DK156224B - Fremgangsmaade til fremstilling af en arylensulfid polymer - Google Patents

Description

DK 156224 B

0

Denne· opfindelse angâr en freragangsmâde til frem-stilling af arylen-sulfidpolymere med for0get molekyl-vægt.

Fremstillingen af arylen-sulfidpolymere med 5 h0jere molekylvægt end de kendte arylensulfidpolymere (hvilket fremgâr af en lavere smelteflydning) uden der skal foretages særlig hærdning af de polymère, er af særlig interesse, da lavere smelteflydninger, især indenfor omrâdet 1 til ca. 700 g/10 min, sâledes scm bestemt 10 if0lge metoden ASTM D 1238-70, g0r sâdanne polymère særlig anvendelige ved fremstillingen af fibre, st0bte genstande og filamenter, hvor man ellers har mâttet foretage hærd-ningstrin sâsom behandling med oxygen.

Fra US-patentskrift nr. 3.354.129 kendes sâledes 15 en fremgangsmâde til fremstilling af polyphenylensulfid ud fra p-dichlorbenzen, eventuelt i nærværelse af en polyhalogenaromatisk forbindelse, og natriumsulfid i N-methylpyrrolidon. Herved dehydratiseres en blanding af natriumsulfid og N-methylpyrrolidon, f0r de halogen-20 aromatiske forbindelser indf0res. If0lge et særligt aspekt tilsættes monochlorbenzen for at fremkalde en nedgang i molekylvægten.

US-patentskrift nr. 3.763.124 angâr ligeledes en fremgangsmâde til fremstilling af polyphenylensulfid, 25 ved hvilken en blanding af natriumsulfid og N-methylpyrro- lidon dehydratiseres, f0r de halogenaromatiske forbindelser indf0res. If0lge et særligt aspekt gennemf0res en forbe-handling af natriumsulfidet med et alkalimetalhydroxid for at fjerne urenheder, herunder hydrosulfid og thiosul-30 fater.

Endvidere angâr US-patentskrift nr. 3.786.035 en fremgangsmâde til fremstilling af polyphenylensulfid, idet en blanding af natriumsulfid og N-methylpyrrolidon dehydratiseres, f0r de halogenaromatiske forbindelser 35 indf0res. Et særligt aspekt if01ge US-patentnr. 3.786.035 bestâr i,. at alkalimetalsulfidet fremstilles in situ ved Ο 2

DK 156224B

omsætning à. fraværelse af luft eller oxygen af et alkalimetalhydroxid med en svovlforbindelse valgt blandt hydrogensulfid og alkalimetalhydrosulfid.

Endelig er brugen af lithiumacetat kendt fra 5 tysk patentskrift nr. 2.463.749, som bl.a. anf0rer, at tilsætningen af et carboxylat (sâsom lithiumacetat) vil f0re til polymère med for0get logaritmisk viskositetstal og lavere smelteflydningsindeks.

Imidlertid 0nskes tilvejebragt en yderligere for0gelse 10 af molekylvægten (svarende til en yderligere sænkning af smelteflydningsindekset), og dette har nu overraskende vist sig at kunne opnâs ved, at dehydratiseringen genn-em-f0res i to særskilte trin, nemlig sâledes som nedenfor yderligere specificeret. Det har herved tillige vist sig, 15 at der opnâs en række fremgangsmâdetekniske fordele i forhold til ovennævnte kendte teknik, hvor bl.a. skumning og oversv0mmelse i destillationskolonnen har voldt alvor-lige problemer. Dette fænomen undgâs ved fremgangsmâden if0lge den foreliggende opfindelse, som tilvejebringer 20 polymère med væsentlig bedre smelteflydning, idet f.eks. det logaritmiske viskositetstal for de fremstillede pro-dukter for0ges fra 0,19 til 0,26 dl/g, hvilket repræsen-terer en særdeles betydningsfuld molekylvægtfor0gelse sâledes som antydet ved en ændring af smelteflydningen 25 fra 572 til 148 g/10 min, jfr. nedenstâende eksempel 3 og 4.

US-patentskrift nr. 3.354.129 angâr sâledes specielt sænkning af molekylvægten ved tilsætning af monochlorbenzen, og sâfremt man 0nsker at benytte den herved fremstillede polymer til f.eks. fremstilling af 30 filamenter eller folie, er det n0dvendigt at underkaste de tildannede produkter en særskilt behandling til hærd-ning af disse, f.eks. ved opvarmning sammen med oxygen.

Denne særskilte behandling kan undgâs ved i stedet at benytte de ved fremgangsmâden if01ge den foreliggende 35 opfindelse fremstillede arylensulfidpolymere med for0get molekylvægt.

Ο

DK 156224B

3

If01ge US-patentskrift nr. 3.763.164 fjernes urenheder indeholdt i alkalimetalsulfidet sâsom alkali-metalhydrosulfid og alkalimetalthiosulfater for derved at sænke det fremstillede polyphenylensulfids smelte-5 flydning. Imidlertid er det ikke n0dvendigt at g0re brug fra denne effekt ved fremgangsmâden if0lge den fore-liggende opfindelse, hvilket bl.a. fremgâr af, at der benyttes natriurasulfid af samme kvalitet i de f01gende udf0relseseksempler, der repræsenterersâvel fremgangsmâden 10 if0lge opfindelsen (eksempel 2 og 4) som sammenlignings- fors0g til démonstration . af ovennævnte kendte teknik (eksempel 1 og 3, der udg0r kontroleksempler).

US-patentskrift nr. 3.786.035 demonstrerer samme effekt, dvs. en sænkning af smelteflydningen ved 15 at sænke indholdet af thiosulfat i natriumsulfidet.

Heller ikke dette særskilte trin er n0dvendigt i for-bindelse med fremgangsmâden if0lge den foreliggende opfindelse.

I forhold til den ovenfor gennemgâede kendte teknik, 20 der udg0r den foreliggende opfindelses tekniske udgangspunkt, tilvejebringes sâledes en yderligere og betydningsfuld for0gelse i molekylvægt sâledes som udtrykt ved sænkning af smelteflydning og logaritmisk viskositetstal, hvorved det særskilte hærdningstrin kan udelades. Hertil kommer 25 fremgangsmâdetekniske fordele i form af nedsat tendens til skumning og oversv0mning under produktudvindingen. At sâ-danne fordele har kunnet realiseres, mâ régnés for over-raskende ud fra det, der fremgâr af ovennævnte patentskrifter.

Ved fremstilling af arylensulfidpolymere ved 30 anvendelse af p-dihalogenbenzen, et alkalimetalsulfid, lithiumacetat og N-alkyl-2-pyrrolidon og eventuelt en polyhalogenaromatisk forbindelse med mere end 2 halogen-substituenter pr. molekyle anvendes lithiumacetat sæd-vanligvis i form af sit dihydrat, og alkalimetalsulfidet 35 anvendes sædvanligvis som et hydrat og/eller i blanding med frit.vand. Det er f.eks. hensigtsmæssigt at anvende Ο

DK 156224B

4 alkalimetalsulfidet i form af en blanding, der omfatter ca. 45 til ca. 50 vægtprocent natriumsulfid, udtrykt soin Na2S, idet blandingen er blevet fremstillet ud fra vandig natriumhydroxid og vandig natriumbisulfid, 5 der begge er kommercielt tilgængelige. Imidlertid fjernes vand fra bâde lithiumacetatdihydratet og alkalimetalsulfidet i hydratiseret form og/eller i blanding med frit vand som ved krav 1 f0r kontakten med p-dihalogenbenzenen og den polyhalogenaromatiske forbindelse med mere end 2 halogen-10 substituenter pr. molekyle, hvis den anvendes, med de andre anvendte ingredienser ved fremstilling af denne polymer.

Vand er hidtil blevet fjernet fra en blanding af lithium-acetatdihydrat og alkalimetalsulfidet i hydratiseret form og/eller i blanding med frit vand (som ved krav 1) 15 i en N-alkyl-2-pyrrolidon ved dehydratisering ved de- stillation i et trin; men if01ge den foreliggende op-findelse benyttes nu specielt en totrinsdehydratiserings-proces, hvorved der opnâs den fordel, at der fâs polymère med lavere smelteflydning, end nâr de fremstilles ved 20 en dehydratisering i et trin.

Den foreliggende opfindelse angâr derfor en frem-gangsmâde til fremstilling af en arylensulfidpolymer, ved hvilken man omsætter en p-dihalogenbenzen med formlen

25 RR

I I

x-<Çj*>-x

I I

R S

30 hvor X hver for sig betyder chlor, brom eller iod, og R hver især betyder hydrogen, alkyl, cycloalkyl eller aryl, idet det totale antal carbonatomer i molekylet èr-jfra 6 til 24, og R-grupperne er hydrogen i mindst 50 molprocent af den anvendte p-dihalogenbenzen, eventuelt sammen med 35 op til 0,6 vægtprocent^beregnet pâ p-dihalogenbenzen, af 0

5 DK 156224 B

mindst en polyhalogenaromatisk forbindelse med mere end to halogensubstituenter pr. molekyle og repræsenteret ved formlen R"'Xn, hvor X er som ovenfor defineret, n er et tal fra 3 til 6, og R"' er en polyvalent aromatisk 5 gruppe med valensen n, der kan indeholde op til 4 methylsubstituenter, idet det totale antal carbonatomer i R"' er fra 6 til 16, med et alkalimetalsulfid samt eventuelt en base i nærværelse af en N-alkyl-2--pyrrolidon med formlen 10 r;~i—r R-l C=0 R" 15 hvor hver R' betyder hydrogen eller R", og R" betyder en alkylgruppe med 1-3 carbonatomer, idet det totale antal carbonatomer i hvert molekyle af N-alkyl-2-pyrro-lidonen er fra 5 til 8, samt lithiumacetat, og f0r tilsæt-ning af p-dihalogenbenzen og eventuelt den polyhalogen-20 aromatiske forbindelse til reaktionszonen befrier de andre udgangsmaterialer for vand.

Premgangsmâden djf0.1ge opfindelsen ér ejendommelig ved, at man f0r tilsætningen af p-dihalogenbenzen og den eventuelüe polyhalogenaromatiske forbindelse befrier 25 de nævnte andre udgangsmaterialer for vand i f0lgende trin: (a) dannelse af en f0rste blanding ved blanding af N-alkyl-2-pyrrolidonen, lithiumacetatet og frit vand eller hydratvand, 30 (b) dehydratisering af nævnte f0rste blanding til dannelse af en f0rste dehydratiseret blanding, (c) blanding af nævnte f0rste dehydratiserede blanding med en anden blanding, der indeholder mindst 50 vægtprocent frit vand eller hydratvand og alkalimetal-35 sulfidet samt den éventuelle base til dannelse af en tredje blanding, og

DK 156224 B

0 6 (d) dehydratisering af nævnte tredje blanding til dannelse af en tredje dehydratiseret blanding, til hvilken p-dihalogenbenzenen og eventuelt den poly-halogenaromatiske forbindelse sættes.

5 Ved fremstillingen af en arylensulfidpolymer ved fremgangsmâden if01ge opfindelsen anvendes (1) en p-dihalogenbenzen med den i krav 1 angivne formel og eventuelt en polyhalogenaromatisk forbindelse med mere end to halogensubstituenter pr. molekyle med den i 10 krav 1 angivne formel, (2) en blanding bestâende af mindst ca. 50 vægtprocent vand og et alkalimetalsulfid og eventuelt en base valgt blandt alkalimetalhydroxider og alkalimetalcarbonater, (3) lithiumacetat soin dihydrat èller som en vandig opl0sning eller opslæmning og (4) en 15 N-alkyl-2-pyrrolidon med den i krav 1 angivne formel.

If01ge den foreliggende opfindelse udf0res f0rst en dehydratisering ved afdestillering af vand fra en blanding af (3) og (4), hvorpâ (2) sættes til den destille-rede blanding af (3) og (4), og dette underkastes en anden 20 dehydratisering ved afdestillering af vand, hvorpâ den destillerede tredje blanding tilsættes p-dihalogenbenzen f0r polymerisationstrinet og eventuelt polyhalogenaromatisk forbindelse med mere end 2 halogensubstituenter pr. molekyle, 'i.der, hvis den anvendes, tilsættes samtidig med 25 p-dihalogenbenzenen eller kan tilsættes trinvis eller pâ én gang i 10bet af polymerisationen, efter at polymerisationen af p-dihalogenbenzenen er begyndt. Totrinsdehydratiseringen resulterer i sammenligning med en enkelt dehydratisering af en blanding af (2), 30 (3) og (4) i mindre opskumning og overfyldning af destil- lationskolomen og resulterer i en arylensulfidpolymer med h0jere molekylvægt, hvilket fremgâr àf en lavere smelteflydning. og et h0jere logaritmisk viskositets-tal. Nâr (1) omfatter bâde en p-dihalogenbenzen og en 35 polyhalogenaromatisk forbindelse med mere end 2 halogensubstituenter pr. molekyle, er den fremstillede polymer

DK 156224 B

0 7 en forgrenet arylensulfidpolymer. Nâr der ikke anvendes en polyhalogenaromatisk forbindelse med mere end 2 halogensubstituenter, er den fremstillede polymer en lineær p-phenylensulfidpolymer, dvs. en 5 lineær arylensulfidpolymer.

Eksempler pâ nogle p-dihalogenbenzener, der kan anvendes ved fremgangsmâden if0lge opfindelsen, omfatter p-dichlorbenzen, p-dibrombenzen, p-diiodbenzen, 1-chlor--4-brombenzen, l-chlor-4-iodbenzen, l-brom-4-iodbenzen, 10 2,5-dichlortoluen, 2,5-dichlor-p-xylen, l-ethyl-4- -isopropyl-2,-5-dibrombenzen, 1,2,4,5-tetramethyl-3,6--dichlorbenzen, l-butyl-4-cyclohexyl-2,5-dibrombenzen, l-hexyl-3-dodecyl-2,5-dichlorbenzen, l-octadecyl-2,5--diiodbenzen, l-phenyl-2-chlor-5-brombenzen, 1-p-tolyl-15 -2,5-dibrombenzen, 1-benzyl-2,5-dichlorbenzen, l-octyl-4- -(3-methylcyclopentyl)-2,5-dichlorbenzen og blandinger deraf.

Eksempler pâ nogle polyhalogenaromatiske forbindelser med mere end 2 halogensubstituenter pr. molekyle, der kan 20 anvendes ved fremgangsmâden if0lge opfindelsen, omfatter 1.2.3- trichlorbenzen, lr?,4-trichlorbenzen, 1,3-dichlor--5-brombenzen, 1,2,4-triiodbenzen, 1,2-dibrom-4-iodbenzen, 2,4,6-trichlortoluen, 1,2,3,5-tetrabrombenzen, hexa-chlorbenzen, 1,3,5-trichlor-2,4,6-trimethylbenzen, 25 2,2,,4,4'-tetrachlorbiphenyl, 2,2',5,5’-tetraiodbiphe- nyl, 2,2',6,6'-tetrabrom,3,3',5,5'-tetrachlornaphthalen, 1.2.4- tribrom-5-methylnaphthalen og blandinger deraf.

Alkalimetalsulfider, der kan anvendes ved fremgangsmâden if0lge opfindelsen, omfatter lithiumsulfid, natrium-30 sulfid, kaliumsulfid, rubidiumsulfid, caesiumsulfid, og blandinger deraf. Alkalimetalsulfidet kan anvendes i hydratiseret form og/eller som en vandig blanding. Om 0nsket kan blandingen omfattende alkalimetalsulfidet fremstilles ved blanding af et vandigt alkalimetalbisulfid, 35 f.eks. vandig natriumbisulfid, og et vandigt alkalimetal- hydroxid, f.eks. vandig natriumhydroxid.

8

DK 156224B

Ο

Soin nævnt tidligere kan blandingen, der omfatter alkalimetalsulfidet, fortrinsvis ogsâ indeholde en base valgt blandt alkalimetalhydroxider og alkalimetal-carbonater. Eksempler pâ nogle baser, der kan anvendes, 5 omfatter lithiumhydroxid, natriumhydroxid, kalium- hydroxid, rubidiumhydroxid, caesiumhydroxid, lithium-carbonat, natriumcarbonat, kaliumcarbonat, rubidium-carbonat, caesiumcarbonat og blandinger deraf.

Eksempler pâ nogle N-alkyl-2-pyrrolidoner, der 10 kan anvendes ved fremgangsmâden if0lge opfindelsen, om fatter N-methyl-2-pyrrolidon, N-ethyl-2-pyrrolidon, N-propyl-2-pyrrolidon, N-isopropyl-2-pyrrolidon, N--3,4,5-tetramethyl-2-pyrrolidon, N,3-dimethyl-5--ëthyl-2-pyrrolidon, N-methyl-3-propyl-2-pyrrolidon, 15 N-methyl-4-isopropyl-2-pyrrolidon og blandinger deraf.

Sk0nt molforholdet mellem p-dihalogenbenzenen og alkalimetalsulfidet kan varieres over et betydeligt omrâde, ligger det almindeligvis mellem 0,9:1 og 2:1, fortrinsvis 0,95:1 til 1,2:1. Mængden af polyhalogen-20 aromatisk forbindelse med mere end 2 halogensubstituenter pr. molekyle kan, hvis den anvendes/varieres betydeligt afhængig dels af halogenindholdet i den polyhalogenaro-matiske forbindelse, men vil være op til 0,6 vægtdele, fortrinsvis 0,1 vægtdele til 0,4 vægtdele, pr. 100 vægtdele p-25 dihalogenbenzen. Molforholdet mellem lithiumacetat og alka- limetalsulfid kan varieres inden for et betydeligt omrâde, men vil sædvanligvis ligge inden for omrâdet 0,7:1 til 4:1, især 0,9 til 1,5:1. Nâr der anvendes en base valgt blandt alkalimetalhydroxider og alkalimetalcarbonater, kan molfor-30 holdet mellem alkalimetalsulfidet, undtagen al den base, der forbruges ved omdannelsen af alkalimetalsulfid, hvis det anvendes, i forhold til alkalimetalsulfid varierer betydeligt, men vil sædvanligvis være op 0,8:1, fortrinsvis inden for omrâdet 0,01:1. Mængden af N-alkyl-35 -2-pyrrolidon under dehydratiseringen kan variere betyde- Ο 9

DK 1S6224B

ligt, raen vil sædvanligvis ligge inden for omrâdet 200 g til ca. 1000 g, fortrinsvis 300 g til 800 g, pr. g mol af anvendt alkalimetalsulfid ved polyraeri-sationsreaktionen. Om 0nsket kan der tilsættes en 5 yderligere mængde N-alkyl-2-pyrrolidon, dvs. en mængde op til 1000 g pr. graramol af anvendt alkalimetalsulfid, efter dehydratiseringstrinet, men f0r polymerisations-trinet.

Sk0nt reaktionstemperaturen under polymerisaitionen 10 kan variere betydelig, vil den sædvanligvis ligge inden for omrâdet fra 125°C til 450°C, fortrinsvis fra 175 til 350°C. Reaktionstiden kan variere betydeligt, delvis i afhængighed af reaktionstemperaturen, men vil sædvanligvis andrage fra 10 minutter til 72 timer, fortrinsvis fra 15 1 time til 8 timer. Trykket skal være tilstrækkeligt til at bevare p-dihalogenbenzenen, den polyhalogenaromatiske forbindelse med mere end 2 halogensubstituenter pr. molekyle, hvis den anvendes, og N-alkyl-2-pyrrolidonen ho-vedsagelig i flydende fase.

20 Arylensulfidpolymererne, der fremstilles ved fremgangs- mâden if0lge opfindelsen, kan fraskilles fra reaktions-blandingen pâ sædvanlig mâde, f.eks. ved frafiltrering af polymeren efterfulgt af vask med vand èller fortynding af reaktionsblandingen med vand efterfulgt af vask med 25 vand eller fortynding af reaktionsblandingen med vand efterfulgt af filtrering og vask med vand af den polymère. Alternativt kan N-alkyl-2-pyrrolidonen genvindes ved afde-stillering fra reaktionsblandingen f0r vasken med vand. Nàr sidstnævnte fremgangsmâde anvendes, og der til polymerisa-30 tionsreaktoren sættes en mængde alkalimetalhydroxid, der er storre end nddvendig til omdannelse af alkalimetalbisulfidet, hvis det anvendes, til alkalimetalsulfid, og N-alkyl-2-pyr-rolidonen afdestilleres ved foroget temperatur, f.eks. over 200“C, foretrækkes det, at carbondioxid ledes til polymeri-35 sationsreaktionsblandingen eller tilfores efter afslutning 10 Ο

DK 156224B

af polymerisationsreaktionen, men f0r afdestilleringen af N-alkyl-2-pyrrolidonen, for at modvirke en nedbryd-ning af arylensulfidpolymeren under afdestilleringen af N-alkyl-2-pyrrolidonen.

5 Arylensulfidpolymererne, der fremstilles ved fremgangsmâden if01ge opfindelsen, kan blandes med fyldstoffer, pigmenter, strækkemidler eller andre polymère.

De kan ligesom de fra ovennævnte patentskrifter kendte hærdes med tværbinding og/eller kædeforlængelse f.eks. ved 10 opvarmning tiltemperaturer pâ ca. 480°C i nærværelse af en gas, som indeholder frit oxygen, til fremstilling af hær-dede produkter med hoj termisk stabilitet og god kemisk modstandsdygtighed, men ofte kan denne efterbehandling udelades. De kan anvendes ved fremstillingen af 15 overtræk, film, st0bte artikler og fibre, Sâdanne arylensulfidpolymere med en forholdsvis lav smelte-flydning, f.eks. inden for omrâdet fra ca. 50 til ca. 700 (bestemt if01ge metoden ASTM D 1238-70, modi-ficeret til en temperatur pâ 316°C under anvendelse af 20 en vægt pâ 5 kg, idet værdien udtrykkes i g/10 min.) er særlig anvendelige ved fremstillingen af fibre, st0bte artikler og film, da det sædvanlige hærdningstrin kan undgâs.

I de f0lgende eksempler bestemmes smelteflyd-25 ningsværdier if01ge metoden ASTM D 1238-70, modificeret til en temperatur pâ 316°C under anvendelse af en vægt pâ 5 kg, idet værdien udtrykkes i g/10 min. Værdier for det logaritmiske viskositetstal er blevet bestemt ved 206°C i 1-chlornaphthalen ved en polymerkoncentra-30 tion pâ 0,4 g/dl opl0sning.

Eksempel 1 (kontroleksempel) I et kontrolfors0g med dehydratisering af ingredien-serne i êt enkelt trin, fremstilles poly-(p-phenylsulfid) 35 ved en fremgangsmâde, der repræsenterer den kendte teknik, under anvendelse af vand i fri form og som hydra- 0 11

DK 156224B

tiseringsvand fra natriumsulfid i en total mængde, der omtrent er lig med den mængde, der vil anvendes ved en koimnerciel metode, ved hvilken der anvendes vandig natriumsulfid fremstillet ud fra kommercielt 5 tilgængeligt vandig natriumbisulfid og vandig natrium- hydroxid. 983,7 g (60% pr0ve, 7,56 mol) natriumsulfid, 46,8 g (1,7 mol) natriumhydroxid, 765 g (7,50 mol) lithiumacetatdihyrat, 384,9 g afioniseret vand og 3000 ml (3078 g) N-methyl-2-pyrrolidon anbringes i en 10 orar^rt 7,6-liters reaktionsbeholder, der derpâ skylles med nitrggen. Blandingen dehydratiseres derpâ ved tilf0ring af varme under dehydratiseringstrinet fra to spændingsregulerede elektriske opvarmninger forbundet til en 220-volt kilde. Nâr blandingen har nâet en 15 temperatur pâ 129°C, begynder tilbagesvalingen, og det er n0dvendigt at anvende vandafk01ing af reaktoren til formindskelse af opskumning af overfyldning af de-stillationskolonnen. Den kraftigste opskumning og overfyldning er overstâet, nâr beholdertemperaturen har 20 nâet 143°C, pâ hvilket tidspunkt der er opnâet et destillat pâ 200 ml. Imidlertid fortsættes vandafk0lingen, og der sker overfyldning eller oversv0mmelse, indtil beholdertemperaturen er nâet op pâ 154°C, til hvilket tidspunkt, der er opnâet et destillat pâ 450 ml. Pâ dette 25 tidspunkt standses vandafk01ingen, og destillationen fortsættes, indtil beholdertemperaturen har nâet 207°C, og destillationstemperaturen har nâet 183°C. Det totale destillat, omfattende primært vand, har et rumfang pâ 1000 ml. Til den resterende blanding sættes 1137 g 30 (7,83 mol) p-dichlorbenzen og 500 ml (513 g) N-methyl- -2-pyrrolidon. Den resulterende blanding opvarmes i 3 timer ved 266°C og et maksimalt tryk pâ 12,6 atmosfærer. Reaktionsproduktet afk0les, vaskes 4 gange med vand og t0rres i en vakuumovn til opnâelse af 658,6 g poly-35 -(p-phenylsulfid) med en smelteflydning pâ 384 g/10 min.

og et logaritmisk viskositetstal pâ 0,25 dl/g.

12 Ο

DK 156224B

1;;μ

Eksempel 2

Ved et fors0g udf0res fremgangsmâden if0lge opfindelsen med dehydratisering af ingredienserne i to adskilte trin, idet poly-(p-phenylensulfid) fremstilles 5 under anvendelse af vand i fri form og som hydratiseringsvand i en mængde lig med den anvendte mængde i eksempel l. 765 g (750 mol) lithiumacetatdihydrat og 3000 ml (3078 g) N-methyl--2-pyrrolidon anbringes i en 7,6 liters reaktionsbeholder med omr0rer som anvendt i eksempel 1, og reaktoren skylles 10 med nitrogen. Blandingen dehydratiseres derpâ ved tilfbring af varme under dehydratiseringstrinet fra de samme to varme-re, der forsynes med den samme str0m i ampere opnâet ved anvendelse af de samme sæt spændingsregulatorer ved den samme konstante værdi og forbundet til den samme spændings-15 kilde som anvendt i eksempel 1. Ved denne opvarmning foreta ges destillationen, indtil beholdertemperaturen har nâet 204°C, uden at der sker nogen opskumning eller overfyld-ning af kolonnen, og der dannes 290 ml destillat omfattende hovedsagelig vand. Reaktoren afk0les derpâ til 93°C 20 under skylning med nitrogen, hvorpâ der tilsættes 983,7 g (60% pr0ve, 7,56 mol) natriumsulfid, 46,8 g (1,17 mol) natriumhydroxid og 384,9 g afioniseret vand. Reaktoren skylles derfor med nitrogen, og et andet hydratiserings-trin udf0res. Dette andet hydratiseringstrin foregâr 25 ved tilledning af varme under dehydratiseringstrinet fra de samme to varmere under samme betingelser som i eksempel 1. Nâr beholdertemperaturen har nâet 132°C, anvendes vandafk0ling til styring af en lille over-fyldning i destillationskolonnen. Overfyldningen er 30 imidlertid afsluttet, nâr beholdertemperaturen har nâet 149°C, pâ hvilket tidspunkt vandafk0lingen afbrydes.

Pâ dette tidspunkt har destillatet et rumfang pâ 100 ml og bestâr primært af vand. Overfyldningen under dette andet destillationstrin er ubetydelig i sammenligning 35 med, hvad der observeres ved destillationen i eksempel 1.

Dehydratiseringen fortsættes uden overfyldning eller

13 DK 156224 B

0 vandafk0ling, indtil beholdertemperaturen har nâet 209°C, og destillationstemperaturen har nâet 183°C-Det totale destillat, der primært bestâr af vand, har et rumfang pâ 735 ml. Den resterende blanding tilsættes 5 1137 g (7,73 mol) p-dichlorbenzen og 500 ml (513 g) N-methyl-2-pyrrolidon. Den resulterende blanding opvarmes i 3 timer ved 266°C ved et maksimalt tryk pâ 12,6 atmosfærer. Reaktionsproduktet afk0les, vaskes 4 gange med vand og t0rres i en vakuumovn til dannelse af 668,5 g 10 poly-(p-phenylensulfid) med en smelteflydning pâ 185 g/- 10 min og et logaritmisk viskositetstal pâ 0,31 dl/g.

I dette eksempel er graden af opskumningen og overfyldningen i destillationskolonnen meget mindre end i eksempel 1. Yderligere er molekylvægten af den 15 fremstillede poly-(p-phenylensulfid) i dette eksempel betydeligt h0jere, baseret pâ mâling af smelteflydning og det logaritmiske viskositetstal, end hvad der er opnâet i eksempel 1.

20 Eksempel 3 (kontroleksempel)

Ved et kontrolfors0g med dehydratisering af ingredienserne i êt enkelt trin er forgrenet poly-(phe-nylensulfid) fremstillet ved en fremgangsmâde, der repræsenterer den kendte teknik^ under anvendelse af i 25 fri form og som hydratiseringsvand i natriumsulfid i en total mængde, der omtrent er lig med den mængde, der anvendes' ved en kommerciel metode med vandig natriumsulfid fremstillet ud fra kommercielt tilgænge-ligt vandigt natriumbisul'fid og vandigt natriumhydroxid.

30 983,7 g (60% pr0ve, 7,66 mol) natriumsulfid, 46,8 g (1,17 mol) natriumhydroxid, 715 g (7,50 mol) lithium-acetatdihydrat, 384,9 g afioniseret vand og 3000 ml (3078 g) N-methyl-2-pyrrolidon anbringes i en omr0rt .

7,6-liter reaktionsbeholder, der derpâ skylles med 35 nitrogen. Blandingen hydratiseres sâ ved tilledning af vanne.under dehydratiseringstrinet fra to spændings-

DK 156224B

ο 14 regulerende elektriske opvarmere forbundet til en 220-volt kilde. Nâr blandingen har nâet en temperatur pâ 134°C, begynder tilbagesvalin^en, og det er n0dvendigt at anvende vandafk0ling af reaktoren til formindskelse 5 af opskumning og overfyldning af destillationskolonnen.

Den kraftige opskumning og overfyldning er overstâet, nâr beholdertemperaturen har nâet 141°C, pâ hvilket tidspunkt der er opnâet 275 ml destillat. Pâ dette tidspunkt afbrydes vanda£k0lingen, og destillationen 10 fortsættes, indtil beholdertemperaturen har nâet 206°C, og destillationstemperaturen har nâet 183°C. Det totale destillat, der primært bestâr af vand, har et rumfang pâ 1250 ml. Den resterende blanding tilsættes 1137 g (7,73 mol) p-dichlorbenzen, 1,5 g (0,0083 mol) 1,2,4-tri-15 chlorbenzen og 500 ml (513 g) N-methyl-2-pyrrolidon.

Den dannede blanding opvarmes i 3 timer ved 266°C ved et maksimalt tryk pâ 12,6 atmosfærer. Reaktionsproduktet afk01es, vaskes fire gange med vand og t0rres i en vakuumovn til dannelse af 613,3 g af en forgrenet poly-20 -(phenylensulfid) med eh smelteflydning pâ 572 g/10 min og et logaritmisk viskositetstal pâ 0,19 dl/g.

Eksempel 4 I et fors0g, der belyser fremgangsmâden if01ge 25 opfindelsen, foretages dehydratisering af ingredienserne i to særskilte trin, hvor en forgrenët poly-(phenylensulfid) fremstilles under anvendelse af vand i fri form og som hydratiseringsvand i en mængde lig med den anvendte mængde i eksempel 3. 765 g (7,50 mol) lithiumacetat-30 dihydrat og 3000 ml (3078 g) N-methyl-2-pyrrolidon anbringes i en 7,6-liter reaktionsbeholder som anvendt i eksempel 3, og reaktoren skylles med nitrogen. Blandingen dehydratiseret sâ under tilledning af varme under de-hydratiseringstrinet fra de samme to varmere under de 35 samme betingelser som i eksempel 3. Ved denne opvarmning foretages destination indtil beholdertemperaturen har 0

15 DK 156224 B

har nâet 204°C, uden at der forekommer nogen opskumning og overfyldning af kolonnen, og der opnâes 310 ml destillat/ der hovedsageligt bestâr af vand. Reaktoren afk0les derpâ til 93°C under skylning med nitrogen, 5 hvorpâ 983,7 g (60% pr0ve, 7,56 mol) natriumsulfid, 46,8 g (1,17 mol) natriumhydroxid og 384,9 g afioniseret vand tilsættes. Reaktoren skylles derpâ med nitrogen, og et andet dehydratiseringstrin ,udf0res. Denne anden <de-hydratisering udf0res med tilledning af varme under 10 dehydratiseringstrinet fra de samme to varmere under de samme betingelser som i eksempel 3. Dehydratiseringen udf0res, uden der sker nogen overfyldning eller vandafk01ing, indtil beholdertemperaturen har nâet 206°C, og destillationstemperaturen har nâet 183°C. Det 15 totale destillat, der primært bestâr af vand, har et rumfang pâ 950 ml. Den resterende blanding tilsættes 1137 g (7,73 mol) p-dichlorbenzen, 1,5 g (0,0083 mol) 1,2,4— -trichlorbenzen og 500 ml (513 g) N-methyl-2-pyrrolidon.

Den resulterende blanding opvarmes i tre timer til 266°C 20 ved et maksimalt tryk pâ 12,9 atmosfærer. Reaktionsproduktet afk01es, vaskes 4 gange med vand og t0rres i en vakuum-ovn til dannelse af 688,6 g forgrenet poly-(phenyl-sulfid) med en smelteflydning pâ 148 g/10 min og et logaritmisk viskositetstal pâ 0,26 dl/g.

25 I dette eksempel sker der sâledes ingen opskumning og overfyldning af destillationskolonnen^ hvorimod en kraftig opskumning og overflydning fremkommer i destilla-tionskolonnen i eksempel 3. Yderligere er molekylvægten af den forgrenede poly-(phenylensulfid) fremstillet i 30 dette eksempel betydelig h0jere, baseret pâ smelteflydning og logaritmisk viskositetstal, end hvad der er opnâet i eksempel 3.

35

Claims (4)

1. 0 DK 156224 B
2. 1. Fremgangsmâde til fremstilling af en arylen-sulfidpolymer, ved hvilken man oinsætter en p-dihalogen-benzen med formlen 5 R R x-/ ^-x
3. 10 RR hvor X hver for sig betyder chlor, brom eller iod, og R hver især betyder hydrogen, alkyl, cycloalkyl eller aryl/ idet det totale antal carbonatomer i molekylet er fra 6 til 24, og R-grupperne er hydrogen i mindst 15 50 molprocent af den anvendte p-dihalogenbenzen, even- tuelt sammen med op til 0,6 vægtprocent beregnet pâ p-dihalogenbenzen, af mindst én polyhalogenaromatisk forbindelse med raere end to halogensubstituenter pr. molekyle og repræsenteret ved formlen R"'%nr hvor 20 x er som ovenfor defineret, n er et tal fra 3 til 6, og R"' er en polyvalent aromatisk gruppe med valensen n, der kan indeholde op til 4 methylsubstituenter, idet det totale antal carbonatomer i R"' er fra 6 til 16, med et alkalimetalsulfid samt eventuelt en base i 25 nærværelse af en N-alkyl-2-pyrrolidon med formlen R,"l—r*' OR'—l C=0 p»
4. 30 K hvor hver R' betyder hydrogen eller R", og R" betyder alkylgruppe med 1-3 carbonatomer, idet det totale antal carbonatomer i hvert molekyle af N-alkyl-2-pyrrolidonen er fra 5 til 8, samt lithiumacetat, og f0r tilsætning 35 af p-dihalogenbenzen og eventuelt den polyhalogenaromatiske forbindelse til reaktionszonen befrier de andre udgangs-