JP2695066B2 - ポリフェニレンエーテル−ポリアリーレンスルフィド組成物 - Google Patents

ポリフェニレンエーテル−ポリアリーレンスルフィド組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は相溶性のポリアリーレン
スルフィド−ポリフェニレンエーテル組成物の製造、特
にその共重合体含有組成物の製造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリフェニレンエーテルは優れた加水分
解安定性、寸法安定性、靭性、耐熱性及び誘電特性を有
する点で特徴付けられる広範囲に使用されている熱可塑
性エンジニアリング樹脂の一群である。しかしながら、
ポリフェニレンエーテルは耐溶剤性のようなある種の他
の性質が不十分であるという欠点をもつ。
【0003】一方、ポリアリーレンスルフィドは典型的
には285℃程度の高い結晶溶融温度をもつ結晶質エン
ジニアリング熱可塑性樹脂であり、低い燃焼性、高いモ
ジュラス及び侵害性化学薬品及び溶剤に対する優れた耐
性を有する点を特徴とする。しかしながら、該樹脂のガ
ラス転移温度は典型的には85℃程度ときわめて低いも
のであり、その結果ガラス繊維のような充填剤により補
強しない場合には加熱撓み温度は低い。さらに、ポリア
リーレンスルフィドは、たとえばポリフェニレンスルフ
ィドの場合その引張伸びが約2.5%を越えず、しばし
ば1%以下であることから明らかなように、きわめて脆
い。
【0004】高い耐溶剤性、高い加熱撓み温度、良好な
延性及び耐熱性のような性質をもつポリアリーレンスル
フィド−ポリフェニレンエーテル配合物を製造し得るで
あろうことは予測し得る。しかしながら、この型の配合
物は二つの樹脂相間にほとんど又は全く相互作用を生じ
ない結果として、非相溶性であり、相分離及び離層(de
lamination)を生起する。かゝる配合物から製造された
成形品は典型的には低い引張強さ及び衝撃強さをもつ点
を特徴とする。
【0005】
【発明の要旨】本発明はポリアリーレンスルフィド−ポ
リフェニレンエーテル配合物は、それにこれら二種の樹
脂の共重合体を配合することによって相溶化し得ること
及び共重合体含有組成物は予め種々の官能基を結合せし
めた重合体から容易に製造し得ることの知見に基づくも
のである。本発明は高い耐溶剤性、延性及び比較的高い
加熱撓み温度を包含する改善された性質をもつポリアリ
ーレンスルフィド−ポリフェニレンエーテル組成物を提
供するものである。
【0006】したがって本発明は、ポリフェニレンエー
テル−ポリアリーレンスルフィド共重合体分子を含有し
てなり、エポキシ基を含有するポリフェニレンエーテル
とエポキシド反応性官能基を含有するポリアリーレンス
ルフィドとを溶融配合することによって製造されたもの
である組成物を包含する。
【0007】
【発明の詳細な開示】本発明において使用されるエポキ
シ基を含有するポリフェニレンエーテルは当該技術にお
いて既知のポリフェニレンエーテルから製造し得る。ポ
リフェニレンエーテルは種々の変形及び変性された形の
ものを包含し、具体的に後述するものを包含するがそれ
らに限定されないすべてのものを本発明において利用し
得る。
【0008】ポリフェニレンエーテルは式:
【0009】
【化5】 をもつ多数個の構造単位を含むものである。該構造単位
の各々において独立的に、各Q1 はそれぞれハロゲン、
第1級又は第2級低級アルキル(すなわち7個までの炭
素原子を含むアルキル)、フェニル、ハロアルキル、ア
ミノアルキル、炭化水素オキシ又は少なくとも2個の炭
素原子によってハロゲン原子と酸素原子を分離してなる
ハロ炭化水素オキシ基であり;そして各Q2 はそれぞれ
水素、ハロゲン、第1級又は第2級低級アルキル、フェ
ニル、ハロアルキル、炭化水素オキシ又はQ1 について
定義したごときハロ炭化水素オキシ基である。適当な第
1級低級アルキル基の例はメチル、エチル、n−プロピ
ル、n−ブチル、イソブチル、n−アミル、イソアミ
ル、2−メチルブチル、n−ヘキシル、2,3−ジメチ
ルブチル、2−,3−又は4−メチルペンチル基及び対
応するヘプチル基である。第2級低級アルキル基の例は
イソプロピル、第2級ブチル及び3−ペンチル基であ
る。アルキル基は分岐状よりも直鎖状であることが好ま
しい。多くの場合、各Q1 はアルキル又はフェニル基、
特にC1-4 アルキル基でありそして各Q2 は水素であ
る。適当なポリフェニレンエーテルは多数の特許文献に
記載されている。
【0010】本発明で使用されるポリフェニレンエーテ
ルは単独重合体及び共重合体状のポリフェニレンエーテ
ルの両者を包含する。適当な単独重合体はたとえば2,
6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル単位を含有
するものである。適当な共重合体はかゝる単位をたとえ
ば2,3,6−トリメチル−1,4−フェニレンエーテ
ル単位との組合せにおいて含有するランダム共重合体を
包含する。多数の適当なランダム共重合体は単独重合体
とともに特許文献に記載されている。
【0011】分子量、溶融粘度及び/又は衝撃強さのよ
うな性質を改善する分子部分を含むポリフェニレンエー
テルも本発明で使用されるポリフェニレンエーテルに包
含される。かゝる重合体は特許文献に記載されておりか
つポリフェニレンエーテル上に既知の方法でアクリロニ
トリル及びビニル芳香族化合物(たとえばスチレン)の
ようなビニル単量体又はポリスチレン及びエラストマー
のような重合体をグラフト化せしめることによって製造
することができる。グラフト化生成物は典型的にはグラ
フト化及び非グラフト化分子部分の両方を含有する。他
の適当な重合体はカップリング剤を2個のポリフェニレ
ンエーテル鎖のヒドロキシ基と既知の方法で反応させ
て、実質的割合の遊離のヒドロキシ基が残存するという
条件で、ヒドロキシ基とカップリング剤との反応生成物
を含むより高分子量の重合体を形成させてなるカップル
化ポリフェニレンエーテルである。カップリング剤の例
は低分子量ポリカーボネート、キノン類、複素環式化合
物及びホルマール類である。
【0012】ポリフェニレンエーテルは一般にゲル透過
クロマトグラフィーによって測定して約3,000−4
0,000の範囲内の数平均分子量及び約20,000
−80,000の範囲内の重量平均分子量をもつ。その
固有粘度はクロロホルム中で25℃で測定して多くの場
合約0.35−0.6dl/gの範囲内である。
【0013】ポリフェニレンエーテルは典型的には少な
くとも一種の対応するモノヒドロキシ芳香族化合物の酸
化的カップリングによって製造される。特に有用なかつ
容易に入手し得るモノヒドロキシ芳香族化合物は2,6
−キシレノール(各Q1 がメチルでありそして各Q2
水素である)及び2,3,6−トリメチルフェノール
(各Q1 及び一方のQ2 がメチルでありそして他方のQ
2 が水素である)であり、その場合得られる重合体は前
者がポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエー
テル)、後者がポリ(2,3,6−トリメチル−1,4
−フェニレンエーテル)として特徴付けることができ
る。
【0014】酸化的カップリングによるポリフェニレン
エーテルの製造用としては種々の触媒系が知られてい
る。触媒の選択に関しては特別の制限はなく、既知の触
媒の任意のものを使用し得る。多くの場合、かゝる触媒
は銅、マンガン又はコバルト化合物のような少なくとも
一種の重金属化合物を、通常種々の他の物質との組合せ
の形で、含有する。
【0015】好ましい触媒系の第一群は銅化合物を含有
する触媒系からなる。かゝる触媒はたとえば米国特許第
3,306,874号、同第3,306,875号、同
第3,914,266号及び同第4,028,341号
明細書に記載されている。これらの触媒は通常第一銅又
は第二銅イオン、ハライド(すなわちクロライド、ブロ
マイド又はヨーダイド)イオン及び少なくとも一種のア
ミンの組合せである。
【0016】好ましい触媒系の第二群はマンガン化合物
含有触媒系である。かゝる触媒系は一般に二価マンガン
とハライド、アルコキシド又はフェノキシドのようなア
ニオンとの組合せからなるアルカリ性の系である。多く
の場合、このマンガンは一種又はそれ以上の錯化剤及び
/又はキレート化剤、たとえばジアルキルアミン、アル
カノールアミン、アルキレンジアミン、ο−ヒドロキシ
芳香族アルデヒド、ο−ヒドロキシアゾ化合物、ω−ヒ
ドロキシオキシム(単量体状及び重合体状)、ο−ヒド
ロキシアリールオキシム及びβ−ジケトン、との錯体と
して存在する。既知のコバルト含有触媒系もまた有用で
ある。ポリフェニレンエーテルの製造のために適当なマ
ンガン及びコバルト含有触媒系は多数の特許及び刊行物
文献に記載されて当該技術において既知である。
【0017】本発明の目的のために特に有用なポリフェ
ニレンエーテルは式:
【0018】
【化6】 及び
【0019】
【化7】 (式中、Q1 及びQ2 はさきに定義したとおりであり;
各R2 は独立的に水素又はアルキル基であるが、ただし
両方のR2 基中の炭素原子の合計数が6又はそれ以下で
あることを条件とするものとし;そして各R3 は独立的
に水素又はC1-6 第1級アルキル基である)の末端基の
少なくとも一方を有する分子を含んでなるものである。
各R2 が水素でありかつ各R3 がアルキル基、特にメチ
ル又はn−ブチル基であることが好ましい。
【0020】式6のアミノアルキル置換末端基を含む重
合体は、特に銅−又はマンガン−含有触媒を使用する場
合には、酸化的カップリング反応混合物の成分の一つと
して対応する第1級又は第2級モノアミンを配合するこ
とによって得ることができる。かゝるアミン、特にジア
ルキルアミン、好ましくはジ−n−ブチルアミン及びジ
メチルアミンは、多くの場合1個又はそれ以上のQ1
上のα−水素原子の1個を置換することによって、しば
しばポリフェニレンエーテルに化学的に結合されるよう
になる。この反応の主たる部位は重合体鎖の末端単位上
のヒドロキシ基に隣接するQ1 基である。その後の加工
及び/又は配合工程中に、アミノアルキル置換末端基
は、おそらくは式:
【0021】
【化8】 のキノンメチド型中間体の生成を伴う種々の反応に関与
して、しばしば衝撃強さの増加及び他の配合成分との相
溶性の増加を包含する多くの有利な効果をもたらし得
る。これらについての詳細は、こゝに参考文献として引
用する米国特許第4,054,553号、同第4,09
2,294号、同第4,477,649号、同第4,4
77,651号及び同第4,517,341号明細書の
記載を参照されたい。
【0022】式7の4−ヒドロキシビフェニル末端基を
もつ重合体は典型的には、特に銅ハライド−第2級又は
第3級アミン触媒系を使用する場合、式:
【0023】
【化9】 のジフェノキノンを副生物として含む反応混合物から得
られる。この点については、前記引用した米国特許第
4,477,649号明細書及びこゝに参考文献として
引用する米国特許第4,234,706号及び同第4,
482,697号明細書の記載を参照されたい。この型
の混合物において、ジフェノキノンは最終的には実質的
割合で主として末端基として重合体中に結合される。
【0024】前述した条件下で得られる多くのポリフェ
ニレンエーテルにおいて、実質的割合、典型的には重合
体の約90重量%程度を構成する割合、の重合体分子は
式6及び7の一方又はしばしば両者をもつ末端基を含有
する。しかしながら、他の末端基も存在し得ること及び
本発明は広い意味ではポリフェニレンエーテル末端基の
分子構造に依存しなくてもよい点を理解すべきである。
【0025】前記したところから、本発明において使用
されるべきポリフェニレンエーテルは構造単位の変動又
は付随的な化学的特性の変動に関係なく現在知られてい
るすべてのポリフェニレンエーテルを包含することは当
業者には明らかであろう。
【0026】本発明の目的のためには、ポリフェニレン
エーテルがエポキシ基を含むことが必須である。これら
のエポキシ基は末端基の形又は重合体鎖上の置換基の形
で存在し得る。エポキシ基が置換基中に存在する重合体
の例は国際特許(PCT)出願公開87/07279号
公報に記載されるポリフェニレンエーテルとグリシジル
メタクリレート及び類似の単量体との反応生成物であ
る。エポキシ含有末端基の例は上記PCT出願公開公報
に記載されるテレフタロイルクロライドとグリシドール
との反応生成物、米国特許第4,460,743号明細
書に記載のポリフェニレンエーテルとエピクロルヒドリ
ンとの反応生成物及び欧州特許出願第347,828号
明細書に記載のエポキシトリアジン末端ポリフェニレン
エーテルである。前記したすべての特許及び特許出願明
細書をこゝに参考文献として組入れる。
【0027】エポキシトリアジン末端ポリフェニレンエ
ーテルは本発明の目的のために特に好ましい。これらは
式:
【0028】
【化10】 (式中、Xはアルキル、シクロアルキル又は芳香族基又
は式:
【0029】
【化11】 の基でありそしてR1 は二価の脂肪族、脂環族、複素環
族又は非置換もしくは置換芳香族炭化水素基である)を
もつ末端基の存在によって特徴付けられる。式10中の
基Xはアルキル又はシクロアルキル基、典型的には低級
アルキル、特に第1級又は第2級低級アルキル基;芳香
族基、典型的には単環式でかつ6−10個の炭素原子を
含むもの、特に芳香族炭化水素基;あるいは式11の基
であり得る。式10及び11において、R1 は脂肪族、
脂環族、芳香族(当該技術において認識されている置換
基を含有する芳香族基を包含する)又は複素環族基であ
り得る。R1 は通常低級アルキレン基、特にメチレン基
である。
【0030】かゝるエポキシトリアジン末端ポリフェニ
レンエーテルは反応性条件下、塩基性試薬の存在下で少
なくとも一種のポリフェニレンエーテルと式:
【0031】
【化12】 のエポキシクロルトリアジンとを接触させることによっ
て製造することができる。式12の典型的なエポキシク
ロルトリアジンは2−クロル−4,6−ジグリシドキシ
−1,3,5−トリアジン(以下“DGCC”とい
う)、2−クロル−4−メトキシ−6−グリジドキシ−
1,3,5−トリアジン、2−クロル−4−(n−ブト
キシ)−6−グリシドキシ−1,3,5−トリアジン
(以下“BGCC”という)及び2−クロル−4−
(2,4,6−トリメチルフェノキシ)−6−グリシド
キシ−1,3,5−トリアジン(以下“MGCC”とい
う)を包含する。これらの化合物はまたシアヌル酸から
誘導されるかのごとく命名することもでき、DGCC、
BGCC及びMGCCはそれぞれジグリシジルクロルシ
アヌレート、n−ブチルグリシジルクロルシアヌレート
及び2,4,6−トリメチルフェニルグリシジルクロル
シアヌレートと命名し得る。これらは、たとえば、2,
4,6−トリクロルトリアジン(塩化シアヌル)とグリ
シドール又はグリシドール及びn−ブタノール又はメシ
トールの組合せとの反応によって製造することができ
る。塩化シアヌル及びn−ブチルジクロルシアヌレート
はいずれも商業的に入手可能である。
【0032】エポキシトリアジンとポリフェニレンエー
テルとの反応は水及び非極性有機液体を含んでなる媒質
中で界面で達成し得る。塩基性試薬は水溶性塩基、典型
的にはアルカリ金属水酸化物、好ましくは水酸化ナトリ
ウムである。塩基性試薬はエポキシクロルトリアジン及
びポリフェニレンエーテルの混合物に添加してもよく、
あるいはまずポリフェニレンエーテルと反応させて塩を
形成させ、ついでこれをエポキシクロルトリアジンと接
触させてもよい。さらに相間移動触媒も使用される。一
般に使用される反応条件下で安定かつ有効であるかゝる
触媒の任意のものを使用し得る。どの触媒が適当である
かは当業者には容易に認知されるであろう。分子当り少
なくとも2個、典型的には2又は3個、のアルキル基が
約5−20個の炭素原子を含むテトラアルキルアンモニ
ウムクロライドが好ましい。
【0033】約20−100℃の範囲の反応温度を使用
し得る。エポキシクロルトリアジンの使用量はポリフェ
ニレンエーテルに基づいて約1−6重量%、好ましくは
約2−6重量%の範囲である。多くの場合、塩基の当量
対エポキシクロルトリアジンのモル数の比は約0.5−
1.5:1である。
【0034】エポキシトリアジン末端ポリフェニレンエ
ーテルは慣用の方法、典型的には非溶剤による沈殿によ
って単離することができる。使用し得る非溶剤の例はメ
タノール、1−プロパノール、アセトン、アセトニトリ
ル及びそれらの混合物を包含する。
【0035】非溶剤がアルコール、特にメタノールであ
る場合には、該アルコールはエポキシトリアジン末端ポ
リフェニレンエーテル上のエポキシトリアジン分子部分
と塩基によって助長される反応を生起して通常エポキシ
ド基の損失をもたらすおそれがある。この反応を抑制す
るために二つの操作法のいずれか又は両者を使用するこ
とができる。第一の方法は反応混合物を任意の都合のよ
い酸性化合物で中和する方法であり、ガス状、液体状又
は固体状の二酸化炭素の使用がしばしば好ましい。第二
の方法は生成物と接触せしめたアルコールを慣用の手
段、典型的には次後の乾燥工程を包含する手段によって
できる限り速やかかつ完全に生成物から除去する方法で
ある。
【0036】本発明において有用なエポキシトリアジン
末端ポリフェニレンエーテルの製造を以下の調製によっ
て説明する。
【0037】
【調製例1】クロロホルム中25℃で測定して0.40
dl/gの固有粘度をもつポリ(2,6−ジメチル−1,
4−フェニレンエーテル)400gをトルエン2500
mlに溶解した溶液に10%水酸化ナトリウム水溶液19
mlを添加し、ついで少量の塩化メチレン中に溶解したM
GCC20g及びアルキル基中の炭素原子数が8−10
個である商業的に入手し得るメチルトリアルキルアンモ
ニウムクロライドのトルエン中10%溶液の48gを添
加した。この混合物を30分間激しく撹拌し、その後に
生成物をブレンダー中でメタノールによって沈殿させそ
して速やかに濾過し、メタノールで洗滌しそして真空乾
燥した。この生成物はプロトン核磁気共鳴スペクトル分
析の結果、約1.5重量%のエポキシトリアジン分子部
分を含有することが認められた。
【0038】本発明において使用されるポリアリーレン
スルフィドはイオウ原子によって互いに分離されている
アリーレン基を含む既知の重合体から誘導される。これ
らはポリフェニレンスルフィド(以下“PPS”と略記
することもある)及び置換ポリフェニレンスルフィドを
包含する。
【0039】PPSはそれが入手容易でありかつ比較的
低コストであるという理由でしばしば好ましいものであ
る。PPSは典型的には、場合によっては1,3,5−
トリクロルベンゼンのような分岐剤を少割合で使用し
て、p−ジクロルベンゼンと硫化ナトリウムとを反応さ
せることによって製造される。ポリアリーレンスルフィ
ドの製造に使用される典型的な試薬及び条件の詳細につ
いてはこゝに参考文献として引用する米国特許第4,7
94,163号明細書の記載を参照されたい。
【0040】ポリアリーレンスルフィドは分子量の測定
に使用される実質的にすべての溶剤に不溶であるので、
その分子量を測定することはしばしば実施不能である。
したがって、メルトフロー特性によって相対的分子量を
間接的に表示する方法が通常採用される。本発明の目的
のためには、ポリアリーレンスルフィドのメルトフロー
特性は臨界的なものではない。約20−1000g/1
0分(315℃、5kg負荷)の範囲の値が典型的であ
る。
【0041】本発明の目的のためには、ポリアリーレン
スルフィドはエポキシド反応性官能基を含むことが必要
である。この定義の範囲内の典型的な官能基はアミノ
基、カルボン酸基及びチオール基である。これらの官能
基は種々の方法で提供し得る。
【0042】たとえば米国特許第4,769,424号
明細書に記載されるこれらの方法の一つはジハロジアリ
ールスルフィドとアルカリ金属硫化物とを反応させてハ
ロゲン末端基をもつポリアリーレンスルフィドを形成
し、ついでこれを置換チオフェノールとさらに反応さ
せ、ハロゲン化水素を離脱させて末端基上に所要の置換
基をもつポリアリーレンスルフィドを形成させることか
らなる。別の一方法においては、ポリアリーレンスルフ
ィドはアルカリ金属硫化物とジクロル芳香族化合物及び
/又はモノクロル芳香族化合物(連鎖停止剤として使用
される)の混合物との反応によって製造され、その場合
該混合物は所要の官能基を含む少なくとも一種のかゝる
化合物を含有するものとする。
【0043】米国特許出願SN.07/373,080
号明細書に記載されている第三の方法はポリアリーレン
スルフィドと所要の官能基を含むジスルフィドとを、典
型的には約225−375℃の範囲の温度で、溶融物中
で又は1−クロルナフタリンのような適当な高沸点溶剤
中で反応させる方法である。この方法をつぎの調製例に
よって説明する。調製例中で使用したポリアリーレンス
ルフィドは300℃、5kg負荷で測定して71g/10
分のメルトフロー値をもつ硬化PPSであった。実施例
中、すべてのパーセント表示は重量による。反応性にキャップされたPPSの調製例
【0044】
【調製例I】微粉末状のPPS5g及びビス(4−アミ
ノフェニル)ジスルフィド250mgの均質混合物を窒素
でパージし、機械的撹拌条件下で350℃に6分間加熱
しそして冷却した。この生成物を1−クロルナフタリン
15ml中に230℃で溶解し、室温まで冷却しそしてソ
ックスレー抽出器中でクロロホルムで抽出し、残渣とし
て得た固体4.81g(理論値の96%)をフーリエ変
換赤外分光法及び元素分析によって分析した結果、使用
したビス(4−アミノフェニル)ジスルフィドの71%
に相当する割合のアミノ官能基を含む所望のアミノフェ
ニル末端PPSであることが認められた。
【0045】
【調製例II】3種類の反応性末端基をもつPPS組成物
をそれぞれ1.52%、0.5%及び0.1%のビス
(4−アミノフェニル)ジスルフィドを用いて調製例I
で使ったPPSから製造した。製造は逆回転二軸スクリ
ュー押出機中で400rpm、135−302℃の範囲
の温度で溶融配合することによって行なった。0.5%
及び0.1%のジスルフィドから製造された組成物は容
易にストランドに形成され、幾分脆いワイヤ状ストラン
ドを与えた。1.52%のジスルフィドから製造された
組成物はストランドに形成するのは困難であった。
【0046】上記各組成物を強制空気循環炉中で260
℃に加熱することによって硬化させた。1時間を越える
硬化時間を用いた場合にメルトフローの顕著な減少が認
められた。最適のメルトフロー条件は4−6時間の硬化
時間において得られた。
【0047】それぞれの未硬化及び硬化組成物約100
mgを含んでなる試料を2枚のステンレス鋼板の間に保持
された2枚のポリテトラフルオルエチレン被覆箔の間に
置き、300−310℃に予備加熱されたカーバー(Ca
rver)プレス中に装入し、1分間平衡化しそして105
0kg/cm2 でプレスした。圧力を解放しそして重合体及
び箔のシートを直ちに水浴中で急冷してPPS連鎖の結
晶化を防止し、その後これらを定量的赤外分析に供した
結果、各々の場合にアミノ基の存在が認められた。した
がって、アミン官能基は硬化に際してその割合が若干減
少するけれども失なわれなかったことが明らかに認めら
れる。
【0048】
【調製例III 】ビス(4−アミノフェニル)ジスルフィ
ド62.58g(252ミリモル)、無水トリメリト酸
96.84g(504ミリモル)及び氷酢酸400mlの
混合物を還流下に撹拌しつつかつ水及び酢酸を蒸留によ
って除去しつつ21/2 時間加熱した。酢酸の追加量20
0mlを添加しそしてこの反応器に4Aモレキュラーシー
ブを充填したトラップをとりつけてから還流を11/2 時
間継続した。濾過により黄色結晶質固体を得、酢酸で洗
滌しかつ乾燥した後、生成物の収量は143g(理論値
の95.1%)あった。質量分光分析の結果、この生成
物は4,4′−ビス(4−カルボキシフタルイミドフェ
ニル)ジスルフィドを主成分とし、少量の対応するトリ
スルフィドを含むことが認められた。
【0049】PPS10g及び上記ジスルフィド401
mgの混合物を1−クロルナフタリンとともに250℃で
撹拌しつつ2時間加熱した。この溶液を冷却しそして沈
殿した固体を濾過し、アセトンで洗滌しそして乾燥し
た。全収率は理論値の94.6%であった。
【0050】この重合体の一部をジメチルアセトアミド
で抽出して未反応のジスルフィドを除去し、実施例3に
述べたごとく圧縮成形しそして急冷した。これをフーリ
エ変換赤外分光法によって分析した結果、イミド基及び
カルボン酸基の存在が示された。既知の官能基の標準物
と比較した結果、カルボン酸官能基の41%はPPS連
鎖に結合されていることが認められた。
【0051】
【調製例IV】PPS1.998g及び調製例III で得た
ジスルフィド80mgの混合物をねじ蓋をした試験管中で
窒素雰囲気下310℃で10分間十分に混和しかつ加熱
し、その後試験管を冷水中で急冷した。生成物を1−ク
ロルナフタリン中に220℃で溶解し、この溶液を冷却
することによって沈殿させそして濾過によって除去し
た。ジメチルアセトアミドでの抽出の前後に赤外分光分
析した結果カルボキシル官能基の100%はPPS連鎖
に結合していることが認められた。
【0052】
【調製例V】PPS750g及び調製例III で得たジス
ルフィド15gの混合物を一軸スクリュー押出機上で2
70−290℃の範囲の温度で押出した。脆い褐色固体
である押出物をフーリエ変換赤外分光分析によって分析
した結果、カルボキシフタルイミド基を含むことが認め
られた。
【0053】
【調製例VI】PPS1.5kg及びジスルフィド15gを
使用して調製例Vの方法を反復した。押出物は調製例V
の押出物よりも低いメルトフロー値をもち、調製例Vの
押出物と比較して脆くなく、連続的にストランドに形成
することができかつペレットに切断することができた。
【0054】
【調製例VII 】ビス(4−アミノフェニル)ジスルフィ
ド23.91g(96.3ミリモル)、トルエン100
ml及びm−クレゾール247mlの混合物を室温で撹拌し
そしてさらに撹拌を続けつつ3,3′,4,4′−テト
ラカルボキシベンゾフェノンジ無水物124.07g
(385.1ミリモル)及びトルエン147mlを20分
かかって添加した。さらに別量のトルエン50ml及びm
−クレゾール50mlを添加しそして混合物を還流下に2
時間加熱し、その間トルエンを部分的に留去せしめた。
ついでこの反応器に4Aモレキュラーシーブを充填した
トラップをとり付けそして加熱をさらに1時間続けた。
この混合物をトルエン2リットル中に注入しそして沈殿
した固体を濾過により分離しそしてトルエンで洗滌しか
つアセトンで数回洗滌した。所望の4,4−ビス〔4−
(3,4−ジカルボキシベンゾイル)フタルイミドフェ
ニル〕ジスルフィドジ無水物が66.83g(理論値の
86.4%)の量で得られた。それは160−180℃
で溶融した。
【0055】PPS2g及び上記のジスルフィド79mg
の固体混合物を窒素雰囲気中で310℃に10分間加熱
し、ついで冷水中に浸漬することによって急冷した。こ
の生成物を1−クロルナフタリン15ml中に220℃で
溶解し、直ちに冷却し、アセトンで洗滌しそして真空中
で80℃で乾燥した。
【0056】この生成物の一部を調製例IIに述べたごと
く圧縮成形した。これをフーリエ変換赤外分光法で分析
した結果、そのスペクトルはイミド基及び無水物カルボ
ニル基の存在を示した。
【0057】生成物の第二の部分はソックスレー抽出器
中でジメチルアセトアミドで抽出しそして同様に成形し
かつ分析した。そのイミド吸収帯を非抽出物質のイミド
吸収帯と比較した結果、100%の官能基の存在が認め
られた。
【0058】
【調製例VIII】o−ジクロルベンゼン400ml中のベン
ゾフェノン−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸ジ
無水物124.65g(387ミリモル)の溶液を、そ
れにビス(4−アミノフェニル)ジスルフィド24.0
2g(96.7ミリモル)及びo−ジクロルベンゼン1
00mlを少量ずつ添加しながら、180℃に加熱した。
この混合物を還流下に2時間加熱し、その間水を蒸留に
より除去した。
【0059】この溶液を室温まで冷却すると固体が分離
し、これを濾過によって集め、シクロヘキサンで洗滌し
そして乾燥した。それを過剰量のメタノールとともに還
流下に加熱しそして冷却すると再び沈殿が生じた。この
沈殿物を濾過によって分離しそしてメタノールで洗滌す
ると所望の4,4′−ビス〔4−(3,4−ジカルボキ
シベンゾイル)フタルイミドフェニル〕ジスルフィドジ
メチルエステル77.66g(理論値の98%)が得ら
れた。その元素分析は6.8%のイオウ(理論量7.0
%)の存在を示した。
【0060】PPS1.5kg及び上記のジスルフィド3
0gの混合物を一軸スクリュー押出機上で300−31
4℃の範囲の温度で押出した。この押出物の一部を粉砕
しそしてソックスレー抽出器中でジメチルアセトアミド
で7時間抽出し、その後にそれをフーリエ変換赤外分光
分析した結果、96%の官能基の存在が認められた。
【0061】この生成物を強制空気循環炉中で260℃
に3時間加熱することによって硬化させるとメルトフロ
ーの140g/10分から100g/10分への減少が
生起した。この減少は分子量の増加を示すものである。
【0062】
【調製例IX】PPS1.5kg及びビス(4−アミノフェ
ニル)ジスルフィドと無水トリメリト酸との反応によっ
て製造されたビス〔4−(4−カルボキシフタルイミ
ド)フェニル〕ジスルフィド15gの均質混合物を一軸
スクリュー押出機上で260−290℃で押出した。こ
の押出物を強制空気循環炉中で260℃で1時間硬化し
た。かく硬化されたカルボキシ官能基をもつPPSの3
10℃、1kg負荷の条件におけるメルトフロー値はもと
のPPSの同条件におけるメルトフロー値5.1g/1
0分と比較して1.2g/10分であった。
【0063】ポリアリーレンスルフィドは約200℃以
上の温度において酸素含有ガス(通常空気)と接触させ
て加熱することによって“硬化”することができ、その
結果メルトフロー値の実質的減少及び明らかにそれに付
随する分子量の増加を達成し得ることは既知である。こ
の硬化反応の正確な本質は判明していないが、それは連
鎖の分岐及び/又は連鎖の延長を伴うものと考えられ、
それはおそらくは熱的に又はある型の酸化によって生起
するものと思われる。本発明に従って使用されるポリア
リーレンスルフィドは典型的には固体又は液体状態で約
225−350℃の範囲の温度で約2−6時間の硬化時
間で硬化することができる。
【0064】多くの場合、ポリアリーレンスルフィド上
の好ましい官能基はアミノ基、特に第1級アミノ基であ
る。慣用的方法によって製造された商業的に入手し得る
ポリアリーレンスルフィドは、前述した製造法の一つが
使用されなかった場合でさえも、相当量のかゝるアミノ
基を含むことがしばしば認められる。これはおそらくは
分子中にN−メチル−2−ピロリドンのような含窒素溶
剤から誘導される分子部分が結合された結果である。
【0065】ポリアリーレンスルフィド上に存在しなけ
ればならないエポキシド反応性官能基の正確な割合は簡
単な実験によって容易に決定し得る。そのために必要な
ことはエポキシ基含有ポリフェニレンエーテルとの反応
生成物を製造しかつ分析することのみである。実質的割
合の共重合体の生成が検出されれば所要の官能基がポリ
アリーレンスルフィド上に所要の割合で存在していたも
のと推測し得る。
【0066】一般に、検出し得る割合のアミノ型窒素が
存在しない場合でさえも、ポリアリーレンスルフィドの
窒素含量が約800ppm以上であれば本発明に従うあ
る割合の共重合体の生成が認められる。この理由はまだ
十分に判明していない。好ましい窒素の割合は約120
0−3000ppmの範囲である、というのはこの範囲
内で共重合体の生成のために有利な傾向がしばしば観察
されるからである。
【0067】多くの場合、本発明の組成物はかゝる共重
合体のほかにポリフェニレンエーテル及びポリアリーレ
ンスルフィドを含有する。存在するこうした共重合体は
単独重合体成分のための相溶化剤として作用するので、
単独重合体の存在は有害ではない。
【0068】存在する共重合体のおよその割合は組成物
を熱い1−クロルナフタリン中に溶解し、冷却によって
高表面積の固体を沈殿させそして該固体をクロロホルム
で抽出することによって測定し得る。当初に使用したポ
リアリーレンスルフィドの量を超える量の不溶性物質が
共重合されたポリフェニレンエーテルに相当するとすれ
ば、そしてさらに該共重合されたポリフェニレンエーテ
ルが等重量のポリアリーレンスルフィドに結合されると
仮定すれば、共重合体の割合は共重合されたポリフェニ
レンエーテルの重量を2倍しそしてそれを最初に使用し
た重合体の重量で割ることによって決定し得る。この数
値をパーセントに換算しそしてエポキシ官能基をもつポ
リフェニレンエーテルを単独で同様に処理する対照試験
において得られた数値を差引くことによって補正する。
【0069】本発明の組成物は前記したポリフェニレン
エーテル及びポリアリーレンスルフィドを溶融配合する
ことによって製造される。回分式及び連続式装置の使用
を包含する任意既知の溶融配合法を使用し得る。押出し
法は普通のかつしばしば好ましい溶融配合法である。典
型的な溶融配合温度は約200−350℃の範囲内であ
る。
【0070】本発明の組成物の加熱撓み温度は該組成物
を約175−250℃の範囲の温度でアニール処理する
ことによって顕著に高められることがしばしば認められ
る。同時に、衝撃強さ、引張強さ及び引張伸びのような
他の性質が幾分低下するかもしれない。この方法でアニ
ール処理された組成物、特に成形品の形の組成物は、本
発明の範囲内である。
【0071】本発明はさらにポリフェニレンエーテル及
びポリフェニレンスルフィドのいずれか又は両方と相溶
性であるエラストマー状耐衝撃性改良剤を含む組成物を
包含する。
【0072】ポリフェニレンエーテル用の耐衝撃性改良
剤は当該技術において周知である。これらは典型的には
オレフィン、ビニル芳香族単量体、アクリル酸、アルキ
ルアクリル酸及びそれらのエステル誘導体ならびに共役
ジエンからなる群から選んだ一種又はそれ以上の単量体
から誘導される。特に好ましい耐衝撃性改良剤は室温で
弾性を示す天然及び合成重合体状物質を包含するゴム状
高分子量物質である。これらはランダム、ブロック、ラ
ジアルブロック、グラフト及びコア−シェル型共重合体
ならびにそれらの組合せを包含する単独重合体及び共重
合体の両者を包含する。
【0073】本発明において使用し得るオレフィン重合
体及び共重合体は低密度ポリエチレン、高密度ポリエチ
レン、線状低密度ポリエチレン、アイソタクチックポリ
プロピレン、ポリ(1−ブテン)、ポリ(4−メチル−
1−ペンテン)、プロピレン−エチレン共重合体等を包
含する。別のオレフィン共重合体は一種又はそれ以上の
α−オレフィン、特にエチレン、とたとえば酢酸ビニ
ル、アクリル酸及びアルキルアクリル酸ならびにそれら
のエステル誘導体、たとえばエチルアクリレート、メタ
クリル酸、メチルメタクリレート等、を包含する共重合
性単量体との共重合体を包含する。金属イオンで完全に
又は部分的に中和され得るアイオノマー樹脂も適当であ
る。
【0074】特に有用な耐衝撃性改良剤の一群はビニル
芳香族単量体から誘導されるものである。これらはAB
型及びABA型ブロック共重合体、ラジアルブロック共
重合体及びビニル芳香族−共役ジエンコア−シェル型グ
ラフト共重合体を包含する。
【0075】ビニル芳香族単量体から誘導された樹脂の
特に好ましい一群はモノアルケニルアレーン(通常スチ
レン)ブロック及び共役ジエン(たとえばブタジエン又
はイソプレン)又はオレフィン(たとえばエチレン−プ
ロピレン、エチレン−ブチレン)ブロックを含んでな
り、AB及びABAブロック共重合体として表わされる
ブロック共重合体である。共役ジエンブロックは部分的
に又は完全に水素添加することができ、その場合性質は
オレフィンブロック共重合体に類似する。
【0076】適当なAB型ブロック共重合体はたとえば
こゝに参考文献として引用する米国特許第3,078,
254号、同第3,402,159号、同第3,29
7,793号、同第3,265,765号及び同第3,
594,452号明細書及び英国特許第1,264,7
41号明細書に記載されている。AB型ブロック共重合
体の典型的な一群の例はポリスチレン−ポリブタジエン
(SBR)、ポリスチレン−ポリイソプレン及びポリ
(α−メチルスチレン)−ポリブタジエンを包含する。
かゝるAB型ブロック共重合体はフィリップ・ペトロリ
アム社の商標“ソルプレン(SOLPRENE)”を包含する多
数の供給源から商業的に入手可能である。
【0077】さらに、ABA型トリブロック共重合体及
びそれらの製造法ならびに所望の場合に行なわれる水素
添加はこゝに参考文献として引用する米国特許第3,1
49,182号、同第3,231,635号、同第3,
462,162号、同第3,287,333号、同第
3,595,942号、同第3,694,523号及び
同第3,842,029号明細書に記載されている。
【0078】トリブロック共重合体の例はポリスチレン
−ポリブタジエン−ポリスチレン(SBS)、ポリスチ
レン−ポリイソプレン−ポリスチレン(SIS)、ポリ
(α−メチルスチレン)−ポリブタジエン−ポリ(α−
メチルスチレン)及びポリ(α−メチルスチレン)−ポ
リイソプレン−ポリ(α−メチルスチレン)を包含す
る。特に好ましいトリブロック共重合体はシエル社から
登録商標“キャリフレックス(CARIFLEX)”、“クレイ
トン(KRATON)D”及び“クレイトン(KRATON)G”と
して商業的に入手可能である。
【0079】耐衝撃性改良剤の別の一群は共役ジエンか
ら誘導されるものである。共役ジエンを含有する多数の
共重合体はすでに前述したが、別の共役ジエン型耐衝撃
性改良剤樹脂はたとえば一種又はそれ以上の共役ジエン
の単独重合体及び共重合体、たとえばポリブタジエン、
ブタジエン−スチレン共重合体、イソプレン−イソブチ
レン共重合体、クロルブタジエン重合体、ブタジエン−
アクリロニトリル共重合体、ポリイソプレン等を包含す
る。エチレン−プロピレン−ジエン単量体ゴム(EPD
Mのゴム)も使用し得る。これらの代表的なものは主割
合のエチレン単位、中程度の割合のプロピレン単位及び
約20モル%までの割合の非共役ジエン単量体単位から
なるものである。多数のかゝるEPDMのゴム及びそれ
らの製造法はこゝに参考文献として引用する米国特許第
2,933,480号、同第3,000,866号、同
第3,407,158号、同第3,093,621号及
び同第3,379,701号明細書に記載されている。
【0080】別の適当な耐衝撃性改良剤はコア−シェル
型グラフト共重合体である。一般に、これらは主として
共役ジエンからなるゴム状コア又は主として架橋アクリ
レートからなるゴム状コア及び該コア上に重合されたか
つモノアルケニルアレーン及び/又はアクリル系単量体
の単独又は好ましくは他のビニル単量体との組合せから
誘導される−又はそれ以上のシェルを有する。かゝるコ
ア−シェル型共重合体はたとえばローム・アンド・ハー
ス社から商標名KM−611、KM−653及びKM−
330として販売されているものを含み、広く商業的に
入手可能でありかつ米国特許第3,808,180号、
同第4,034,013号、同第4,096,202
号、同第4,180,494号及び同第4,292,2
33号明細書に記載されている。
【0081】コア及びシェルの界面にそれらに使用され
た樹脂の相互貫入状網状構造を有することを特徴とする
コア−シェル型共重合体も有用である。この点で特に好
ましい共重合体はゼネラル・エレクトリック社から商標
名“ジェロイ(GELOY )”樹脂として入手し得るかつ米
国特許第3,944,631号明細書に記載されている
ASA型共重合体である。
【0082】さらに、前記重合体及び共重合体に官能基
及び/又は極性もしくは活性基をもつ単量体を共重合又
はグラフト化せしめたものも使用し得る。最後に、その
他の適当な耐衝撃性改良剤はチオコールゴム、ポリスル
フィドゴム、ポリウレタンゴム、ポリエーテルゴム(た
とえばポリプロピレンオキシド)、エピクロルヒドリン
ゴム、エチレン−プロピレンゴム、熱可塑性ポリエステ
ルエラストマー及び熱可塑性エーテル−エステル及びエ
ーテル−アミドエラストマーを包含する。耐衝撃性改良
剤又はその他の樹脂質物質の割合は広範囲に変動し得
る。ジブロック又はトリブロック共重合体のような耐衝
撃性改良剤は通常ポリフェニレンエーテル100部当り
約50部までの量で存在する。
【0083】本発明の組成物中にその他の慣用の物質を
存在させることも本発明の意図する範囲内である。これ
らの物質は充填剤、抑制剤、離型剤等を包含する。ガラ
ス繊維、グラファイト繊維又はポリアミド繊維のような
繊維質充填剤がしばしば使用され、特にガラス繊維はそ
れらの存在によって組成物の加熱撓み温度をさらに高め
得るのでしばしば好ましい。組成物中の繊維質充填剤の
割合は全組成物に基づいて通常約30重量%までであ
る。
【0084】本発明を例証するつぎの実施例において、
使用したポリアリーレンスルフィドはつぎの特性をもつ
ポリフェニレンスルフィドであった。こゝでメルトフロ
ーは300℃及び5kgの負荷の条件下で測定した10分
間の数値である。LMW−慣用の方法で製造された窒素
含量約1000ppm、600gより大きいメルトフロ
ー値をもつ未硬化のPPSHMW−LMWより低いメル
トフロー値をもつ線状PPSCL−71gのメルトフロ
ー値をもつ硬化されたLMWBL−分岐剤を導入して製
造された窒素含量約1000ppmの軽度に硬化された
PPSAF−共単量体として3,5−ジクロルアニリン
を使用することによってアミン基を導入されて製造され
た窒素含量約2500ppmのPPSTAF−末端キャ
ップ剤として3,5−ジアミノクロルベンゼンを使用す
ることによってアミン基を導入されて製造された窒素含
量約1800ppmのPPSCAF−窒素含量約190
0ppmの硬化されたAFCTAF−窒素含量約150
0ppmの硬化されたTAFつぎの実施例においてすべ
ての部及びパーセントは重量によるものである。
【0085】
【実施例1−7】調製例1の生成物32.5部、PPS
55部及び重量平均分子量29,000をもつポリスチ
レン末端ブロック及び重量平均分子量116,000を
もつ水素添加ブタジエン中央ブロックからなる商業的に
入手し得るトリブロック共重合体12.5部の乾燥配合
物を実験用ボールミル(ジャーミル)中で混合しそして
同方向に回転する相互にかみ合う二軸スクリュー押出機
中で真空吸引しながら130−290℃の温度で押出し
た。押出物を水中で急冷し、ペレットに形成し、強制空
気循環炉中で100−110℃で乾燥しそして試験片に
成形した。これらの試験片をついでノッチ付きアイゾッ
ト衝撃強さ(ASTM試験法D256)、ノッチなしア
イゾット衝撃強さ(ASTM試験法D256の変形
法)、引張特性(ASTM試験法D638)、曲げ特性
(ASTM試験法D790)及び1.8MPaにおける
加熱撓み温度(ASTM試験法D648)について試験
した。特定の組成物はさらに前記した方法を用いて共重
合体の割合を測定した。これらの試験結果を表1に示
す。
【0086】
【表1】
【0087】
【実施例8−13】実施例1−7の試験片の特定のもの
を200℃で1時間アニール処理しそして再び試験し
た。これらの試験結果を表2に示す。
【0088】
【表2】
【0089】
【実施例14−17】実施例1−7と同様の、ただし耐
衝撃性改良剤を含まない組成物を調製例1の生成物及び
CLを種々の割合で使用して製造した。これらの組成物
の性質を表3に示す。
【0090】
【表3】 これらの試験結果から、耐衝撃性改良剤を使用しない場
合には、加熱撓み温度は増大するが、衝撃強さは低下す
ることが認められるであろう。
【0091】
【実施例18−21】実施例1−7の方法に従って、調
製例1の組成物50部、CL40部及びつぎに示す種々
のエチレン−(メタ)アクリレート共重合体10部から
配合物を製造した。
【0092】実施例18:12%が亜鉛塩に転化された
ものであるエチレン−メタクリル酸共重合体 実施例19:41%がナトリウム塩に転化されたもので
あるエチレン−メタクリル酸共重合体 実施例20:10g/10分のメルトフロー値をもつエ
チレン−アクリル酸共重合体 実施例21:5g/10分のメルトフロー値をもつエチ
レン−アクリル酸共重合体 試験結果を表4に示す。
【0093】
【表4】
【0094】
【実施例22−25】実施例1−7の方法を用いて調製
例1の生成物32.5部、耐衝撃性改良剤12.5部及
びHMW55部の配合物を製造した。実施例22,24
及び25においては実施例1−7の耐衝撃性改良剤を使
用し、実施例23においては商業的に入手し得るエポキ
シ官能基をもつポリエチレンを耐衝撃性改良剤として使
用した。関連するパラメーター及び試験結果を表5に示
す。
【0095】
【表5】
【0096】
【実施例26】実施例1−7の方法に従って、HMW6
3部及び調製例1の生成物37部を含むが耐衝撃性改良
剤を含まない組成物を生成した。この組成物はつぎの性
質を有していた。
【0097】
【0098】
【実施例27−28】調製例1の生成物32.5部、実
施例1−7の耐衝撃性改良剤12.5部及び異なる割合
のHMW及びガラス繊維を含む組成物を製造した。その
際、まずガラス繊維をHMWの一部と予備配合して濃縮
物を形成し、ついでこれを残りの成分と配合した。関連
する割合及び性質を表6に示す。
【0099】
【表6】
【0100】
【実施例29】実施例1−7の方法に従って、調製例IX
の生成物55部、調製例1の生成物32.5部及びトリ
ブロック共重合体12.5部から配合物を製造した。こ
の配合物の分析は約36.7%のPPS−ポリフェニレ
ンエーテル共重合体の存在を示した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリック・ウィルヘルム・ウォールス アメリカ合衆国、ニューヨーク州、ロン セラー、テリスカ・アベニュー、アー ル・ディ・1(番地なし) (72)発明者 トオル・タケコシ アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スコ ティア、ドロムス・ロード、171番 (72)発明者 アンドルウ・ジェイムス・カルソー アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スケ ネクタデイ、ジレスピイ・ストリート、 1086番 (56)参考文献 特開 平1−259060(JP,A) 特開 平2−75657(JP,A) 特開 平2−64150(JP,A) 特開 平2−281788(JP,A) 特開 平2−296864(JP,A)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式: 【化1】 (式中、Xはアルキル、シクロアルキルもしくは芳香族
    基又は式: 【化2】 の基であり、そしてR1 は二価脂肪族、脂環族、複素環
    族又は非置換もしくは置換芳香族炭化水素基である)の
    末端基を有するポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェ
    ニレンエーテル)と、エポキシド反応性官能基を含有す
    るポリフェニレンスルフィドとを溶融配合することによ
    って製造される、ポリフェニレンエーテル−ポリフェニ
    レンスルフィド共重合体分子を含む組成物。
  2. 【請求項2】 R1 がメチレン基である請求項1記載の
    組成物。
  3. 【請求項3】 Xが2,4,6−トリメチルフェニル基
    である請求項2記載の組成物。
  4. 【請求項4】 さらにエラストマー状衝撃改良剤を含有
    する請求項3記載の組成物。
  5. 【請求項5】 エポキシド反応性官能基がアミノ基であ
    る請求項1記載の組成物。
  6. 【請求項6】 ポリフェニレンスルフィドが硬化ポリフ
    ェニレンスルフィドである請求項1記載の組成物。
  7. 【請求項7】 約175−250℃の範囲の温度でアニ
    ールされたものである請求項1記載の組成物。
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