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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine 2,6-Dimethylphenolzusammensetzung, insbesondere auf
ein Monomer für
die Herstellung von Polyphenylenether. Die vorliegende Erfindung
betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung von Polyphenylenether
mit stark verbesserter Polymerisationsaktivität und ausgezeichnetem Farbton
unter Verwendung des Monomers sowie den durch die Verwendung des
Monomers erhaltenen Polyphenylenether.
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Polyphenylenether werden verbreitet
als Material für
Produkte oder Teile im elektrischen oder elektronischen Bereich,
Kraftfahrzeugbereich, anderen Bereichen industrieller Werkstoffe
und Lebensmittel- oder Verpackungsbereich verwendet, da sie eine
ausgezeichnete Bearbeitbarkeit und Produktivität haben und durch Spritzgießen oder
Schmelzextrusionsformen als Produkte oder Teile mit einer gewünschten
Form hergestellt werden können.
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Mehrere Herstellungsverfahren für Polyphenylenether
wurden vorgeschlagen, zum Beispiel in der Japanischen Patentveröffentlichung
Nr. Sho 36-18692 und in den US-Patenten Nr. 3,306,875, 3,344,116
und 3,432,466.
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In diesen bekannten Veröffentlichungen
ist 2,6-Dimethylphenol das Monomer, das als das industriell wichtigste
angesehen wird. Unter Verwendung dieses Monomers können Polyphenylenether
hergestellt werden, die unter industriellen Gesichtspunkten eine
sehr wichtige Rolle spielen.
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In diesen vielen Veröffentlichungen
wird 2,6-Dimethylphenol als Rohstoff verwendet, ohne dass den darin
vorhandenen Verunreinigungen besondere Aufmerksamkeit geschenkt
wird.
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Eine Technik, bei der den Verunreinigungen
in 2,6-Dimethylphenol Aufmerksamkeit geschenkt wird, ist in einem
Beispiel der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. Hei 11-286542 offenbart.
Insbesondere wird beschrieben, dass eine Reduktion des Gehalts an
anderen Alkylphenolen als 2,6-Dimethylphenol in dem für die Polymerisation
zu verwendenden 2,6-Dimethylphenol auf weniger als 0,3 Gew.-% eine
aktivitätsverbessernde Wirkung
hat. Die oben beschriebene Offenbarung sagt jedoch nicht, ob Polyphenylenether
mit hohem Molekulargewicht, die dringend notwendig sind, hergestellt
werden können
oder nicht, sondern zeigt nur, dass eine Verbesserung der anfänglichen
Sauerstoffabsorptionsrate beobachtet wird, was dem Fachmann offensichtlich ist.
Außerdem
scheint die Japanische Offenlegungsschrift Nr. Hei 11-286542 keine
bestimmten Maßnahmen zu
enthalten, um die Qualität
(insbesondere den Farbton) von Polyphenylenethern zu verbessern.
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Die Japanische Offenlegungsschrift
Nr. Sho 57-177018 beschreibt ein Herstellungsverfahren für Polyphenylenether,
das das Polymerisieren von 2,6-Dimethylphenol, das als Verunreinigungen
0,1 Gew.-% oder weniger m-Kresol, 0,25 Gew.-% oder weniger o-Kresol
(Komponente a) sowie 0,15 Gew.-% oder weniger p-Kresol und/oder
2,4,6-Trimethylphenol (Komponente b) enthält, durch kontinuierliche Polymerisation
umfasst, wobei das Verhältnis
(a/b) der Komponenten a und b in einen Bereich von 0,5 bis 25 fällt. Wie
aus der Beschreibung, den Beispielen und Vergleichsbeispielen in
dieser Veröffentlichung
hervorgeht, haben alle Verunreinigungen einen großen Einfluss
auf die Molekulargewichtsverteilung der resultierenden Polyphenylenether
und das Ausfällungsverhältnis von
Dichlormethan. Daher geht aus der Offenbarung dieser Veröffentlichung
nicht klar hervor, welche Verunreinigung die oben genannte Molekulargewichtsverteilung
oder das Ausfällungsverhältnis wesentlich
beeinflusst. Weiterhin findet man darin absolut keine Informationen über den Farbton
der Polyphenylenether.
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Anhand der herkömmlichen Verfahren kann leicht
angenommen werden, dass die Menge der Verunreinigungen je nach dem
Herstellungsverfahren für
das für
die Polymerisation zu verwendende 2,6-Dimethylphenol unterschiedlich
ist, und daher kann die Polymerisationsaktivität oder die Molekulargewichtsverteilung von
Polyphenylenethern nicht wie gewünscht
gesteuert werden. Folglich kann nicht davon ausgegangen werden,
dass die Qualität
(insbesondere der Farbton) von Polyphenylenethern vollständig untersucht
wurde.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung
besteht darin, 2,6-Dimethylphenol bereitzustellen, das die Polymerisationsaktivität, eine
Eigenschaft von industrieller Bedeutung, verbessern und Polyphenylenether
mit ausgezeichnetem Farbton ergeben kann.
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Im Hinblick darauf, das oben beschriebene
Ziel zu erreichen, haben die Efinder ausgedehnte Untersuchungen
durchgeführt.
Als Ergebnis hat sich überraschenderweise
gezeigt, dass m-Kresol in 2,6-Dimethylphenol ein Faktor ist, der
den Farbton von Polyphenylenethern stark beeinflusst und die Polymerisationsaktivität hemmt,
was zu der vorliegenden Erfindung führte.
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Die vorliegende Erfindung stellt
daher folgendes bereit:
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- (1) eine 2,6-Dimethylphenolzusammensetzung
mit einem m-Kresol-Gehalt von 15 ppm bis 700 ppm, bezogen auf das
Gewicht von 2,6-Dimethylphenol.
- (2) 2,6-Dimethylphenolzusammensetzung gemäß dem obigen Punkt (1), wobei
der m-Kresol-Gehalt 15 ppm bis 300 ppm beträgt.
- (3) 2,6-Dimethylphenolzusammensetzung gemäß dem obigen Punkt (1), wobei
der m-Kresol-Gehalt 15 ppm bis 200 ppm beträgt.
- (4) 2,6-Dimethylphenolzusammensetzung gemäß dem obigen Punkt (1), wobei
der m-Kresol-Gehalt 15 ppm bis 100 ppm beträgt.
- (5) 2,6-Dimethylphenolzusammensetzung gemäß einem der obigen Punkte (1)
bis (4) zur Verwendung als Rohstoff für Flammhemmer oder Dichtungsmittel.
- (6) 2,6-Dimethylphenolzusammensetzung gemäß einem der obigen Punkte (1)
bis (4) zur Verwendung für die
Herstellung von Polyphenylenethern.
- (7) Verfahren zur Herstellung eines Polyphenylenethers, das
folgendes umfasst: Durchführen
einer oxidativen Polymerisation mit der 2,6-Dimethylphenolzusammensetzung
gemäß dem obigen
Punkt (1) unter Verwendung eines Katalysators und eines sauerstoffhaltigen
Gases, wobei der Katalysator als Bestandteile eine Kupferverbindung,
eine Halogenverbindung und eine Diaminverbindung, die durch die
folgende Formel (1) dargestellt wird, umfasst: wobei R1,
R2, R3 und R4 jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom, eine
lineare oder verzweigte C1_6-Alkylgruppe
darstellt, mit der Maßgabe,
dass sie nicht alle gleichzeitig ein Wasserstoffatom darstellen,
und R5 eine lineare oder methylverzweigte
C2_5-Alkylengruppe
darstellt.
- (8) Verfahren zur Herstellung eines Polyphenylenethers gemäß dem obigen
Punkt (7), wobei der Katalysator weiterhin als Bestandteil
wenigstens eine tertiäre
Monoaminverbindung und/oder eine sekundäre Monoaminverbindung umfasst.
- (9) Polyphenylenether, erhalten durch oxidative Polymerisation
einer 2,6-Dimethylphenolzusammensetzung gemäß dem obigen Punkt (1) in Gegenwart
eines Katalysators.
- (10) Polyphenylenether gemäß dem obigen
Punkt (9), der eine bei 30°C
in einer Chloroformlösung
gemessene Grenzviskositätszahl
[η] von
0,49 dl/g oder weniger hat.
- (11) Polyphenylenether für
Flammhemmer oder Dichtungsmittel, der durch oxidative Polymerisation
einer 2,6-Dimethylphenolzusammensetzung gemäß dem obigen Punkt (1) in Gegenwart
eines Katalysators erhalten wird.
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Die vorliegende Erfindung wird im
folgenden ausführlich
beschrieben.
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2,6-Dimethylphenolzusammensetzung
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Die 2,6-Dimethylphenolzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung eignet sich als Monomer von Polyphenylenethern,
als Rohstoff für
Phosphat-Flammhemmer oder als Rohstoff für Dichtungsmittel für elektrische
Teile.
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Bei der 2,6-Dimethylphenolzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung handelt es sich um 2,6-Dimethylphenol,
das m-Kresol in einer Menge von 15 ppm bis 700 ppm auf Gewichtsbasis
enthält.
Der m-Kresol-Gehalt beträgt
vorzugsweise 15 ppm bis 300 ppm, besonders bevorzugt 15 ppm bis
200 ppm, am meisten bevorzugt 15 ppm bis 100 ppm. Die Steuerung
des m-Kresol-Gehalts, so dass er in den oben beschriebenen Bereich
fällt,
ist sehr effektiv für
eine merkliche Verbesserung der Polymerisationsaktivität und insbesondere des
Farbtons von Polyphenylenethern.
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Für
eine weitere Reduktion des m-Kresol-Gehalts in 2,6-Dimethylphenol
auf weniger als 15 ppm ist eine Reinigung durch das Kristallisationsverfahren
notwendig. Dieses Verfahren wird jedoch industriell nicht bevorzugt,
da es gewaltige Geräteinvestitionen
und laufende Kosten erfordert. Außerdem gehen die Wirkungen
einer Reduktion des m-Kresol-Gehalts auf weniger als 15 ppm nicht
wesentlich über diejenigen
der vorliegenden Erfindung hinaus. Daher ist eine Reduktion der
m-Kresol-Menge auf
weniger als den oben beschriebenen Bereich fast bedeutungslos.
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Beispiele für die anderen Verunreinigungen,
die in 2,6-Dimethylphenol enthalten sein können, sind o-Kresol, o-Ethylphenol,
p-Kresol, 2,4-Dimethylphenol und 2,4,6-Trimethylphenol. Entgegen
den Erwartungen wird jedoch der Farbton von Polyphenylenethern durch
die Menge dieser Verunreinigungen nicht beeinflusst. Sie haben einen
geringen Einfluss auf die Polymerisationsaktivität, aber er ist nicht so intensiv
wie der von m-Kresol. Daher kann eine leichte Anpassung der Menge
des Katalysators diesen Einfluss entfernen, so dass die dadurch
benötigte
Kostenerhöhung
vernachlässigt
werden kann. In der vorliegenden Erfindung unterliegen die Mengen
der anderen Alkylphenole außer
m-Kresol daher keiner besonderen Einschränkung. Dadurch wird es möglich, die
Arbeit zu vermeiden, die erforderlich ist, um die anderen Verunreinigungen
zu reduzieren und die Ursache einiger Nachteile bei der Herstellung
von 2,6-Dimethylphenol zu beseitigen.
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Polymerisationskatalysator
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Die folgenden Polymerisationskatalysatoren
werden zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung bevorzugt:
Katalysatoren,
die folgendes umfassen:
(a) eine Kupferverbindung, eine Halogenverbindung
und
(b) eine Diaminverbindung mit einer Struktur, die durch
die folgende Formel (1) dargestellt wird:
(wobei R
1,
R
2, R
3 und R
4 jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom, eine
lineare oder verzweigte C
1_
6-Alkylgruppe
darstellt, mit der Maßgabe,
dass sie nicht alle gleichzeitig ein Wasserstoffatom darstellen,
und R
5 eine lineare oder methylverzweigte
C
2_
5-Alkylengruppe
darstellt).
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Als nächstes werden Beispiele für die als
Katalysatorkomponente (a) verwendete Kupferverbindung beschrieben.
Als Kupferverbindung sind Kupfer(I)-Verbindungen, Kupfer(II)-Verbindungen
und Gemische davon bevorzugt. Zu den Kupfer(II)-Verbindungen gehören Kupfer(II)chlorid,
Kupfer(II)bromid, Kupfer(II)sulfat und Kupfer(II)nitrat, während zu
den Kupfer(I)-Verbindungen Kupfer(I)chlorid, Kupfer(I)bromid, Kupfer(I)sulfat und
Kupfer(I)nitrat gehören.
Von diesen Kupfer(II)- und Kupfer(I)-Verbindungen sind Kupfer(I)chlorid,
Kupfer(II)chlorid, Kupfer(I)bromid und Kupfer(II)bromid besonders
bevorzugt. Diese Kupfersalze können
bei Verwendung aus Oxiden, Carbonaten oder Hydroxiden von Kupfer
und den entsprechenden Halogenen oder Säuren synthetisiert werden.
Für die
Herstellung solcher Kupfersalze werden häufig Verfahren verwendet, die
das Mischen von Kupfer(I)oxid und einem Halogenwasserstoff (oder
einer Lösung
eines Halogenwasserstoffs) beinhalten.
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Beispiele für die Halogenverbindung sind
Chlorwasserstoff, Bromwasserstoff, Iodwasserstoff, Natriumchlorid,
Natriumbromid, Natriumiodid, Kaliumchlorid, Kaliumbromid, Kaliumiodid,
Tetramethylammoniumchlorid, Tetramethylammoniumbromid, Tetramethylammoniumiodid,
Tetraethylammoniumchlorid, Tetraethylammoniumbromid und Tetraethylammoniumiodid.
Diese Halogenverbindungen können
als wässrige
Lösung oder
als Lösung
in einem organischen Lösungsmittel
verwendet werden. Diese Halogenverbindungen können als Komponente entweder
einzeln oder als Kombination von zweien oder mehreren verwendet
werden. Bevorzugte Halogenverbindungen sind eine wässrige Lösung von
Chlorwasserstoff und eine wässrige
Lösung
von Bromwasserstoff.
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Obwohl für die Menge dieser Verbindungen
keine besondere Einschränkung
gilt, können
sie so eingesetzt werden, dass die Menge der Halogenatome 2 mol
oder mehr, aber nicht mehr als 20 mol, pro Mol Kupferatome beträgt. Die
Menge der Kupferatome beträgt
vorzugsweise 0,02 mol bis 0,6 mol pro 100 mol Monomer.
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Als nächstes werden Beispiele für die Diaminverbindung
als katalytische Komponente (b) aufgezählt. Beispiele dafür sind N,N,N',N'-Tetramethylethylendiamin,
N,N,N'-Trimethylethylendiamin,
N,N'-Dimethylethylendiamin,
N,N-Dimethylethylendiamin, N-Methylethylendiamin, N,N,N',N'-Tetraethylethylendiamin,
N,N,N'-Triethylethylendiamin,
N,N'-Diethylethylendiamin,
N,N-Diethylethylendiamin, N-Ethylethylendiamin,
N,N-Dimethyl-N'-ethylethylendiamin,
N,N'-Dimethyl-Nethylethylendiamin,
N-n-Propylethylendiamin, N,N'-n-Propylethylendiamin,
N-i-Propylethylendiamin,
N,N'-i-Propylethylendiamin,
N-n-Butylethylendiamin, N,N'n-Butylethylendiamin,
N-i-Butylethylendiamin, N,N'-i-Butylethylendiamin,
N-t-Butylethylendiamin,
N,N'-t-Butylethylendiamin, N,N,N',N'-Tetramethyl-l,3-diaminopropan,
N,N,N'-Trimethyl-l,3-diaminopropan,
N,N'-Dimethyl-l,3-diaminopropan,
N-Methyl-l,3-diaminopropan, N,N,N',N'-Tetramethyl-l,3-diamino-lmethylpropan,
N,N,N',N'-Tetramethyl-l,3-diamino-2-methylpropan,
N,N,N',N'-Tetramethyl-l,4-diaminobutan und N,N,N',N'-Tetramethyl-l,5-diaminopentan.
Bevorzugte Diaminverbindungen zur Verwendung in der vorliegenden
Erfindung sind solche, bei denen die Alkylengruppe, die die beiden
Stickstoffatome miteinander verknüpft, 2 oder 3 Kohlenstoffatome
aufweist. Obwohl es für
die verwendete Menge der Diaminverbindung keine besondere Einschränkung gibt,
wird sie gewöhnlich
in einer. Menge im Bereich von 0,01 bis 10 mol pro 100 mol des Monomers
eingesetzt.
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Zu diesen Katalysatorkomponenten
können
die folgenden Komponenten als bevorzugte Komponente in der vorliegenden
Erfindung hinzugefügt
werden. Insbesondere können
tertiäre
Monoaminverbindungen und sekundäre
Monoaminverbindungen entweder einzeln oder in Kombination mit den
Katalysatorkomponenten, die die oben beschriebenen Kupferverbindungen,
Halogenverbindungen und Diaminverbindungen umfassen, hinzugefügt werden.
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Der Ausdruck "tertiäre Monoaminverbindungen" bedeutet aliphatische
tertiäre
Amine einschließlich alicyclischer
tertiärer
Amine. Beispiele dafür
sind Trimethyl amin, Triethylamin, Tripropylamin, Tributylamin, Triisobutylamin,
Dimethylethylamin, Dimethylpropylamin, Allyldiethylamin, Dimethyl-n-butylamin,
Diethylisopropylamin und N-Methylcyclohexylamin. Diese tertiären Monoamine
können
entweder einzeln oder als Kombination von wenigstens zwei oder mehreren
davon verwendet werden. Obwohl es für die verwendete Menge keine
besondere Einschränkung
gibt, wird es gewöhnlich
in einer Menge im Bereich von 0,1 bis 10 mol pro 100 mol des Monomers
eingesetzt.
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Was die sekundären Monoaminverbindungen betrifft,
so sind Beispiele für
die sekundären
aliphatischen Amine Dimethylamin, Diethylamin, Di-n-propylamin,
Di-isopropylamin, Di-n-butylamin, Diisobutylamin, Di-tert-butylamin,
Dipentylamine, Dihexylamine, Dioctylamine, Didecylamine, Dibenzylamine,
Methylethylamin, Methylpropylamin, Methylbutylamin und Cyclohexylamin.
Beispiele für
sekundäre
aromatische Monoamine sind N-Phenylmethanolamin, N-Phenylethanolamin,
N-Phenylpropanolamin, N-(m-Methylphenyl)ethanolamin, N-(p-Methylphenyl)methanolamin,
N-(2',6'-Dimethylphenyl)ethanolamin,
N-(p-Chlorphenyl)ethanolamin, N-Ethylanilin, N-Butylanilin, N-Methyl-2-methylanilin,
N-Methyl-2,6-dimethylanilin
und Diphenylamin. Sekundäre
Monoaminverbindungen sind jedoch nicht auf die oben beschriebenen
beschränkt.
Sie können
entweder einzeln oder als Kombination von zweien oder mehreren davon
verwendet werden. Obwohl es für
die verwendete Menge keine besondere Einschränkung gibt, liegt sie in einem
Bereich von 0,05 mol bis 15 mol pro 100 mol des Monomers, wobei
ein Bereich von 0,1 bis 10 mol bevorzugt ist.
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Die sekundäre Monoaminverbindung und die
tertiäre
Monoaminverbindung können
entweder einzeln oder in Kombination als Bestandteile des Katalysators
verwendet werden.
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Für
die Zugabe eines Tensids, von dem allgemein bekannt ist, dass es
aktivitätsverbessernde
Wirkungen hat, zu dem Polymerisationskatalysator der vorliegenden
Erfindung gibt es keine Einschränkung.
Zum Beispiel kann Trioctylmethylammoniumchlorid verwendet werden,
das unter dem Handelsnamen "Aliquat
336" oder "Capriquat" bekannt ist. Seine
verwendete Menge liegt vorzugsweise in einem Bereich, der 0,1 Gew.-% nicht überschreitet,
bezogen auf die Gesamtmenge des gesamten Reaktionsgemischs nach
der Zugabe des Monomers.
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Oxidative
Polymerisation
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Für
das Lösungsmittel,
das bei der Herstellung von Polyphenylenethern verwendet werden
soll, besteht zwar keine besondere Einschränkung, solange es Polymerisationsaktivität aufweist,
doch umfassen typische Beispiele dafür eines oder mehrere der folgenden
Lösungsmittel.
Beispiele dafür
sind Alkohole, wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol,
Isobutanol, sek-Butanol, n-Pentanol, n-Hexanol und Allylalkohol,
aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol, Xylol (einschließlich o-,
m- und p-Isomeren), Ethylbenzol und Styrol, halogenierte Kohlenwasserstoffe,
wie Chloroform, Methylenchlorid, 1,2-Dichlorethan, Chlorbenzol und
Dichlorbenzol, Nitroverbindungen, wie Nitrobenzol, aliphatische
Kohlenwasserstoffe, wie Pentan, Hexan, Heptan, Cyclohexan und Cycloheptan,
Ester, wie Ethylacetat und Ethylformiat, Ether, wie Tetrahydrofuran
und Diethylether, sowie Dimethylsulfoxid. Von diesen sind Alkohole
mit 6 oder weniger Kohlenstoffatomen, Xylol und Toluol bevorzugt.
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Für
die Durchführung
der Polymerisation gibt es keine besondere Einschränkung. Durch
die Auswahl eines Verhältnisses
von einem guten Lösungsmittel
zu einem schlechten Lösungsmittel
für einen
Polyphenylenether, bei dem es sich um ein Polymer handelt, das durch
die oxidative Polymerisation von 2,6-Dimethylphenol erhalten wird,
kann die Polymerisation zu einer Lösungspolymerisation werden
oder zu einer Fällungspolymerisation,
bei der das Polymer mit fortschreitender Reaktion in einem Reaktionslösungsmittel
in Form von Teilchen ausgefällt
wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
kann jedes der Verfahren kontinuierliche Polymerisation, Lösungspolymerisation
und Fällungspolymerisation
angewendet werden.
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In einem Polymerisationsreaktionssystem
ist es möglich,
ein Hydroxid eines Alkalimetalls, ein Hydroxid eines Erdalkalimetalls,
ein Alkoxid eines Alkalimetalls, ein. neutrales Salz, wie Magnesiumsulfat,
Zeolith oder dergleichen, hinzuzufügen.
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Die Polymerisationsreaktionstemperatur
wird innerhalb eines Bereichs von 0 bis 80°C, vorzugsweise 10 bis 70°C, eingestellt,
da die Reaktion nicht glatt verläuft,
wenn die Temperatur zu niedrig ist, während die Selektivität der Reaktion
reduziert werden kann, wenn die Temperatur zu hoch ist.
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Was den Sauerstoff betrifft, der
für die
oxidative Polymerisation in der vorliegenden Erfindung verwendet
werden soll, so kann ein Gemisch von Sauerstoff mit einem Inertgas,
wie Stickstoff, das in einem gewünschten
Verhältnis
gemischt ist, Luft oder dergleichen sowie reiner Sauerstoff verwendet
werden. Was den Druck in dem System während der Polymerisationsreaktion
betrifft, so ist normaler Druck ausreichend, aber die Reaktion kann
nach Bedarf auch unter reduziertem Druck oder erhöhtem Druck
durchgeführt
werden.
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Für
das Nachbehandlungsverfahren nach Beendigung der Polymerisationsreaktion
gibt es keine besondere Einschränkung.
Jedes bekannte Behandlungsverfahren kann eingesetzt werden. Zum
Beispiel kann der Polyphenylenether durch eine einfache Operation
des Hinzufügens
von Säure,
wie Salzsäure
oder Essigsäure,
Ethylendiamintetraessigsäure
(EDTA) oder eines Salzes davon oder Nitrilotriessigsäure oder
eines Salzes davon, zu dem Reaktionsgemisch, um den Katalysator
zu deaktivieren, Abtrennens des resultierenden Polymers aus dem
Gemisch, Waschens desselben mit einem Lösungsmittel, wie Methanol,
das das darin enthaltene resultierende Polymer nicht auflöst, und
dann Trocknens gewonnen werden.
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Polyphenylenether
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Die so erhaltenen Polyphenylenether
fallen ebenfalls in den Umfang der vorliegenden Erfindung. Im Allgemeinen
haben Polyphenylenether eine ausgezeichnete Flammhemmung und ausgezeichnete
elektrische Eigenschaften. Die gemäß der vorliegenden Endung erhaltenen
Polyphenylenether haben außerdem
einen aus gezeichneten Farbton, so dass die als Additiv, wie Flammhemmungsverbesserer,
um einer anderen Substanz flammhemmende Eigenschaften zu verleihen,
oder als Additiv für
Dichtungsmittel, die eine niedrige Dielektrizitätskonstante, einen geringen
dielektrischen Verlust oder dergleichen haben müssen, geeignet sind. Die nach
dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erhaltenen Polyphenylenether
werden vorzugsweise für solche
Zwecke eingesetzt. Insbesondere werden Polyphenylenether bevorzugt,
die eine bei 30°C
in einer Chloroformlösung
gemessene Grenzviskositätszahl
[η] von
0,49 dl/g oder weniger haben.
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Die Polyphenylenether gemäß der vorliegenden
Erfindung haben einen ausgezeichneten Farbton, so dass sie vorteilhafterweise
auf verschiedene thermoplastische Harzzusammensetzungen, duroplastische
Harze und dergleichen angewendet werden können. Beispiele für die Verwendung
mit einem thermoplastischen Harz sind Zusammensetzungen mit einem
Polystyrolharz (einschließlich
kautschukverstärktem
Polystyrol, AS-Harz, ABS-Harz und dergleichen), Polyamidharz, Polyolefinharz,
Polyesterharz, flüssigkristallines
Harz, thermoplastisches Elastomer oder dergleichen, während Beispiele
für die
Verwendung mit dem duroplastischen Harz Zusammensetzungen mit einem
Epoxy-, ungesättigten
Polyester-, Polyurethan-, vernetzten Aryl-, Bismaleimid-, Phenolharz
oder dergleichen sind. Die thermoplastischen Harze und duroplastischen
Harze sind jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
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Wenn eine Zusammensetzung unter Verwendung
des durch die vorliegende Erfindung erhaltenen Polyphenylenethers
hergestellt wird, können
auch andere Additive als die oben beschriebenen eingebaut werden.
Beispiele dafür
sind Weichmacher, Stabilisatoren, Modifikatoren, UV-Absorber, Flammhemmer,
Färbemittel,
Formentrennmittel, Faserverstärkungsmaterialien,
wie Glasfasern und Kohlefasern, und Füllstoffe, wie Glaskügelchen,
Calciumcarbonat und Talk. Beispiele für die Stabilisatoren oder Modifikatoren
sind unter anderem Phosphite, gehinderte Phenole, schwefelhaltige
Antioxidantien, Alkanolamine, Säureamide,
Metallsalze von Dithiocarbamsäure,
anorganische Sulfide, Metalloxide, Carbonsäureanhydride, dienophile Verbindungen, wie
Styrol und Stearylacrylat, sowie epoxyhaltige Verbindungen. Diese
Additive können
entweder einzeln oder in Kombination verwendet werden.
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Komponenten der Zusammensetzung,
die den Polyphenylenether der vorliegenden Erfindung enthält, können in
beliebiger Weise miteinander gemischt werden. Zum Beispiel kann
ein Lösungsmisch-
und -entlüftungsverfahren,
ein Extruder, eine Heizwalze, ein Banbury-Mischer, ein Kneten, ein
Henschel-Mischer oder dergleichen verwendet werden.
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Beispiele
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Die vorliegende Erfindung wird im
Einzelnen unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben,
aber die Erfindung sollte nicht als darauf eingeschränkt angesehen
werden.
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(1) Bewertungsverfahren
der Aktivität
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Während
der Polymerisation wird eine Probenahme durchgeführt. Nach der Zugabe von mit
Chlorwasserstoffsäure
angesäuertem
Methanol zu der erhaltenen Probe wird das Gemisch filtriert, und
anschließend wird
mehrmals mit Methanol gewaschen. Der so erhaltene feuchte Polyphenylenether
wird bei 145°C
getrocknet, wobei man einen trockenen Polyphenylenether erhält. Die
Viskositätszahl
(η sp/c)
des resultierenden Polyphenylenethers in Form einer Chloroformlösung von
0,5 g/dl wird bei 30°C
unter Verwendung eines Ubbelohde-Viskometers gemessen. Die Einheit
ist dl/g. Das so erhaltene η sp/c
wird gegen die Polymerisationszeit aufgetragen, und die Zeit bis
zum Erreichen des gewünschten η sp/c wird
bestimmt. Diese wird als notwendige Zeit bezeichnet und als Aktivitätsindex
verwendet. Das gewünschte η sp/c variiert
je nach den physikalischen Eigenschaften des ins Auge gefassten
Polyphenylenethers. In allen Beispielen der vorliegenden Erfindung wird
die gewünschte
Viskositätszahl
jedoch gleich 0,70 dl/g gesetzt.
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(2) Messverfahren des Farbtons (Farbindex)
von Polyphenylenethern Ein Reaktionsgemisch von einem Polyphenylenether,
der durch Polymerisation hergestellt wurde, wurde so behandelt,
wie es im folgenden beschrieben ist, und ein Produkt des Polyphenylenethers
wurde erhalten. Wenn das Reaktionsgemisch des Polyphenylenethers
nach der Polymerisation in Lösungsform
vorlag, wurde es gemäß dem Verfahren
behandelt, wie es in der Japanischen Patentveröffentlichung Sho 61-20576 beschrieben
ist. Wenn das Reaktionsgemisch in Form einer Aufschlämmung vorlag,
wurde es gemäß dem Verfahren
behandelt, wie es in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. Hei
7-278293 beschrieben ist.
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Eine Lösung von 0,5 g des so gereinigten
Polyphenylenethers in 10 ml Chloroform wurde hergestellt, und die
Extinktion (eine Extinktionsmessküvette mit einer Küvettenlänge von
1 cm wurde verwendet) der Lösung
bei 480 nm wurde gemessen, wobei man ein UV-Vis-Absorptionsspektrometer
("UV-3210", Produkt von Hitachi)
verwendete. Die so erhaltene Extinktion wurde durch die Konzentration
(0,05 g/ml) dividiert, und der Quotient ist als Farbindex definiert.
Ein geringerer Farbindex bedeutet, dass der Farbton des Polyphenylenethers
besser ist.
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(3) Herstellung von reinem
2,6-Dimethylphenol
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Um den Vorteil der vorliegenden Erfindung
eindeutig zu zeigen, ist es notwendig, 2,6-Dimethylphenole, die
unterschiedliche Mengen der anderen Alkylphenole enthalten, miteinander
zu vergleichen. Daher wurde ein Vergleich vorgenommen, indem man
ein fast reines 2,6-Dimethylphenol und nach Bedarf ein Gemisch dieses
2,6-Dimethylphenols herstellte, wobei die anderen Alkylphenole nach
Bedarf hinzugefügt
wurden. Folgendes ist das Verfahren zur Gewinnung des reinen 2,6-Dimethylphenols.
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In einen 200-l-Tank mit Mantel wurden
30 kg Verunreinigungen enthaltendes 2,6-Dimethylphenol, das nach einem bekannten
Verfahren erhalten wurde, und 50 l Hexan gegeben, und es wurde kontinuierlich
gerührt,
während
auf 40°C
erhitzt wurde, indem man ein Heizmedium in den Mantel einleitete.
Nachdem sich das 2,6-Dimethylphenol vollständig aufgelöst hatte, wurde ein Kühlmedium
in den Mantel eingeleitet, um auf 0°C zu kühlen. Mehrere Stunden später wurden
die Kristalle von 2,6-Dimethylphenol in dem Tank ausgefällt, so dass
sie durch Filtration gewonnen werden konnten. Dasselbe Verfahren
wurde wiederholt, wobei man die Kristalle des so erhaltenen 2,6-Dimethylphenols
verwendete. Das so erhaltene 2,6-Dimethylphenol wurde durch Gaschromatographie
analysiert. Nachdem 1,5000 g der nach der oben beschriebenen Reinigungsoperation
erhaltenen Kristalle von 2,6-Dimethylphenol genau abgewogen und
in einen 10-ml-Messkolben gegeben worden waren, wurde Methanol hinzugefügt. Nachdem
die Kristalle vollständig
darin aufgelöst
worden waren, wurde das Gesamtvolumen durch Zugabe von Methanol
auf 10 ml eingestellt, und dies wurde als Messprobe verwendet. Als
Analysator, Säule
und Trägergas
der Gaschromatographie wurden "GC-14BPTF" von Shimadzu Co., "DB-FFAP" (ID = 0,25 mm, L
= 30 m, df = 0,25 μm)
von J&W bzw.
ein Heliumgas verwendet. Die Temperatur des Probeneinlasses wurde
auf 300°C
eingestellt, während
die Temperatur der Säule
auf 150°C
eingestellt war. Jede in der Messprobe enthaltene wurde durch einen
Flammenionisationsdetektor nachgewiesen, der auf 250°C gehalten
wurde. Im voraus wurde eine Eichkurve hergestellt, die auf dem Messergebnis
beruhte, dass man unter denselben Bedingungen bei einer Standardprobe
für jedes
der anderen Alkylphenole außer 2,6-Dimethylphenol
erhielt, und die Zusammensetzung der anderen Alkylphenole, die in
dem 2,6-Dimethylphenol enthalten waren, wurde bestimmt. Als Ergebnis
zeigte sich, dass die Gesamtmenge der anderen Alkylphenole, die
in dem gereinigten 2,6-Dimethylphenol
enthalten waren, 10 ppm oder weniger betrug. Zu den "anderen Alkylphenolen", die hier erwähnt werden,
gehören
insbesondere o-Kresol, m-Kresol,
p-Kresol, o-Ethylphenol, 2,4-Dimethylphenol und 2,4,6-Trimethylphenol.
Die Menge des m-Kresols war nicht größer als die Nachweisgrenze
(0,2 ppm). Durch diese Operation wurde ein reines 2,6-Dimethylphenol
erhalten. Die Polymerisation in den unten beschriebenen Beispielen
oder Vergleichsbeispielen wurde unter Verwendung des reinen 2,6-Dimethylphenols
durchgeführt,
das so durch die oben beschriebene Reinigungsoperation erhalten
wurde.
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Beispiel 1
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In einen 50-l-Reaktor mit Mantel,
der am Boden des Reaktors mit einer Gaseinleitungsvorrichtung zum Einleiten
eines sauerstoffhaltigen Gases, einem Rührturbinenblatt und einem Strombrecher
sowie in einer Abgasleitung am oberen Teil des Reaktors einem Rückflusskühler mit
einem Dekanter zum Abtrennen des Kondensats, der am Boden des Rückflusskühlers befestigt
ist, ausgestattet war, wurden 3,3497 g Kupfer(I)oxid, 20,1484 g
einer 47%igen wässrigen
Lösung
von Bromwasserstoff, 39,0655 g Di-n-butylamin, 99,0826 g Dimethyl-n-butylamin,
8,0692 g N,N'-Di-tert-butylethylendiamin,
2,000 g Trioctylmethylammoniumchlorid und 14730,3 g Toluol gegeben,
um eine Anfangsbeschickungslösung
herzustellen. Unter kräftigem
Rühren
wurde mit der Einleitung von Luft mit einer Geschwindigkeit von
28 I/min aus der Gaseinleitungsvorrichtung begonnen. Zum selben
Zeitpunkt wurde mit der Zugabe einer Lösung von 2600 g eines Monomers,
das durch Zugabe von m-Kresol zu dem gereinigten 2,6-Dimethylphenol
unter Einstellung des m-Kresol-Gehalts auf 20 ppm erhalten worden
war, in 2498,0 g Toluol durch eine Tauchkolbenpumpe mit einer Geschwindigkeit
begonnen, bei der die Beschickung- in 30 Minuten beendet ist. Die
Polymerisationstemperatur wurde auf 40°C gehalten, indem man ein Heizmedium
in den Mantel einleitete. Als die Polymerlösung etwas viskos wurde, wurde
nach und nach mit der Probenahme begonnen, und die notwendige Zeit,
um die gewünschte
Viskosität
zu erreichen, wurde durch Messen des n sp/c relativ zur Polymerisationszeit
bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Das Polymergemisch
lag in Form einer Lösung
vor. Der Farbindex des Polyphenylenethers wurde gemessen, nachdem
er gemäß dem oben
beschriebenen Verfahren behandelt worden war, wie es im Abschnitt mit
dem Messverfahren des Farbtons (Farbindex) des Polyphenylenethers
beschrieben ist. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiel 2
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In derselben Weise wie in Beispiel
1, außer
dass das gereinigte 2,6-Dimethylphenol so eingestellt wurde, dass
es 80 ppm m-Kresol enthielt, wurde die Reaktion durchgeführt. Die
notwendige Zeit und der Farbindex des Polyphenylenethers sind in
Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiel 3
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In derselben Weise wie in Beispiel
1, außer
dass das gereinigte 2,6-Dimethylphenol so eingestellt wurde, dass
es 350 ppm m-Kresol enthielt, wurde die Reaktion durchgeführt. Die
notwendige Zeit und der Farbindex des Polyphenylenethers sind in
Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiel 4
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In derselben Weise wie in Beispiel
1, außer
dass das gereinigte 2,6-Dimethylphenol so eingestellt wurde, dass
es 500 ppm m-Kresol enthielt, wurde die Reaktion durchgeführt. Die
notwendige Zeit und der Farbindex des Polyphenylenethers sind in
Tabelle 1 gezeigt.
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Vergleichsbeispiel 1
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In derselben Weise wie in Beispiel
1, außer
dass das gereinigte 2,6-Dimethylphenol so eingestellt wurde, dass
es 800 ppm m-Kresol enthielt, wurde die Reaktion durchgeführt. Die
notwendige Zeit und der Farbindex des Polyphenylenethers sind in
Tabelle 1 gezeigt.
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Vergleichsbeispiel 2
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In derselben Weise wie in Beispiel
1, außer
dass das gereinigte 2,6-Dimethylphenol so eingestellt wurde, dass
es 1500 ppm m-Kresol enthielt, wurde die Reaktion durchgeführt. Die
notwendige Zeit und der Farbindex des Polyphenylenethers sind in
Tabelle 1 gezeigt.
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Vergleichsbeispiel 3
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In derselben Weise wie in Beispiel
1, außer
dass das gereinigte 2,6-Dimethylphenol so, wie es war, verwendet
wurde, wurde die Reaktion durchgeführt. Die notwendige Zeit und
der Farbindex des Polyphenylenethers sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die Ergebnisse in Vergleichsbeispiel 3 waren fast die gleichen wie
in Beispiel 1, was vermuten lässt,
dass die weitere Entfernung von m-Kresol durch das Kristallisationsverfahren
im Wesentlichen keine Bedeutung hat.
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Beispiel 5
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In derselben Weise wie in Beispiel
1, außer
dass das gereinigte 2,6-Dimethylphenol so eingestellt wurde, dass
es 80 ppm m-Kresol, 500 ppm o-Kresol, 500 ppm p-Kresol, 900 ppm o-Ethylphenol, 300 ppm
2,4-Dimethylphenol und 300 ppm 2,4,6-Trimethylphenol enthielt, wurde die
Reaktion durchgeführt.
Die notwendige Zeit und der Farbindex des Polyphenylenethers sind
in Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiel 6
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In einen 30-l-Reaktor mit Mantel,
der mit einer Gaseinleitungsvorrichtung zum Einleiten eines sauerstoffhaltigen
Gases, einem Rührturbinenblatt
und einem Strombrecher, jeweils am Boden des Reaktors, sowie einem
Rückflusskühler in
einer Abgasleitung am oberen Teil des Reaktors ausgestattet war,
wurden 3,7674 g Kupfer(II)chlorid-Dihydrat, 16,1319 g einer 35%igen
Salzsäure,
25,4401 g N-Ethylanilin, 143,9057 g N,N,N',N'-Tetramethylpropandiamin,
1882 g Methanol, 1882 g n-Butanol und 5646,5 g Toluol gegeben, um eine
Anfangsbeschickungslösung
herzustellen. Unter kräftigem
Rühren
wurde mit der Einleitung von Sauerstoff mit einer Geschwindigkeit
von 5,0 l/min aus der Gaseinleitungsvorrichtung begonnen. Zum selben
Zeitpunkt wurde mit der Zugabe einer Lösung von 2700 g des Monomers,
das durch Einstellung des gereinigten 2,6-Dimethylphenols auf einen
m-Kresol-Gehalt von 20 ppm erhalten worden war, in einem Lösungsmittelgemisch
aus 540 g Methanol, 540 g n-Butanol und 1620 g Toluol unter Verwendung
einer Tauchkolbenpumpe mit einer Geschwindigkeit begonnen, bei der
die Beschickung mit der gesamten Menge in 30 Minuten beendet ist. Die
Polymerisationstemperatur wurde auf 40°C eingestellt und gehalten,
indem man ein Heizmedium in den Mantel einleitete. Die Polymerlösung wurde
allmählich
zu einer Aufschlämmung.
Als die Polymerlösung
begann, zu einer Aufschlämmung
zu werden, wurde mit der Probenahme in Portionen begonnen, und die
notwendige Zeit wurde durch Messen des n sp/c relativ zur Polymerisationszeit
bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Das Polymergemisch
lag in Form der Aufschlämmung
vor. Sie wurde gemäß dem Verfahren behandelt,
wie es im Abschnitt mit dem Messverfahren des Farbtons (Farbindex)
von Polyphenylenethern beschrieben ist, und der Farbindex des Polyphenylenethers
wurde gemessen. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiel 7
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In derselben Weise wie in Beispiel
6, außer
dass das gereinigte 2,6-Dimethylphenol so eingestellt wurde, dass
es 80 ppm m-Kresol enthielt, wurde die Reaktion durchgeführt. Die
notwendige Zeit und der Farbindex des Polyphenylenethers sind in
Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiel 8
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In derselben Weise wie in Beispiel
6, außer
dass das gereinigte 2,6-Dimethylphenol so eingestellt wurde, dass
es 350 ppm m-Kresol enthielt, wurde die Reaktion durchgeführt. Die
notwendige Zeit und der Farbindex des Polyphenylenethers sind in
Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiel 9
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In derselben Weise wie in Beispiel
6, außer
dass das gereinigte 2,6-Dimethylphenol so eingestellt wurde, dass
es 500 ppm m-Kresol enthielt, wurde die Reaktion durchgeführt. Die
notwendige Zeit und der Farbindex des Polyphenylenethers sind in
Tabelle 1 gezeigt.
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Vergleichsbeispiel 4
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In derselben Weise wie in Beispiel
6, außer
dass das gereinigte 2,6-Dimethylphenol so eingestellt wurde, dass
es 800 ppm m-Kresol enthielt, wurde die Reaktion durchgeführt. Die
notwendige Zeit und der Farbindex des Polyphenylenethers sind in
Tabelle 1 gezeigt.
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Vergleichsbeispiel 5
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In derselben Weise wie in Beispiel
6, außer
dass das gereinigte 2,6-Dimethylphenol so eingestellt wurde, dass
es 1500 ppm m-Kresol enthielt, wurde die Reaktion durchgeführt. Die
notwendige Zeit und der Farbindex des Polyphenylenethers sind in
Tabelle 1 gezeigt.
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Vergleichsbeispiel 6
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In derselben Weise wie in Beispiel
6, außer
dass das gereinigte 2,6-Dimethylphenol so, wie es war, verwendet
wurde, wurde die Reaktion durchgeführt. Die notwendige Zeit und
der Farbindex des Polyphenylenethers sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die Ergebnisse in Vergleichsbeispiel 6 waren fast die gleichen wie
in Beispiel 6, was vermuten lässt,
dass die weitere Entfernung von m-Kresol durch das Kristallisationsverfahren
im Wesentlichen keine Bedeutung hat.
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Beispiel 10
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In derselben Weise wie in Beispiel
6, außer
dass das gereinigte 2,6-Dimethylphenol so eingestellt wurde, dass
es 80 ppm m-Kresol, 500 ppm o-Kresol, 500 ppm p-Kresol, 900 ppm o-Ethylphenol, 300 ppm
2,4-Dimethylphenol und 300 ppm 2,4,6-Trimethylphenol enthielt, wurde die
Reaktion durchgeführt.
Die notwendige Zeit und der Farbindex des Polyphenylenethers sind
in Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiel 11
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In derselben Weise wie in Beispiel
10, außer
dass die Zugabe von N-Ethylanilin weggelassen wurde, wurde die Reaktion
durchgeführt.
Die notwendige Zeit und der Farbindex des Polyphenylenethers sind
in Tabelle 1 gezeigt.
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Vergleichsbeispiel 7
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In derselben Weise wie in Beispiel
5, außer
dass der m-Kresol-Gehalt auf 800 ppm eingestellt wurde, wurde die
Reaktion durchgeführt.
Die notwendige Zeit und der Farbindex des Polyphenylenethers sind
in Tabelle 1 gezeigt.
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Vergleichsbeispiel 8
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In derselben Weise wie in Beispiel
10, außer
dass der m-Kresol-Gehalt auf 800 ppm eingestellt wurde, wurde die
Reaktion durchgeführt.
Die notwendige Zeit und der Farbindex des Polyphenylenethers sind
in Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiel 12
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In derselben Weise wie in Beispiel
5, außer
dass der m-Kresol-Gehalt auf 200 ppm eingestellt wurde, wurde die
Reaktion durchgeführt.
Die notwendige Zeit und der Farbindex des Polyphenylenethers sind
in Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiel 13
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In derselben Weise wie in Beispiel
10, außer
dass der m-Kresol-Gehalt auf 200 ppm eingestellt wurde, wurde die
Reaktion durchgeführt.
Die notwendige Zeit und der Farbindex des Polyphenylenethers sind
in Tabelle 1 gezeigt.
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Tabelle
1: Notwendige Zeit und Farbindex in den Beispielen und Vergleichsbeispielen
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In Tabelle 1 wurde der in den Beispielen
1 bis 5, Beispiel 12, Vergleichsbeispielen 1 bis 3 und Vergleichsbeispiel
7 verwendete Katalysator als A-Typ ausgedrückt, der in den Beispielen
6 bis 10, Beispiel 13, Vergleichsbeispielen 4 bis 6 und Vergleichsbeispiel
8 verwendete Katalysator wurde als B-Typ ausgedrückt, und der in Beispiel 11 verwendete
Katalysator wurde als C-Typ ausgedrückt.
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Die vorliegende Endung wurde ausführlich unter
Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen
beschrieben. Der Fachmann wird sich darüber im Klaren sein, dass verschiedene Änderungen
und Modifikationen darin vorgenommen werden können, ohne von ihrem Wesen
und Umfang abzuweichen.
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Die vorliegende Anmeldung basiert
auf der Japanischen Patentanmeldung (Japanische Patentanmeldung
Nr. 2001-239820), die am 7. August 2001 eingereicht wurde, und auf
deren Inhalt wird hier ausdrücklich Bezug
genommen.
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Gewerbliche
Anwendbarkeit
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In der vorliegenden Erfindung zeigt
die Aktivität
durch Einstellung des m-Kresol-Gehalts
in 2,6-Dimethylphenol auf eine spezielle Menge eine erhebliche Verbesserung,
und insbesondere sind die Wirkungen der Verbesserung des Farbtons
von Polyphenylenethern ausgeprägt.
Dies ermöglicht
es, ein Herstellungsverfahren für
einen Polyphenylenether mit einer verbesserten Produktivität bereitzustellen
und gleichzeitig einen Polyphenylenether mit guter Qualität bereitzustellen.
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Zusammenfassung
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Eine 2,6-Dimethylphenolzusammensetzung
mit einem m-Kresol-Gehalt von 15 ppm bis 700 ppm auf Gewichtsbasis
hat die Wirkungen einer drastischen Verbesserung der Polymerisationsaktivität und insbesondere
der Verbesserung des Farbtons von Polyphenylenethern. Daher ermöglicht es
die Zusammensetzung, ein Herstellungsverfahren mit verbesserter
Produktivität
bereitzustellen und gleichzeitig Polyphenylenether mit guter Qualität bereitzustellen.