JP2012530791A - ポリアゾール含有組成物 - Google Patents
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Abstract
○少なくとも96重量%の硫酸中で求めた固有粘度が3.0〜8.0g/dlの範囲にある少なくとも一種のポリアゾールと
○リン酸(H3PO4)及び/又はポリリン酸からなり、
・ポリアゾールの含量が、該組成物の総重量に対して0.5重量%〜30.0重量%の範囲にあり、
・H3PO4及び/又はポリリン酸の含量が、該組成物の総重量に対して、30.0重量%〜99.5重量%の範囲にあり、
・このP2O5として計算される(酸定量による)H3PO4及び/又はポリリン酸の濃度が、H3PO4及び/又はポリリン酸及び/又は水の総量に対して70.5〜75.45%の範囲である組成物。
さらに保護対象となるのは、特に好ましい本発明の組成物の製造方法と利用方法である。
【選択図】なし
Description
B)工程A)の混合物を用いて支持体上に、必要なら電極の上に層を形成する工程と、
C)工程B)で得られる平坦な構造物/層を不活性ガス下で350℃の温度まで、好ましくは280℃の温度まで加熱してポリアゾールポリマーを形成する工程と、
D)工程C)で形成された膜を、自己支持性となるまで、好ましくは部分加水分解により処理する工程。
○少なくとも96重量%の硫酸中で求めた固有粘度が3.0〜8.0g/dlの範囲にある少なくとも一種のポリアゾールと
○リン酸(H3PO4)及び/又はポリリン酸からなり、
・ポリアゾールの含量が、該組成物の総重量に対して0.5重量%〜30.0重量%の範囲にあり、
・H3PO4及び/又はポリリン酸の含量が、該組成物の総重量に対して、30.0重量%〜99.5重量%の範囲にあり、
・このP2O5として計算される(酸定量による)H3PO4及び/又はポリリン酸の濃度が、H3PO4及び/又はポリリン酸及び/又は水の総量に対して70.5〜75.45%の範囲である組成物を提供する。
Arは、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ四価の芳香族基または複素芳香族基であり、単環でも多環でもよく、
Ar1は、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ二価の芳香族基または複素芳香族基であり、単環でも多環でもよく、
AR2は、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ二価または三価の芳香族基または複素芳香族基であり、単環でも多環でもよい、
Ar3は、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ三価の芳香族基または複素芳香族基であり、単環でも多環でもよく、
Ar4は、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ三価の芳香族基または複素芳香族基であり、単環でも多環でもよく、
Ar5は、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ四価の芳香族基または複素芳香族基であり、単環でも多環でもよく、
Ar6は、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ二価の芳香族基または複素芳香族基であり、単環でも多環でもよく、
Ar7は、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ二価の芳香族基または複素芳香族基であり、単環でも多環でもよく、
Ar8は、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ三価の芳香族基または複素芳香族基であり、単環でも多環でもよく、
Ar9は、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ二価または三価または四価の芳香族基または複素芳香族基であり、単環でも多環でもよい、
Ar10は、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ二価または三価の芳香族基または複素芳香族基であり、単環でも多環でもよい、
Ar11は、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ二価の芳香族基または複素芳香族基であり、単環でも多環でもよく、
Xは、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ酸素、硫黄、または水素原子と、もう一つの基として1〜20個の炭素原子をもつ基、好ましくは分岐していてもよいアルキルまたはアルコキシ基、またはアリール基をもつアミノ基であり、
Rは、式(XX)を除く式中では、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ水素、アルキル基または芳香族基であり、式(XX)中ではアルキレン基または芳香族基であり、
nとmは、それぞれ10以上の整数、好ましくは100以上の整数である。
・該組成物の総重量に対して、ポリアゾールの含量が、0.5重量%〜30.0重量%の範囲、好ましくは1.0重量%〜20.0重量%の範囲、より好ましくは1.5重量%〜10.0重量%の範囲、特に1.7重量%〜5.0重量%の範囲となるか、
・該組成物の総重量に対して、H3PO4及び/又はポリリン酸の含量が、30.0重量%〜99.5重量%の範囲、好ましくは40.0重量%〜99.0重量%の範囲、より好ましくは60.0重量%〜98.5重量%の範囲、特に85.0重量%〜95.0重量%の範囲となるか、
・P2O5として計算される(酸定量による)H3PO4及び/又はポリリン酸の濃度が、H3PO4及び/又はポリリン酸及び/又は水の総量に対して、70.5〜75.45%の範囲、好ましくは71.0〜75.0%の範囲、より好ましくは715〜74.0%の範囲、さらに好ましくは71.7〜73.0%の範囲、特に72.0〜72.4%の範囲になるように、選ぶ必要がある。
リン酸塩、例えば、Zr3(PO4)4、Zr(HPO4)2、HZr2(PO4)3、UO2PO4.3H2O、H8UO2PO4、Ce(HPO4)2、Ti(HPO4)2、KH2PO4、NaH2PO4、LiH2PO4、NH4H2PO4、CsH2PO4、CaHPO4、MgHPO4、HSbP2O8、HSb3P2O14、H5Sb5P2O20、
多塩基酸類、例えば、H3PWi2O40.nH2O(n=21−29)、H3SiW12O40・nH2O(n=21−29)、HXWO3、HSbWO6、H3PMo12O40、H2Sb4O11、HTaWO6、HNbO3、HTiNbO5、HTiTaO5、HSbTeO6、H5Ti4O9、HSbO3、H2MoO4
亜セレン酸塩と砒化物、例えば、(NH4)3H(SeO4)2、UO2ASO2、(NH4)3H(SeO4)2、KH2AsO4、Cs3H(SeO4)2、Rb3H(SeO4)2、
リン化物、例えば、ZrP、TiP、HfP
酸化物、例えば、Al2O3、Sb2O5、ThO2、SnO2、ZrO2、MoO3
ケイ酸塩類、例えば、ゼオライト、ゼオライト(NH4+)、シート状ケイ酸塩、立体網状ケイ酸塩、H−ソーダ沸石、H−モルデナイトNH4−アナルシン、NH4−ホウソーダ石、NH4−ガレート、H−モンモリロナイト、他の正珪酸Si(OH)4の縮合生成物とそれらの塩やエステル、
一般式−H3Si−(O−SiH2−)n−O−SiH3のポリシロキサン、また特に、モンモリロナイトやベントナイト、カオリナイト、ろう石、タルク、緑泥石、白雲母、雲母、スメクタイト、ハロサイト、バーミキュライト、ハイドロタルサイトなどの他の粘土鉱物、
酸、例えば、HClO4、SbF5
増量剤、例えば、特にSiC、Si3N4などの炭化物、特にガラス繊維、ガラス粉末及び/又はポリマー繊維などの繊維、好ましくはポリアゾール及び/又はポリアリールエーテルケトン系またはポリアリールエーテルスルホン系で部分架橋されたものの不織布または織布があげられる。含まれる芳香族基の含量によっては、これらの増量剤は部分的または完全に荷電基で変性されていてもよい。なお、特にこの点で適当な基は、スルホン酸基、ホスホン酸基、リン酸基及び/又は他のアニオン性またはカチオン性の荷電基である。
a)少なくとも一種のポリアゾールを、リン酸及び/又はポリリン酸中に溶解及び/又は分散する。(H3PO4及び/又はポリリン酸及び/又は水の総量に対するP2O5として計算されたH3PO4及び/又はポリリン酸の濃度は、72.0%未満であり、好ましくは71.7%未満、より好ましくは???%、さらに好ましくはl71.0%未満、特に70.5%未満である)
b)工程a)からの溶液または分散液から水を除き、H3PO4及び/又はポリリン酸及び/又は水の総量に対するP2O5として計算されたH3PO4及び/又はポリリン酸の濃度を、好ましくは少なくとも0.1%、より好ましくは少なくとも0.5%、特に好ましくは少なくとも1.0%、特に少なくとも1.5%増加させる。
ii)混合物中の、(酸定量により)P2O5として計算されたH3PO4及び/又はポリリン酸及び/又は水の総量に対するH3PO4及び/又はポリリン酸の総量が、70.5〜75.45%の範囲、好ましくは71.0〜75.0%の範囲、より好ましくは71.5〜74.0%の範囲、さらに好ましくは71.7〜73.0%の範囲、特に72:0〜72.4%の範囲となるまで、水、リン酸及び/又はポリリン酸をこの溶液または分散液に添加する。
iii)H3PO4及び/又はポリリン酸の総量を工程ii)で指定した範囲に維持しながらこの混合物を均一化する。
−好ましくは少なくとも1.8重量%、より好ましくは少なくとも2.0重量%、特に2.2〜2.5重量%の範囲の少なくとも一種の、少なくとも96重量%の硫酸中で求めた固有粘度が3.0〜8g/dlの範囲にあるポリアゾールと、
−好ましくは最大で98.2重量%、より好ましくは90.0〜98.0重量%の範囲、特に95.0〜97.8重量%の範囲のポリリン酸と必要ならリン酸及び/又は水を含む。
−好ましくは少なくとも1.6重量%、より好ましくは少なくとも1.8重量%、特に2.0〜2.3重量%の範囲の少なくとも一種の、少なくとも96重量%の硫酸中で求めた固有粘度が3.0〜8g/dlの範囲にあるポリアゾールと、
−好ましくは最大で98.4重量%、好ましくは90.0〜98.2重量%の範囲、特に95.0〜98.0重量%の範囲のポリリン酸と必要ならリン酸及び/又は水を含む。
II)少なくとも一個の切欠き部をもつマトリックスを、この基材の上に、塗装領域がマトリックスで覆われないようにして置く。
III)好ましくはナイフ塗布により、この基材に本発明の組成物を塗布する。
IV)この塗装基材をマトリックスと搬送具から取り外す。
Rは、C1−C15−アルキル基、C5−C20−アリール、またはヘテロアリール基、NR’、−SO2、PR’、Si(R’)2であり(上記の基は置換されていてもよい)、
R’は、独立して水素、C1−C15−アルキル基、C1−C15−アルコキシ基、C5−C20−アリールまたはヘテロアリール基であり、
nは少なくとも2である。
特に好ましい架橋剤としては、アリルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリル酸、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラ−およびポリエチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート、グリセリルジメタクリレート、ジウレタンジメタクリレート、トリメチルプロパントリメタクリレート、エバクリルなどのエポキシアクリレート、N’,N−メチレンビスアクリルアミド、カルビノール、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、ジビニルベンゼン及び/又はビスフェノール−Aジメチルアクリレートがあげられる。これらの化合物は、例えばサートマー社(Exton、Pennsylvania)からCN−120やCN104、CN−980という名称で販売されている。
⇒はるかに高い空時収率でこの膜が生産可能である。
⇒比較的高品質で高再現性の膜が得られ、異なるバッチ間での品質変動がほとんどない、
⇒比較的高分子量のポリアゾールの加工が現在可能である。
⇒膜中の発泡がほぼ完全に抑えられている。
A)本発明の組成物を押し出して繊維を形成し、
B)工程A)で形成した繊維を液体浴に導き、
C)単離して、得られた繊維を乾燥させる
の工程からなるポリマー繊維の製造方法を提供する。
ポリ(2,2’−(m−フェニレン)−5,5’−ビベンズイミダゾール)(=PBI)のポリリン酸(PPA)溶液を、WO02/088219中に大まかに記載された方法により作製した。PBIの含量と、ポリリン酸のH3PO4及び/又はポリリン酸及び/又は水の総量に対するP2O5として計算された濃度(酸定量により)を下の表1.1と表1.2に示す。
2重量%のポリ(2,2’−(m−フェニレン)−5)5’−ビベンズイミダゾール)(=PBI;固有粘度=5.65dL/g)のポリリン酸[(酸定量により)P2O5として計算されたH3PO4及び/又はポリリン酸及び/又は水の総量に対するPPA;83.4%]溶液を、WO02/088219中に大まかに記載された方法により作製した。この溶液を240℃に加熱し、まず還流冷却器と滴下ロートを備えたHWS反応器に投入した。この混合物を水で希釈した。水の量は、P2O5とて計算される(酸定量による)H3PO4とポリリン酸の総量が、H3PO4及び/又はポリリン酸及び/又は水の総量に対して72.43%となるように選択した。その後、温度を180℃に下げた。相対値で表した溶液粘度の時間変化を表2に示す。180℃での水の添加後は溶液粘度が上昇しないことが明らかである。これ対して、WO02/088219の溶液など従来の溶液の溶液粘度は、同条件でもはや加工ができなくなるまで上昇した。本発明の溶液は、水添加後も均一であった。
2.5重量%溶液を用いて実施例2の方法。溶液粘度の経時変化を相対値で表3に示す。この表より、水添加と希釈後では溶液粘度が減少し、溶液の溶液粘度の更なる増加のない平坦域ができることが明らかである。水の添加なしでは、粘度がさらに上昇する。
2.5重量%溶液を用いて実施例2の方法。溶液粘度の経時変化を相対値で表43に示す。水の添加後の溶液粘度の低下が明らかである。希釈しないと、この溶液は粘稠過ぎて加工できず廃棄する必要がある。また、このように反応器中で過度に高粘度となる溶液を再び加工可能とすることができる。これにより複雑な容器の洗浄作業が省かれ、シャットダウン期間が無くなり、機械的洗浄による反応器の損傷を避けることができる。
Claims (18)
- 溶液及び/又は分散液の形態の組成物であって、
○少なくとも96重量%の硫酸中で求めた固有粘度が3.0〜8.0g/dlの範囲にある少なくとも一種のポリアゾールと
○リン酸(H3PO4)及び/又はポリリン酸とからなり、
・ポリアゾールの含量が、該組成物の総重量に対して0.5重量%〜30.0重量%の範囲にあり、
・H3PO4及び/又はポリリン酸の含量が、該組成物の総重量に対して、30.0重量%〜99.5重量%の範囲にあり、
・このP2O5として計算される(酸定量による)H3PO4及び/又はポリリン酸の濃度が、H3PO4及び/又はポリリン酸及び/又は水の総量に対して70.5〜75.45%の範囲である組成物。 - 150℃の温度でせん断速度が1Hzで求めた溶液粘度が0.1Pas〜300Pasの範囲である請求項1に記載の組成物。
- 上記ポリアゾールが繰返しベンズイミダゾール単位を含む請求項1に記載の組成物。
- 前記請求項の少なくとも一項に記載の組成物を製造する方法であって、
a)少なくとも一種のポリアゾールをリン酸及び/又はポリリン酸に溶解及び/又は分散し、(なお、H3PO4及び/又はポリリン酸及び/又は水の総量に対するP2O5として計算されたH3PO4及び/又はポリリン酸の選択された濃度が72.0%未満である)、
b)工程a)からの溶液または分散液から水を除いて、H3PO4及び/又はポリリン酸及び/又は水の総量に対するP2O5として計算されたH3PO4及び/又はポリリン酸の濃度を増加させる方法。 - 水が蒸発により除かれる請求項4に記載の方法。
- 工程a)からの溶液が、少なくとも一種のポリアゾールとポリリン酸を含む溶液の加水分解により得られる請求項4または5に記載の方法。
- 上記用いる溶液が、その総重量に対して、
−少なくとも1.8重量%の少なくとも一種の、少なくとも96重量%の硫酸中で求めた固有粘度が3.0〜8g/dlの範囲であるポリアゾールと、
−90.0重量%〜98.2重量%のポリリン酸を含む請求項4、5または6に記載の方法。 - 請求項1〜3の少なくとも一項に記載の組成物を製造する方法であって、
i)まず、少なくとも96重量%の硫酸中で求めた固有粘度が3.0〜8.0g/dlの範囲にあるポリアゾールの溶液または分散液を、温度が160℃を超えるポリリン酸中に投入し[その際の(酸定量により)P2O5として計算されたH3PO4及び/又はポリリン酸及び/又は水の総量に対するH3PO4及び/又はポリリン酸の濃度は、72.4%より大きい]、
ii)混合物中の、(酸定量により)P2O5として計算されたH3PO4及び/又はポリリン酸及び/又は水の総量に対するH3PO4及び/又はポリリン酸の総量が、70.5〜75.45%の範囲となるまで、水、リン酸及び/又はポリリン酸をこの溶液または分散液に添加し、
iii)H3PO4及び/又はポリリン酸の総量を工程ii)で指定した範囲に維持しながらこの混合物を均一化することからなる方法。 - 請求項1〜3の少なくとも一項に記載の組成物を基材に塗布する塗装基材の製造方法。
- 平面電極が塗装される請求項9に記載の方法。
- 請求項9または10に記載の方法であって、
I)基材を搬送具に載せ、
II)少なくとも一個の切欠き部をもつマトリックスを、この基材の上に、塗装領域がマトリックスで覆われないようにして置き、
III)好ましくはナイフ塗布により、この基材に本発明の組成物を塗布し、
IV)この塗装基材をマトリックスと搬送具から取り外すことからなる方法。 - 塗布が160℃未満の温度で行われる前記請求項の少なくとも一項に記載の方法。
- 上記塗装基材が湿気処理される前記請求項の少なくとも一項に記載の方法。
- 上記塗膜が架橋される前記請求項の少なくとも一項に記載の方法。
- 上記機塗装基材が他の基材とともに圧縮される前記請求項の少なくとも一項に記載の方法。
- A)請求項1、2及び/又は3に記載の組成物を押し出して繊維を形成する工程と、
B)工程A)で形成された繊維を液体浴中に導く工程と、
C)分離して、得られた繊維を乾燥する工程とからなる
ポリマー繊維の製造方法。 - 工程A)で形成された繊維を沈澱浴に導く請求項16に記載の方法。
- 工程A)で押し出された組成物を、ガスで、好ましくは超臨界状態で飽和させ、続く膨張により該ガスにより気孔を形成する請求項16または17に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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