JP2017014351A - Method for producing cyclic polyarylene sulfide - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、環式ポリアリーレンスルフィドを効率よく高純度で製造する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing cyclic polyarylene sulfide efficiently and with high purity.
芳香族環式化合物はその環式であることから生じる特性に基づく高機能材料や機能材料への応用展開可能性、例えば包接能を有する化合物としての特性や、高分子量直鎖状高分子の合成のための有効なモノマーとしての活用など、その構造に由来する特異性で近年注目を集めている。環式ポリアリーレンスルフィド(以下、ポリアリーレンスルフィドをPASと略する場合もある)も芳香族環式化合物の範疇に属し、上記同様に注目に値する化合物である。 Aromatic cyclic compounds can be applied to highly functional materials and functional materials based on the properties resulting from their cyclic properties, such as properties as compounds with inclusion ability, and high molecular weight linear polymers. In recent years, it has attracted attention for its specificity derived from its structure, such as its use as an effective monomer for synthesis. Cyclic polyarylene sulfide (hereinafter, polyarylene sulfide may be abbreviated as PAS) also belongs to the category of aromatic cyclic compounds and is a notable compound as described above.
環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法としては、例えばジアリールジスルフィド化合物を超希釈条件で酸化重合する方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。この方法では環式ポリアリーレンスルフィドが高選択率で生成し、線状ポリアリーレンスルフィドはごく少量しか生成しないと推測され、確かに環式ポリアリーレンスルフィドが高い生成率で得られると考えられる。 As a method for producing a cyclic polyarylene sulfide, for example, a method of oxidative polymerization of a diaryl disulfide compound under ultra-dilution conditions has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this method, it is presumed that cyclic polyarylene sulfide is produced with high selectivity, and that only a small amount of linear polyarylene sulfide is produced, and it is considered that cyclic polyarylene sulfide is obtained with high production rate.
また、環式ポリアリーレンスルフィドの他の製造方法として、4−ブロモチオフェノールの銅塩をキノリン中の超希釈条件で加熱する方法も開示されている(例えば特許文献2参照)。 In addition, as another method for producing cyclic polyarylene sulfide, a method of heating a copper salt of 4-bromothiophenol under ultra-dilution conditions in quinoline is also disclosed (see, for example, Patent Document 2).
スルフィド化剤とジハロゲン化芳香族化合物といった汎用的な原料から脱塩縮合により環式ポリアリーレンスルフィドを得る方法としては、N−メチルピロリドンに対する硫化ナトリウム量を0.1モル/リットルとして、これにジクロロベンゼンを加えて還流温度において接触させる方法が開示されている(例えば非特許文献1参照)。この方法ではスルフィド化剤のイオウ原子1モルに対する有機極性溶媒の使用量が1.25リットル以上と希薄であるため環式ポリアリーレンスルフィドが得られると推測できる。 As a method for obtaining cyclic polyarylene sulfide from general-purpose raw materials such as a sulfidizing agent and a dihalogenated aromatic compound by desalting condensation, the amount of sodium sulfide relative to N-methylpyrrolidone is set to 0.1 mol / liter. A method of adding chlorobenzene and contacting at reflux temperature is disclosed (for example, see Non-Patent Document 1). In this method, it can be estimated that cyclic polyarylene sulfide can be obtained because the amount of the organic polar solvent used per 1 mol of sulfur atom of the sulfiding agent is as low as 1.25 liters or more.
さらに上記以外の環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法として、スルフィド化剤とジハロゲン化芳香族化合物を、スルフィド化剤のイオウ原子1モル当たり1.25リットル以上の有機極性溶媒を用い、それらの混合物を常圧における還流温度を超えて加熱する方法が開示されている(例えば特許文献3参照)。この方法では0.5〜2時間と比較的短時間でジハロゲン化芳香族化合物の転化率が90%程度に達し、環式ポリアリーレンスルフィドの選択率は35%程度まで向上することが確認されている。 Further, as a method for producing a cyclic polyarylene sulfide other than the above, a sulfidizing agent and a dihalogenated aromatic compound are used in an organic polar solvent of 1.25 liters or more per mole of sulfur atom of the sulfidizing agent, and a mixture thereof is obtained. A method of heating beyond the reflux temperature at normal pressure is disclosed (for example, see Patent Document 3). In this method, it was confirmed that the conversion rate of the dihalogenated aromatic compound reached about 90% in a relatively short time of 0.5 to 2 hours, and the selectivity of the cyclic polyarylene sulfide was improved to about 35%. Yes.
また、目的の生成物は異なるが、上記と同様の原料であるスルフィド化剤、ジハロゲン化芳香族化合物および極性溶媒から脱塩縮合によりポリアリーレンスルフィドを製造する方法において、極性溶媒として、窒素や希ガスなどの不活性気体を通気する方法や、超音波照射しながら真空脱気する方法や、酸素と反応する化学物質を添加する方法などにより脱酸素処理を行った極性溶媒を用い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(例えば特許文献4参照)。この方法では、溶融粘度が高く熱安定性に優れたポリアリーレンスルフィドを得ることができる。 In addition, in the method for producing polyarylene sulfide by desalting condensation from a sulfidizing agent, a dihalogenated aromatic compound, and a polar solvent, which are the same raw materials as described above, although the target product is different, nitrogen or a rare solvent is used as the polar solvent. Polyarylene sulfide using a polar solvent that has been deoxygenated by a method of venting an inert gas such as a gas, a method of vacuum degassing while irradiating with ultrasonic waves, or a method of adding a chemical substance that reacts with oxygen A manufacturing method is disclosed (for example, see Patent Document 4). In this method, a polyarylene sulfide having a high melt viscosity and excellent thermal stability can be obtained.
また、ポリアリーレンスルフィドの極性有機溶媒スラリーからポリアリーレンスルフィドを回収する方法に関して、ポリアリーレンスルフィドが50℃以上で存在する工程の全ての雰囲気を酸性ガス濃度が5体積%以下とするポリアリーレンスルフィドの回収方法が開示されている(例えば特許文献5参照)。この方法では、溶融時にポリアリーレンスルフィドを劣化させる成分の発生を抑制し、溶融時の熱安定性に優れ、揮発成分が低減されたポリアリーレンスルフィドが得られることが確認されている。 In addition, regarding a method for recovering polyarylene sulfide from a polar organic solvent slurry of polyarylene sulfide, all the atmospheres in the step where polyarylene sulfide is present at 50 ° C. or higher are set to have an acid gas concentration of 5% by volume or less. A recovery method is disclosed (for example, see Patent Document 5). In this method, it has been confirmed that a polyarylene sulfide having excellent thermal stability at the time of melting and having reduced volatile components can be obtained by suppressing generation of a component that degrades the polyarylene sulfide at the time of melting.
しかしながら、特許文献1に示される方法は、超希釈条件で反応を行うことが必須であり、反応液の単位体積当たりに得られる環式ポリアリーレンスルフィドがごくわずかで、効率的に環式ポリアリーレンスルフィドを得ることが困難であること、また、当該方法の反応温度は室温近傍であるため、反応に数十時間の長時間が必要であり生産性に劣ること、さらに、この方法で副生する線状ポリアリーレンスルフィドは、目的物である環式ポリアリーレンスルフィドと分子量が近いために、分離除去することが困難であり高純度な環式ポリアリーレンスルフィドを効率よく得られないこと、さらに加えて、当該方法では酸化重合の進行のために例えばジクロロジシアノベンゾキノンなど高価な酸化剤が原料のジアリールジスルフィドと等量必要であり、安価に環式ポリアリーレンスルフィドを得ることができないこと、などの課題があった。 However, in the method shown in Patent Document 1, it is essential to carry out the reaction under ultra-dilution conditions, and the amount of cyclic polyarylene sulfide obtained per unit volume of the reaction solution is very small. Since it is difficult to obtain sulfide, and the reaction temperature of the method is around room temperature, the reaction requires a long time of several tens of hours, resulting in inferior productivity. Since linear polyarylene sulfide is close in molecular weight to the target cyclic polyarylene sulfide, it is difficult to separate and remove, and high-purity cyclic polyarylene sulfide cannot be obtained efficiently. In this method, an expensive oxidizing agent such as dichlorodicyanobenzoquinone is required to be equivalent in amount to the starting diaryl disulfide for the progress of oxidative polymerization. , And the inability to obtain a low cost cyclic polyarylene sulfide, a problem such as.
特許文献2に示される方法でも特許文献1の方法と同様に超希釈条件が必須であり、反応に長時間が必要であるため生産性の極めて低い方法であった。さらに、副生する臭化銅を環式ポリアリーレンスルフィドから分離することが困難で、得られる環式ポリアリーレンスルフィドは純度の低いものであった。 Even in the method disclosed in Patent Document 2, ultra-dilution conditions are essential as in the method of Patent Document 1, and a long time is required for the reaction, so that the method is extremely low in productivity. Furthermore, it is difficult to separate the by-produced copper bromide from the cyclic polyarylene sulfide, and the resulting cyclic polyarylene sulfide has a low purity.
非特許文献1に示される方法では、反応温度が還流温度であるため長時間の反応でもごくわずかな量の環式ポリアリーレンスルフィドしか得られず、また副生する線状ポリアリーレンスルフィドの分子量が低いため環式ポリアリーレンスルフィドとの分離が困難であり、得られる環式ポリアリーレンスルフィドは純度の低いものであった。 In the method shown in Non-Patent Document 1, since the reaction temperature is the reflux temperature, only a very small amount of cyclic polyarylene sulfide can be obtained even in a long-time reaction, and the molecular weight of the linear polyarylene sulfide produced as a by-product is small. Since it was low, separation from the cyclic polyarylene sulfide was difficult, and the resulting cyclic polyarylene sulfide had a low purity.
特許文献3に示される方法では、効率よく環式ポリアリーレンスルフィドが得られるものの、低分子量の線状ポリアリーレンスルフィドが副生しており、得られる環式ポリアリーレンスルフィドの純度向上のため、該成分のよりいっそうの低減が望まれていた。 In the method shown in Patent Document 3, although a cyclic polyarylene sulfide is efficiently obtained, a low-molecular-weight linear polyarylene sulfide is by-produced, and in order to improve the purity of the obtained cyclic polyarylene sulfide, There has been a desire for further reduction of the components.
また、特許文献4に示される方法では、脱酸素処理を行った極性溶媒を用いるため、酸素が介在する副反応進行が抑えられることで、溶融粘度が高く熱安定性に優れたポリアリーレンスルフィドが得られると考えられるが、目的とする生成物はポリアリーレンスルフィドであり、スルフィド化剤に対する極性溶媒の使用量がスルフィド化剤のイオウ原子1モル当たり1.25リットル未満であるため、環式ポリアリーレンスルフィドの生成率はきわめて低く、効率よく得られなかった。 Further, in the method shown in Patent Document 4, since a polar solvent subjected to deoxygenation treatment is used, the progress of side reaction mediated by oxygen is suppressed, so that polyarylene sulfide having high melt viscosity and excellent thermal stability can be obtained. Although expected to be obtained, the target product is polyarylene sulfide, and since the amount of polar solvent used relative to the sulfiding agent is less than 1.25 liters per mole of sulfur atom of the sulfiding agent, The production rate of arylene sulfide was very low and could not be obtained efficiently.
さらに、特許文献5に示される方法についても、特許文献4と同様に酸素が介在する副反応進行が抑えられるため溶融時の熱安定性に優れ揮発成分が低減された線状ポリアリーレンスルフィドが回収できるが、得られる環式ポリアリーレンスルフィドはきわめて量が少なかった。 Further, the method shown in Patent Document 5 also recovers linear polyarylene sulfide with excellent thermal stability at the time of melting and reduced volatile components because the progress of side reactions involving oxygen is suppressed as in Patent Document 4. Although the amount of cyclic polyarylene sulfide obtained was very small.
そこで、本発明は前記した従来技術の課題を解決し、環式ポリアリーレンスルフィドを効率よく高純度で製造する方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art and to provide a method for efficiently producing cyclic polyarylene sulfide with high purity.
本発明は上記課題を解決するため以下の特徴を有する環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法を提供する。
[1]少なくともスルフィド化剤、ジハロゲン化芳香族化合物および有機極性溶媒を含む原料混合物を、有機極性溶媒が原料混合物中のイオウ原子1モル当たり1.25リットル以上50リットル以下である条件で加熱して環式ポリアリーレンスルフィドを製造する方法であって、原料混合物中にイオウ酸化物として存在するイオウ原子が、原料混合物中のイオウ原子1モル当たり0.05モル以下である環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法。
[2]有機極性溶媒として、脱酸素処理を行った有機極性溶媒を用いる前記[1]に記載の環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法。
[3]原料混合物が接触する気相の酸素濃度が5体積%以下である前記[1]または[2]のいずれかに記載の環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法。
[4]原料混合物を常圧における還流温度を超えて加熱する前記[1]から[3]のいずれかに記載の環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法。
[5]スルフィド化剤がアルカリ金属硫化物である前記[1]から[4]のいずれかに記載の環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法。
[6]ジハロゲン化芳香族化合物がジクロロベンゼンである前記[1]から[5]のいずれかに記載の環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法。
[7]原料混合物中に線状ポリアリーレンスルフィドを含む前記[1]から[6]のいずれかに記載の環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法。
In order to solve the above problems, the present invention provides a method for producing a cyclic polyarylene sulfide having the following characteristics.
[1] A raw material mixture containing at least a sulfidizing agent, a dihalogenated aromatic compound and an organic polar solvent is heated under the condition that the organic polar solvent is 1.25 to 50 liters per mole of sulfur atoms in the raw material mixture. The cyclic polyarylene sulfide is a process for producing a cyclic polyarylene sulfide, wherein the sulfur atoms present as sulfur oxides in the raw material mixture are 0.05 moles or less per mole of sulfur atoms in the raw material mixture. Production method.
[2] The method for producing a cyclic polyarylene sulfide as described in [1] above, wherein an organic polar solvent subjected to deoxygenation treatment is used as the organic polar solvent.
[3] The method for producing a cyclic polyarylene sulfide according to any one of [1] or [2] above, wherein the oxygen concentration in the gas phase in contact with the raw material mixture is 5% by volume or less.
[4] The method for producing a cyclic polyarylene sulfide according to any one of [1] to [3], wherein the raw material mixture is heated beyond the reflux temperature at normal pressure.
[5] The method for producing a cyclic polyarylene sulfide according to any one of [1] to [4], wherein the sulfidizing agent is an alkali metal sulfide.
[6] The method for producing a cyclic polyarylene sulfide according to any one of [1] to [5], wherein the dihalogenated aromatic compound is dichlorobenzene.
[7] The method for producing a cyclic polyarylene sulfide as described in any one of [1] to [6] above, wherein the raw material mixture contains linear polyarylene sulfide.
本発明によれば、環式ポリアリーレンスルフィドを効率よく高純度で製造する方法が提供できる。より詳しくは、環式ポリアリーレンスルフィド製造における原料混合物中のイオウ酸化物量を適正な量に低減することで原料の比率を精度よく制御することが可能となり、これにより副生物が低減できて、環式ポリアリーレンスルフィドを効率よく高純度で製造する方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the method of manufacturing cyclic polyarylene sulfide efficiently with high purity can be provided. More specifically, the ratio of raw materials can be accurately controlled by reducing the amount of sulfur oxide in the raw material mixture in the production of cyclic polyarylene sulfide to an appropriate amount. A method for efficiently producing a polyarylene sulfide of the formula with high purity can be provided.
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.
(1)スルフィド化剤
本発明で用いられるスルフィド化剤とは、ジハロゲン化芳香族化合物にスルフィド結合を導入できるものであれば良く、例えばアルカリ金属硫化物、アルカリ金属水硫化物、および硫化水素が挙げられる。
(1) Sulfiding agent The sulfiding agent used in the present invention may be any sulfidizing agent as long as it can introduce a sulfide bond into a dihalogenated aromatic compound. For example, alkali metal sulfide, alkali metal hydrosulfide, and hydrogen sulfide may be used. Can be mentioned.
アルカリ金属硫化物の具体例としては、例えば硫化リチウム、硫化ナトリウム、硫化カリウム、硫化ルビジウム、硫化セシウムおよびこれら2種以上の混合物を挙げることができ、なかでも硫化リチウムおよび/または硫化ナトリウムが好ましく、硫化ナトリウムがより好ましく用いられる。これらのアルカリ金属硫化物は、水和物または水性混合物として、あるいは無水物の形で用いることができる。なお、水性混合物とは水溶液、もしくは水溶液と固体成分の混合物、もしくは水と固体成分の混合物のことをさす。一般的に入手できる安価なアルカリ金属硫化物は水和物または水性混合物であるので、このような形態のアルカリ金属硫化物を用いることが好ましい。 Specific examples of the alkali metal sulfide include lithium sulfide, sodium sulfide, potassium sulfide, rubidium sulfide, cesium sulfide and a mixture of two or more thereof, among which lithium sulfide and / or sodium sulfide are preferable. Sodium sulfide is more preferably used. These alkali metal sulfides can be used as hydrates or aqueous mixtures or in the form of anhydrides. The aqueous mixture refers to an aqueous solution, a mixture of an aqueous solution and a solid component, or a mixture of water and a solid component. Since generally available inexpensive alkali metal sulfides are hydrates or aqueous mixtures, it is preferred to use such forms of alkali metal sulfides.
アルカリ金属水硫化物の具体例としては、例えば水硫化リチウム、水硫化ナトリウム、水硫化カリウム、水硫化リチウム、水硫化ルビジウム、水硫化セシウムおよびこれら2種以上の混合物を挙げることができ、なかでも水硫化リチウムおよび/または水硫化ナトリウムが好ましく、水硫化ナトリウムがより好ましく用いられる。 Specific examples of the alkali metal hydrosulfide include, for example, lithium hydrosulfide, sodium hydrosulfide, potassium hydrosulfide, lithium hydrosulfide, rubidium hydrosulfide, cesium hydrosulfide, and mixtures of two or more thereof. Lithium hydrosulfide and / or sodium hydrosulfide are preferable, and sodium hydrosulfide is more preferably used.
また、アルカリ金属水硫化物とアルカリ金属水酸化物から、反応系においてin situで調製されるアルカリ金属硫化物も用いることができる。また、あらかじめアルカリ金属水硫化物とアルカリ金属水酸化物を接触させて調製したアルカリ金属硫化物を用いることもできる。これらのアルカリ金属水硫化物及びアルカリ金属水酸化物は水和物または水性混合物として、あるいは無水物の形で用いることができ、水和物または水性混合物が入手のし易さ、コストの観点から好ましい。 In addition, an alkali metal sulfide prepared in situ in a reaction system from an alkali metal hydrosulfide and an alkali metal hydroxide can also be used. Alternatively, an alkali metal sulfide prepared by previously contacting an alkali metal hydrosulfide and an alkali metal hydroxide can be used. These alkali metal hydrosulfides and alkali metal hydroxides can be used as hydrates or aqueous mixtures, or in the form of anhydrides. From the viewpoint of availability and cost of hydrates or aqueous mixtures. preferable.
さらに、水酸化リチウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物と硫化水素から反応系においてin situで調製されるアルカリ金属硫化物も用いることができる。また、あらかじめ水酸化リチウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物と硫化水素を接触させて調製したアルカリ金属硫化物を用いることもできる。硫化水素は気体状、液体状、水溶液状のいずれの形態で用いても差し障り無い。 Furthermore, alkali metal sulfides prepared in situ in the reaction system from alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide and sodium hydroxide and hydrogen sulfide can also be used. Further, alkali metal sulfides prepared by previously contacting alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide and sodium hydroxide with hydrogen sulfide can also be used. Hydrogen sulfide can be used in any form of gas, liquid, and aqueous solution.
本発明において、スルフィド化剤の量は、脱水操作などによりジハロゲン化芳香族化合物との反応開始前にスルフィド化剤の一部損失が生じる場合には、実際の仕込み量から当該損失分を差し引いた残存量を意味するものとする。 In the present invention, the amount of the sulfidizing agent is subtracted from the actual charge when the loss of the sulfidizing agent partially occurs before the start of the reaction with the dihalogenated aromatic compound due to dehydration operation or the like. It shall mean the remaining amount.
なお、スルフィド化剤と共に、アルカリ金属水酸化物および/またはアルカリ土類金属水酸化物を併用することも可能である。アルカリ金属水酸化物の具体例としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウムおよびこれら2種以上の混合物を好ましいものとして挙げることができ、アルカリ土類金属水酸化物の具体例としては、例えば水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウムなどが挙げられ、なかでも水酸化ナトリウムが好ましく用いられる。 An alkali metal hydroxide and / or an alkaline earth metal hydroxide can be used in combination with the sulfidizing agent. Specific examples of the alkali metal hydroxide include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, and a mixture of two or more thereof. Specific examples of the metal hydroxide include magnesium hydroxide, calcium hydroxide, strontium hydroxide, barium hydroxide, and the like. Among them, sodium hydroxide is preferably used.
スルフィド化剤として、アルカリ金属水硫化物を用いる場合には、アルカリ金属水酸化物を同時に使用することが特に好ましいが、この使用量の下限はアルカリ金属水硫化物1モル当たり0.80モル以上が例示でき、好ましくは0.95モル以上、より好ましくは1.005モル以上である。また、上限は1.50モル以下が例示でき、好ましくは1.25モル以下、より好ましくは1.20モル以下である。 When an alkali metal hydrosulfide is used as the sulfiding agent, it is particularly preferable to use an alkali metal hydroxide at the same time, but the lower limit of the amount used is 0.80 mol or more per mol of the alkali metal hydrosulfide. And preferably 0.95 mol or more, more preferably 1.005 mol or more. Moreover, the upper limit can illustrate 1.50 mol or less, Preferably it is 1.25 mol or less, More preferably, it is 1.20 mol or less.
スルフィド化剤として硫化水素を用いる場合にはアルカリ金属水酸化物を同時に使用することが特に好ましく、この場合のアルカリ金属水酸化物の使用量の下限は硫化水素1モル当たり1.60モル以上が例示でき、好ましくは1.90モル以上、より好ましくは2.01モル以上である。また、上限は、3.00モル以下が例示でき、好ましくは2.50モル以下、より好ましくは2.40モル以下である。ここでアルカリ金属水酸化物の使用量を上記範囲とすることにより高い生成率で環式PASが得られるが、上記範囲より多くても、また、少なくても生成した環式PASが分解しやすく生成率は低下する傾向にある。 When hydrogen sulfide is used as the sulfiding agent, it is particularly preferable to use an alkali metal hydroxide at the same time. In this case, the lower limit of the amount of alkali metal hydroxide used is 1.60 mol or more per mol of hydrogen sulfide. It can be illustrated, Preferably it is 1.90 mol or more, More preferably, it is 2.01 mol or more. Moreover, the upper limit can illustrate 3.00 mol or less, Preferably it is 2.50 mol or less, More preferably, it is 2.40 mol or less. Here, cyclic PAS can be obtained at a high production rate by setting the amount of the alkali metal hydroxide used within the above range, but the produced cyclic PAS is easily decomposed even if it is more than the above range or at least. The production rate tends to decrease.
(2)イオウ酸化物
本発明におけるイオウ酸化物とは、スルフィド化剤に由来する、チオ硫酸イオン、亜硫酸イオン、硫酸イオンを指す。これらはイオンクロマトグラフィー(以下ICと略すこともある)によって定性・定量分析が可能である。より具体的には、まず対象となる試料を脱気した水で試料を10倍以上1000倍以下の希釈倍率で希釈し、メンブレンフィルターによる濾過を行って不溶物の除去を行った後にIC測定を行うことで、試料中のチオ硫酸イオン、亜硫酸イオン、硫酸イオンを定量する。ここで、イオウ酸化物の量は、前記した方法によって検出されたチオ硫酸イオン、亜流酸イオン、硫酸イオンの定量値の合計と定義する。
(2) Sulfur oxide The sulfur oxide in this invention refers to the thiosulfate ion, sulfite ion, and sulfate ion which originate in a sulfidation agent. These can be qualitatively and quantitatively analyzed by ion chromatography (hereinafter sometimes abbreviated as IC). More specifically, the target sample is first diluted with degassed water at a dilution ratio of 10 to 1000 times, filtered through a membrane filter to remove insoluble matters, and then subjected to IC measurement. By performing, thiosulfate ion, sulfite ion, and sulfate ion in the sample are quantified. Here, the amount of sulfur oxide is defined as the sum of the quantitative values of thiosulfate ions, sulfite ions, and sulfate ions detected by the method described above.
なお、チオ硫酸イオン1モルはイオウ原子2モルを含むため、イオウ酸化物として存在するイオウ原子としては2モルと数える。 In addition, since 1 mol of thiosulfate ions contains 2 mol of sulfur atoms, the sulfur atoms present as sulfur oxide are counted as 2 mol.
前記のスルフィド化剤中に含まれるイオウ酸化物量は少ないほど好ましいが、一般に入手可能なスルフィド化剤中には入手した時点で微量のイオウ酸化物が含まれている場合が多い。したがって本発明で用いるスルフィド化剤は、イオウ酸化物の少ない高純度なものが好ましく、または、使用の前にイオウ酸化物を除去する処理を行っても良い。 The amount of sulfur oxide contained in the sulfiding agent is preferably as small as possible, but generally available sulfiding agents often contain a trace amount of sulfur oxide at the time of acquisition. Therefore, the sulfidizing agent used in the present invention is preferably a high-purity one containing little sulfur oxide, or may be subjected to a treatment for removing the sulfur oxide before use.
前記したスルフィド化剤中にイオウ酸化物として存在するイオウ原子は少ないほど好ましく、上限としては、スルフィド化剤中のイオウ原子1モル当たり0.05モル以下である必要があり、0.03モル以下が好ましく、0.02モル以下がより好ましく、0.01モル以下がさらに好ましい。一方、下限は特になく、スルフィド化剤中にイオウ酸化物が実質的に含まれないことが最も好ましい。スルフィド化剤中にイオウ酸化物として存在するイオウ原子が上記の好ましい範囲にある場合、後述する原料混合物の調製を行った際に、原料混合物中にイオウ酸化物として存在するイオウ原子をより低減することができ、その原料混合物を用いて反応を行うことで、よりいっそう高純度で環式PASを得ることが可能である。 The sulfur atom present as sulfur oxide in the sulfidizing agent is preferably as small as possible. The upper limit is 0.05 mol or less per mol of sulfur atom in the sulfidizing agent, and 0.03 mol or less. Is preferable, 0.02 mol or less is more preferable, and 0.01 mol or less is more preferable. On the other hand, there is no particular lower limit, and it is most preferable that sulfur oxides are not substantially contained in the sulfidizing agent. When sulfur atoms present as sulfur oxides in the sulfidizing agent are in the above preferred range, when the raw material mixture described below is prepared, sulfur atoms present as sulfur oxides in the raw material mixture are further reduced. It is possible to obtain cyclic PAS with higher purity by carrying out the reaction using the raw material mixture.
(3)ジハロゲン化芳香族化合物
本発明の環式PASの製造において使用されるジハロゲン化芳香族化合物としては、p−ジクロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン、p−ジブロモベンゼン、o−ジブロモベンゼン、m−ジブロモベンゼン、1−ブロモ−4−クロロベンゼン、1−ブロモ−3−クロロベンゼンなどのジハロゲン化ベンゼン、及び1−メトキシ−2,5−ジクロロベンゼン、1−メチル−2,5−ジクロロベンゼン、1,4−ジメチル−2,5−ジクロロベンゼン、1,3−ジメチル−2,5−ジクロロベンゼン、3,5−ジクロロ安息香酸などのハロゲン以外の置換基をも含むジハロゲン化芳香族化合物などを挙げることができる。なかでも、p−ジクロロベンゼンに代表されるp−ジハロゲン化ベンゼンを主成分にするジハロゲン化芳香族化合物が好ましい。特に好ましくは、p−ジクロロベンゼンを80〜100モル%含むものであり、さらに好ましくは90〜100モル%含むものである。また、環式PAS共重合体を製造するために異なる2種以上のジハロゲン化芳香族化合物を組み合わせて用いることも可能である。
(3) Dihalogenated aromatic compound Examples of the dihalogenated aromatic compound used in the production of the cyclic PAS of the present invention include p-dichlorobenzene, o-dichlorobenzene, m-dichlorobenzene, p-dibromobenzene, o- Dihalogenated benzene such as dibromobenzene, m-dibromobenzene, 1-bromo-4-chlorobenzene, 1-bromo-3-chlorobenzene, and 1-methoxy-2,5-dichlorobenzene, 1-methyl-2,5-di Dihalogenated aromatic compounds containing substituents other than halogen such as chlorobenzene, 1,4-dimethyl-2,5-dichlorobenzene, 1,3-dimethyl-2,5-dichlorobenzene and 3,5-dichlorobenzoic acid And so on. Especially, the dihalogenated aromatic compound which has p-dihalogenated benzene represented by p-dichlorobenzene as a main component is preferable. Particularly preferably, it contains 80 to 100 mol%, more preferably 90 to 100 mol% of p-dichlorobenzene. It is also possible to use two or more different dihalogenated aromatic compounds in combination in order to produce a cyclic PAS copolymer.
(4)有機極性溶媒
本発明の環式PASの製造においては反応溶媒として有機極性溶媒を用いるが、なかでも有機アミド溶媒を用いるのが好ましい。具体例としては、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、N−シクロヘキシル−2−ピロリドンなどのN−アルキルピロリドン類、N−メチル−ε−カプロラクタムなどのカプロラクタム類、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルリン酸トリアミドなどに代表されるアプロチック有機溶媒、及びこれらの混合物などが、反応の安定性が高いために好ましく使用される。これらのなかでもN−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンが好ましく用いられる。
(4) Organic Polar Solvent In the production of the cyclic PAS of the present invention, an organic polar solvent is used as a reaction solvent, and an organic amide solvent is particularly preferable. Specific examples include N-alkylpyrrolidones such as N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone and N-cyclohexyl-2-pyrrolidone, caprolactams such as N-methyl-ε-caprolactam, An aprotic organic solvent typified by 3-dimethyl-2-imidazolidinone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, hexamethylphosphoric triamide, etc., and a mixture thereof, have a stable reaction. It is preferably used because it is expensive. Of these, N-methyl-2-pyrrolidone and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone are preferably used.
ここで、本発明では、後述の原料混合物中にイオウ酸化物として存在するイオウ原子を低減するため、有機極性溶媒として、脱酸素処理を行った有機極性溶媒を用いることが好ましい。有機極性溶媒として、脱酸素処理を行った有機極性溶媒を用いることで、後述する原料混合物中にイオウ酸化物として存在するイオウ原子が、原料混合物中のイオウ原子1モル当たり0.05モル以下となる状況を達成しやすくなり、これによりイオウ酸化物の含有量をより低減した原料混合物を用いて反応を行うことで、よりいっそう高純度で環式PASを得ることが可能である。 Here, in this invention, in order to reduce the sulfur atom which exists as a sulfur oxide in the below-mentioned raw material mixture, it is preferable to use the organic polar solvent which performed the deoxidation process as an organic polar solvent. By using an organic polar solvent subjected to deoxygenation treatment as the organic polar solvent, sulfur atoms present as sulfur oxides in the raw material mixture described later are 0.05 mol or less per mole of sulfur atoms in the raw material mixture. Thus, it is possible to obtain a cyclic PAS with higher purity by carrying out the reaction using a raw material mixture in which the content of sulfur oxide is further reduced.
有機極性溶媒について脱酸素処理を行う方法には特に制限はないが、種々の公知の脱酸素技術が採用でき(例えば特許文献4参照)、例えば、有機極性溶媒に対して、窒素や希ガスなどの不活性気体を通気する方法、超音波照射しながら真空脱気する方法、酸素と反応する化学物質を添加する方法、有機極性溶媒を不活性気体中にフラッシュさせる方法、有機極性溶媒を脱酸素剤を充填したカラムを通す方法などを好ましい方法として例示できる。 Although there is no restriction | limiting in particular in the method of performing a deoxygenation process about an organic polar solvent, Various well-known deoxygenation techniques can be employ | adopted (for example, refer patent document 4), For example, nitrogen, a noble gas, etc. with respect to an organic polar solvent A method of venting inert gas, a method of vacuum degassing while irradiating with ultrasonic waves, a method of adding a chemical substance that reacts with oxygen, a method of flushing an organic polar solvent in an inert gas, a method of deoxygenating an organic polar solvent Examples of a preferable method include a method of passing through a column filled with an agent.
ここで、脱酸素処理を行った有機極性溶媒を規定するパラメータとして、例えば溶存酸素量が例示できるが、これは市販の溶存酸素計(液相用)を用いて定量することが可能である。有機極性溶媒中の溶存酸素の好ましい上限は10ppm以下であり、3ppm以下がより好ましく、1ppm以下がさらに好ましく、0.5ppm以下がよりいっそう好ましい。一方、好ましい下限は特になく、実質的に溶存酸素が含まれない状態が最も好ましい。用いる有機極性溶媒中の溶存酸素が上記の好ましい範囲にある場合、後述する原料混合物中にイオウ酸化物として存在するイオウ原子が、原料混合物中のイオウ原子1モル当たり0.05モル以下となる状況を達成しやすくなり、これによりイオウ酸化物の含有量をより低減した原料混合物を用いて反応を行うことで、よりいっそう高純度で環式PASを得ることが可能である。 Here, as a parameter which prescribes | regulates the organic polar solvent which performed the deoxidation process, the amount of dissolved oxygen can be illustrated, for example, but this can be quantified using a commercially available dissolved oxygen meter (for liquid phases). The upper limit of the dissolved oxygen in the organic polar solvent is preferably 10 ppm or less, more preferably 3 ppm or less, still more preferably 1 ppm or less, and even more preferably 0.5 ppm or less. On the other hand, there is no particularly preferred lower limit, and a state where dissolved oxygen is not substantially contained is most preferred. When the dissolved oxygen in the organic polar solvent to be used is in the above preferred range, the situation is that the sulfur atoms present as sulfur oxide in the raw material mixture described later is 0.05 mol or less per mole of sulfur atoms in the raw material mixture By carrying out the reaction using a raw material mixture in which the content of sulfur oxide is further reduced, it is possible to obtain cyclic PAS with even higher purity.
(5)環式ポリアリーレンスルフィド
本発明における環式PASとは式、−(Ar−S)−の繰り返し単位を主要構成単位とする環式化合物であり、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(A)のごとき化合物である。
(5) Cyclic polyarylene sulfide The cyclic PAS in the present invention is a cyclic compound having a repeating unit of formula:-(Ar-S)-as a main constituent unit, and preferably 80 mol% or more of the repeating unit. It is a compound such as the following general formula (A).
ここでArとしては下記一般式(B)〜式(M)などであらわされる単位を例示できるが、なかでも式(B)〜式(K)が好ましく、式(B)及び式(C)がより好ましく、式(B)が特に好ましい。 Here, examples of Ar can include units represented by the following general formulas (B) to (M), among which formulas (B) to (K) are preferable, and formulas (B) and (C) are preferred. More preferred is formula (B).
(ただし、式中のR1,R2は水素、炭素数1から6のアルキル基、炭素数1から6のアルコキシ基、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。) (In the formula, R1 and R2 are substituents selected from hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and a halogen group, and R1 and R2 are the same or different. May be good.)
(ただし、式中のR1,R2は水素、炭素数1から6のアルキル基、炭素数1から6のアルコキシ基、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。) (In the formula, R1 and R2 are substituents selected from hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and a halogen group, and R1 and R2 are the same or different. May be good.)
(ただし、式中のR1,R2は水素、炭素数1から6のアルキル基、炭素数1から6のアルコキシ基、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。)。 (In the formula, R1 and R2 are substituents selected from hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and a halogen group, and R1 and R2 are the same or different. It is good.)
なお、環式PASにおいては前記式(B)〜式(M)などの繰り返し単位をランダムに含んでも良いし、ブロックで含んでも良く、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及びそれらの混合物などが挙げられる。特に好ましい環式PAS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 addition, in cyclic PAS, repeating units, such as said Formula (B)-Formula (M), may be included at random, may be included in a block, and any of those mixtures may be sufficient. 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 PASs include p-phenylene sulfide units as the main structural unit.
を80モル%以上、特に90モル%以上含有する環式ポリフェニレンスルフィドが挙げられる。 Is a cyclic polyphenylene sulfide containing 80 mol% or more, particularly 90 mol% or more.
環式PASの前記(A)式中の繰り返し数mに特に制限は無いが、2〜50が好ましく、3〜40がより好ましく、4〜30がさらに好ましい範囲として例示できる。後述するように環式PASを含有するPASプレポリマーを高重合度体へ転化する場合には、環式PASが溶融解する温度以上に加熱して行うことが好ましいが、mが大きくなると環式PASの溶融解温度が高くなる傾向にあるため、PASプレポリマーの高重合度体への転化をより低い温度で行うことができるようになるとの観点でmを前記範囲にすることは有利となる。また、環式PAS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PASの混合物のいずれでも良いが、異なる繰り返し数を有する環式PAS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溶融解温度が低い傾向があり、異なる繰り返し数を有する環式PASの混合物の使用は前記した高重合度体への転化を行う際の温度をより低くできるため好ましい。 Although there is no restriction | limiting in particular in the repeating number m in the said (A) formula of cyclic PAS, 2-50 are preferable, 3-40 are more preferable, and 4-30 can be illustrated as a still more preferable range. As will be described later, when converting a PAS prepolymer containing cyclic PAS to a high degree of polymerization, it is preferable to perform heating at a temperature higher than the temperature at which cyclic PAS melts. Since the melt solution temperature of PAS tends to be high, it is advantageous to set m in the above range from the viewpoint that the conversion of the PAS prepolymer to a high degree of polymerization can be performed at a lower temperature. . The cyclic PAS may be either a single compound having a single repeat number or a mixture of cyclic PASs having different repeat numbers, but a mixture of cyclic PAS having different repeat numbers is a single repeat. Use of a mixture of cyclic PASs having different repeating numbers tends to be lower than that of a single compound having a number, and is preferable because the temperature at the time of conversion to a high degree of polymerization can be further reduced.
(6)線状ポリアリーレンスルフィド
本発明における線状PASとは式、−(Ar−S)−の繰り返し単位を主要構成単位とする直鎖状化合物であり、下記一般式(N)に示す化合物である。
(6) Linear polyarylene sulfide The linear PAS in the present invention is a linear compound having a repeating unit of formula:-(Ar-S)-as a main structural unit, and a compound represented by the following general formula (N) It is.
ここでArとしては、上記した環式PASの場合と同様、式(B)〜式(M)などであらわされる単位を例示でき、なかでも式(B)〜式(K)が好ましく、式(B)及び式(C)がより好ましく、式(B)が特に好ましい。 Here, as Ar, as in the case of the above-described cyclic PAS, units represented by the formula (B) to the formula (M) can be exemplified, and among them, the formula (B) to the formula (K) are preferable. B) and formula (C) are more preferred, and formula (B) is particularly preferred.
なお、線状PASは前記式(B)〜式(M)などの繰り返し単位をランダムに含んでも良いし、ブロックで含んでも良く、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、線状ポリフェニレンスルフィド、線状ポリフェニレンスルフィドスルホン、線状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及びそれらの混合物などが挙げられる。 In addition, linear PAS may contain repeating units, such as said Formula (B)-Formula (M), at random, may be contained in a block, and may be either of those mixtures. Typical examples of these include linear polyphenylene sulfide, linear polyphenylene sulfide sulfone, linear polyphenylene sulfide ketone, cyclic random copolymers containing these, cyclic block copolymers, and mixtures thereof. .
ここで、例えば繰り返し数mの環式化合物は、繰り返し数mの線状化合物が生成し、それがある確率によって環化することで生成すると考えられるため、環化の確率が100%でない限り、一定確率で線状体が生成することになる。よって、本発明の目的物である環式PASを単離・回収するためには、環式PASと線状PASを分離する必要が出てくる。この分離操作に関しては後で詳述するが、線状PASの分子量が高いほど環式PASと線状PASを精度良く分離できる傾向に有り、線状PASの好ましい分子量は重量平均分子量で2,500以上が例示でき、5,000以上が好ましく、10,000以上がより好ましく例示できる。線状PASの重量平均分子量がこの好ましい範囲内では、線状PASの有機極性溶媒への溶解性が低下する一方で、環式PASは有機極性溶媒に溶解する傾向が強いため、この有機極性溶媒への溶解性の差を利用して環式PASと線状PASの混合物から効率よく環式PASを得ることが可能となる。 Here, for example, a cyclic compound having a repeating number of m is considered to be generated by generating a linear compound having a repeating number of m and cyclizing with a certain probability. Therefore, unless the probability of cyclization is not 100%, A linear body is generated with a certain probability. Therefore, in order to isolate and recover the cyclic PAS that is the object of the present invention, it is necessary to separate the cyclic PAS and the linear PAS. The separation operation will be described in detail later. As the molecular weight of linear PAS increases, cyclic PAS and linear PAS tend to be more accurately separated. The preferred molecular weight of linear PAS is 2,500 in terms of weight average molecular weight. The above can be exemplified, preferably 5,000 or more, more preferably 10,000 or more. When the weight average molecular weight of the linear PAS is within this preferred range, the solubility of the linear PAS in the organic polar solvent decreases, while the cyclic PAS has a strong tendency to dissolve in the organic polar solvent. It is possible to efficiently obtain cyclic PAS from a mixture of cyclic PAS and linear PAS by utilizing the difference in solubility in water.
(7)環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法
本発明は、少なくともスルフィド化剤、ジハロゲン化芳香族化合物および有機極性溶媒を含む原料混合物を、有機極性溶媒が原料混合物中のイオウ原子1モル当たり1.25リットル以上50リットル以下である条件で加熱して環式PASを製造する方法であって、原料混合物中にイオウ酸化物として存在するイオウ原子が、原料混合物中のイオウ原子1モル当たり0.05モル以下である環式PASの製造方法に関する。以下に、本発明における環式PAS製造方法を詳述する。
(7) Method for Producing Cyclic Polyarylene Sulfide The present invention relates to a raw material mixture containing at least a sulfidizing agent, a dihalogenated aromatic compound, and an organic polar solvent, wherein the organic polar solvent is 1 per mole of sulfur atoms in the raw material mixture. A method for producing a cyclic PAS by heating under conditions of 25 liters or more and 50 liters or less, wherein sulfur atoms present as sulfur oxide in the raw material mixture are 0.05 per mole of sulfur atoms in the raw material mixture. The present invention relates to a process for producing a cyclic PAS that is less than or equal to mol. Below, the cyclic PAS manufacturing method in this invention is explained in full detail.
(7−1)原料混合物の調製
本発明で環式PASを製造するにあたり、はじめに、少なくともスルフィド化剤、ジハロゲン化芳香族化合物、有機極性溶媒を含む原料混合物を調製する。
本発明における原料混合物とは、後述する反応条件に処することで環式PASを生成する混合物のことを指す。原料混合物には前記必須成分以外に、後述するように線状PASを原料成分として加えることも可能であり、また、環式PASの生成を著しく阻害しない第三成分や、環式PASの生成を加速する効果を有する第三成分などを加えることも可能である。なお、原料混合物を後述する反応条件に処して得られた混合物は、反応混合物と呼称を変えることとする。
(7-1) Preparation of raw material mixture In producing cyclic PAS in the present invention, first, a raw material mixture containing at least a sulfidizing agent, a dihalogenated aromatic compound, and an organic polar solvent is prepared.
The raw material mixture in the present invention refers to a mixture that produces cyclic PAS by subjecting to reaction conditions described later. In addition to the above essential components, it is also possible to add linear PAS as a raw material component to the raw material mixture, as described later. In addition, a third component that does not significantly inhibit the production of cyclic PAS, and the production of cyclic PAS It is also possible to add a third component having an accelerating effect. Note that the mixture obtained by subjecting the raw material mixture to the reaction conditions described later is referred to as a reaction mixture.
本発明において原料混合物を調製する際の有機極性溶媒の使用量は、原料混合物中のイオウ原子1モル当たり1.25リットル以上50リットル以下である必要がある。ここで、有機極性溶媒の使用量とは、常温常圧における溶媒の体積を基準とし、反応系内に導入した有機極性溶媒量から、反応系外に除去された有機極性溶媒量を差し引いた量を指す。有機極性溶媒の使用量がイオウ原子1モル当たり1.25リットル未満である場合には、環式PASの生成率が大きく低下し、また、有機極性溶媒の使用量がイオウ原子1モル当たり50リットルより多い場合には、単位体積当たりの反応液から得られる環式PAS量が少なくなるため、環式PASを効率よく得ることができない。有機極性溶媒の使用量の好ましい下限としては、原料混合物中のイオウ原子1モル当たり1.5リットル以上が例示でき、より好ましくは2.0リットル以上である。一方で、好ましい上限としては、原料混合物中のイオウ原子1モル当たり、20リットル以下が例示でき、より好ましくは15リットル以下、さらに好ましくは10リットル以下である。有機極性溶媒の使用量が上記の好ましい範囲にある場合、環式PASを良好な生成率で得ることができ、また、単位体積当たりの反応液から回収できる環式PAS量も増えて、生産性を高めることができる。 In the present invention, the amount of the organic polar solvent used for preparing the raw material mixture needs to be 1.25 to 50 liters per mole of sulfur atoms in the raw material mixture. Here, the amount of the organic polar solvent used is the amount obtained by subtracting the amount of the organic polar solvent removed from the reaction system from the amount of the organic polar solvent introduced into the reaction system, based on the volume of the solvent at normal temperature and pressure. Point to. When the amount of organic polar solvent used is less than 1.25 liters per mole of sulfur atoms, the production rate of cyclic PAS is greatly reduced, and the amount of organic polar solvent used is 50 liters per mole of sulfur atoms. When the amount is larger, the amount of cyclic PAS obtained from the reaction solution per unit volume becomes smaller, and thus cyclic PAS cannot be obtained efficiently. A preferable lower limit of the amount of the organic polar solvent used is, for example, 1.5 liters or more per mole of sulfur atoms in the raw material mixture, and more preferably 2.0 liters or more. On the other hand, as a preferable upper limit, 20 liters or less can be illustrated per mole of sulfur atoms in the raw material mixture, more preferably 15 liters or less, and even more preferably 10 liters or less. When the amount of the organic polar solvent used is in the above-mentioned preferable range, cyclic PAS can be obtained with a good production rate, and the amount of cyclic PAS that can be recovered from the reaction solution per unit volume is increased. Can be increased.
なお、一般的な環式化合物の製造では、前記の範囲よりもさらに多い溶媒を必要とする場合が多く、本発明の好ましい範囲では効率よく環式化合物を得られないことが多い。後述するように、本発明では、調製した原料混合物の還流温度を超えた温度を好ましい反応温度として採用するが、この場合には、一般的な環式化合物製造の場合と比べ、溶媒使用量が少ない条件、すなわち前記した溶媒使用量の下限近傍の条件でも、効率よく環式PASが得られる傾向にある。この理由は現時点で明らかではないが、大気圧条件では到達し得ない高温で反応させた場合、極めて原料の転化速度が高くなることが環式化合物の生成に好適に作用するものと推測している。 In general, the production of a cyclic compound often requires more solvent than the above range, and the cyclic compound is often not efficiently obtained within the preferred range of the present invention. As will be described later, in the present invention, a temperature exceeding the reflux temperature of the prepared raw material mixture is adopted as a preferred reaction temperature. In this case, the amount of solvent used is smaller than that in the case of general cyclic compound production. There is a tendency that cyclic PAS is efficiently obtained even under a small condition, that is, a condition near the lower limit of the amount of solvent used. The reason for this is not clear at this time, but it is presumed that when the reaction is carried out at a high temperature that cannot be reached under atmospheric pressure conditions, the extremely high conversion rate of the raw material favorably acts on the formation of the cyclic compound. Yes.
ここで本発明では、原料混合物中にイオウ酸化物として存在するイオウ原子が、原料混合物中のイオウ原子1モル当たり0.05モル以下である必要がある。原料混合物中にイオウ酸化物として存在するイオウ原子が、原料混合物中のイオウ原子1モル当たり0.05モルより多い場合、反応時に副生する低分子量の線状PASが増加し、得られる環式PASの純度が低下する傾向がある。この理由は、原料の比率が想定からずれることで、理想的な反応が進行しにくくなるためと推測される。このように本発明者らは、原料混合物中のイオウ酸化物量を適正な量に低減することで、反応混合物中の低分子量の線状PASを低減でき、環式PASを従来技術よりも高純度化可能なことを見出し、本発明を完成させるに至った。 Here, in this invention, the sulfur atom which exists as a sulfur oxide in a raw material mixture needs to be 0.05 mol or less per mol of sulfur atoms in a raw material mixture. When there are more than 0.05 moles of sulfur atoms present as sulfur oxide in the raw material mixture per mole of sulfur atoms in the raw material mixture, the low molecular weight linear PAS produced as a by-product during the reaction increases, and the resulting cyclic There is a tendency for the purity of PAS to decrease. The reason for this is presumed that the ideal reaction is unlikely to proceed due to the ratio of the raw materials deviating from the assumption. Thus, the present inventors can reduce the low molecular weight linear PAS in the reaction mixture by reducing the amount of sulfur oxide in the raw material mixture to an appropriate amount, and the cyclic PAS has a higher purity than the prior art. As a result, the present invention has been completed.
なお、原料混合物中にイオウ酸化物として存在するイオウ原子は少ない必要がある。すなわち、上限としては、原料混合物中のイオウ原子1モル当たり0.05モル以下であり、0.03モル以下が好ましく、0.02モル以下がより好ましく、0.01モル以下がさらに好ましい。また、下限は特になく、実質的に含まれないことが最も好ましい。原料混合物中にイオウ酸化物として存在するイオウ原子が上記の好ましい範囲にある場合、環式PASの純度低下につながる低分子量の線状PASの副生をさらに抑制することができ、よりいっそう高純度で環式PASを得ることが可能である。 In addition, the sulfur atom which exists as a sulfur oxide in a raw material mixture needs to be few. That is, as an upper limit, it is 0.05 mol or less per 1 mol of sulfur atoms in the raw material mixture, 0.03 mol or less is preferable, 0.02 mol or less is more preferable, and 0.01 mol or less is more preferable. There is no particular lower limit, and it is most preferable that the lower limit is not substantially contained. When the sulfur atom present as sulfur oxide in the raw material mixture is in the above preferred range, by-product formation of low molecular weight linear PAS leading to a decrease in the purity of cyclic PAS can be further suppressed, and even higher purity can be achieved. It is possible to obtain cyclic PAS.
原料混合物中にイオウ酸化物として存在するイオウ原子を、原料混合物中のイオウ原子1モル当たり0.05モル以下にする手段としては、使用するスルフィド化剤として高純度なものを使用する方法、有機極性溶媒として、脱酸素処理を行った有機極性溶媒を用いる方法、原料混合物が接触する気相の酸素濃度を5体積%以下とする方法などが好ましく例示でき。これらを組み合わせて行うことが好ましく、前記した全ての方法を組み合わせて行うことが最も好ましい。 As a means for reducing the sulfur atoms present as sulfur oxide in the raw material mixture to 0.05 mol or less per mole of sulfur atoms in the raw material mixture, a method using a high-purity sulfidizing agent used, organic Preferred examples of the polar solvent include a method using an organic polar solvent that has been subjected to deoxygenation treatment, and a method in which the oxygen concentration in the gas phase in contact with the raw material mixture is 5% by volume or less. It is preferable to carry out a combination of these, and it is most preferred to carry out a combination of all the methods described above.
本発明では、原料混合物を調整する際や、原料混合物を加熱して反応させる際に接触する気相の酸素濃度が低いことが好ましい。すなわち、上限としては、原料混合物が接触する気相の酸素濃度は5体積%以下が好ましく、1体積%以下がより好ましく、0.1体積%以下がさらに好ましい。一方、下限は特になく、気相中に酸素が実質的に含まれないことが最も好ましい。原料混合物が接触する気相の酸素濃度が上記の好ましい範囲にある場合、原料混合物中にイオウ酸化物として存在するイオウ原子が、原料混合物中のイオウ原子1モル当たり0.05モル以下となる状況を達成しやすくなり、よりいっそう高純度で環式PASを得ることが可能である。 In the present invention, it is preferable that the oxygen concentration in the gas phase contacted when the raw material mixture is adjusted or when the raw material mixture is heated and reacted is low. That is, as an upper limit, the oxygen concentration in the gas phase in contact with the raw material mixture is preferably 5% by volume or less, more preferably 1% by volume or less, and further preferably 0.1% by volume or less. On the other hand, there is no particular lower limit, and it is most preferable that oxygen is not substantially contained in the gas phase. When the oxygen concentration in the gas phase in contact with the raw material mixture is in the above preferred range, the situation where the sulfur atoms present as sulfur oxide in the raw material mixture is 0.05 mole or less per mole of sulfur atoms in the raw material mixture It is possible to obtain cyclic PAS with higher purity.
なお、上記した気相の酸素濃度は、市販の酸素濃度計(気相用)によって測定が可能である。 The gas phase oxygen concentration can be measured with a commercially available oxygen concentration meter (for gas phase).
原料混合物が接触する気相の酸素濃度を5体積%以下にする手段に特に制限はないが、種々の公知の気相酸素低減技術が採用でき、好ましくは工程の雰囲気を窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス又はそれらの混合物で置換する方法が例示できる。なお本発明においては、原料混合物の調製時だけでなく、後述する原料混合物を加熱して反応させる際の雰囲気も不活性ガス雰囲気であることが好ましく、特に、経済性及び取扱いの容易さの観点からは環式PAS製造全体を通して窒素雰囲気とすることがより好ましい。 There are no particular restrictions on the means for reducing the oxygen concentration in the gas phase in contact with the raw material mixture to 5% by volume or less, but various known gas phase oxygen reduction techniques can be employed, and the atmosphere of the process is preferably nitrogen, helium, argon, etc. A method of substituting with an inert gas or a mixture thereof can be exemplified. In the present invention, not only at the time of preparing the raw material mixture, but also the atmosphere when the raw material mixture described below is heated and reacted is preferably an inert gas atmosphere, and in particular, from the viewpoint of economy and ease of handling. Is more preferably a nitrogen atmosphere throughout the production of the cyclic PAS.
本発明におけるスルフィド化剤は前記したものをそのまま使用できるが、スルフィド化剤として水性混合物を用いる場合には、脱水処理を行った後に原料混合物調製に供するか、もしくは、原料混合物の調製中に脱水処理を行うことが好ましい。このような処理を行うことで、原料混合物を加熱した際の圧力上昇を抑えることができ、高価な耐圧製造設備が必ずしも必要ではなくなるため、設備コストの低減が可能となる。なお、原料混合物中の水分量としては、原料混合物中のイオウ原子1モル当たり6.0モル以下が例示でき、好ましい上限としてはイオウ原子1モル当たり4.5モル以下、より好ましくは3.0モル以下が例示できる。一方、水分量の下限に制限はないが、本発明を実施する上での実質的下限として、原料混合物中のイオウ原子1モル当たり0.05モル以上を例示できる。なお、本発明における原料混合物中の水分量とは、反応系に仕込んだスルフィド化剤、ジハロゲン化芳香族化合物および有機極性溶媒、さらにはその他成分を仕込む場合にはその成分も含め、各成分に含まれて導入された水分量の総和から、脱水操作など付加的な操作により系から除去された水分量を差し引いた水分量を指し、上記諸成分の混合及び反応過程で生成する水は考慮しない。 The sulfidizing agent in the present invention can be used as it is, but when an aqueous mixture is used as the sulfiding agent, it is used for preparation of the raw material mixture after dehydration treatment, or dehydrated during preparation of the raw material mixture. It is preferable to carry out the treatment. By performing such a treatment, an increase in pressure when the raw material mixture is heated can be suppressed, and an expensive pressure-resistant manufacturing facility is not necessarily required, so that facility cost can be reduced. The water content in the raw material mixture may be 6.0 moles or less per mole of sulfur atoms in the raw material mixture, and the preferred upper limit is 4.5 moles or less per mole of sulfur atoms, more preferably 3.0 moles. Mole or less can be illustrated. On the other hand, although there is no restriction | limiting in the minimum of a moisture content, 0.05 mol or more can be illustrated per 1 mol of sulfur atoms in a raw material mixture as a practical minimum in implementing this invention. The amount of water in the raw material mixture in the present invention refers to the sulfidizing agent, dihalogenated aromatic compound and organic polar solvent charged in the reaction system, and other components including those components when charged with other components. This refers to the amount of water obtained by subtracting the amount of water removed from the system by additional operations such as dehydration from the total amount of water introduced and not included, and does not take into account the water generated during the mixing and reaction of the above components. .
本発明の原料混合物の調製におけるジハロゲン化芳香族化合物の使用量は、原料混合物中に原料成分として線状PASが含まれない場合には、ジハロゲン化芳香族化合物由来のアリーレン単位とスルフィド化剤由来のイオウ原子とのモルバランスで決まり、好ましい下限として、原料混合物中のイオウ原子1モル当たりのアリーレン単位が0.9モル以上となる使用量が例示でき、好ましくは0.92モル以上、より好ましくは0.94モル以上である。一方、好ましい上限としては、原料混合物中のイオウ原子1モル当たり1.5モル以下の使用量が例示でき、好ましくは1.2モル以下、より好ましくは1.15モル以下である。ジハロゲン化芳香族化合物の使用量を上記範囲とすることにより環式PASを高い生成率で得ることができるが、上記範囲より少ない場合には環式PASの生成率が低下する傾向が見られ、また、上記範囲より多い場合には低分子量の線状PASの生成量が増加し、環式PASの回収を行う際、高純度で得ることが難しくなる傾向にある。なお、ここで言うジハロゲン化芳香族化合物の使用量とは、反応系に仕込んだジハロゲン化芳香族化合物の総和を意味するが、仕込んだジハロゲン化芳香族化合物が飛散などによって反応系外に除去される場合には、前記総和から除去されたジハロゲン化芳香族化合物量を差し引いた量を意味することとする。 The amount of dihalogenated aromatic compound used in the preparation of the raw material mixture of the present invention is derived from an arylene unit derived from a dihalogenated aromatic compound and a sulfidizing agent when linear PAS is not included as a raw material component in the raw material mixture. As a preferred lower limit, the amount of the arylene unit per mole of sulfur atoms in the raw material mixture can be exemplified as 0.9 mole or more, preferably 0.92 mole or more, more preferably Is 0.94 mol or more. On the other hand, as a preferable upper limit, a usage amount of 1.5 mol or less per 1 mol of sulfur atom in the raw material mixture can be exemplified, preferably 1.2 mol or less, more preferably 1.15 mol or less. By making the amount of dihalogenated aromatic compound used in the above range, cyclic PAS can be obtained at a high production rate, but when it is less than the above range, the production rate of cyclic PAS tends to decrease, On the other hand, when the amount is larger than the above range, the amount of low molecular weight linear PAS produced increases, and it tends to be difficult to obtain high purity when recovering cyclic PAS. The amount of dihalogenated aromatic compound used here means the sum of the dihalogenated aromatic compounds charged in the reaction system, but the charged dihalogenated aromatic compounds are removed from the reaction system by scattering or the like. In this case, it means an amount obtained by subtracting the amount of the dihalogenated aromatic compound removed from the total.
また、後述するように、本発明では原料成分として線状PASを原料混合物に加えても良いが、この場合、線状PASはジハロゲン化芳香族化合物がスルフィド化剤と反応したものと同等であると見なすため、ジハロゲン化芳香族化合物由来のアリーレン単位と線状PAS由来のアリーレン単位とを足した全アリーレン単位の量を、スルフィド化剤由来のイオウ原子と線状PASに含まれるイオウ原子を足した全イオウ原子に対して調節することが好ましい。この時のモルバランスについて特に制限はないが、環式PASを高い生成率かつ高純度で得るための条件としては、ジハロゲン化芳香族化合物と線状PASの全アリーレン単位の好ましい下限として、原料混合物中の全イオウ原子1モル当たり0.9モル以上の条件が例示でき、好ましくは0.92モル以上、より好ましくは0.94モル以上である。一方、上限としては、原料混合物中のイオウ原子1モル当たり1.5モル以下の条件が例示でき、好ましくは1.2モル以下、より好ましくは1.15モル以下である。 As will be described later, in the present invention, linear PAS may be added to the raw material mixture as a raw material component. In this case, the linear PAS is equivalent to the one obtained by reacting a dihalogenated aromatic compound with a sulfidizing agent. Therefore, the amount of all arylene units, which is the sum of the arylene units derived from dihalogenated aromatic compounds and the arylene units derived from linear PAS, is added to the sulfur atoms derived from the sulfidizing agent and the sulfur atoms contained in linear PAS. It is preferable to adjust to the total sulfur atom. There is no particular limitation on the molar balance at this time, but as a condition for obtaining cyclic PAS with a high production rate and high purity, as a preferable lower limit of all arylene units of dihalogenated aromatic compound and linear PAS, a raw material mixture The condition of 0.9 mol or more per 1 mol of all sulfur atoms therein can be exemplified, preferably 0.92 mol or more, more preferably 0.94 mol or more. On the other hand, as an upper limit, the conditions of 1.5 mol or less per 1 mol of sulfur atoms in the raw material mixture can be exemplified, preferably 1.2 mol or less, more preferably 1.15 mol or less.
ここで、原料混合物中の全イオウ原子とは、スルフィド化剤に含まれるイオウ原子と線状PASに含まれるイオウ原子の合計である。ここで線状PASに含まれるイオウ原子の「モル数」とはイオウ原子1個を含むポリマーの「繰り返し単位の数」である。例えば重合度100の線状ポリフェニレンスルフィド1分子は1モルではなく100モルと計算する。なお、本発明の本質を損なわない限り、スルフィド化剤、線状PAS以外にイオウ原子を含有する化合物を原料混合物中に存在させることも可能であるが、このような本発明の反応に対して実質的に作用しないイオウ含有化合物は、イオウ原子として考慮しなくて良い。 Here, the total sulfur atoms in the raw material mixture is the sum of sulfur atoms contained in the sulfidizing agent and sulfur atoms contained in the linear PAS. Here, the “number of moles” of sulfur atoms contained in the linear PAS is the “number of repeating units” of the polymer containing one sulfur atom. For example, one molecule of linear polyphenylene sulfide having a degree of polymerization of 100 is calculated as 100 mol, not 1 mol. As long as the essence of the present invention is not impaired, a compound containing a sulfur atom can be present in the raw material mixture in addition to the sulfidizing agent and linear PAS. Sulfur-containing compounds that do not act substantially need not be considered as sulfur atoms.
また、原料混合物中の全アリーレン単位とは、ジハロゲン化芳香族化合物に含まれるアリーレン単位と線状PASに含まれるアリーレン単位の合計である。ここで線状PASに含まれるアリーレン単位の「モル数」とはPAS分子鎖の数を意味するのではなく、全ての線状PAS成分中の「繰り返し単位の数」の合計を意味している。例えば重合度100の線状ポリフェニレンスルフィド1分子に含まれるアリーレン単位は100モルと見なす。 The total arylene unit in the raw material mixture is the total of the arylene unit contained in the dihalogenated aromatic compound and the arylene unit contained in the linear PAS. Here, the “mole number” of the arylene unit contained in the linear PAS does not mean the number of PAS molecular chains, but means the sum of the “number of repeating units” in all linear PAS components. . For example, an arylene unit contained in one molecule of linear polyphenylene sulfide having a polymerization degree of 100 is regarded as 100 mol.
なお本発明では、原料混合物中に線状PASを含むことができる。原料混合物中に線状PASを含む場合、使用するスルフィド化剤およびジハロゲン化芳香族化合物の量に対して生成する環式PASの収量が増加する。すなわち同量の環式PASを得るために用いるスルフィド化剤とジハロゲン化芳香族化合物の使用量を減らすことができ、経済的に有利であるという効果が得られる。ここで加える線状PASの製造方法は特に限定はされず、いかなる製法によるものでも使用することが可能であり、PASを用いた成形品や成形屑、廃プラスチックやオフスペック品なども幅広く使用することが可能であるが、環式PASの製造過程で副生した線状PASを用いる方法が最も好ましい。環式化合物の製造では多くの線状PASが副生物として生成するため、これを無駄なく利用できるという点で、本方法は経済的に非常に好ましい方法である。 In the present invention, linear PAS can be included in the raw material mixture. When linear PAS is included in the raw material mixture, the yield of cyclic PAS produced increases with respect to the amount of sulfiding agent and dihalogenated aromatic compound used. That is, the amount of the sulfidizing agent and dihalogenated aromatic compound used to obtain the same amount of cyclic PAS can be reduced, and an advantageous effect of being economically advantageous can be obtained. The manufacturing method of the linear PAS added here is not particularly limited, and any manufacturing method can be used, and a wide range of molded products, scraps, waste plastics and off-spec products using PAS can be used. Although it is possible, it is most preferable to use a linear PAS produced as a by-product in the production process of the cyclic PAS. In the production of a cyclic compound, since a large amount of linear PAS is produced as a byproduct, this method is economically very preferable in that it can be used without waste.
原料混合物中に含まれる線状PASの分子量には特に制限は無く、例えば重量平均分子量として5,000〜1,000,000の範囲が例示でき、7,500〜500,000が好ましく、10,000〜100,000がより好ましい。一般に重量平均分子量が低いほど有機極性溶媒への溶解性が高くなるため、反応に要する時間が短くできるという利点があるが、前述した範囲であれば本質的な問題なく使用可能である。また、原料混合物中に含まれる線状PASの形態にも特に制限はなく、乾燥状態の粉末状、粉粒状、粒状、ペレット状でも良いし、反応溶媒である有機極性溶媒を含む状態で用いることも可能であり、また、本質的に反応を阻害しない第三成分を含む状態で用いることも可能である。この様な第三成分としては例えば無機フィラーやアルカリ金属ハロゲン化物が例示できる。 There is no particular limitation on the molecular weight of the linear PAS contained in the raw material mixture. For example, the weight average molecular weight can range from 5,000 to 1,000,000, preferably 7,500 to 500,000. 000-100,000 are more preferable. In general, the lower the weight average molecular weight, the higher the solubility in an organic polar solvent, so there is the advantage that the time required for the reaction can be shortened. The form of the linear PAS contained in the raw material mixture is not particularly limited, and may be in a dry powder form, a granular form, a granular form or a pellet form, or used in a state containing an organic polar solvent as a reaction solvent. It is also possible to use it in a state containing a third component that essentially does not inhibit the reaction. Examples of such a third component include inorganic fillers and alkali metal halides.
原料混合物中に線状PASが含まれる場合の、ジハロゲン化芳香族化合物と線状PASの全アリーレン単位と原料混合物中の全イオウ原子の好ましいモルバランスについては上述した通りであるが、スルフィド化剤由来のイオウ原子1モルに対する線状PAS由来のイオウ原子の量の下限としては、0モル以上が例示でき、好ましくは0.1モル以上、より好ましくは1モル以上である。一方、上限としては20モル以下が例示でき、好ましくは10モル以下、より好ましくは5モル以下である。このような好ましい範囲では線状PASとスルフィド化剤の反応が進行しやすくなるため、線状PASから環式PASを製造する効率を高めることができる。 In the case where linear PAS is contained in the raw material mixture, the preferred molar balance of the dihalogenated aromatic compound, all the arylene units of linear PAS, and all the sulfur atoms in the raw material mixture is as described above. As a minimum of the quantity of sulfur atom derived from linear PAS to 1 mol of derived sulfur atoms, 0 mol or more can be illustrated, preferably 0.1 mol or more, more preferably 1 mol or more. On the other hand, as an upper limit, 20 mol or less can be illustrated, Preferably it is 10 mol or less, More preferably, it is 5 mol or less. In such a preferred range, the reaction between the linear PAS and the sulfidizing agent is likely to proceed, so the efficiency of producing cyclic PAS from the linear PAS can be increased.
(7−2)環式PASの合成反応
前記(7−1)のように調製した原料混合物を、続いて以下に示す条件で加熱することにより、環式PASを製造する。
(7-2) Synthetic Reaction of Cyclic PAS The raw material mixture prepared as described in (7-1) is subsequently heated under the following conditions to produce cyclic PAS.
本発明において原料混合物を加熱して反応させる際の加熱条件は、環式PASが生成する温度および時間であれば特に制限はないが、調製した原料混合物の常圧における還流温度を超えて加熱することが好ましい。原料混合物をこのような加熱状態に処する方法として、例えば原料混合物を常圧を超える圧力下で加熱する方法が例示でき、より具体的には密閉した反応器内で原料混合物を加熱する方法が例示できる。 In the present invention, the heating conditions for heating and reacting the raw material mixture are not particularly limited as long as it is a temperature and a time at which cyclic PAS is generated, but it is heated beyond the reflux temperature at normal pressure of the prepared raw material mixture. It is preferable. As a method for treating the raw material mixture in such a heated state, for example, a method of heating the raw material mixture under a pressure exceeding normal pressure can be exemplified, and more specifically, a method of heating the raw material mixture in a sealed reactor is exemplified. it can.
本発明において原料混合物を加熱して反応させる際の具体的な反応温度は、主に用いる有機極性溶媒の種類によって異なり、さらにスルフィド化剤やジハロゲン化芳香族化合物の種類や量、第三成分の有無、水分量などによっても多様に変化するため一意的に決めることはできないが、本発明の好ましい実施形態にあっては、下限として120℃以上が例示でき、より好ましくは180℃以上、さらに好ましくは220℃以上、よりいっそう好ましくは225℃以上、特に好ましくは240℃以上である。また、好ましい上限として350℃以下が例示でき、より好ましくは320℃以下、さらに好ましくは310℃以下、よりいっそう好ましくは300℃以下、特に好ましくは280℃以下である。反応温度をこのような好ましい範囲とすることで、高い反応速度が得られ、効率よく環式PASが得られる傾向にある。ここで常圧とは大気の標準状態近傍における圧力のことであり、約25℃近傍の温度、絶対圧で101kPa近傍の大気圧条件のことである。なお、還流温度とは原料混合物の液体成分が沸騰と凝縮を繰り返している状態の温度である。 In the present invention, the specific reaction temperature when the raw material mixture is heated and reacted mainly depends on the type of organic polar solvent used, and further includes the type and amount of the sulfidizing agent and dihalogenated aromatic compound, and the third component. Although it cannot be uniquely determined because it varies depending on the presence or absence, the amount of water, etc., in the preferred embodiment of the present invention, the lower limit can be exemplified by 120 ° C. or more, more preferably 180 ° C. or more, and still more preferably Is 220 ° C. or higher, more preferably 225 ° C. or higher, particularly preferably 240 ° C. or higher. Moreover, 350 degrees C or less can be illustrated as a preferable upper limit, More preferably, it is 320 degrees C or less, More preferably, it is 310 degrees C or less, More preferably, it is 300 degrees C or less, Most preferably, it is 280 degrees C or less. By setting the reaction temperature to such a preferable range, a high reaction rate can be obtained, and cyclic PAS tends to be efficiently obtained. Here, the normal pressure is a pressure in the vicinity of the standard state of the atmosphere, and is an atmospheric pressure condition in which the temperature is approximately 25 ° C. and the absolute pressure is approximately 101 kPa. The reflux temperature is the temperature at which the liquid component of the raw material mixture repeats boiling and condensation.
また、原料混合物を加熱する際の温度制御方法は、一定温度を維持する方法、段階的に温度を上げていく方法、あるいは連続的に温度を変化させる方法のいずれで行ってもかまわない。 The temperature control method for heating the raw material mixture may be any of a method for maintaining a constant temperature, a method for gradually increasing the temperature, or a method for continuously changing the temperature.
本発明において原料混合物を加熱して反応させる際の圧力は、原料混合物を構成する原料およびその組成、反応温度等によっても変化するため一意的に規定することはできないが、本発明では原料混合物の常圧における還流温度を越えることが好ましく、原料混合物をこのような加熱状態にする方法としては、例えば原料混合物を常圧を越える圧力下で反応させる方法が例示できることから、好ましい圧力の下限は常圧を超える圧力である。すなわち、具体的な好ましい圧力の下限としては、ゲージ圧で0.05MPa以上が例示でき、より好ましくは0.1MPa以上、さらに好ましくは0.2MPa以上である。また、好ましい圧力の上限としては、ゲージ圧で1.0MPa以下が例示でき、より好ましくは0.8MPa以下、さらに好ましくは0.6MPa以下、よりいっそう好ましくは0.5MPa以下である。この様な好ましい圧力範囲では、環式PASの製造に要する時間が短くできる傾向にある。また、一般に原料混合物を加熱して反応させる際の圧力が1.0MPaを超える高圧になるとそれに耐えうる高価な耐圧製造設備が必要となるが、前記した好ましい圧力範囲では環式PASの製造に要する設備コストを低減できる上、安全性も高い。なお、ここでゲージ圧とは大気圧を基準とした相対圧力のことであり、絶対圧から大気圧を差し引いた圧力値と同意である。なお、前記好ましい圧力の上限を超えない範囲で、窒素、ヘリウム、及びアルゴン等の不活性ガスによる加圧操作を実施してもよい。 In the present invention, the pressure at which the raw material mixture is heated and reacted varies depending on the raw materials constituting the raw material mixture and its composition, reaction temperature, etc., but cannot be uniquely defined. It is preferable to exceed the reflux temperature at normal pressure, and examples of the method for bringing the raw material mixture into such a heated state include a method in which the raw material mixture is reacted under a pressure exceeding normal pressure. The pressure exceeds the pressure. That is, as a specific lower limit of the preferable pressure, 0.05 MPa or more can be exemplified as a gauge pressure, more preferably 0.1 MPa or more, and further preferably 0.2 MPa or more. Moreover, as an upper limit of a preferable pressure, 1.0 MPa or less can be illustrated by a gauge pressure, More preferably, it is 0.8 MPa or less, More preferably, it is 0.6 MPa or less, More preferably, it is 0.5 MPa or less. In such a preferable pressure range, the time required for producing the cyclic PAS tends to be shortened. In general, when the pressure when heating and reacting the raw material mixture exceeds 1.0 MPa, an expensive pressure-resistant manufacturing facility capable of withstanding the pressure is required. However, in the above-described preferable pressure range, it is required for manufacturing the cyclic PAS. Equipment costs can be reduced and safety is high. Here, the gauge pressure is a relative pressure based on atmospheric pressure, and is equivalent to a pressure value obtained by subtracting atmospheric pressure from absolute pressure. In addition, you may implement pressurization operation by inert gas, such as nitrogen, helium, and argon, in the range which does not exceed the upper limit of the said preferable pressure.
一方、本発明において原料混合物を加熱して反応させる際の反応時間は、使用した原料の種類や量あるいは反応温度にも依存するので一概に規定できないが、好ましい下限としては、0.1時間以上、さらに好ましくは0.5時間以上が例示できる。反応時間をこの好ましい時間以上とすることにより、未反応の原料成分を十分に減少できるため、生成した環式PASの回収がしやすくなる傾向にある。また、本発明の反応方法は極めて高い反応速度が得られる特徴を有するため、上限としては40時間以下でも十分に反応が進行し、好ましくは10時間以下、より好ましくは6時間以下の反応時間も採用できる。 On the other hand, the reaction time for heating and reacting the raw material mixture in the present invention depends on the type and amount of the raw material used or the reaction temperature, and thus cannot be specified unconditionally, but a preferable lower limit is 0.1 hour or more. More preferably, 0.5 hours or more can be exemplified. By setting the reaction time to be equal to or longer than this preferable time, unreacted raw material components can be sufficiently reduced, and thus the produced cyclic PAS tends to be easily recovered. In addition, since the reaction method of the present invention has a characteristic that an extremely high reaction rate can be obtained, the reaction proceeds sufficiently even if the upper limit is 40 hours or less, preferably 10 hours or less, more preferably 6 hours or less. Can be adopted.
ここで、本発明におけるジハロゲン化芳香族化合物の転化率は、以下の式により算出できる。 Here, the conversion rate of the dihalogenated aromatic compound in the present invention can be calculated by the following equation.
ジハロゲン化芳香族化合物の転化率(%)=[〔ジハロゲン化芳香族化合物の仕込み量(モル)−ジハロゲン化芳香族化合物の残存量(モル)〕/〔ジハロゲン化芳香族化合物の仕込み量(モル)〕]×100%。 Dihalogenated aromatic compound conversion (%) = [[Dihalogenated aromatic compound charge (mole) -Dihalogenated aromatic compound remaining amount (mole)] / [Dihalogenated aromatic compound charge (mole) ]]] × 100%.
また、加熱して反応させる前の原料混合物中に線状PASを含む場合には、以下の式でジハロゲン化芳香族化合物の転化率を算出する。 Moreover, when linear PAS is contained in the raw material mixture before making it react by heating, the conversion rate of a dihalogenated aromatic compound is computed by the following formula | equation.
ジハロゲン化芳香族化合物の転化率(%)=[〔原料混合物中の全イオウ原子(モル)−ジハロゲン化芳香族化合物の残存量(モル)〕/〔原料混合物中の全イオウ原子(モル)〕]×100%。 Conversion rate of dihalogenated aromatic compound (%) = [[total sulfur atom (mol) in raw material mixture-remaining amount of dihalogenated aromatic compound (mol)] / [total sulfur atom (mol) in raw material mixture]] ] × 100%.
ここでジハロゲン化芳香族化合物の残存量は、ガスクロマトグラフィー(以下GCと略すこともある)によって測定が可能である。 Here, the residual amount of the dihalogenated aromatic compound can be measured by gas chromatography (hereinafter sometimes abbreviated as GC).
本発明において、環式PASを例えば後述の(8)に例示する方法で回収した場合に効率よく環式PASを得るためには、原料は十分に転化することが好ましい。よって、ジハロゲン化芳香族化合物の転化率の好ましい下限としては90%以上が例示でき、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上が例示できる。なお、上限に特に制限は無く、仕込んだ原料が全て転化する100%が最も好ましい。 In the present invention, when the cyclic PAS is recovered by, for example, the method exemplified in (8) described later, the raw material is preferably converted sufficiently to obtain the cyclic PAS efficiently. Therefore, a preferable lower limit of the conversion rate of the dihalogenated aromatic compound can be 90% or more, more preferably 95% or more, and still more preferably 98% or more. In addition, there is no restriction | limiting in particular in an upper limit, and 100% which all the raw materials charged convert is most preferable.
ここで、本発明における環式PAS純度の評価方法は、反応混合物の高速液体クロマトグラフィー分析(以下HPLCと略すこともある)において検出されたピークを、環式PASに由来するピークとそれ以外に由来するピークとに分類し、検出された全てのピークの検出面積の積算値に対する環式PAS以外に由来するピーク(主に低分子量の線状PAS)の検出面積の積算値の割合(面積比)を不純物率として定義し、この指標をもって環式PASの純度を評価した。 Here, in the evaluation method of cyclic PAS purity in the present invention, the peak detected in the high performance liquid chromatography analysis (hereinafter sometimes abbreviated as HPLC) of the reaction mixture is divided into the peak derived from cyclic PAS and the others. The ratio of the integrated value of the detected area of the peak derived from other than cyclic PAS (mainly low molecular weight linear PAS) to the integrated value of the detected area of all detected peaks (area ratio) ) Was defined as the impurity ratio, and the purity of the cyclic PAS was evaluated using this index.
また、本発明における環式PAS生成率は、原料混合物中のイオウ原子が全て環式PASに転化すると仮定した場合の環式PAS生成量に対する実際の環式PAS生成量として算出できる。ここで環式PAS生成量は、HPLCによって定性・定量分析が可能である。 In addition, the cyclic PAS production rate in the present invention can be calculated as an actual cyclic PAS production amount relative to the cyclic PAS production amount when it is assumed that all sulfur atoms in the raw material mixture are converted to cyclic PAS. Here, the amount of cyclic PAS produced can be qualitatively and quantitatively analyzed by HPLC.
また本発明では、原料混合物を加熱して反応させ、ある程度原料が転化した随意の段階で、スルフィド化剤及びジハロゲン化芳香族化合物を追加してさらに反応を継続することも可能である。このような方法で反応を行うと、単位体積当たりの環式PAS収量を増大できるため好ましい。 In the present invention, the raw material mixture is heated and reacted, and at an optional stage when the raw material is converted to some extent, a sulfidizing agent and a dihalogenated aromatic compound can be added to continue the reaction. It is preferable to perform the reaction by such a method because the yield of cyclic PAS per unit volume can be increased.
なお、スルフィド化剤及びジハロゲン化芳香族化合物の追加により原料混合物中の水分量が変化する場合、前記した好ましい水分量となるように付加的な操作を行うことも可能であり、追加前、追加中、追加後に原料混合物から水を随意の量除去する事も望ましい方法である。なお、この水の除去に際し、水以外の成分が原料混合物から除去される場合、必要に応じてスルフィド化剤、ジハロゲン化芳香族化合物及び有機極性溶媒をさらに追加する事も可能であり、除去された成分を再度原料混合物に戻す操作を行ってもかまわない。
なお、本発明の環式PASの製造では、バッチ方式、及び連続方式など公知の各種重合方式、反応方式を採用することができる。
In addition, when the amount of water in the raw material mixture changes due to the addition of the sulfidizing agent and the dihalogenated aromatic compound, it is also possible to perform an additional operation so as to obtain the above-mentioned preferable amount of water. It is also desirable to remove an arbitrary amount of water from the raw material mixture after addition. In addition, when components other than water are removed from the raw material mixture during the removal of water, a sulfidizing agent, a dihalogenated aromatic compound, and an organic polar solvent can be further added and removed as necessary. The operation of returning the components to the raw material mixture may be performed again.
In the production of the cyclic PAS of the present invention, various known polymerization methods and reaction methods such as a batch method and a continuous method can be employed.
さらに、原料混合物を調製する反応器と、原料混合物を加熱して反応させる反応器は、同一の反応器を用いても良いが、別々の反応器を用いてもよい。このように反応器を分けることで、反応に連続的なプロセスを取り入れることが可能となり、環式PASをより効率よく製造することが可能となる。なお、これらの反応器は撹拌機を具備したものが望ましい。 Furthermore, the reactor for preparing the raw material mixture and the reactor for heating and reacting the raw material mixture may use the same reactor or separate reactors. By separating the reactors in this way, it is possible to incorporate a continuous process into the reaction, and it is possible to produce cyclic PAS more efficiently. These reactors are preferably equipped with a stirrer.
(8)環式ポリアリーレンスルフィドの回収方法
本発明の環式PASの製造においては、前記した反応により得られた反応混合物から環式PASを分離回収することも可能である。反応により得られた反応混合物には環式PAS、線状PAS及び有機極性溶媒が含まれており、その他の成分として未反応のスルフィド化剤、ジハロゲン化芳香族化合物、水、副生塩などが含まれる場合もある。
(8) Method for recovering cyclic polyarylene sulfide In the production of cyclic PAS of the present invention, it is also possible to separate and recover cyclic PAS from the reaction mixture obtained by the reaction described above. The reaction mixture obtained by the reaction contains cyclic PAS, linear PAS and an organic polar solvent, and other components include unreacted sulfating agent, dihalogenated aromatic compound, water, by-product salt, and the like. May be included.
この反応混合物から環式PASを回収する方法には特に制限はないが、例えば特許文献3に示される回収方法が例示できる。そのような方法を用いることで環式PASを簡便かつ高純度で回収することが可能である。また、本発明の効果により、反応混合物中に含まれる未反応のスルフィド化剤、ジハロゲン化芳香族化合物が従来の技術に比べて低減されているため、よりいっそう高純度な環式PASを得ることが可能である。 Although there is no restriction | limiting in particular in the method of collect | recovering cyclic | annular PAS from this reaction mixture, For example, the collection | recovery method shown by patent document 3 can be illustrated. By using such a method, cyclic PAS can be easily recovered with high purity. In addition, due to the effects of the present invention, the unreacted sulfidizing agent and dihalogenated aromatic compound contained in the reaction mixture are reduced as compared with the prior art, so that an even higher purity cyclic PAS can be obtained. Is possible.
(9)本発明の環式ポリアリーレンスルフィドの特性
かくして得られた環式PASは、通常、環式PASを50重量%以上、好ましくは70重量%以上、より好ましくは80重量%以上含む純度の高いものであり、一般的に得られる線状のPASとは異なる特性を有する工業的にも利用価値の高いものである。また、本発明の製造方法により得られる環式PASは前記式(A)におけるmが単一ではなく、m=2〜50の異なるmを有する前記式(A)が得られやすいという特徴を有する。ここで好ましいmの範囲は3〜40、より好ましくは4〜30である。mがこの範囲の場合、後述するようにPASを得るための原料として環式PASを用いる場合に重合反応が進行しやすく、高分子量体が得られやすくなる傾向にある。この理由は現時点判然とはしないが、この範囲の環式PASは分子が環式であるがために生じる結合のゆがみが大きく、重合時に高分子量化が起こりやすいためと推測している。
(9) Characteristics of the cyclic polyarylene sulfide of the present invention The cyclic PAS thus obtained usually has a purity containing 50% by weight or more, preferably 70% by weight or more, more preferably 80% by weight or more of cyclic PAS. It is expensive and has high utility value even industrially having characteristics different from the generally obtained linear PAS. In addition, the cyclic PAS obtained by the production method of the present invention is characterized in that m in the formula (A) is not single, and the formula (A) having m different from m = 2 to 50 is easily obtained. . Here, the preferable range of m is 3 to 40, more preferably 4 to 30. When m is in this range, as will be described later, when cyclic PAS is used as a raw material for obtaining PAS, the polymerization reaction tends to proceed, and a high molecular weight product tends to be obtained. The reason for this is not clear at present, but it is assumed that cyclic PAS in this range has a large bond distortion due to the cyclic nature of the molecule, and is likely to have a high molecular weight during polymerization.
なお、mが単一の環式PASは単結晶として得られるため、極めて高い融解温度を有するが、本発明では環式PASは異なるmを有する混合物が得られやすく、これにより環式PASの融解温度が低いという特徴があり、このことは例えば環式PASを溶融して用いる際の加熱温度を低くできるという優れた特徴を発現することになる。 In addition, since cyclic PAS having a single m is obtained as a single crystal, it has a very high melting temperature. However, in the present invention, cyclic PAS is easy to obtain a mixture having different m, and thus melting of cyclic PAS There is a feature that the temperature is low, which expresses an excellent feature that, for example, the heating temperature when the cyclic PAS is melted and used can be lowered.
(10)本発明の環式ポリアリーレンスルフィドを配合した樹脂組成物
本発明で得られた環式PASを各種樹脂に配合して用いることも可能であり、このような環式PASを配合した樹脂組成物は、溶融加工時のすぐれた流動性を発現する傾向が強く、また滞留安定性にも優れる傾向にある。なお、本発明で得られる環式PASを配合した樹脂組成物を製造する方法には特に制限はないが、例えば特許文献3に示される樹脂組成物の製造方法が例示できる。
(10) Resin composition blended with cyclic polyarylene sulfide of the present invention The cyclic PAS obtained in the present invention can be blended with various resins, and a resin blended with such a cyclic PAS. The composition has a strong tendency to exhibit excellent fluidity during melt processing, and tends to have excellent residence stability. In addition, there is no restriction | limiting in particular in the method of manufacturing the resin composition which mix | blended cyclic PAS obtained by this invention, For example, the manufacturing method of the resin composition shown by patent document 3 can be illustrated.
(11)環式ポリアリーレンスルフィドの高重合度体への転化
本発明によって製造される環式PASは(9)に述べたごとき優れた特性を有するので、ポリマーを得る際のプレポリマーとして好適に用いることが可能である。なおここでプレポリマーとしては本発明の環式PAS製造方法で得られる環式PAS単独でも良いし、所定量の他の成分を含むものでも差し障り無いが、環式PAS以外の成分を含む場合は線状PASや分岐構造を有するPASなど、PAS成分であることが特に好ましい。このようなPASプレポリマーをポリマーへ変換する方法に特に制限はないが、例えば特許文献3に示されるPASプレポリマーからポリマーへの変換方法が例示できる。
(11) Conversion of cyclic polyarylene sulfide to a high degree of polymerization The cyclic PAS produced according to the present invention has excellent characteristics as described in (9) and is therefore suitable as a prepolymer for obtaining a polymer. It is possible to use. Here, as the prepolymer, the cyclic PAS obtained by the cyclic PAS production method of the present invention may be used alone or may contain a predetermined amount of other components, but if it contains components other than the cyclic PAS, A PAS component such as a linear PAS or a PAS having a branched structure is particularly preferable. Although there is no restriction | limiting in particular in the method to convert such a PAS prepolymer into a polymer, For example, the conversion method from the PAS prepolymer to a polymer shown by patent document 3 can be illustrated.
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.
<環式ポリフェニレンスルフィドの生成率および不純物率の測定>
反応混合物中の環式ポリフェニレンスルフィド化合物の生成率および不純物率の測定は、高速液体クロマトグラフィーを用いて以下の条件にて実施した。
装置:島津株式会社製 LC−10Avpシリーズ
カラム:関東化学社製 Mightysil RP−18 GP150−4.6(5μm)
検出器:フォトダイオードアレイ検出器(波長270nm)
<Measurement of formation rate and impurity rate of cyclic polyphenylene sulfide>
The production rate and impurity rate of the cyclic polyphenylene sulfide compound in the reaction mixture were measured under the following conditions using high performance liquid chromatography.
Apparatus: LC-10Avp series manufactured by Shimadzu Corporation Column: Mightysil RP-18 GP150-4.6 (5 μm) manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.
Detector: Photodiode array detector (wavelength 270 nm)
なお、HPLCで成分分割した各成分の構造決定は、液体クロマトグラフ質量分析(LC―MS)による分析と、分取液体クロマトグラフ(分取LC)での分取物のマトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析(MALDI−MS)、核磁気共鳴分光法(NMR)による分析、および赤外分光測定(IR測定)により行った。これにより、繰り返し単位数4〜15の環式ポリフェニレンスルフィドが、本条件のHPLC測定により定性・定量分析できることを確認した。 The structure of each component separated by HPLC is determined by liquid chromatography / mass spectrometry (LC-MS) and by matrix-assisted laser desorption / ionization of the fraction in preparative liquid chromatography (preparative LC). The analysis was performed by mass spectrometry (MALDI-MS), analysis by nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), and infrared spectroscopy (IR measurement). Thereby, it was confirmed that cyclic polyphenylene sulfide having 4 to 15 repeating units can be qualitatively and quantitatively analyzed by HPLC measurement under these conditions.
なお、上記HPLC分析において検出されたピークを、環式ポリフェニレンスルフィドに由来するピークとそれ以外に由来するピークとに分類し、検出された全てのピークの検出面積の積算値に対する環式ポリフェニレンスルフィド以外に由来するピーク(主に低分子量の線状PAS)の検出面積の積算値の割合(面積比)を不純物率(ppm)として定義し、この指標をもって環式PASの純度を評価した。 In addition, the peaks detected in the above HPLC analysis are classified into peaks derived from cyclic polyphenylene sulfide and peaks derived from others, and other than cyclic polyphenylene sulfide with respect to the integrated value of the detection areas of all detected peaks. The ratio (area ratio) of the integrated value of the detection areas of the peaks derived from (primarily low molecular weight linear PAS) was defined as the impurity ratio (ppm), and the purity of the cyclic PAS was evaluated using this index.
<スルフィド化剤およびイオウ酸化物の分析>
原料混合物中や反応混合物中のスルフィド化剤およびイオウ酸化物の定量はイオンクロマトグラフィーを用いて以下の条件にて実施した。
装置:島津製作所製 HIC−20Asuper
カラム:島津製作所製 Shim−packIC−SA2(250mm×4.6mmID)
検出器:電気伝導度検出器(サプレッサ)
溶離液:4.0mM炭酸水素ナトリウム/1.0mM炭酸ナトリウム水溶液
流速:1.0ml/分
注入量:50マイクロリットル
カラム温度:30℃
<Analysis of sulfidizing agent and sulfur oxide>
Quantification of the sulfidizing agent and sulfur oxide in the raw material mixture and reaction mixture was carried out under the following conditions using ion chromatography.
Apparatus: HIC-20 Asper made by Shimadzu Corporation
Column: Shimadzu Shim-pack IC-SA2 (250 mm × 4.6 mm ID)
Detector: Electrical conductivity detector (suppressor)
Eluent: 4.0 mM sodium bicarbonate / 1.0 mM aqueous sodium carbonate flow rate: 1.0 ml / min Injection volume: 50 microliters Column temperature: 30 ° C.
スルフィド化剤の定量については、まず試料中に過酸化水素水を添加して試料中に含まれる硫化物イオンの酸化を行った後にICを行って硫酸イオンを定量した後に、過酸化水素水を添加しない無処理の試料についてIC分析した際のイオウ酸化物の定量値を差し引く方法で、試料中の硫化物イオン量を算出し、これをスルフィド化剤量とした。
また、イオウ酸化物の定量については、試料を脱気した水で100倍に希釈し、メンブレンフィルターによる濾過を行って不溶物の除去を行った後にICを行うことで検出したチオ硫酸イオン、亜流酸イオン、硫酸イオンの定量値の合計から、イオウ酸化物として存在するイオウ原子を定量し、評価に用いた。
Regarding the quantification of the sulfidizing agent, first, hydrogen peroxide solution was added to the sample to oxidize sulfide ions contained in the sample, then IC was performed to determine sulfate ions, and then the hydrogen peroxide solution was added. The amount of sulfide ions in the sample was calculated by the method of subtracting the quantitative value of sulfur oxide when IC analysis was performed on an untreated sample not added, and this was used as the amount of sulfiding agent.
For the determination of sulfur oxides, the sample was diluted 100 times with degassed water, filtered through a membrane filter to remove insoluble matters, and then IC was performed to detect thiosulfate ions and substreams. From the sum of the quantitative values of acid ions and sulfate ions, sulfur atoms present as sulfur oxide were quantified and used for evaluation.
<気相酸素濃度の測定>
本発明における気相酸素濃度の測定は、酸素濃度計「OX−95G」(理研計器(株)製)により行った。
<Measurement of gas phase oxygen concentration>
The gas phase oxygen concentration in the present invention was measured by an oxygen concentration meter “OX-95G” (manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.).
[実施例1]
ここでは、本発明の好ましい様態、すなわち、原料混合物中にイオウ酸化物として存在するイオウ原子が、原料混合物中のイオウ原子1モル当たり0.05モル以下とした場合の環式PAS製造の例を示す。
窒素フローにより気相酸素濃度を0.01体積%としたドライボックス中で、SUS316製のオートクレーブ容器に48重量%の水硫化ナトリウム水溶液を3.26g(水硫化ナトリウムとして0.0280モル)、48重量%の水酸化ナトリウム水溶液を2.45g(水酸化ナトリウムとして0.0294モル)、p−ジクロロベンゼンを4.20g(0.0286モル)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)71.8g(0.0700リットル)を仕込み、これを空気と触れないように注意して撹拌機付きのフランジを装着して密封した。なおNMPは、事前に窒素を通じて脱酸素処理を行い、溶存酸素濃度が0.1ppmのものを使用した。この原料混合物中のイオウ原子1モル当たりの有機極性溶媒量は2.50リットルであった。
[Example 1]
Here, a preferred embodiment of the present invention, that is, an example of cyclic PAS production when the sulfur atoms present as sulfur oxides in the raw material mixture are 0.05 moles or less per mole of sulfur atoms in the raw material mixture. Show.
In a dry box with a gas phase oxygen concentration of 0.01% by flow by nitrogen flow, 3.26 g (0.0280 mol as sodium hydrosulfide) of 48% by weight aqueous solution of sodium hydrosulfide was placed in an autoclave vessel made of SUS316, 48 2.45 g (0.0294 mol as sodium hydroxide) of a weight% sodium hydroxide aqueous solution, 4.20 g (0.0286 mol) of p-dichlorobenzene, 71.8 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) (0.0700 liters) was charged and sealed with a flange equipped with a stirrer, taking care not to come in contact with air. NMP was deoxygenated in advance through nitrogen and a dissolved oxygen concentration of 0.1 ppm was used. The amount of the organic polar solvent per mole of sulfur atoms in this raw material mixture was 2.50 liters.
次に、上記の密封したオートクレーブを、800rpmで撹拌しながら25分かけて室温から200℃まで昇温し、次いで200℃から250℃まで35分かけて昇温した。その後、250℃で2時間保持することで原料混合物を加熱して反応させた。加熱が始まると徐々に内圧も上昇し、反応終了時にはゲージ圧で0.65MPaとなった。反応終了後、オートクレーブを室温近傍まで冷却し、反応混合物を回収した。 Next, the above-mentioned sealed autoclave was heated from room temperature to 200 ° C. over 25 minutes while stirring at 800 rpm, and then heated from 200 ° C. to 250 ° C. over 35 minutes. Then, the raw material mixture was heated and reacted by being kept at 250 ° C. for 2 hours. When heating started, the internal pressure gradually increased, and the gauge pressure was 0.65 MPa at the end of the reaction. After completion of the reaction, the autoclave was cooled to near room temperature, and the reaction mixture was recovered.
<原料混合物中のイオウ酸化物量の評価>
実施例1と全く同様にして原料混合物を別途調製し、その原料混合物について、脱気した水で100倍に希釈し、メンブレンフィルターによる濾過を行って不溶物の除去を行った後にICを行うことで検出したチオ硫酸イオン、亜流酸イオン、硫酸イオンの定量値からイオウ酸化物として存在するイオウ原子を定量したところ、原料混合物中のイオウ原子1モル当たり0.02モルであることがわかった。よって、実施例1は本発明の要件を満たしていることを確認した。
<Evaluation of the amount of sulfur oxide in the raw material mixture>
Prepare a raw material mixture separately in the same manner as in Example 1, dilute the raw material mixture 100 times with degassed water, perform filtration with a membrane filter, and perform IC after removing insoluble materials. From the quantitative values of thiosulfate ion, sulfite ion, and sulfate ion detected in Step 1, the sulfur atom present as sulfur oxide was quantified and found to be 0.02 mol per mol of sulfur atom in the raw material mixture. Therefore, it was confirmed that Example 1 satisfies the requirements of the present invention.
<反応混合物評価>
得られた反応混合物の一部を大過剰の水に分散させることで水に不溶な成分を回収し、次いで乾燥することで固形分を得た。赤外分光分析による構造解析の結果、この固形分は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。
<Reaction mixture evaluation>
A part of the obtained reaction mixture was dispersed in a large excess of water to recover water-insoluble components, and then dried to obtain a solid content. As a result of structural analysis by infrared spectroscopic analysis, it was confirmed that the solid content was a compound composed of phenylene sulfide units.
また、得られた反応混合物をHPLC及びGCにより分析した結果、p−ジクロロベンゼンの転化率は93%、原料混合物中のスルフィド化剤が全て環式ポリフェニレンスルフィドに転化すると仮定した場合の環式ポリフェニレンスルフィドの生成率は14%であった。また、反応液のHPLCによって検出された全ピーク面積に対する環式PAS以外に由来するピーク面積の割合、すなわち不純物率は2600ppmであった。 Further, as a result of analyzing the obtained reaction mixture by HPLC and GC, the conversion rate of p-dichlorobenzene was 93%, and the cyclic polyphenylene was assumed when all the sulfidizing agents in the raw material mixture were converted to cyclic polyphenylene sulfide. The production rate of sulfide was 14%. Moreover, the ratio of the peak area derived from other than cyclic PAS to the total peak area detected by HPLC of the reaction solution, that is, the impurity ratio was 2600 ppm.
以上のように、本発明における好ましい様態で環式PASを製造した場合、効率よく高純度で環式PASを得ることができた。 As described above, when the cyclic PAS was produced in a preferred embodiment of the present invention, the cyclic PAS could be obtained with high purity efficiently.
[比較例1]
ここでは、原料混合物中にイオウ酸化物として存在するイオウ原子が、原料混合物中のイオウ原子1モル当たり0.05モルより多い場合の環式PAS製造の例を示す。
[Comparative Example 1]
Here, an example of cyclic PAS production in the case where the sulfur atom present as sulfur oxide in the raw material mixture is more than 0.05 mole per mole of sulfur atom in the raw material mixture is shown.
SUS316製の撹拌機付きオートクレーブに、NMPの脱酸素処理をせず、大気下で原料を仕込んだ以外は実施例1と全く同様の処方で原料混合物の調製を行った。なお用いたNMPの溶存酸素濃度を測定したところ20ppmであった。この原料混合物中のイオウ原子1モル当たりの有機極性溶媒量は2.50リットルであった。 A raw material mixture was prepared in exactly the same manner as in Example 1 except that the NMP was not subjected to deoxygenation treatment in an autoclave with a stirrer made of SUS316 and the raw materials were charged in the atmosphere. The dissolved oxygen concentration of the used NMP was measured and found to be 20 ppm. The amount of the organic polar solvent per mole of sulfur atoms in this raw material mixture was 2.50 liters.
次に、上記オートクレーブ内を3回窒素置換した後に密封し、800rpmで撹拌しながら25分かけて室温から200℃まで昇温し、次いで200℃から250℃まで35分かけて昇温した。その後、250℃で2時間保持することで原料混合物を加熱して反応させた。加熱が始まると徐々に内圧も上昇し、反応終了時にはゲージ圧で0.65MPaとなった。反応終了後、オートクレーブを室温近傍まで冷却し、反応混合物を回収した。 Next, the inside of the autoclave was purged with nitrogen three times and sealed, and the temperature was raised from room temperature to 200 ° C. over 25 minutes while stirring at 800 rpm, and then from 200 ° C. to 250 ° C. over 35 minutes. Then, the raw material mixture was heated and reacted by being kept at 250 ° C. for 2 hours. When heating started, the internal pressure gradually increased, and the gauge pressure was 0.65 MPa at the end of the reaction. After completion of the reaction, the autoclave was cooled to near room temperature, and the reaction mixture was recovered.
<原料混合物中のイオウ酸化物量の評価>
比較例1と全く同様にして原料混合物を別途調製し、その原料混合物について、脱気した水で100倍に希釈し、メンブレンフィルターによる濾過を行って不溶物の除去を行った後にICを行うことで検出したチオ硫酸イオン、亜流酸イオン、硫酸イオンの定量値からイオウ酸化物として存在するイオウ原子を定量したところ、原料混合物中のイオウ原子1モル当たり0.15モルであることがわかった。よって、実施例1は本発明の要件を満たしていない。
<Evaluation of the amount of sulfur oxide in the raw material mixture>
Prepare a raw material mixture separately in the same manner as in Comparative Example 1, dilute the raw material mixture 100 times with degassed water, perform filtration with a membrane filter, and perform IC after removing insoluble materials. From the quantitative values of thiosulfate ion, sulfite ion, and sulfate ion detected in Step 1, the sulfur atoms present as the sulfur oxide were quantified and found to be 0.15 mol per mol of sulfur atom in the raw material mixture. Therefore, Example 1 does not satisfy the requirements of the present invention.
<反応混合物評価>
実施例1と同様にして反応混合物の構造解析を行った結果、フェニレンスルフィド単位からなる化合物の生成を確認した。
<Reaction mixture evaluation>
As a result of structural analysis of the reaction mixture in the same manner as in Example 1, it was confirmed that a compound composed of phenylene sulfide units was formed.
また、得られた反応混合物をHPLC及びGCにより分析した結果、p−ジクロロベンゼンの転化率は93%、原料混合物中のスルフィド化剤が全て環式ポリフェニレンスルフィドに転化すると仮定した場合の環式ポリフェニレンスルフィドの生成率は14%であった。また、反応液のHPLCによって検出された全ピーク面積に対する環式PAS以外に由来するピーク面積の割合、すなわち不純物率は4000ppmであった。 Further, as a result of analyzing the obtained reaction mixture by HPLC and GC, the conversion rate of p-dichlorobenzene was 93%, and the cyclic polyphenylene was assumed when all the sulfidizing agents in the raw material mixture were converted to cyclic polyphenylene sulfide. The production rate of sulfide was 14%. Moreover, the ratio of the peak area derived from other than cyclic PAS to the total peak area detected by HPLC of the reaction solution, that is, the impurity ratio was 4000 ppm.
以上のように、本発明の必須要件を満たさない場合、すなわち、原料混合物中にイオウ酸化物として存在するイオウ原子が、原料混合物中のイオウ原子1モル当たり0.05モルより多い場合の環式PAS製造では、実施例1の場合と比べて不純物率が高くなることがわかった。 As described above, when the essential requirements of the present invention are not satisfied, that is, when the sulfur atoms present as sulfur oxide in the raw material mixture are more than 0.05 mol per mol of sulfur atoms in the raw material mixture, In the PAS production, it was found that the impurity ratio was higher than that in Example 1.
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