alkyle de 1 à 4 atomes de carbo-
EMI7.13
ne et les groupes alkoxy de 1 à 4 atomes de carbone.
EMI7.14
Des exegplets de ces composés sont le diphényle, l'éther diphdnylique, le sulfure de diphdnyle, le sulfure de di (O-Chloro- phényle), l'f ttaar di (:-6thuxyphûaylique), .le pnnoyta.ub $ leduler dl-3,5-dictilorophZnyllluet l'éther di-o-tolylique et la 4,4'-diphnvxrdiphénylsall'anc ot leurs dérivas 4,4'-duu,onylre,
EMI7.15
On peut utiliser des mélanges des premiers et seconds
EMI7.16
composa SPéc1rt4o dans le proc,6dd do l'invention pour former des pol)nnére3 mixtes. Le choix dos composas porinet de modifier conisidd rabletaent les propriétés physiques des produits polymères. En séné-
<Desc/Clms Page number 8>
ral, on préfère utiliser des quantités équimoléculaires du premier composé et du second composé. Toutefois, quand on désire limiter le poids moléculaire, on peut utiliser l'un des composés en excès.
En variante, le poids moléculaire peut être modifié en ajoutant au Mélange de polymérisation un compose mono fonctionnel, Par composé mono fonctionnel on entend un composé qui n'a qu'un seul atome ou groupe actif dans les conditions de la réaction. Un exemple en est un halogénure de benzènesulfonyle disubstitué en 3,5- comme le chlorure de 3,5-dichlorobenzènesulfonyle.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le ou les halogénures de disulfonyle utilisés dans la polymérisation peuvent être remplacés en partie par un ou plusieurs composescon- tenant deux groupes halogénure de carbonyle liés à un noyau aroma- tique. Ces composes peuvent avoir la structure I, II ou III où les groupes CO. X remplacent les groupes SO2.X. Les critères de préfé- rence pour ces halogénures de carbonyle sont en général les mêmes que ceux pour les halogénures de disulfonyle et les produits obtenus à partir de ces mélanges de polymérisation sont des polymères mixtes contenant des groupes -CO- et -SO2- dans les chaînes poly- mère. Des produits de propriétés physiques très variées peuvent être obtenus en agissant sur la nature et la concentration des composés participant à la polymérisation.
Toutefois, les produits qui contiennent dos groupes qui dérivent des halogénures de dioar- bonyle ont en général tendance à être cristallins.
Dans le procédé modifié de l'invention suivant lequel la combinaison du premier et du second composé est remplacée par un composé unique comme décrit précéde-ament, on peut utiliser tout composé aromatique portant sur un seul noyau ou sur des noyaux différents en même temps un groupe halogénure de sulfonyle aromati- que et un ato.ae d'hydrogène aromatique. Des exemples en sont les halogénures de monosulfonyle dérivant du benzène et d'hydrocarbures aromatiques polycycliques (ne contenant de préférence pas plus de deux cycles aromatiques) et des composés des structures II et III ci-dessus, mais ne portant qu'un seul groupe halogénure de sul-
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
fonyle.
Le règles de sélection de ces composé sont l<a at6at que celles des premiers et seconds composés du procède à deux conttl- tuants, et on préfère p&rt1cu11èr.ent les composât de structure 1
EMI9.2
EMI9.3
où Z, h, 112P h3 et "4 ont les significations qui leur ont été données précédèrent.
Des clauses de ces halogénures de aonosulfonyle peuvent être utilisas, si on le désir* pour donner des polymères mixtes,
EMI9.4
et le procédé aodirie convient alors parti culièreaent bien en raison de sa souplesse, Des hidogénures de taonooarbonyle aromatiquoa de structure équivalente peuvent être copolymérinde également avec les halogdnures de culfonyle pour donner des polymères aixteo.
Si on le désire, la limitation du poids moléculaire des produite obtenue par ce procédé modifié peut être réalisé par addition au mélange de
EMI9.5
polymérisation d'un composé mono fonctionnel, comme défini preoe- deaKcentt On notera qu'un aélange équ3maxdoulrâre des pruter et second composes spécifiés peut étal ta en t entrer en reMtion avec un ou plusieurs des halogénures de aonosulfonyle spécifies pour donner des produits hautement polyjterises par le procède de l'invention* Tout écart par rapport aux proportions equiaoleeuitires dans les mélanges des premier et second composés aura tendance à réduire le poids moléculaires Le ..procédé ,
La polymérisation peut être réalisée en chauffant le ou les composés et le catalyseur, en présence ou non d'un Mirent iner- te. Des solvants appropries sont des composes fortement polaires
EMI9.6
co=e 1& tetraaethylenesulfone cyclique, le iiitrondume et le nitrobenzène. Toutefois, la présence de solvants ralentit générale* ment la réaction et les produits obtenus ont d'habitude un poids
EMI9.7
moléculaire peu élevé parce que les polymères de bas Poids aoleeu-
<Desc/Clms Page number 10>
laire sont solubles dans les solvants.
En outre, l'utilisation d'un solvant est peu intéressante du point de vue économique et on préfè- re généralement s'en passer.
Dans le procédé à deux constituante, on préfère que les halogénures de disulfonyle et les seconds composes soient toutes en proportion approximativement équimoléculaire. Toutefois les pro- portions peuvent s'écarter des proportions équimoléculaires quand on désire réduire le poids moléculaire du produit. Dans le procédé modifié à deux constituants ou davantage, ceux-ci peuvent être ajou- tés en proportions voulues quelconques*.
Le composé ou les composés polymérisables sont avantageu- sement chauffés jusqu'à fusion et mélangés soigneusement avant d'in- corporer le catalyseur à la masse fondue. Pendant la polymérisation, la température est augmentée de manière à maintenir les consti- tuants à l'état fondu et lorsque la température maximum requise est- atteinte, elle est maintenue pendant une durée supplémentaire géné- ralement de l'ordre de 2 à 3 heures, pour achever la polymérisation.
Pendant la polymérisation, de l'acide chlorhydrique gazeux est déga- gé, et doit être éliminé, par exemple en effectuant la réaction sous vide. La réaction est effectuée de préférence en présence d'un gaz inerte, comme de l'azote, pour éviter la présence d'oxygène sur le mélange fondu. Quand on désire obtenir un polymère de poids molé- culaire élevé, en une durée raisonnable, des températures de 200 C et davantage sont généralement requises.
Les catalyseurs utilisés pour la polymérisation sont des sels de fer solubles dans le mélange polymérisable ou du penta- chlorure d'antimoine; les sels peuvent être des sels ferreux ou des sels ferriques, Comme les poids moléculaires des polymères formés par ce procédé augmentent généralement avec la température de poly- mérisation, on préfère utiliser des catalyseurs qui ne se dissocient pas en produits inertes, même aux températures élevées comprises entre 200 et 250*C. Le pentachlorure d'antimoine tend à se dissocier à environ 170 C et ne convient donc pas pour l'obtention de produits
<Desc/Clms Page number 11>
à poids moléculaire élevé,
Des exemples de sels de ter qui conviennent sont le fluo-
EMI11.1
rure ferrique, le chlorure ferrique, le broaure ferreux, l'iodure ferreux,
l'orthophsphate ferrique et les aoétoacétonates ferreux et ferriques. En général, on préfère utiliser les halogénures de fer à cause de leur activité catalytique Intéressante et le chlorure ferrique est préféré particulièrement en raison de sa solubilité dans de nombreux solvants et de sa facilité de préparation sous forme très pure, et surtout parce qu'il donne toujours des condi- tions appropriées des polymères de poids moléculaire élevé.
Les catalyseurs sont utilisas en quantités comprises
EMI11.2
entre O,c?5 et 5, du poids des constituants polyaerit&blos. Les quan- tit6o lnrérieures à a,05 ne donnent en général qu'une polymérisa- tion très lenttfuta18 on préfère ne pas utiliser plus de 1% en poids de catalyseur parce que les résidus de celui-ci sont difficiles à séparer du polymère.
Les quantités comprises entre 0,1 et.0854 sont préférées*
EMI11.3
Comme déjà signalé, les polymères de poids aolôculaire élevé (qui sont en général ceux qui ont les propriétés physiques les plus intéressantes) sont obtenue en un temps raisonnable en
EMI11.4
effectuant la polyzu"rlsatlon à des températures él Vdeo# générale* ment de l'ordre de 200 C ou plus En effet une augmentation du poids,
moléculaire s'accompagne d'une augmentation du point de ramollisse
EMI11.5
ment du polymère et lorsque le poids moléculaire du polymère fora 4 est tel que son point de racaal.lsaanant atteint ou dépasse la tempe-rature de polymérisation* la masse de réaction tend t se soli- difier et la polymérisation devient très lente ou s'arrête. Toute.
EMI11.6
folop on a trouvé que les polymères ont une tendance indésirable à se rétleuler s'ils sont soumis à des températures trop élevées, en '
EMI11.7
général voisines de t50G pendant la polymérisation.
D'autre part, ; ce n'est que ai la température de polymérisation est maintenue à
EMI11.8
environ 5t1G ou plus que des produits ayant une bonne résistance physique sont obtenus. Les polymères réticules sont généralement
EMI11.9
insolubles dans les solvants usuels et ne peuvent 8tr Manipules,
<Desc/Clms Page number 12>
Ils ne présentent donc que peu de valeur pour le moulage, le filage et la coulée en solvant.
La présente invention a donc également pour objet un procédé perfectionné d'obtention de polymères de poids moléculaire élevé suivant lequel la matière polymérisable est soumise, en pré- sence du catalyseur, à une température supérieure à son point de fusion mais Inférieure à celle entraînant une rétioulation apprécia- ble du produit polymérisé jusqu'à ce que le mélange devienne vis- queux ou solide; ce mélange est refroidi et broyé, et le produit broyé est réchauffé à une température intérieure à celle à laquelle aurait lieu une réticulation sensible pour achever la polymérisation.
Suivant le procédé préféré, la matière polymérisable est introduite dans le récipient de polymérisation et chauffée jusqu'à fusion. Quand deux ou plus de deux composés sont utilisés, ils sont soigneusement mélangés à l'état fondu. Le catalyseur de polymérisa- tion est ensuite dissous dans le mélange fondu. En général, on ob- serve une courte période d'induction, puis un dégagement rapide d'hydracide halogène (en général de l'acide chlorhydrique gazeux) montre le début de la polymérisation.
Comme certains des réactifs de la polymérisation peuvent réagir avec l'eau, on préfère, quand on désire des produits de poids moléculaire élevé, chasser complètement l'humidité du réel- pient de réaction pendant la polymérisation et, dans le procédé perfectionné pendant le broyage. On préfère également réaliser la réaction en l'absence d'air, par exemple, en évacuant le réci- pient de réaction ou en le purgeant avec un gaz inerte, comme de l'azote, ou en utilisant ces deux procédés.
Le degré d'avancement de la polymérisation peut être mesuré par le dégagement d'hydracide halogène.
Après l'addition du catalyseur, le mélange tondu est maintenu à une température élevée jusqu'à ce qu'il devienne une masse très visqueuse ou solide. On a observé en général que le pro- duit polymère se réticule si le mélange de polymérisation est sou- mis à des températures supérieures à environ 250 C et on préfère
<Desc/Clms Page number 13>
donc ne pas travailler au-dessus de cette température. Pour éviter la réticulation., on préfère réaliser le premier stade de polymérisa-
EMI13.1
tion à 20t'C ou en dessous, Jusqu'à ce que le produit devienne visqueux ou solide.
L'augmentation rapide de la viscosité et 4yctu.ll..nnt la solidification du ou'lange fondu montrent que les polymères ont atteint un poids moléculaire qui leur donne un point de ramollisse- ment supérieur à la température du mélange de polymérisation, La durée de solidification dépend de la température du mélange fondu : une augmentation de la température entrain* généralement une réduc- tion de la durée. On préfère par conséquent utiliser une température
EMI13.2
aussi élevée que possible qui n'entraîne pat la riUCNlaU01'h Les températures de isdà 200*C sont généralement 00l\...b1...
Le mélange fondu forme en général dans la récipient de réaction une masse visqueuse ou solide expansée qui est ensuite re- froidie et broyée en une poudre fine. Le bruyère est réalise* dans
EMI13.3
des conditions anhydres afin d'éviter la des traction éti catalyseur. Tout procède approprié de broyage peut être utilisé La poudre fine est ensuite réchauffée et maintenue à une température élevée, infé-
EMI13.4
rieure toutefois à la température de réticulatlon, jusqu'à fin de polymérisation.
On préfère que ce chauffage soit conduit sous pres- sion réduite afin de faciliter l'élimination de l'aide h3,or?ydri que gazeux Des températures de 150*C à 250*C conviennent. La durée requise pour le second chauffage dépend égalée en t de la t¯pÓra tuz1.' des températures élevées correspondant à des durées courtes. Des durées de 15 ainutes à quelques heures conviennent bien en général, suivant le poids moléculaire désiré et l'échelle à laquelle on tta vaille, La fin de la réaction est indiquée en gM4ftl par la fin du dégagement de l'hydracide halogéné gazeux*
Après la polymérisation.. il est préférable de séparer du produit les résidus du catalyseur dont la présence peut causer une
EMI13.5
altération de 1,n couleur ot parfois .'-:te une dégradation. Tout pro- cédé approprié convient.
Par exemple, le pol)'llith put ttre broyé en poudre et traité par de l'acide chlorhydrique dans un alcool, de
<Desc/Clms Page number 14>
préférence le méthanol, au reflux. Toutefois, ce procédé est souvent peu pratique et ne sépare que de petites quantités du catalyseur. On préfère donc utiliser le procédé décrit' dans la demande de brevet anglais n* 38.974/63 suivent lequel le polymère est dissous dans un solvant approprié comme le diméthylformanide ou le nitrobenzène et traité en solution par un agent de complexion, de préférence un agent chélatant, pour complexer le catalyseur. Le complexe est ensuite séparé du polymère.
Le polymère traité peut être reprécipité en versant la solution filtrée dans un non-solvant approprié du polymère, comme un alcool, de préférence le méthanol; ou l'acétone, puis il est soigneusement séché, de préférence à température élevée et sousvide,,
Les produits ont souvent tendance à faire prise" pendant les traitements à température élevée, en partieulier à l'état fondu, On estime que cette "prise", qui peut être mile, en évidence par une augmentation de la viscosité de la masse fondue, est causée par une décomposition des groupes terminaux halogénure de carbonyle ou de sulfonyle qui crée des sites actifs sur la chaîne polymère.
Ces site actifs entraînent une réaction de réticulation qui peut finalement réduire le polymère en masse insoluble et infusible, inutilisable dans les procédés habituels de mise en oeuvre des matières plasti- ques, comme le moulage par injection ou par compression ou l'ëxtru- sion. La réaction de "prise" peut être sensiblement réduite ou éliminée entièrement par le procédé décrit dans la demande de brevet anglais n 38.973/63, suivant lequel on rait réagir les polymères en solution, à une température inférieure à celle à laquelle la "prise" se manifesterait, avec un composé organique contenant par molécule un bu deux groupes susceptibles de réagir avec les groupes halogénure de sulfonyle ou de carbonyle du polymère pour donner des produits qui sont stables aux températures auxquelles le polymère est fondu.
Des composés appropriés sont les aminés aromatiques, particulièrement l'aniline, et le procédé peut avantageusement être réalisé avant, pendant ou après la séparation des catalyseurs du polymère. Dans ce cas, tout excès du composé peut être séparé du
<Desc/Clms Page number 15>
polymère en même temps que le catalyseur complexé*.
EMI15.1
11.18 'DCI1Yl#ère8.
Les produits obtenue sont des polymères qui contiennent
EMI15.2
des unités récurrentes dans lesquelles un groupe sulfone est lié" à deux restes aromatiques. Les produits non réticules sont theraoplas- tiques, généralement à point de ramollissement élevé, et peuvent être utilisés dans tout procédé approprie de aise en oeuvre des matières plastiques.
Les polymères non réticules de haut poids molé-
EMI15.3
culaire sont des solides tenaces pratiquement 1nert'l .. l'égard de nombreux agents chimiques, tant acides qu'alcalins. Ils peuvent être filés à l'état fondu en fibres et en filament$ ou coulé en pelli- cules à partir de solutions dans des solvants appropriés. Ils peu-
EMI15.4
vent être mélangés avec d'autres constituent* appropries eottae des pigments, des stabilisants à la lumière et à la chaleur, des plastifiants, des lubrifiants, des agents de démoulage et des char- ges et ils peuvent être mélangés avec d'autres polymères, si on le désire.
EMI15.5
Le procédé de l'invention garmot de produire un nouveau groupe de polyeulfones qui ont des points de ramollionoment élevés et une stabilité remarquable à des température élevées mime sup4. rieures à leurs points de rolll'8ent. Les polytnèref amorphes de ce groupe sont solubles dans de nombreux solvants organique , tenaces, souvent transparente et longtemps stables à l'état fondu, Ils se prêtent donc particulièrement bien au façonnage par les pro-
EMI15.6
cèdes habituels cornue le moulace par injection et par cOolpro.tJ1on,' et l'extrusion.
La présente invention a également pour objet les nouvel- les matières polymères forages d'unités récurrentes de structure
EMI15.7
-Ar..S02- où Ar est un reste aromatique bivalent qui dérive du bonzëne, d'un hydrocarbure polycyclique, du diphcnyle, d'un composé de structure :
<Desc/Clms Page number 16>
EMI16.1
où P représente -0-, -8-, -SO-, un radical hydrocarboné bivalent, un radical hydrocarboné bivalent substitué, le reste d'un diol ne contenant que des atomes de carbone ou des groupes de structure -C-O-C- et -C-8-C.. dans la chaîne entre les deux groupes hydroxy, ou de dérivés substitués de ces restes aromatiques dans lesquels un ou plusieurs des atomes d'hydrogène aromatiques sont remplaces par des groupes ou d'autres atomes monovalents, et Ar peut varier d'une unité à l'autre dans la chaîne polymère, Dans le cas où le reste dérive d'un hydrocarbure polycyclique aromatique, on préfère que ce soit celui d'un hydrocarbure ne contenant pas plus de deux noyaux aromatiques, car les produits sont ainsi moins susceptibles de se réticuler.
Quand ces polymères sont obtenus par le procédé à deux constituants décrit plus haut, par exemple en utilisant un halogé- nure de disulfonyle de structure : X.SO2-Ar-SO2.X et un second composé de structure : H-Ar'-H (où Ar' a la signification qui a été donnée à Ar), ils comportent des unités récurrentes de structure : -Ar-SO2-Ar'-SO2- mais quand ils sont obtenus par le procédé modifié utilisant un ou plusieurs composés portant chacun un seul groupe halogénure de sulfonyle lié à un système aromatique et un seul atome d'hydrogène aromatique, ils comportant des unités récurrentes de structure 1 -Ar-SO2- distribués statistiquement, où Ar peut varier d'une unité à l'autre de la chaîne.
On notera que dans le premier procédé cité, deux halogé- nures de disulfonyle do structure générale t X.SO2-Ar-SO2.X ou davantage peuvent réagir.avec un ou plusieurs composés aromatiques de structure générale H-Ar'-H.
La présente invention a également pour objet des poly- mères comportant des unités récurrentes de structure t -Ar-SO2- comme défini précédemment, et des unités de structure : -Ar-CO-
<Desc/Clms Page number 17>
EMI17.1
oh Ar peut prendre les signification précitées plu* haute
Les polymères qui contiennent de$ unités de structure -Ar-CO, tendent & avoir un Caractère oristallin, même quand Ar
EMI17.2
représente deux noyaux ben&(1qu'J unis par un pont.
En raison de leur préparation facile et de leurs proprid- tés physiques intéressantes, les polymères préférés de l'invention sont ceux dans lesquels Ar est un reste dérivant du bencene, du diphényle, de composés de structure :
EMI17.3
ou de dérives de ces restes dans lesquels un ou plusieurs atomes d'hydrogène aromatiques sont remplacés par d'autre atomes ou des groupes monovalents.
Parmi ces polymères$ on préfère encore ceux dans lesquels au moins une partie des restes Ar dérivent de composés de structure IV ou de dérivés de ces composés dans lesquels un ou plusieurs atomes d'hydrogène aromatiques sont remplacés par d'au- tres atomes ou des groupes monovalents, parc* que des polymères
EMI17.4
conviennent particulièrement bien pour le moulage en objets trêne- parents, tenaces et à un point de ramollissement élevé., On préfère lorsque des dérive* substitués des restes
EMI17.5
sont présents dans la chaîne polymère que les aubatiimenta soient des atomes d'halogène, des groupes hydrocarbonés inférieure des groupes éther ou th10éther ou des dérivée halofénés de CI' croup..
parce que les polymères sont alors inerte* à l'égard de nombreux agents chimiques* On préfère particulièrement que les substituants éventuels soient des atomes d'halogène, des groupes alkyle ayant
EMI17.6
de 1 à 4 atomes de carbone ou des groupes alkoxy ayant l 1 4 atoll.' de carbone. On préfère en outre les polymères dans lesquels les atomes d'hydrogène aromatiques éventuellement remplacée sont unique- ment ceux liés à des atomes de carbone en méta par rapport aux ponts
<Desc/Clms Page number 18>
-SO2- à cause de leur facilité de préparation.
En générale on prêté. re les polymères dans lesquels aucun atome d'hydrogène aromatique n'est remplacé par d'autres atomes ou groupe., en raison de leur inertie remarquable à l'égard des agents chimiques acides ou alcalins, même à de très hautes températures, Les polymères à restes aromatiques de structure IV dans lesquels P est un atome d'oxygène ou de soufre, ou un reste d'un diol contenant jusqu'à 4 atomes de carbone ou un radical hydrocarbond aliphatique bivalent contenant 1 à 4 atomes de carbone dans la chaîne entre les noyaux aromatiques et pas plus de dix atomes de carbone au tetal,
sont formés à partir de monomères facilement accessibles* Des dérivés de ces monomères dans lesquels un ou plusieurs atomes d'hydrogène aromatiques en position ortho par rapport au pont P ont été remplacés par des atomes d'halogène ou des groupes alkyle ou alkoxy de 1 à 4 atomes de carbone, sont également facilement accessibles. accessibles. # Les polymères préférés suivant l'invention, qui sont en général stables thermiquement lA. des températures très élevées, même supérieures à leurs points de fusion, comprennent des unités récurrentes de structures t
EMI18.1
où P est un atome d'oxygène ou un atome de soufre, et R1, R2, R3 et R4 sont choisis dans la classe formée par les atomes d'halogène les groupes alkyle ayant de 1 à 4 atomes de carbone et les groupes alkoxy de!1 à 4 atomes de carbone.
Des exemples particuliers de ces polymères sont ceux qui sont forces par une combinaison d'unités de structure :
EMI18.2
<Desc/Clms Page number 19>
et d'unités de structure :
EMI19.1
On observe en général qu'une Augmentation du nombre des unités de structure VI correspond à une élévation du point de ramollissement des copolymères préférés, mais les rend de plus en plus cassants. Ceux des polymères préférés dans lesquels ces unités représentent plus de 80% du nombre total des unités tendant à être cristallins et insolubles, et ne se travaillant qu'avec difficulté par les procédés habituels de aise en oeuvre des matières plastiques.
D'autre part, les polymères qui contiennent moine de 5%
EMI19.2
de ces unités ont un point de rr.co.liaucrt peu élevé. C'est pourquoi on recherche en particulier ceux des polymères préférés dans lesquels ces unités représentent $ à 80% du total des unités.
EMI19.3
Les polymères préférés qui contiennent environ ;)0:' de cet unités présentent une excellente combinaison de propriétés de trac- tion et de point de ramollissement.
Les polymères de la présente invention ont des pointa de
EMI19.4
ramollissement remarquablement élevée., fréquemment de l'ordre de 300*C. ou plus, sont thermoplastiques et, après traitement pour éviter la "priée", sont longtemps stables à l'état fondu. Les poly- mères amorphes se façonnent particulièrement bien à leur teapar<ttu- re de ramollissement sans subir de dégradation, pour donner des objets qui sont généralement tenaces, transparents et Inertes à l'égard de nombreux agents chimiques, tant acides qu'alcalins,
'
EMI19.5
#ôaje à des teaporatures voirincs du point de ra=llissmente Ils peuvent être filân l'3tet fondu en fibres et en filaments qui peuvent être utilisés dans les applications où la résistance aux
EMI19.6
agents chimiques et aux températures elev<e$ est souhaitable, par exemple pour la fabrication de vôteacnts protecteurs, et ils peuvent* être extrudën en pellicules tenaces et transparentes qui -règle-
<Desc/Clms Page number 20>
tent à la flexion et qui conviennent bien pour l'emballage ou les applications électriques, où leur point de ramollissement élevé est particulièrement avantageux.
Ils peuvent être façonnés par un pro- cédé approprié quelconque pour donner des objets moulés dure, transparents et tenaces qui ont une bonne stabilité à la dégradation thermique à des températures pouvant atteindre 300 C. Les produite manufacturés conviennent, par exemple, comme isolants électriques, par exemple dans des transformateurs, des disjoncteurs et des con- densateurs.
Beaucoup des produits sont solubles'dans des solvants organiques polaires comme le nitrobenzène et le diméthylformamide.
Des fibres et des pellicules peuvent être formées à partir des solu- tions et des revêtements peuvent être déposés de même, par exemple sur du fil pour tonner un bon isolant électrique. Les produits revè- tus peuvent être utilisés dans des conditions dans lesquelles des températures élevées peuvent être rencontrées, par exemple dans des transformateurs électriques et des disjoncteurs pour haute tension.
Les produits de l'invention dont les poids moléculaires correspon- dent à des viscosités réduites de 0,6 ou plus (mesurées sur une so- lution de 1 g de polymère dans 100 cm3 de diméthylformamide à 25 C) ont un ensemble de propriétés physiques, comme la résistance à la traction, le module et le point de ramollissement, qui les rendent particulièrement aptes au moulage. Pour les applications qui font appel à leur résistance mécanique, on préfère les polymères dont les viscosités réduites sont d'au moins 1,0.
Les polymères ont une bonne adhérence sur des surfaces comme celle du verre et des métaux et adhèrent particulièrement bien au verre. Ils peuvent donc être utilisés comme adhésifs thermoplastiques à haute température pour les métaux (par exemple l'acier inoxydable),pur exemple pour la fabrication d'articles ménagers comme les fours, les fers à repasser, etc.
Les polymères peuvent être mélangés avec d'autres constituants appropriés comme des colorants, des pigments, des sta-
<Desc/Clms Page number 21>
EMI21.1
b111,ant. à la chaleur et à la lumière* des plastifiants, des agents de d :loulage.. des lubrifiants et des charges et fils peuvent être mélangés, si on le désire, avec Vautres polymères*
L'invention est illustrée par les exemples suivant dans lesquels les parties sont en poids,
EMI21.2
tpaafpus.iv On fait fondre in 0C, sous un lent courant d'azote dans un récipient chauffa, 734<8 parties (2 moles) de chlorure de àiphnylâther.,4'-diauïTonyla avec 308,52 parties (2 moles) de diphényle et, après agitation pendant 30 minute.,
on ajoute 4 parties
EMI21.3
de chlorure ferrique fraîchement sublimé au mélange tondu. Le CItAIT] seur se dissout rapidement par agitation avec vif dégagement d'acide
EMI21.4
chlorhydrique gazeux, La t6:llp6r& ture de réaction est élevée rapide- ment, mais le mélange se solidifia à une température de bain d'en- viron 180 C. La température de réaction est portée ensuite à 280*C, valeur à laquelle le mélange est encore solide, La durée totale de réaction est de 40 minute..
Le mélange est refroidi et le produit est ensuite broyé
EMI21.5
et agité avec 1S!>O parties d'isopropanol bouillant, Le produit inso- luble est filtre et le procédé est répété deux toise Apres séchage, on obtient 880 parties d'un polymère ayant une viscosité réduite,
EMI21.6
mesurée sur une solution à 1% dans le d1Jaéth)'lfonau1dl , 25*Ce de 0,15* Le polymère est amorphe comme le montre l'examen aux rayons X et peut être coulé en pellicules transparentes a partir d'une
EMI21.7
solution dans le dlméthylformamide* f.Xr1otPLb .
On fait fondre à 90*C, sous un lent courant dlatote dans un récipient chauffe, 530,64 parties (environ 1,3 mole) de chlorure de diphénylèther-4#40-dimafonylep 137,76 parties (0,$ mole) de chlorure de benzèn6-l,3-dlsulfonyle et 307,56 parties (environ 2 moles) de diphényle* Après agitation pendant 30 minutes, 6,5 parties de chlorure ferrique sont ajoutées et un vif dégageaient d'acide
EMI21.8
chlorhydrique gazeux commence' La température de réaction est portée en 20 minutes à 280"C. Elle est ensuite portée lentement à 300*C
<Desc/Clms Page number 22>
et maintenue à cette valeur pendant 40 Minute))'. La durée totale de réaction est de 95 minutes.
Le produit est traité comme dans l'exemple 1 pour donner
870 parties d'un polymère tenace et limpide ayant une viscosité réduite de 0,30. Le polymère est amorphe comme le montre l'examen aux rayons X et peut être coulé en pellicules tenaces à partir de ses solutions.
EXEMPLE 3. -
On dissout dans 5650 parties de nitrométhane anhydre à
95 C, sous un lent courant d'azote, 551,94 parties (1,5 mole) de chlorure de diphényléther-4,4'-disulfonyle, 137,64 parties (0,5 mole) de chlorure de benzène-1,3-disulfonyle et 308,27 parties (environ 2 moles) de diphényle et on agite le mélange* Après 10 minutes, 15 parties de chlorure ferrique sont ajoutées et un dégage- ment lent d'acide chlorhydrique gazeux commence. Le mélange agité est chauffé au reflux pendant 6 heures au cours desquelles le poly- mère précipite de la solution sous forme d'une poudre fine.
La poudre est filtrée et traitée comme dans l'exemple 1 pour donner 260 parties d'un polymère ayant une viscosité réduite de 0,041.
EXEMPLE 4.-
On dissout 729,10 parties (environ 2 moles) de chlorure de diphényléther-4,4'-disulfonyle et 315,8 parties (environ 2 moles) de diphényle dans 7567 parties de tétraméthylènesulfone cyclique à 105 C et on agite le mélange sous un lent courant d'azote. Après
10 minutes d'agitation, 8 parties de chlorure ferrique sont ajou- tées sous forme d'une solution dans 630 parties de tétraméthylène- sulfone cyclique. Un lent dégagement d'acide chlorhydrique gazeux commence, et la température de réaction est portée à 210 C en 4 heures et maintenue à cette valeur pendant 3 heures supplémentaires.
Le mélange est ensuite refroidi et versé dans un excès d'isopropa- nol agité et le produit insoluble est filtré et traité, comme dans l'exemple 1, pour donner 520 parties d'un polymère ayant une visco-
<Desc/Clms Page number 23>
sité réduite de 0,07.
Les résultats de cet exemple et de l'exemple 3 montrent. que seuls dos produits de poids moléculaire peu élevé peuvent être obtenus par polymérisation en solution.
EMI23.1
XE..."WL1!; 5., On fait fondre et on agite à IOOOC .ou. un lent courant d'azote 367,24 parties (1 mole) de chlorure de diphMyléther-4#4$m disulfonyle, 275,17 parties (1 mole) de chlorure de benx.rno.,,3. disulfonyle et 308,40 parties (2 moles) de diphényle. Après 10 minutes, 2 parties de chlorure ferrique sont ajoutées. On observe un dégagement violent d'acide chlorhydrique gazeux. En 1 heure, la température de réaction est portée à 320*C,, température à laquelle le produit est un liquide très visqueux. Le mélange est maintenu
EMI23.2
pendant 45 minutes supplémentaires à 320,oc sous un vide de 0,7 mm de mercure, puis refroidi.
Le produit est broyé en poudre fine, dissous dans un
EMI23.3
mélange chaud de 9530 parties de d1mÓthylformaznide et de 1 par. tien d#acdtylocétone et filtré dans un excès d'ethûnol agité pour faire précipiter le polymère. On obtient 520 parties de polymère insoluble dans les solvants froids.
Le rendement relativement bas
EMI23.4
de cet exemple et des exemples 6 à 12 eus dû à un certain degré de rétioulation qui se manifeste aux températures élevées de polyrxéri- 1 sation, donnant un peu de polymère insoluble qui est sépare pendant la filtration.
EMI23.5
m.LË- On fait fondre il l20.C tous un lent courant d'axote, 367,24 parties (1 mole) de chlorure de diphonylether''4t4''"disulfony-' le, 154,20 parties (1 mole) de chlorure de benzène-l,3-disulfonyle et 340,40 parties (2 moles) de diphényléthers On ajoute 2 parties de chlorure ferrique et on agite le mélange pour dissoudre le aatx. lyseur.
Il se produit un vif dégagent d'acide ohlorhydrique gazeux La polymérisation et le traitement du polymère sont effectués comme dans l'exemple 5 et le rendement est de 620 parties d'un polymère insoluble dans les solvants froids.
<Desc/Clms Page number 24>
EMI24.1
LE 7..- On fait fondre et on agite à IOOOC sous un lent courant d'azote 769,16 parties (2 moles) de chlorure de diphényléther-4,4'- disulfonyle et 356,72 parties (2 moles) de diphéryl,the7c, Après 10 minutes, on ajoute 1,7 partie de chlorure ferrique et il se produit un violent dégagement d'acide chlorhydrique gazeux.
La polymérisa- tion et le traitement du polymère sont exécutés comme dans l'exemple 5, et le rendement est de 820 parties d'un polymère ayant une visco-
EMI24.2
sité réduite de 0,61 et un point de ramollissement d'environ 320*C* EXEMPLE 8. -
Le procède de l'exemple 7 est repris et le produit est
EMI24.3
broyé en poudre fine, dissous dans un mélange chaud de diméthyltor- mamide et d'acétylacétone et filtré dans un excès d'acétone, agitée pour faire précipiter le polymère, On obtient un produit polymère ayant une viscosité réduite de 0,76 et un point de ramollissement
EMI24.4
d'environ 320OCs m'M....9.,...
On fait fondre à 110 C, 735 parties (2 moles) de chlorure de diphényléther 4,4'-diBulfonyle et 340 parties (2 moles) de di- phényléther et on agite le mélange fondu pendant 10 minutes sous
EMI24.5
un lent courant d'azote. On ajoute ensuite 3,3 parties d'acôto- acétonate ferrique au mélange et on porte la température en 4 heures 15 minutes à 290 C, Le mélange est ensuite soumis à un vide de
EMI24.6
0,3 Il\J1 de mercure et la température est portée à 320 C en 25 minutes et maintenue à cette valeur pendant 20 minutes supplémentaires* Le mélange fondu est ensuite refroidi et le solide obtenu est broyé en poudre et agité et chauffé au reflux avec 7850 parties d'alcool isopropylique et 488 parties d'acétylacétone. Le polymère est ensui- te filtré,
lavé et séché pour donner 580 parties d'un produit ayant une viscosité déduite de 0,28. Le polymère est soluble dans le nit
EMI24.7
benzène et le d1lftEÍthyltorulLU41de et peut être coulé en pellicules transparentes à partir de ses solutions.
EMI24.8
SIMPLE .J.C4..- Le procédé de l'exemple 9 est repris en utilisant 10
<Desc/Clms Page number 25>
parties do pentachlorure d'antimoine comme catalyseur. La températu-
EMI25.1
re de polymérisation est portée final&aent à 30 C heurts 10 minutes, et le produit est un polymère ayant une viscosité réduite de 0,21.
EMI25.2
.1J.." On reprend le procédé de l'exemple 10, mais la tempéra-
EMI25.3
ture de fusion du mélange au .Ao:4ent. où le catalyseur est ajoute est de 130 C et on utilise 48 parties de pentachlorure d'antirAo1n..
La température de polymérisation est maintenue à 130*C pendant 34 minutes supplémentaires, puis portée à 310*C en 2 heures. Le mélan-
EMI25.4
ge fondu est ensuite soumis z un vide de 0,3 sua de mercure pendant 10 minutes à 310*C avant d'être refroidi, Le produit solide est broyé en poudre et dissous dans 9530 parties de dibt,hxJ.i'prcaida, puis la solution est filtré* dans un excès de méthanol pour faire précipiter le polebre, Le précipité est lavé ot séché à 80 C pendant 3 heures sous vide pour donner 520 parties d'un polyaore ayant une viscosité réduite de
EMI25.5
it3xe W.4t( 12 On fait fondre à 1t,4C, 367,24 parties (1 stole) de chlorure de diphényl ther-4,4 '-di sul tonyl 1 et 402,42 parties (1 mole) de 4,
4'¯diphénoxydiphénylsulfont et on agite le mélange sous un lent courant d'azote pendant 10 minutes, puis on ajoute 8 parties de chlorure ferrique 001l1.1Ie catalyseur. La température est portée à 310*C en 2 heures, puis un échantillon (échantillon 1) est prélevé. Le reste du adlange est soumis à un vide de t,3 SKa de mercure pendant 45 minutes supplémentaires riz 310"C avant d'être refroidi pour donner l'échantillon Il*
Les deux échantillons sont traités comme décrit dans l'exemple 11, et l'échantillon I donne un polymère ayant une visco-
EMI25.6
sité réduite de 0,37, tandis que l'échantillon Il enduit zak un polymère d'une viscosité réduite de 0,47.
<Desc/Clms Page number 26>
EMI26.1
Exme L izt m{1:l On fait fondre à 140 C, 619,30 parties (2 moles) de chlorure de chlorobenzène-2,4-disulfonyle, 1g5,4 parties (1,2 mole) de diphényle et 139,40 parties (0,8 mole) de diphényléther et on agite le mélange sous un lent courant d'azote pendant 10 minutes avant d'ajouter 4,1 parties de chlorure ferrique comme catalyseur,
EMI26.2
sors la forme d'une solution à 4 ,l; dans le tétrahydrofuranne. La température de polymérisation est portée à 190"C en 2 heures 15 minu tes et à 230 C 20 minutes plus tard, le produit étant toujours fondu.
Le mélange fondu est refroidi et le produit est broyé en poudre, mis en suspension dans un mélange d'alcool isopropylique et d'acé- tylacétone puis reprécipité et séché pour donner un polymère noir.
EMI26.3
PLE 14..- On fait fondre 2,7 parties de chlorure de diphényl-
EMI26.4
éther-4-sulfonyle anhydre (point de fusion 44'C) dans un récipient clos muni d'un dispositif d'admission et de sortie d'azote, en atmosphère d'azote sec, puis on ajoute 0,09 partie de chlorure ferrique anhydre qui se dissout dans le monomère fondu. L'humidité est rigoureusement exclue du récipient de réaction* Le dégagement d'acide chlorhydrique gazeux commence presque immédiatement.
Après
EMI26.5
7 minutes, la température est portée à 1800C et, à ce moment, 72% de la quantité théorique d'acide chlorhydrique gazeux se sont dégagés. Le mélange de réaction, qui forme une mousse très visqueuse,
EMI26.6
partiellement solide, est refroidi en un solide et broyé en atmosph re d'azote sec puis la polymérisation est recommencée par chauffage de la poudre à 110*C, La température est portée à 18t3 C pendant 10 minutes encore puis réduite à nouveau, et le produit est de nouveau broyé. La réaction est poursuivie en chauffant la poudre initiale-
EMI26.7
ment à 1500C tous vide poussé puis à 240*C en 15 minutes. La masse est maintenue à cette température pendant 20 minutes avant d'être refroidie, dissoute dans 30 parties de dimandthylformamide et filtrée.
Le polymère est précipité en versant la solution dans un mélange agité de 240 parties d'acétone et de 30 parties d'acide chlorhydri- que concentré. Le polymère précipité est filtré, lavé avec du
<Desc/Clms Page number 27>
méthanol et séché jusqu'au lendemain à 60*C sous vide pour donner
EMI27.1
1$8 partie de poly (p-sultonyld1phÓnylêther) ayant une viscosité réduite, mesurée sur une solution à z dans le d1l1étJ111torll&lllde .
259c$ de 1,2.
Des échantillons de ce polymère sont moulés par compres-
EMI27.2
sion à 310*C sous une pression de 3150 1sg/a:a en des pellicules tenaces et transparentes, de bonne qualité qui peuvent être pliées souvent sans se rompre.
Les modules mécaniques dynamiques du polymère sont mesu- rés à différentes températures par le procédé de vibration en porte- à-faux à 100 cycles. Le module diminue légèrement de 3,8 x 1010 dy-
EMI27.3
neom2 & -1500C à 1,9 x 1010 dynes/cm2 à +220*C, EXhMPLK 1S. On fait fondre 2,8 parties de chlorure de dlphènyl- éther-4-sulfonyle d 800C en atmosphère d'azote sec et on ajoute 0,085 partie de chlorure ferrique. L'humidité est soigneusement exclue du récipient de réaction.
Après 10 minutes, la température
EMI27.4
est portée à 2O0 C et, à ce moment, 68, de la quantité théorique de l'acide chlorhydrique gazeux se sont dégagés* Le mélange, qui se présente sous forme d'une mousse visqueuse est solidifié par re-
EMI27.5
rroid1SBe.J100t et broyé en atmosphère d'azote puis la polymérisation est reprise par chauffée de la poudre à 100*C sous une pression absolue de 0,1 mm de mercure.
La température est portée rapidement à 220"C et maintenue à cette valeur pendant 2 heures, puis portée a 240*C en 90 Minutes encore, après quoi la masse est refroidie,
EMI27.6
dissoute dans 30 parties de dlÓth)'lro1'lll...ld. chaud et filtrée, et le polymère est précipité en versant la solution dans du chloroforme agité Le précipita est filtré, lavé avec du méthanol et séché pen- dant 1 heure à 200 C sous vide poussé pour donner 1,8 partie d'un polymère ayant une viscosité réduite de 1,35, mesurée sur une solu-
EMI27.7
tion à 1 dans le d1U1Ót.h,ylto1"!I16J:
11de il 25*Ce
Des pellicules limpides sont coulées à partir d'une solu- tion à 10 du polymère dans le nitrobenzène et on constate qu'elles
EMI27.8
sont tenaces Jusqu'à 60 C. {.
<Desc/Clms Page number 28>
EMI28.1
EXF"PLF 16.- On fait tondre à 80*C en atmosphère d'azote sec, 3$5 par- ties de chlorure de dlphényléther-4-aulfonyle et on ajoute au pro- duit fondu 0,09 partie de chlorure ferrique. L'humidité est soigneu- sement exclue du récipient de réaction, Après 10 minutes, la tempé-
EMI28.2
rature est portée à 180"C et, à ce moment, la réaction atteint un avancement de 78%, calculé sur la base du dégagement d'acide chlorhydrique gazeux. La masse expansée visqueuse est solidifiée
EMI28.3
par refroidissement, broyée et réchauffée 1500C sous vide poussé. La température est portée à 2b0 C en 10 minutes et maintenue entre 240*C et 2500C pendant encore 30 minutes, avant de refroidir la masse.
Le polymère froid est dissous dans 40 parties de diméthylfor-
EMI28.4
Ntuaide, précipité en versant la solution dans 300 parties d'acide chlorhydrique 5N bien agité, filtré, lavé avec du méthanol et séché jusqu'au lendemain à 60 C sous vide pour donner 2,8 parties d'un polymère ayant une viscosité réduite de 0,99, mesurée sur une
EMI28.5
solution à 1% dans le dimôthYlrormam1de à 25 C.
La viscosité du polymère fondu sous un cisaillement constant de 8,2 x 1Q dynea/cm2 est de 2,3 x 10 3 poises à 35O C.
TEMPLE \'1..,-
EMI28.6
Suivant le procédé de lpexeaple 3, 2,9 parties de chlo- mre de diphényléther-4-sulfonyle sont polymérisées en présence de 0,07 partie de chlorure ferrique comme catalyseur. La tempéra- ture est portée à 170 C en 9 minutes et, à ce moment, le degré d'avancement de la polymérisation est de 67, calculé sur la base de la quantité d'acide chlorhydrique gazeux dégagée La masse très via-
EMI28.7
queuse obtenue est solidifiée par refroidissement, broyée et réchauf- fée à 1500C. Après 12 minutes à cette température, la masse ont refroidie et broyée de nouveau puis réchauffée lentement à 250*C sous vide poussé en 30 minutes.
La masse est maintenue à 250*C pen- dant 10 minutes supplémentaires, refroidie puis traitée par le pro- cédé décrit dans l'exemple 3 pour donner 2,3 parties d'un poly- mère ayant une viscosité réduite de 0,78, mesurée sur une solution à 1% dans le diméthylformamide à 25 C.
<Desc/Clms Page number 29>
EMI29.1
On mélange 33,3 parties de chlorure de dlphényldther-4- sulfonyle avec 1 partie de chlorure ferrique fraîchement aub11au', puis on chauffe le mélange à 2oooC en 15 minutes et on le maintient à 200 C pendant 2 heures tandis qu'on fait passer un courant lent d'azote sec sur le mélange de réaction. Pendant cette période, 96% de la quantité théorique d'acide chlorhydrique gazeux se sont déga- gés. Le produit, qui se présente sous la foras d'une mousse brune, est broyé puis chauffé à 230-234*C pendant 5 heures tous une pression absolue de 0,9 mm de mercure, Le polymère brun obtenu est
EMI29.2
dissous dans 300 parties de diaethylfor.a<Mide anhydre et 1 partie j d'aniline et agité pendant 1 minute..
On ajoute 4 parties décide 8-hydroxy qu1nol'lntt-5-wltonlque et on poursuit l'agitation pen- dant 30 Minutes, La solution est ensuite percolée à travers une colonne d'une longueur de 26,7 ca et d'un diamètre de 3,,sol ai garni d'alumine Spence type H de 149 à 74 nuerons. Le complexe de fer d'un vert foncé intense est adsorbé sur les $ premiers centi-
EMI29.3
mètres de la colonne. Après pert.lntion de la solution à travers la colonne, le polymère adsorbé est extrait par elution à l'aide d'un supplément de 150 parties de d1Jaéthyltomu.tdlMl. Le polyaere .est précipité de sa solution presque incolore en la versant dans 2$00 parties d'une solution aqueuse à 5% d'acide chlorhydrique bien agitée.
Le précipité blanc est filtré, lave deux fois avec 500 par-
EMI29.4
ties d'eau distillée et une fois avec 250 parties de .4Itn4U\ol et enfin séché à 120*C sous vide pendant 16 heures, pour donner 25,6 parties de polyaére. L'analyse montre que la pol1lUltone contient moins de 20 parties par million de fers Le polymère peut être main-
EMI29.5
tenu à 320*C pendant plusieurs minutes sans aupentâtion sensible de sa viscosité et des pellicules transparentes d'un jaune très
EMI29.6
plie peuvent être moulées à partir du produit à ,tfC. e, .rhP1 19.
w On polymérise 35 parties de chlorure de diphényléther-4- sulfonyle, par le procédé décrit dans l'exemple 18 en utilisant
<Desc/Clms Page number 30>
1,62 partie de chlorure ferrique comme catalyseur. Le produit brut
EMI30.1
est dissous dans 300 parties de dlmdthyltormamide à la température ambiante et la solution est divisée en quatre parties égales qui sont agitées chacune avec 1 partie d'aniline pendant 15 minutes, A trois des quatre parties, on ajoute l'agent chantant indiqué dans .le
EMI30.2
tableau ci-dessous et les quatre solutions sont p.roole8 à travers une colonne d'alumine, conne décrit dans l'exemple 18,
puis le poly- mère est précipité et isolé par le procède de l'exemple 18. Les ré- sultats sont présentés ci-dessous.
EMI30.3
<tb>
Quantité <SEP> Concentration
<tb>
<tb> Solution <SEP> Agent <SEP> chélatant <SEP> ajouté <SEP> ajoutée <SEP> en <SEP> fer <SEP> dans <SEP> le
<tb>
<tb> (en <SEP> parties <SEP> polymère <SEP> (ppm)
<tb>
<tb> en <SEP> poids)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> A <SEP> Néant <SEP> - <SEP> 70
<tb>
EMI30.4
B Acido 8-hydraxyquinoléine 2,8 20 -5-aulfonique C diméthylglyc>xime 0,7 30 D acide éthylènediemine- 1,6 30
EMI30.5
<tb> té <SEP> traacé <SEP> tique
<tb>
Dans chaque cas, le polymère obtenu a une viscosité ré- duite de 0,72. Chacun des quatre échantillons peut être maintenu longtemps (jusque 20 minutes et plus) à l'état fondu sans augmentation décelable de sa viscosité.
PEUPLE 20.
On fait fondre à 130*C en atmosphère d'azote, 7,73 par-
EMI30.6
ties de chlorure de diphényléther-4-aulfonyle et 13,09 parties de chlorure de diphényl-4-sulfonyle. On ajoute 0,39 partie de chlorure ferrique au mélange fondu et on porte la température à 180*C en 26 minutes au cours desquelles 80% de la quantité théorique d'acide chlorhydrique gazeux sont dégagés* La masse expansée est refroidie et broyée et la poudre est réchauffée à 140 C sous vide, puis chauf- fée à 210 C en 25 minutes* La masse est refroidie et broyée de nou- veau puis réchauffée une seconde fois à 120 C sous vide.
La tempéra-
EMI30.7
ture est portée à 240*C en 12 minutes et maintenue à 240-2$0'C pen- dant 130 minutes. La musse est ensuite refroidie et dissoute dans
<Desc/Clms Page number 31>
EMI31.1
220 parties de diméthylforaamide additionnées de 2,0 parties â's 1 ' line et de 1,8 partie d'acide 8-hydroxy-quinoléine-5-sulfonlque, Le mélange est agité pendant 20 minutes puis percolé à travers une co-
EMI31.2
lonne d'alumine, coame décrit dans ltexumple 18.
Le polymère est précipité en versant la solution obtenue dans de l'acide chlorhydri-
EMI31.3
que dilué, puis lavé deux fois avec du taéthanol chaud et séché pon- dant 18 heures à 100*C sous vide pour donner 16,7 parties d'un copolymère ayant une viscosité réduite de 0,91 et un point de ramol- lissement très élevé, supérieur à 300 C, et ne contenant que 20 parties par million de fer.
Une pllicule presque transparente et incolore est coulée
EMI31.4
à partir d'une solution de ce polymère dans le nitrobenzène à 90C, E¯ H'tF'L 21.-
Une série de polysulfones sont préparées en appliquant le procédé décrit dans l'exemple 20, mais en utilisant des quantifia
EMI31.5
variables de chlorure de diphenylether-4-sulfonyle et de chlorure de dlphényl-4-sulfonyle. Certaines propriétés des produits obtenus sont décrites ci-dessous.
EMI31.6
5i&K?ïïï!!r Modulo(2) Point dt dlphny16thcr- dyne.9/ca2 r0111...- s111fonu dans 10 ment copolymère (par (1) ,. u........... # # . #,.!##,., ""'*"' analyse Ih) Force -150 C +200.C 100 a. se 3,8 x 1010 1,9 x 1010 environ 240*C 84 a. se *6 x 1010 1,6 x 1010 2G 74 a. 8. z,9 x 1010 2,0 x 1010 >250*C 43 . 8. 2el x 1010 103 x 1010 )2'0.0 23 a. a. non J:
1t1wrd > 250"C Ox c. 1. li x 1010 1,2 x 1010 )2M'C ¯jjuiiLn.u.i. ii-i -i.-rri-i.ua ami urt ils wmii mu# n\m iwmw itt jh j - ->,.aitwf.mj L. rr - (1)
EMI31.7
a * amorphe c * cristallin s = soluble i = insoluble (2)
EMI31.8
mesuré par le ioabd, de vibration on uortuiJ'x décrit par hob1nl'on dbns J.
f1ci.Instrwuents, page 2, 1955 ' x Ce polymère.' ne 8'xpnn6e pas en cours de polymérisation
<Desc/Clms Page number 32>
Tous les copolymères amorphes peuvent être coulés en solution pour donner des pellicules tenaces, mais celles-ci devien- nent de plus en plus cassantes avec la diminution du nombre des radicaux diphényléther sulfone dans le polymère,
EMI32.1
EXEMPLE 22.<*' On fait fondre à 120 C en atmosphère d'azote sec, 295 parties de chlorure de diphényl-sulfure-4-sulfonyle (fondant à 73e56C) et on ajoute au mélange fondu 5,4 parties de chlorure rerrl.-' que fraîchement sublimé. La température est portée à 180 C en 12
EMI32.2
minutes au terme desquelles la quantité d'acide chlorhyd#ique gazeux dégagée représente 74% de la quantité théorique.
Le produit est refroidi, broyé en poudre et chauffé sous vide poussé à une température s'élevant de 140 C à 230 C en 14 minutes. Le Mélange de
EMI32.3
réaction est finalement maintenu à 230-240<*C pendant 105 minutes puis refroidi 'et dissous dans environ 5000 parties de diméthylforaa mide. Cette solution est traitée par 51 parties d'aniline puis par 35 parties d'acide g-hydr,aay quinoline-5-sulfonique. Le mélange est Lgité puis percolé à travers une colonne d'alumine, come décrit dans l'exemple 18.
Le polymère est précipité dans de l'acide chlor. hydrique dilué, lavé avec du méthanol chaud et séché à 100 C sous vide pour donner 210 parties d'un produit ayant une viscosité ré- duite (mesurée sur une solution de 1 g de polymère dans 100 cm3 de
EMI32.4
diméthylfornuunide à 5U C) de 0,56# L'examen aux rayons X montre que le polymère est amorphe.
EMI32.5
EXMHLK 23.-
Dans une série d'essais, 267 parties de chlorure de di- phényléther-4-sulfonyle sont chauffées avec un catalyseur (indiqué
EMI32.6
dans le tableau ci-desrous) à 150 C pendant 40 minutes pour donner une masse expansée qui est refroidie, broyée et réchauffée sous vide poussé (environ 0,2 mm de Hg, pression absolue) à 230 C en 15 minutes* Le mélange de réaction est maintenu finalement à 230 C pendant 1 heure,puis refroidi,dissous dans environ 3000 partiez
EMI32.7
de dindttiy7.i'ozuutidc et traité, comme décrit dans l'exemple 22, Par
<Desc/Clms Page number 33>
EMI33.1
30,6 parties d'aniline et 22 parties d'acide 8-hydroX1quino16int-5- culfonique.
Dans chaque cas, le polymère obtenu a une viscosité réduite (mesurie sur une solution de 1 g de polymbre dans 100 ça? de d1l1séthylfor.Aulde Ù. 25"C) de 0,1 fA 0,2.
EMI33.2
Essai Ctlr.1Y$wr Quantité uti-
EMI33.3
<tb> lisée <SEP> (en
<tb>
<tb> partie)
<tb>
EMI33.4
A tuloptiotiphtàte torique 60-i
EMI33.5
<tb> B <SEP> fluorure <SEP> ferrique <SEP> 3,4
<tb>
EMI33.6
C Jrolnure ferreux 605
EMI33.7
<tb> D <SEP> Iodure <SEP> ferrtux <SEP> 9,3
<tb>
EMI33.8
:;QltPMJt 2..
On fil 1 fondre 15,1 parties de chlorure de 4"phenoxy<' benzoyic (point d'ébullition 146*C sous 0,4 mm de Hg) et 27,1 par- ties de chlorure de diph6nyléther-4-rulronyle (point de fusion 44*C) à 130*C dans un courant lent d'*zate sec. On dissout 1,4 partie de chlorure ferrique fralchemcnt sublimé dans le mélange tondu, on porte la température à 220 C en 75 minutes, et on observe alors que
EMI33.9
'9 de la quantité théorique d'acide chlorhydrique <hjfeux te sont dégagés. Le mèlange est refroidi pour donner une mousse calsante qui eet broyée et réchauffée à 230-240 C en 40 minutes sous vide poussé.
Le mélange est à nouveau refroidi, broyé en poudre et lavé avec du
EMI33.10
diaéthylfora&nide froid puis avec du méthanol et sache t 80'C pendant; t 2 heures sous vide pour donner 29 parties d'un polymère cristalline L-lanalyse par epectroeraphie infrarouge (par comparaison avec des mélanges étalons des homopolyacres dérivés de chacun des monomères polymérisables) montre que le produit contient 35% en poids d'unités de structure 1 il
EMI33.11
Le dosage du soufre au polymère montre qu'il contient 36% en poids de ces unités.
<Desc/Clms Page number 34>
EMI34.1
BCKMPLE 2- On fait fondre 41,7 partie* de chlorure de 4-,Phéno-V- benzoyle et 5,3 parties do chlorure de diph snyléther-l,tsuu7.'onyle 170 C et on dissout dans le mélange fondu 2,5 parties de chlorure ferrique fraîchement sublimé. Après 2,75 heures à 170*cl 86% de lt quantité théorique d'ucide chlorhydrique gazeux ont été dégagés et le mélange est refroidi, broyé et réchauffé à 240 C en 90 minutes sous vide poussé (0,1 mm de lige pression absolue). Le produit est nouveau refroidi, broyé en poudra, lavé avec de l'acétone chaude et séché jusqu'au lendemain à 90 C sous vide pour donner 36 parties
EMI34.2
d'un polymère partiellement soluble dans le nitrobenzène et soluble dans la 4,4*-diphcnoxydiphénylsulfone à 200"C.
L'analyse par spectrographie infrarouge, par le procédé décrit dans l'exemple 24, montre que le polymère <t contient 90 en poids d'unités .de structure
EMI34.3
Le polymère est hautement cristallin et sa forme cristal-
EMI34.4
line est celle de l'homopolymère du chlorure de 4-phénoxyben%oyle.
'1;I'1'tPN.' 26. -
Une série de polymérisations sont effectuées en appli- quant le procédé de l'exemple 25, mais en utilisant des concentra-
EMI34.5
tions variables d#monomères et de catalyseur* Les concentrations de chacun des monomères et du catalyseur et la forme des produits obtenus sont présentées ci-dessous.
EMI34.6
Essai 1- Mohomërëg* ' \± en poids d' ,Forme du Essai il Catalyseur unités dans 1polymbre - 1 11 Catùyseur 1 ; . d&nS polymère
EMI34.7
<tb> A <SEP> 37,0 <SEP> 10,7 <SEP> 2,2 <SEP> 78 <SEP> cristallin
<tb>
<tb> B <SEP> 32,4 <SEP> 16,1 <SEP> 2,4 <SEP> 67 <SEP> cristallin
<tb>
<tb> C <SEP> 23,2 <SEP> 26,7 <SEP> 1,8 <SEP> 46 <SEP> cristallin
<tb>
EMI34.8
x I = chlorure de 4-phénoxybenzoyle . Il = chlorure de diphényl éther-4-sulfonyle
<Desc / Clms Page number 1>
Production of polysulfones.
The present invention relates to the production of polysulfones as well as novel polymeric materials containing sulfone groups in the polymer chain.
The present invention relates to a process for the production of polysulfones in which a first compound containing two sulfonyl halide groups bonded to an aromatic system and at least one second compound containing at least two bonded hydrogen atoms are carefully melted. to an aromatic system in the presence of 0.05 to 5% by weight of the compounds of an iron salt soluble in the polymerizable mixture or of antimony pentachloride.
Alternatively, at least one simple organic compound, containing a sulfonyl halide group and a hydrogen atom both bonded to an aromatic system may replace the combination.
<Desc / Clms Page number 2>
of the first compound and of the second compound above, Monomers.
The first compound must have two sulfonyl halide (-SO2X) groups each bonded to an aromatic ring. They can be linked to the same nucleus or to different nuclei. The nucleus can be derived from benzene or from a polycyclic aromatic hydrocarbon. By polycyclic aromatic hydrocarbon is meant a hydrocarbon containing two or more condensed rings, at least one of which is aromatic. By way of examples, there may be mentioned indene, naphthalene, anthracene, phenanthrene and chrysene.
However, it is preferred not to use disulfonyl halides which are derived from compounds such as anthracene, phenanthrene or chryaene, which contain three or more condensed aromatic rings as this can result in crosslinking of the polymers. Although this tendency can be reduced by deactivating all jump-two rings by substitution of the aromatic hydrogen atoms, for example, with nitro, carboxylate, aldehyde, ketone, nitrile, sulfone, sulfate or sulfonate groups, it is used. - re-use polycyclic aromatic hydrocarbons containing no more than two aromatic rings such as naphthalene, indene and fluorine.
Further, it is preferred to use disulforyl halides in which each sulfonyl halide group is bonded to an optionally substituted benzene ring.
These compounds fall into three categories represented by the following structures
EMI2.1
or pure substituted derivatives of those compounds in which one or more aromatic hydrogen atoms are replaced by other atoms or by monovalent groups.
In III, Y represents any suitable bivalent bridge. For example, Y can be:
<Desc / Clms Page number 3>
EMI3.1
-0 $ 8 # -sa-, -S02-, .co, -MONU-0 .co.O-, Q.CO.0-, a bivalent hydrocarbon radical a bivalent ether or th10éthlr radical or the residue of a diol . By residue of a diol is meant the bivalent structure obtained by removing the two hydrogen atoms
EMI3.2
hydroxylic compounds of an organic compound containing two hydroxyl groups.
The first compounds specified in the group 1 are the ben * alsulfonyl halides and their substitution derivatives in which one or more of the four hydrogen atoms bonded to the
EMI3.3
benzene ring can, if desired, be tpl.c6. by other substitutes. Examples are the 13- and., 4-benx? Ned.su..fonyl halides. The 1,3- derivatives are pr'pr6r4. because of their ease of preparation.
Suitable subatlutants for the benzene ring are, for example, mono hydrocarbon groups. valents, ether and thioether groups and their substituted halogenated derivatives, hydroxy groups, thiol groups, carboxyl groups, amine and substituted amino groups, nitro and nitroso groups, aldehyde groups, ketone groups,
EMI3.4
nitrile groups, sulfone groups, aultonatt groups, sulfate groups, and halogen atoms. It is preferred that the optional substituents be in the meta position with respect to the hole.
EMI3.5
pe -502X because the substitution of one ortho ttnd positions cause steric hindrance during poly # cSr1, .t.1on.
Suustitution on the b8naén1qUt nucleus affects the aotivx-
EMI3.6
The nature of the xultonyl halide in the polymer and the nature and position of the substituent are therefore important.
The effect of such a substitution can be demonstrated by a simple test. It was generally observed that the presence
EMI3.7
groups known to activate an elrtxaphilr substitution in the mett position adversely affect the polymerization; and therefore cannot be used compounds bearing, for example, nitl'ot curboxylate, aldehyde, odtone, nitrile, sulfone, sulfate or sulfpnrrto groups. Substituents that contain hydroeene atoms (Active (pilar exeapie amine, mono-amine groups)
<Desc / Clms Page number 4>
substituted, thiol and hydroxy) tend to react with the polymerization catalysts and it is also preferred that they be absent.
Substituting them! preferred are halogen atoms, as well as hydrocarbon groups, ether and thioether groups
EMI4.1
and halogen derivatives. Substituted benzened1ltOnyl and benzenedisulfonyl chlorides are, for example, benzene-1,3-disulfonyl chloride, talubn2kdlsuJ.fonyJ.s chloride, toluene-3,5-disulfonyl chloride, ootylbenxene3 disulfonyl chloride. , chlorabenxetx-R'4-dil.tonyl chloride, anisole-3,5-disulfonyl chloride and bensene-1,4-disulfonyl chloride.
It has generally been observed that when the first
EMI4.2
My specified compound has both sulfone halide groups on the same benzene ring, polymerization is too slow and! it is therefore preferred to use the compounds of structure II or III.
Among the compounds of structure II or III, the derivatives are preferred.
EMI4.3
of the 4,4'-disulfonyl chloride type which are the most accessible.
It is also possible to use the substituted derivatives of these compounds in which the hydrogen atoms of the aromatic rings and / or the hydrogen atoms linked to carbon atoms of the optional bridge are replaced by other atoms or monovalent groups.
In the case where the substitution relates to the aromatic rings, the activation rules described for the substitution of the compounds of structure I also apply * The preferred substituents are therefore halogen atoms, hydrocarbon groups, ether groups and thiodthor and their halogen derivatives.
In general, it is preferred that there are no bulky subatituents in the ortho position to the sulfonyl halide groups as they tend to cause steric hindrance during polymerization. It is further preferred that in the aromatic rings only the hydrogen atoms ortho to the bridge are replaced by other atoms or other groups,
In compounds of structure III, it is preferred that the bridges are not those which tend to deactivate the rings.
<Desc / Clms Page number 5>
aromatic, such as sulfone or ketone groups, and which therefore
EMI5.1
inhibit polymerization or unstable groups in the reaction candidates (for example sultoxydet carbonatez carboxylftte groups,
citrbaiante aaido or aliphatic hydrocarbons biva. slow containing aliphatic carbon atoms in the chain between the aromatic rings or residues of a11ptu.t.lque diol). In addition, when the pontontiont an aroaat nucleus, 1 that, it is proffered that this is deactivated so that it cannot participate in the polymerization and thus rùyor18or crosslinking. It was also preferred that the bridges be such that they there are no more than four atoms in the chain between neighboring aromatic rings, because with longer bridges the products obtained tend to have
EMI5.2
raJ pointa: 1Ol11ueuum t too low.
Preferred bridges are oxygen atoms, sulfur atoms and structural groups:
EMI5.3
EMI5.4
where K and I 'are selected from the class consisting of oxygen and sulfur atoms and L is -CO- or -80, Fl, The first compounds specified may have a third sulfonyl halide group, if it is desired to obtain a crosslinked product.
The second compound of the process using two components can be any aromatic compound containing at least two atoms.
EMI5.5
of hydrogen bonded to the aromatic system. The aromatic compound may be a polycyclic aromatic hydrocarbon such as indone, anth. cene, ph6nantrene or chrysene (but is preferably a hydro carbide containing no more than two aromatic rings, such as naphthalene, illudene or fluorene) or a compound of structure 1, II or II! above in which the sulfonyl halide groups are replaced by hydrogen atoms.
In the case where the aromatic compound comprises only one benzene ring # as in the
<Desc / Clms Page number 6>
structure I, it can carry up to four constituents and in the case where it has structure II or III, each bensene nucleus can contain up to five substituents (including the bridge) thus retaining in each das at least two hydrogen atoms linked to aromatic nuclei.
For substituted aromatics, the preferred types of substituents and preferred positions of substitution on the aromatic rings are those described above for the disulfonyl halides.
It is generally observed that if benzene or a substituted benzene is chosen as the second compound of the two-component process, the reaction is very slow and it is therefore preferred to use compounds of structure II or III which do not bear a halogen group. - sulfonyl nide.
The second preferred compounds are therefore those which have structure II or III in which Y is an oxygen atom, a sulfur atom or a group having the structure:
EMI6.1
defined above, or substituted derivatives of structures II and III bearing halogen atoms, monovalent hydrocarbon groups, ether or thioether groups or their corresponding halogenated substituted derivatives, but preferably halogen atoms, groups alkyl of 1 to four carbon atoms or alkoxy groups of one to four carbon atoms, on one or more of the positions of the aromatic rings ortho to the pons.
In general when the first and second compounds of the polymerization have the structure of type II, the products tend to be inflexible and brittle and it is therefore preferred that at least one of the compounds has the structure III.
In a preferred embodiment of the production
<Desc / Clms Page number 7>
EMI7.1
of polysultbnes according to the invention by a proedd4 with soft con.t1tuarù 'the first compound is chosen from those of etruoturt t
EMI7.2
EMI7.3
EMI7.4
and the second compound among those of .truoture 8.
EMI7.5
EMI7.6
where Z and Z # are chosen from the class formed by 11 & 1.on.
direct, the oxybene atoms, the atoms of the Other and the grouped
EMI7.7
do structure
EMI7.8
4
EMI7.9
EMI7.10
where K and K * are each selected from the class closed by oxygen and sulfur atoms and L is -80x- or -C0- | and at least one of groups 2 and Z 'is not a direct bond and IR, 1, R3 ot R
EMI7.11
are each chosen from the class formed by hydrogen atoms,
EMI7.12
d3llialogen atoms, alkyl groups of 1 to 4 carbon atoms
EMI7.13
ne and alkoxy groups of 1 to 4 carbon atoms.
EMI7.14
Examples of these compounds are diphenyl, diphenyl ether, diphdnyl sulfide, di (O-Chlorophenyl) sulfide, ttaar di (: -6thuxyphûaylique), .pnoyta.ub $ leduler dl -3,5-dictilorophZnyllluet di-o-tolyl ether and 4,4'-diphnvxrdiphenylsall'anc ot their derivatives 4,4'-duu, onylre,
EMI7.15
We can use mixtures of the first and second
EMI7.16
composa SPéc1rt4o in the process, 6dd of the invention to form mixed pol) nnére3. The choice of composas porinet to modify conisidd rabletaent the physical properties of the polymer products. In senna
<Desc / Clms Page number 8>
RAL, it is preferred to use equimolecular amounts of the first compound and the second compound. However, when it is desired to limit the molecular weight, one can use one of the compounds in excess.
Alternatively, the molecular weight can be changed by adding a mono-functional compound to the polymerization mixture. By mono-functional compound is meant a compound which has only one atom or active group under the reaction conditions. An example is a 3,5- disubstituted benzenesulfonyl halide such as 3,5-dichlorobenzenesulfonyl chloride.
In another embodiment of the invention, the disulfonyl halide (s) used in the polymerization may be replaced in part by one or more compounds containing two carbonyl halide groups bonded to an aromatic ring. These compounds can have the structure I, II or III where the groups CO. X replace SO2.X groups. The preference criteria for these carbonyl halides are in general the same as for the disulfonyl halides and the products obtained from these polymerization mixtures are mixed polymers containing -CO- and -SO2- groups in the compounds. polymer chains. Products with very varied physical properties can be obtained by acting on the nature and the concentration of the compounds participating in the polymerization.
However, products which contain groups which are derived from dioarbonyl halides generally tend to be crystalline.
In the modified process of the invention according to which the combination of the first and the second compound is replaced by a single compound as described above, it is possible to use any aromatic compound bearing on a single nucleus or on different nuclei at the same time a an aromatic sulfonyl halide group and an aromatic hydrogen atom. Examples are monosulfonyl halides derived from benzene and polycyclic aromatic hydrocarbons (preferably containing no more than two aromatic rings) and compounds of structures II and III above, but bearing only one halide group. from sul-
<Desc / Clms Page number 9>
EMI9.1
fonyle.
The rules for the selection of these compounds are at the same time that those of the first and second compounds of the process have two conttl- tants, and it is preferable for the compounds of structure 1 to be selected.
EMI9.2
EMI9.3
where Z, h, 112P h3 and "4 have the meanings given to them above.
Clauses of these aonosulfonyl halides can be used, if desired * to give mixed polymers,
EMI9.4
and the aodiric process is therefore particularly suitable because of its flexibility. Aromatic taonooarbonyl hidides of equivalent structure can be copolymerized also with the culfonyl halides to give aixteo polymers.
If desired, the limitation of the molecular weight of the products obtained by this modified process can be achieved by adding to the mixture of
EMI9.5
Polymerization of a mono-functional compound, as defined pre-deaKcentt It will be appreciated that an equ3max mixture of the pruter and second specified compounds may come into contact with one or more of the aonosulfonyl halides specified to give highly polyjterized products by the process of the invention * Any deviation from the equiaoleeuitires proportions in the mixtures of the first and second compounds will tend to reduce the molecular weight.
The polymerization can be carried out by heating the compound (s) and the catalyst, in the presence or absence of an inert Mirent. Suitable solvents are highly polar compounds
EMI9.6
co = e 1 & cyclic tetraaethylenesulfone, iiitrondume and nitrobenzene. However, the presence of solvents generally slows down the reaction and the products obtained usually have a heavy weight.
EMI9.7
low molecular weight because the low molecular weight polymers
<Desc / Clms Page number 10>
wax are soluble in solvents.
In addition, the use of a solvent is economically unattractive and it is generally preferred to do without.
In the two-component process, it is preferred that the disulfonyl halides and the second components are all in approximately equimolecular proportion. However, the proportions may deviate from equimolecular proportions when it is desired to reduce the molecular weight of the product. In the modified two or more component process, these may be added in any desired proportions *.
The polymerizable compound or compounds are advantageously heated to melt and mixed thoroughly before incorporating the catalyst into the melt. During the polymerization the temperature is increased so as to maintain the constituents in the molten state and when the maximum required temperature is reached it is maintained for an additional period generally of the order of 2 to 3 hours. , to complete the polymerization.
During the polymerization gaseous hydrochloric acid is evolved, and must be removed, for example by carrying out the reaction in vacuo. The reaction is preferably carried out in the presence of an inert gas, such as nitrogen, to avoid the presence of oxygen on the molten mixture. When it is desired to obtain a high molecular weight polymer, in a reasonable time, temperatures of 200 ° C. and above are generally required.
The catalysts used for the polymerization are iron salts soluble in the polymerizable mixture or antimony pentachloride; the salts can be ferrous salts or ferric salts. As the molecular weights of the polymers formed by this process generally increase with the polymerization temperature, it is preferred to use catalysts which do not dissociate into inert products, even at high temperatures between 200 and 250 * C. Antimony pentachloride tends to dissociate at around 170 C and is therefore not suitable for obtaining products
<Desc / Clms Page number 11>
high molecular weight,
Examples of suitable ter salts are fluorine
EMI11.1
ferric ride, ferric chloride, ferrous broaide, ferrous iodide,
ferric orthophsphate and ferrous and ferric aoetoacetonates. In general, iron halides are preferred to be used because of their valuable catalytic activity and ferric chloride is particularly preferred because of its solubility in many solvents and its ease of preparation in very pure form, and above all because it high molecular weight polymers always give suitable conditions.
The catalysts are used in quantities included
EMI11.2
between 0.5 and 5, of the weight of the constituents polyaerit & blos. Amounts below a. 05 generally give only very slow polymerization. It is preferred not to use more than 1% by weight of catalyst because the residues thereof are difficult to separate from the polymer.
Amounts between 0.1 and 0.854 are preferred *
EMI11.3
As already pointed out, polymers of high aolocular weight (which are generally those which have the most interesting physical properties) are obtained in a reasonable time by
EMI11.4
performing the polyzu "rlsatlon at temperatures el Vdeo # generally of the order of 200 C or more Indeed an increase in weight,
molecular is accompanied by an increase in the softening point
EMI11.5
ment of the polymer and when the molecular weight of the polymer fora 4 is such that its racaal.lsaanant point reaches or exceeds the polymerization temperature * the reaction mass tends to solidify and the polymerization becomes very slow or s' stopped. Any.
EMI11.6
folop it has been found that polymers have an undesirable tendency to curl if subjected to too high temperatures, in particular.
EMI11.7
generally close to t50G during polymerization.
On the other hand, ; it is only when the polymerization temperature is maintained at
EMI11.8
about 5t1G or more than products having good physical strength are obtained. Cross-linked polymers are generally
EMI11.9
insoluble in usual solvents and cannot be handled 8tr,
<Desc / Clms Page number 12>
They are therefore of little value for molding, spinning and solvent casting.
A subject of the present invention is therefore also an improved process for obtaining polymers of high molecular weight according to which the polymerizable material is subjected, in the presence of the catalyst, to a temperature higher than its melting point but lower than that resulting in a temperature. appreciable crosslinking of the polymerized product until the mixture becomes viscous or solid; this mixture is cooled and ground, and the ground product is reheated to a temperature inside that at which substantial crosslinking would take place to complete the polymerization.
In the preferred method, the polymerizable material is introduced into the polymerization vessel and heated until melting. When two or more compounds are used, they are thoroughly mixed in the molten state. The polymerization catalyst is then dissolved in the molten mixture. In general, a short induction period is observed, then a rapid evolution of halogenated hydracid (usually hydrochloric acid gas) shows the onset of polymerization.
Since some of the polymerization reagents can react with water, it is preferred, when high molecular weight products are desired, to remove moisture completely from the reaction substance during polymerization and, in the improved process, during grinding. . It is also preferred to carry out the reaction in the absence of air, for example, by venting the reaction vessel or purging it with an inert gas, such as nitrogen, or by using both of these methods.
The degree of progress of the polymerization can be measured by the evolution of halogenated hydracid.
After the addition of the catalyst, the sheared mixture is kept at an elevated temperature until it becomes a very viscous or solid mass. It has generally been observed that the polymer product crosslinks if the polymerization mixture is subjected to temperatures above about 250 ° C. and it is preferred.
<Desc / Clms Page number 13>
therefore do not work above this temperature. To avoid crosslinking, it is preferred to carry out the first stage of polymerization.
EMI13.1
tion at 20t'C or below, until the product becomes viscous or solid.
The rapid increase in viscosity and 4yctu.ll..nnt solidification of the molten mixture shows that the polymers have reached a molecular weight which gives them a softening point above the temperature of the polymerization mixture. solidification depends on the temperature of the molten mixture: an increase in temperature usually results in a reduction in time. It is therefore preferred to use a temperature
EMI13.2
as high as possible which does not result in riUCNlaU01'h Temperatures from isd to 200 * C are usually 00l \ ... b1 ...
The molten mixture generally forms in the reaction vessel a viscous or expanded solid mass which is then cooled and ground to a fine powder. The heather is produced * in
EMI13.3
under anhydrous conditions in order to avoid catalyst traction. Any suitable method of grinding may be used The fine powder is then reheated and maintained at a high temperature, below
EMI13.4
However, at the crosslink temperature, until the end of polymerization.
It is preferred that this heating be carried out under reduced pressure in order to facilitate the removal of the hydrogen gas aid. Temperatures of 150 ° C to 250 ° C are suitable. The time required for the second heating depends, equal in t, on the t¯pÓra tuz1. ' high temperatures corresponding to short times. Times of 15 minutes to a few hours are generally suitable, depending on the molecular weight desired and the scale at which it is desired. The end of the reaction is indicated in gM4ftl by the end of evolution of the gaseous halogenated acid *
After polymerization .. it is preferable to separate from the product the catalyst residues, the presence of which may cause
EMI13.5
alteration of 1, n color ot sometimes .'-: te a degradation. Any suitable method is suitable.
For example, pol) 'llith can be ground into a powder and treated with hydrochloric acid in an alcohol,
<Desc / Clms Page number 14>
preferably methanol, at reflux. However, this process is often impractical and only separates small amounts of the catalyst. It is therefore preferred to use the process described in English patent application n * 38.974 / 63, which follows that the polymer is dissolved in a suitable solvent such as dimethylformanide or nitrobenzene and treated in solution with a complexing agent, preferably a chelating agent. , to complex the catalyst. The complex is then separated from the polymer.
The treated polymer can be reprecipitated by pouring the filtered solution into a suitable non-solvent for the polymer, such as an alcohol, preferably methanol; or acetone, then it is carefully dried, preferably at high temperature and vacuum,
The products often tend to set "during high temperature treatments, especially in the molten state. This" setting ", which can be small, is estimated to be evidenced by an increase in the viscosity of the melt, is caused by a decomposition of carbonyl or sulfonyl halide end groups which creates active sites on the polymer chain.
These active sites result in a crosslinking reaction which can ultimately reduce the polymer to an insoluble and infusible mass, unusable in conventional processes of processing plastics, such as injection or compression molding or extrusion. The "setting" reaction can be substantially reduced or eliminated entirely by the process described in UK Patent Application No. 38,973 / 63, according to which the polymers are reacted in solution, at a temperature below that at which the "set" would manifest itself with an organic compound containing per molecule one or two groups capable of reacting with the sulfonyl or carbonyl halide groups of the polymer to give products which are stable at the temperatures at which the polymer is melted.
Suitable compounds are aromatic amines, particularly aniline, and the process can advantageously be carried out before, during or after the separation of the catalysts from the polymer. In this case, any excess of the compound can be separated from the
<Desc / Clms Page number 15>
polymer at the same time as the complexed catalyst *.
EMI15.1
11.18 'DCI1Yl # era8.
The products obtained are polymers which contain
EMI15.2
repeating units in which a sulfone group is bonded to two aromatic residues. Noncrosslinked products are thermoplastic, generally high softening point, and can be used in any suitable plastics process.
High molecular weight noncrosslinked polymers
EMI15.3
These are tenacious solids which are practically resistant to many chemical agents, both acidic and alkaline. They can be melt spun into fibers and filaments or cast into films from solutions in suitable solvents. They can-
EMI15.4
can be mixed with other suitable constituents of pigments, light and heat stabilizers, plasticizers, lubricants, mold release agents and fillers and they can be mixed with other polymers, if desired.
EMI15.5
The process of the invention aims to produce a new group of polyeulfones which have high softening points and remarkable stability at high temperatures even above. laughing at their points of rolll'8ent. The amorphous polymers of this group are soluble in many organic solvents, tenacious, often transparent and stable for a long time in the molten state. They therefore lend themselves particularly well to shaping by products.
EMI15.6
Usual cedes retorts the mold by injection and by coOolpro.tJ1on, 'and extrusion.
The present invention also relates to novel polymeric materials for drilling repeating structural units.
EMI15.7
-Ar..S02- where Ar is a divalent aromatic residue which derives from bonzëne, from a polycyclic hydrocarbon, from diphcnyl, from a compound of structure:
<Desc / Clms Page number 16>
EMI16.1
where P represents -0-, -8-, -SO-, a divalent hydrocarbon radical, a substituted bivalent hydrocarbon radical, the remainder of a diol containing only carbon atoms or groups of structure -COC- and -C -8-C .. in the chain between the two hydroxy groups, or substituted derivatives of those aromatic residues in which one or more of the aromatic hydrogen atoms are replaced by groups or other monovalent atoms, and Ar can vary from one unit to another in the polymer chain, In the case where the remainder is derived from an aromatic polycyclic hydrocarbon, it is preferred that it be that of a hydrocarbon containing no more than two aromatic rings, because the products are thus less likely to crosslink.
When these polymers are obtained by the two-component process described above, for example by using a disulfonyl halide of structure: X.SO2-Ar-SO2.X and a second compound of structure: H-Ar'-H (where Ar 'has the meaning given to Ar), they have repeating structural units: -Ar-SO2-Ar'-SO2- but when they are obtained by the modified process using one or more compounds each carrying a only one sulfonyl halide group bonded to an aromatic system and one single aromatic hydrogen atom, they comprising repeating units of structure 1 -Ar-SO2- distributed statistically, where Ar can vary from one unit to another in the chain .
It will be appreciated that in the first mentioned process, two or more disulfonyl halides of general structure t X.SO2-Ar-SO2.X can react with one or more aromatic compounds of general structure H-Ar'-H.
A subject of the present invention is also polymers comprising repeating units of structure t -Ar-SO2- as defined above, and units of structure: -Ar-CO-
<Desc / Clms Page number 17>
EMI17.1
oh Ar can take the above meanings higher
Polymers which contain $ -Ar-CO structure units tend to have an oristalline character, even when Ar
EMI17.2
represents two nuclei ben & (1qu'J united by a bridge.
Owing to their easy preparation and their advantageous physical properties, the preferred polymers of the invention are those in which Ar is a residue derived from bencene, diphenyl, compounds of the structure:
EMI17.3
or derivatives of those residues in which one or more aromatic hydrogen atoms are replaced by other atoms or monovalent groups.
Among these polymers, more preferred are those in which at least part of the Ar residues are derived from compounds of structure IV or from derivatives of these compounds in which one or more aromatic hydrogen atoms are replaced by other atoms or monovalent groups, park * only polymers
EMI17.4
are particularly well suited for molding into tough, high-softening, tri-parent articles. Preferred when substituted drifts of the residues
EMI17.5
are present in the polymer chain whether the aubatiimenta are halogen atoms, lower hydrocarbon groups, ether or th10ether groups or halofenated derivatives of CI 'croup.
because the polymers are then inert * with respect to many chemical agents * It is particularly preferred that the optional substituents are halogen atoms, alkyl groups having
EMI17.6
from 1 to 4 carbon atoms or alkoxy groups having 1 14 atoll. of carbon. Further preferred are polymers in which the aromatic hydrogen atoms optionally replaced are only those bonded to meta carbon atoms to the bridges.
<Desc / Clms Page number 18>
-SO2- because of their ease of preparation.
In general we lent. re polymers in which no aromatic hydrogen atom is replaced by other atoms or groups., due to their remarkable inertness towards acidic or alkaline chemical agents, even at very high temperatures, Polymers with aromatic residues of structure IV in which P is an oxygen or sulfur atom, or a residue of a diol containing up to 4 carbon atoms or a divalent aliphatic hydrocarbon radical containing 1 to 4 carbon atoms in the chain between the aromatic rings and not more than ten carbon atoms in the tetal,
are formed from easily accessible monomers * Derivatives of these monomers in which one or more aromatic hydrogen atoms in the ortho position to the P bridge have been replaced by halogen atoms or alkyl or alkoxy groups of 1 to 4 carbon atoms, are also easily accessible. accessible. # Preferred polymers according to the invention, which are generally thermally stable lA. very high temperatures, even above their melting points, include repeating units of structures t
EMI18.1
where P is an oxygen atom or a sulfur atom, and R1, R2, R3 and R4 are selected from the group consisting of halogen atoms, alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms and alkoxy groups of ! 1 to 4 carbon atoms.
Particular examples of these polymers are those which are forced by a combination of structural units:
EMI18.2
<Desc / Clms Page number 19>
and structural units:
EMI19.1
It is generally observed that an increase in the number of units of structure VI corresponds to an increase in the softening point of the preferred copolymers, but makes them more and more brittle. Those of the preferred polymers in which these units represent more than 80% of the total number of units tending to be crystalline and insoluble, and which can only be worked with difficulty by the usual processes for easy use of plastics.
On the other hand, polymers that contain 5% monk
EMI19.2
of these units have a low rr.co.liaucrt point. This is why we are looking in particular for those of the preferred polymers in which these units represent $ to 80% of the total units.
EMI19.3
Preferred polymers which contain about 0% of this unit exhibit an excellent combination of tensile and softening point properties.
The polymers of the present invention have
EMI19.4
Remarkably high softening., frequently on the order of 300 ° C. or more, are thermoplastic and, after treatment to avoid "prie", are long stable in the molten state. Amorphous polymers form particularly well by virtue of their softening properties without undergoing degradation, to give objects which are generally tough, transparent and inert to many chemical agents, both acidic and alkaline.
'
EMI19.5
They can be spun into fibers and filaments which can be used in applications where resistance to
EMI19.6
chemicals and high temperatures are desirable, for example in the manufacture of your own protective products, and they can be extruded into tough, transparent films which-regulate-
<Desc / Clms Page number 20>
flexural strength and are suitable for packaging or electrical applications, where their high softening point is particularly advantageous.
They can be shaped by any suitable method to give tough, transparent and tough molded articles which have good thermal degradation stability at temperatures up to 300 C. The manufactured products are suitable, for example, as electrical insulators. for example in transformers, circuit breakers and capacitors.
Many of the products are soluble in polar organic solvents such as nitrobenzene and dimethylformamide.
Fibers and films can be formed from the solutions and coatings can be deposited as well, for example on wire to form a good electrical insulator. The coated products can be used under conditions in which high temperatures may be encountered, for example in electrical transformers and high voltage circuit breakers.
The products of the invention whose molecular weights correspond to reduced viscosities of 0.6 or more (measured on a solution of 1 g of polymer in 100 cm3 of dimethylformamide at 25 ° C.) have a combination of physical properties. , such as tensile strength, modulus and softening point, which make them particularly suitable for molding. For applications which require their mechanical strength, polymers whose reduced viscosities are at least 1.0 are preferred.
Polymers have good adhesion to surfaces such as glass and metals and adhere particularly well to glass. They can therefore be used as high temperature thermoplastic adhesives for metals (eg stainless steel), pure example for the manufacture of household items such as ovens, irons, etc.
The polymers can be mixed with other suitable constituents such as dyes, pigments, sta-
<Desc / Clms Page number 21>
EMI21.1
b111, ant. by heat and light * plasticizers, release agents .. lubricants and fillers and threads can be mixed, if desired, with other polymers *
The invention is illustrated by the following examples in which the parts are by weight,
EMI21.2
tpaafpus.iv 734 <8 parts (2 moles) of aliphnylether chloride, 4'-diauïTonyla with 308.52 parts (2 moles) of diphenyl are melted in 0 ° C. under a slow stream of nitrogen in a heated vessel. and, after stirring for 30 minutes.
we add 4 parts
EMI21.3
of ferric chloride freshly sublimated to the sheared mixture. The CItAIT] sor dissolves rapidly on stirring with a sharp evolution of acid.
EMI21.4
hydrochloric acid gas. The reaction temperature is increased rapidly, but the mixture solidified at a bath temperature of about 180 C. The reaction temperature is then raised to 280 ° C, at which point the mixture solidifies. mixture is still solid. Total reaction time is 40 minutes.
The mixture is cooled and the product is then ground
EMI21.5
and stirred with 1S!> 0 parts of boiling isopropanol. The insoluble product is filtered off and the process is repeated two fathoms. After drying, 880 parts of a polymer having a reduced viscosity are obtained.
EMI21.6
measured on a 1% solution in d1Jaeth) 'lfonau1dl, 25 * Ce of 0.15 * The polymer is amorphous as shown by x-ray examination and can be cast into transparent films from a
EMI21.7
solution in dlmethylformamide * f.Xr1otPLb.
530.64 parts (about 1.3 moles) of 4-diphenyl ether chloride # 40-dimafonylp 137.76 parts ($ 0.1 mole) are melted at 90 ° C under a slow dlatote stream in a heated vessel. Benzen6-1,3-dlsulfonyl chloride and 307.56 parts (approx. 2 moles) of diphenyl * After stirring for 30 minutes, 6.5 parts of ferric chloride are added and a sharp acid is released
EMI21.8
hydrochloric acid gas begins. The reaction temperature is raised over 20 minutes to 280 ° C. It is then slowly raised to 300 ° C.
<Desc / Clms Page number 22>
and kept at this value for 40 minutes)) '. The total reaction time is 95 minutes.
The product is treated as in Example 1 to give
870 parts of a tough, clear polymer having a reduced viscosity of 0.30. The polymer is amorphous as shown by x-ray examination and can be cast into stubborn films from its solutions.
EXAMPLE 3. -
It is dissolved in 5650 parts of anhydrous nitromethane at
95 C, under a slow stream of nitrogen, 551.94 parts (1.5 mole) of diphenylether-4,4'-disulfonyl chloride, 137.64 parts (0.5 mole) of benzene-1 chloride, 3-disulfonyl and 308.27 parts (about 2 moles) of diphenyl and the mixture is stirred. After 10 minutes 15 parts of ferric chloride are added and a slow evolution of hydrochloric acid gas begins. The stirred mixture is heated at reflux for 6 hours, during which time the polymer precipitates from solution as a fine powder.
The powder is filtered and treated as in Example 1 to give 260 parts of a polymer having a reduced viscosity of 0.041.
EXAMPLE 4.-
729.10 parts (about 2 moles) of diphenylether-4,4'-disulfonyl chloride and 315.8 parts (about 2 moles) of diphenyl are dissolved in 7567 parts of cyclic tetramethylenesulfone at 105 ° C. and the mixture is stirred under a slow stream of nitrogen. After
10 minutes of stirring, 8 parts of ferric chloride are added as a solution in 630 parts of cyclic tetramethylene sulfone. Slow evolution of hydrochloric acid gas begins, and the reaction temperature is raised to 210 ° C. over 4 hours and maintained at this value for a further 3 hours.
The mixture is then cooled and poured into an excess of stirred isopropanol and the insoluble product is filtered and treated, as in Example 1, to give 520 parts of a polymer having a viscosity.
<Desc / Clms Page number 23>
sity reduced by 0.07.
The results of this example and of example 3 show. that only low molecular weight products can be obtained by solution polymerization.
EMI23.1
XE ... "WL1 !; 5. Melt and stir at 100OC. Or a slow stream of nitrogen 367.24 parts (1 mole) of 4-diphMylether disulfonyl chloride, 275. 17 parts (1 mole) of benx.rno. ,, 3. Disulfonyl chloride and 308.40 parts (2 moles) of diphenyl. After 10 minutes, 2 parts of ferric chloride are added. A violent evolution of acid is observed. hydrochloric acid gas. In 1 hour, the reaction temperature is raised to 320 ° C, temperature at which the product is a very viscous liquid. The mixture is maintained.
EMI23.2
for an additional 45 minutes at 320.0 oc under a vacuum of 0.7 mm Hg, then cooled.
The product is ground into a fine powder, dissolved in a
EMI23.3
hot mixture of 9530 parts of methylformaznide and 1 par. Keep acetyloketone and filtered through an excess of stirred ethunol to precipitate the polymer. 520 parts of polymer insoluble in cold solvents are obtained.
Relatively low yield
EMI23.4
of this example and of Examples 6 to 12 had due to a certain degree of cross-linking which occurs at the high polyrxing temperatures, giving some insoluble polymer which is separated during filtration.
EMI23.5
m.LË- All a slow stream of axotum, 367.24 parts (1 mole) of diphonylether''4t4 '' "disulfonyl chloride, 154.20 parts (1 mole) are melted. of benzene-1,3-disulfonyl chloride and 340.40 parts (2 moles) of diphenylethers. 2 parts of ferric chloride are added and the mixture is stirred to dissolve the aatx.
A brisk release of gaseous hydrochloric acid occurs. Polymerization and treatment of the polymer are carried out as in Example 5 and the yield is 620 parts of a polymer insoluble in cold solvents.
<Desc / Clms Page number 24>
EMI24.1
LE 7 ..- Melt and stir at 100OC under a slow stream of nitrogen 769.16 parts (2 moles) of diphenylether-4,4'-disulfonyl chloride and 356.72 parts (2 moles) of dipheryl. , the7c, After 10 minutes, 1.7 parts of ferric chloride are added and a violent evolution of hydrochloric acid gas occurs.
Polymerization and processing of the polymer is carried out as in Example 5, and the yield is 820 parts of a polymer having a viscosity.
EMI24.2
reduced size of 0.61 and a softening point of about 320 * C * EXAMPLE 8 -
The process of Example 7 is repeated and the product is
EMI24.3
crushed to a fine powder, dissolved in a hot mixture of dimethyltormamide and acetylacetone and filtered through excess acetone, stirred to precipitate the polymer, A polymer product is obtained having a reduced viscosity of 0.76 and a point softening
EMI24.4
about 320OCs m'M .... 9., ...
735 parts (2 moles) of 4,4'-diBulfonyl diphenylether chloride and 340 parts (2 moles) of di-phenylether are melted at 110 ° C. and the molten mixture is stirred for 10 minutes under
EMI24.5
a slow stream of nitrogen. Then 3.3 parts of ferric acôtoacetonate are added to the mixture and the temperature is raised over 4 hours 15 minutes to 290 ° C. The mixture is then subjected to a vacuum of
EMI24.6
0.3 Il \ J1 of mercury and the temperature is raised to 320 C in 25 minutes and maintained at this value for a further 20 minutes * The molten mixture is then cooled and the solid obtained is ground into powder and stirred and heated to reflux with 7850 parts of isopropyl alcohol and 488 parts of acetylacetone. The polymer is then filtered,
washed and dried to give 580 parts of a product having a deduced viscosity of 0.28. The polymer is soluble in nit
EMI24.7
benzene and d1ftEÍthyltorulLU41de and can be cast in transparent films from its solutions.
EMI24.8
SIMPLE .J.C4 ..- The process of Example 9 is repeated using 10
<Desc / Clms Page number 25>
parts of antimony pentachloride as a catalyst. The temperature
EMI25.1
The polymerization process is finally brought to 30 ° C. for 10 minutes, and the product is a polymer having a reduced viscosity of 0.21.
EMI25.2
.1J .. "The process of Example 10 is repeated, but the temperature
EMI25.3
melting temperature of the mixture to .Ao: 4ent. where the catalyst is added is 130 C and 48 parts of antirAo1n pentachloride are used.
The polymerization temperature is maintained at 130 ° C for an additional 34 minutes, then raised to 310 ° C over 2 hours. The melan-
EMI25.4
The molten ge is then subjected to a vacuum of 0.3 sua of mercury for 10 minutes at 310 ° C before being cooled. The solid product is ground into powder and dissolved in 9530 parts of dibt, hxJ.i'prcaida, then the solution is filtered * in an excess of methanol to precipitate the polebre, The precipitate is washed and dried at 80 C for 3 hours under vacuum to give 520 parts of a polyaur having a reduced viscosity of
EMI25.5
it3xe W.4t (12 We melt at 1t, 4C, 367.24 parts (1 stole) of diphenyl chloride ther-4,4 '-di sul tonyl 1 and 402.42 parts (1 mole) of 4,
4′¯diphenoxydiphenylsulfont and the mixture was stirred under a slow stream of nitrogen for 10 minutes, then 8 parts of ferric chloride 00111.1 was added catalyst. The temperature is brought to 310 ° C in 2 hours, then a sample (sample 1) is taken. The remainder of the adlange is subjected to a vacuum of t.3 SKa of mercury for an additional 45 minutes rice 310 ° C before being cooled to give sample II *
Both samples are treated as described in Example 11, and Sample I gives a polymer having a viscous viscosity.
EMI25.6
reduced rate of 0.37, while sample II coated a polymer with a reduced viscosity of 0.47.
<Desc / Clms Page number 26>
EMI26.1
Exme L izt m {1: l Are melted at 140 C, 619.30 parts (2 moles) of chlorobenzene-2,4-disulfonyl chloride, 1 g 5.4 parts (1.2 mole) of diphenyl and 139.40 parts (0.8 mole) of diphenyl ether and the mixture is stirred under a slow stream of nitrogen for 10 minutes before adding 4.1 parts of ferric chloride as a catalyst,
EMI26.2
take out the form of a 4, l solution; in tetrahydrofuran. The polymerization temperature is brought to 190 ° C. in 2 hours 15 minutes and to 230 ° C. 20 minutes later, the product still being melted.
The molten mixture is cooled and the product is ground to a powder, suspended in a mixture of isopropyl alcohol and acetylacetone, then reprecipitated and dried to give a black polymer.
EMI26.3
PLE 14 ..- 2.7 parts of diphenyl chloride are melted
EMI26.4
anhydrous 4-ether sulfonyl (melting point 44 ° C) in a closed container fitted with a nitrogen inlet and outlet device, in a dry nitrogen atmosphere, then 0.09 part of ferric chloride is added anhydrous which dissolves in the molten monomer. Moisture is strictly excluded from the reaction vessel. The evolution of gaseous hydrochloric acid begins almost immediately.
After
EMI26.5
7 minutes, the temperature is raised to 1800C and, at this moment, 72% of the theoretical quantity of gaseous hydrochloric acid has evolved. The reaction mixture, which forms a very viscous foam,
EMI26.6
partially solid, is cooled to a solid and ground in a dry nitrogen atmosphere then the polymerization is restarted by heating the powder to 110 ° C, The temperature is brought to 18t3 C for 10 minutes further then reduced again, and the product is ground again. The reaction is continued by heating the initial powder.
EMI26.7
ment at 1500C all high vacuum then at 240 * C in 15 minutes. The mass is maintained at this temperature for 20 minutes before being cooled, dissolved in 30 parts of dimandthylformamide and filtered.
The polymer is precipitated by pouring the solution into a stirred mixture of 240 parts of acetone and 30 parts of concentrated hydrochloric acid. The precipitated polymer is filtered off, washed with
<Desc / Clms Page number 27>
methanol and dried overnight at 60 ° C under vacuum to give
EMI27.1
1 $ 8 part of poly (p-sultonyld1phenylether) having reduced viscosity, measured on a z solution in d1l1etJ111torll & lllde.
$ 259c of 1.2.
Samples of this polymer are molded by compress-
EMI27.2
At 310 ° C at a pressure of 3150 1sg / a: a in tough, transparent, good quality films which can be folded often without breaking.
The dynamic mechanical moduli of the polymer are measured at various temperatures by the 100 cycle cantilever vibration method. The modulus decreases slightly by 3.8 x 1010 dy-
EMI27.3
neom2 & -1500C at 1.9 x 1010 dynes / cm2 at + 220 * C, EXhMPLK 1S. 2.8 parts of 800C dlphenylether-4-sulfonyl chloride are melted in a dry nitrogen atmosphere and 0.085 part of ferric chloride is added. Moisture is carefully excluded from the reaction vessel.
After 10 minutes, the temperature
EMI27.4
is brought to 2O0 C and, at this moment, 68, of the theoretical quantity of gaseous hydrochloric acid have evolved * The mixture, which is in the form of a viscous foam is solidified by re
EMI27.5
rroid1SBe.J100t and ground in a nitrogen atmosphere then the polymerization is taken up by heating the powder to 100 ° C. under an absolute pressure of 0.1 mm of mercury.
The temperature is brought quickly to 220 "C and maintained at this value for 2 hours, then brought to 240 * C in another 90 minutes, after which the mass is cooled,
EMI27.6
dissolved in 30 parts of dlÓth) 'lro1'lll ... ld. hot and filtered, and the polymer is precipitated by pouring the solution into stirred chloroform The precipitate is filtered, washed with methanol and dried for 1 hour at 200 C under high vacuum to give 1.8 parts of a polymer having a reduced viscosity of 1.35, measured on a solution
EMI27.7
tion to 1 in the d1U1Ót.h, ylto1 "! I16J:
11of it 25 * This
Clear films are cast from a 10% solution of the polymer in nitrobenzene and are found to be
EMI27.8
are tenacious up to 60 C. {.
<Desc / Clms Page number 28>
EMI28.1
EXF-PLF 16.- 3.5 parts of dlphenylether-4-aulfonyl chloride are sheared at 80 ° C in a dry nitrogen atmosphere, and 0.09 part of ferric chloride is added to the molten product. moisture is carefully excluded from the reaction vessel. After 10 minutes, the temperature
EMI28.2
rature is brought to 180 "C and at this point the reaction reaches a progress of 78%, calculated on the basis of the evolution of hydrochloric acid gas. The viscous foamed mass is solidified.
EMI28.3
by cooling, crushed and reheated 1500C under high vacuum. The temperature is brought to 2b0 C in 10 minutes and maintained between 240 ° C and 2500C for another 30 minutes, before cooling the mass.
The cold polymer is dissolved in 40 parts of dimethylfor-
EMI28.4
Ntuaid, precipitated by pouring the solution into 300 parts of 5N hydrochloric acid well stirred, filtered, washed with methanol and dried overnight at 60 C under vacuum to give 2.8 parts of a polymer having a reduced viscosity of 0.99, measured on a
EMI28.5
1% solution in dimôthYlrormamide at 25 C.
The viscosity of the polymer melt under constant shear of 8.2 x 1Q dynea / cm2 is 2.3 x 10 3 poises at 35O C.
TEMPLE \ '1 .., -
EMI28.6
According to the process of Example 3, 2.9 parts of diphenylether-4-sulfonyl chloride are polymerized in the presence of 0.07 part of ferric chloride as catalyst. The temperature is raised to 170 C in 9 minutes and, at this time, the degree of progress of the polymerization is 67, calculated on the basis of the quantity of gaseous hydrochloric acid released.
EMI28.7
queuse obtained is solidified by cooling, crushed and reheated to 1500C. After 12 minutes at this temperature, the mass was cooled and ground again and then slowly warmed to 250 ° C under high vacuum over 30 minutes.
The mass is held at 250 ° C for an additional 10 minutes, cooled and then treated by the process described in Example 3 to give 2.3 parts of a polymer having a reduced viscosity of 0.78. measured on a 1% solution in dimethylformamide at 25 C.
<Desc / Clms Page number 29>
EMI29.1
33.3 parts of dlphenyldther-4-sulfonyl chloride are mixed with 1 part of freshly boiled ferric chloride, then the mixture is heated to 200 ° C over 15 minutes and maintained at 200 ° C for 2 hours while passed. a slow stream of dry nitrogen over the reaction mixture. During this period, 96% of the theoretical amount of hydrochloric acid gas was evolved. The product, which appears in the form of a brown foam, is ground and then heated at 230-234 ° C for 5 hours at an absolute pressure of 0.9 mm of mercury. The brown polymer obtained is
EMI29.2
dissolved in 300 parts of diaethylfor.a <Anhydrous Mide and 1 part d of aniline and stirred for 1 minute.
Add 4 parts resol 8-hydroxy qulnol'lntt-5-wltonlque and stirring is continued for 30 minutes. The solution is then percolated through a column 26.7 cm long and diameter. of 3,, ground ai lined with Spence type H alumina from 149 to 74 nuerons. The intense dark green iron complex is adsorbed on the first $ centi-
EMI29.3
meters from the column. After the solution drops through the column, the adsorbed polymer is eluted with an additional 150 parts d1Jaethyltomu.tdlMl. The polyera is precipitated from its nearly colorless solution by pouring it into 200 parts of a well stirred 5% aqueous hydrochloric acid solution.
The white precipitate is filtered off, washed twice with 500 par-
EMI29.4
parts of distilled water and once with 250 parts of .4Itn4U \ ol and finally dried at 120 ° C under vacuum for 16 hours, to give 25.6 parts of polymer. Analysis shows that the pollUltone contains less than 20 parts per million irons The polymer can be
EMI29.5
held at 320 ° C for several minutes without appreciable increase in viscosity and transparent films of a very yellow
EMI29.6
plaice can be molded from the product at, tfC. e, .rhP1 19.
w 35 parts of diphenylether-4-sulfonyl chloride are polymerized by the method described in Example 18 using
<Desc / Clms Page number 30>
1.62 part of ferric chloride as a catalyst. The gross product
EMI30.1
is dissolved in 300 parts of dlmdthyltormamide at room temperature and the solution is divided into four equal parts which are each stirred with 1 part of aniline for 15 minutes. To three of the four parts is added the singing agent indicated in .le
EMI30.2
table below and the four solutions are p.roole8 through an alumina column, as described in Example 18,
then the polymer is precipitated and isolated by the procedure of Example 18. The results are shown below.
EMI30.3
<tb>
Quantity <SEP> Concentration
<tb>
<tb> Solution <SEP> Chelating agent <SEP> <SEP> added <SEP> added <SEP> in <SEP> iron <SEP> in <SEP> on
<tb>
<tb> (in <SEP> parts <SEP> polymer <SEP> (ppm)
<tb>
<tb> in <SEP> weight)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> A <SEP> None <SEP> - <SEP> 70
<tb>
EMI30.4
B 8-hydraxyquinoline acid 2,8 20 -5-aulfonic C dimethylglyc> xime 0.7 30 D ethylenediemine-acid 1.6 30
EMI30.5
<tb> tee <SEP> plotted <SEP> tick
<tb>
In each case, the polymer obtained has a reduced viscosity of 0.72. Each of the four samples can be held for a long time (up to 20 minutes and more) in the molten state without detectable increase in its viscosity.
PEOPLE 20.
Melt at 130 ° C in a nitrogen atmosphere, 7.73 per
EMI30.6
1 parts of diphenylether-4-sulfonyl chloride and 13.09 parts of diphenyl-4-sulfonyl chloride. 0.39 part of ferric chloride is added to the molten mixture and the temperature is raised to 180 ° C in 26 minutes during which 80% of the theoretical amount of gaseous hydrochloric acid are released * The expanded mass is cooled and ground and the powder is heated to 140 ° C. under vacuum, then heated to 210 ° C. over 25 minutes * The mass is cooled and ground again then reheated a second time at 120 ° C. under vacuum.
The temperature
EMI30.7
The temperature is brought to 240 ° C in 12 minutes and held at 240-2 $ 0 ° C for 130 minutes. The musse is then cooled and dissolved in
<Desc / Clms Page number 31>
EMI31.1
220 parts of dimethylforaamide plus 2.0 parts of the line and 1.8 parts of 8-hydroxy-quinoline-5-sulfonlque acid. The mixture is stirred for 20 minutes and then percolated through a co-
EMI31.2
alumina column, coame described in text 18.
The polymer is precipitated by pouring the solution obtained into hydrochloric acid.
EMI31.3
than diluted, then washed twice with hot taethanol and dried for 18 hours at 100 ° C under vacuum to give 16.7 parts of a copolymer having a reduced viscosity of 0.91 and a very soft softening point. high, above 300 C, and containing only 20 parts per million of iron.
An almost transparent and colorless film is cast
EMI31.4
from a solution of this polymer in nitrobenzene at 90C, E¯ H'tF'L 21.-
A series of polysulfones are prepared by applying the method described in Example 20, but using quantifications.
EMI31.5
Diphenylether-4-sulfonyl chloride and dlphenyl-4-sulfonyl chloride variables. Certain properties of the products obtained are described below.
EMI31.6
5i & K? Ïïï !! r Modulo (2) Point dt dlphny16thcr- dyne. 9 / ca2 r0111 ...- s111fonu in 10 ment copolymer (by (1),. U ........... # # . # ,.! ##,., "" '* "' analysis Ih) Force -150 C + 200.C 100 a. se 3.8 x 1010 1.9 x 1010 approximately 240 * C 84 a. se * 6 x 1010 1.6 x 1010 2G 74 a.8z, 9 x 1010 2.0 x 1010> 250 * C 43. 8. 2el x 1010 103 x 1010) 2'0.0 23 aa no J:
1t1wrd> 250 "C Ox c. 1. li x 1010 1.2 x 1010) 2M'C ¯jjuiiLn.ui ii-i -i.-rri-i.ua ami urt they wmii mu # n \ m iwmw itt jh j - -> ,. aitwf.mj L. rr - (1)
EMI31.7
a * amorphous c * crystalline s = soluble i = insoluble (2)
EMI31.8
measured by the ioabd, of vibration on uortuiJ'x described by hob1nl'on dbns J.
f1ci.Instrwuents, page 2, 1955 'x This polymer.' does not 8'xpnn6e during polymerization
<Desc / Clms Page number 32>
All amorphous copolymers can be cast in solution to give tough films, but these become more and more brittle with the decrease in the number of diphenyl ether sulfone groups in the polymer.
EMI32.1
EXAMPLE 22 295 parts of diphenyl-4-sulphonyl chloride (mp 73 ° C) are melted at 120 ° C. in a dry nitrogen atmosphere and 5.4 parts of rerrl chloride are added to the molten mixture. - 'that freshly sublimated. The temperature is raised to 180 C in 12
EMI32.2
minutes at the end of which the quantity of gaseous hydrochloride acid # ique represents 74% of the theoretical quantity.
The product is cooled, ground to powder and heated under high vacuum to a temperature of 140 C to 230 C in 14 minutes. The mixture of
EMI32.3
The reaction is finally maintained at 230-240 ° C for 105 minutes then cooled and dissolved in about 5000 parts of dimethylforaamide. This solution is treated with 51 parts of aniline and then with 35 parts of g-hydr, aay quinoline-5-sulfonic acid. The mixture is stirred and then percolated through an alumina column, as described in Example 18.
The polymer is precipitated in chlor acid. diluted water, washed with hot methanol and dried at 100 C under vacuum to give 210 parts of a product having reduced viscosity (measured on a solution of 1 g of polymer in 100 cm3 of
EMI32.4
dimethylfornuunide at 5U C) of 0.56 # X-ray examination shows that the polymer is amorphous.
EMI32.5
EXMHLK 23.-
In a series of tests, 267 parts of di-phenylether-4-sulfonyl chloride are heated with a catalyst (shown
EMI32.6
in the table below) at 150 C for 40 minutes to give an expanded mass which is cooled, crushed and reheated under high vacuum (about 0.2 mm Hg, absolute pressure) at 230 C over 15 minutes * The mixture of reaction is finally maintained at 230 C for 1 hour, then cooled, dissolved in about 3000 parts
EMI32.7
of dindttiy7.i'ozuutidc and treated, as described in Example 22, by
<Desc / Clms Page number 33>
EMI33.1
30.6 parts of aniline and 22 parts of 8-hydroX1quino16int-5-culfonic acid.
In each case, the polymer obtained has a reduced viscosity (measured on a solution of 1 g of polymbre in 100 cc of d1sethylfor.Aulde Ù. 25 "C) of 0.1 fA 0.2.
EMI33.2
Test Ctlr.1Y $ wr Quantity used
EMI33.3
<tb> read <SEP> (in
<tb>
<tb> part)
<tb>
EMI33.4
Toric tuloptiotiphthate 60-i
EMI33.5
<tb> B <SEP> ferric <SEP> fluoride <SEP> 3,4
<tb>
EMI33.6
C Ferrous joint 605
EMI33.7
<tb> D <SEP> Iodide <SEP> ferrtux <SEP> 9.3
<tb>
EMI33.8
:; QltPMJt 2 ..
15.1 parts of 4 "phenoxy <'benzoyic chloride (bp 146 ° C at 0.4 mm Hg) and 27.1 parts of 4-diphenylether-rulronyl chloride (point melting point 44 ° C) at 130 ° C in a slow stream of dry zate. 1.4 parts of freshly sublimated ferric chloride are dissolved in the sheared mixture, the temperature is brought to 220 C in 75 minutes, and observed. while
EMI33.9
'9 of the theoretical amount of hydrochloric acid <hjfeux are released. The mixture is cooled to give a hardy foam which is crushed and reheated to 230-240 C in 40 minutes under high vacuum.
The mixture is again cooled, ground into powder and washed with
EMI33.10
diaethylfora cold then with methanol and know t 80 ° C for; t 2 hours under vacuum to give 29 parts of a crystalline polymer L-analysis by infrared spectroeraphy (by comparison with standard mixtures of homopolyacres derived from each of the polymerizable monomers) shows that the product contains 35% by weight of structural units 1 it
EMI33.11
The determination of the sulfur in the polymer shows that it contains 36% by weight of these units.
<Desc / Clms Page number 34>
EMI34.1
BCKMPLE 2- 41.7 parts * of 4-, Pheno-V-benzoyl chloride and 5.3 parts of diph-snylether-1, tsuu7.onyl chloride 170 C are melted and dissolved in molten mixture 2, 5 parts of freshly sublimated ferric chloride. After 2.75 hours at 170 * cl 86% of the theoretical amount of gaseous hydrochloric acid has been released and the mixture is cooled, ground and warmed to 240 C in 90 minutes under high vacuum (0.1 mm absolute pressure ). The product is cooled again, ground to powder, washed with hot acetone and dried overnight at 90 C under vacuum to give 36 parts.
EMI34.2
of a polymer partially soluble in nitrobenzene and soluble in 4,4 * -diphcnoxydiphenylsulfone at 200 ° C.
Analysis by infrared spectrography, by the method described in Example 24, shows that the polymer <t contains 90 by weight of structural units.
EMI34.3
The polymer is highly crystalline and its crystal form
EMI34.4
line is that of the homopolymer of 4-phenoxyben% oyl chloride.
'1; I'1'tPN.' 26. -
A series of polymerizations are carried out using the process of Example 25, but using concentrates.
EMI34.5
Variable Monomer and Catalyst Tions * The concentrations of each of the monomers and catalyst and the form of the products obtained are shown below.
EMI34.6
Test 1- Mohomërëg * '\ ± by weight of, Form of Test II Catalyst units in 1polymbre - 1 11 Catalyst 1; . d & nS polymer
EMI34.7
<tb> A <SEP> 37.0 <SEP> 10.7 <SEP> 2.2 <SEP> 78 <SEP> crystalline
<tb>
<tb> B <SEP> 32.4 <SEP> 16.1 <SEP> 2.4 <SEP> 67 <SEP> crystalline
<tb>
<tb> C <SEP> 23.2 <SEP> 26.7 <SEP> 1.8 <SEP> 46 <SEP> crystalline
<tb>
EMI34.8
x I = 4-phenoxybenzoyl chloride. Il = diphenyl ether-4-sulfonyl chloride