JP2014159544A - Method for producing polyarylene sulfide - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はポリアリーレンスルフィドの製造方法に関するものであり、さらに詳しくは環式ポリアリーレンスルフィドを0価遷移金属化合物存在下、脱揮条件下に加熱することを特徴とするポリアリーレンスルフィドの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a polyarylene sulfide, and more particularly to a method for producing a polyarylene sulfide characterized by heating a cyclic polyarylene sulfide in the presence of a zero-valent transition metal compound under devolatilization conditions. Is.
ポリフェニレンスルフィド(以下、PPSと略する場合もある)に代表されるポリアリーレンスルフィドは優れた耐熱性、バリア性、耐薬品性、電気絶縁性、耐湿熱性、難燃性などエンジニアリングプラスチックとして好適な性質を有する樹脂である。また、射出成形、押出成形により各種成形部品、フィルム、シート、繊維などに成形可能であり、各種電気・電子部品、機械部品および自動車部品など耐熱性、耐薬品性の要求される分野に幅広く用いられている。 Polyarylene sulfides typified by polyphenylene sulfide (hereinafter sometimes abbreviated as PPS) have excellent heat resistance, barrier properties, chemical resistance, electrical insulation, moist heat resistance, flame resistance, and other suitable properties as engineering plastics. It is resin which has. In addition, it can be molded into various molded parts, films, sheets, fibers, etc. by injection molding and extrusion molding, and widely used in fields requiring heat resistance and chemical resistance, such as various electrical / electronic parts, mechanical parts, and automotive parts. It has been.
このポリアリーレンスルフィドの具体的な製造方法として、N−メチル−2−ピロリドンなどの有機アミド溶媒中で硫化ナトリウムなどのアルカリ金属硫化物とp−ジクロロベンゼンなどのポリハロ芳香族化合物とを反応させる方法が提案されており、この方法はポリアリーレンスルフィドの工業的製造方法として幅広く利用されている。しかしながら、この製造方法は高温、高圧、かつ強アルカリ条件下で反応を行うことが必要であり、さらに、N−メチルピロリドンのような高価な高沸点極性溶媒を必要とし、溶媒回収に多大なコストがかかるエネルギー多消費型で、多大なプロセスコストを必要とするといった課題を有している。 As a specific method for producing this polyarylene sulfide, a method of reacting an alkali metal sulfide such as sodium sulfide with a polyhaloaromatic compound such as p-dichlorobenzene in an organic amide solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone. This method is widely used as an industrial production method of polyarylene sulfide. However, this production method requires the reaction to be carried out under high temperature, high pressure, and strong alkaline conditions, and further requires an expensive high-boiling polar solvent such as N-methylpyrrolidone. However, it has a problem that it requires a large amount of process cost.
一方、ポリアリーレンスルフィドの別の製造方法として、環式ポリアリーレンスルフィドを加熱することによるポリアリーレンスルフィドの製造方法が開示されている。この方法では、高分子量で、狭い分子量分布を有し、加熱した際の重量減少が少ないポリアリーレンスルフィドを得ることが期待できるが、環式ポリアリーレンスルフィドの反応が完結するには反応に高温、長時間を有するため、より低温、より短時間でのポリアリーレンスルフィドの製造方法が望まれていた(例えば特許文献1)。モノマー源として環式ポリフェニレンスルフィドと線状ポリフェニレンスルフィドの混合物を加熱するポリフェニレンスルフィドの重合方法も知られている(非特許文献1)。この方法はポリフェニレンスルフィドの安易な重合法であるが、得られるポリフェニレンスルフィドの重合度は低く実用に適さないポリフェニレンスルフィドであった。該文献では加熱温度を高くすることで重合度の向上が見られることが開示されているが、それでもなお実用に適した分子量には到達しておらず、また、この場合は架橋構造の生成が回避できず、熱的特性の劣るポリフェニレンスルフィドしか得られないことが指摘されており、より実用に適した品質の高いポリフェニレンスルフィドの重合方法が望まれていた。 On the other hand, as another method for producing polyarylene sulfide, a method for producing polyarylene sulfide by heating cyclic polyarylene sulfide is disclosed. In this method, it can be expected to obtain a polyarylene sulfide having a high molecular weight, a narrow molecular weight distribution, and a small weight loss when heated, but the reaction of the cyclic polyarylene sulfide is completed at a high temperature to complete the reaction. Since it has a long time, a method for producing polyarylene sulfide at a lower temperature and in a shorter time has been desired (for example, Patent Document 1). A polymerization method of polyphenylene sulfide in which a mixture of cyclic polyphenylene sulfide and linear polyphenylene sulfide is heated as a monomer source is also known (Non-Patent Document 1). This method is an easy polymerization method of polyphenylene sulfide, but the polyphenylene sulfide obtained has a low degree of polymerization and is not suitable for practical use. Although this document discloses that the degree of polymerization can be improved by increasing the heating temperature, it still does not reach a molecular weight suitable for practical use, and in this case, the formation of a crosslinked structure is not achieved. It has been pointed out that only polyphenylene sulfide having inferior thermal properties cannot be obtained, and a high-quality polyphenylene sulfide polymerization method more suitable for practical use has been desired.
また、環式ポリアリーレンスルフィドのポリアリーレンスルフィドへの転化に際し、転化を促進する各種触媒成分(ラジカル発生能を有する化合物やイオン性化合物など)を使用する方法が知られている。特許文献2、非特許文献2には、ラジカル発生能を有する化合物として、例えば加熱により硫黄ラジカルを発生する化合物が開示されており、具体的にはジスルフィド結合を含有する化合物が開示されている。特許文献3および4には、アニオン重合において開環重合触媒になり得るイオン性化合物が開示されており、具体的には例えばチオフェノールのナトリウム塩のようなアニオン種を生成する硫黄のアルカリ金属塩を用いる方法が開示されている。しかしながら、この方法を用いても、環式ポリアリーレンスルフィドのポリアリーレンスルフィドへの転化の促進効果としては不十分で、環式ポリアリーレンスルフィドの反応が完結するには高温、長時間を有するという課題があった。また、特許文献3には、カチオン重合において開環重合触媒となり得るイオン性化合物として、塩化鉄(III)などのルイス酸、プロトン酸、トリアルキルオキソニウム塩、カルボニウム塩、ジアゾニウム塩、アンモニウム塩、アルキル化剤またはシリル化剤などを用いる方法も挙げられているが、これら開環重合触媒の効果に関する具体的な開示はなく、効果は明らかでなかった。さらに、例えば塩化鉄(III)を開環重合触媒として用いた際の、開環重合触媒の作用機構についても明らかでなく、環式ポリアリーレンスルフィドへの触媒の添加方法、重合条件に関する具体的な開示もなかった。 In addition, there is known a method of using various catalyst components (a compound having a radical generating ability, an ionic compound, etc.) that promote the conversion when converting cyclic polyarylene sulfide to polyarylene sulfide. Patent Document 2 and Non-Patent Document 2 disclose compounds capable of generating radicals by heating, for example, as compounds having radical generating ability, and specifically, compounds containing disulfide bonds are disclosed. Patent Documents 3 and 4 disclose an ionic compound that can be a ring-opening polymerization catalyst in anionic polymerization, and specifically, an alkali metal salt of sulfur that generates an anionic species such as a sodium salt of thiophenol. A method of using is disclosed. However, even if this method is used, the effect of promoting the conversion of cyclic polyarylene sulfide to polyarylene sulfide is insufficient, and there is a problem that the reaction of cyclic polyarylene sulfide has a high temperature and a long time to complete. was there. Patent Document 3 discloses, as an ionic compound that can be a ring-opening polymerization catalyst in cationic polymerization, a Lewis acid such as iron (III) chloride, a protonic acid, a trialkyloxonium salt, a carbonium salt, a diazonium salt, an ammonium salt, Although a method using an alkylating agent or a silylating agent is also mentioned, there is no specific disclosure regarding the effect of these ring-opening polymerization catalysts, and the effect was not clear. Furthermore, for example, when iron (III) chloride is used as the ring-opening polymerization catalyst, the mechanism of action of the ring-opening polymerization catalyst is not clear, and the method for adding the catalyst to the cyclic polyarylene sulfide and the specific polymerization conditions There was no disclosure.
また、特許文献5には、アニオン重合において開環重合触媒となり得るイオン性化合物とルイス酸を共存させる方法が開示されており、具体的にはチオフェノールのナトリウム塩と塩化銅(II)を共存させる方法が開示されている。しかしながら、この方法を用いても、環式ポリアリーレンスルフィドのポリアリーレンスルフィドへの転化の促進効果としては不十分で、環式ポリアリーレンスルフィドの反応が完結するには高温、長時間を有するという課題があった。 Patent Document 5 discloses a method in which an ionic compound that can be a ring-opening polymerization catalyst and a Lewis acid coexist in anionic polymerization, and specifically, a sodium salt of thiophenol and copper (II) chloride coexist. Is disclosed. However, even if this method is used, the effect of promoting the conversion of cyclic polyarylene sulfide to polyarylene sulfide is insufficient, and there is a problem that the reaction of cyclic polyarylene sulfide has a high temperature and a long time to complete. was there.
また、特許文献6には、0価遷移金属化合物として、具体的には例えばテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムなどを用いる方法が開示されており、この方法を用いた場合、低温、短時間でポリアリーレンスルフィドが得られるが、ポリアリーレンスルフィド成形品の機械強度や耐薬品性などの特性をより高めるため、さらに高重合度のポリアリーレンスルフィドの製造方法が望まれていた。特許文献7には、低原子価鉄化合物として、具体的には例えば、塩化鉄などを用いる方法が開示されており、この方法を用いた場合も、低温、短時間でポリアリーレンスルフィドが得られるが、さらに高重合度のポリアリーレンスルフィドの製造方法が望まれていた。 Further, Patent Document 6 discloses a method using, for example, tetrakis (triphenylphosphine) palladium as a zero-valent transition metal compound. Although arylene sulfide is obtained, a method for producing polyarylene sulfide having a higher degree of polymerization has been desired in order to further improve the properties such as mechanical strength and chemical resistance of the polyarylene sulfide molded product. Patent Document 7 discloses a method using, for example, iron chloride as a low-valent iron compound, and even when this method is used, polyarylene sulfide can be obtained at a low temperature in a short time. However, a method for producing a polyarylene sulfide having a higher degree of polymerization has been desired.
このように、従来の技術による環式ポリアリーレンスルフィドのポリアリーレンスルフィドへの転化においてはその促進効果あるいは高重合度化が十分ではなく、低温、短時間で、より高重合度のポリアリーレンスルフィドを製造する方法が望まれていた。 As described above, in the conversion of cyclic polyarylene sulfide to polyarylene sulfide by the conventional technique, the promoting effect or the degree of polymerization is not sufficient, and a polyarylene sulfide having a higher degree of polymerization can be obtained at a low temperature in a short time. A method of manufacturing has been desired.
本発明は、環式ポリアリーレンスルフィドのポリアリーレンスルフィドへの転化に際し、高温、長時間を要し、高重合度化が困難であるという前記課題を解決し、より高重合度のポリアリーレンスルフィドを低温、短時間で得ることのできる製造方法を提供することを課題とするものである。 The present invention solves the above-mentioned problem that it takes a high temperature and a long time to convert a cyclic polyarylene sulfide to a polyarylene sulfide, and it is difficult to increase the degree of polymerization. It is an object of the present invention to provide a production method that can be obtained at a low temperature in a short time.
本発明は、環式ポリアリーレンスルフィドを0価遷移金属化合物存在下、脱揮条件下で加熱することを特徴とするポリアリーレンスルフィドの製造方法である。 The present invention is a method for producing a polyarylene sulfide characterized by heating a cyclic polyarylene sulfide in the presence of a zero-valent transition metal compound under devolatilization conditions.
すなわち、本発明は以下のとおりである。
(1)環式ポリアリーレンスルフィドを0価遷移金属化合物存在下、脱揮条件下で加熱することを特徴とするポリアリーレンスルフィドの製造方法。
(2)0価遷移金属化合物が、配位子由来の非共有電子対を介さずに、0価遷移金属原子に配位子が配位している化合物であることを特徴とする上記(1)に記載のポリアリーレンスルフィドの製造方法。
(3)0価遷移金属化合物が、配位子の不飽和結合部位を介して、0価遷移金属原子に配位子が配位している化合物であることを特徴とする上記(1)または(2)のいずれかに記載のポリアリーレンスルフィドの製造方法。
(4)0価遷移金属化合物を構成する配位子構造中に、非共有電子対を含まないことを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載のポリアリーレンスルフィドの製造方法。
(5)0価遷移金属化合物を構成する配位子が、1,5−シクロオクタジエンであることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載のポリアリーレンスルフィドの製造方法。
(6)0価遷移金属化合物が、配位子を有さない化合物であることを特徴とする上記(1)に記載のポリアリーレンスルフィドの製造方法。
(7)0価遷移金属化合物を構成する金属が、周期表第8族から第11族かつ第4周期から第6周期の金属から選ばれる少なくとも1種以上の金属であることを特徴とする上記(1)〜(6)に記載のポリアリーレンスルフィドの製造方法。
(8)0価遷移金属化合物が0価ニッケル化合物であることを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれかに記載のポリアリーレンスルフィドの製造方法。
That is, the present invention is as follows.
(1) A method for producing polyarylene sulfide, comprising heating cyclic polyarylene sulfide in the presence of a zero-valent transition metal compound under devolatilization conditions.
(2) The above-described (1), wherein the zero-valent transition metal compound is a compound in which a ligand is coordinated to a zero-valent transition metal atom without using a ligand-free lone pair. ) For producing a polyarylene sulfide.
(3) The above (1), wherein the zero-valent transition metal compound is a compound in which a ligand is coordinated to a zero-valent transition metal atom via an unsaturated bond site of the ligand (2) The method for producing a polyarylene sulfide according to any one of (2).
(4) The method for producing a polyarylene sulfide as described in any one of (1) to (3) above, wherein the ligand structure constituting the zero-valent transition metal compound does not contain an unshared electron pair. .
(5) The method for producing a polyarylene sulfide according to any one of (1) to (4) above, wherein the ligand constituting the zero-valent transition metal compound is 1,5-cyclooctadiene. .
(6) The method for producing a polyarylene sulfide as described in (1) above, wherein the zero-valent transition metal compound is a compound having no ligand.
(7) The metal constituting the zero-valent transition metal compound is at least one metal selected from metals of Groups 8 to 11 and Periods 4 to 6 of the periodic table. (1) The manufacturing method of the polyarylene sulfide as described in (6).
(8) The method for producing a polyarylene sulfide as described in any one of (1) to (7) above, wherein the zero-valent transition metal compound is a zero-valent nickel compound.
本発明によれば、環式ポリアリーレンスルフィドの加熱において、従来法と比較して低温、短時間で、より高重合度のポリアリーレンスルフィドの製造方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the heating of cyclic polyarylene sulfide, the manufacturing method of polyarylene sulfide of higher polymerization degree can be provided in low temperature and a short time compared with the conventional method.
以下に、本発明実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
<ポリアリーレンスルフィド>
本発明におけるポリアリーレンスルフィドとは、式、−(Ar−S)−の繰り返し単位を主要構成単位とする、好ましくは当該繰り返し単位を80モル%以上含有するホモポリマーまたはコポリマーである。Arとしては下記の式(A)〜式(K)などで表される単位などがあるが、なかでも式(A)が特に好ましい。
<Polyarylene sulfide>
The polyarylene sulfide in the present invention is a homopolymer or copolymer having a repeating unit of the formula:-(Ar-S)-as a main constituent unit, preferably containing 80 mol% or more of the repeating unit. Ar includes units represented by the following formulas (A) to (K), among which the formula (A) is particularly preferable.
(R1、R2は水素、炭素原子数1〜12のアルキル基、炭素原子数1〜12のアルコキシ基、炭素数6〜24のアリーレン基、ハロゲン基から選ばれた置換基であり、R1とR2は同一でも異なっていてもよい) (R1 and R2 are substituents selected from hydrogen, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, an arylene group having 6 to 24 carbon atoms, and a halogen group, and R1 and R2 May be the same or different)
この繰り返し単位を主要構成単位とする限り、下記の式(L)〜(N)などで表される少量の分岐単位または架橋単位を含むことができる。これら分岐単位または架橋単位の共重合量は、−(Ar−S)−の単位1モルに対して0〜1モル%の範囲であることが好ましい。 As long as this repeating unit is a main structural unit, it can contain a small amount of branching units or crosslinking units represented by the following formulas (L) to (N). The amount of copolymerization of these branched units or cross-linked units is preferably in the range of 0 to 1 mol% with respect to 1 mol of-(Ar-S)-units.
また、本発明におけるポリアリーレンスルフィドは上記繰り返し単位を含むランダム共重合体、ブロック共重合体およびそれらの混合物のいずれかであってもよい。 Further, the polyarylene sulfide in the present invention may be any of a random copolymer, a block copolymer and a mixture thereof containing the above repeating unit.
これらの代表的なものとして、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリフェニレンスルフィドケトン、これらのランダム共重合体、ブロック共重合体およびそれらの混合物などが挙げられる。特に好ましいポリアリーレンスルフィドとしては、ポリマーの主要構成単位としてp−フェニレンスルフィド単位 Typical examples of these include polyphenylene sulfide, polyphenylene sulfide sulfone, polyphenylene sulfide ketone, random copolymers thereof, block copolymers, and mixtures thereof. Particularly preferred polyarylene sulfides include p-phenylene sulfide units as the main structural unit of the polymer.
を80モル%以上、特に90モル%以上含有するポリフェニレンスルフィドが挙げられる。 Is polyphenylene sulfide containing 80 mol% or more, particularly 90 mol% or more.
本発明のポリアリーレンスルフィドの好ましい分子量は、重量平均分子量で10,000以上、好ましくは40,000以上、より好ましくは50,000以上、さらに好ましくは60,000以上、よりいっそう好ましくは70,000以上、さらにいっそう好ましくは100,000以上である。重量平均分子量が10,000以上では加工時の成形性が良好で、また成形品の機械強度や耐薬品性などの特性が高くなる。重量平均分子量の上限に特に制限は無いが、1,000,000未満を好ましい範囲として例示でき、より好ましくは500,000未満、さらに好ましくは200,000未満であり、この範囲内では高い成形加工性を得ることができる。 The preferred molecular weight of the polyarylene sulfide of the present invention is 10,000 or more in terms of weight average molecular weight, preferably 40,000 or more, more preferably 50,000 or more, still more preferably 60,000 or more, and even more preferably 70,000. As described above, even more preferably 100,000 or more. When the weight average molecular weight is 10,000 or more, the moldability at the time of processing is good, and the properties such as mechanical strength and chemical resistance of the molded product are high. Although there is no restriction | limiting in particular in the upper limit of a weight average molecular weight, Less than 1,000,000 can be illustrated as a preferable range, More preferably, it is less than 500,000, More preferably, it is less than 200,000. Sex can be obtained.
本発明の製造方法で得られるポリアリーレンスルフィドは、分子量分布の広がり、即ち重量平均分子量と数平均分子量の比(重量平均分子量/数平均分子量)で表される分散度が狭い特長を有する傾向にある。本発明の製法で得られるポリアリーレンスルフィドの分散度は2.5以下が好ましく、2.3以下がより好ましく、2.1以下がさらに好ましい。分散度が2.5以下ではポリアリーレンスルフィドに含まれる低分子成分の量が少なくなる傾向が強く、このことはポリアリーレンスルフィドを成形加工用途に用いた場合の機械特性向上、加熱した際のガス発生量の低減および溶剤と接した際の溶出成分量の低減などの効果を奏する。なお、前記重量平均分子量および数平均分子量は例えば示差屈折率検出器を具備したSEC(サイズ排除クロマトグラフィー)を使用して求めることができる。 The polyarylene sulfide obtained by the production method of the present invention tends to have a feature that the molecular weight distribution is broad, that is, the degree of dispersion expressed by the ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight (weight average molecular weight / number average molecular weight) is narrow. is there. The degree of dispersion of the polyarylene sulfide obtained by the production method of the present invention is preferably 2.5 or less, more preferably 2.3 or less, and even more preferably 2.1 or less. If the degree of dispersion is 2.5 or less, the amount of low-molecular components contained in polyarylene sulfide tends to decrease, which is an improvement in mechanical properties when polyarylene sulfide is used for molding processing, and gas when heated There are effects such as a reduction in the amount generated and a reduction in the amount of the eluted component when in contact with the solvent. In addition, the said weight average molecular weight and number average molecular weight can be calculated | required, for example using SEC (size exclusion chromatography) equipped with the differential refractive index detector.
本発明のポリアリーレンスルフィドの製造方法は、環式ポリアリーレンスルフィドを0価遷移金属化合物存在下、脱揮条件下で加熱することによってポリアリーレンスルフィドを得ることを特徴とし、この方法によれば容易に前述した特性を有する本発明のポリアリーレンスルフィドを得ることができる。 The method for producing polyarylene sulfide of the present invention is characterized in that polyarylene sulfide is obtained by heating cyclic polyarylene sulfide in the presence of a zero-valent transition metal compound under devolatilization conditions. The polyarylene sulfide of the present invention having the above-mentioned characteristics can be obtained.
本発明の製法における、環式ポリアリーレンスルフィドのポリアリーレンスルフィドへの転化率は70%以上であることが好ましく、80%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましい。転化率が70%以上では前述した特性を有するポリアリーレンスルフィドを得ることができる。 In the production method of the present invention, the conversion rate of cyclic polyarylene sulfide to polyarylene sulfide is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and further preferably 90% or more. If the conversion is 70% or more, a polyarylene sulfide having the above-described characteristics can be obtained.
環式ポリアリーレンスルフィドのポリアリーレンスルフィドへの転化率は、加熱前の原料に含まれる環式ポリアリーレンスルフィド量、および、加熱により得られる生成物に含まれる未反応の環式ポリアリーレンスルフィド量を、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて定量し、その値から算出することができる。具体的には、
転化率=(加熱前の原料に含まれる環式ポリアリーレンスルフィド量−未反応の環式ポリアリーレンスルフィド量)/加熱前の原料に含まれる環式ポリアリーレンスルフィド量
のように算出することができる。
The conversion ratio of cyclic polyarylene sulfide to polyarylene sulfide is determined by the amount of cyclic polyarylene sulfide contained in the raw material before heating and the amount of unreacted cyclic polyarylene sulfide contained in the product obtained by heating. Quantitatively using high performance liquid chromatography (HPLC), and can be calculated from the value. In particular,
Conversion rate = (Amount of cyclic polyarylene sulfide contained in raw material before heating−Amount of unreacted cyclic polyarylene sulfide) / Amount of cyclic polyarylene sulfide contained in the raw material before heating .
<環式ポリアリーレンスルフィド>
本発明のポリアリーレンスルフィドの製造方法における環式ポリアリーレンスルフィドとは式、−(Ar−S)−の繰り返し単位を主要構成単位とし、好ましくは当該繰り返し単位を80モル%以上含有する下記一般式(O)のごとき環式化合物を、少なくとも50重量%以上含むものであり、好ましくは70重量%以上、より好ましくは80重量%以上、さらに好ましくは90重量%以上含むものが好ましい。Arとしては前記式(A)〜式(K)などで表される単位などがあるが、なかでも式(A)が特に好ましい。
<Cyclic polyarylene sulfide>
The cyclic polyarylene sulfide in the method for producing a polyarylene sulfide of the present invention is a compound represented by the formula: — (Ar—S) — having a repeating unit as a main constituent unit, preferably the following general formula containing 80 mol% or more of the repeating unit. The cyclic compound such as (O) contains at least 50% by weight, preferably 70% by weight or more, more preferably 80% by weight or more, and still more preferably 90% by weight or more. Ar includes units represented by the above formulas (A) to (K), among which the formula (A) is particularly preferable.
なお、環式ポリアリーレンスルフィド中の前記(O)式の環式化合物においては前記式(A)〜式(K)などの繰り返し単位をランダムに含んでもよいし、ブロックで含んでもよく、それらの混合物のいずれかであってもよい。これらの代表的なものとして、環式ポリフェニレンスルフィド、環式ポリフェニレンスルフィドスルホン、環式ポリフェニレンスルフィドケトン、これらが含まれる環式ランダム共重合体、環式ブロック共重合体およびそれらの混合物などが挙げられる。特に好ましい前記(O)式の環式化合物としては、主要構成単位としてp−フェニレンスルフィド単位 In the cyclic compound of the formula (O) in the cyclic polyarylene sulfide, repeating units such as the formulas (A) to (K) may be included randomly or in blocks. Any of the mixtures may be used. Typical examples of these include cyclic polyphenylene sulfide, cyclic polyphenylene sulfide sulfone, cyclic polyphenylene sulfide ketone, cyclic random copolymers containing these, cyclic block copolymers, and mixtures thereof. . Particularly preferred cyclic compounds of formula (O) are p-phenylene sulfide units as the main structural unit.
を80モル%以上、特に90モル%以上含有する環式化合物が挙げられる。 Is a cyclic compound containing 80 mol% or more, particularly 90 mol% or more.
環式ポリアリーレンスルフィドに含まれる前記(O)式中の繰り返し数mに特に制限は無いが、4〜50が好ましい。ここで下限は4以上が好ましく、5以上がより好ましく、6以上がさらに好ましく、7以上がよりいっそう好ましく、8以上がさらにいっそう好ましい。mが小さい環式化合物は反応性が低い傾向があるため、短時間でポリアリーレンスルフィドが得られるようになるとの観点ではmを前記範囲にすることが好ましい。一方上限は50以下が好ましく、25以下がより好ましく、15以下がさらに好ましい。後述するように環式ポリアリーレンスルフィドの加熱によるポリアリーレンスルフィドへの転化は環式ポリアリーレンスルフィドが融解する温度以上で行うことが好ましいが、mが大きくなると環式ポリアリーレンスルフィドが融解する温度が高くなる傾向にある。そのため、環式ポリアリーレンスルフィドのポリアリーレンスルフィドへの転化をより低い温度で行うためには、mを前記範囲にすることが好ましい。 Although there is no restriction | limiting in particular in the repeating number m in the said (O) formula contained in cyclic polyarylene sulfide, 4-50 are preferable. Here, the lower limit is preferably 4 or more, more preferably 5 or more, still more preferably 6 or more, still more preferably 7 or more, and still more preferably 8 or more. Since cyclic compounds having a small m tend to have low reactivity, it is preferable to set m in the above range from the viewpoint that polyarylene sulfide can be obtained in a short time. On the other hand, the upper limit is preferably 50 or less, more preferably 25 or less, and even more preferably 15 or less. As will be described later, the conversion of the cyclic polyarylene sulfide to the polyarylene sulfide by heating is preferably performed at a temperature equal to or higher than the temperature at which the cyclic polyarylene sulfide is melted. However, when m is increased, the temperature at which the cyclic polyarylene sulfide is melted is increased. It tends to be higher. Therefore, in order to convert the cyclic polyarylene sulfide to the polyarylene sulfide at a lower temperature, it is preferable to set m to the above range.
また、環式ポリアリーレンスルフィドに含まれる前記(O)式の環式化合物は、単一の繰り返し数を有する単独化合物、異なる繰り返し数を有する環式化合物の混合物のいずれでもよいが、異なる繰り返し数を有する環式化合物の混合物の方が単一の繰り返し数を有する単独化合物よりも融解する温度が低い傾向があり、異なる繰り返し数を有する環式化合物の混合物の使用はポリアリーレンスルフィドへの転化を行う際の加熱温度をより低くできるため好ましい。 The cyclic compound of the formula (O) contained in the cyclic polyarylene sulfide may be either a single compound having a single repeating number or a mixture of cyclic compounds having different repeating numbers, but different repeating numbers. A mixture of cyclic compounds having a tendency to melt at a lower temperature than a single compound having a single number of repetitions, and the use of a mixture of cyclic compounds having different numbers of repetitions may result in conversion to polyarylene sulfide. Since the heating temperature at the time of performing can be made lower, it is preferable.
環式ポリアリーレンスルフィドにおける前記(O)式の環式化合物以外の成分はポリアリーレンスルフィドオリゴマーであることが特に好ましい。ここでポリアリーレンスルフィドオリゴマーとは、式、−(Ar−S)−の繰り返し単位を主要構成単位とする、好ましくは当該繰り返し単位を80モル%以上含有する線状のホモオリゴマーまたはコオリゴマーである。Arとしては前記した式(A)〜式(K)などであらわされる単位などがあるが、なかでも式(A)が特に好ましい。ポリアリーレンスルフィドオリゴマーはこれら繰り返し単位を主要構成単位とする限り、前記した式(L)〜式(N)などで表される少量の分岐単位または架橋単位を含むことができる。これら分岐単位または架橋単位の共重合量は、−(Ar−S)−の単位1モルに対して0〜1モル%の範囲であることが好ましい。また、ポリアリーレンスルフィドオリゴマーは上記繰り返し単位を含むランダム共重合体、ブロック共重合体およびそれらの混合物のいずれかであってもよい。 It is particularly preferable that the components other than the cyclic compound of the formula (O) in the cyclic polyarylene sulfide are polyarylene sulfide oligomers. Here, the polyarylene sulfide oligomer is a linear homo-oligomer or co-oligomer having a repeating unit of the formula, — (Ar—S) —, as a main constituent unit, preferably containing 80 mol% or more of the repeating unit. . Ar includes units represented by the above formulas (A) to (K), among which the formula (A) is particularly preferable. The polyarylene sulfide oligomer can contain a small amount of branching units or crosslinking units represented by the above formulas (L) to (N) as long as these repeating units are the main structural units. The amount of copolymerization of these branched units or cross-linked units is preferably in the range of 0 to 1 mol% with respect to 1 mol of-(Ar-S)-units. Further, the polyarylene sulfide oligomer may be any of a random copolymer, a block copolymer and a mixture thereof containing the above repeating unit.
これらの代表的なものとして、ポリフェニレンスルフィドオリゴマー、ポリフェニレンスルフィドスルホンオリゴマー、ポリフェニレンスルフィドケトンオリゴマー、これらのランダム共重合体、ブロック共重合体およびそれらの混合物などが挙げられる。特に好ましいポリアリーレンスルフィドオリゴマーとしては、ポリマーの主要構成単位としてp−フェニレンスルフィド単位を80モル%以上、特に90モル%以上含有するポリフェニレンスルフィドオリゴマーが挙げられる。 Typical examples of these include polyphenylene sulfide oligomers, polyphenylene sulfide sulfone oligomers, polyphenylene sulfide ketone oligomers, random copolymers, block copolymers, and mixtures thereof. Particularly preferred polyarylene sulfide oligomers include polyphenylene sulfide oligomers containing 80 mol% or more, particularly 90 mol% or more of p-phenylene sulfide units as the main structural unit of the polymer.
ポリアリーレンスルフィドオリゴマーの分子量としては、ポリアリーレンスルフィドよりも低分子量のものが例示でき、具体的には重量平均分子量で10,000未満であることが好ましい。 Examples of the molecular weight of the polyarylene sulfide oligomer include those having a molecular weight lower than that of the polyarylene sulfide, and specifically, the weight average molecular weight is preferably less than 10,000.
環式ポリアリーレンスルフィドが含有するポリアリーレンスルフィドオリゴマー量は、環式ポリアリーレンスルフィドが含有する前記(O)式の環式化合物よりも少ないことが特に好ましい。即ち環式ポリアリーレンスルフィド中の前記(O)式環式化合物とポリアリーレンスルフィドオリゴマーの重量比(前記(O)式の環式化合物/ポリアリーレンスルフィドオリゴマー)は1を超えることが好ましく、2.3以上がより好ましく、4以上がさらに好ましく、9以上がよりいっそう好ましく、このような環式ポリアリーレンスルフィドを用いることで重量平均分子量が10,000以上のポリアリーレンスルフィドを容易に得ることが可能である。従って、環式ポリアリーレンスルフィド中の前記(O)式の環式化合物とポリアリーレンスルフィドオリゴマーの重量比の値が大きいほど、本発明のポリアリーレンスルフィド製造方法により得られるポリアリーレンスルフィドの重量平均分子量は大きくなる傾向にある。この重量比に特に上限は無いが、該重量比が100を超える環式ポリアリーレンスルフィドを得るためには、環式ポリアリーレンスルフィド中のポリアリーレンスルフィドオリゴマー含有量を著しく低減する必要があり、これには多大の労力を要する。本発明のポリアリーレンスルフィド製造方法によれば該重量比が100以下の環式ポリアリーレンスルフィドを用いても重量平均分子量が10,000以上のポリアリーレンスルフィドを容易に得ることが可能である。 The amount of the polyarylene sulfide oligomer contained in the cyclic polyarylene sulfide is particularly preferably smaller than the cyclic compound of the above formula (O) contained in the cyclic polyarylene sulfide. That is, the weight ratio of the cyclic compound (O) to the polyarylene sulfide oligomer in the cyclic polyarylene sulfide (cyclic compound of the formula (O) / polyarylene sulfide oligomer) is preferably more than 1. More preferably 3 or more, more preferably 4 or more, and even more preferably 9 or more. By using such a cyclic polyarylene sulfide, it is possible to easily obtain a polyarylene sulfide having a weight average molecular weight of 10,000 or more. It is. Accordingly, the larger the weight ratio of the cyclic compound of formula (O) to the polyarylene sulfide oligomer in the cyclic polyarylene sulfide, the higher the weight average molecular weight of the polyarylene sulfide obtained by the method for producing polyarylene sulfide of the present invention. Tend to grow. Although there is no particular upper limit to this weight ratio, in order to obtain a cyclic polyarylene sulfide having a weight ratio exceeding 100, it is necessary to significantly reduce the polyarylene sulfide oligomer content in the cyclic polyarylene sulfide. Takes a lot of effort. According to the polyarylene sulfide production method of the present invention, it is possible to easily obtain a polyarylene sulfide having a weight average molecular weight of 10,000 or more even when a cyclic polyarylene sulfide having a weight ratio of 100 or less is used.
環式ポリアリーレンスルフィド中の前記(O)式の環式化合物とポリアリーレンスルフィドオリゴマーの重量比は、HPLCを用いて定量した環式ポリアリーレンスルフィド中の前記(O)式の環式化合物量から算出することができる。例えば環式ポリアリーレンスルフィドにおける前記(O)式の環式化合物以外の成分がポリアリーレンスルフィドオリゴマーである場合には、
重量比=前記(O)式の環式化合物量(%)/(100−前記(O)式の環式化合物量(%))
のように算出できる。
The weight ratio of the cyclic compound of the formula (O) and the polyarylene sulfide oligomer in the cyclic polyarylene sulfide is determined from the amount of the cyclic compound of the formula (O) in the cyclic polyarylene sulfide determined by HPLC. Can be calculated. For example, when the component other than the cyclic compound of the formula (O) in the cyclic polyarylene sulfide is a polyarylene sulfide oligomer,
Weight ratio = Amount of cyclic compound of formula (O) (%) / (100−Amount of cyclic compound of formula (O) (%))
It can be calculated as follows.
本発明のポリアリーレンスルフィドの製造に用いる環式ポリアリーレンスルフィドの分子量の上限値は、重量平均分子量で10,000以下が好ましく、5,000以下が好ましく、3,000以下がさらに好ましく、一方、下限値は重量平均分子量で300以上が好ましく、400以上が好ましく、500以上がさらに好ましい。 The upper limit of the molecular weight of the cyclic polyarylene sulfide used in the production of the polyarylene sulfide of the present invention is preferably 10,000 or less, preferably 5,000 or less, more preferably 3,000 or less, in terms of weight average molecular weight, The lower limit is preferably 300 or more, preferably 400 or more, and more preferably 500 or more in terms of weight average molecular weight.
<0価遷移金属化合物>
本発明において、種々の0価遷移金属化合物が重合触媒として用いられる。本願の0価遷移金属化合物としては、配位子を有さない0価遷移金属原子、あるいは0価遷移金属原子と配位子からなる化合物が適しており、後者ではさらに0価遷移金属原子に配位子が配位してなる化合物が適している。種々の遷移金属種の中でも、環式ポリアリーレンスルフィドのポリアリーレンスルフィドへの転化を促進する効果の観点からは、好ましくは、周期表第8族から第11族かつ第4周期から第6周期から選ばれる少なくとも1種以上の金属が用いられる。金属種として、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、金、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウムが例示できる。この理由は現時点で明らかではないが、多くの価数状態を取りうるこれら遷移金属原子は、環式ポリアリーレンスルフィド構造との相互作用を生じやすいため、あるいは、これら遷移金属原子は環式ポリアリーレンスルフィド中に分散しやすい遷移金属化合物を形成可能であるためと推測している。
<Zerovalent transition metal compound>
In the present invention, various zero-valent transition metal compounds are used as a polymerization catalyst. As the zero-valent transition metal compound of the present application, a zero-valent transition metal atom having no ligand or a compound composed of a zero-valent transition metal atom and a ligand is suitable. A compound in which a ligand is coordinated is suitable. Among various transition metal species, from the viewpoint of the effect of promoting the conversion of cyclic polyarylene sulfide to polyarylene sulfide, preferably from Group 8 to Group 11 and Period 4 to Period 6 of the periodic table. At least one selected metal is used. Examples of the metal species include nickel, palladium, platinum, copper, silver, gold, iron, ruthenium, osmium, cobalt, rhodium, and iridium. The reason for this is not clear at this time, but these transition metal atoms, which can take many valence states, are likely to interact with the cyclic polyarylene sulfide structure, or these transition metal atoms are cyclic polyarylene. It is speculated that it is possible to form a transition metal compound that is easily dispersed in sulfide.
これら遷移金属種の中でも周期表第10族かつ第4周期から第6周期の金属から選ばれる遷移金属が、環式ポリアリーレンスルフィドの転化を促進する高い効果を有する傾向にあり好ましい。具体的には、ニッケル、パラジウム、白金が挙げられる。この理由も現時点で明らかではないが、これら遷移金属原子が取りうる電子状態により、遷移金属原子と環式ポリアリーレンスルフィド構造との相互作用が比較的強い傾向にあるためと推測している。 Among these transition metal species, transition metals selected from metals in Group 10 of the periodic table and from the 4th to 6th periods are preferred because they tend to have a high effect of promoting the conversion of the cyclic polyarylene sulfide. Specific examples include nickel, palladium, and platinum. The reason for this is not clear at the present time, but it is presumed that the interaction between the transition metal atom and the cyclic polyarylene sulfide structure tends to be relatively strong due to the electronic states that these transition metal atoms can take.
これら遷移金属種の中でも、特に環式ポリアリーレンスルフィドの転化を促進する高い効果を有する傾向にあり、触媒コスト、入手性の面でも優れるニッケルがさらに好ましい。この理由も現時点で明らかではないが、ニッケルは、環式ポリアリーレンスルフィド中に特に分散しやすい塩あるいは錯体を形成可能であるためと推測している。 Among these transition metal species, nickel that has a tendency to have a particularly high effect of promoting the conversion of cyclic polyarylene sulfide and is excellent in terms of catalyst cost and availability is further preferable. The reason for this is not clear at the present time, but it is presumed that nickel can form a salt or complex that is particularly easily dispersed in the cyclic polyarylene sulfide.
0価遷移金属化合物としては、反応性が高い傾向にあることからは配位子を有さない0価遷移金属原子、あるいは安定性が高い傾向にあることからは0価遷移金属原子と配位子からなる化合物が適しており、後者ではさらに0価遷移金属原子に配位子が配位してなる化合物が適しているが、環式ポリアリーレンスルフィドに遷移金属化合物を添加した後、均一に分散させることが好ましいことから、0価遷移金属原子と配位子からなる化合物において配位子は環式ポリアリーレンスルフィドとの親和性が良好な有機化合物であることが好ましい。また、0価遷移金属化合物がカチオン性化合物、アニオン性化合物の場合、カチオン重合、アニオン重合の開始剤としての作用が生じ、得られるポリアリーレンスルフィドの高重合度化が抑制される傾向にあるため、本発明で用いる0価遷移金属化合物は中性であることが好ましい。そのため、中性の0価遷移金属化合物を形成するためには、0価遷移金属原子と配位子からなる化合物において配位子も形式電荷が0であることが好ましい。例えば前記遷移金属化合物を構成する配位子として、カルベン、カルボニル、アルケン、アルキン、ジエン、アレーン、ホスフィン、ホスファイト、アミンなどが例示できる。 Zero-valent transition metal compounds are coordinated with zero-valent transition metal atoms that do not have a ligand because they tend to be highly reactive, or because they tend to be highly stable The latter compound is suitable, and in the latter case, a compound in which a ligand is coordinated to a zero-valent transition metal atom is suitable, but after the transition metal compound is added to the cyclic polyarylene sulfide, the compound is uniformly formed. Since it is preferable to disperse, in the compound composed of a zero-valent transition metal atom and a ligand, the ligand is preferably an organic compound having a good affinity for the cyclic polyarylene sulfide. In addition, when the zero-valent transition metal compound is a cationic compound or an anionic compound, it acts as an initiator for cationic polymerization or anionic polymerization, and tends to suppress an increase in the degree of polymerization of the resulting polyarylene sulfide. The zero-valent transition metal compound used in the present invention is preferably neutral. Therefore, in order to form a neutral zero-valent transition metal compound, it is preferable that the ligand also has zero formal charge in the compound composed of the zero-valent transition metal atom and the ligand. Examples of the ligand constituting the transition metal compound include carbene, carbonyl, alkene, alkyne, diene, arene, phosphine, phosphite, amine and the like.
本願発明の0価遷移金属化合物としては、例えば、配位子を有さない0価遷移金属原子としてニッケル(0)、パラジウム(0)、白金(0)、鉄(0)、ルテニウム(0)、ロジウム(0)、0価遷移金属原子と配位子からなる化合物としてテトラキス(トリフェニルホスフィン)ニッケル、テトラキス(トリフェニルホスファイト)ニッケル、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、ビス(トリ−t−ブチルホスフィン)パラジウム、ビス[1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン]パラジウム、ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)パラジウム、[P,P’−1,3−ビス(ジ−i−プロピルホスフィノ)プロパン][P−1,3−ビス(ジ−i−プロピルホスフィノ)プロパン]パラジウム、1,3−ビス(2,6−ジ−i−プロピルフェニル)イミダゾール−2−イリデン(1,4−ナフトキノン)パラジウム二量体、1,3−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)イミダゾール−2−イリデン(1,4−ナフトキノン)パラジウム二量体、ビス(3,5,3’,5’−ジメトキシジベンジリデンアセトン)パラジウム、ビス(トリ−t−ブチルホスフィン)白金、テトラキス(トリフェニルホスフィン)白金、テトラキス(トリフルオロホスフィン)白金、エチレンビス(トリフェニルホスフィン)白金、白金−2,4,6,8−テトラメチル−2,4,6,8−テトラビニルシクロテトラシロキサン錯体、ドデカカルボニル三鉄、ペンタカルボニル鉄、ドデカカルボニル三ルテニウム、ドデカカルボニル四ロジウム、ヘキサデカカルボニル六ロジウムなどが例示できる。 Examples of the zero-valent transition metal compound of the present invention include nickel (0), palladium (0), platinum (0), iron (0), and ruthenium (0) as zero-valent transition metal atoms having no ligand. , Rhodium (0), tetrakis (triphenylphosphine) nickel, tetrakis (triphenylphosphite) nickel, bis (1,5-cyclooctadiene) nickel, bis ( Dibenzylideneacetone) palladium, tris (dibenzylideneacetone) dipalladium, tetrakis (triphenylphosphine) palladium, bis (tri-t-butylphosphine) palladium, bis [1,2-bis (diphenylphosphino) ethane] palladium, Bis (tricyclohexylphosphine) palladium, [P, P′-1,3 Bis (di-i-propylphosphino) propane] [P-1,3-bis (di-i-propylphosphino) propane] palladium, 1,3-bis (2,6-di-i-propylphenyl) Imidazole-2-ylidene (1,4-naphthoquinone) palladium dimer, 1,3-bis (2,4,6-trimethylphenyl) imidazol-2-ylidene (1,4-naphthoquinone) palladium dimer, bis (3,5,3 ′, 5′-dimethoxydibenzylideneacetone) palladium, bis (tri-t-butylphosphine) platinum, tetrakis (triphenylphosphine) platinum, tetrakis (trifluorophosphine) platinum, ethylenebis (triphenyl) Phosphine) platinum, platinum-2,4,6,8-tetramethyl-2,4,6,8-tetravinylcyclotetrashiro Sun complex, dodecamethylene carbonyl ferric, iron pentacarbonyl, triruthenium dodecacarbonyl, dodecacarbonyl four rhodium, such as hexadecanol carbonyl six rhodium can be exemplified.
これらの中でも、0価遷移金属原子と配位子からなる化合物においては、0価遷移金属原子と配位子の配位が配位子の非共有電子対を介さない0価遷移金属化合物を用いて環式ポリアリーレンスルフィドの加熱を行った場合には、0価遷移金属原子と配位子の配位が配位子の非共有電子対を介する0価遷移金属化合物を用いて環式ポリアリーレンスルフィドの加熱を行った場合に比べて、本発明のポリアリーレンスルフィドの製造法によって得られるポリアリーレンスルフィドの分子量が高い傾向にあるため好ましい。この理由は現時点では明らかではないが、0価遷移金属原子と配位子の配位が配位子の非共有電子対を介さない場合には、その配位力が比較的弱い傾向にあり、0価遷移金属原子と配位子の解離が容易なため、0価遷移金属原子に環式ポリアリーレンスルフィドあるいはポリアリーレンスルフィドとの相互作用が可能な空軌道が生成しやすい、あるいは、0価遷移金属化合物の立体障害が減少し0価遷移金属原子と環式ポリアリーレンスルフィドあるいはポリアリーレンスルフィドが相互作用可能な距離に接近しやすく、環式ポリアリーレンスルフィドのポリアリーレンスルフィドへの転化およびポリアリーレンスルフィドのさらなる高重合度化が進行しやすいと考えている。なお、非共有電子対を介さない0価遷移金属原子と配位子の配位とは、例えば配位子の不飽和結合部位を介した配位がある。 Among these, in a compound composed of a zero-valent transition metal atom and a ligand, a zero-valent transition metal compound in which the coordination between the zero-valent transition metal atom and the ligand is not via a lone pair of ligands is used. When the cyclic polyarylene sulfide is heated, the cyclic polyarylene is formed by using a zero-valent transition metal compound in which the coordination between the zero-valent transition metal atom and the ligand is via a lone pair of ligands. Compared to heating of sulfide, it is preferable because the molecular weight of polyarylene sulfide obtained by the method for producing polyarylene sulfide of the present invention tends to be high. The reason for this is not clear at present, but when the coordination between the zero-valent transition metal atom and the ligand is not via the lone pair of ligands, the coordination power tends to be relatively weak, Since the dissociation between the zero-valent transition metal atom and the ligand is easy, vacancies that can interact with the cyclic polyarylene sulfide or polyarylene sulfide are easily generated on the zero-valent transition metal atom, or the zero-valent transition Conversion of cyclic polyarylene sulfide to polyarylene sulfide and polyarylene sulfide are facilitated because the steric hindrance of the metal compound is reduced and the zero-valent transition metal atom and cyclic polyarylene sulfide or polyarylene sulfide are easily accessible. It is believed that further increase in the degree of polymerization is likely to proceed. The coordination between the zero-valent transition metal atom and the ligand not via an unshared electron pair includes, for example, coordination via an unsaturated bond site of the ligand.
0価遷移金属原子と配位子の配位が配位子の非共有電子対を介さない0価遷移金属化合物を形成可能な配位子としては例えば、アルケン、アルキン、ジエン、アレーン、二酸化炭素(π電子による配位)などが例示できる。 Examples of the ligand capable of forming a zero-valent transition metal compound in which the coordination between the zero-valent transition metal atom and the ligand does not involve the unshared electron pair of the ligand include, for example, alkenes, alkynes, dienes, arenes, carbon dioxide (Coordination by π electrons) can be exemplified.
0価遷移金属原子と配位子の配位が配位子の非共有電子対を介さない0価遷移金属化合物としては例えば、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム、ビス(3,5,3’,5’−ジメトキシジベンジリデンアセトン)パラジウムなどが例示できる。 Examples of zero-valent transition metal compounds in which the coordination between the zero-valent transition metal atom and the ligand does not involve the lone pair of ligands include bis (1,5-cyclooctadiene) nickel and bis (dibenzylideneacetone). ) Palladium, tris (dibenzylideneacetone) dipalladium, bis (3,5,3 ′, 5′-dimethoxydibenzylideneacetone) palladium and the like.
0価遷移金属原子と配位子の配位が配位子の不飽和結合部位を介してなる0価遷移金属化合物を形成可能な配位子としては例えば、アルケン、アルキン、ジエン、アレーン、二酸化炭素(π電子による配位)などが例示できる。 Examples of the ligand capable of forming a zero-valent transition metal compound in which the coordination between the zero-valent transition metal atom and the ligand is via the unsaturated bond site of the ligand include alkene, alkyne, diene, arene, dioxide Examples thereof include carbon (coordination by π electrons).
より具体的には、無置換または置換された、メチレン、アセチレン、ブタジエン、ノルボルナジエン、1,5−シクロオクタジエン、ジベンジリデンアセトン、インデン、フルオレン、ベンゼンなどが例示できる。 More specifically, unsubstituted or substituted methylene, acetylene, butadiene, norbornadiene, 1,5-cyclooctadiene, dibenzylideneacetone, indene, fluorene, benzene and the like can be exemplified.
0価遷移金属原子と配位子の配位が配位子の不飽和結合部位を介してなる0価遷移金属化合物としては例えば、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム、ビス(3,5,3’,5’−ジメトキシジベンジリデンアセトン)パラジウムなどが例示できる。 Examples of zero-valent transition metal compounds in which the coordination between the zero-valent transition metal atom and the ligand is via the unsaturated bond site of the ligand include bis (1,5-cyclooctadiene) nickel and bis (dibenzylidene). Acetone) palladium, tris (dibenzylideneacetone) dipalladium, bis (3,5,3 ′, 5′-dimethoxydibenzylideneacetone) palladium and the like can be exemplified.
さらにこれらの中でも、配位子構造中に非共有電子対を含まない0価遷移金属化合物では、得られるポリアリーレンスルフィドの分子量が高い傾向がより顕著であるためさらに好ましい。この理由についても現時点では明らかではないが、0価遷移金属化合物における非共有電子対を有する配位子、あるいは0価遷移金属原子から解離した非共有電子対を有する配位子は、非共有電子対を介して環式ポリアリーレンスルフィドあるいはポリアリーレンスルフィドと相互作用するため、環式ポリアリーレンスルフィドあるいはポリアリーレンスルフィドの構造を安定化させる傾向があると推測される。配位子構造中に非共有電子対を含まないことで、0価遷移金属原子から解離した配位子による環式ポリアリーレンスルフィド構造あるいはポリアリーレンスルフィド構造の安定化が生じず、環式ポリアリーレンスルフィドからポリアリーレンスルフィドへの転化およびポリアリーレンスルフィドのさらなる高重合度化が進行しやすいと考えている。 Further, among these, a zero-valent transition metal compound that does not contain an unshared electron pair in the ligand structure is more preferable because the resulting polyarylene sulfide tends to have a higher molecular weight. Although the reason for this is not clear at present, a ligand having an unshared electron pair in a zero-valent transition metal compound or a ligand having an unshared electron pair dissociated from a zero-valent transition metal atom is an unshared electron. Since it interacts with cyclic polyarylene sulfide or polyarylene sulfide via a pair, it is presumed that there is a tendency to stabilize the structure of cyclic polyarylene sulfide or polyarylene sulfide. By not including an unshared electron pair in the ligand structure, stabilization of the cyclic polyarylene sulfide structure or polyarylene sulfide structure by the ligand dissociated from the zero-valent transition metal atom does not occur, and the cyclic polyarylene It is believed that conversion from sulfide to polyarylene sulfide and further higher degree of polymerization of polyarylene sulfide are likely to proceed.
配位子構造中に非共有電子対を含まない配位子としては例えば、非共有電子対を含む置換基を有さない、アルケン、アルキン、ジエン、アレーンなどが例示できる。 Examples of the ligand that does not include an unshared electron pair in the ligand structure include alkene, alkyne, diene, and arene that do not have a substituent that includes an unshared electron pair.
より具体的には、無置換または置換されていても、非共有電子対を含む置換基を有さない、メチレン、アセチレン、ブタジエン、ノルボルナジエン、1,5−シクロオクタジエン、インデン、フルオレン、ベンゼンなどが例示できる。 More specifically, methylene, acetylene, butadiene, norbornadiene, 1,5-cyclooctadiene, indene, fluorene, benzene, etc., which are unsubstituted or substituted but do not have a substituent containing an unshared electron pair Can be illustrated.
配位子構造中に非共有電子対を含まない0価遷移金属化合物としては例えば、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケルなどが例示できる。 Examples of the zero-valent transition metal compound that does not include an unshared electron pair in the ligand structure include bis (1,5-cyclooctadiene) nickel.
配位子は単座配位子であっても多座配位子であってもよい。遷移金属原子と配位子の配位力は、単座配位子では比較的弱く、多座配位子では比較的強い傾向にある。そのため、単座配位子では環式ポリアリーレンスルフィドのポリアリーレンスルフィドへの転化を促進する効果が高い傾向にあり、多座配位子では0価遷移金属化合物の安定性が高い傾向にある。実施するポリアリーレンスルフィドの製造方法と求める効果に応じて選択することができる。 The ligand may be a monodentate ligand or a polydentate ligand. The coordination force between the transition metal atom and the ligand tends to be relatively weak for monodentate ligands and relatively strong for multidentate ligands. Therefore, monodentate ligands tend to have a high effect of promoting the conversion of cyclic polyarylene sulfides to polyarylene sulfides, and multidentate ligands tend to have high stability of zero-valent transition metal compounds. It can be selected according to the polyarylene sulfide production method to be carried out and the desired effect.
0価遷移金属原子と配位子の配位力、後述する脱揮による配位子の除去効果は、0価遷移金属原子と配位している原子種、単座配位や多座配位などの配位形態、配位子の昇華性などの特性および脱揮条件などにより異なるため、一様には規定できないが、0価遷移金属原子と配位子の解離が容易という観点、環式ポリアリーレンスルフィド中から配位子を脱揮し除去することで配位子による環式ポリアリーレンスルフィド構造の安定化効果を生じさせないという観点から、配位子の常圧での沸点は400℃以下であることが好ましく、300℃以下であることがより好ましく、200℃以下であることがさらに好ましい範囲として例示できる。同様の理由により、配位子の常圧での融点は200℃以下であることが好ましく、150℃以下であることがより好ましく、100℃以下であることがさらに好ましく、50℃以下であることがよりいっそう好ましい。 Coordination power between zero-valent transition metal atoms and ligands, and the removal effect of ligands by devolatilization, which will be described later, are atomic species coordinated with zero-valent transition metal atoms, monodentate coordination, multidentate coordination, etc. It differs depending on the coordination form, ligand sublimation characteristics and devolatilization conditions, etc., but it cannot be defined uniformly. However, from the viewpoint of easy dissociation of the zero-valent transition metal atom and the ligand, From the viewpoint that the ligand is volatilized and removed from the arylene sulfide so that the effect of stabilizing the cyclic polyarylene sulfide structure by the ligand does not occur, the boiling point at normal pressure of the ligand is 400 ° C. or less. It is preferable that it is preferably 300 ° C. or lower, and more preferably 200 ° C. or lower. For the same reason, the melting point of the ligand at normal pressure is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or lower, further preferably 100 ° C. or lower, and 50 ° C. or lower. Is even more preferred.
本発明では、0価遷移金属化合物存在下で環式ポリアリーレンスルフィドを加熱することが特徴であり、0価遷移金属化合物を原料として添加してもよいし、系内で0価遷移金属化合物を生成させてもよい。また、1種単独で用いてもよいし2種以上併用してもよい。ここで後者のように系内で0価遷移金属化合物を生成させるには、遷移金属塩と前述した配位子を添加、または、遷移金属塩と後述する還元剤を添加、または、遷移金属塩と配位子および還元剤を添加することで、系内で0価遷移金属化合物を生成させる方法、遷移金属塩と前述した配位子で構成された錯体を添加することで、系内で0価遷移金属化合物を生成させる方法などが挙げられる。ここで、遷移金属塩と前述した配位子で構成された錯体を添加する場合には、さらに前述した配位子や後述する還元剤を添加してもよい。 In the present invention, the cyclic polyarylene sulfide is heated in the presence of a zero-valent transition metal compound. The zero-valent transition metal compound may be added as a raw material, or the zero-valent transition metal compound may be added in the system. It may be generated. Moreover, you may use individually by 1 type and may use 2 or more types together. Here, in order to produce a zero-valent transition metal compound in the system as in the latter case, a transition metal salt and the above-mentioned ligand are added, or a transition metal salt and a reducing agent described later are added, or a transition metal salt And a ligand and a reducing agent are added to form a zero-valent transition metal compound in the system, and a complex composed of a transition metal salt and the above-described ligand is added to the system. And a method of producing a valent transition metal compound. Here, when adding the complex comprised with the transition metal salt and the ligand mentioned above, you may add the ligand mentioned above and the reducing agent mentioned later further.
系内で0価遷移金属化合物を生成させるための遷移金属塩としては、環式ポリアリーレンスルフィド中で配位子、還元剤などと相互作用可能な程度に分散するものであればよいが、例えば、種々の遷移金属の酢酸塩、ハロゲン化物などが例示できる。遷移金属の塩としては、例えば、ニッケル、パラジウム、白金、鉄、ルテニウム、ロジウム、銅、銀、金の酢酸塩、ハロゲン化物などが例示でき、具体的には酢酸ニッケル、塩化ニッケル、臭化ニッケル、ヨウ化ニッケル、硫化ニッケル、酢酸パラジウム、塩化パラジウム、臭化パラジウム、ヨウ化パラジウム、硫化パラジウム、塩化白金、臭化白金、酢酸鉄、塩化鉄、臭化鉄、ヨウ化鉄、酢酸ルテニウム、塩化ルテニウム、臭化ルテニウム、酢酸ロジウム、塩化ロジウム、臭化ロジウム、酢酸銅、塩化銅、臭化銅、酢酸銀、塩化銀、臭化銀、酢酸金、塩化金、臭化金などが挙げられる。配位子としては、前述した各種配位子が好ましく用いられる。 The transition metal salt for generating a zero-valent transition metal compound in the system may be any one that can be dispersed in a cyclic polyarylene sulfide to the extent that it can interact with a ligand, a reducing agent, etc. Examples thereof include acetates and halides of various transition metals. Examples of the transition metal salt include nickel, palladium, platinum, iron, ruthenium, rhodium, copper, silver, gold acetate, halide and the like. Specifically, nickel acetate, nickel chloride, nickel bromide. , Nickel iodide, nickel sulfide, palladium acetate, palladium chloride, palladium bromide, palladium iodide, palladium sulfide, platinum chloride, platinum bromide, iron acetate, iron chloride, iron bromide, iron iodide, ruthenium acetate, chloride Examples include ruthenium, ruthenium bromide, rhodium acetate, rhodium chloride, rhodium bromide, copper acetate, copper chloride, copper bromide, silver acetate, silver chloride, silver bromide, gold acetate, gold chloride, and gold bromide. As the ligand, the various ligands described above are preferably used.
遷移金属塩と前述した配位子で構成された錯体としては、上記のような種々の遷移金属塩と先述した配位子からなる錯体などを挙げることができ、具体的にはビス(トリフェニルホスフィン)ニッケルジクロリド、[1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン]ニッケルジクロリド、[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ニッケルジクロリド、臭化ニッケルエチレングリコールジメチルエーテル錯体、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムジアセタート、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムジクロリド、[1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン]パラジウムジクロリド、[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウムジクロリド、ジクロロ(1,5’−シクロオクタジエン)パラジウム、ビス(エチレンジアミン)パラジウムジクロリド、ジクロロ(1,5’−シクロオクタジエン)白金などが例示できる。 Examples of the complex composed of the transition metal salt and the above-mentioned ligand include complexes composed of various transition metal salts as described above and the above-mentioned ligands. Specifically, bis (triphenyl Phosphine) nickel dichloride, [1,2-bis (diphenylphosphino) ethane] nickel dichloride, [1,1′-bis (diphenylphosphino) ferrocene] nickel dichloride, nickel bromide ethylene glycol dimethyl ether complex, bis (triphenyl) Phosphine) palladium diacetate, bis (triphenylphosphine) palladium dichloride, [1,2-bis (diphenylphosphino) ethane] palladium dichloride, [1,1′-bis (diphenylphosphino) ferrocene] palladium dichloride, dichloro (1,5'-cyclooctadie ) Palladium, bis (ethylenediamine) palladium dichloride, dichloro (1,5'- cyclooctadiene) platinum can be exemplified.
これらは、1種単独で用いてもよいし2種以上併用してもよい。 These may be used alone or in combination of two or more.
前記還元剤としては、前記遷移金属塩、遷移金属塩と前述した配位子で構成された錯体から0価遷移金属化合物を生成するものであれば特に限定はされないが、各種有機、無機の還元性を有する化合物が好ましく、例えば亜鉛、アルキルアルミニウム化合物、水素化アルカリ金属塩、水素化アルミニウムアルカリ金属塩、水素化ホウ素アルカリ金属塩、ハロゲン化銅(I)、ハロゲン化スズ(II)、ハロゲン化チタン(III)、ハロゲン化水素化合物、ヒドラジン化合物などが例示できる。中でも、0価遷移金属化合物を形成させるための還元能あるいは取り扱い性の観点からは、亜鉛、アルキルアルミニウム化合物、水素化アルカリ金属塩、水素化アルミニウムアルカリ金属塩、水素化ホウ素アルカリ金属塩が好ましい還元剤として例示できる。これら還元剤は、1種単独で用いてもよいし2種以上併用してもよい。 The reducing agent is not particularly limited as long as it produces a zero-valent transition metal compound from the transition metal salt, a complex composed of the transition metal salt and the above-mentioned ligand, but various organic and inorganic reductions. Preferred compounds are, for example, zinc, alkylaluminum compounds, alkali metal hydrides, alkali metal hydrides, alkali metal borohydrides, copper (I) halides, tin (II) halides, halogenated halides. Examples include titanium (III), hydrogen halide compounds, hydrazine compounds, and the like. Of these, zinc, alkylaluminum compounds, alkali metal hydrides, alkali metal hydrides, alkali metal borohydrides are preferred reductions from the viewpoint of reducing ability or handleability for forming zero-valent transition metal compounds. It can be illustrated as an agent. These reducing agents may be used alone or in combination of two or more.
遷移金属原子の価数状態および遷移金属原子と配位子の配位状態および遷移金属塩における遷移金属原子とカウンターイオンの結合状態は、例えばX線吸収微細構造(XAFS)解析、X線光電子分光(XPS)分析により把握が可能である。本発明において触媒として用いられる0価遷移金属化合物、または、遷移金属化合物を含む環式ポリアリーレンスルフィド、または、遷移金属化合物を含むポリアリーレンスルフィドに、X線を照射し、X線吸収微細構造解析ではその吸収スペクトルを比較することによって、X線光電子分光分析では試料表面から放出される光電子の運動エネルギーを観測することによって把握できる。 The valence state of the transition metal atom, the coordination state of the transition metal atom and the ligand, and the binding state of the transition metal atom and the counter ion in the transition metal salt are, for example, X-ray absorption fine structure (XAFS) analysis, X-ray photoelectron spectroscopy It can be grasped by (XPS) analysis. X-ray absorption fine structure analysis is performed by irradiating a zero-valent transition metal compound or a cyclic polyarylene sulfide containing a transition metal compound or a polyarylene sulfide containing a transition metal compound used as a catalyst in the present invention with X-rays. Then, by comparing the absorption spectra, X-ray photoelectron spectroscopy can be grasped by observing the kinetic energy of photoelectrons emitted from the sample surface.
X線吸収微細構造(XAFS)解析では、例えばニッケル化合物の価数状態を評価する場合、K端のX線吸収端近傍構造(XANES)に関する吸収スペクトルを比較することが有効であり、スペクトルが立ち上がるエネルギーおよびスペクトル形状を比較することで判断が可能である。例えば、II価のニッケル化合物の測定で得られるスペクトルに対し、0価のニッケル化合物の測定で得られるスペクトルでは、8330eV付近のpre−edge領域の強度が大きくなる傾向がある。 In the X-ray absorption fine structure (XAFS) analysis, for example, when evaluating the valence state of a nickel compound, it is effective to compare the absorption spectra related to the K-edge X-ray absorption near-edge structure (XANES), and the spectrum rises. A determination can be made by comparing energy and spectral shape. For example, in contrast to a spectrum obtained by measuring a divalent nickel compound, a spectrum obtained by measuring a zero-valent nickel compound tends to increase the intensity of the pre-edge region near 8330 eV.
X線光電子分光(XPS)分析では、光電子の運動エネルギーを測定することにより、物質中における束縛電子の結合エネルギーの情報を得ることができ、この結合エネルギー値から表面の元素情報を、また各ピークのエネルギーシフトから価数や結合状態に関する情報を得ることが可能である。そのため、例えばニッケル化合物の価数状態を評価する場合、ピークのエネルギーシフトを比較することが有効である。例えば、II価のニッケル化合物の測定で得られるピークに対し、0価のニッケル化合物の測定で得られるピークはより低エネルギー側となる傾向がある。 In X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis, information on the binding energy of bound electrons in a substance can be obtained by measuring the kinetic energy of photoelectrons. From this binding energy value, surface element information and each peak can be obtained. It is possible to obtain information on the valence and bonding state from the energy shift. Therefore, for example, when evaluating the valence state of a nickel compound, it is effective to compare peak energy shifts. For example, the peak obtained by measuring the zero-valent nickel compound tends to be on the lower energy side with respect to the peak obtained by measuring the II-valent nickel compound.
使用する0価遷移金属化合物の濃度は、目的とするポリアリーレンスルフィドの分子量ならびに重合触媒の種類により異なるが、通常、環式ポリアリーレンスルフィド中の硫黄原子に対して0.001〜20モル%、好ましくは0.005〜15モル%、さらに好ましくは0.01〜10モル%である。0.001モル%以上では環式ポリアリーレンスルフィドはポリアリーレンスルフィドへ十分に転化し、20モル%以下では前述した特性を有するポリアリーレンスルフィドを得ることができる。ここでいう0価遷移金属化合物の濃度とは、0価遷移金属化合物を原料として添加する場合は、その濃度をいう。一方、系内で0価遷移金属を生成させる場合は、原料として添加する遷移金属塩や、遷移金属塩と配位子で構成された錯体の濃度をいう。 The concentration of the zero-valent transition metal compound to be used varies depending on the molecular weight of the target polyarylene sulfide and the type of the polymerization catalyst, but is usually 0.001 to 20 mol% with respect to the sulfur atom in the cyclic polyarylene sulfide. Preferably it is 0.005-15 mol%, More preferably, it is 0.01-10 mol%. If it is 0.001 mol% or more, the cyclic polyarylene sulfide is sufficiently converted to polyarylene sulfide, and if it is 20 mol% or less, a polyarylene sulfide having the above-described properties can be obtained. The concentration of the zero-valent transition metal compound here refers to the concentration when the zero-valent transition metal compound is added as a raw material. On the other hand, when a zero-valent transition metal is generated in the system, it refers to the concentration of a transition metal salt added as a raw material or a complex composed of a transition metal salt and a ligand.
前記0価遷移金属化合物、遷移金属塩、遷移金属塩と配位子で構成された錯体、配位子、あるいは還元剤の添加に際しては、そのまま添加してもよいが、環式ポリアリーレンスルフィド中に均一に分散させることが好ましい。均一に分散させる方法として、例えば機械的に分散させる方法、溶媒を用いて分散させる方法、環式ポリアリーレンスルフィドを溶融し分散させる方法、あらかじめ重合反応装置、成形品を製造する型、押出機や溶融混練機などの装置内に分散させる方法、あるいは環式ポリアリーレンスルフィドの加熱時に繊維状物質を共存させる場合にはあらかじめ繊維状物質上に分散させる方法などが挙げられる。 When adding the zero-valent transition metal compound, transition metal salt, complex composed of transition metal salt and ligand, ligand, or reducing agent, it may be added as it is, but in the cyclic polyarylene sulfide. It is preferable to disperse uniformly. Examples of a uniform dispersion method include a mechanical dispersion method, a dispersion method using a solvent, a method of melting and dispersing a cyclic polyarylene sulfide, a polymerization reaction apparatus, a mold for manufacturing a molded product, an extruder, Examples thereof include a method of dispersing in an apparatus such as a melt kneader, or a method of dispersing on a fibrous material in advance when the fibrous material coexists when the cyclic polyarylene sulfide is heated.
機械的に分散させる方法として、具体的には粉砕機、撹拌機、混合機、振とう機、乳鉢を用いる方法などが例示できる。 Specific examples of the mechanical dispersion method include a pulverizer, a stirrer, a mixer, a shaker, and a method using a mortar.
溶媒を用いて分散させる方法として、具体的には環式ポリアリーレンスルフィドを適宜な溶媒に溶解または分散し、これに0価遷移金属化合物、遷移金属塩、遷移金属塩と配位子で構成された錯体、配位子、あるいは還元剤を所定量加えた後、溶媒を除去する方法などが例示できる。 As a method of dispersing using a solvent, specifically, cyclic polyarylene sulfide is dissolved or dispersed in an appropriate solvent, and this is composed of a zero-valent transition metal compound, a transition metal salt, a transition metal salt and a ligand. Examples of the method include removing a solvent after adding a predetermined amount of a complex, a ligand, or a reducing agent.
環式ポリアリーレンスルフィドを溶融し分散させる方法としては、固体状態の環式ポリアリーレンスルフィドに0価遷移金属化合物、遷移金属塩、遷移金属塩と配位子で構成された錯体、配位子、あるいは還元剤を添加した後、加熱により環式ポリアリーレンスルフィドを溶融させる方法、あらかじめ環式ポリアリーレンスルフィドを溶融した後に0価遷移金属化合物、遷移金属塩、遷移金属塩と配位子で構成された錯体、配位子、あるいは還元剤を添加する方法などが例示できる。 As a method for melting and dispersing the cyclic polyarylene sulfide, the solid polycyclic arylene sulfide is a zero-valent transition metal compound, a transition metal salt, a complex composed of a transition metal salt and a ligand, a ligand, Alternatively, a method of melting cyclic polyarylene sulfide by heating after adding a reducing agent, consisting of zero-valent transition metal compound, transition metal salt, transition metal salt and ligand after previously melting cyclic polyarylene sulfide. And a method of adding a complex, a ligand, or a reducing agent.
あらかじめ重合反応装置、成形品を製造する型、押出機や溶融混練機などの装置内に分散させる方法としては、そのまま分散させる方法、適宜な溶媒に0価遷移金属化合物、遷移金属塩、遷移金属塩と配位子で構成された錯体、配位子、あるいは還元剤を所定量加えた後、重合反応装置、成形品を製造する型、押出機や溶融混練機などの装置内で溶媒を除去することで分散させる方法などが例示できる。 As a method of dispersing in advance in a polymerization reaction apparatus, a mold for producing a molded product, an apparatus such as an extruder or a melt kneader, a method of dispersing as it is, a zero-valent transition metal compound, a transition metal salt, a transition metal in an appropriate solvent After adding a predetermined amount of a complex composed of a salt and a ligand, a ligand, or a reducing agent, the solvent is removed in a polymerization reaction apparatus, a mold for producing a molded article, an apparatus such as an extruder or a melt kneader. A method of dispersing by doing so can be exemplified.
あらかじめ繊維状物質上に分散させる方法としては、そのまま分散させる方法、適宜な溶媒に0価遷移金属化合物、遷移金属塩、遷移金属塩と配位子で構成された錯体、配位子、あるいは還元剤を所定量加えた後、繊維状物質に塗布するか散布するか含浸させるなどした後、溶媒を除去することで分散させる方法などが例示できる。 As a method of dispersing on a fibrous material in advance, a method of dispersing as it is, a zero-valent transition metal compound, a transition metal salt, a complex composed of a transition metal salt and a ligand, a ligand, or a reduction in an appropriate solvent Examples thereof include a method in which a predetermined amount of an agent is added, and then applied to a fibrous material, dispersed or impregnated, and then dispersed by removing the solvent.
また、2種以上の化合物を添加する場合には、添加する化合物の安定性、反応性にもよるが、一度に添加してもよいし、別々に添加した後に、重合反応装置、成形品を製造する型、押出機や溶融混練機などの装置内外で混合してもよい。 In addition, when two or more compounds are added, depending on the stability and reactivity of the compound to be added, they may be added at once, or after being added separately, the polymerization reaction apparatus and the molded product are added. You may mix inside and outside apparatuses, such as a type | mold to manufacture, an extruder, and a melt kneader.
また、0価遷移金属化合物、遷移金属塩、遷移金属塩と配位子で構成された錯体、配位子、あるいは還元剤が固体である場合、より均一な分散が可能となるため、それらの平均粒径は1mm以下であることが好ましい。 In addition, when the zero-valent transition metal compound, transition metal salt, complex composed of a transition metal salt and a ligand, a ligand, or a reducing agent is a solid, more uniform dispersion is possible. The average particle size is preferably 1 mm or less.
また、配位子種、0価遷移金属化合物、遷移金属塩、遷移金属塩と配位子で構成された錯体あるいは還元剤の安定性に応じて、非酸化性雰囲気下で添加することも好ましい。非酸化性雰囲気とは環式ポリアリーレンスルフィド、および0価遷移金属化合物、遷移金属塩、遷移金属塩と配位子で構成された錯体あるいは還元剤が接する気相における酸素濃度が5体積%以下、好ましくは2体積%以下、さらに好ましくは酸素を実質的に含有しない雰囲気、すなわち窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気であることを指し、この中でも特に経済性および取扱いの容易さの面からは窒素雰囲気が好ましい。 It is also preferable to add them under a non-oxidizing atmosphere according to the stability of the ligand species, the zero-valent transition metal compound, the transition metal salt, the complex composed of the transition metal salt and the ligand, or the reducing agent. . Non-oxidizing atmosphere means cyclic polyarylene sulfide, zero-valent transition metal compound, transition metal salt, complex composed of transition metal salt and ligand, or oxygen concentration in the gas phase in contact with the reducing agent is 5% by volume or less , Preferably 2% by volume or less, more preferably an atmosphere substantially free of oxygen, that is, an inert gas atmosphere such as nitrogen, helium, argon, etc. Among them, particularly in terms of economy and ease of handling Is preferably a nitrogen atmosphere.
<ポリアリーレンスルフィドの製造条件>
本発明におけるポリアリーレンスルフィドを製造する際の加熱温度は、環式ポリアリーレンスルフィドが融解する温度であることが好ましく、このような温度条件であれば特に制限はない。ただし、加熱温度が環式ポリアリーレンスルフィドが融解する温度未満ではポリアリーレンスルフィドを得るのに長時間が必要となる傾向がある。なお、環式ポリアリーレンスルフィドが融解する温度は、環式ポリアリーレンスルフィドの組成や分子量、また、加熱時の環境により変化するため、一意的に示すことはできないが、例えば環式ポリアリーレンスルフィドを示差走査型熱量計で分析することで把握することが可能である。ただし、一般に融解する温度には幅があり、融点以上でも融解にともなう吸熱が継続する傾向があるため、均一に融解させるためには、加熱温度は環式ポリアリーレンスルフィドの融点以上であることが好ましく、環式ポリアリーレンスルフィドの融点よりも10℃以上高い温度が好ましく、20℃以上高い温度がより好ましい。なお、融点は示差走査熱量計により測定することができる。
<Production conditions for polyarylene sulfide>
The heating temperature for producing the polyarylene sulfide in the present invention is preferably a temperature at which the cyclic polyarylene sulfide is melted, and there is no particular limitation as long as it is such a temperature condition. However, when the heating temperature is lower than the temperature at which the cyclic polyarylene sulfide is melted, a long time tends to be required to obtain the polyarylene sulfide. The temperature at which the cyclic polyarylene sulfide melts varies depending on the composition and molecular weight of the cyclic polyarylene sulfide and the environment during heating. It is possible to grasp by analyzing with a differential scanning calorimeter. However, in general, the melting temperature has a range, and the endotherm accompanying melting tends to continue even when the melting point is exceeded, so that the heating temperature may be equal to or higher than the melting point of the cyclic polyarylene sulfide. Preferably, the temperature is 10 ° C. or more higher than the melting point of the cyclic polyarylene sulfide, and more preferably 20 ° C. or more. The melting point can be measured with a differential scanning calorimeter.
加熱温度の下限としては、180℃以上が例示でき、好ましくは200℃以上、より好ましくは220℃以上、さらに好ましくは240℃以上である。この温度範囲では、環式ポリアリーレンスルフィドが融解し、0価遷移金属原子と配位子の解離、脱揮による配位子の除去がより容易であり、短時間で高重合度のポリアリーレンスルフィドを得ることができる。一方、温度が高すぎると環式ポリアリーレンスルフィド間、加熱により生成したポリアリーレンスルフィド間、およびポリアリーレンスルフィドと環式ポリアリーレンスルフィド間などでの架橋反応や分解反応に代表される好ましくない副反応が生じやすくなる傾向にあり、得られるポリアリーレンスルフィドの特性が低下する場合があるため、このような好ましくない副反応が顕著に生じる温度は避けることが望ましい。加熱温度の上限としては、400℃以下が例示できる。この温度以下では、好ましくない副反応による得られるポリアリーレンスルフィドの特性への悪影響を抑制できる傾向にあり、前述した特性を有するポリアリーレンスルフィドを得ることができる。また加熱温度は、加熱あるいは冷却に要するエネルギー低減や時間短縮が可能になり生産性が向上することから低い方がより好ましい。このことから、好ましい加熱温度として400℃以下、より好ましくは360℃以下、さらに好ましくは320℃以下、よりいっそう好ましくは300℃以下といった温度が例示できる。 As a minimum of heating temperature, 180 ° C or more can be illustrated, preferably 200 ° C or more, more preferably 220 ° C or more, still more preferably 240 ° C or more. In this temperature range, the cyclic polyarylene sulfide is melted, the zero-valent transition metal atom and the ligand are dissociated, and the ligand can be easily removed by devolatilization. Can be obtained. On the other hand, if the temperature is too high, undesirable side reactions such as crosslinking reactions and decomposition reactions between cyclic polyarylene sulfides, between polyarylene sulfides produced by heating, and between polyarylene sulfides and cyclic polyarylene sulfides, etc. Therefore, it is desirable to avoid a temperature at which such undesirable side reactions are remarkably caused, since the characteristics of the resulting polyarylene sulfide may be deteriorated. As an upper limit of heating temperature, 400 degrees C or less can be illustrated. Below this temperature, adverse effects on the properties of the resulting polyarylene sulfide due to undesirable side reactions tend to be suppressed, and a polyarylene sulfide having the above-described properties can be obtained. Further, the heating temperature is preferably lower because the energy required for heating or cooling can be reduced and the time can be shortened to improve productivity. From this, a preferable heating temperature is 400 ° C. or lower, more preferably 360 ° C. or lower, more preferably 320 ° C. or lower, and still more preferably 300 ° C. or lower.
環式ポリアリーレンスルフィドの加熱は脱揮条件下で行う。脱揮条件とは、環式ポリアリーレンスルフィドを0価遷移金属化合物存在下に加熱する際に発生する気体状態の成分を、加熱系内から除去する条件のことである。前記気体状態の成分としては、それぞれの化合物の特性および脱揮条件の詳細により発生の有無やその程度は異なるが、例えば0価遷移金属化合物に含まれる配位子や、系内で0価遷移金属化合物を生成させる際に添加する遷移金属塩が含有するカウンターイオンの分解物や、遷移金属塩と配位子で構成された錯体が含有する配位子、カウンターイオンの分解物などや、環式ポリアリーレンスルフィドが含有するポリアリーレンスルフィドオリゴマーなどが例示できる。中でも、本発明における脱揮条件とは、環式ポリアリーレンスルフィドを0価遷移金属化合物存在下に加熱する際に発生する、0価遷移金属化合物に含まれる配位子を加熱系内から除去する条件であることが好ましい。前記条件としては、発生した気体状態の成分を加熱系内から除去可能であれば特に限定はされないが、例えば連続的な減圧条件下での脱揮や、連続的にガスを系内へ流入し、流入したガスとともに、発生した気体状態の成分を加熱系外に流出させる条件、発生した気体状態の成分を冷却し系外に捕集する条件などが挙げられる。脱揮条件下で加熱することにより、0価遷移金属原子と配位子の解離が容易になるため、0価遷移金属原子と環式ポリアリーレンスルフィドの相互作用が生じやすく、低温、短時間でポリアリーレンスルフィドを得ることができる。一方、脱揮を行わない場合には、環式ポリアリーレンスルフィドのポリアリーレンスルフィドへの転化に高温、長時間を要する。また、ポリアリーレンスルフィドオリゴマーや解離した配位子が加熱系内に残存しやすく副反応を生じやすいため、高重合度化が不十分になる。 The cyclic polyarylene sulfide is heated under devolatilization conditions. The devolatilization condition is a condition for removing a gaseous component generated when the cyclic polyarylene sulfide is heated in the presence of a zero-valent transition metal compound from the heating system. The components in the gaseous state vary depending on the characteristics of each compound and the details of the devolatilization conditions, and the occurrence and level of the components vary. For example, a ligand contained in a zero-valent transition metal compound or a zero-valent transition in the system Counter ion decomposition products contained in transition metal salts added when forming metal compounds, ligands contained in complexes composed of transition metal salts and ligands, decomposition products of counter ions, etc. The polyarylene sulfide oligomer etc. which a formula polyarylene sulfide contains can be illustrated. Among them, the devolatilization condition in the present invention is to remove a ligand contained in the zero-valent transition metal compound, which is generated when the cyclic polyarylene sulfide is heated in the presence of the zero-valent transition metal compound, from the heating system. The conditions are preferable. The condition is not particularly limited as long as the generated gaseous component can be removed from the heating system. For example, devolatilization under continuous decompression conditions, or gas continuously flows into the system. In addition to the inflowing gas, conditions for causing the generated gaseous component to flow out of the heating system, conditions for cooling the generated gaseous state component to be collected outside the system, and the like can be given. By heating under devolatilization conditions, the dissociation between the zero-valent transition metal atom and the ligand is facilitated, so that the interaction between the zero-valent transition metal atom and the cyclic polyarylene sulfide is likely to occur, at a low temperature and in a short time. Polyarylene sulfide can be obtained. On the other hand, when devolatilization is not performed, conversion of cyclic polyarylene sulfide to polyarylene sulfide requires a high temperature and a long time. In addition, since the polyarylene sulfide oligomer and the dissociated ligand are likely to remain in the heating system and cause a side reaction, the degree of polymerization is insufficient.
連続的な減圧条件下での脱揮における、連続的な減圧条件としては、発生した気体状態の成分を加熱系内から除去可能であればよく、例えば反応を行う系内全体が連続的に減圧されていてもよいし、成形品を製造する型、押出機や溶融混練機などを用いて加熱する場合には、常圧あるいは加圧条件下にある型内、押出機内、溶融混練機内などから一部が減圧装置に連結され連続的に減圧されていてもよい。ただし、例えば重合系内を減圧条件下で密封し加熱してもその効果は不十分であり、連続的に減圧する脱揮条件下である必要がある。連続的に減圧し脱揮を行うことで、融解した原料中の配位子濃度が低下し、より効率よく0価遷移金属原子と配位子の解離、解離した配位子の加熱系内からの除去、環式ポリアリーレンスルフィドが含有するポリアリーレンスルフィドオリゴマーの加熱系内からの除去が可能になることにより、より低温、短時間で高重合度のポリアリーレンスルフィドを得ることができる。 In the devolatilization under continuous decompression conditions, the continuous decompression condition is not limited as long as the generated gaseous components can be removed from the heating system. For example, the entire system in which the reaction is performed is continuously decompressed. In the case of heating using a mold for manufacturing a molded article, an extruder, a melt kneader, or the like, from inside a mold under an ordinary pressure or pressurized condition, in an extruder, in a melt kneader, etc. A part may be connected to a decompression device and continuously decompressed. However, even if, for example, the inside of the polymerization system is sealed and heated under reduced pressure, the effect is insufficient, and it is necessary to be under devolatilizing conditions where the pressure is continuously reduced. By performing devolatilization under reduced pressure continuously, the concentration of the ligand in the melted raw material is reduced, and the zero-valent transition metal atom and the ligand are dissociated more efficiently, and from within the heating system of the dissociated ligand. And removal of the polyarylene sulfide oligomer contained in the cyclic polyarylene sulfide from the heating system makes it possible to obtain a polyarylene sulfide having a high degree of polymerization at a lower temperature and in a shorter time.
なお、減圧条件とは、大気圧よりも低い圧力であることを指し、発生した気体状態の成分が除去できる範囲であれば制限はないが、発生した気体状態の成分をより効率よく除去するため通常は上限として50kPa以下が好ましく、20kPa以下がより好ましく、10kPa以下がさらに好ましい。下限としては0.1kPa以上が例示でき、0.2kPa以上がより好ましい。減圧条件が好ましい下限以上では、環式ポリアリーレンスルフィドに含まれる分子量の低い前記(O)式の環式化合物が揮散しにくく、一方好ましい上限以下では、十分に脱揮の効果が得られ、前述した特性を有するポリアリーレンスルフィドを得ることができる。圧力を前記好ましい範囲とすることにより、0価遷移金属原子と配位子の解離、および、ポリアリーレンスルフィドオリゴマーや解離した配位子の加熱系内からの除去が容易になるため低温、短時間でより高重合度なポリアリーレンスルフィドを得られる傾向にある。 The decompression condition means a pressure lower than the atmospheric pressure, and there is no limitation as long as the generated gaseous component can be removed, but in order to remove the generated gaseous component more efficiently. Usually, the upper limit is preferably 50 kPa or less, more preferably 20 kPa or less, and even more preferably 10 kPa or less. An example of the lower limit is 0.1 kPa or more, and 0.2 kPa or more is more preferable. When the decompression condition is at least the preferred lower limit, the cyclic compound having the low molecular weight contained in the cyclic polyarylene sulfide (O) is difficult to volatilize, while below the preferred upper limit, a sufficient devolatilizing effect is obtained. A polyarylene sulfide having the above characteristics can be obtained. By setting the pressure within the above preferred range, it becomes easy to dissociate the zero-valent transition metal atom and the ligand and to remove the polyarylene sulfide oligomer and the dissociated ligand from the heating system at a low temperature for a short time. Therefore, polyarylene sulfide having a higher degree of polymerization tends to be obtained.
また、連続的に減圧する場合、反応系内の雰囲気は一度非酸化性雰囲気としてから減圧条件にすることが好ましい。これにより環式ポリアリーレンスルフィド間、加熱により生成したポリアリーレンスルフィド間、およびポリアリーレンスルフィドと環式ポリアリーレンスルフィド間などで架橋反応や分解反応などの好ましくない副反応の発生や、0価遷移金属化合物の失活を抑制できる傾向にある。なお、非酸化性雰囲気とは環式ポリアリーレンスルフィドが接する気相における酸素濃度が5体積%以下、好ましくは2体積%以下、さらに好ましくは酸素を実質的に含有しない雰囲気、即ち窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気であることを指し、この中でも特に経済性および取扱いの容易さの面からは窒素雰囲気が好ましい。 Further, when the pressure is continuously reduced, it is preferable that the atmosphere in the reaction system is once reduced to a non-oxidizing atmosphere. As a result, undesirable side reactions such as cross-linking reaction and decomposition reaction occur between cyclic polyarylene sulfides, between polyarylene sulfides generated by heating, and between polyarylene sulfides and cyclic polyarylene sulfides, and zero-valent transition metals. It tends to be able to suppress the deactivation of the compound. Note that the non-oxidizing atmosphere is an atmosphere in which the oxygen concentration in the gas phase in contact with the cyclic polyarylene sulfide is 5% by volume or less, preferably 2% by volume or less, and more preferably contains substantially no oxygen, that is, nitrogen, helium, This indicates an atmosphere of an inert gas such as argon. Among these, a nitrogen atmosphere is particularly preferable from the viewpoints of economy and ease of handling.
連続的にガスを系内へ流入し、流入したガスとともに、発生した気体状態の成分を加熱系外に流出させる条件においては、反応系内の雰囲気は非酸化性雰囲気であることが好ましい。これにより環式ポリアリーレンスルフィド間、加熱により生成したポリアリーレンスルフィド間、およびポリアリーレンスルフィドと環式ポリアリーレンスルフィド間などで架橋反応や分解反応などの好ましくない副反応の発生を抑制でき、0価遷移金属化合物の失活を抑制できる傾向にある。用いるガスは窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが好ましく、この中でも特に経済性および取扱いの容易さの面からは窒素ガスが好ましい。 Under conditions where the gas is continuously flowed into the system and the generated gaseous components are flown out of the heating system together with the gas that has flowed in, the atmosphere in the reaction system is preferably a non-oxidizing atmosphere. As a result, undesirable side reactions such as cross-linking reactions and decomposition reactions can be suppressed between cyclic polyarylene sulfides, between polyarylene sulfides produced by heating, and between polyarylene sulfides and cyclic polyarylene sulfides. It tends to be able to suppress the deactivation of the transition metal compound. The gas to be used is preferably an inert gas such as nitrogen, helium, or argon. Among them, nitrogen gas is particularly preferable from the viewpoints of economy and ease of handling.
系内へ流入するガスの温度は、流入するガスの流量、系内の加熱温度、反応系の構造にもよるが、系内の加熱温度を安定に制御できる範囲であれば特に制限はない。ただし、安定なガス温度制御の面から0℃以上であることが好ましく、20℃以上であることがより好ましく、50℃以上であることがさらに好ましく、安定な系内の加熱温度制御の面からはさらに、100℃以上であることが好ましく、150℃以上であることがより好ましく、180℃以上であることがさらに好ましく、系内の加熱温度と同温度であることがよりいっそう好ましい範囲として例示できる。 Although the temperature of the gas flowing into the system depends on the flow rate of the flowing gas, the heating temperature in the system, and the structure of the reaction system, there is no particular limitation as long as the heating temperature in the system can be stably controlled. However, from the viewpoint of stable gas temperature control, it is preferably 0 ° C. or higher, more preferably 20 ° C. or higher, further preferably 50 ° C. or higher, from the viewpoint of stable heating temperature control in the system. Is more preferably 100 ° C. or higher, more preferably 150 ° C. or higher, further preferably 180 ° C. or higher, and an even more preferable range is the same temperature as the heating temperature in the system. it can.
また、系内へ流入するガスの流量は、流入するガスの温度、系内の加熱温度、反応系の構造にもよるが、環式ポリアリーレンスルフィドを0価遷移金属化合物存在下に加熱する際に発生する気体状態の成分を加熱系内から除去可能であり、系内の加熱温度を安定に制御できる範囲であれば特に制限はない。ただし、環式ポリアリーレンスルフィドを0価遷移金属化合物存在下に加熱する際に発生する気体状態の成分を、加熱系内から除去する効果の面からは、1分間に系内へ流入するガスの流量は、系内の容積の1%以上であることが好ましく、5%以上であることがより好ましく、10%以上であることがさらに好ましく、20%以上であることがよりいっそう好ましい範囲として例示できる。 The flow rate of the gas flowing into the system depends on the temperature of the flowing gas, the heating temperature in the system, and the structure of the reaction system, but when the cyclic polyarylene sulfide is heated in the presence of a zero-valent transition metal compound. There is no particular limitation as long as the gaseous component generated in the system can be removed from the heating system and the heating temperature in the system can be stably controlled. However, in terms of the effect of removing the gaseous component generated when the cyclic polyarylene sulfide is heated in the presence of the zero-valent transition metal compound from the heating system, the gas flowing into the system in one minute The flow rate is preferably 1% or more of the volume in the system, more preferably 5% or more, still more preferably 10% or more, and even more preferably 20% or more. it can.
脱揮による加熱系内からの配位子の除去量は、使用する0価遷移金属化合物の種類、量や加熱条件、脱揮方法とその設備により異なるため一様に規定はできないが、環式ポリアリーレンスルフィドに添加された配位子の20重量%以上であることが好ましく、40重量%以上であることがより好ましく、60重量%以上であることがさらに好ましく、80%以上であることがよりいっそう好ましい。この範囲では、0価遷移金属原子が環式ポリアリーレンスルフィドと相互作用し、低温、短時間で高重合度のポリアリーレンスルフィドを得ることができる。 The amount of ligand removed from the heating system by devolatilization varies depending on the type, amount, heating conditions, devolatilization method and equipment of the zero-valent transition metal compound to be used. It is preferably 20% by weight or more of the ligand added to the polyarylene sulfide, more preferably 40% by weight or more, further preferably 60% by weight or more, and more preferably 80% or more. Even more preferable. Within this range, the zero-valent transition metal atom interacts with the cyclic polyarylene sulfide, and a polyarylene sulfide having a high degree of polymerization can be obtained at a low temperature in a short time.
脱揮による発生した気体状態の成分の加熱系内からの除去量は、加熱系外に除去された成分を回収し秤量する方法、加熱前後の重量差から算出する方法、得られたポリアリーレンスルフィドの加熱時重量減少により残存成分量を算出し差し引く方法などにより把握することができる。 The removal amount of the gaseous component generated by devolatilization from the heating system is a method of collecting and weighing the component removed outside the heating system, a method of calculating from the weight difference before and after heating, and the obtained polyarylene sulfide. It can be grasped by a method of calculating and subtracting the amount of the remaining component by reducing the weight during heating.
脱揮による配位子の除去量は、脱揮により発生した気体状態の成分の加熱系内からの除去量から、環式ポリアリーレンスルフィドを0価遷移金属化合物非存在下、同様の加熱条件および脱揮条件で加熱した際に発生した気体状態の成分の加熱系内からの除去量を差し引くことで把握することができる。 The removal amount of the ligand by devolatilization is the same as the heating conditions and the cyclic polyarylene sulfide in the absence of the zero-valent transition metal compound from the removal amount of the gaseous component generated by devolatilization from the heating system. This can be grasped by subtracting the amount of the gaseous component generated when heated under the devolatilization condition from the heating system.
反応時間は、使用する環式ポリアリーレンスルフィドにおける前記(O)式の環式化合物の含有率や繰り返し数m、および分子量などの各種特性、使用する重合触媒の種類、また、加熱の温度などの条件によって異なるため一様には規定できないが、前記した好ましくない副反応がなるべく起こらないように設定することが好ましい。加熱時間としては0.01〜100時間が例示でき、0.05〜20時間が好ましく、0.05〜10時間がより好ましい。本発明の好ましい製造方法によれば、環式ポリアリーレンスルフィドの加熱は2時間以下で行うことも可能である。加熱時間としては2時間以下、さらには1時間以下、0.5時間以下、0.3時間以下、0.2時間以下が例示できる。0.01時間以上では環式ポリアリーレンスルフィドはポリアリーレンスルフィドへ十分に転化し、100時間以下では好ましくない副反応による得られるポリアリーレンスルフィドの特性への悪影響を抑制できる傾向にある。 The reaction time is such as the content of the cyclic compound of the formula (O) in the cyclic polyarylene sulfide to be used, the number of repetitions m, the molecular weight and other characteristics, the type of polymerization catalyst used, the heating temperature, etc. Since it differs depending on the conditions, it cannot be uniformly defined, but it is preferable to set so that the above-mentioned undesirable side reaction does not occur as much as possible. Examples of the heating time include 0.01 to 100 hours, preferably 0.05 to 20 hours, and more preferably 0.05 to 10 hours. According to the preferred production method of the present invention, the cyclic polyarylene sulfide can be heated in 2 hours or less. Examples of the heating time include 2 hours or less, 1 hour or less, 0.5 hours or less, 0.3 hours or less, and 0.2 hours or less. At 0.01 hours or longer, the cyclic polyarylene sulfide is sufficiently converted to polyarylene sulfide, and at 100 hours or shorter, adverse effects on the properties of the resulting polyarylene sulfide due to undesirable side reactions tend to be suppressed.
環式ポリアリーレンスルフィドの加熱は、実質的に溶媒を含まない条件下で行うことも可能である。このような条件下で行う場合、短時間での昇温が可能であり、反応速度が高く、短時間でポリアリーレンスルフィドを得やすくなる傾向がある。ここで実質的に溶媒を含まない条件とは、環式ポリアリーレンスルフィド中の溶媒が10重量%以下であることを指し、3重量%以下がより好ましい。 The heating of the cyclic polyarylene sulfide can also be performed under conditions substantially free of a solvent. When carried out under such conditions, the temperature can be raised in a short time, the reaction rate is high, and polyarylene sulfide tends to be easily obtained in a short time. Here, the substantially solvent-free condition means that the solvent in the cyclic polyarylene sulfide is 10% by weight or less, and more preferably 3% by weight or less.
前記加熱は、通常の重合反応装置を用いる方法で行うのはもちろんのこと、成形品を製造する型内で行ってもよいし、押出機や溶融混練機を用いて行うなど、加熱機構および脱揮機構を具備した装置であれば特に制限なく行うことが可能であり、バッチ方式、連続方式など公知の方法が採用できる。 The heating may be performed in a mold for producing a molded product as well as by a method using a normal polymerization reaction apparatus, or may be performed using an extruder or a melt kneader. Any apparatus equipped with a volatilization mechanism can be used without particular limitation, and known methods such as a batch method and a continuous method can be employed.
前記した環式ポリアリーレンスルフィドの加熱は繊維状物質の共存下で行うことも可能である。ここで繊維状物質とは細い糸状の物質のことであって、天然繊維のごとく細長く引き延ばされた構造である任意の物質が好ましい。繊維状物質存在下で環式ポリアリーレンスルフィドのポリアリーレンスルフィドへの転化を行うことで、ポリアリーレンスルフィドと繊維状物質からなる複合材料構造体を容易に作成する事ができる。このような構造体は、繊維状物質によって補強されるため、ポリアリーレンスルフィド単独の場合に比べて、例えば機械物性に優れる傾向にある。 The above-described heating of the cyclic polyarylene sulfide can be performed in the presence of a fibrous substance. Here, the fibrous substance is a thin thread-like substance, and an arbitrary substance having a structure elongated like a natural fiber is preferable. By converting the cyclic polyarylene sulfide to the polyarylene sulfide in the presence of the fibrous substance, a composite material structure composed of the polyarylene sulfide and the fibrous substance can be easily prepared. Since such a structure is reinforced by a fibrous substance, it tends to be superior in mechanical properties, for example, as compared to the case of polyarylene sulfide alone.
ここで、各種繊維状物質の中でも長繊維からなる強化繊維を用いることが好ましく、これによりポリアリーレンスルフィドを高度に強化する事が可能になる。一般に樹脂と繊維状物質からなる複合材料構造体を作成する際には、樹脂が溶融した際の粘度が高いことに起因して、樹脂と繊維状物質のぬれが悪くなる傾向にあり、均一な複合材料ができなかったり、期待通りの機械物性が発現しないことが多い。ここでぬれとは、溶融樹脂のごとき流体物質と、繊維状化合物のごとき固体基質との間に実質的に空気または他のガスが捕捉されないようにこの流体物質と固体基質との物理的状態の良好かつ維持された接触があることを意味する。ここで流体物質の粘度が低い方が繊維状物質とのぬれは良好になる傾向にある。本発明の環式ポリアリーレンスルフィドは融解した際の粘度が、一般的な熱可塑性樹脂、例えばポリアリーレンスルフィドと比べて著しく低いため、繊維状物質とのぬれが良好になりやすい。環式ポリアリーレンスルフィドと繊維状物質が良好なぬれを形成した後、本発明のポリアリーレンスルフィドの製造方法によれば環式ポリアリーレンスルフィドがポリアリーレンスルフィドに転化するので、繊維状物質とポリアリーレンスルフィドが良好なぬれを形成した複合材料構造体を容易に得ることができる。 Here, among the various fibrous materials, it is preferable to use reinforcing fibers composed of long fibers, which makes it possible to highly reinforce polyarylene sulfide. In general, when creating a composite material structure composed of a resin and a fibrous substance, the resin and the fibrous substance tend to become poorer due to the high viscosity when the resin is melted. In many cases, composite materials cannot be produced or expected mechanical properties do not appear. Here, wetting is the physical state of the fluid material and the solid substrate so that substantially no air or other gas is trapped between the fluid material such as a molten resin and the solid substrate such as a fibrous compound. It means that there is good and maintained contact. Here, the lower the viscosity of the fluid substance, the better the wetting with the fibrous substance. The cyclic polyarylene sulfide of the present invention has a remarkably low viscosity when melted as compared with a general thermoplastic resin, for example, polyarylene sulfide, so that the wetting with the fibrous material tends to be good. After the cyclic polyarylene sulfide and the fibrous material form good wetting, the cyclic polyarylene sulfide is converted into the polyarylene sulfide according to the method for producing the polyarylene sulfide of the present invention. It is possible to easily obtain a composite material structure in which sulfide is formed with good wetting.
繊維状物質としては長繊維からなる強化繊維が好ましいことを前述したとおりであり、本発明に用いられる強化繊維に特に制限はないが、好適に用いられる強化繊維としては、一般に、高性能強化繊維として用いられる耐熱性および引張強度の良好な繊維があげられる。例えば、その強化繊維には、ガラス繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維が挙げられる。この内、比強度、比弾性率が良好で、軽量化に大きな寄与が認められる炭素繊維や黒鉛繊維が最も良好なものとして例示できる。炭素繊維や黒鉛繊維は用途に応じて、あらゆる種類の炭素繊維や黒鉛繊維を用いることが可能であるが、引張強度450Kgf/mm2 、引張伸度1.6%以上の高強度高伸度炭素繊維が最も適している。長繊維状の強化繊維を用いる場合、その長さは、5cm以上であることが好ましい。この長さの範囲では、強化繊維の強度を複合材料として十分に発現させることが容易となる。また、炭素繊維や黒鉛繊維は、他の強化繊維を混合して用いてもかまわない。また、強化繊維は、その形状や配列を限定されず、例えば、単一方向、ランダム方向、シート状、マット状、織物状、組み紐状であっても使用可能である。また、特に、比強度、比弾性率が高いことを要求される用途には、強化繊維が単一方向に引き揃えられた配列が最も適しているが、取り扱いの容易なクロス(織物)状の配列も本発明には適している。 As described above, it is preferable that the fibrous material is a reinforcing fiber composed of long fibers. The reinforcing fiber used in the present invention is not particularly limited. And fibers having good heat resistance and tensile strength. For example, the reinforcing fiber includes glass fiber, carbon fiber, graphite fiber, aramid fiber, silicon carbide fiber, alumina fiber, and boron fiber. Among these, carbon fiber and graphite fiber, which have good specific strength and specific elastic modulus and have a great contribution to weight reduction, can be exemplified as the best. Any type of carbon fiber or graphite fiber can be used as the carbon fiber or graphite fiber depending on the application, but high strength and high elongation carbon with a tensile strength of 450 kgf / mm 2 and a tensile elongation of 1.6% or more. Fiber is most suitable. In the case of using long fiber-like reinforcing fibers, the length is preferably 5 cm or more. In the range of this length, it becomes easy to sufficiently develop the strength of the reinforcing fiber as a composite material. Carbon fibers and graphite fibers may be used in combination with other reinforcing fibers. Moreover, the shape and arrangement | sequence of a reinforced fiber are not limited, For example, even if it is a single direction, a random direction, a sheet form, a mat form, a textile form, and a braid form, it can be used. In particular, for applications that require high specific strength and specific elastic modulus, an array in which reinforcing fibers are aligned in a single direction is most suitable. Arrangements are also suitable for the present invention.
また、前記した環式ポリアリーレンスルフィドのポリアリーレンスルフィドへの転化は充填剤の存在下で行うことも可能である。充填剤としては、例えば非繊維状ガラス、非繊維状炭素や、無機充填剤、例えば炭酸カルシウム、酸化チタン、アルミナなどを例示できる。 The conversion of the cyclic polyarylene sulfide to the polyarylene sulfide can be performed in the presence of a filler. Examples of the filler include non-fibrous glass, non-fibrous carbon, and inorganic fillers such as calcium carbonate, titanium oxide, and alumina.
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。これら例は例示的なものであって限定的なものではない。 The present invention will be specifically described below with reference to examples. These examples are illustrative and not limiting.
<分子量の測定>
ポリアリーレンスルフィドおよび環式ポリアリーレンスルフィドの分子量はサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)の一種であるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、ポリスチレン換算で数平均分子量(Mn)と重量平均分子量(Mw)を算出した。GPCの測定条件を以下に示す。
装置:センシュー科学 SSC−7110
カラム名:Shodex UT806M×2
溶離液:1−クロロナフタレン
検出器:示差屈折率検出器
カラム温度:210℃
プレ恒温槽温度:250℃
ポンプ恒温槽温度:50℃
検出器温度:210℃
流量:1.0mL/min
試料注入量:300μL (スラリー状:約0.2重量%)。
<Measurement of molecular weight>
The molecular weights of polyarylene sulfide and cyclic polyarylene sulfide are determined by gel permeation chromatography (GPC), which is a type of size exclusion chromatography (SEC), as a number average molecular weight (Mn) and a weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene. Calculated. The measurement conditions for GPC are shown below.
Equipment: Senshu Science SSC-7110
Column name: Shodex UT806M × 2
Eluent: 1-chloronaphthalene detector: differential refractive index detector Column temperature: 210 ° C
Pre-constant temperature: 250 ° C
Pump bath temperature: 50 ° C
Detector temperature: 210 ° C
Flow rate: 1.0 mL / min
Sample injection amount: 300 μL (slurry: about 0.2% by weight).
<転化率の測定>
環式ポリフェニレンスルフィドのポリフェニレンスルフィドへの転化率の算出は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて下記方法で行った。
<Measurement of conversion>
Calculation of the conversion rate of cyclic polyphenylene sulfide to polyphenylene sulfide was performed by high performance liquid chromatography (HPLC) by the following method.
環式ポリアリーレンスルフィドの加熱により得られた生成物約10mgを250℃で1−クロロナフタレン約5gに溶解させた。室温に冷却すると沈殿が生成した。孔径0.45μmのメンブランフィルターを用いて1−クロロナフタレン不溶成分を濾過し、1−クロロナフタレン可溶成分を得た。得られた可溶成分のHPLC測定により、未反応の環式ポリアリーレンスルフィド量を定量し、環式ポリアリーレンスルフィドのポリアリーレンスルフィドへの転化率を算出した。HPLCの測定条件を以下に示す。
装置:島津株式会社製 LC−10Avpシリーズ
カラム:Mightysil RP−18 GP150−4.6(5μm)
検出器:フォトダイオードアレイ検出器(UV=270nm)。
About 10 mg of the product obtained by heating the cyclic polyarylene sulfide was dissolved in about 5 g of 1-chloronaphthalene at 250 ° C. A precipitate formed upon cooling to room temperature. The 1-chloronaphthalene insoluble component was filtered using a membrane filter having a pore size of 0.45 μm to obtain a 1-chloronaphthalene soluble component. The amount of unreacted cyclic polyarylene sulfide was quantified by HPLC measurement of the obtained soluble component, and the conversion rate of cyclic polyarylene sulfide to polyarylene sulfide was calculated. The measurement conditions for HPLC are shown below.
Apparatus: Shimadzu Corporation LC-10Avp series Column: Mightysil RP-18 GP150-4.6 (5 μm)
Detector: Photodiode array detector (UV = 270 nm).
<X線吸収微細構造解析(XAFS)>
ニッケル化合物のX線吸収微細構造の測定は下記条件で行った。
実験施設:高エネルギー加速器研究機構 放射光科学研究施設
分光器:Si(111)2結晶分光器
ミラー:集光ミラー
吸収端:Ni K (8332eV) 吸収端
検出法:透過法および蛍光収量法
使用検出器:イオンチャンバーおよびライトル検出器
<X-ray absorption fine structure analysis (XAFS)>
The X-ray absorption fine structure of the nickel compound was measured under the following conditions.
Experimental facility: High Energy Accelerator Research Organization Synchrotron Radiation Research Facility Spectrometer: Si (111) 2 crystal spectrometer Mirror: Condenser mirror Absorption edge: Ni K (8332eV) Absorption edge detection method: Detection using transmission method and fluorescence yield method Instrument: Ion chamber and Lytle detector
<X線光電子分光分析(XPS)>
ニッケル化合物のX線光電子分光分析は下記条件で行った。
装置:Quantera SXM(PHI社製)
励起X 線:monochromatic Al K 1,2線(1486.6eV)
X線径:200m
光電子脱出角度(試料表面に対する検出器の傾き):45°。
<X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)>
The X-ray photoelectron spectroscopic analysis of the nickel compound was performed under the following conditions.
Apparatus: Quantera SXM (manufactured by PHI)
Excitation X-ray: monochromic Al K 1,2 line (1486.6 eV)
X-ray diameter: 200m
Photoelectron escape angle (inclination of detector relative to sample surface): 45 °.
参考例1(環式ポリアリーレンスルフィドの調製)
攪拌機を具備したステンレス製オートクレーブに、水硫化ナトリウムの48重量%水溶液を28.06g(0.240モル)、96%水酸化ナトリウムを用いて調製した48重量%水溶液25.00g(0.288モル)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)615.0g(6.20モル)、およびp−ジクロロベンゼン(p−DCB)36.16g(0.246モル)を仕込んだ。反応容器内を十分に窒素置換した後、窒素ガス下に密封した。
Reference Example 1 (Preparation of cyclic polyarylene sulfide)
A stainless steel autoclave equipped with a stirrer was charged with 28.06 g (0.240 mol) of a 48 wt% aqueous solution of sodium hydrosulfide and 25.00 g (0.288 mol) of a 48 wt% aqueous solution prepared using 96% sodium hydroxide. ), 615.0 g (6.20 mol) of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and 36.16 g (0.246 mol) of p-dichlorobenzene (p-DCB). The reaction vessel was sufficiently purged with nitrogen, and then sealed under nitrogen gas.
400rpmで撹拌しながら、室温から200℃まで約1時間かけて昇温した。次いで200℃から250℃まで約30分かけて昇温した。250℃で2時間保持した後、室温近傍まで急冷してから内容物を回収した。 While stirring at 400 rpm, the temperature was raised from room temperature to 200 ° C. over about 1 hour. Next, the temperature was raised from 200 ° C. to 250 ° C. over about 30 minutes. After maintaining at 250 ° C. for 2 hours, the contents were recovered after quenching to near room temperature.
得られた内容物をガスクロマトグラフィーおよび高速液体クロマトグラフィーにより分析した結果、モノマーのp−DCBの消費率は96%、反応混合物中のイオウ成分がすべて環式PPSに転化すると仮定した場合の環式PPS生成率は16%であることがわかった。 As a result of analyzing the obtained contents by gas chromatography and high performance liquid chromatography, the consumption rate of monomer p-DCB was 96%, and it was assumed that all sulfur components in the reaction mixture were converted to cyclic PPS. The formula PPS production rate was found to be 16%.
得られた内容物500gを約1500gのイオン交換水で希釈したのちに平均目開き10〜16μmのガラスフィルターで濾過した。フィルターオン成分を約300gのイオン交換水に分散させ、70℃で30分攪拌し、再度前記同様の濾過を行う操作を計3回行い、白色固体を得た。これを80℃で一晩真空乾燥し、乾燥固体を得た。 500 g of the obtained contents were diluted with about 1500 g of ion-exchanged water, and then filtered through a glass filter having an average opening of 10 to 16 μm. The filter-on component was dispersed in about 300 g of ion-exchanged water, stirred at 70 ° C. for 30 minutes, and filtered again in the same manner three times to obtain a white solid. This was vacuum dried at 80 ° C. overnight to obtain a dry solid.
得られた固形物を円筒濾紙に仕込み、溶剤としてクロロホルムを用いて約5時間ソックスレー抽出を行うことで固形分に含まれる低分子量成分を分離した。 The obtained solid was charged into a cylindrical filter paper, and Soxhlet extraction was performed for about 5 hours using chloroform as a solvent to separate low molecular weight components contained in the solid.
クロロホルム抽出操作にて得られた抽出液から溶媒を除去した後、約5gのクロロホルムを加えてスラリーを調製し、これを約600gのメタノールに攪拌しながら滴下した。これにより得られた沈殿物を濾過回収し、70℃で5時間真空乾燥を行い、白色粉末を得た。この白色粉末は赤外分光分析における吸収スペクトルよりフェニレンスルフィド単位からなる化合物であることを確認した。また、高速液体クロマトグラフィーにより成分分割した成分のマススペクトル分析(装置;日立製M−1200H)、さらにMALDI−TOF−MSによる分子量情報より、この白色粉末はp−フェニレンスルフィド単位を主要構成単位とし繰り返し単位数4〜13の環式化合物を約96重量%含み、本発明のポリアリーレンスルフィドの製造に好適に用いられる環式ポリフェニレンスルフィドであることが判明した。なお、GPC測定を行った結果、環式ポリフェニレンスルフィドは室温で1−クロロナフタレンに全溶であり、重量平均分子量は900であった。 After removing the solvent from the extract obtained by the chloroform extraction operation, about 5 g of chloroform was added to prepare a slurry, which was added dropwise to about 600 g of methanol with stirring. The precipitate thus obtained was collected by filtration and vacuum dried at 70 ° C. for 5 hours to obtain a white powder. This white powder was confirmed to be a compound composed of phenylene sulfide units from an absorption spectrum in infrared spectroscopic analysis. Moreover, this white powder has p-phenylene sulfide unit as the main constituent unit based on the mass spectrum analysis of the component divided by high performance liquid chromatography (apparatus; M-1200H manufactured by Hitachi) and molecular weight information by MALDI-TOF-MS. It was found to be a cyclic polyphenylene sulfide containing about 96% by weight of a cyclic compound having 4 to 13 repeating units and suitable for use in the production of the polyarylene sulfide of the present invention. As a result of GPC measurement, the cyclic polyphenylene sulfide was completely dissolved in 1-chloronaphthalene at room temperature, and the weight average molecular weight was 900.
実施例1
参考例1で得られた環式ポリフェニレンスルフィドに、環式ポリフェニレンスルフィド中の硫黄原子に対してビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(表中にNi(cod)2と記載、以下同様)を1モル%混合した粉末100mgを、ガラス製アンプルに仕込み、アンプル内を窒素で置換した後、真空ポンプを用いて約0.4kPaに減圧した。約0.4kPaに減圧してから約10秒後、300℃に温調した電気炉内にアンプルを設置し、真空ポンプによってアンプル内を約0.4kPaに保ち脱揮をしながら10分間加熱した後、アンプルを取り出し室温まで冷却し、黒色固体を得た。固体の赤外分光分析における吸収スペクトルより、固体はフェニレンスルフィド単位からなる化合物(PPS)であることを確認した。固体は1−クロロナフタレンに250℃で一部不溶であったが、不溶部はフェニレンスルフィド構造からなる化合物ではなくニッケル化合物であることがわかり、生成したPPS成分は可溶であった。HPLC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドのPPSへの転化率は49%であることがわかった。
Example 1
To the cyclic polyphenylene sulfide obtained in Reference Example 1, bis (1,5-cyclooctadiene) nickel (described as Ni (cod) 2 in the table, the same applies hereinafter) with respect to the sulfur atom in the cyclic polyphenylene sulfide. 100 mg of powder mixed with 1 mol% was charged into a glass ampule, the inside of the ampule was replaced with nitrogen, and then the pressure was reduced to about 0.4 kPa using a vacuum pump. About 10 seconds after the pressure was reduced to about 0.4 kPa, the ampule was placed in an electric furnace whose temperature was adjusted to 300 ° C., and the ampule was heated to about 0.4 kPa with a vacuum pump and heated for 10 minutes while devolatilizing. Thereafter, the ampule was taken out and cooled to room temperature to obtain a black solid. From the absorption spectrum in the solid infrared spectroscopic analysis, it was confirmed that the solid was a compound (PPS) composed of phenylene sulfide units. The solid was partially insoluble in 1-chloronaphthalene at 250 ° C., but it was found that the insoluble part was not a compound having a phenylene sulfide structure but a nickel compound, and the produced PPS component was soluble. As a result of HPLC measurement, it was found that the conversion of cyclic polyphenylene sulfide to PPS was 49%.
GPC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドに由来するピークと生成したポリマー(PPS)のピークが確認でき、得られたPPSの重量平均分子量は11万、分散度は2.1であることがわかった。結果を表1に示した。 As a result of GPC measurement, a peak derived from cyclic polyphenylene sulfide and a peak of the produced polymer (PPS) were confirmed, and it was found that the obtained PPS had a weight average molecular weight of 110,000 and a dispersity of 2.1. . The results are shown in Table 1.
なお、ガラス製アンプル内を約0.4kPaに保ち脱揮をしながら、300℃に温調した電気炉内にアンプルを設置した場合の、アンプル内温度を別途測定したところ、電気炉内にアンプルを設置してから約3分後に260℃に、約4分後に290℃に到達し、約5分後以降300℃で安定することがわかった。 In addition, when the ampoule was installed in an electric furnace adjusted to 300 ° C. while devolatilizing while keeping the glass ampoule at about 0.4 kPa, the ampoule temperature was measured separately. It was found that the temperature reached 260 ° C. about 3 minutes after the installation, reached 290 ° C. after about 4 minutes, and stabilized at 300 ° C. after about 5 minutes.
比較例1
参考例1で得られた環式ポリフェニレンスルフィドに、環式ポリフェニレンスルフィド中の硫黄原子に対してビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケルを1モル%混合した粉末100mgを、ガラス製アンプルに仕込み、アンプル内を窒素で置換した。300℃に温調した電気炉内にアンプルを設置し、アンプル内を常圧の窒素雰囲気下に保ったまま10分間加熱した後、アンプルを取り出し室温まで冷却し、黒色固体を得た。固体の赤外分光分析における吸収スペクトルより、固体はフェニレンスルフィド単位からなる化合物(PPS)であることを確認した。固体は1−クロロナフタレンに250℃で一部不溶であったが、不溶部はフェニレンスルフィド構造からなる化合物ではなくニッケル化合物であることがわかり、生成したPPS成分は可溶であった。HPLC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドのPPSへの転化率は10%であることがわかった。結果を表1に示した。
Comparative Example 1
100 mg of powder obtained by mixing 1 mol% of bis (1,5-cyclooctadiene) nickel with respect to the sulfur atom in the cyclic polyphenylene sulfide to the cyclic polyphenylene sulfide obtained in Reference Example 1 was charged into a glass ampule. The inside of the ampoule was replaced with nitrogen. The ampule was placed in an electric furnace adjusted to 300 ° C. and heated for 10 minutes while keeping the inside of the ampule in a normal-pressure nitrogen atmosphere, and then the ampule was taken out and cooled to room temperature to obtain a black solid. From the absorption spectrum in the solid infrared spectroscopic analysis, it was confirmed that the solid was a compound (PPS) composed of phenylene sulfide units. The solid was partially insoluble in 1-chloronaphthalene at 250 ° C., but it was found that the insoluble part was not a compound having a phenylene sulfide structure but a nickel compound, and the produced PPS component was soluble. As a result of HPLC measurement, it was found that the conversion of cyclic polyphenylene sulfide to PPS was 10%. The results are shown in Table 1.
実施例1と比較例1の比較から、環式ポリフェニレンスルフィドを0価遷移金属化合物であるビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル存在下、脱揮条件下で加熱することで、より短時間で環式ポリフェニレンスルフィドのポリフェニレンスルフィドへの転化が進行することがわかった。 From the comparison between Example 1 and Comparative Example 1, it was found that the cyclic polyphenylene sulfide was heated in the presence of bis (1,5-cyclooctadiene) nickel, which is a zero-valent transition metal compound, under devolatilization conditions for a shorter time. It was found that the conversion of cyclic polyphenylene sulfide to polyphenylene sulfide proceeds.
実施例1と比較例3の比較から、環式ポリフェニレンスルフィドを0価遷移金属化合物であるビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル存在下、脱揮条件下で加熱することで、環式ポリフェニレンスルフィドのポリフェニレンスルフィドへの転化が進行することがわかった。また、より高重合度のポリフェニレンスルフィドを得られることがわかった。 From the comparison between Example 1 and Comparative Example 3, the cyclic polyphenylene sulfide was heated under devolatilization conditions in the presence of bis (1,5-cyclooctadiene) nickel, which is a zero-valent transition metal compound. It was found that the conversion of sulfide to polyphenylene sulfide proceeds. It was also found that polyphenylene sulfide having a higher degree of polymerization can be obtained.
実施例2
加熱時間を60分に変更した以外は実施例1と同様の操作を行い、黒色固体を得た。固体の赤外分光分析における吸収スペクトルより、固体はフェニレンスルフィド単位からなる化合物(PPS)であることを確認した。固体は1−クロロナフタレンに250℃で一部不溶であったが、不溶部はフェニレンスルフィド構造からなる化合物ではなくニッケル化合物であることがわかり、生成したPPS成分は可溶であった。HPLC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドのPPSへの転化率は78%であることがわかった。
Example 2
A black solid was obtained by performing the same operation as in Example 1 except that the heating time was changed to 60 minutes. From the absorption spectrum in the solid infrared spectroscopic analysis, it was confirmed that the solid was a compound (PPS) composed of phenylene sulfide units. The solid was partially insoluble in 1-chloronaphthalene at 250 ° C., but it was found that the insoluble part was not a compound having a phenylene sulfide structure but a nickel compound, and the produced PPS component was soluble. As a result of HPLC measurement, it was found that the conversion of cyclic polyphenylene sulfide to PPS was 78%.
GPC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドに由来するピークと生成したポリマー(PPS)のピークが確認でき、得られたPPSの重量平均分子量は13万、分散度は2.1であることがわかった。結果を表1に示した。 As a result of GPC measurement, a peak derived from cyclic polyphenylene sulfide and a peak of the produced polymer (PPS) were confirmed, and it was found that the obtained PPS had a weight average molecular weight of 130,000 and a dispersity of 2.1. . The results are shown in Table 1.
比較例2
加熱時間を60分に変更した以外は比較例1と同様の操作を行い、黒色固体を得た。固体の赤外分光分析における吸収スペクトルより、固体はフェニレンスルフィド単位からなる化合物(PPS)であることを確認した。固体は1−クロロナフタレンに250℃で一部不溶であったが、不溶部はフェニレンスルフィド構造からなる化合物ではなくニッケル化合物であることがわかり、生成したPPS成分は可溶であった。HPLC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドのPPSへの転化率は58%であることがわかった。結果を表1に示した。
Comparative Example 2
A black solid was obtained by performing the same operation as in Comparative Example 1 except that the heating time was changed to 60 minutes. From the absorption spectrum in the solid infrared spectroscopic analysis, it was confirmed that the solid was a compound (PPS) composed of phenylene sulfide units. The solid was partially insoluble in 1-chloronaphthalene at 250 ° C., but it was found that the insoluble part was not a compound having a phenylene sulfide structure but a nickel compound, and the produced PPS component was soluble. As a result of HPLC measurement, it was found that the conversion of cyclic polyphenylene sulfide to PPS was 58%. The results are shown in Table 1.
比較例3
参考例1で得られた環式ポリフェニレンスルフィド100mgをガラス製アンプルに仕込み、アンプル内を窒素で置換した後、真空ポンプを用いて約0.4kPaに減圧した。約0.4kPaに減圧してから約10秒後、300℃に温調した電気炉内にアンプルを設置し、真空ポンプによってアンプル内を約0.4kPaに保ち脱揮をしながら60分間加熱した後、アンプルを取り出し室温まで冷却し、茶色固体を得た。固体の赤外分光分析における吸収スペクトルより、固体はフェニレンスルフィド単位からなる化合物(PPS)であることを確認した。固体は1−クロロナフタレンに250℃で全溶であった。HPLC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドのPPSへの転化率は35%であることがわかった。
Comparative Example 3
100 mg of the cyclic polyphenylene sulfide obtained in Reference Example 1 was charged into a glass ampule, the inside of the ampule was replaced with nitrogen, and then the pressure was reduced to about 0.4 kPa using a vacuum pump. About 10 seconds after the pressure was reduced to about 0.4 kPa, the ampule was placed in an electric furnace whose temperature was adjusted to 300 ° C., and the inside of the ampule was kept at about 0.4 kPa with a vacuum pump and heated for 60 minutes while devolatilizing. Thereafter, the ampule was taken out and cooled to room temperature to obtain a brown solid. From the absorption spectrum in the solid infrared spectroscopic analysis, it was confirmed that the solid was a compound (PPS) composed of phenylene sulfide units. The solid was completely dissolved in 1-chloronaphthalene at 250 ° C. As a result of HPLC measurement, it was found that the conversion of cyclic polyphenylene sulfide to PPS was 35%.
GPC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドに由来するピークと生成したポリマー(PPS)のピークが確認でき、得られたPPSの重量平均分子量は7.6万、分散度は1.9であることがわかった。結果を表1に示した。 As a result of GPC measurement, a peak derived from cyclic polyphenylene sulfide and a peak of the produced polymer (PPS) can be confirmed, and the obtained PPS has a weight average molecular weight of 76,000 and a dispersity of 1.9. all right. The results are shown in Table 1.
比較例4
参考例1で得られた環式ポリフェニレンスルフィド100mgをガラス製アンプルに仕込み、アンプル内を窒素で置換した。300℃に温調した電気炉内にアンプルを設置し、アンプル内を常圧の窒素雰囲気下に保ったまま60分間加熱した後、アンプルを取り出し室温まで冷却し、茶色固体を得た。固体の赤外分光分析における吸収スペクトルより、固体はフェニレンスルフィド単位からなる化合物(PPS)であることを確認した。固体は1−クロロナフタレンに250℃で全溶であった。HPLC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドのPPSへの転化率は37%であることがわかった。
Comparative Example 4
100 mg of the cyclic polyphenylene sulfide obtained in Reference Example 1 was charged into a glass ampule, and the inside of the ampule was replaced with nitrogen. An ampoule was placed in an electric furnace adjusted to 300 ° C., and heated for 60 minutes while maintaining the inside of the ampoule in a normal-pressure nitrogen atmosphere. The ampoule was taken out and cooled to room temperature to obtain a brown solid. From the absorption spectrum in the solid infrared spectroscopic analysis, it was confirmed that the solid was a compound (PPS) composed of phenylene sulfide units. The solid was completely dissolved in 1-chloronaphthalene at 250 ° C. As a result of HPLC measurement, it was found that the conversion of cyclic polyphenylene sulfide to PPS was 37%.
GPC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドに由来するピークと生成したポリマー(PPS)のピークが確認でき、得られたPPSの重量平均分子量は7.5万、分散度は1.7であることがわかった。結果を表1に示した。 As a result of GPC measurement, a peak derived from cyclic polyphenylene sulfide and a peak of the produced polymer (PPS) can be confirmed, and the obtained PPS has a weight average molecular weight of 75,000 and a dispersity of 1.7. all right. The results are shown in Table 1.
実施例2と比較例2の比較から、環式ポリフェニレンスルフィドを0価遷移金属化合物であるビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル存在下、脱揮条件下で加熱することで、環式ポリフェニレンスルフィドのポリフェニレンスルフィドへの転化が進行することがわかった。 From the comparison between Example 2 and Comparative Example 2, the cyclic polyphenylene sulfide was heated in the presence of bis (1,5-cyclooctadiene) nickel, which is a zero-valent transition metal compound, under devolatilization conditions. It was found that the conversion of sulfide to polyphenylene sulfide proceeds.
比較例3と比較例4の比較から、0価遷移金属化合物非存在下では脱揮条件による効果はなかった。 From the comparison between Comparative Example 3 and Comparative Example 4, there was no effect due to devolatilization conditions in the absence of the zero-valent transition metal compound.
実施例2と比較例3の比較から、0価遷移金属化合物存在下、脱揮条件下で加熱することで、より高重合度のポリフェニレンスルフィドを得られることがわかった。 From a comparison between Example 2 and Comparative Example 3, it was found that polyphenylene sulfide having a higher degree of polymerization can be obtained by heating under the devolatilization condition in the presence of a zero-valent transition metal compound.
実施例3
ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケルの混合量を3モル%とした以外は実施例2と同様の操作を行い、黒色固体を得た。固体の赤外分光分析における吸収スペクトルより、固体はフェニレンスルフィド単位からなる化合物(PPS)であることを確認した。固体は1−クロロナフタレンに250℃で一部不溶であったが、不溶部はフェニレンスルフィド構造からなる化合物ではなくニッケル化合物であることがわかり、生成したPPS成分は可溶であった。HPLC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドのPPSへの転化率は95%であることがわかった。
Example 3
A black solid was obtained in the same manner as in Example 2 except that the amount of bis (1,5-cyclooctadiene) nickel was 3 mol%. From the absorption spectrum in the solid infrared spectroscopic analysis, it was confirmed that the solid was a compound (PPS) composed of phenylene sulfide units. The solid was partially insoluble in 1-chloronaphthalene at 250 ° C., but it was found that the insoluble part was not a compound having a phenylene sulfide structure but a nickel compound, and the produced PPS component was soluble. As a result of HPLC measurement, it was found that the conversion of cyclic polyphenylene sulfide to PPS was 95%.
GPC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドに由来するピークと生成したポリマー(PPS)のピークが確認でき、得られたPPSの重量平均分子量は9.0万、分散度は2.5であることがわかった。結果を表1に示した。 As a result of GPC measurement, a peak derived from cyclic polyphenylene sulfide and a peak of the produced polymer (PPS) can be confirmed, and the obtained PPS has a weight average molecular weight of 90000 and a dispersity of 2.5. all right. The results are shown in Table 1.
実施例4
ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケルの混合量を3モル%とした以外は実施例1と同様の操作を行い、黒色固体を得た。固体の赤外分光分析における吸収スペクトルより、固体はフェニレンスルフィド単位からなる化合物(PPS)であることを確認した。固体は1−クロロナフタレンに250℃で一部不溶であったが、不溶部はフェニレンスルフィド構造からなる化合物ではなくニッケル化合物であることがわかり、生成したPPS成分は可溶であった。HPLC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドのPPSへの転化率は90%であることがわかった。
Example 4
A black solid was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of bis (1,5-cyclooctadiene) nickel was 3 mol%. From the absorption spectrum in the solid infrared spectroscopic analysis, it was confirmed that the solid was a compound (PPS) composed of phenylene sulfide units. The solid was partially insoluble in 1-chloronaphthalene at 250 ° C., but it was found that the insoluble part was not a compound having a phenylene sulfide structure but a nickel compound, and the produced PPS component was soluble. As a result of HPLC measurement, it was found that the conversion rate of cyclic polyphenylene sulfide to PPS was 90%.
GPC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドに由来するピークと生成したポリマー(PPS)のピークが確認でき、得られたPPSの重量平均分子量は9.7万、分散度は2.3であることがわかった。結果を表1に示した。 As a result of GPC measurement, a peak derived from cyclic polyphenylene sulfide and a peak of the produced polymer (PPS) can be confirmed, and the weight average molecular weight of the obtained PPS is 97,000, and the dispersity is 2.3. all right. The results are shown in Table 1.
比較例5
加熱温度を340℃、加熱時間を120分とした以外は比較例3と同様の操作を行い、茶色固体を得た。固体の赤外分光分析における吸収スペクトルより、固体はフェニレンスルフィド単位からなる化合物(PPS)であることを確認した。固体は1−クロロナフタレンに250℃で全溶であった。HPLC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドのPPSへの転化率は94%であることがわかった。
Comparative Example 5
A brown solid was obtained in the same manner as in Comparative Example 3 except that the heating temperature was 340 ° C. and the heating time was 120 minutes. From the absorption spectrum in the solid infrared spectroscopic analysis, it was confirmed that the solid was a compound (PPS) composed of phenylene sulfide units. The solid was completely dissolved in 1-chloronaphthalene at 250 ° C. As a result of HPLC measurement, it was found that the conversion of cyclic polyphenylene sulfide to PPS was 94%.
GPC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドに由来するピークと生成したポリマー(PPS)のピークが確認でき、得られたPPSの重量平均分子量は12万、分散度は2.1であることがわかった。結果を表1に示した。 As a result of GPC measurement, a peak derived from cyclic polyphenylene sulfide and a peak of the produced polymer (PPS) were confirmed, and it was found that the obtained PPS had a weight average molecular weight of 120,000 and a dispersity of 2.1. . The results are shown in Table 1.
実施例3と実施例2の比較から、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケルの添加量を増加することで、環式ポリフェニレンスルフィドのポリフェニレンスルフィドへの転化がより促進されることがわかった。 From the comparison between Example 3 and Example 2, it was found that the conversion of cyclic polyphenylene sulfide to polyphenylene sulfide was further promoted by increasing the amount of bis (1,5-cyclooctadiene) nickel added. .
また、実施例4で示したように、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケルの添加量を増加することで、より短時間で、高重合度のポリフェニレンスルフィドを得られることがわかった。 Further, as shown in Example 4, it was found that polyphenylene sulfide having a high degree of polymerization can be obtained in a shorter time by increasing the amount of bis (1,5-cyclooctadiene) nickel added.
比較例5から、0価遷移金属非存在下では、高重合度のポリフェニレンスルフィドを得るには高温、長時間の加熱が必要であることがわかった。 From Comparative Example 5, it was found that in the absence of a zero-valent transition metal, heating at a high temperature for a long time was necessary to obtain a polyphenylene sulfide having a high degree of polymerization.
実施例5
実施例2で用いたビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケルに変えて、テトラキス(トリフェニルホスファイト)ニッケル(表中にNi[P(OPh)3]4と記載、以下同様)を使用した以外は実施例2と同様の操作を行い、黒色固体を得た。固体の赤外分光分析における吸収スペクトルより、固体はフェニレンスルフィド単位からなる化合物(PPS)であることを確認した。固体は1−クロロナフタレンに250℃で一部不溶であったが、不溶部はフェニレンスルフィド構造からなる化合物ではなくニッケル化合物であることがわかり、生成したPPS成分は可溶であった。HPLC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドのPPSへの転化率は94%であることがわかった。
Example 5
Instead of bis (1,5-cyclooctadiene) nickel used in Example 2, tetrakis (triphenylphosphite) nickel (described as Ni [P (OPh) 3 ] 4 in the table, the same applies hereinafter) is used. Except that, the same operation as in Example 2 was performed to obtain a black solid. From the absorption spectrum in the solid infrared spectroscopic analysis, it was confirmed that the solid was a compound (PPS) composed of phenylene sulfide units. The solid was partially insoluble in 1-chloronaphthalene at 250 ° C., but it was found that the insoluble part was not a compound having a phenylene sulfide structure but a nickel compound, and the produced PPS component was soluble. As a result of HPLC measurement, it was found that the conversion of cyclic polyphenylene sulfide to PPS was 94%.
GPC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドに由来するピークと生成したポリマー(PPS)のピークが確認でき、得られたPPSの重量平均分子量は2.3万、分散度は2.0であることがわかった。結果を表2に示した。 As a result of GPC measurement, a peak derived from cyclic polyphenylene sulfide and a peak of the produced polymer (PPS) can be confirmed, and the weight average molecular weight of the obtained PPS is 23,000, and the dispersity is 2.0. all right. The results are shown in Table 2.
比較例6
比較例2で用いたビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケルに変えて、テトラキス(トリフェニルホスファイト)ニッケルを使用した以外は比較例2と同様の操作を行い、黒色固体を得た。固体の赤外分光分析における吸収スペクトルより、固体はフェニレンスルフィド単位からなる化合物(PPS)であることを確認した。固体は1−クロロナフタレンに250℃で一部不溶であったが、不溶部はフェニレンスルフィド構造からなる化合物ではなくニッケル化合物であることがわかり、生成したPPS成分は可溶であった。HPLC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドのPPSへの転化率は63%であることがわかった。結果を表2に示した。
Comparative Example 6
A black solid was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that tetrakis (triphenylphosphite) nickel was used instead of the bis (1,5-cyclooctadiene) nickel used in Comparative Example2. From the absorption spectrum in the solid infrared spectroscopic analysis, it was confirmed that the solid was a compound (PPS) composed of phenylene sulfide units. The solid was partially insoluble in 1-chloronaphthalene at 250 ° C., but it was found that the insoluble part was not a compound having a phenylene sulfide structure but a nickel compound, and the produced PPS component was soluble. As a result of HPLC measurement, it was found that the conversion of cyclic polyphenylene sulfide to PPS was 63%. The results are shown in Table 2.
実施例5と比較例6の比較から、環式ポリフェニレンスルフィドを0価遷移金属化合物であるテトラキス(トリフェニルホスファイト)ニッケル存在下、脱揮条件下で加熱することで、より短時間で環式ポリフェニレンスルフィドのポリフェニレンスルフィドへの転化が進行することがわかった。 From comparison between Example 5 and Comparative Example 6, cyclic polyphenylene sulfide was heated in the presence of tetrakis (triphenylphosphite) nickel, which is a zero-valent transition metal compound, under devolatilization conditions. It was found that the conversion of polyphenylene sulfide to polyphenylene sulfide proceeds.
一方、実施例5と実施例2の比較から、0価遷移金属原子と配位子の配位が配位子のリン原子の非共有電子対を介するテトラキス(トリフェニルホスファイト)ニッケルを用いて環式ポリアリーレンスルフィドの加熱を行った場合には、0価遷移金属原子と配位子の配位が配位子の非共有電子対を介さないビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケルを用いて環式ポリアリーレンスルフィドの加熱を行った場合に比べて、高重合度のポリフェニレンスルフィドが得られにくい傾向にあることがわかった。 On the other hand, from comparison between Example 5 and Example 2, tetrakis (triphenylphosphite) nickel is used in which the coordination between the zero-valent transition metal atom and the ligand is via the unshared electron pair of the phosphorus atom of the ligand. When the cyclic polyarylene sulfide is heated, bis (1,5-cyclooctadiene) nickel in which the coordination between the zero-valent transition metal atom and the ligand is not via the ligand's lone pair of electrons. It was found that polyphenylene sulfide having a high degree of polymerization tends to be hardly obtained as compared with the case where the cyclic polyarylene sulfide is heated.
このような傾向にある要因として、配位子の構造が異なることにより、0価遷移金属原子と配位子の解離の容易さが異なること、配位子と環式ポリアリーレンスルフィドまたはポリアリーレンスルフィドとの相互作用が異なることを推測している。 Factors tending to such a tendency are that the dissociation of the zero-valent transition metal atom and the ligand differs depending on the structure of the ligand, and the ligand and the cyclic polyarylene sulfide or polyarylene sulfide. It is speculated that the interaction with is different.
0価遷移金属原子と配位子の配位が配位子の非共有電子対を介する場合には、その配位力が比較的強い傾向にあり、0価遷移金属原子と配位子の解離が起こりにくいため、0価遷移金属原子に環式ポリアリーレンスルフィドあるいはポリアリーレンスルフィドとの相互作用が可能な空軌道が生成しにくい、あるいは、0価遷移金属化合物の立体障害により0価遷移金属原子と環式ポリアリーレンスルフィドあるいはポリアリーレンスルフィドが相互作用可能な距離に接近しにくく、環式ポリアリーレンスルフィドのポリアリーレンスルフィドへの転化およびポリアリーレンスルフィドのさらなる高重合度化が進行しにくいと考えている。 When the coordination between the zero-valent transition metal atom and the ligand is via a lone pair of ligands, the coordination force tends to be relatively strong, and the zero-valent transition metal atom and the ligand dissociate. Is difficult to occur, and it is difficult for a zero-valent transition metal atom to form a free orbital capable of interacting with cyclic polyarylene sulfide or polyarylene sulfide, or a zero-valent transition metal atom due to steric hindrance of a zero-valent transition metal compound. The cyclic polyarylene sulfide or the polyarylene sulfide is difficult to approach, and the conversion of the cyclic polyarylene sulfide to the polyarylene sulfide and the further increase in the degree of polymerization of the polyarylene sulfide are unlikely to proceed. Yes.
また、0価遷移金属化合物における非共有電子対を有する配位子、あるいは0価遷移金属原子から解離した非共有電子対を有する配位子は、非共有電子対を介して環式ポリアリーレンスルフィドあるいはポリアリーレンスルフィドと相互作用するため、環式ポリアリーレンスルフィドあるいはポリアリーレンスルフィドの構造を安定化させる傾向があると推測しており、配位子構造中に非共有電子対を含まないことで、0価遷移金属原子から解離した配位子による環式ポリアリーレンスルフィド構造あるいはポリアリーレンスルフィド構造の安定化が生じず、環式ポリアリーレンスルフィドからポリアリーレンスルフィドへの転化およびポリアリーレンスルフィドのさらなる高重合度化が進行しやすいと考えている。 In addition, a ligand having an unshared electron pair in a zero-valent transition metal compound or a ligand having an unshared electron pair dissociated from a zero-valent transition metal atom can be converted into a cyclic polyarylene sulfide via the unshared electron pair. Alternatively, it is assumed that there is a tendency to stabilize the structure of cyclic polyarylene sulfide or polyarylene sulfide because it interacts with polyarylene sulfide, and by not including an unshared electron pair in the ligand structure, Cyclic polyarylene sulfide structure or polyarylene sulfide structure is not stabilized by a ligand dissociated from a zero-valent transition metal atom. Conversion from cyclic polyarylene sulfide to polyarylene sulfide and higher polymerization of polyarylene sulfide We believe that progress will be easy.
実施例6
参考例1で得られた環式ポリフェニレンスルフィドに、環式ポリフェニレンスルフィド中の硫黄原子に対して酢酸ニッケルを1モル%、亜鉛粉末を20モル%混合した粉末100mgを、ガラス製アンプルに仕込み、アンプル内を窒素で置換した後、真空ポンプを用いて約0.4kPaに減圧した。約0.4kPaに減圧してから約10秒後、300℃に温調した電気炉内にアンプルを設置し、真空ポンプによってアンプル内を約0.4kPaに保ち脱揮をしながら60分間加熱した後、アンプルを取り出し室温まで冷却し、黒色固体を得た。固体の赤外分光分析における吸収スペクトルより、固体はフェニレンスルフィド単位からなる化合物(PPS)であることを確認した。固体は1−クロロナフタレンに250℃で一部不溶であったが、不溶部はフェニレンスルフィド構造からなる化合物ではなくニッケル化合物および亜鉛化合物であることがわかり、生成したPPS成分は可溶であった。HPLC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドのPPSへの転化率は53%であることがわかった。結果を表3に示した。
Example 6
100 mg of a powder obtained by mixing 1 mol% of nickel acetate and 20 mol% of zinc powder with respect to sulfur atoms in the cyclic polyphenylene sulfide was added to the glass polyample obtained in Reference Example 1 in a glass ampule. After the inside was replaced with nitrogen, the pressure was reduced to about 0.4 kPa using a vacuum pump. About 10 seconds after the pressure was reduced to about 0.4 kPa, the ampule was placed in an electric furnace adjusted to 300 ° C., and heated for 60 minutes while keeping the inside of the ampule at about 0.4 kPa with a vacuum pump and devolatilization. Thereafter, the ampule was taken out and cooled to room temperature to obtain a black solid. From the absorption spectrum in the solid infrared spectroscopic analysis, it was confirmed that the solid was a compound (PPS) composed of phenylene sulfide units. The solid was partially insoluble in 1-chloronaphthalene at 250 ° C., but it was found that the insoluble part was not a compound having a phenylene sulfide structure but a nickel compound and a zinc compound, and the produced PPS component was soluble. . As a result of HPLC measurement, it was found that the conversion ratio of cyclic polyphenylene sulfide to PPS was 53%. The results are shown in Table 3.
比較例7
参考例1で得られた環式ポリフェニレンスルフィドに、環式ポリフェニレンスルフィド中の硫黄原子に対して酢酸ニッケルを1モル%、亜鉛粉末を20モル%混合した粉末100mgを、ガラス製アンプルに仕込み、アンプル内を窒素で置換した。300℃に温調した電気炉内にアンプルを設置し、アンプル内を常圧の窒素雰囲気下に保ったまま60分間加熱した後、アンプルを取り出し室温まで冷却し、黒色固体を得た。固体の赤外分光分析における吸収スペクトルより、固体はフェニレンスルフィド単位からなる化合物(PPS)であることを確認した。固体は1−クロロナフタレンに250℃で一部不溶であったが、不溶部はフェニレンスルフィド構造からなる化合物ではなくニッケル化合物および亜鉛化合物であることがわかり、生成したPPS成分は可溶であった。HPLC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドのPPSへの転化率は27%であることがわかった。結果を表3に示した。
Comparative Example 7
100 mg of a powder obtained by mixing 1 mol% of nickel acetate and 20 mol% of zinc powder with respect to sulfur atoms in the cyclic polyphenylene sulfide was added to the glass polyample obtained in Reference Example 1 in a glass ampule. The inside was replaced with nitrogen. The ampule was placed in an electric furnace adjusted to 300 ° C. and heated for 60 minutes while keeping the inside of the ampule in a normal-pressure nitrogen atmosphere, and then the ampule was taken out and cooled to room temperature to obtain a black solid. From the absorption spectrum in the solid infrared spectroscopic analysis, it was confirmed that the solid was a compound (PPS) composed of phenylene sulfide units. The solid was partially insoluble in 1-chloronaphthalene at 250 ° C., but it was found that the insoluble part was not a compound having a phenylene sulfide structure but a nickel compound and a zinc compound, and the produced PPS component was soluble. . As a result of HPLC measurement, it was found that the conversion of cyclic polyphenylene sulfide to PPS was 27%. The results are shown in Table 3.
実施例6と比較例7の比較から、環式ポリフェニレンスルフィドを、酢酸ニッケルおよび亜鉛粉末の存在下、脱揮条件下で加熱することで、より短時間で環式ポリフェニレンスルフィドのポリフェニレンスルフィドへの転化が進行することがわかった。 From the comparison between Example 6 and Comparative Example 7, the cyclic polyphenylene sulfide was heated under devolatilization conditions in the presence of nickel acetate and zinc powder to convert the cyclic polyphenylene sulfide to the polyphenylene sulfide in a shorter time. Was found to progress.
実施例6と比較例3の比較から、環式ポリフェニレンスルフィドを、酢酸ニッケルおよび亜鉛粉末の存在下、脱揮条件下で加熱することで、環式ポリフェニレンスルフィドのポリフェニレンスルフィドへの転化が進行することがわかった。 From the comparison between Example 6 and Comparative Example 3, the conversion of cyclic polyphenylene sulfide to polyphenylene sulfide proceeds by heating cyclic polyphenylene sulfide in the presence of nickel acetate and zinc powder under devolatilization conditions. I understood.
これらは、遷移金属塩である酢酸ニッケルおよび還元性を有する亜鉛粉末から、系内で0価遷移金属化合物が生成したためと考えている。 These are considered to be because a zero-valent transition metal compound was produced in the system from nickel acetate as a transition metal salt and reducing zinc powder.
実施例7
参考例1で得られた環式ポリフェニレンスルフィドに、環式ポリフェニレンスルフィド中の硫黄原子に対してビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケルを1モル%混合した粉末500mgを、ガラス製アンプルに仕込み、アンプル内を窒素で置換した後、真空ポンプを用いて約0.4kPaに減圧した。約0.4kPaに減圧してから約10秒後、電気炉内にアンプルを設置し、50℃から300℃まで15℃/分で昇温し、300℃で5分保持した後、アンプルを取り出し室温まで冷却し、黒色固体を得た。固体の赤外分光分析における吸収スペクトルより、固体はフェニレンスルフィド単位からなる化合物(PPS)であることを確認した。固体は1−クロロナフタレンに250℃で一部不溶であったが、不溶部はフェニレンスルフィド構造からなる化合物ではなくニッケル化合物であることがわかり、生成したPPS成分は可溶であった。HPLC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドのPPSへの転化率は29%であることがわかった。結果を表4に示した。
Example 7
500 mg of powder obtained by mixing 1 mol% of bis (1,5-cyclooctadiene) nickel with respect to the sulfur atom in the cyclic polyphenylene sulfide to the cyclic polyphenylene sulfide obtained in Reference Example 1 is charged into a glass ampule. After replacing the inside of the ampule with nitrogen, the pressure was reduced to about 0.4 kPa using a vacuum pump. About 10 seconds after the pressure was reduced to about 0.4 kPa, an ampule was installed in the electric furnace, the temperature was raised from 50 ° C. to 300 ° C. at 15 ° C./min, held at 300 ° C. for 5 minutes, and the ampule was taken out. Cooled to room temperature to give a black solid. From the absorption spectrum in the solid infrared spectroscopic analysis, it was confirmed that the solid was a compound (PPS) composed of phenylene sulfide units. The solid was partially insoluble in 1-chloronaphthalene at 250 ° C., but it was found that the insoluble part was not a compound having a phenylene sulfide structure but a nickel compound, and the produced PPS component was soluble. As a result of HPLC measurement, it was found that the conversion of cyclic polyphenylene sulfide to PPS was 29%. The results are shown in Table 4.
得られた固体のXPS測定を行い、ニッケル化合物の価数状態およびニッケル原子近傍の構造を解析した。その結果、Ni2pピーク位置(結合エネルギー856eV付近)およびピーク形状より、II価のニッケルが主成分ではあるが、結合エネルギー853eV付近に0価のニッケルに起因する成分が認められ、0価のニッケル成分が混在することがわかった。 The obtained solid was subjected to XPS measurement, and the valence state of the nickel compound and the structure near the nickel atom were analyzed. As a result, from the Ni2p peak position (in the vicinity of the binding energy of 856 eV) and the peak shape, a component derived from zero-valent nickel is recognized near the binding energy of 853 eV, although the nickel-valent nickel is the main component. It was found that there was a mixture.
実施例8
参考例1で得られた環式ポリフェニレンスルフィドに、環式ポリフェニレンスルフィド中の硫黄原子に対して塩化ニッケルを1モル%、亜鉛粉末を20モル%混合した粉末500mgを、ガラス製アンプルに仕込み、アンプル内を窒素で置換した後、真空ポンプを用いて約0.4kPaに減圧した。約0.4kPaに減圧してから約10秒後、電気炉内にアンプルを設置し、50℃から300℃まで15℃/分で昇温し、300℃で5分保持した後、アンプルを取り出し室温まで冷却し、黒色固体を得た。固体の赤外分光分析における吸収スペクトルより、固体はフェニレンスルフィド単位からなる化合物(PPS)であることを確認した。固体は1−クロロナフタレンに250℃で一部不溶であったが、不溶部はフェニレンスルフィド構造からなる化合物ではなくニッケル化合物および亜鉛化合物であることがわかり、生成したPPS成分は可溶であった。HPLC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドのPPSへの転化率は29%であることがわかった。結果を表4に示した。
Example 8
500 mg of powder obtained by mixing 1 mol% of nickel chloride and 20 mol% of zinc powder with respect to the sulfur atoms in the cyclic polyphenylene sulfide was charged into the ampule made of glass to the cyclic polyphenylene sulfide obtained in Reference Example 1. After the inside was replaced with nitrogen, the pressure was reduced to about 0.4 kPa using a vacuum pump. About 10 seconds after the pressure was reduced to about 0.4 kPa, an ampule was installed in the electric furnace, the temperature was raised from 50 ° C. to 300 ° C. at 15 ° C./min, held at 300 ° C. for 5 minutes, and the ampule was taken out. Cooled to room temperature to give a black solid. From the absorption spectrum in the solid infrared spectroscopic analysis, it was confirmed that the solid was a compound (PPS) composed of phenylene sulfide units. The solid was partially insoluble in 1-chloronaphthalene at 250 ° C., but it was found that the insoluble part was not a compound having a phenylene sulfide structure but a nickel compound and a zinc compound, and the produced PPS component was soluble. . As a result of HPLC measurement, it was found that the conversion of cyclic polyphenylene sulfide to PPS was 29%. The results are shown in Table 4.
得られた固体のXAFS測定を行い、ニッケル化合物の価数状態およびニッケル原子近傍の構造を解析した。その結果、XANESに関する吸収スペクトルにおいて、II価のニッケル由来と考えられる8346eV付近のメインピークが、動径分布関数において、Ni−Clの結合由来と考えられる0.17nm付近のピークが認められたことから、II価のニッケル化合物である塩化ニッケルが主成分ではあるが、XANESに関する吸収スペクトルにおいて、8330eV付近のpre−edge領域の強度が塩化ニッケルの吸収スペクトルと比較し大きい傾向(約2倍)が認められ、0価のニッケル金属成分が混在することがわかった。塩化ニッケルと亜鉛から、0価のニッケル金属成分と塩化亜鉛が生成したと考えている。 The obtained solid was subjected to XAFS measurement, and the valence state of the nickel compound and the structure in the vicinity of the nickel atom were analyzed. As a result, in the absorption spectrum related to XANES, a main peak near 8346 eV considered to be derived from II-valent nickel was observed, and a peak near 0.17 nm considered to be derived from Ni—Cl bond was observed in the radial distribution function. Therefore, although nickel chloride, which is a II-valent nickel compound, is the main component, in the XANES-related absorption spectrum, the pre-edge region intensity around 8330 eV tends to be larger (about twice) than the absorption spectrum of nickel chloride. It was recognized that a zero-valent nickel metal component was mixed. It is thought that the nickel metal component of zero valence and zinc chloride were produced from nickel chloride and zinc.
比較例8
参考例1で得られた環式ポリフェニレンスルフィド500mgをガラス製アンプルに仕込み、アンプル内を窒素で置換した。電気炉内にアンプルを設置し、アンプル内を常圧の窒素雰囲気下に保ったまま50℃から300℃まで15℃/分で昇温し、300℃で5分保持した後、アンプルを取り出し室温まで冷却し、茶色固体を得た。固体の赤外分光分析における吸収スペクトルより、固体はフェニレンスルフィド単位からなる化合物(PPS)であることを確認した。固体は1−クロロナフタレンに250℃で全溶であった。HPLC測定の結果、環式ポリフェニレンスルフィドのPPSへの転化率は6%であることがわかった。結果を表4に示した。
Comparative Example 8
500 mg of the cyclic polyphenylene sulfide obtained in Reference Example 1 was charged into a glass ampule, and the inside of the ampule was replaced with nitrogen. An ampule is installed in the electric furnace, the temperature is increased from 50 ° C. to 300 ° C. at 15 ° C./min while maintaining the inside of the ampule in a normal nitrogen atmosphere, and the temperature is maintained at 300 ° C. for 5 minutes. Cooled to a brown solid. From the absorption spectrum in the solid infrared spectroscopic analysis, it was confirmed that the solid was a compound (PPS) composed of phenylene sulfide units. The solid was completely dissolved in 1-chloronaphthalene at 250 ° C. As a result of HPLC measurement, it was found that the conversion of cyclic polyphenylene sulfide to PPS was 6%. The results are shown in Table 4.
実施例7と比較例8の比較から、環式ポリフェニレンスルフィドを0価遷移金属化合物であるビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル存在下、脱揮条件下で加熱することで、より短時間で環式ポリフェニレンスルフィドのポリフェニレンスルフィドへの転化が進行することがわかった。 From the comparison between Example 7 and Comparative Example 8, it was found that the cyclic polyphenylene sulfide was heated in the presence of bis (1,5-cyclooctadiene) nickel, which is a zero-valent transition metal compound, under devolatilizing conditions for a shorter time. It was found that the conversion of cyclic polyphenylene sulfide to polyphenylene sulfide proceeds.
実施例8と比較例8の比較から、環式ポリフェニレンスルフィドを、塩化ニッケルおよび亜鉛粉末の存在下、脱揮条件下で加熱することで、より短時間で環式ポリフェニレンスルフィドのポリフェニレンスルフィドへの転化が進行することがわかった。 From the comparison between Example 8 and Comparative Example 8, the cyclic polyphenylene sulfide was heated under devolatilization conditions in the presence of nickel chloride and zinc powder, thereby converting the cyclic polyphenylene sulfide to the polyphenylene sulfide in a shorter time. Was found to progress.
また、実施例7におけるXPS測定および実施例8におけるXAFS測定で、環式ポリフェニレンスルフィドのポリフェニレンスルフィドへの転化が促進されている重合物中には、0価遷移金属化合物である0価ニッケル成分が存在することがわかった。 In addition, in the XPS measurement in Example 7 and the XAFS measurement in Example 8, in the polymer in which the conversion of the cyclic polyphenylene sulfide to the polyphenylene sulfide is promoted, a zero-valent nickel component that is a zero-valent transition metal compound is present. I found it.
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