JP2024038822A - Polyaryletherketone resin, composition containing the resin, molded article, method for producing the resin - Google Patents
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Abstract
【課題】良好な成形性と結晶性を有し、生産性に優れたポリアリールエーテルケトン樹脂を提供する。【解決手段】芳香族ジオールに由来する構成単位(A1)と2,5-フランジカルボン酸に由来する構成単位(A2)とを有する繰り返し単位(A)と、芳香族ジオールに由来する構成単位(B1)と芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位(B2)とを有する繰り返し単位(B)とを有し、少なくとも(B1)と(B2)のいずれかは、それぞれ(A1)および(A2)と相異なる構成単位であることを特徴とする、ポリアリールエーテルケトン樹脂。【選択図】なし[Problem] To provide a polyaryl ether ketone resin that has good moldability and crystallinity and is excellent in productivity. [Solution] A polyaryl ether ketone resin that has repeating units (A) having a structural unit (A1) derived from an aromatic diol and a structural unit (A2) derived from 2,5-furan dicarboxylic acid, and repeating units (B) having a structural unit (B1) derived from an aromatic diol and a structural unit (B2) derived from an aromatic dicarboxylic acid, wherein at least either (B1) or (B2) is a structural unit different from (A1) and (A2), respectively. [Selected Figure] None
Description
本発明は、フランジカルボン酸に由来する構成単位を有し、成形性と結晶性に優れたポリアリールエーテルケトン樹脂、該樹脂を含む組成物、成形体、該樹脂の製造方法に関する。 The present invention relates to a polyaryletherketone resin having structural units derived from furandicarboxylic acid and having excellent moldability and crystallinity, a composition containing the resin, a molded article, and a method for producing the resin.
ポリアリールエーテルケトン(PAEK)樹脂は、耐熱性、耐薬品性、難燃性、力学特性、電気特性に優れ、エンジニアリングプラスチックとして航空、電子情報、インプラント等多くの技術分野に広く応用される。現在これらの用途には主にポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂が使われている。例えば、特許文献1では、優れた熱物性及び機械物性を有するPEEK樹脂が開示されている。しかしながら、PEEK樹脂は他の熱可塑性樹脂と比較して融点が高い傾向にある。その高い融点により、射出成形や押出成形等、PEEKを溶融状態にせしめて加工する際の加工温度が高くなるという課題がある(特許文献2参照)。そのため、加工に用いることのできる成型機に制約が生じる。 Polyaryletherketone (PAEK) resin has excellent heat resistance, chemical resistance, flame retardance, mechanical properties, and electrical properties, and is widely applied as an engineering plastic in many technical fields such as aviation, electronic information, and implants. Currently, polyetheretherketone (PEEK) resins are mainly used for these applications. For example, Patent Document 1 discloses a PEEK resin having excellent thermal and mechanical properties. However, PEEK resin tends to have a higher melting point than other thermoplastic resins. Due to its high melting point, there is a problem that the processing temperature when processing PEEK in a molten state, such as injection molding or extrusion molding, becomes high (see Patent Document 2). Therefore, there are restrictions on the molding machines that can be used for processing.
この課題を解決するために、従来PEEK樹脂の重合に用いられてきたヒドロキノンと、特定の芳香族ジオールを共重合することで融点を下げたポリアリールエーテルケトン樹脂が提案されている。例えば、特許文献3では、共重合成分として4,4’-ジヒドロキシビフェニルを用いることで、従来のPEEK樹脂と比較して融点の低い結晶性ポリアリールエーテルケトン樹脂が得られたことが報告されている。しかし、このPAEK樹脂は、共重合成分の添加により、従来のPEEK樹脂と比較して結晶性、即ち示差走査熱量計の昇温過程における融解エンタルピーの値が低下することが報告されている(特許文献4参照)。 In order to solve this problem, a polyaryletherketone resin has been proposed in which the melting point is lowered by copolymerizing hydroquinone, which has conventionally been used in the polymerization of PEEK resin, and a specific aromatic diol. For example, Patent Document 3 reports that by using 4,4'-dihydroxybiphenyl as a copolymerization component, a crystalline polyaryletherketone resin with a lower melting point than conventional PEEK resin was obtained. There is. However, it has been reported that the crystallinity of this PAEK resin, that is, the value of the enthalpy of fusion during the temperature rising process of a differential scanning calorimeter, decreases compared to conventional PEEK resins due to the addition of copolymer components (patent (See reference 4).
一方、骨格をポリエーテルケトンケトン(PEKK)とし、テレフタル酸に由来するジケトン骨格の一部をイソフタル酸に由来する骨格として融点を下げる方法が開示されている(特許文献5参照)。しかしながら、イソフタル酸に由来する骨格の割合の増加に伴い結晶性が低下し、高温下における弾性率などの力学物性が損なわれるため、PEEK樹脂の抱える課題の完全な解決には至っていなかった。 On the other hand, a method is disclosed in which the skeleton is polyetherketoneketone (PEKK) and a part of the diketone skeleton derived from terephthalic acid is used as a skeleton derived from isophthalic acid to lower the melting point (see Patent Document 5). However, as the proportion of skeletons derived from isophthalic acid increases, crystallinity decreases and mechanical properties such as elastic modulus at high temperatures are impaired, so the problems faced by PEEK resins have not been completely solved.
また、屈曲構造を有するフランジカルボン酸(FDCA)に由来する骨格を用いることで融点を下げたポリアリールエーテルケトン樹脂が提案されている。例えば、非特許文献1ではFDCAの誘導体化と芳香族求核置換反応により、FDCAに由来する骨格を有するポリアリールエーテルケトン樹脂を開示している。一部の骨格では融点が300℃未満になるものもあり、これは既存のPEEK樹脂の融点(343℃)より顕著に低く、成形性が改善されている。しかしながら、結晶性においては十分とはいえず、成形性と結晶性の両立において改善の余地があった。 Furthermore, a polyaryletherketone resin has been proposed in which the melting point is lowered by using a skeleton derived from furandicarboxylic acid (FDCA) having a bent structure. For example, Non-Patent Document 1 discloses a polyaryletherketone resin having a skeleton derived from FDCA by derivatizing FDCA and aromatic nucleophilic substitution reaction. Some skeletons have melting points of less than 300°C, which is significantly lower than the melting point of existing PEEK resins (343°C), improving moldability. However, the crystallinity was not sufficient, and there was room for improvement in achieving both moldability and crystallinity.
このように従来のPAEK樹脂は、その融点が高いことから、成形性や生産性の観点から改善が必要である一方、共重合成分の導入により融点を低下せしめた場合には、同時に結晶性等が損なわれることから、これらの物性を両立することが極めて困難であった。本発明者らは屈曲構造を有するフランジカルボン酸(FDCA)に由来する骨格を用い、ポリエーテルエーテルケトンケトン(PEEKK)樹脂の検討を行ったところ、PEEK樹脂と比較して、融点は低下したが、同時に結晶性(即ち、示差走査熱量計の昇温過程における融解エンタルピーが小さい)に劣ることが判明した。このような樹脂は、フィルム、複合材等の成形品にした場合にも、成形体全体の分子状態が均一にならず十分な樹脂物性が発揮されにくいことや、高温領域において急激に力学物性が低下しやすい傾向にあること等、結晶性に起因した問題が起こる。また、結晶性に劣る樹脂の結晶化度を高めるため、成形プロセスにおける結晶化時間を長く確保すると、溶融樹脂を冷却する工程が長大となるなど、高コストで非効率なプロセスとなり、成形性・生産性に劣る樹脂となる。 Conventional PAEK resins have high melting points, so improvements are needed from the viewpoints of moldability and productivity. However, if the melting point is lowered by introducing a copolymer component, crystallinity etc. It has been extremely difficult to achieve both of these physical properties. The present inventors investigated polyetheretherketoneketone (PEEKK) resin using a skeleton derived from furandicarboxylic acid (FDCA), which has a bent structure, and found that the melting point was lower than that of PEEK resin. At the same time, it was found that the crystallinity (that is, the enthalpy of fusion during the heating process in a differential scanning calorimeter is small) is poor. Even when such resins are made into molded products such as films or composite materials, the molecular state of the entire molded product is not uniform, making it difficult for the resin to exhibit sufficient physical properties, and the mechanical properties suddenly deteriorate in high temperature regions. Problems arise due to crystallinity, such as a tendency for crystallinity to decrease. In addition, if a long crystallization time is ensured in the molding process in order to increase the crystallinity of a resin with poor crystallinity, the process of cooling the molten resin becomes long, resulting in a high cost and inefficient process, resulting in poor moldability. The result is a resin with poor productivity.
本発明は上記従来技術の課題に鑑みてなされたものである。すなわち、良好な成形性と結晶性を有し、生産性に優れたポリアリールエーテルケトン樹脂を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art described above. That is, an object of the present invention is to provide a polyaryletherketone resin having good moldability and crystallinity and excellent productivity.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。この結果、FDCAに由来する構造単位を含み、二種類以上の繰り返し単位を有することで、良好な結晶性と成形性を有し、生産性に優れたポリアリールエーテルケトン樹脂を得ることができ、上記課題を解決できることを見出した。 The present inventors conducted extensive studies to solve the above problems. As a result, it is possible to obtain a polyaryletherketone resin that contains a structural unit derived from FDCA and has two or more types of repeating units, has good crystallinity and moldability, and has excellent productivity. We have found that the above problems can be solved.
すなわち、本発明の要旨は、以下の[1]~[12]に存する。 That is, the gist of the present invention resides in the following [1] to [12].
[1] 芳香族ジオールに由来する構成単位(A1)と2,5-フランジカルボン酸に由来する構成単位(A2)とを有する繰り返し単位(A)と、芳香族ジオールに由来する構成単位(B1)と芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位(B2)とを有する繰り返し単位(B)とを有し、少なくとも(B1)と(B2)のいずれかは、それぞれ(A1)および(A2)と相異なる構成単位であることを特徴とする、ポリアリールエーテルケトン樹脂。 [1] A repeating unit (A) having a structural unit (A1) derived from an aromatic diol and a structural unit (A2) derived from 2,5-furandicarboxylic acid, and a structural unit (B1) derived from an aromatic diol. ) and a repeating unit (B) having a structural unit (B2) derived from an aromatic dicarboxylic acid, and at least one of (B1) and (B2) is compatible with (A1) and (A2), respectively. A polyaryletherketone resin characterized by different constituent units.
[2] 前記繰り返し単位(A)が下記式(1)で表される、[1]に記載のポリアリールエーテルケトン樹脂。 [2] The polyaryletherketone resin according to [1], wherein the repeating unit (A) is represented by the following formula (1).
(但し、Ar1は二価の芳香族基、mは正の整数である。) (However, Ar 1 is a divalent aromatic group, and m is a positive integer.)
[3] 前記繰り返し単位(B)が下記式(2)で表される、[1]又は[2]に記載のポリアリールエーテルケトン樹脂。 [3] The polyaryletherketone resin according to [1] or [2], wherein the repeating unit (B) is represented by the following formula (2).
(但し、Ar2は二価の芳香族基、nは正の整数である。) (However, Ar 2 is a divalent aromatic group, and n is a positive integer.)
[4] 樹脂中、繰り返し単位(A)を0.1~30モル%または70~99.9モル%含む、[1]~[3]のいずれか1項に記載のポリアリールエーテルケトン樹脂。 [4] The polyaryletherketone resin according to any one of [1] to [3], which contains the repeating unit (A) in an amount of 0.1 to 30 mol% or 70 to 99.9 mol%.
[5] 前記繰り返し単位(A)において、Ar1に含まれる炭素数が4~30である、[1]~[4]のいずれか1項に記載のポリアリールエーテルケトン樹脂。 [5] The polyaryletherketone resin according to any one of [1] to [4], wherein in the repeating unit (A), Ar 1 contains 4 to 30 carbon atoms.
[6] 前記繰り返し単位(B)において、Ar2に含まれる炭素数が4~30である、[1]~[5]のいずれか1項に記載のポリアリールエーテルケトン樹脂。 [6] The polyaryletherketone resin according to any one of [1] to [5], wherein in the repeating unit (B), the number of carbon atoms contained in Ar 2 is 4 to 30.
[7] 前記繰り返し単位(A)において、Ar1が置換基を有していてもよいフェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、もしくは下式(3) [7] In the repeating unit (A), Ar 1 is a phenylene group, a naphthylene group, a biphenylene group, which may have a substituent, or the following formula (3)
(ただしXは任意の二価の連結基)
である、[1]~[6]のいずれか1項に記載のポリアリールエーテルケトン樹脂。
(However, X is any divalent linking group)
The polyaryletherketone resin according to any one of [1] to [6].
[8] 前記繰り返し単位(B)において、Ar2が置換基を有していてもよいフェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、もしくは下式(4) [8] In the repeating unit (B), Ar 2 is a phenylene group, a naphthylene group, a biphenylene group, which may have a substituent, or the following formula (4)
(ただしXは任意の二価の連結基)
である、[1]~[7]のいずれか1項に記載のポリアリールエーテルケトン樹脂。
(However, X is any divalent linking group)
The polyaryletherketone resin according to any one of [1] to [7].
[9] [1]~[8]に記載のポリアリールエーテルケトン樹脂を含む組成物。 [9] A composition comprising the polyaryletherketone resin described in [1] to [8].
[10] [1]~[9]に記載のポリアリールエーテルケトン樹脂を含む成形体。 [10] A molded article containing the polyaryletherketone resin according to [1] to [9].
[11] 前記成形体がフィルムである、[10]に記載の成形体。 [11] The molded article according to [10], wherein the molded article is a film.
[12] ビスフルオロベンゾイルフランを原料に使うことを特徴とする、[1]~[8]のいずれか1項に記載のポリアリールエーテルケトン樹脂の製造方法。 [12] The method for producing a polyaryletherketone resin according to any one of [1] to [8], characterized in that bisfluorobenzoylfuran is used as a raw material.
本発明によれば、バイオマス由来の原料を使用可能で、良好な成形性および結晶性を有し、生産性に優れたポリアリールエーテルケトン樹脂を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a polyaryletherketone resin that can use raw materials derived from biomass, has good moldability and crystallinity, and has excellent productivity.
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの内容に限定されない。なお、本発明において、「芳香族」は、「複素芳香族」を包含し、主鎖または側鎖中に一部に芳香環を構成しない炭素、水素、ヘテロ原子からなる結合もしくは置換基を含んでいてもよい。 Embodiments of the present invention will be described in detail below. Note that the following explanation is an example (representative example) of the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these contents unless it exceeds the gist thereof. In the present invention, "aromatic" includes "heteroaromatic" and does not include bonds or substituents consisting of carbon, hydrogen, or hetero atoms that do not partially constitute an aromatic ring in the main chain or side chain. It's okay to stay.
[ポリアリールエーテルケトン樹脂]
本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂(以下、「本発明のPAEK樹脂」または単に「本発明の樹脂」と称す場合がある。)は、芳香族ジオールに由来する構成単位(A1)と2,5-フランジカルボン酸に由来する構成単位(A2)とを有する繰り返し単位(A)と、芳香族ジオールに由来する構成単位(B1)と芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位(B2)とを有する繰り返し単位(B)とを有し、少なくとも(B1)と(B2)のいずれかは、それぞれ(A1)および(A2)と相異なる構成単位である。
[Polyaryletherketone resin]
The polyaryletherketone resin of the present invention (hereinafter sometimes referred to as "PAEK resin of the present invention" or simply "resin of the present invention") has a structural unit (A1) derived from an aromatic diol and 2,5 - A repeating unit (A) having a constituent unit (A2) derived from furandicarboxylic acid, and a repeating unit having a constituent unit (B1) originating from an aromatic diol and a constituent unit (B2) originating from an aromatic dicarboxylic acid. unit (B), and at least one of (B1) and (B2) is a structural unit different from (A1) and (A2), respectively.
また、PAEKは広義のPAEKであって、分子骨格中にエーテル結合とカルボニル結合をそれぞれ少なくとも1つ有していればよい。すなわち、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルエーテルケトンケトン(PEEKK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)などを包含する。中でも樹脂の繰り返し単位中にエーテル結合を2つ以上含む樹脂種が好ましく、特にポリエーテルエーテルケトンケトン(PEEKK)類が好ましい。 Moreover, PAEK is PAEK in a broad sense, and it is sufficient that it has at least one ether bond and at least one carbonyl bond in its molecular skeleton. That is, it includes polyetheretherketone (PEEK), polyetheretherketoneketone (PEEKK), polyetherketoneketone (PEKK), and the like. Among these, resin species containing two or more ether bonds in the repeating unit of the resin are preferred, and polyether ether ketone ketones (PEEKK) are particularly preferred.
<繰り返し単位(A)>
本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂中の繰り返し単位(A)には、芳香族ジオールに由来する構成単位(A1)(以下、「芳香族ジオール単位(A1)」と称す場合がある。)と2,5-フランジカルボン酸に由来する構成単位(A2)(以下、「2,5-フランジカルボン酸単位(A2)」と称す場合がある。)を含む。
<Repeat unit (A)>
The repeating unit (A) in the polyaryletherketone resin of the present invention includes a structural unit (A1) derived from an aromatic diol (hereinafter sometimes referred to as "aromatic diol unit (A1)") and 2 , 5-furandicarboxylic acid (hereinafter sometimes referred to as "2,5-furandicarboxylic acid unit (A2)").
(芳香族ジオールに由来する構成単位(A1))
芳香族ジオールに由来する構成単位(A1)は、フェノール性ヒドロキシ基を二つ有する化合物に由来する構成単位のことを指す。芳香環を構成しない炭素、水素、ヘテロ原子からなる結合もしくは置換基を含んでもよい。芳香族ジオールに由来する構成単位(A1)に用いることができる芳香族ジオールとしては、後掲の芳香族ジオールが挙げられる。
芳香族ジオールに由来する構成単位は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。本発明の芳香族ジオールに由来する構成単位の割合は、樹脂の耐熱性、力学特性の観点では多いことが好ましい。具体的には、これらの構成単位の合計が、繰り返し単位(A)中、ジオールに由来する全構成単位に対して、51モル%以上が好ましく、より好ましくは60モル%以上、さらに好ましくは70モル%以上、特に好ましくは90モル%以上である。また、上限は、100モル%である。
(Structural unit (A1) derived from aromatic diol)
The structural unit (A1) derived from an aromatic diol refers to a structural unit derived from a compound having two phenolic hydroxy groups. It may also contain bonds or substituents made of carbon, hydrogen, or heteroatoms that do not constitute an aromatic ring. Examples of the aromatic diol that can be used for the structural unit (A1) derived from an aromatic diol include the aromatic diols listed below.
The structural units derived from aromatic diols may be used singly or in combination of two or more. The proportion of structural units derived from the aromatic diol of the present invention is preferably large from the viewpoint of heat resistance and mechanical properties of the resin. Specifically, the total of these structural units is preferably 51 mol% or more, more preferably 60 mol% or more, even more preferably 70 mol% or more, based on all the structural units derived from diol in the repeating unit (A). It is mol% or more, particularly preferably 90 mol% or more. Moreover, the upper limit is 100 mol%.
(その他のジオールに由来する構成単位)
本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂中のジオールに由来する構成単位には、芳香族ジオールに由来する構成単位(A1)以外の構成単位(以下、「その他のジオールに由来する構成単位」と称す場合がある。)を含んでいてもよい。その他のジオールに由来する構成単位としては、脂肪族ジオールに由来する構成単位、脂肪族性水酸基と芳香族性水酸基を一つずつ有するジオールに由来する構成単位が挙げられる。本発明のその他のジオールに由来する構成単位は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。本発明のその他のジオールに由来する構成単位の割合は、樹脂の耐熱性、力学特性の観点では少ないことが好ましい。具体的には、これらの構成単位の合計が、ジオールに由来する全構成単位に対して、49モル%以下であり、好ましくは40モル%以下、より好ましくは30モル%以下、特に好ましくは10モル%以下である。また、下限は、0モル%である。
(Structural units derived from other diols)
The structural units derived from diols in the polyaryletherketone resin of the present invention include structural units other than the structural unit (A1) derived from aromatic diols (hereinafter referred to as "structural units derived from other diols"). ) may be included. Other structural units derived from diols include structural units derived from aliphatic diols and structural units derived from diols having one aliphatic hydroxyl group and one aromatic hydroxyl group. Regarding the structural units derived from other diols of the present invention, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination. The proportion of structural units derived from other diols of the present invention is preferably small from the viewpoint of heat resistance and mechanical properties of the resin. Specifically, the total of these structural units is 49 mol% or less, preferably 40 mol% or less, more preferably 30 mol% or less, particularly preferably 10 mol% or less, based on the total structural units derived from the diol. It is less than mol%. Moreover, the lower limit is 0 mol%.
(2,5-フランジカルボン酸に由来する構成単位(A2))
2,5-フランジカルボン酸単位(A2)の割合は、ポリアリールエーテルケトン樹脂の耐熱性、結晶性、力学特性、成形性等の観点から、多いことが好ましく、2,5-フランジカルボン酸単位を主たるジカルボン酸単位として有することがより好ましい。具体的には、繰り返し単位(A)中、全ジカルボン酸単位に対して、51モル%以上であり、より好ましくは55モル%以上であり、さらに好ましくは60モル%以上であり、特に好ましくは65モル%以上であり、殊更好ましくは70モル%以上であり、とりわけ好ましくは80モル%以上であり、最も好ましくは90モル%以上である。また、上限は100モル%である。
(Structural unit (A2) derived from 2,5-furandicarboxylic acid)
The proportion of 2,5-furandicarboxylic acid units (A2) is preferably large from the viewpoint of heat resistance, crystallinity, mechanical properties, moldability, etc. of the polyaryletherketone resin. It is more preferable to have as the main dicarboxylic acid unit. Specifically, in the repeating unit (A), it is 51 mol% or more, more preferably 55 mol% or more, still more preferably 60 mol% or more, and particularly preferably It is 65 mol% or more, particularly preferably 70 mol% or more, particularly preferably 80 mol% or more, and most preferably 90 mol% or more. Moreover, the upper limit is 100 mol%.
(バイオマス由来の成分)
ポリアリールエーテルケトン樹脂を構成する単位は、環境負荷低減の観点からバイオマスに由来する単位であることが好ましい。なかでも、2,5-フランジカルボン酸に由来する単位(A2)は、バイオマス由来の2,5-フランジカルボン酸に由来する単位であることが好ましい。
(components derived from biomass)
The units constituting the polyaryletherketone resin are preferably units derived from biomass from the viewpoint of reducing environmental load. Among these, the unit (A2) derived from 2,5-furandicarboxylic acid is preferably a unit derived from 2,5-furandicarboxylic acid derived from biomass.
(繰り返し単位(A)の具体的構造例)
繰り返し単位(A)は下記式(1)で表される構造単位であることが好ましい。
(Specific structural example of repeating unit (A))
The repeating unit (A) is preferably a structural unit represented by the following formula (1).
(但し、Ar1は二価の芳香族炭化水素基、mは正の整数である。)
繰り返し単位(A)において、Ar1に含まれる炭素数は4~30であることが好ましく、炭素数4~25であることがより好ましく、炭素数4~20であることがさらに好ましく、炭素数4~18であることが特に好ましく、炭素数4~15であることが最も好ましい。
(However, Ar 1 is a divalent aromatic hydrocarbon group, and m is a positive integer.)
In the repeating unit (A), the number of carbon atoms contained in Ar 1 is preferably 4 to 30, more preferably 4 to 25, even more preferably 4 to 20, and The number of carbon atoms is particularly preferably 4 to 18, and most preferably 4 to 15.
繰り返し単位(A)において、Ar1が置換基を有していてもよいフェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、もしくは下式(3)であることが好ましい。 In the repeating unit (A), Ar 1 is preferably a phenylene group, a naphthylene group, a biphenylene group, which may have a substituent, or the following formula (3).
(ただしXは任意の二価の連結基)
Ar1が有していてもよい置換基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、ビニル基、アリル基、ベンジル基、フェニル基、ナフチル基等の炭化水素基、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基等のエーテル結合を含む置換基、アセチル基、ベンゾイル基等のカルボニル基を含む置換基、アセトキシ基のエステル結合を含む置換基、アセトアミド基、ベンズアミド基等のアミド基を含む置換基、ニトロ基、アミノ基、アルデヒド基、シアノ基、塩素、臭素、ヨウ素、パーフルオロメチル基等のパーフルオロアルキル基を挙げることができる。
(However, X is any divalent linking group)
Examples of the substituent that Ar 1 may have include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group, vinyl group, allyl group, benzyl group, phenyl group, naphthyl group. Hydrocarbon groups such as groups, substituents containing ether bonds such as methoxy groups, ethoxy groups, phenoxy groups, substituents containing carbonyl groups such as acetyl groups and benzoyl groups, substituents containing ester bonds of acetoxy groups, acetamide groups , a substituent containing an amide group such as a benzamide group, a nitro group, an amino group, an aldehyde group, a cyano group, a perfluoroalkyl group such as chlorine, bromine, iodine, and a perfluoromethyl group.
二価の連結基であるXとしては、例えば、エーテル、カルボニル基、ジメチルメチレン基、メチルフェニルメチレン基、ビス(フルオロメチル)メチレン基、エチルメチルメチレン基、ジフェニルメチレン基、メチルメチレン基、メチレン基、スルホニル基、シクロへキシリデン基、シクロへキシレン基および以下に示す連結基を挙げることができる。 Examples of the divalent linking group X include ether, carbonyl group, dimethylmethylene group, methylphenylmethylene group, bis(fluoromethyl)methylene group, ethylmethylmethylene group, diphenylmethylene group, methylmethylene group, methylene group , a sulfonyl group, a cyclohexylidene group, a cyclohexylene group, and the linking groups shown below.
繰り返し単位(A)の具体的な構造を以下に例示する。 A specific structure of the repeating unit (A) is illustrated below.
<繰り返し単位(B)>
本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂中の繰り返し単位(B)は、芳香族ジオールに由来する構成単位(B1)(以下、「芳香族ジオール単位(B1)」と称す場合がある。)と芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位(B2)(以下、「芳香族ジカルボン酸単位(B2)」と称す場合がある。)を含む。上述の繰り返し単位(A)と繰り返し単位(B)とは、少なくとも(B1)と(B2)のいずれかは、それぞれ(A1)および(A2)と相異なる構成単位であるという関係にある。
<Repeat unit (B)>
The repeating unit (B) in the polyaryletherketone resin of the present invention is a structural unit (B1) derived from an aromatic diol (hereinafter sometimes referred to as "aromatic diol unit (B1)") and an aromatic Contains a structural unit (B2) derived from dicarboxylic acid (hereinafter sometimes referred to as "aromatic dicarboxylic acid unit (B2)"). The above-described repeating unit (A) and repeating unit (B) are in a relationship such that at least one of (B1) and (B2) is a structural unit different from (A1) and (A2), respectively.
(芳香族ジオールに由来する構造単位(B1))
上述の芳香族ジオールに由来する構造単位(A1)を芳香族ジオールに由来する構造単位(B1)でも使用することができる。また、芳香族ジオール以外のその他のジオールに由来する構成単位についても、上記と同様である。
(Structural unit (B1) derived from aromatic diol)
The structural unit (A1) derived from the above-mentioned aromatic diol can also be used as the structural unit (B1) derived from an aromatic diol. Furthermore, the same applies to the structural units derived from diols other than aromatic diols.
(芳香族ジカルボン酸に由来する構造単位(B2))
芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位は、芳香環に直結したカルボキシル基を二つ有する化合物に由来する構成単位のことを指す。芳香環を構成しない炭素、水素、ヘテロ原子からなる結合もしくは置換基を含んでもよい。
芳香族ジカルボン酸に由来する単位の割合は、ポリアリールエーテルケトン樹脂の耐熱性、結晶性、力学特性、成形性等の観点から多いことが好ましい。具体的には、全ジカルボン酸単位に対して、51モル%以上であり、より好ましくは55モル%以上であり、さらに好ましくは60モル%以上であり、特に好ましくは65モル%以上であり、殊更好ましくは70モル%以上であり、とりわけ好ましくは80モル%以上であり、最も好ましくは90モル%以上である。また、上限は100モル%である。
芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位(B2)に用いる芳香族ジカルボン酸は、後掲の芳香族ジカルボン酸を用いることができる。ただし、芳香族ジオールに由来する構造単位(A1)と芳香族ジオールに由来する構造単位(B1)が同一である場合に限り、芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位(B2)には、2,5-フランジカルボン酸に由来する構成単位は含まない。
(Structural unit (B2) derived from aromatic dicarboxylic acid)
The structural unit derived from an aromatic dicarboxylic acid refers to a structural unit derived from a compound having two carboxyl groups directly connected to an aromatic ring. It may also contain bonds or substituents made of carbon, hydrogen, or heteroatoms that do not constitute an aromatic ring.
The proportion of units derived from aromatic dicarboxylic acid is preferably large from the viewpoint of heat resistance, crystallinity, mechanical properties, moldability, etc. of the polyaryletherketone resin. Specifically, it is 51 mol% or more, more preferably 55 mol% or more, even more preferably 60 mol% or more, particularly preferably 65 mol% or more, based on all dicarboxylic acid units. It is particularly preferably 70 mol% or more, particularly preferably 80 mol% or more, and most preferably 90 mol% or more. Moreover, the upper limit is 100 mol%.
As the aromatic dicarboxylic acid used for the structural unit (B2) derived from aromatic dicarboxylic acid, aromatic dicarboxylic acids described below can be used. However, only when the structural unit (A1) derived from aromatic diol and the structural unit (B1) derived from aromatic diol are the same, the structural unit (B2) derived from aromatic dicarboxylic acid may include 2, It does not contain structural units derived from 5-furandicarboxylic acid.
(バイオマス由来の成分)
上記したように、ポリアリールエーテルケトン樹脂を構成する単位は、環境負荷低減の観点からバイオマスに由来する単位であることが好ましいが、なかでも、構造単位(B2)として2,5-フランジカルボン酸に由来する単位を用いる場合、該単位は、バイオマス由来の2,5-フランジカルボン酸に由来する単位であることが好ましい。
(components derived from biomass)
As mentioned above, the units constituting the polyaryletherketone resin are preferably units derived from biomass from the viewpoint of reducing environmental impact, but among them, 2,5-furandicarboxylic acid as the structural unit (B2) is preferable. When using a unit derived from 2,5-furandicarboxylic acid derived from biomass, the unit is preferably a unit derived from 2,5-furandicarboxylic acid derived from biomass.
(繰り返し単位(B)の具体的構造例)
繰り返し単位(B)は下記式(2)で表される構造単位であることが好ましい。
(Specific structural example of repeating unit (B))
The repeating unit (B) is preferably a structural unit represented by the following formula (2).
(但し、Ar2は二価の芳香族炭化水素基、nは正の整数である。) (However, Ar 2 is a divalent aromatic hydrocarbon group, and n is a positive integer.)
繰り返し単位(B)において、Ar2に含まれる炭素数は4~30であることが好ましく、炭素数4~25であることがより好ましく、炭素数4~20であることがさらに好ましく、炭素数4~18であることが特に好ましく、炭素数4~15であることが最も好ましい。であることがより好ましい。 In the repeating unit (B), the number of carbon atoms contained in Ar 2 is preferably 4 to 30, more preferably 4 to 25, even more preferably 4 to 20, and The number of carbon atoms is particularly preferably 4 to 18, and most preferably 4 to 15. It is more preferable that
繰り返し単位(B)において、Ar2が置換基を有していてもよいフェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、もしくは下式(4)であることが好ましい。 In the repeating unit (B), Ar 2 is preferably a phenylene group, a naphthylene group, a biphenylene group, which may have a substituent, or the following formula (4).
(ただしXは任意の二価の連結基)
Ar2が有していてもよい置換基は、Ar1が有していてもよい置換基と同様ものが挙げられる。
(However, X is any divalent linking group)
Examples of the substituents that Ar 2 may have include the same substituents as the substituents that Ar 1 may have.
二価の連結基であるXとしては、例えば、エーテル、カルボニル基、ジメチルメチレン基、メチルフェニルメチレン基、ジフルオロメチルメチレン基、エチルメチルメチレン基、ジフェニルメチレン基、メチルメチレン基、メチレン基、スルホニル基、シクロへキシレン基および以下に示す連結基を挙げることができる。 Examples of the divalent linking group X include ether, carbonyl group, dimethylmethylene group, methylphenylmethylene group, difluoromethylmethylene group, ethylmethylmethylene group, diphenylmethylene group, methylmethylene group, methylene group, and sulfonyl group. , cyclohexylene group and the linking group shown below.
繰り返し単位(B)の具体的な構造を以下に例示する。 A specific structure of the repeating unit (B) is illustrated below.
また、繰り返し単位(A)および繰り返し単位(B)において、mとnは正の整数であれば特に制限はない。mとnの和は5以上であることが好ましく、10以上であることがより好ましく、20以上であることが特に好ましく、30以上であることが最も好ましい。また、mとnの和は10000以下であることが好ましく、1000以下であることがより好ましく、500以下であることが特に好ましく、300以下であることが殊更に好ましく、200以下であることが最も好ましい。上述の好ましいmとnの和の範囲とすることにより、ポリアリールエーテルケトン樹脂が適度な溶融粘度を有し、成形性に優れ、機械強度の高い成形品を製造することができる。また、結晶性に優れ、耐熱性に優れた成形品を製造することができる。 In the repeating unit (A) and the repeating unit (B), m and n are not particularly limited as long as they are positive integers. The sum of m and n is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, particularly preferably 20 or more, and most preferably 30 or more. The sum of m and n is preferably 10,000 or less, more preferably 1,000 or less, particularly preferably 500 or less, particularly preferably 300 or less, and most preferably 200 or less. By setting the sum of m and n within the above-mentioned preferred range, the polyaryl ether ketone resin has a suitable melt viscosity, and molded products with excellent moldability and high mechanical strength can be produced. In addition, molded products with excellent crystallinity and heat resistance can be produced.
本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂において、上記した繰り返し単位(A)および繰り返し単位(B)を含む全繰り返し単位を基準として、繰り返し単位(A)および繰り返し単位(B)のうち多いほうを70モル%以上含むことが好ましく、75モル%以上含むことがより好ましく、80%以上含むことが特に好ましく、83%以上含むことが殊更に好ましく、85%以上含むことが最も好ましい。また、上記した繰り返し単位(A)および繰り返し単位(B)を含む全繰り返し単位を基準として、繰り返し単位(A)および繰り返し単位(B)のうち多いほうを通常99.9モル%以下含み、99モル%以下含むことが好ましく、98モル%以下含むことがより好ましく、97モル%以下含むことがさらに好ましく、96モル%以下含むことが殊更に好ましく、95モル%以下含むことが最も好ましい。上記範囲とすることで、ポリアリールエーテルケトン樹脂の結晶性が向上する。 In the polyaryletherketone resin of the present invention, based on all the repeating units including the repeating unit (A) and repeating unit (B) described above, the larger of repeating unit (A) and repeating unit (B) is 70 mol. % or more, more preferably 75 mol% or more, particularly preferably 80% or more, particularly preferably 83% or more, and most preferably 85% or more. Also, based on all the repeating units including repeating unit (A) and repeating unit (B) described above, the larger one of repeating unit (A) and repeating unit (B) is usually contained at 99.9 mol% or less, and 99 The content is preferably mol % or less, more preferably 98 mol % or less, even more preferably 97 mol % or less, even more preferably 96 mol % or less, and most preferably 95 mol % or less. By setting it as the said range, the crystallinity of polyaryletherketone resin improves.
<芳香族ジオールに由来する構成単位(構成単位(A1)、構成単位(B1))>
本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂中に2種類以上の芳香族ジオールを併用する場合、任意の割合で組み合わせて用いることができるが、樹脂の融点、ガラス転移温度、ならびに結晶化度が高められやすい点からは、特定の成分を多く含有することが好ましく、また、樹脂融点が低く成形が容易であるという点からは、特定の成分に偏らない方が好ましい。従って、具体的には、芳香族ジオールに由来する構成単位のうち最も構成割合が多い構成単位の下限は、芳香族ジオールに由来する全構成単位の合計に対して51モル%以上であり、好ましくは60モル%以上であり、より好ましくは70モル%以上であり、特に好ましくは80モル%以上であり、殊更に好ましくは90モル%以上であり、最も好ましくは95モル%以上である。またその上限は、芳香族ジオールに由来する全構成単位の合計に対して100モル%以下であり、好ましくは98モル%以下であり、より好ましくは95モル%以下であり、特に好ましくは93モル%以下であり、殊更好ましくは91モル%以下であり、最も好ましくは90モル%以下である。
<Structural units derived from aromatic diols (structural units (A1), structural units (B1))>
When two or more types of aromatic diols are used together in the polyaryletherketone resin of the present invention, they can be used in combination in any ratio, but the melting point, glass transition temperature, and crystallinity of the resin tend to increase. From this point of view, it is preferable to contain a large amount of a specific component, and from the point of view that the melting point of the resin is low and molding is easy, it is preferable not to be biased toward specific components. Therefore, specifically, the lower limit of the structural unit having the highest proportion among the structural units derived from aromatic diols is preferably 51 mol% or more based on the total of all structural units derived from aromatic diols. is 60 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, particularly preferably 80 mol% or more, particularly preferably 90 mol% or more, and most preferably 95 mol% or more. The upper limit is 100 mol% or less, preferably 98 mol% or less, more preferably 95 mol% or less, particularly preferably 93 mol%, based on the total of all structural units derived from aromatic diols. % or less, particularly preferably 91 mol% or less, and most preferably 90 mol% or less.
<その他のジカルボン酸に由来する構成単位>
本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂は、繰り返し単位(A)または繰り返し単位(B)中、上述の2,5-フランジカルボン酸単位や芳香族ジカルボン酸単位以外のジカルボン酸に由来する構成単位(以下、「その他のジカルボン酸に由来する構成単位」と称す場合がある。)を有していてもよい。その他のジカルボン酸単位としては、本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂の特性を阻害しない限り限定されるものではなく、脂肪族ジカルボン酸に由来する構成単位ならびに脂肪族カルボキシル基と芳香族カルボキシル基の両方を有するものが挙げられる。本発明のその他のジカルボン酸に由来する構成単位は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。本発明のその他のジカルボン酸に由来する構成単位の割合は、樹脂の耐熱性、力学特性の観点では少ないことが好ましい。具体的には、これらの構成単位の合計が、繰り返し単位(A)または繰り返し単位(B)中、全ジカルボン酸単位に対して、49モル%以下であり、好ましくは40モル%以下、より好ましくは30モル%以下、特に好ましくは10モル%以下である。また、下限は、0モル%である。
<Structural units derived from other dicarboxylic acids>
The polyaryletherketone resin of the present invention has structural units derived from dicarboxylic acids (hereinafter referred to as , sometimes referred to as "a structural unit derived from other dicarboxylic acids"). Other dicarboxylic acid units are not limited as long as they do not impair the properties of the polyaryletherketone resin of the present invention, and include structural units derived from aliphatic dicarboxylic acids and both aliphatic carboxyl groups and aromatic carboxyl groups. Examples include those having the following. Regarding the structural units derived from other dicarboxylic acids of the present invention, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination. The proportion of structural units derived from other dicarboxylic acids of the present invention is preferably small from the viewpoint of heat resistance and mechanical properties of the resin. Specifically, the total of these structural units is 49 mol% or less, preferably 40 mol% or less, more preferably 40 mol% or less based on the total dicarboxylic acid units in the repeating unit (A) or the repeating unit (B). is 30 mol% or less, particularly preferably 10 mol% or less. Moreover, the lower limit is 0 mol%.
<その他の単位>
本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂は、上述の2,5-フランジカルボン酸に由来する単位(A2)、芳香族ジオールに由来する構成単位(A1)、芳香族ジオールに由来する構造単位(B1)及び芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位(B2)以外の構成単位(以下、単に「その他の単位」と称す場合がある。)を有していてもよい。また、その他の単位を有する場合、1種類のみでも、2種類以上の単位を有していてもよい。その他の単位としては水酸基またはカルボキシル基をいずれか1つだけ有する構成単位、ならびに水酸基および/またはカルボキシル基を任意の組み合わせで3つ以上有する構成単位が挙げられる。その他の単位を構成する化合物の具体例としては、フェノール、メタノール、エタノール、安息香酸、酢酸、プロピオン酸、1,3,5-トリヒドロキシベンゼン、トリメチロールエタン、1,3,5-トリカルボキシベンゼン等が挙げられる。これらの成分は分子量や物性を制御する目的で少量用いることができ、また、実用上十分な分子量を有する樹脂を得られやすいことや、過剰な架橋構造の形成や異物発生等のトラブルを防ぐ観点からは、必要最低限の量に留めることが好ましい。具体的には、これらの構成単位の合計が、ポリアリールエーテルケトン樹脂の全構成単位に対して、49モル%以下であり、好ましくは20モル%以下、より好ましくは10モル%以下、特に好ましくは5モル%以下、とりわけ好ましくは2モル%以下、殊更好ましくは1モル%以下、特に殊更好ましくは0.8モル%以下、最も好ましくは0.5モル%以下である。また、下限は、0モル%である。
<Other units>
The polyaryletherketone resin of the present invention has a unit derived from the above-mentioned 2,5-furandicarboxylic acid (A2), a structural unit derived from an aromatic diol (A1), and a structural unit derived from an aromatic diol (B1). and a structural unit other than the structural unit (B2) derived from an aromatic dicarboxylic acid (hereinafter, may be simply referred to as "other units"). Moreover, when having other units, it may have only one type or two or more types of units. Other units include structural units having only one hydroxyl group or carboxyl group, and structural units having three or more hydroxyl groups and/or carboxyl groups in any combination. Specific examples of compounds constituting other units include phenol, methanol, ethanol, benzoic acid, acetic acid, propionic acid, 1,3,5-trihydroxybenzene, trimethylolethane, 1,3,5-tricarboxybenzene. etc. These components can be used in small amounts for the purpose of controlling the molecular weight and physical properties, and are also useful in making it easy to obtain a resin with a molecular weight sufficient for practical use, and in preventing problems such as the formation of excessive cross-linked structures and the generation of foreign substances. Therefore, it is preferable to keep the amount to the minimum necessary. Specifically, the total of these structural units is 49 mol% or less, preferably 20 mol% or less, more preferably 10 mol% or less, particularly preferably is 5 mol% or less, particularly preferably 2 mol% or less, particularly preferably 1 mol% or less, particularly preferably 0.8 mol% or less, and most preferably 0.5 mol% or less. Moreover, the lower limit is 0 mol%.
<金属成分>
本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂は、上記バイオマス由来の成分に含まれる金属不純物や重合反応に用いる塩基に由来する金属成分を含有する。この場合、バイオマス原料由来の金属不純物としてはNa、K等のアルカリ金属やMg、Ca等のアルカリ土類金属が挙げられる。これらの成分は、樹脂の色調が良好になりやすいことや、反応中の副反応を抑制しやすい点からは少ないことが好ましい。具体的には、アルカリ金属の量は、1000ppm以下であることが好ましく、500ppm以下であることがより好ましく、300ppm以下であることがさらに好ましく、250ppm以下であることが特に好ましく、200ppm以下であることが最も好ましい。また、アルカリ土類金属の量は、1000ppm以下であることが好ましく、500ppm以下であることがより好ましく、300ppm以下であることがさらに好ましく、250ppm以下であることが特に好ましく、200ppm以下であることが最も好ましい。
<Metal component>
The polyaryletherketone resin of the present invention contains metal impurities contained in the above biomass-derived components and metal components derived from the base used in the polymerization reaction. In this case, metal impurities derived from biomass raw materials include alkali metals such as Na and K, and alkaline earth metals such as Mg and Ca. It is preferable that these components be contained in a small amount from the viewpoints that the color tone of the resin tends to be good and that side reactions during the reaction are easily suppressed. Specifically, the amount of alkali metal is preferably 1000 ppm or less, more preferably 500 ppm or less, even more preferably 300 ppm or less, particularly preferably 250 ppm or less, and 200 ppm or less. is most preferable. Further, the amount of alkaline earth metal is preferably 1000 ppm or less, more preferably 500 ppm or less, even more preferably 300 ppm or less, particularly preferably 250 ppm or less, and 200 ppm or less. is most preferred.
[ポリアリールエーテルケトン樹脂の製造方法]
本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂は、各構成単位が上述の割合や組成となるように、原料や添加剤を選択すれば、公知のポリアリールエーテルケトン樹脂の製造方法により製造することができる。例えば、ジカルボン酸の酸クロリド化と、それに続く芳香族化合物とのFriedel-Craftsアシル化反応を経て重縮合反応させる方法、またはジカルボン酸の酸クロリド化とそれに続く芳香族ハライドとのFriedel-Craftsアシル化反応によりジハロ化合物を合成した後、塩基存在下でジオールとの求核置換反応を経て重縮合反応させることにより製造する方法のいずれの方法によっても製造することができる。
[Production method of polyaryletherketone resin]
The polyaryletherketone resin of the present invention can be produced by a known polyaryletherketone resin production method by selecting raw materials and additives so that each constituent unit has the above-mentioned proportions and composition. For example, acid chloridation of a dicarboxylic acid followed by a Friedel-Crafts acylation reaction with an aromatic compound followed by a polycondensation reaction, or acid chloridation of a dicarboxylic acid followed by a Friedel-Crafts acylation reaction with an aromatic halide. It can be produced by any of the following methods: a dihalo compound is synthesized by a chemical reaction, followed by a nucleophilic substitution reaction with a diol in the presence of a base, followed by a polycondensation reaction.
中でも、Friedel-Craftsアシル化反応においては複数の位置異性体が生成することが知られており、これを混合物のまま樹脂の合成に用いると、得られる樹脂は熱物性に劣るものとなってしまう懸念がある。また、Friedel-Craftsアシル化反応では、触媒として塩化アルミニウムを基質に対して等モル以上用いるため、この残渣である水酸化アルミニウムが大量に副生することが知られており、これを抱き込んだまま樹脂化してしまうと、その除去に大きなコストと労力を要し、その生産性が著しく低下する。これに対して、Friedel-Craftsアシル化反応を行った直後の低分子量中間体の段階で適切な精製を行うことにより、異性体の取り込みによる樹脂物性の悪化、ならびに触媒残渣の除去を、より容易かつ効率的に行うことができることから、製造方法としては芳香族求核置換反応によるものがより好ましい。 Among these, it is known that multiple positional isomers are generated in the Friedel-Crafts acylation reaction, and if these are used as a mixture for resin synthesis, the resulting resin will have poor thermophysical properties. There are concerns. In addition, in the Friedel-Crafts acylation reaction, aluminum chloride is used as a catalyst in an amount equal to or more than the same mole relative to the substrate, so it is known that a large amount of residual aluminum hydroxide is produced as a by-product. If the resin is turned into a resin, its removal requires a large amount of cost and labor, and productivity is significantly reduced. On the other hand, by performing appropriate purification at the stage of low molecular weight intermediates immediately after Friedel-Crafts acylation reaction, deterioration of resin physical properties due to incorporation of isomers and catalyst residues can be easily removed. As the production method, aromatic nucleophilic substitution reaction is more preferable because it can be carried out efficiently.
芳香族求核置換反応により本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂を製造する場合、ジオールとジカルボン酸に由来する単位及び塩基を用いて、オリゴマー化反応を行った後、高温での重縮合反応を行うといった溶液重合の一般的な方法で製造することができる。以下では芳香族求核置換反応による合成方法について詳しく述べるが、本発明の趣旨を逸脱しない限り、他の製造方法で合成してもよい。
ポリアリールエーテルケトン樹脂に含まれる各構成単位の割合は、原料の仕込みモル比を調整することによって、任意の割合に調節することができる。
When producing the polyaryletherketone resin of the present invention by an aromatic nucleophilic substitution reaction, an oligomerization reaction is performed using a unit derived from a diol and a dicarboxylic acid, and a base, and then a polycondensation reaction is performed at a high temperature. It can be produced by a general solution polymerization method such as The synthesis method using an aromatic nucleophilic substitution reaction will be described in detail below, but other production methods may be used as long as they do not depart from the spirit of the present invention.
The ratio of each structural unit contained in the polyaryletherketone resin can be adjusted to an arbitrary ratio by adjusting the molar ratio of the raw materials.
<芳香族ジオール>
芳香族ジオールに由来する構成単位となる原料としては、特に限定されないが、炭素数4~30の芳香族ジオールが好ましく、炭素数4~25の芳香族ジオールがより好ましく、炭素数4~20の芳香族ジオールがさらに好ましく、炭素数4~18の芳香族ジオールが特に好ましく、炭素数4~15の芳香族ジオールが最も好ましい。
具体的にはヒドロキノン(HQ)、レゾルシノール、カテコール等の置換ベンゼン誘導体;4,4’―ジヒドロキシジフェニルエーテル、2,2’―ジヒドロキシジフェニルエーテル、2,4’―ジヒドロキシジフェニルエーテル等のジフェニルエーテル誘導体;4,4’―ジヒドロキシベンゾフェノン(DHBP)、2,2’―ジヒドロキシベンゾフェノン、2,4’―ジヒドロキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン誘導体;4,4’―ジヒドロキシビフェニル、2,2’―ジヒドロキシビフェニル、2,4’―ジヒドロキシビフェニル等のビフェニル誘導体;1,2-ジヒドロキシナフタレン、1,3-ジヒドロキシナフタレン、1,4-ジヒドロキシナフタレン、1,5-ジヒドロキシナフタレン、1,6-ジヒドロキシナフタレン、1,7-ジヒドロキシナフタレン、1,8-ジヒドロキシナフタレン、2,3-ジヒドロキシナフタレン、2,6-ジヒドロキシナフタレン、2,7-ジヒドロキシナフタレンなどのナフタレン誘導体;ビスフェノールA、ビスフェノールAP、ビスフェノールAF、ビスフェノールB、ビスフェノールBP、ビスフェノールC、ビスフェノールE、ビスフェノールF、ビスフェノールG、ビスフェノールM、ビスフェノールS、ビスフェノールP、ビスフェノールPH、ビスフェノールTMC、ビスフェノールZ等のビスフェノール類;等が挙げられ、水酸基以外の任意の官能基をさらに有していてもよい。中でも置換ベンゼン誘導体、ジフェニルエーテル誘導体、ベンゾフェノン誘導体、ビフェニル誘導体、ナフタレン誘導体、ビスフェノールSが好ましい。特にヒドロキノン、4,4’―ジヒドロキシジフェニルエーテル(DHDPE)、4,4’―ジヒドロキシベンゾフェノン、4,4’―ジヒドロキシビフェニル、2,6-ジヒドロキシナフタレン、2,7-ジヒドロキシナフタレン、ビスフェノールSが好ましい。芳香族ジオール単位の原料は、1種類でも、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
<Aromatic diol>
The raw material forming the structural unit derived from an aromatic diol is not particularly limited, but aromatic diols having 4 to 30 carbon atoms are preferred, aromatic diols having 4 to 25 carbon atoms are more preferred, and aromatic diols having 4 to 20 carbon atoms are preferred. Aromatic diols are more preferred, aromatic diols having 4 to 18 carbon atoms are particularly preferred, and aromatic diols having 4 to 15 carbon atoms are most preferred.
Specifically, substituted benzene derivatives such as hydroquinone (HQ), resorcinol, and catechol; diphenyl ether derivatives such as 4,4'-dihydroxydiphenyl ether, 2,2'-dihydroxydiphenyl ether, and 2,4'-dihydroxydiphenyl ether; 4,4' - Benzophenone derivatives such as dihydroxybenzophenone (DHBP), 2,2'-dihydroxybenzophenone, 2,4'-dihydroxybenzophenone;4,4'-dihydroxybiphenyl,2,2'-dihydroxybiphenyl,2,4'-dihydroxybiphenyl Biphenyl derivatives such as; 1,2-dihydroxynaphthalene, 1,3-dihydroxynaphthalene, 1,4-dihydroxynaphthalene, 1,5-dihydroxynaphthalene, 1,6-dihydroxynaphthalene, 1,7-dihydroxynaphthalene, 1,8 - Naphthalene derivatives such as dihydroxynaphthalene, 2,3-dihydroxynaphthalene, 2,6-dihydroxynaphthalene, 2,7-dihydroxynaphthalene; bisphenol A, bisphenol AP, bisphenol AF, bisphenol B, bisphenol BP, bisphenol C, bisphenol E, Examples include bisphenols such as bisphenol F, bisphenol G, bisphenol M, bisphenol S, bisphenol P, bisphenol PH, bisphenol TMC, and bisphenol Z, and may further have any functional group other than a hydroxyl group. Among these, substituted benzene derivatives, diphenyl ether derivatives, benzophenone derivatives, biphenyl derivatives, naphthalene derivatives, and bisphenol S are preferred. Particularly preferred are hydroquinone, 4,4'-dihydroxydiphenyl ether (DHDPE), 4,4'-dihydroxybenzophenone, 4,4'-dihydroxybiphenyl, 2,6-dihydroxynaphthalene, 2,7-dihydroxynaphthalene, and bisphenol S. The raw materials for the aromatic diol unit may be used alone or in combination of two or more.
<2,5-ビス(フルオロベンゾイル)フラン(BFBF)>
本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂においては、2,5-フランジカルボン酸に由来する構成単位を導入する方法としては、バイオマス由来の2,5-フランジカルボン酸を用いるだけでなく、2,5-ビス(フルオロベンゾイル)フラン(以下、「BFBF」と称す場合がある。)を用いることができる。BFBFは公知の製造方法によって製造できる。例えば、2,5-フランジカルボン酸を適切な塩素化剤により2,5-フランジカルボン酸ジクロリドとし、Lewis酸を触媒としたフルオロベンゼンとのFriedel-Craftsアシル化反応に供することによりBFBFを製造することができる。この方法で製造されたBFBFには、カルボニル基に対する二つのフッ素の置換位置が2,2’位、2,4’位、4,4’位である三つの位置異性体が存在し、通常、反応生成物はこれらの混合物として得られる。得られたBFBFは位置異性体の混合物のまま重合に用いることもできるが、樹脂の耐熱性、力学特性の観点から、4,4’位のものを重合に用いることが好ましい。位置異性体から4,4’位の成分を単離する方法は、公知の方法を任意に用いることができるが、中でも再結晶精製などを行うことが好ましい。
<2,5-bis(fluorobenzoyl)furan (BFBF)>
In the polyaryletherketone resin of the present invention, as a method for introducing a structural unit derived from 2,5-furandicarboxylic acid, not only 2,5-furandicarboxylic acid derived from biomass is used, but also 2,5-furandicarboxylic acid derived from biomass is used. Bis(fluorobenzoyl)furan (hereinafter sometimes referred to as "BFBF") can be used. BFBF can be manufactured by a known manufacturing method. For example, BFBF is produced by converting 2,5-furandicarboxylic acid into 2,5-furandicarboxylic acid dichloride with a suitable chlorinating agent and subjecting it to a Friedel-Crafts acylation reaction with fluorobenzene catalyzed by Lewis acid. be able to. BFBF produced by this method has three positional isomers in which the two fluorine substitution positions relative to the carbonyl group are the 2,2', 2,4', and 4,4' positions, and usually, The reaction product is obtained as a mixture of these. Although the obtained BFBF can be used for polymerization as a mixture of positional isomers, from the viewpoint of the heat resistance and mechanical properties of the resin, it is preferable to use one at the 4,4' position for polymerization. Any known method can be used to isolate the 4,4'-position component from the positional isomer, but recrystallization and the like are particularly preferred.
<その他の芳香族ジカルボン酸>
上記BFBF以外のその他の芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位となる原料としては、特に限定されないが、炭素数4~30の芳香族ジカルボン酸が好ましく、炭素数4~25の芳香族ジカルボン酸がより好ましく、炭素数4~20の芳香族ジカルボン酸がさらに好ましく、炭素数4~18の芳香族ジカルボン酸が特に好ましく、炭素数4~15の芳香族ジカルボン酸が最も好ましい。
その他の芳香族ジカルボン酸単位に由来する構成単位となる原料としては、具体的には、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸等の置換ベンゼン誘導体;チオフェンジカルボン酸、ピリジンジカルボン酸などの置換複素環誘導体;4,4’―ジカルボキシジフェニルエーテル、2,2’―ジカルボキシジフェニルエーテル、2,4’―ジカルボキシジフェニルエーテルなどのジフェニルエーテル誘導体;4,4’―ジカルボキシジフェニルエーテル、2,2’―ジカルボキシベンゾフェノン、2,4’―ジカルボキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン誘導体;4,4’―ジカルボキシビフェニル、2,2’―ジカルボキシビフェニル、2,4’―ジカルボキシビフェニル等のビフェニル誘導体;1,2―ジカルボキシナフタレン、1,3-ジカルボキシナフタレン、1,4-ジカルボキシナフタレン、1,5-ジカルボキシナフタレン、1,6-ジカルボキシナフタレン、1,7-ジカルボキシナフタレン、1,8-ジカルボキシナフタレン、2,3-ジカルボキシナフタレン、2,6-ジカルボキシナフタレン、2,7-ジカルボキシナフタレン等のナフタレン誘導体;等が挙げられ、カルボキシ基以外の任意の官能基をさらに有していてもよい。中でも樹脂の融点、ガラス転移温度、ならびに結晶化度が高められやすい点からは、テレフタル酸、イソフタル酸、4,4’―ジカルボキシジフェニルエーテル、4,4’―ジカルボキシジフェニルエーテル、4,4’―ジカルボキシビフェニル、2,6-ジカルボキシナフタレン、2,7-ジカルボキシナフタレンが好ましい。その他の芳香族ジカルボン酸単位の原料は、1種類でも、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
<Other aromatic dicarboxylic acids>
The raw material that becomes the constituent unit derived from the aromatic dicarboxylic acid other than BFBF is not particularly limited, but is preferably an aromatic dicarboxylic acid having 4 to 30 carbon atoms, more preferably an aromatic dicarboxylic acid having 4 to 25 carbon atoms, even more preferably an aromatic dicarboxylic acid having 4 to 20 carbon atoms, particularly preferably an aromatic dicarboxylic acid having 4 to 18 carbon atoms, and most preferably an aromatic dicarboxylic acid having 4 to 15 carbon atoms.
Specific examples of raw materials that can be used as structural units derived from other aromatic dicarboxylic acid units include substituted benzene derivatives such as terephthalic acid, isophthalic acid, and phthalic acid; substituted heterocyclic derivatives such as thiophenedicarboxylic acid and pyridinedicarboxylic acid; diphenyl ether derivatives such as 4,4'-dicarboxydiphenyl ether, 2,2'-dicarboxydiphenyl ether, and 2,4'-dicarboxydiphenyl ether; benzophenone derivatives such as 4,4'-dicarboxydiphenyl ether, 2,2'-dicarboxybenzophenone, and 2,4'-dicarboxybenzophenone; ... Biphenyl derivatives such as carboxybiphenyl, 2,2'-dicarboxybiphenyl, and 2,4'-dicarboxybiphenyl; naphthalene derivatives such as 1,2-dicarboxynaphthalene, 1,3-dicarboxynaphthalene, 1,4-dicarboxynaphthalene, 1,5-dicarboxynaphthalene, 1,6-dicarboxynaphthalene, 1,7-dicarboxynaphthalene, 1,8-dicarboxynaphthalene, 2,3-dicarboxynaphthalene, 2,6-dicarboxynaphthalene, and 2,7-dicarboxynaphthalene; and the like, which may further have any functional group other than the carboxy group. Among them, terephthalic acid, isophthalic acid, 4,4'-dicarboxydiphenyl ether, 4,4'-dicarboxydiphenyl ether, 4,4'-dicarboxybiphenyl, 2,6-dicarboxynaphthalene, and 2,7-dicarboxynaphthalene are preferred from the viewpoint of easiness in increasing the melting point, glass transition temperature, and crystallinity of the resin. The raw materials for the other aromatic dicarboxylic acid units may be used alone or in combination of two or more.
上記のその他の芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位の割合は、樹脂の耐熱性、力学特性の観点では少ないことが好ましい。具体的には、これらの構成単位の合計が、繰り返し単位(A)または繰り返し単位(B)中、全ジカルボン酸単位に対して、49モル%以下であり、好ましくは40モル%以下、より好ましくは30モル%以下、特に好ましくは10モル%以下である。また、下限は、0モル%である。 The proportion of the structural units derived from the other aromatic dicarboxylic acids described above is preferably small from the viewpoint of the heat resistance and mechanical properties of the resin. Specifically, the total of these structural units is 49 mol% or less, preferably 40 mol% or less, more preferably 40 mol% or less based on the total dicarboxylic acid units in the repeating unit (A) or the repeating unit (B). is 30 mol% or less, particularly preferably 10 mol% or less. Moreover, the lower limit is 0 mol%.
<原料仕込みモル比>
本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂の製造において、重合に使用するモノマーの仕込みモル比は、本発明のポリアリールエーテルケトンが製造できれば特に限定されない。ジカルボン酸の誘導体に対するジオールのモル比は、高重合度の重合物を得るという観点から、通常0.90以上であり、好ましくは0.95以上であり、より好ましくは0.97以上であり、さらに好ましくは0.99以上である。また、通常1.10以下であり、好ましくは1.05以下、より好ましくは1.03以下、さらに好ましくは1.01以下である。
<Raw material charging molar ratio>
In producing the polyaryletherketone resin of the present invention, the molar ratio of the monomers used for polymerization is not particularly limited as long as the polyaryletherketone of the present invention can be produced. The molar ratio of diol to dicarboxylic acid derivative is usually 0.90 or more, preferably 0.95 or more, more preferably 0.97 or more, from the viewpoint of obtaining a polymer with a high degree of polymerization. More preferably, it is 0.99 or more. Further, it is usually 1.10 or less, preferably 1.05 or less, more preferably 1.03 or less, still more preferably 1.01 or less.
<塩基>
芳香族求核置換反応により本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂を製造する場合、通常塩基の存在下で重合反応を行う。塩基としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、炭酸セシウムなどのアルカリ金属の炭酸塩;炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウムなどのアルカリ土類金属の炭酸塩;炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ルビジウム、炭酸水素セシウムなどのアルカリ金属の炭酸水素塩;炭酸水素カルシウム、炭酸水素ストロンチウム、炭酸水素バリウムなどのアルカリ土類金属の炭酸水素塩;水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウムなどのアルカリ金属の水酸化物;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のアルカリ土類金属の水酸化物が挙げられる。これらの中でも、取り扱いの容易さ・反応性の観点から炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムが特に好ましい。塩基は1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。反応に関与する全てのヒドロキシ基をアルカリ金属塩にする観点から、ヒドロキシ基に対するアルカリ金属のモル比は、通常1.00当量以上であり、好ましくは1.01当量以上であり、より好ましくは1.02当量以上であり、さらに好ましくは1.03当量以上であり、最も好ましくは1.05当量以上である。また、樹脂の品質や電気的特性の観点から、通常2.00当量以下であり、好ましくは1.50当量以下であり、より好ましくは1.30当量以下であり、さらに好ましくは1.20当量以下であり、最も好ましくは1.10当量以下である。
<Base>
When producing the polyaryletherketone resin of the present invention by aromatic nucleophilic substitution reaction, the polymerization reaction is usually carried out in the presence of a base. As bases, carbonates of alkali metals such as lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, rubidium carbonate, and cesium carbonate; carbonates of alkaline earth metals such as calcium carbonate, strontium carbonate, and barium carbonate; lithium hydrogen carbonate, hydrogen carbonate Alkali metal bicarbonates such as sodium, potassium bicarbonate, rubidium bicarbonate, cesium bicarbonate; alkaline earth metal bicarbonates such as calcium bicarbonate, strontium bicarbonate, barium bicarbonate; lithium hydroxide, hydroxide Examples include hydroxides of alkali metals such as sodium, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, and cesium hydroxide; hydroxides of alkaline earth metals such as calcium hydroxide, strontium hydroxide, and barium hydroxide. Among these, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydrogen carbonate, and potassium hydrogen carbonate are particularly preferred from the viewpoint of ease of handling and reactivity. One type of base may be used alone, or two or more types may be used in combination. From the viewpoint of converting all the hydroxy groups involved in the reaction into alkali metal salts, the molar ratio of alkali metal to hydroxy groups is usually 1.00 equivalent or more, preferably 1.01 equivalent or more, and more preferably 1. It is .02 equivalent or more, more preferably 1.03 equivalent or more, and most preferably 1.05 equivalent or more. In addition, from the viewpoint of resin quality and electrical properties, the amount is usually 2.00 equivalents or less, preferably 1.50 equivalents or less, more preferably 1.30 equivalents or less, and even more preferably 1.20 equivalents. or less, most preferably 1.10 equivalent or less.
<溶媒>
芳香族求核置換反応により本発明を実施する場合、非プロトン性極性溶媒中で反応させることが好ましい。非プロトン性極性溶媒としては、具体的にはN-メチルピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルカプロラクタム、N,N-ジメチルアセトアミド、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、ヘキサメチルホスホルアミド、テトラメチル尿素等のアミド基含有化合物;ジメチルスルホン、スルホラン、ジフェニルスルホン、ジベンゾチオフェン―5,5’―ジオキシド、4-フェニルスルホニルビフェニル等のスルホニル基含有化合物;ジメチルスルホキシド等のスルフィニル基含有化合物;ベンゾニトリル等のニトリル基含有化合物;ジフェニルエーテル等のエーテル結合含有化合物;ベンゾフェノン、アセトフェノン等のケトン基含有化合物;クロロベンゼン等の塩素含有化合物;等が挙げられる。沸点が高く高温での反応が可能であること、モノマーに対する溶解性が高いことからスルホニル基を有するものが好ましく、中でもジフェニルスルホンを用いることが特に好ましい。溶媒は、1種類でも、2種類以上の溶媒を併用してもよい。溶媒の量は、少なすぎるとポリマーが十分に溶解せず反応に要する時間が長大化することから、モノマーの総量1モルに対して0.1L以上であることが好ましく、より好ましくは0.15L以上、さらに好ましくは0.2L以上、特に好ましくは0.25L以上である。溶媒量の上限に特に制限はないが、溶媒の使用量を多くすると経済性が悪化することや、反応系中における反応に寄与する官能基の濃度が減少し、反応に要する時間が長大化することから、モノマーの総量1モルに対して10L以下であることが好ましく、より好ましくは5L以下、さらに好ましくは3L以下、特に好ましくは2L以下、殊更に好ましくは1.5L以下、最も好ましくは1L以下である。
上記の溶媒に加えて、モノマーの昇華を抑制するため、高沸点溶媒を用いてもよい。高沸点溶媒としては、トリグライム、テトラグライム等のアルキルエーテルが挙げられる。
<Solvent>
When carrying out the present invention by aromatic nucleophilic substitution reaction, it is preferable to carry out the reaction in an aprotic polar solvent. Specific examples of aprotic polar solvents include N-methylpyrrolidone, N,N-dimethylformamide, N-methylcaprolactam, N,N-dimethylacetamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, and hexamethyl. Compounds containing amide groups such as phosphoramide and tetramethylurea; Compounds containing sulfonyl groups such as dimethylsulfone, sulfolane, diphenylsulfone, dibenzothiophene-5,5'-dioxide, and 4-phenylsulfonylbiphenyl; Sulfinyl groups such as dimethylsulfoxide Containing compounds; nitrile group-containing compounds such as benzonitrile; ether bond-containing compounds such as diphenyl ether; ketone group-containing compounds such as benzophenone and acetophenone; chlorine-containing compounds such as chlorobenzene; and the like. Those having a sulfonyl group are preferred because they have a high boiling point and can be reacted at high temperatures, and have high solubility in monomers, and among them, diphenyl sulfone is particularly preferred. The number of solvents may be one, or two or more solvents may be used in combination. If the amount of the solvent is too small, the polymer will not be sufficiently dissolved and the time required for the reaction will become longer, so it is preferably 0.1 L or more, more preferably 0.15 L per 1 mole of the total amount of monomers. Above, it is more preferably 0.2 L or more, particularly preferably 0.25 L or more. There is no particular upper limit to the amount of solvent, but if the amount of solvent used is large, economic efficiency will deteriorate, and the concentration of functional groups that contribute to the reaction in the reaction system will decrease, resulting in an increase in the time required for the reaction. Therefore, it is preferably 10 L or less, more preferably 5 L or less, even more preferably 3 L or less, particularly preferably 2 L or less, particularly preferably 1.5 L or less, and most preferably 1 L, based on 1 mole of the total amount of monomers. It is as follows.
In addition to the above solvents, high boiling point solvents may be used to suppress sublimation of the monomers. Examples of high boiling point solvents include alkyl ethers such as triglyme and tetraglyme.
<重縮合反応工程>
芳香族求核置換反応により本発明を実施する場合、通常比較的低温で重縮合を行った後、比較的高温で重縮合を行う。
比較的低温での重縮合における温度、時間、圧力等の条件は、従来公知のポリアリールエーテルケトン製造法の範囲を採用できる。反応温度は、反応基質、反応生成物、並びに塩基の溶解性を高めるとともに、反応速度を速めることができるという点では高温であることが好ましく、具体的には150℃以上、より好ましくは170℃以上、さらに好ましくは180℃以上、特に好ましくは190℃以上である。また一方で、モノマーの昇華や熱分解等の副反応を抑制するという点からは低いことが好ましく、具体的には250℃以下であることが好ましく、より好ましくは230℃以下、さらに好ましくは220℃以下、特に好ましくは210℃以下である。反応雰囲気は、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下であることが好ましい。反応時間は、重縮合を十分に進行させるという観点からは長時間であることが好ましく、具体的には通常10分以上であり、好ましくは20分以上であり、より好ましくは30分以上であり、さらに好ましくは45分以上であり、最も好ましくは1時間以上である。また、熱分解等の副反応を抑制するという観点からは短いことが好ましく、具体的には通常5時間以下であり、好ましくは4時間以下であり、より好ましくは3時間以下であり、さらに好ましくは2時間30分以下であり、最も好ましくは2時間以下である。反応圧力は、重合反応に伴い生成する水の反応系外への排出を促し、解重合等の副反応を抑制する観点からは低圧であることが好ましく、反応基質および中間体の揮発を抑制し反応系中の官能基のモルバランスが保たれることで、高重合度の重合物が得られやすいという観点からは高圧であることが好ましい。具体的には常圧であることが好ましい。
<Polycondensation reaction step>
When carrying out the present invention by aromatic nucleophilic substitution reaction, polycondensation is usually carried out at a relatively low temperature and then at a relatively high temperature.
Conditions such as temperature, time, pressure, etc. in polycondensation at a relatively low temperature can be within the range of conventionally known polyaryletherketone production methods. The reaction temperature is preferably a high temperature in that it can increase the solubility of the reaction substrate, reaction product, and base as well as speed up the reaction rate, specifically 150°C or higher, more preferably 170°C. Above, the temperature is more preferably 180°C or higher, particularly preferably 190°C or higher. On the other hand, from the point of view of suppressing side reactions such as sublimation and thermal decomposition of monomers, it is preferable that the temperature is lower than 250°C, more preferably 230°C or lower, and even more preferably 220°C The temperature is preferably 210°C or lower, particularly preferably 210°C or lower. The reaction atmosphere is preferably an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. The reaction time is preferably long from the viewpoint of sufficiently advancing the polycondensation, and specifically, it is usually 10 minutes or more, preferably 20 minutes or more, and more preferably 30 minutes or more. , more preferably 45 minutes or more, and most preferably 1 hour or more. In addition, from the viewpoint of suppressing side reactions such as thermal decomposition, it is preferably short, and specifically, it is usually 5 hours or less, preferably 4 hours or less, more preferably 3 hours or less, and even more preferably is 2 hours and 30 minutes or less, most preferably 2 hours or less. The reaction pressure is preferably low from the viewpoint of promoting discharge of water generated during the polymerization reaction out of the reaction system and suppressing side reactions such as depolymerization, and suppressing volatilization of reaction substrates and intermediates. High pressure is preferable from the viewpoint that a polymer with a high degree of polymerization can be easily obtained by maintaining the molar balance of functional groups in the reaction system. Specifically, normal pressure is preferable.
比較的高温での重縮合における温度、時間、圧力等の条件は、従来公知のポリアリールエーテルケトン製造法の条件を採用できる。反応温度は、反応基質、反応生成物、並びに塩基の溶解性を高めるとともに、反応速度を速めることができるという点で、好ましくは200℃以上、より好ましくは220℃以上、さらに好ましくは240℃以上、特に好ましくは260℃以上である。また一方で、熱分解等の副反応を抑制するという点から、反応温度は400℃以下であることが好ましく、より好ましくは380℃以下、さらに好ましくは350℃以下、特に好ましくは320℃以下である。反応雰囲気は、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下であることが好ましい。反応時間は、重縮合を十分に進行させ高分子量体を得るという観点からは長時間であることが好ましく、具体的には通常10分以上であり、好ましくは20分以上であり、より好ましくは30分以上であり、さらに好ましくは45分以上であり、最も好ましくは1時間以上である。また、熱分解等の副反応を抑制するという観点からは短いことが好ましく、具体的には通常20時間以下であり、好ましくは15時間以下であり、より好ましくは10時間以下であり、さらに好ましくは5時間以下であり、殊更に好ましくは4時間以下であり、とりわけ好ましくは3時間以下であり、最も好ましくは2時間以下である。反応圧力は、重合反応に伴い生成する水の反応系外への排出を促し、解重合等の副反応を抑制する観点からは低圧であることが好ましく、反応基質および中間体の揮発を抑制し反応系中の官能基のモルバランスが保たれることで、高重合度の重合物が得られやすいことや、溶媒の反応系外への留出が抑制され、反応の終盤まで反応液の流動性が保たれやすいことから高圧であることが好ましい。具体的には常圧であることが好ましい。 Conditions such as temperature, time, pressure, etc. in polycondensation at a relatively high temperature can be those of conventionally known polyaryletherketone production methods. The reaction temperature is preferably 200°C or higher, more preferably 220°C or higher, and even more preferably 240°C or higher, in that it can increase the solubility of the reaction substrate, reaction product, and base, as well as speed up the reaction rate. , particularly preferably 260°C or higher. On the other hand, from the viewpoint of suppressing side reactions such as thermal decomposition, the reaction temperature is preferably 400°C or lower, more preferably 380°C or lower, even more preferably 350°C or lower, and particularly preferably 320°C or lower. be. The reaction atmosphere is preferably an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. The reaction time is preferably long from the viewpoint of sufficiently advancing the polycondensation to obtain a polymer, and specifically, it is usually 10 minutes or more, preferably 20 minutes or more, and more preferably It is 30 minutes or more, more preferably 45 minutes or more, and most preferably 1 hour or more. Further, from the viewpoint of suppressing side reactions such as thermal decomposition, it is preferably short, and specifically, it is usually 20 hours or less, preferably 15 hours or less, more preferably 10 hours or less, and even more preferably is 5 hours or less, particularly preferably 4 hours or less, particularly preferably 3 hours or less, and most preferably 2 hours or less. The reaction pressure is preferably low from the viewpoint of promoting discharge of water generated during the polymerization reaction out of the reaction system and suppressing side reactions such as depolymerization, and suppressing volatilization of reaction substrates and intermediates. By maintaining the molar balance of functional groups in the reaction system, it is easier to obtain a polymer with a high degree of polymerization, and the distillation of the solvent out of the reaction system is suppressed, allowing the fluidity of the reaction solution to be maintained until the final stage of the reaction. High pressure is preferable because the properties are easily maintained. Specifically, normal pressure is preferable.
通常、重縮合反応工程を終了した後は、固体状態で重合生成物を反応容器から取り出し、粉砕した後、有機溶媒で懸濁洗浄し、固体成分を濾取することで目的の樹脂を得る。洗浄に用いる有機溶媒としては任意の極性溶媒を用いることができ、例えば、アセトン、N-メチル-2-ピロリドン等の非プロトン性極性溶媒;ならびに、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類;等が挙げられる。回収した固体成分を水により洗浄し、濾過により固体成分を回収することで、ポリアリールエーテルケトン樹脂を得る。 Usually, after completing the polycondensation reaction step, the polymerization product in a solid state is taken out from the reaction vessel, pulverized, suspended and washed with an organic solvent, and the solid component is filtered to obtain the desired resin. Any polar solvent can be used as the organic solvent used for washing, such as aprotic polar solvents such as acetone and N-methyl-2-pyrrolidone; and alcohols such as methanol, ethanol, and isopropanol. Can be mentioned. A polyaryletherketone resin is obtained by washing the recovered solid component with water and recovering the solid component by filtration.
<反応装置>
芳香族求核置換反応により本発明を実施する場合、上述の反応を行う反応装置としては、または公知の縦型または横型撹拌槽型反応器を用いることができる。オリゴマー化反応工程及び重縮合反応工程の2段階の工程を行う場合、全工程を1つの反応装置を用いて行っても複数の反応装置を用いて行ってもよい。反応槽が備える攪拌翼の種類も公知のものが選択でき、具体的にはプロペラ翼、スクリュー翼、タービン翼、ファンタービン翼、ディスクタービン翼、ファウドラー翼、フルゾーン翼、マックスブレンド翼等が挙げられる。
<Reactor>
When carrying out the present invention using an aromatic nucleophilic substitution reaction, a known vertical or horizontal stirred tank reactor can be used as the reaction apparatus for carrying out the above reaction. When carrying out the two-step process of the oligomerization reaction step and the polycondensation reaction step, the entire process may be carried out using one reaction apparatus or a plurality of reaction apparatuses. Known types of stirring blades provided in the reaction tank can be selected, and specific examples include propeller blades, screw blades, turbine blades, fan turbine blades, disk turbine blades, Faudler blades, full zone blades, max blend blades, etc. .
洗浄に用いる装置としては、公知の装置を任意に使用することができる。公知の装置としては、例えば、密閉容器内部の水平ろ板にろ材を取り付けた単板加圧ろ過機(ヌッチェフィルター)等が知られている。 As the device used for cleaning, any known device can be used. As a known device, for example, a single-plate pressure filter (Nutsche filter) is known, in which a filter medium is attached to a horizontal filter plate inside a closed container.
[ポリアリールエーテルケトン樹脂の物性]
<還元粘度(RV)>
本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂の還元粘度は、通常0.5dL/g以上である。また、好ましくは0.6dL/g以上であり、より好ましくは0.7dL/g以上であり、さらに好ましくは0.8dL/g以上であり、特に好ましくは0.9dL/g以上である。また、一方で、本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂の還元粘度は、通常3.5dL/g以下であり、好ましくは3.0dL/g以下であり、より好ましくは2.5dL/g以下であり、さらに好ましくは2.0dL/g以下であり、特に好ましくは、1.9dL/g以下であり、殊更に好ましくは1.8dL/g以下であり、とりわけ好ましくは1.7dL/g以下であり、最も好ましくは1.6dL/g以下である。上述の好ましい還元粘度とすることにより、ポリアリールエーテルケトン樹脂が適度な溶融粘度を有し、成形性に優れ、機械強度の高い成形品を製造することができる。また、結晶性に優れ、耐熱性に優れた成形品を製造することができる。本発明において、還元粘度は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
[Physical properties of polyaryletherketone resin]
<Reduced viscosity (RV)>
The reduced viscosity of the polyaryletherketone resin of the present invention is usually 0.5 dL/g or more. Moreover, it is preferably 0.6 dL/g or more, more preferably 0.7 dL/g or more, still more preferably 0.8 dL/g or more, and particularly preferably 0.9 dL/g or more. On the other hand, the reduced viscosity of the polyaryletherketone resin of the present invention is usually 3.5 dL/g or less, preferably 3.0 dL/g or less, and more preferably 2.5 dL/g or less. , more preferably 2.0 dL/g or less, particularly preferably 1.9 dL/g or less, particularly preferably 1.8 dL/g or less, particularly preferably 1.7 dL/g or less , most preferably 1.6 dL/g or less. By setting the above-mentioned preferable reduced viscosity, the polyaryletherketone resin has an appropriate melt viscosity, and a molded article with excellent moldability and high mechanical strength can be manufactured. Furthermore, a molded article with excellent crystallinity and heat resistance can be produced. In the present invention, the reduced viscosity can be measured by the method described in the Examples below.
<融点(Tm)>
本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂の融点は、耐熱性や機械物性を損なわない限り特に制限はない。しかしながら、成形性・生産性に優れることから、通常200℃以上であり、好ましくは210℃以上であり、より好ましくは220℃以上であり、さらに好ましくは230℃以上であり、特に好ましくは240℃以上であり、最も好ましくは250℃以上である。また、通常400℃以下であり、好ましくは350℃以下であり、より好ましくは320℃以下であり、さらに好ましくは310℃以下であり、特に好ましくは300℃以下であり、殊更に好ましくは290℃以下である。ポリアリールエーテルケトン樹脂の融点の測定方法は、任意の方法を用いることができ、本発明においては、後述する実施例に記載の方法により測定する。融点は、示差熱分析法等の熱分析法等でも測定することができる他、簡易的には、目視法(JIS K6220)で測定することもできる。
<Melting point (Tm)>
The melting point of the polyaryletherketone resin of the present invention is not particularly limited as long as it does not impair heat resistance or mechanical properties. However, since it has excellent moldability and productivity, the temperature is usually 200°C or higher, preferably 210°C or higher, more preferably 220°C or higher, even more preferably 230°C or higher, and particularly preferably 240°C. The temperature is above, and most preferably 250°C or above. Further, the temperature is usually 400°C or lower, preferably 350°C or lower, more preferably 320°C or lower, even more preferably 310°C or lower, particularly preferably 300°C or lower, particularly preferably 290°C. It is as follows. Any method can be used to measure the melting point of the polyaryletherketone resin, and in the present invention, it is measured by the method described in the Examples below. The melting point can be measured by a thermal analysis method such as a differential thermal analysis method, or simply by a visual method (JIS K6220).
<ガラス転移点(Tg)>
本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂のガラス転移点は、耐熱性や機械物性を損なわない限り特に制限はない。しかしながら、耐熱性に特に優れ、エンジニアリングプラスチック用途へ適用できることから、通常110℃以上であり、好ましくは120℃以上であり、より好ましくは130℃以上であり、さらに好ましくは135℃以上であり、特に好ましくは140℃以上である。また、通常200℃以下であり、好ましくは190℃以下であり、より好ましくは180℃以下であり、さらに好ましくは170℃以下であり、特に好ましくは160℃以下である。ポリアリールエーテルケトン樹脂のガラス転移点の測定方法は、任意の方法を用いることができ、本発明においては、後述する実施例に記載の方法により測定する。ガラス転移点は、示差熱分析法等の熱分析法等で測定することができる。
<Glass transition point (Tg)>
The glass transition point of the polyaryletherketone resin of the present invention is not particularly limited as long as it does not impair heat resistance or mechanical properties. However, since it has particularly excellent heat resistance and can be applied to engineering plastics, the temperature is usually 110°C or higher, preferably 120°C or higher, more preferably 130°C or higher, even more preferably 135°C or higher, and especially Preferably it is 140°C or higher. Further, the temperature is usually 200°C or lower, preferably 190°C or lower, more preferably 180°C or lower, even more preferably 170°C or lower, particularly preferably 160°C or lower. Any method can be used to measure the glass transition point of the polyaryletherketone resin, and in the present invention, it is measured by the method described in the Examples below. The glass transition point can be measured by a thermal analysis method such as a differential thermal analysis method.
<融解エンタルピー(ΔHm)>
本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂の結晶性は、融解エンタルピーによって評価することができる。同一の測定条件で観測された融解エンタルピーが大きいほど、結晶性が高いことがわかる。本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂の融解エンタルピーは、後述する実施例に記載の方法で測定した場合において、24J/g以上であることが好ましく、25/g以上であることがより好ましく、26J/g以上であることがさらに好ましく、27J/g以上であることが特に好ましく、28J/g以上であることが殊更に好ましく、30J/g以上であることが最も好ましい。なお、融解エンタルピーの上限には特に制限はない。
<Enthalpy of fusion (ΔHm)>
The crystallinity of the polyaryletherketone resin of the present invention can be evaluated by enthalpy of fusion. It can be seen that the larger the melting enthalpy observed under the same measurement conditions, the higher the crystallinity. The enthalpy of melting of the polyaryletherketone resin of the present invention is preferably 24 J/g or more, more preferably 25 J/g or more, and 26 J/g or more, when measured by the method described in the Examples below. It is more preferably at least 27 J/g, particularly preferably at least 28 J/g, and most preferably at least 30 J/g. Note that there is no particular restriction on the upper limit of the enthalpy of fusion.
[組成物]
本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂には、用途や要求性能等に応じて、更に、本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂以外の樹脂や添加剤等を混合し、組成物として使用することができる。組成物に使用される本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂以外の樹脂や添加剤等の成分としては、1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
これらの成分の含有量は、特に制限はなく、その添加剤を含有することによる効果が得られやすい点では多いことが好ましい。また、一方で、添加剤が高分散しやすく、成形性や機械物性などに優れる点、及び工程全体の負荷を低減できる点では少ないことが好ましい。
また、これらの成分は、環境負荷軽減の観点から、バイオマス(植物原料)由来の単位であることが好ましい。
本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂以外の樹脂等としてはポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、LCP(液晶ポリマー)、ポリフェニルスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフタルアミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。添加剤としては、熱安定剤、滑剤、ブロッキング防止剤、核剤、無機フィラー、着色剤、顔料、紫外線吸収剤、光安定剤等の添加剤、改質剤、架橋剤等を含有させてもよい。また添加剤等としては、炭素繊維、ガラス繊維等が挙げられる。
[Composition]
The polyaryletherketone resin of the present invention can be further mixed with resins and additives other than the polyaryletherketone resin of the present invention, depending on the intended use and required performance, and used as a composition. As components such as resins and additives other than the polyaryletherketone resin of the present invention used in the composition, one type may be used alone or two or more types may be used in combination.
The content of these components is not particularly limited, and is preferably large in that the effects of containing the additives can be easily obtained. On the other hand, it is preferable that the amount of the additive is small because it is easily dispersed, has excellent moldability and mechanical properties, and can reduce the load of the entire process.
Furthermore, from the viewpoint of reducing environmental load, these components are preferably units derived from biomass (plant raw materials).
Examples of resins other than the polyaryletherketone resin of the present invention include polyphenylene sulfide resin, polyetherimide resin, LCP (liquid crystal polymer), polyphenylsulfone resin, polyethersulfone resin, polyphthalamide resin, polysulfone resin, polyimide resin, Examples include epoxy resin. Additives include heat stabilizers, lubricants, antiblocking agents, nucleating agents, inorganic fillers, colorants, pigments, ultraviolet absorbers, light stabilizers, modifiers, crosslinking agents, etc. good. Examples of additives include carbon fibers and glass fibers.
[成形体]
本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂ならびに本発明の組成物は、用途や要求性能等に応じて、射出成形や押出成形等の溶融成形法、もしくは適切な良溶媒を用い溶液として取り扱う方法により成形し、成形体として用いることができる。成形体の形状ならびに用途としては、具体的にはフィルム、繊維、パイプ、ロッド、リング、ギア、ベアリング、コーティング材、生体内インプラント材料が挙げられる。またその形態としては、本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂もしくは本発明の組成物のみで成型体を構成してもよいが、その特性を発揮し得る限り、他の材料と任意の形状で組み合わせ、例として積層体等として用いることもできる。
[Molded object]
The polyaryletherketone resin of the present invention and the composition of the present invention can be molded by melt molding methods such as injection molding or extrusion molding, or by a method in which the resin is treated as a solution using an appropriate good solvent, depending on the intended use and required performance. , it can be used as a molded body. Specific examples of the shape and use of the molded article include films, fibers, pipes, rods, rings, gears, bearings, coating materials, and in-vivo implant materials. In addition, as for its form, a molded article may be composed only of the polyaryletherketone resin of the present invention or the composition of the present invention, but it may be combined with other materials in any shape as long as the properties can be exhibited. For example, it can also be used as a laminate.
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
各物性及び評価項目の測定方法は、次の通りである。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist thereof.
The measurement methods for each physical property and evaluation item are as follows.
<ポリアリールエーテルケトン樹脂の組成>
ポリアリールエーテルケトン樹脂の組成は、ブルカー社製の核磁気共鳴スペクトル装置「AVANCENEO 400」を用いて、1H-NMRスペクトルを測定し、各構成単位に対応するシグナルの積分値の比率から求めた。例えば、ヒドロキノン単位と4,4’-ジヒドロキシベンゾフェノン単位と2,5-フランジカルボン酸単位から構成されるポリアリールエーテルケトン樹脂であれば、8.01ppmと7.59ppmに現れるシグナルの積分比からヒドロキノン単位/4,4’-ジヒドロキシベンゾフェノン単位/フランジカルボン酸のモル比を決定した。
<Composition of polyaryletherketone resin>
The composition of the polyaryletherketone resin was determined by measuring the 1 H-NMR spectrum using a nuclear magnetic resonance spectrometer "AVANCENEO 400" manufactured by Bruker, and from the ratio of the integral values of the signals corresponding to each constituent unit. . For example, in the case of a polyaryletherketone resin composed of hydroquinone units, 4,4'-dihydroxybenzophenone units, and 2,5-furandicarboxylic acid units, the integral ratio of signals appearing at 8.01 ppm and 7.59 ppm indicates that hydroquinone The molar ratio of units/4,4'-dihydroxybenzophenone units/furandicarboxylic acid was determined.
<還元粘度(RV)(dL/g)>
ウベローデ型粘度計を使用して、次の要領で求めた。すなわち、濃硫酸(>95%)を溶媒として使用し、25℃において、濃度0.1g/dLのポリアリールエーテルケトン試料溶液及び溶媒のみの落下秒数を測定し、以下の式(1)より求めた。
RV=ηsp/C …(1)
式(1)中、ηsp=η/η0-1であり、ηは試料溶液の落下秒数、η0は溶媒の落下秒数、Cは試料溶液の濃度(g/dL)である。
<Reduced viscosity (RV) (dL/g)>
It was determined in the following manner using an Ubbelohde viscometer. That is, using concentrated sulfuric acid (>95%) as a solvent, the falling seconds of a polyaryletherketone sample solution with a concentration of 0.1 g/dL and only the solvent were measured at 25°C, and from the following formula (1) I asked for it.
RV=η sp /C (1)
In equation (1), η sp =η/η 0 −1, η is the number of seconds for the sample solution to fall, η 0 is the number of seconds for the solvent to fall, and C is the concentration (g/dL) of the sample solution.
<ポリアリールエーテルケトン樹脂の融点(Tm)(℃)>
ポリアリールエーテルケトン樹脂について、示差走査熱量計「DSC7020」(日立ハイテクサイエンス社製)を用いて、30℃から360℃へ10℃/分の速度で昇温した後、360℃から30℃まで10℃/分の速度で冷却し、更に30℃から360℃まで10℃/分で昇温することにより行う。この際、2回目の昇温過程における吸熱ピーク温度を読み取り、ポリアリールエーテルケトン樹脂の融点とした。
<Melting point (Tm) (°C) of polyaryletherketone resin>
The polyaryletherketone resin was heated from 30°C to 360°C at a rate of 10°C/min using a differential scanning calorimeter "DSC7020" (manufactured by Hitachi High-Tech Science), and then from 360°C to 30°C for 10 minutes. This is carried out by cooling at a rate of .degree. C./min and further heating from 30.degree. C. to 360.degree. C. at a rate of 10.degree. C./min. At this time, the endothermic peak temperature during the second heating process was read and determined as the melting point of the polyaryletherketone resin.
<ポリアリールエーテルケトン樹脂のガラス転移点(Tg)(℃)>
測定は、示差走査熱量計「DSC7020」(日立ハイテクサイエンス社製)を用いて、30℃から360℃へ10℃/分の速度で昇温した後、360℃から30℃まで10℃/分の速度で冷却し、更に30℃から360℃まで10℃/分で昇温することにより行う。この際、2回目の昇温過程におけるDSC曲線の最初の変曲点における接線と、変曲点以前のベースラインとの交点の温度を読み取り、ポリアリールエーテルケトン樹脂のガラス転移点とした。
<Glass transition point (Tg) (°C) of polyaryletherketone resin>
The measurement was carried out using a differential scanning calorimeter "DSC7020" (manufactured by Hitachi High-Tech Science). After increasing the temperature from 30°C to 360°C at a rate of 10°C/min, This is carried out by cooling at a rapid rate and further increasing the temperature from 30°C to 360°C at a rate of 10°C/min. At this time, the temperature at the intersection of the tangent at the first inflection point of the DSC curve during the second heating process and the baseline before the inflection point was read and determined as the glass transition point of the polyaryletherketone resin.
<融解エンタルピー(ΔHm)(J/g)>
測定は、示差走査熱量計「DSC7020」(日立ハイテクサイエンス社製)を用いて、30℃から360℃へ10℃/分の速度で昇温した後、360℃から30℃まで10℃/分の速度で冷却し、更に30℃から360℃まで10℃/分で昇温することにより行う。この際、2回目の昇温過程における試料の融解に対応する吸熱ピークの面積を融解エンタルピー(ΔHm)とし、結晶性の指標とした。
<Enthalpy of fusion (ΔHm) (J/g)>
The measurement was carried out using a differential scanning calorimeter "DSC7020" (manufactured by Hitachi High-Tech Science). After increasing the temperature from 30°C to 360°C at a rate of 10°C/min, This is carried out by cooling at a rapid rate and further increasing the temperature from 30°C to 360°C at a rate of 10°C/min. At this time, the area of the endothermic peak corresponding to the melting of the sample during the second heating process was defined as the enthalpy of fusion (ΔHm), and was used as an index of crystallinity.
[実施例1]
攪拌翼、窒素導入口兼減圧口、加熱装置を備えた反応容器に、ビスフルオロベンゾイルフラン(BFBF)22.7質量部、ヒドロキノン(HQ)0.80質量部、4,4’-ジヒドロキシベンゾフェノン(DHBP)14.0質量部、炭酸カリウム10.1質量部、ジフェニルスルホン87.0質量部、トリグライム4.8質量部を仕込んだ。ここで、BFBF/HQ/DHBPのモル比は、100/10/90である。反応容器の内容物を攪拌しながら、容器内に窒素ガスを導入し、減圧置換によって系内を窒素雰囲気下にした。次に、系内を攪拌しながら200℃に昇温し、この温度で1時間反応させた。その後、5分かけて280℃まで昇温し、この温度で1時間重縮合を継続した。反応容器から重合生成物を取り出して金槌で粉砕し粉末状とした後、常温のアセトン784質量部で15分間固液抽出による洗浄を行い、固体成分を回収した。同様の条件でもう一度アセトンによる洗浄を行った。続いて60℃の水1000質量部で15分間固液抽出による洗浄を行い、固体成分を回収した。同様の条件でもう一度水による洗浄を行った。その後、120℃のN-メチル-2-ピロリドン309質量部で30分間固液抽出による洗浄を行い、固体成分を回収した。ろ取した固体成分を真空乾燥器を用いて120℃で6時間真空乾燥することで、目的のポリアリールエーテルケトン樹脂を得た。1H-NMRスペクトルからポリアリールエーテルケトン樹脂が下記繰り返し単位からなることを確認した。1H-NMRスペクトルから決定した2,5-フランジカルボン酸/HQ/DHBPに由来する構成単位のモル比は100/11/89であった。
[Example 1]
In a reaction vessel equipped with a stirring blade, a nitrogen inlet/decompression port, and a heating device, 22.7 parts by mass of bisfluorobenzoylfuran (BFBF), 0.80 parts by mass of hydroquinone (HQ), and 4,4'-dihydroxybenzophenone ( 14.0 parts by mass of DHBP), 10.1 parts by mass of potassium carbonate, 87.0 parts by mass of diphenylsulfone, and 4.8 parts by mass of triglyme. Here, the molar ratio of BFBF/HQ/DHBP is 100/10/90. While stirring the contents of the reaction vessel, nitrogen gas was introduced into the vessel, and the inside of the system was brought into a nitrogen atmosphere by vacuum displacement. Next, the temperature of the system was raised to 200° C. while stirring, and the reaction was carried out at this temperature for 1 hour. Thereafter, the temperature was raised to 280°C over 5 minutes, and polycondensation was continued at this temperature for 1 hour. The polymerization product was taken out from the reaction vessel and crushed with a hammer to form a powder, and then washed by solid-liquid extraction with 784 parts by mass of acetone at room temperature for 15 minutes to recover solid components. Washing with acetone was performed once again under the same conditions. Subsequently, washing was performed by solid-liquid extraction with 1000 parts by mass of water at 60° C. for 15 minutes to recover solid components. Washing with water was performed again under the same conditions. Thereafter, washing was performed by solid-liquid extraction with 309 parts by mass of N-methyl-2-pyrrolidone at 120° C. for 30 minutes to recover solid components. The solid component collected by filtration was vacuum-dried at 120° C. for 6 hours using a vacuum dryer to obtain the desired polyaryletherketone resin. It was confirmed from the 1 H-NMR spectrum that the polyaryletherketone resin consisted of the following repeating units. The molar ratio of the structural units derived from 2,5-furandicarboxylic acid/HQ/DHBP determined from the 1 H-NMR spectrum was 100/11/89.
また、得られた樹脂について、上記した各評価を実施した。結果を表1に示した。
このポリアリールエーテルケトン樹脂は融点+20℃以上の温度で熱プレス機を用いて溶融成型した後冷却プレス機を用いて冷却することにより十分な強度を有するフィルムに成形することができた。
Moreover, the above-mentioned evaluations were performed on the obtained resin. The results are shown in Table 1.
This polyaryletherketone resin could be molded into a film having sufficient strength by melt-molding it using a hot press machine at a temperature higher than its melting point +20°C and then cooling it using a cooling press machine.
[実施例2]
実施例1において、DHBPの代わりに4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテル(DHDPE)を用いて、実施例1と同様の反応容器に、BFBF/HQ/DHBPEの仕込み時のモル比が、100/90/10となるようにして各成分を仕込み、同様に反応させて、目的のポリアリールエーテルケトン樹脂を得た。
得られた樹脂の各構成単位のモル比は表1の通りである。
[Example 2]
In Example 1, 4,4'-dihydroxydiphenyl ether (DHDPE) was used instead of DHBP, and the molar ratio of BFBF/HQ/DHBPE at the time of charging was 100/90/into the same reaction vessel as in Example 1. Each component was added in an amount of 10, and reacted in the same manner to obtain the desired polyaryletherketone resin.
Table 1 shows the molar ratio of each constituent unit of the obtained resin.
[比較例1]
実施例1と同様の反応容器に、HQとBFBFとを等モルで仕込んで、280℃での加熱時間を2時間とした以外は実施例1と同様に反応させて、目的のポリアリールエーテルケトン樹脂を得た。
得られた樹脂の各構成単位のモル比は表1の通りである。
[Comparative example 1]
In the same reaction vessel as in Example 1, equimolar amounts of HQ and BFBF were charged, and the reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the heating time at 280°C was changed to 2 hours to obtain the desired polyaryletherketone. Resin was obtained.
Table 1 shows the molar ratio of each constituent unit of the obtained resin.
[比較例2]
実施例1と同様の反応容器に、DHBPとBFBFとを等モルで仕込んで、同様に反応させて、目的のポリアリールエーテルケトン樹脂を得た。
得られた樹脂の各構成単位のモル比は表1の通りである。
[Comparative example 2]
Equimolar amounts of DHBP and BFBF were charged into the same reaction vessel as in Example 1 and reacted in the same manner to obtain the desired polyaryletherketone resin.
Table 1 shows the molar ratio of each constituent unit of the obtained resin.
FDCA:2,5-フランジカルボン酸
HQ:ヒドロキノン
DHBP:4,4’-ジヒドロキシベンゾフェノン
DHDPE:4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテル
BFBF:4,4’-ビスフルオロベンゾイルフラン
FDCA: 2,5-furandicarboxylic acid HQ: Hydroquinone DHBP: 4,4'-dihydroxybenzophenone DHDPE: 4,4'-dihydroxydiphenyl ether BFBF: 4,4'-bisfluorobenzoylfuran
表1において、本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂(実施例1,2)は、フランジカルボン酸に由来する単位と1種類の芳香族ジオール単位からなるポリアリールエーテルケトン樹脂(比較例1,2)と比較して結晶性が向上していることが確認できる。また、本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂(実施例1,2)は、フランジカルボン酸に由来する単位と1種類のジオール単位からなるポリアリールエーテルケトン樹脂(比較例1,2)と同等か、それよりやや低い融点を有し、従来のPAEK樹脂と同程度の成形性を有していることが確認できる。
本発明のポリアリールエーテルケトン樹脂は、結晶性が向上したことにより、ガラス転移点前後における力学物性の低下が小さいフィルムを得られることが示された。
In Table 1, the polyaryletherketone resins of the present invention (Examples 1 and 2) are different from the polyaryletherketone resins (Comparative Examples 1 and 2) consisting of units derived from furandicarboxylic acid and one type of aromatic diol unit. It can be confirmed that the crystallinity is improved compared to . Also, is the polyaryletherketone resin of the present invention (Examples 1 and 2) equivalent to the polyaryletherketone resin (Comparative Examples 1 and 2) consisting of units derived from furandicarboxylic acid and one type of diol unit? It can be confirmed that it has a melting point slightly lower than that, and has moldability comparable to that of conventional PAEK resin.
It has been shown that the polyaryletherketone resin of the present invention has improved crystallinity, so that it is possible to obtain a film with less decrease in mechanical properties around the glass transition point.
Claims (12)
である、請求項2に記載のポリアリールエーテルケトン樹脂。 In the repeating unit (A), Ar 1 is a phenylene group, a naphthylene group, a biphenylene group, which may have a substituent, or the following formula (3)
The polyaryletherketone resin according to claim 2, which is
である、請求項3に記載のポリアリールエーテルケトン樹脂。 In the repeating unit (B), Ar 2 is a phenylene group, a naphthylene group, a biphenylene group, which may have a substituent, or the following formula (4)
The polyaryletherketone resin according to claim 3, which is
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