JP2020002371A - ポリアリーレンスルフィド結晶化方法 - Google Patents
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Abstract
Description
の繰り返し単位を含むポリアリーレンチオエーテルであってよい。アリーレン単位のAr1、Ar2、Ar3、及びAr4は、選択的に置換又は非置換であってよい。有利なアリーレン系は、フェニレン、ビフェニレン、ナフチレン、アントラセン、及びフェナントレンである。ポリアリーレンスルフィドは、通常は約30モル%より多く、約50モル%より多く、又は約70モル%より多いアリーレンスルフィド(−AR−S−)単位を含んでいてよい。一態様においては、ポリアリーレンスルフィドは、少なくとも約85モル%の、2つの芳香環に直接結合しているスルフィド連結基を含む。一態様においては、本方法によって形成されるポリアリーレンスルフィドは、本発明においてその成分としてフェニレンスルフィド構造:−(C6H4−S)n−(式中、nは1以上の整数である)を含むものとして定義されるポリフェニレンスルフィドであってよい。
の反応器100内において、この反応器に供給することができる硫化水素ナトリウム及び水酸化ナトリウムから生成させることができる。硫化水素アルカリ金属とアルカリ金属水酸化物の組み合わせを反応器100に供給してアルカリ金属硫化物を形成する場合には、硫化水素アルカリ金属に対するアルカリ金属水酸化物のモル比は約1.005〜約1.020の間であってよい。更に、少量のアルカリ金属水酸化物を第1の反応器100中に含ませて、アルカリ金属硫化物と共に非常に少量で存在する可能性があるアルカリ金属ポリスルフィド又はアルカリ金属チオスルフェートのような不純物を除去するか又は(例えばかかる不純物を無害の材料に変化させるために)反応させることができる。
ベンゼン;o−ジクロロベンゼン;2,5−ジクロロトルエン;1,4−ジブロモベンゼン;1,4−ジクロロナフタレン;1−メトキシ−2,5−ジクロロベンゼン;4,4’−ジクロロビフェニル;3,5−ジクロロ安息香酸;4,4’−ジクロロジフェニルエーテル;4,4’−ジクロロジフェニルスルホン;4,4’−ジクロロジフェニルスルホキシド;及び4,4’−ジクロロジフェニルケトン;を挙げることができる。
のポリアリーレンスルフィド構造から誘導されるセグメントを含んでいてよい。式(VII)における基Arは、フェニレン又はナフチレン基であってよい。一態様においては、第2のセグメントは、ポリ(m−チオフェニレン)、ポリ(o−チオフェニレン)、又はポリ(p−チオフェニレン)から誘導することができる。
複合体溶液中に残存している溶媒を含む)に対する複合体の硫化水素アルカリ金属の比は、約2〜約2.5であってよい。この比較的低い比によって第2の反応器内の反応物質の濃度を増加させることができ、これによって相対重合速度及び体積あたりのポリマー生産速度を増加させることができる。
反応のモノマーを回収することができる。蒸気の水の一部を取り出して第2段階のほぼ無水の条件を維持することができ、水の一部は第2の反応器に戻すことができる。第2の反応器内の少量の水によって反応器102の頂部において還流を形成することができ、これによって反応器内の水相と有機溶媒相との間の分離を向上させることができる。これによって、反応器102から取り出される蒸気相中への有機溶媒の損失を最小にし、並びに上記で議論したように高アルカリ性の有機溶媒によって硫化水素を吸収することにより、蒸気流中への硫化水素の損失を最小にすることができる。
転化率=A/B×100
ここで、Aは、残留ポリマー及び塩副生成物以外の他の種を除去した後に回収される塩の合計重量であり;Bは塩の理論重量(重合中に存在する有効硫化物のモル量の2倍)である。
レードを有する撹拌装置を有する撹拌タンクタイプの重合反応装置を挙げることができる。第2の反応器102はステンレススチールであってよいが、ニッケルベースの合金又はチタンのような他の材料を用いることによって改良された耐腐食性を得ることができる。
に維持した温水で数回洗浄することができる。洗浄は、ポリマーの劣化を回避するために不活性雰囲気中で行うことができる。
範囲から逸脱することなく種々の変更及び修正を行うことができることは当業者に明らか
であろう。
以下に、出願時の特許請求の範囲の記載を示す。
[請求項1]
半結晶質ポリアリーレンスルフィドを形成する方法であって、
第1のイオウ含有モノマー及び第1のジハロ芳香族モノマーを、有機アミド溶媒中で重
合してポリアリーレンスルフィドプレポリマーを形成し;
ポリアリーレンスルフィドプレポリマーを、第2のジハロ芳香族モノマー及び第2のイ
オウ含有モノマーと共に重合してポリアリーレンスルフィドを形成し;
ポリアリーレンスルフィドを結晶化溶液と混合してポリマー混合物を形成し、当該混合
物は当該混合物の約5重量%以上の量の結晶化溶液を含み、結晶化溶液はポリアリーレン
スルフィドと混合する前に予め加熱し、ポリマー混合物は形成時に約230℃以上の温度
であり;
ポリマー混合物を、約0.5℃/分以下の速度で、ポリマー混合物が約190℃以下の
温度に達するまで冷却し、冷却中にポリアリーレンスルフィドを結晶化させて半結晶質ポ
リアリーレンスルフィドを形成する;
ことを含む、前記方法。
[請求項2]
結晶化溶液を約50℃〜約200℃の温度に予め加熱する、請求項1に記載の方法。
[請求項3]
結晶化溶液が水を含み、場合によっては、混合物は混合物の重量基準で約3重量%〜約
10重量%の量の結晶化溶液を含む、請求項1に記載の方法。
[請求項4]
請求項1に記載の方法であって、結晶化溶液が酸を含み、場合によっては、当該方法は
硫化水素副生成物の形成を含み、結晶化溶液中における酸のモル量は硫化水素副生成物の
モル量と同等である、前記方法。
[請求項5]
結晶化溶液が有機アミド溶媒を含み、例えばポリマー混合物は当該混合物の約60重量
%〜約90重量%の量の有機アミド溶媒を含む、請求項1に記載の方法。
[請求項6]
有機アミド溶媒を、硫化水素アルカリ金属の存在下でアルカリ金属硫化物と反応させて
、アルカリ金属有機アミン及び第1のイオウ含有モノマーを含む複合体を形成することを
更に含み、場合によっては所定量の複合体によって、ポリアリーレンスルフィドと第2の
イオウ含有モノマー及び第2のジハロ芳香族モノマーの重合における第2のイオウ含有モ
ノマーが与えられる、請求項1に記載の方法。
[請求項7]
有機アミド溶媒がN−メチル−2-ピロリドンであり、及び/又は第1のイオウ含有モ
ノマーが硫化水素ナトリウム又は硫化ナトリウムであり、及び/又はジハロ芳香族モノマ
ーがジクロロベンゼンを含み、異なる複数のジハロ芳香族モノマーの混合物を含んでいて
よい、請求項1に記載の方法。
[請求項8]
プレポリマーが約500g/モル〜約30,000g/モルの重量平均分子量を有する
、請求項1に記載の方法。
[請求項9]
請求項1に記載の方法であって、ポリアリーレンスルフィドプレポリマーを形成する重
合によって塩も形成され、当該方法は当該塩を当該プレポリマーから分離することを更に
含む、前記方法。
[請求項10]
第2のジハロ芳香族モノマーが第1のジハロ芳香族モノマーと同一か又は異なり、第2
のイオウ含有モノマーが第1のイオウ含有モノマーと同一か又は異なる、請求項1に記載
の方法。
[請求項11]
ポリアリーレンスルフィドプレポリマーを、ほぼ無水条件において第2のジハロ芳香族
モノマー及び第2のイオウ含有モノマーと共に重合する、請求項1に記載の方法。
[請求項12]
半結晶質ポリアリーレンスルフィドを精製し、及び/又は半結晶質ポリアリーレンスル
フィドを1種類以上の添加剤と混合することを更に含む、請求項1に記載の方法。
[請求項13]
請求項1に記載のポリアリーレンスルフィドを含む成形製品。
Claims (13)
- 半結晶質ポリアリーレンスルフィドを形成する方法であって、
第1のイオウ含有モノマー及び第1のジハロ芳香族モノマーを、有機アミド溶媒中で重合してポリアリーレンスルフィドプレポリマーを形成し;
ポリアリーレンスルフィドプレポリマーを、第2のジハロ芳香族モノマー及び第2のイオウ含有モノマーと共に重合してポリアリーレンスルフィドを形成し;
ポリアリーレンスルフィドを結晶化溶液と混合してポリマー混合物を形成し、当該混合物は当該混合物の約5重量%以上の量の結晶化溶液を含み、結晶化溶液はポリアリーレンスルフィドと混合する前に予め加熱し、ポリマー混合物は形成時に約230℃以上の温度であり;
ポリマー混合物を、約0.5℃/分以下の速度で、ポリマー混合物が約190℃以下の温度に達するまで冷却し、冷却中にポリアリーレンスルフィドを結晶化させて半結晶質ポリアリーレンスルフィドを形成する;
ことを含む、前記方法。 - 結晶化溶液を約50℃〜約200℃の温度に予め加熱する、請求項1に記載の方法。
- 結晶化溶液が水を含み、場合によっては、混合物は混合物の重量基準で約3重量%〜約10重量%の量の結晶化溶液を含む、請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法であって、結晶化溶液が酸を含み、場合によっては、当該方法は硫化水素副生成物の形成を含み、結晶化溶液中における酸のモル量は硫化水素副生成物のモル量と同等である、前記方法。
- 結晶化溶液が有機アミド溶媒を含み、例えばポリマー混合物は当該混合物の約60重量%〜約90重量%の量の有機アミド溶媒を含む、請求項1に記載の方法。
- 有機アミド溶媒を、硫化水素アルカリ金属の存在下でアルカリ金属硫化物と反応させて、アルカリ金属有機アミン及び第1のイオウ含有モノマーを含む複合体を形成することを更に含み、場合によっては所定量の複合体によって、ポリアリーレンスルフィドと第2のイオウ含有モノマー及び第2のジハロ芳香族モノマーの重合における第2のイオウ含有モノマーが与えられる、請求項1に記載の方法。
- 有機アミド溶媒がN−メチル−2-ピロリドンであり、及び/又は第1のイオウ含有モ
ノマーが硫化水素ナトリウム又は硫化ナトリウムであり、及び/又はジハロ芳香族モノマーがジクロロベンゼンを含み、異なる複数のジハロ芳香族モノマーの混合物を含んでいてよい、請求項1に記載の方法。 - プレポリマーが約500g/モル〜約30,000g/モルの重量平均分子量を有する、請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法であって、ポリアリーレンスルフィドプレポリマーを形成する重合によって塩も形成され、当該方法は当該塩を当該プレポリマーから分離することを更に含む、前記方法。
- 第2のジハロ芳香族モノマーが第1のジハロ芳香族モノマーと同一か又は異なり、第2のイオウ含有モノマーが第1のイオウ含有モノマーと同一か又は異なる、請求項1に記載の方法。
- ポリアリーレンスルフィドプレポリマーを、ほぼ無水条件において第2のジハロ芳香族モノマー及び第2のイオウ含有モノマーと共に重合する、請求項1に記載の方法。
- 半結晶質ポリアリーレンスルフィドを精製し、及び/又は半結晶質ポリアリーレンスルフィドを1種類以上の添加剤と混合することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載のポリアリーレンスルフィドを含む成形製品。
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