JP2000273174A - ポリアリーレンスルフィド系樹脂の精製方法 - Google Patents

ポリアリーレンスルフィド系樹脂の精製方法

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JP2000273174A
JP2000273174A JP11075618A JP7561899A JP2000273174A JP 2000273174 A JP2000273174 A JP 2000273174A JP 11075618 A JP11075618 A JP 11075618A JP 7561899 A JP7561899 A JP 7561899A JP 2000273174 A JP2000273174 A JP 2000273174A
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polyarylene sulfide
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washing
organic solvent
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Masaya Okamoto
正哉 岡本
Minoru Chiga
実 千賀
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Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Japan Petroleum Energy Center JPEC
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Petroleum Energy Center PEC
Idemitsu Petrochemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリアリーレンスルフィド系樹脂をほと
んど損失させることなく、該樹脂から効果的にアルカリ
金属ハロゲン化物を除去することができる精製方法を提
供すること。 【解決手段】 ポリアリーレンスルフィド系樹脂を軟化
ないし溶融状態で、ポリアリーレンスルフィド系樹脂が
飽和溶解した非プロトン性有機溶媒と水との混合溶媒で
洗浄するポリアリーレンスルフィド系樹脂の精製方法で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はポリアリーレンスル
フィド系樹脂の精製方法に関し、さらに詳しくはポリア
リーレンスルフィド系樹脂中に存在するハロゲン化アル
カリ金属化合物等の不純物を効率よく除去することがで
きるポリアリーレンスルフィド系樹脂の精製方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ポリアリーレンスルフィド(以下、PA
Sということがある)系樹脂、中でも特にポリフェニレ
ンスルフィド(以下、PPSということがある)樹脂
は、機械的強度,耐熱性,難燃性,耐溶剤性等に優れる
と共に、良好な電気的特性や高い剛性を有するエンジニ
アリングプラスチックとして知られており、電子・電気
機器部品の素材等の各種材料として広く用いられてい
る。これらの樹脂の製造には、従来、N−メチル−2−
ピロリドン(以下、NMPということがある)等の非プ
ロトン性有機溶媒中でp−ジクロロベンゼン等のジハロ
ゲン化芳香族化合物と硫化ナトリウム等のナトリウム塩
とを反応させるという方法が一般に用いられてきた。し
かしながら、この方法においてはハロゲン化ナトリウム
が副生し、このハロゲン化ナトリウムはNMP等の溶媒
に不溶であるため樹脂中に取り込まれてしまい、重合
後、多量の水でPAS樹脂を洗浄しても、PAS樹脂中
のハロゲン化ナトリウムを十分に取り除くことはできな
かった。
【0003】そこで、ナトリウム塩に代えてリチウム塩
を用いて重合を行うことが注目されてきた。重合中に副
生するハロゲン化リチウムはNMP等の多くの非プロト
ン性有機溶媒(重合用溶媒)に可溶であるので、樹脂中
のリチウム濃度を比較的容易に低減することが可能とな
る。しかしながら、副生したハロゲン化リチウム等が不
純物として、PAS樹脂中に残存し、重合後、多量の水
で洗浄しても十分に取り除くことはできなかった。ポリ
アリーレンスルフィド系樹脂の製造において副生するア
ルカリ金属ハロゲン化物を効果的に取り除く方法とし
て、軟化ないし溶状態のポリフェニレンスルフィド樹脂
を有機アミド−水混合溶媒で洗浄する方法が提案されて
いる(特開昭61−228023号公報)。しかしなが
ら、この洗浄方法では、アルカリ金属ハロゲン化物を効
果的に除去することはできるが、ポリフェニレンスルフ
ィド樹脂の一部がアルカリ金属ハロゲン化物と一緒に液
相に溶解するため、得られるポリフェニレンスルフィド
樹脂の収量が低下するという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題に鑑
みなされたものであり、ポリアリーレンスルフィド系樹
脂をほとんど損失させることなく、該樹脂から効果的に
アルカリ金属ハロゲン化物を除去することができるポリ
アリーレンスルフィド系樹脂の精製方法を提供すること
を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ポリアリーレ
ンスルフィド系樹脂が飽和溶解した非プロトン性有機溶
媒と水との混合溶媒でポリアリーレンスルフィド樹脂を
洗浄することにより、上記課題を効果的に達成できるこ
とを見出した。本発明はかかる知見に基づいて完成した
ものである。すなわち、本発明は、ポリアリーレンスル
フィド系樹脂を軟化ないし溶融状態で、ポリアリーレン
スルフィド系樹脂が飽和溶解した非プロトン性有機溶媒
と水との混合溶媒で洗浄することを特徴とするポリアリ
ーレンスルフィド系樹脂の精製方法を提供するものであ
る。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の精製方法においては、P
AS系樹脂を軟化ないし溶融状態で洗浄するが、固化状
態のPAS系樹脂の洗浄を行うと、アルカリ金属ハロゲ
ン化物等の不純物の除去が充分に行われないという不都
合がある。本発明の精製方法を適用し得るPAS系樹脂
に特に制限はなく、例えばp−ジクロロベンゼンと、硫
黄源とを有機極性溶媒中でそれ自体公知の方法により重
縮合反応させることにより得られるポリフェニレンスル
フィド樹脂などが挙げられる。PAS系樹脂は一般にそ
の製造法により実質上線状で分岐、架橋構造を有しない
分子構造のものと、分岐や架橋構造を有する構造のもの
が知られているが本発明においてはそのいずれのタイプ
のものについても有効である。PAS系樹脂としては、
繰り返し単位としてパラフェニレンスルフィド単位を7
0モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上含有す
るホモポリマーまたはコポリマーが挙げられる。共重合
構成単位としては、例えばメタフェニレンスルフィド単
位、オルソフェニレンスルフィド単位、p,p’−ジフ
ェニレンケトンスルフィド単位、p,p’−ジフェニレ
ンスルホンスルフィド単位、p,p’−ビフェニレンス
ルフィド単位、p,p’−ジフェニレンエーテルスルフ
ィド単位、p,p’−ジフェニレンメチレンスルフィド
単位、p,p’−ジフェニレンクメニルスルフィド単
位、ナフチルスルフィド単位などが挙げられる。また、
本発明のポリアリーレンスルフィドとしては、前記の実
質上線状ポリマーの他に、モノマーの一部分として3個
以上の官能基を有するモノマーを少量混合使用して重合
した分岐または架橋ポリアリーレンスルフィドや、ま
た、これを前記の線状ポリマーにブレンドした配合ポリ
マーも本発明精製方法の適用対象とすることができる。
【0007】本発明に用いられる非プロトン性有機溶媒
としては、一般に、非プロトン性の極性有機化合物(た
とえば、アミド化合物,ラクタム化合物,尿素化合物,
有機イオウ化合物,環式有機リン化合物等)を、単独溶
媒として又は混合溶媒として好適に使用することができ
る。これらの非プロトン性の極性有機化合物のうち、上
記アミド化合物としては、たとえば、N,N−ジメチル
ホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N
−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミ
ド、N,N−ジプロピルアセトアミド、N,N−ジメチ
ル安息香酸アミドなとを挙げることができる。
【0008】また、上記ラクタム化合物としては、たと
えば、カプロラクタム、N−メチルカプロラクタム、N
−エチルカプロラクタム、N−イソプロピルカプロラク
タム、N−イソブチルカプロラクタム、N−ノルマルプ
ロピルカプロラクタム、N−ノルマルブチルカプロラク
タム、N−シクロヘキシルカプロラクタム等のN−アル
キルカプロラクタム類、N−メチル−2−ピロリドン
(NMP)、N−エチル−2−ピロリドン、N−イソプ
ロピル−2−ピロリドン、N−イソブチル−2−ピロリ
ドン、N−ノルマルプロピル−2−ピロリドン、N−ノ
ルマルブチル−2−ピロリドン、N−シクロヘキシル−
2−ピロリドン、N−メチル−3−メチル−2−ピロリ
ドン、N−エチル−3−メチル−2−ピロリドン、N−
メチル−3,4,5−トリメチル−2−ピロリドン、N
−メチル−2−ピペリドン、N−エチル−2−ピペリド
ン、N−イソプロピル−2−ピペリドン、N−メチル−
6−メチル−2−ピペリドン、N−メチル−3−エチル
−2−ピペリドンなどを挙げることができる。
【0009】また、前記尿素化合物としては、たとえ
ば、テトラメチル尿素、N,N’−ジメチルエチレン尿
素、N,N’−ジメチルプロピレン尿素などを挙げるこ
とができる。さらに、前記有機イオウ化合物としては、
たとえば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシ
ド、ジフェニルスルホン、1−メチル−1−オキソスル
ホラン、1−エチル−1−オキソスルホラン、1−フェ
ニル−1−オキソスルホランなどを、また、前記環式有
機リン化合物としては、たとえば、1−メチル−1−オ
キソホスホラン、1−ノルマルプロピル−1−オキソホ
スホラン、1−フェニル−1−オキソホスホランなどを
挙げることができる。これら各種の非プロトン性極性有
機化合物は、それぞれ一種単独で又は二種以上を混合し
て、さらには、本発明の目的に支障のない他の溶媒成分
と混合して、前記非プロトン性有機溶媒として使用する
ことができる。前記各種の非プロトン性有機溶媒の中で
も、好ましいのはN−アルキルカプロラクタム及びN−
アルキルピロリドンであり、特に好ましいのはN−メチ
ル−2−ピロリドンである。
【0010】本発明においては、PAS系樹脂を非プロ
トン性有機溶媒に飽和溶解させたものと水との混合溶媒
をPAS系樹脂の洗浄に用いるが、PAS系樹脂の溶解
が飽和溶解ではない場合、洗浄後のPAS系樹脂の収量
が低下するという不都合が生じる。ここで、飽和溶解と
は、洗浄温度において、PAS系樹脂が非プロトン性有
機溶媒にそれ以上溶解しない飽和溶液を形成している状
態を意味する。非プロトン性有機溶媒に飽和溶解させる
PAS系樹脂は、特に限定されるものではなく、上述の
PAS系樹脂と同様のものを使用することができるが、
洗浄されるPAS系樹脂と同種のものが好ましい。ま
た、分子量の小さいものが好ましく、具体的には、ポリ
マーの固有粘度ηinh が0.3以下のものが好ましい。ポ
リマーの固有粘度ηinh は、特に好ましくは0.2以下、
さらに好ましくは0.1以下である。非プロトン性有機溶
媒に飽和溶解させるPAS系樹脂の分子量が大きいと、
飽和溶解したPAS系樹脂が、洗浄されるPAS系樹脂
中の低分子量体と置き換わるため、洗浄されるPAS系
樹脂の分子量が変化する恐れがある。なお、上記固有粘
度は、粒状のPAS系樹脂をα−クロルナフタレンに0.
4デシリットル/gの濃度になるように溶解し、206
℃の温度でウベローデ粘度計を使用して測定された値で
ある。
【0011】PAS系樹脂が飽和溶解した非プロトン性
有機溶媒と混合して用いる水には特に制限はないが、蒸
留水が好ましい。PAS系樹脂が飽和溶解した非プロト
ン性有機溶媒と水との混合比は重量比(PAS系樹脂が
飽和溶解した非プロトン性有機溶媒/水)で55/45
〜95/5とすることが好ましく、65/35〜90/
10が特に好ましく、70/30〜85/10がさらに
好ましい。水の混合比率が45重量%を超えると、PA
S系樹脂が軟化ないし溶融状態になりにくく、PAS系
樹脂が固化する可能性がある。また、水の混合比率が5
重量%未満では、PAS系樹脂が全て溶解して均一な溶
液となるため、洗浄することができない。
【0012】PAS系樹脂の洗浄濃度は、PAS系樹脂
が飽和溶解した非プロトン性有機溶媒1リットルに対
し、洗浄されるPAS系樹脂を10〜400gとするこ
とが好ましく、特に好ましくは50〜300g、さらに
好ましくは100〜250gである。PAS系樹脂の洗
浄量が400gを超えると洗浄効率が低下する傾向にあ
り、また、10g未満では経済性に劣るものとなる。
【0013】洗浄温度は、220〜300℃が好まし
く、特に230〜270℃が好ましく、さらに240〜
260℃が好ましい。洗浄温度が300℃を超えるとP
AS系樹脂が分解し、220℃未満ではPAS系樹脂が
軟化ないし溶融しない。
【0014】本発明の精製方法においては、洗浄回数を
複数回とすることにより、洗浄効果を高めることができ
る。また、本発明の応用として、PAS系樹脂の重合と
洗浄とを図1に示すような連続プロセスとすることがで
きる。まず、PAS系樹脂を重合した後、液相とPAS
系樹脂相(ポリマー相)とに分離し(第1分離系)、液
相を廃棄する。残ったポリマー相を、PAS系樹脂が飽
和溶解した非プロトン性有機溶媒と水との混合溶媒(飽
和洗浄溶媒)で洗浄し(第1洗浄系)、飽和洗浄溶媒と
ポリマー相に分離し(第2分離系)、使用後の飽和洗浄
溶媒を第1分離系に送出する。残ったポリマー相を飽和
洗浄溶媒で洗浄し(第2洗浄系)、飽和洗浄溶媒とポリ
マー相に分離し(第3分離系)、使用後の飽和洗浄溶媒
を第1洗浄系に送出する。残ったポリマー相に非プロト
ン性有機溶媒と水との混合溶媒(フレッシュ洗浄溶媒)
を加えて洗浄し(第3洗浄系)、飽和洗浄溶媒とポリマ
ー相に分離し(第4分離系)、精製されたポリマー(P
AS系樹脂)を得る。飽和洗浄溶媒は第2洗浄系に送出
する。このように、第3洗浄系にフレッシュ洗浄溶媒を
投入し、第2洗浄系、第1洗浄系及び第1分離系に、P
AS系樹脂が飽和溶解した非プロトン性有機溶媒をカウ
ンターフローすることにより、各洗浄系におけるポリマ
ーの損失がなく、重合後の第1分離系において不純物と
ともに液相に溶解するために若干のポリマー損失がある
のみである。
【0015】
【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。 実施例1 1リットルのオートクレーブに硫化リチウム25.0g
(0.544モル)、p−ジクロロベンゼン80.0g(0.
544モル)、水酸化リチウム一水和物1.14g(0.0
272モル)、水4.41g(0.245モル)及びNMP
235ミリリットルを入れ、260℃で3時間反応させ
た。反応終了後、塩化アンモニウム水溶液(塩化アンモ
ニウム2.33g,水28.7g)及びNMP28.7gを加
え、260℃で10分間攪拌し、攪拌終了後220℃に
降温し、オートクレーブのボトムから液相を抜き出し、
ポリマー相をオートクレーブ中に残した。オートクレー
ブを再び昇温し、240℃において、固有粘度ηinh
0.07のポリフェニレンスルフィド樹脂を飽和溶解させ
たNMP−水混合溶媒(NMP236ミリリットル,水
33.6g)をポリマー相に加え、さらに昇温して260
℃となった時点で240℃に降温し、10分間攪拌洗浄
した後、220℃に降温し、オートクレーブのボトムか
ら液相を抜き出した。このように、昇温し、ポリフェニ
レンスルフィドを飽和溶解させたNMP−水混合溶媒を
加え、降温して液相を抜き出すという洗浄操作を計4回
行った。洗浄終了後、オートクレーブを開放し、精製さ
れたケーキ状のポリフェニレンスルフィド樹脂を得た。
このポリフェニレンスルフィド樹脂を粉砕し、真空乾燥
することにより、残存するNMPを除去した。ポリフェ
ニレンスルフィド樹脂の収量は53.5gであり、理論収
量(58.8g)の91%であった。また、ポリフェニレ
ンスルフィド樹脂中に残存するリチウム量は10ppm
であった。 比較例1 実施例1において、ポリフェニレンスルフィド樹脂を飽
和溶解させたNMP−水混合溶媒の代わりに、NMP−
水混合溶媒を使用してポリフェニレンスルフィド樹脂の
洗浄を行った以外は、実施例1と同様に行った。ポリフ
ェニレンスルフィド樹脂の収量は45.3gであり、理論
収量の77%であった。
【0016】
【発明の効果】本発明の精製方法によれば、ポリアリー
レンスルフィド系樹脂をほとんど損失させることなく、
該樹脂から効果的にアルカリ金属ハロゲン化物を除去す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を応用した、重合と洗浄との連続プロ
セスを示すフロー図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリアリーレンスルフィド系樹脂を軟化
    ないし溶融状態で、ポリアリーレンスルフィド系樹脂が
    飽和溶解した非プロトン性有機溶媒と水との混合溶媒で
    洗浄することを特徴とするポリアリーレンスルフィド系
    樹脂の精製方法。
  2. 【請求項2】 ポリアリーレンスルフィド系樹脂が飽和
    溶解した非プロトン性有機溶媒と水との混合比率が重量
    比で55/45〜95/5である請求項1記載のポリア
    リーレンスルフィド系樹脂の精製方法。
  3. 【請求項3】 洗浄濃度が、ポリアリーレンスルフィド
    系樹脂が飽和溶解した非プロトン性有機溶媒1リットル
    に対し、洗浄されるポリアリーレンスルフィド系樹脂が
    10〜400gであり、洗浄温度が220〜300℃で
    ある請求項1又は2記載のポリアリーレンスルフィド系
    樹脂の精製方法。
  4. 【請求項4】 非プロトン性有機溶媒が、N−メチル−
    2−ピロリドンである請求項1〜3のいずれかに記載の
    ポリアリーレンスルフィド系樹脂の精製方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002226585A (ja) * 2001-01-31 2002-08-14 Petroleum Energy Center ポリアリーレンスルフィドの製造方法
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