JP2002517579A - カルボキシ官能化ポリフェニレンエーテル及びそれを含有するブレンド - Google Patents
カルボキシ官能化ポリフェニレンエーテル及びそれを含有するブレンドInfo
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Abstract
Description
な官能化ポリフェニレンエーテルに関する。
誘電特性を始めとする優れた性質によって特徴付けられる広く用いられている種
類のエンジニアリングプラスチックである。ポリフェニレンエーテルをブレンド
成分としてポリマーブレンドに配合することによってこのような望ましい性質を
導入することに絶えず関心がもたれている。しかし、これは、ポリフェニレンエ
ーテルが多くの他のポリマーと非相溶性であるために困難であることが多い。
、他のポリマーと反応性をもつ官能基をポリフェニレンエーテルに導入して、相
溶化剤として作用するコポリマーを含む組成物を形成し得るようにすることであ
る。例えば、カルボン酸官能基又はその誘導体を含むポリフェニレンエーテルは
、ポリアミド、ヒドロキシ末端ポリエステル及びエポキシ基含有ポリマーなどの
他のポリマーとコポリマーを形成し得る。
ルへの導入は、塩化トリメリト酸無水物のような化合物とヒドロキシ末端基との
反応、無水マレイン酸やフマル酸などの化合物とのグラフト反応、或いはp−ヒ
ドロキシフェニル酢酸のような酸性化合物での再分配によって行われている。再
分配(redistribution)反応は、通例100℃をさほど上回らない温度並びにジア
リールペルオキシドやキノン類のような非破壊性の触媒及びトルエンのような比
較的不活性な溶媒の存在を始めとする比較的穏和な条件下で実施できるので、特
に重要であることが多い。再分配反応は、ポリマー分子を切断して、所望のカル
ボン酸基その他の官能基を含む低分子量の分子を生じる。
媒に適度な溶解性をもたないため、幾分困難である。さらに、ポリフェニレンエ
ーテルに上記化合物を導入できるのは、再分配反応の機構上、パラ位での置換に
よってパラ位が反応に利用できなくなることもあって、低レベルにすぎない。
リール置換アルカン酸でポリフェニレンエーテルの再分配を試みることが開示さ
れている。そこでは、4,4−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニ
ル)ペンタンのように2つのフェノール性ヒドロキシル基と該フェノール性ヒド
ロキシ基のオルト位にアルキル置換基とを有するカルボキシフェノール類は導入
されるが、p−ヒドロキシフェニルオクタン酸のような簡単なフェノール類は導
入されないという知見が得られた。従って、他のカルボン酸、特に上記のビスフ
ェノール系の酸よりも簡単な分子構造のものを用いた改良官能化法の開発が依然
として重要である。
−(CH2)3OH基が含まれているコポリフェニレンエーテルとエポキシ官能化又
はカルボキシ官能化オレフィンポリマーとの反応生成物が開示されている。当該
コポリフェニレンエーテルは、上記の基を含むフェノールと上記の基を含まない
フェノールとの2種類のフェノールの酸化カップリングでの共重合によって製造
される。カルボキシアルキル基を含むコポリフェニレンエーテルは開示されてい
ない。
再分配によって穏和な条件下でポリフェニレンエーテルに導入できるという知見
に基づいている。用いられる条件には、ポリフェニレンエーテルの溶解性が高い
単一溶媒の使用がある。
なるカルボキシ官能化ポリフェニレンエーテルである。
アルキル、アミノアルキル、炭化水素オキシ或いは2以上の炭素原子でハロゲン
原子と酸素原子とが隔てられているハロ炭化水素オキシであり、各Q2及びQ3は
独立に水素、ハロゲン、第一又は第二低級アルキル、フェニル、ハロアルキル、
炭化水素オキシ或いはQ1について上記で定義した通りのハロ炭化水素オキシで
あり、Rは炭素原子数1以上のアルキレン基である。
式(式II)の2−カルボキシアルキルフェノールと共に再分配することを含んで
なる、上記の官能化ポリフェニレンエーテルの製造方法である。
2−カルボキシアルキルフェノールと酸化カップリングすることを含んでなる、
上記の官能化ポリフェニレンエーテルの製造方法である。
応性ポリマーと容易にコポリマーを形成する。従って、本発明のさらに別の態様
は、上記の官能化ポリフェニレンエーテルと、カルボン酸と反応性の官能基を含
む1以上のポリマーとのコポリマーを含んでなる樹脂組成物である。
のポリマーである。ホモポリマー型ポリフェニレンエーテル及びコポリマー型ポ
リフェニレンエーテルのいずれも包含される。好ましいホモポリマーは2,6−
ジメチル−1,4−フェニレンエーテル単位を含むものである。好適なコポリマ
ーには、かかる単位を(例えば)2,3,6−トリメチル−1,4−フェニレン
エーテル単位と共に含むランダムコポリマーがある。その他、ポリフェニレンエ
ーテルにビニル単量体又はポリスチレンやエラストマーのようなポリマーなどの
物質を公知の方法でグラフトして得られる部分を含むポリフェニレンエーテル、
並びに低分子量ポリカーボネートやキノン類や複素環式化合物やホルマールのよ
うなカップリング剤を公知の方法で2本のポリフェニレンエーテル鎖のヒドロキ
シ基と反応させてさらに高分子量のポリマーとしたカップリング化ポリフェニレ
ンエーテル(ただし、フリーなOH基がかなりの割合で残っていることが条件と
される)も包含される。
.25dl/g以上の固有粘度を有し、大抵は0.25〜0.6dl/g、特に
0.4〜0.6dl/gの固有粘度を有する。
ルフェノールのような少なくとも1種類のモノヒドロキシ芳香族化合物の酸化カ
ップリングによって製造される。かかるカップリング反応には一般に触媒系が使
用され、該触媒系は通例、銅、マンガン又はコバルト化合物のような少なくとも
1種類の重金属化合物を通常は他の各種の物質と組合せた状態で含んでいる。
ル末端基を有する分子からなるものである。アミノアルキル基は通例ヒドロキシ
基に対してオルト位に位置する炭素原子と共有結合している。かかる末端基を含
む生成物は、ジ−n−ブチルアミンやジメチルアミンのような適当な第一又は第
二モノアミンを酸化カップリング反応混合物の一成分として導入することによっ
て得ることができる。また、4−ヒドロキシビフェニル末端基及び/又はビフェ
ニル構造単位も存在していることが多く、これらは、通例、副生物のジフェノキ
ノンが特に銅−ハライド−第二又は第三アミン系に存在しているような反応混合
物から得られる。かなりの割合のポリマー分子(通例ポリマーの約90重量%に
も達する)が上記の含アミノアルキル末端基及び4−ヒドロキシビフェニル末端
基の少なくともいずれかを含み得る。
フェニレンエーテルには、構造単位又はそれに付随する化学的特徴の差異とは無
関係に、現在公知のすべてのポリフェニレンエーテルが包含される。
構造単位(Q1-3は既に定義した通りである)を含む。式IIの単位は、酸素原子
に対して2位又は3位(好ましくは2位)にあるカルボキシアルキル基、及び残
る2位又は3位にあるQ2基によって特徴付けられる。当該カルボキシアルキル
基のR基は炭素原子数1以上、好ましくは炭素原子数2〜6のアルキレン基であ
り、直鎖でも枝分れでもよいが、普通は直鎖である。特に好ましいのはエチレン
基であり、それに対応するカルボン酸は2−(3−カルボキシプロピル)フェノ
ール(すなわちメリロット酸)である。
ニレンエーテルを、適当な2−カルボキシアルキルフェノール、すなわち式IIの
化合物(以下、便宜上単に「酸」ということもある)と共に再分配することによ
って行う。再分配は、例えば米国特許第3367978号、同第4234706
号及び同第5213886号並びにWhite他,J. Org. Chem.
, 34, 297−303(1969)に記載の通り実施し得る(これらの開
示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす。) 再分配反応では、通例、比較的不活性な溶媒(大抵はトルエンやキシレンのよ
うな芳香族炭化水素)溶液中のポリフェニレンエーテルを、上記酸及び再分配触
媒と共に約50〜110℃の温度に加熱する。好適な再分配触媒には、過酸化ベ
ンゾイル、過酸化クミル、t−ブチル過安息香酸及びt−ブチルアルカン酸のよ
うな過酸化物、並びに3,3′,5,5′−テトラメチル−4,4′−ジフェノ
キノン(TMDQ)のようなキノン類がある。
まれるが、その際、分子のヘッドの末端基として組み込まれることが最も多い。
酸の割合は所望の官能化度と生成物に望まれる全体分子量との組合せによって決
まるが、酸の割合が高いと官能化度が高くポリマーの平均分子量は低くなり、酸
の割合が低いと官能化度が低く高分子量のポリマーが得られる。一般に、酸の量
は、ポリフェニレンエーテルを基準にして約1〜10重量%であり、好ましくは
約2〜5重量%である。促進剤は大抵はポリフェニレンエーテルを基準にして約
1〜10重量%の量で用いられる。
シ芳香族化合物(式Iに相当するもの)との酸化カップリング反応による共重合
である。この反応の条件は当技術分野で周知のものであり、通例、既に説明した
ような酸化カップリング触媒の存在を伴う。この方法の利点は比較的高分子量の
官能化ポリフェニレンエーテルの製造が容易であることである。
マーと上記カルボキシ官能化ポリフェニレンエーテルとの反応を行うことによっ
て製造し得る。この種の反応性基の具体例は、ヒドロキシ基、アミノ基及びエポ
キシ基である。ポリマーは熱可塑性でも熱硬化性でもよい。好適なポリマーの例
は、ヒドロキシ末端ポリエステル、アミン末端ポリアミド、並びにビスフェノー
ル類のグリシジルエーテル、エポキシ官能化オレフィンポリマー、エポキシノボ
ラック及び脂環式エポキシ樹脂を始めとするエポキシ樹脂である。
び溶融反応条件を始めとする適当な条件下で行うことができる。反応は、適宜、
相間移動触媒やエポキシ硬化触媒などで例示される適当な触媒の存在下で行って
もよい。反応性の有無を問わず他の物質が存在していてもよい。代表的な物質は
耐衝撃性改良剤、硬化剤、充填材、顔料及び安定剤である。
。特記しない限り分子量は重量平均分子量であり、ゲルパーミエーションクロマ
トグラフィーで測定した。固有粘度は25℃のクロロホルム中で測定した。カル
ボキシ導入率はプロトン核磁気共鳴分光法で測定した。
メチル−1,4−フェニレンエーテル)の試料(20g)とメリロット酸800
mgをトルエン100mlに溶解した。様々な量の過酸化ベンゾイルを加えて、
混合物を90℃で90分間加熱した。混合物を冷却し、メタノールを加えて官能
化ポリフェニレンエーテルを沈殿させ、ろ過し、一晩真空乾燥した。結果を表I
に示す。
た。結果を表IIに示す。
社(Dow Chemical)から「DER 542」という商品名で販売されているテトラ
ブロモビスフェノールAジグリシジルエーテル37.8部、ビスフェノールAと
テトラブロモビスフェノールAジグリシジルエーテルとのコポリマー17.6部
、チバ・ガイギー社(Ciba Geigy)から「EPN 1138」という商品名で販売
されているエポキシノボラック17.6部、オクタン酸亜鉛3.64部、2−エ
チル−4−メチルイミダゾール0.33部及びジアミノジエチルトルエン0.8
4部から、固形分50%のトルエン溶液を調製した。この溶液で7628Eスタ
イルガラス繊維織物を含浸し、含浸織物を150℃で7分間加熱して溶媒を除く
とともにエポキシ樹脂を部分的に硬化させた。得られた強化プリプレグ6枚を重
ね、200℃の圧縮成形用金型中で3時間加熱した。製品は以下の性質をもった
積層体であった。
Claims (20)
- 【請求項1】 次の式(I)及び(II)の構造単位を含んでなるカルボキシ
官能化ポリフェニレンエーテル。 【化1】 式中、各Q1は独立にハロゲン、第一又は第二低級アルキル、フェニル、ハロ
アルキル、アミノアルキル、炭化水素オキシ或いは2以上の炭素原子でハロゲン
原子と酸素原子とが隔てられているハロ炭化水素オキシであり、各Q2及びQ3は
独立に水素、ハロゲン、第一又は第二低級アルキル、フェニル、ハロアルキル、
炭化水素オキシ或いはQ1について上記で定義した通りのハロ炭化水素オキシで
あり、Rは炭素原子数1以上のアルキレン基である。 - 【請求項2】 Q2が酸素原子に対して3位にあり、RCOOHが2位にあ
る、請求項1記載のポリフェニレンエーテル。 - 【請求項3】 各Q1がメチルであり、各Q2が水素である、請求項2記載の
ポリフェニレンエーテル。 - 【請求項4】 各Q3が水素である、請求項3記載のポリフェニレンエーテ
ル。 - 【請求項5】 Rが炭素原子数2〜6の直鎖アルキレン基である、請求項4
記載のポリフェニレンエーテル。 - 【請求項6】 Rがエチレンである、請求項5記載のポリフェニレンエーテ
ル。 - 【請求項7】 再分配触媒の存在下でポリフェニレンエーテルを2−カルボ
キシアルキルフェノールと共に再分配することを含んでなる、請求項1記載の官
能化ポリフェニレンエーテルの製造方法。 - 【請求項8】 2−カルボキシアルキルフェノールがメリロット酸である、
請求項7記載の方法。 - 【請求項9】 再分配触媒が過酸化物又はジフェノキノン類である、請求項
7記載の方法。 - 【請求項10】 再分配触媒が過酸化ベンゾイルである、請求項9記載の方
法。 - 【請求項11】 再分配触媒が3,3′,5,5′−テトラメチル−4,4
′−ジフェノキノンである、請求項9記載の方法。 - 【請求項12】 再分配温度が約50〜110℃である、請求項9記載の方
法。 - 【請求項13】 1種類以上のモノヒドロキシ芳香族化合物を2−カルボキ
シアルキルフェノールと酸化カップリングすることを含んでなる、請求項1記載
の官能化ポリフェニレンエーテルの製造方法。 - 【請求項14】 2−カルボキシアルキルフェノールがメリロット酸である
、請求項13記載の方法。 - 【請求項15】 モノヒドロキシ芳香族化合物が2,6−ジメチルフェノー
ルである、請求項13記載の方法。 - 【請求項16】 請求項1記載の官能化ポリフェニレンエーテルと、カルボ
ン酸と反応性の官能基を含む1以上のポリマーとのコポリマーを含んでなる樹脂
組成物。 - 【請求項17】 ポリマーが熱可塑性である、請求項16記載の樹脂組成物
。 - 【請求項18】 ポリマーがヒドロキシ末端ポリエステル又はアミン末端ポ
リアミドである、請求項17記載の樹脂組成物。 - 【請求項19】 ポリマーが熱硬化性である、請求項16記載の樹脂組成物
。 - 【請求項20】 ポリマーが1以上のエポキシ樹脂である、請求項19記載
の樹脂組成物。
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