JP2790217B2 - 芳香族ポリチオエーテルスルホンの製造方法 - Google Patents

芳香族ポリチオエーテルスルホンの製造方法

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JP2790217B2 JP1030158A JP3015889A JP2790217B2 JP 2790217 B2 JP2790217 B2 JP 2790217B2 JP 1030158 A JP1030158 A JP 1030158A JP 3015889 A JP3015889 A JP 3015889A JP 2790217 B2 JP2790217 B2 JP 2790217B2
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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、着色度の改善された芳香族ポリチオエーテ
ルスルホンの製造方法に関するものである。
芳香族ポリチオエーテルスルホンは、耐熱性、機械性
能、耐熱水性、耐溶剤性等に優れた熱可塑性樹脂で商業
的に実用性の高いものである。
(従来の技術と発明が解決しようとする課題) 芳香族ポリチオエーテルスルホンは、芳香族ポリスル
ホンの耐熱性と芳香族ポリフェニレンスルフィドの優れ
た成形性との両方の性質を合わせもつ優れたエンジニア
リングプラスチックであるが、着色度が大きく黄褐色を
帯びているという欠点を有する。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、かかる課題を解決すべく鋭意検討した
結果、驚くべきことに反応溶媒として1,3−ジメチル−
2−イミダゾリジノン溶媒を用いることにより、上記課
題が解決でき着色度が極めて小さい芳香族ポリチオエー
テルスルホンが得られることを見出し、本発明を完成す
るに至った。
即ち本発明は、少なくとも1種の二価チオフェノール
とジハロゲノジフェニルスルホンとの実質的等モル混合
物を存在するチオフェノール基一つに対して実質的に1
つ以上のアルカリ金属原子が存在するような量のアルカ
リ金属の炭酸塩又は重炭酸塩の存在下において反応させ
て、芳香族ポリチオエーテルスルホンを製造するに当た
り、反応溶媒として1,3−ジメチル−2−イミダゾリジ
ノン溶媒を用いることを特徴とする芳香族ポリチオエー
テルスルホンの製造方法に係わるものである。
本発明において、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジ
ノン溶媒は、用いられる二価チオフェノールの重量を基
準として0.05〜30倍の範囲で通常使用される。さらに好
ましくは0.1〜15倍の範囲である。上記範囲より、1,3−
ジメチル−2−イミダゾリジノン溶媒の量が少ない場合
には、溶媒としての効果が認められず、特に生成した重
合体が低分子量であっても析出してしまうため、実用性
のある高分子量重合体が得られなくなる。一方、1,3−
ジメチル−2−イミダゾリジノン溶媒の量を上記範囲よ
り多くすると、モノマー濃度が低下するため、分子量を
高めるためには、より高温、長時間の反応を要し実用的
でない。
本発明において用いられる二価のチオフェノールとし
ては、 及び、上記二価チオフェノールのチオール基のオルト位
のアルキル基置換体などが挙げられる。上記二価チオフ
ェノールのチオール基は、ベンゼン核のいずれの位置に
結合していてもかまわない。
本発明において用いられるジハロゲノジフェニルスル
ホンとしては、スルホン基に対して、オルト位もしくは
パラ位にハロゲン原子を有する化合物で、ハロゲン原子
の反応性及び入手のし易さより、4,4′−ジクロロジフ
ェニルスルホン及び4,4′−ジフルオロジフェニルスル
ホンが好ましい。
本発明において用いられるジハロゲノジフェニルスル
ホンは、二価チオフェノールと実質的に等モルであれば
良く、用いられる二価チオフェノールの全量に対して、
90〜110モル%の範囲内で使用するのが好ましい。より
高分子量のポリマーを得るためには、95〜105モル%の
範囲内で使用するのが好ましい。
本発明において用いられるアルカリ金属の炭酸塩又は
重炭酸塩としては、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、及び重炭
酸リチウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、重炭
酸ルビジウム、重炭酸セシウムなどが挙げられるが、こ
の中でも、安価で入手し易く、反応性の高い炭酸ナトリ
ウム及び炭酸カリウムを用いるのが好ましい。
また、上記アルカリ金属の炭酸塩又は重炭酸塩は水和
物としても使用できるが、より高分子量のポリマーを得
るには、アルカリ金属の炭酸塩又は重炭酸塩は無水のも
のを用いるのが好ましい。
本発明において用いられるアルカリ金属の炭酸塩の使
用量は、反応温度が、二価チオフェノールとアルカリ金
属の炭酸塩との反応によって生成したアルカリ金属の重
炭酸塩を完全に分解するに十分高いか否かに依存する。
重炭酸カリウムは100〜200℃の範囲で分解し、重炭酸ル
ビジウム及び重炭酸セシウムは、175℃で分解する。重
炭酸ナトリウムは幾分安定である。重炭酸リチウムは、
どのような条件下でも分解しない。重炭酸塩の分解が殆
ど或るいは全く起こらない場合は、二価チオフェノール
1モルに対して少なくとも1.8モル以上、好ましくは2.0
モル以上のアルカリ金属の炭酸塩を用いるのが良い。こ
の場合は、アルカリ金属の重炭酸塩の使用は好ましくな
い。
しかしながら、反応温度が上記アルカリ金属の重炭酸
塩を実質上完全に分解するのに十分であれば、使用する
アルカリ金属の炭酸塩の量は、二価チオフェノール1モ
ルに対して少なくとも0.9モル以上、好ましくは1モル
以上であればよい。アルカリ金属の重炭酸塩を用いる場
合は二価チオフェノール1モルに対して少なくとも1.8
モル以上、好ましくは2モル以上用いるのが良い。
本発明の方法における実際の重合反応の温度は反応原
料成分の種類、重合反応の形式などにより変化するが、
通常80〜400℃の範囲であり、好ましくは100〜350℃の
範囲で実施される。上記の温度範囲より、反応温度が低
い場合は、目的とする重合反応は殆ど実用に耐える速度
で進行せず、必要とする分子量の重合体を得ることは困
難である。一方、上記の範囲より反応温度が高い場合
は、目的とする重合反応以外の副反応が無視できなくな
り、得られる重合体の着色も著しくなる。また、反応は
一定の温度で実施してもよいし、温度を徐々に変化させ
るか、または温度を段階的に変化させてもよい。
本発明の方法において、反応に要する時間は、反応原
料成分の種類、重合反応の形式、反応温度などにより大
幅に変化するが、通常は、10分〜100時間の範囲であ
り、好ましくは30分〜24時間の範囲で実施される。
本発明における重縮合反応は実質上無水条件下で行う
ことが好ましい。従って、反応中にアルカリ金属の重炭
酸塩の分解により生じた水は、出来るだけ速やかに系外
に除去することが好ましい。その為には、種々の方法が
適用される。例えば、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、クロルベンゼン等の共沸溶剤を用いて脱水する方
法、高沸点溶剤を用いて減圧下で水を留去させる方
法、常圧下で溶媒と共に水を蒸発除去させる方法など
が適用できるが、実用面から考えると、,は共沸溶
剤の回収工程を要すること、もしくは減圧装置を必要と
することにより設備的に複雑となる。1,3−ジメチル−
2−イミダゾリジノン溶媒を用いれば、二価チオフェノ
ールとジハロゲノジフェニルスルホンとの組合せによ
り、その重縮合反応が速やかに進行する温度の沸点を有
することができ、の方法を用いることができる。
本発明の方法において、反応を実施する際の反応雰囲
気としては、酸素が存在しないことが好ましく、窒素も
しくはその他の不活性ガス中で行うと良い結果が得られ
る。二価チオフェノールのアルカリ金属塩は酸素の存在
下で加熱すると酸化されやすく、目的となる重合反応が
妨げられ、高分子量化が困難となる他、生成重合体の着
色の原因ともなる。
本発明の方法において、重合反応を停止させるには、
通常、反応物を冷却すればよい。しかしながら、重合体
の末端に存在する可能性のあるフェノキサイド基を安定
化させるために、脂肪族ハロゲン化物、芳香族ハロゲン
化物などを添加反応させることも必要に応じ実施され
る。上記ハロゲン化物の具体的な代表例としては、メチ
ルクロライド、エチルクロライド、メチルブロマイド、
4−クロルジフェニルスルホン、4−クロルベンゾフェ
ノン、4,4′−ジクロルジフェニルスルホン、p−クロ
ルニトロベンゼンなどを挙げることができる。
重合反応終了後の重合体の分離及び精製においては公
知の方法を適用できる。例えば、反応溶媒中に析出した
塩(アルカリハライド)もしくは過剰のアルカリ金属の
炭酸塩又は重炭酸塩をろ別したのち、ろ液である重合体
溶液を通常は重合体の非溶媒に滴下するか、逆に重合体
の非溶媒を重合体溶液中に加えることにより、目的とす
る重合体を析出させることができる。重合体の非溶媒と
して通常用いられるものの代表例としては、メタノー
ル、エタノール、イソプロパノール、アセトン、メチル
エチルケトン、水等を挙げることができるが、これらは
単独でも、二種類以上の混合物として使用してもよい。
本発明によって得られる芳香族ポリチオエーテルスル
ホンは、その優れた耐熱性、安定性、高い機械強度等に
より、電気絶縁用途、耐熱部品、調理用具、コーティン
グ材料、精密部品等に使うことができる。
(実施例) 本発明を以下の実施例及び比較例にて詳細に説明する
が、これをもって本発明を制限するものではない。
尚、本実施例において、分子量,黄色度(YI)及び還
元粘度(ηred)は下記の方法により測定した。
<分子量> ゲルパーミェーションクロマトグラフィー(GPC)に
よる標準ポリエチレンオキシド換算分子量でnは数平
均分子量及びwは重量平均分子量を示す。
(測定条件) カラム…Shodex AD−805S+803S+802S 溶離液…N,N−ジメチルホルムアミド(0.01M LiBr入
り) 流速…1.0ml/min 検出器…RI <黄色度(YI)> 0.5%wt/volのN−メチルピロリドン溶液を用いJIS K
7103に従って測定した。
<還元粘度> 0.5%wt/volのN−メチルピロリドン溶液を用い25℃
にて測定した。
実施例1 撹はん機、窒素導入管、温度計及び先端に受器を付し
た凝縮器とを備えた1フラスコ内に1,4−ベンゼンジ
チオール42.66g(0.300モル)、4,4′−ジクロロジフェ
ニルスルホン87.59g(0.3051モル)、無水炭酸ナトリウ
ム47.70g(0.450モル)及び1,3−ジメチル−2−イミダ
ゾリジノン400gを仕込み、30分間窒素ガスを導入し、系
内を窒素に置換した。温度を1,3−ジメチル−2−イミ
ダゾリジノンの沸点まで上昇させ、1時間反応を行っ
た。この間に約5.4gの水が系外に留出した。温度を100
℃まで降温し、塩化メチルガスを300ml/minで30分間吹
き込んだ。その後、析出した塩及び過剰の炭酸ナトリウ
ムをろ別しろ液を大量のメタノール中に注いで生成ポリ
マーを沈殿させた。生成ポリマーを単離し、数回メタノ
ールで洗浄したのち、150℃で3時間乾燥させた。得ら
れたポリマーの収率は97%で、n=20,000,w/n
=2.10,YI値10.0,ηred 0.50dl/gであった。
実施例2 撹はん機、窒素導入管、温度計及び先端に受器を付し
た凝縮器とを備えた1フラスコ内に1,4−ベンゼンジ
チオール42.66g(0.300モル)、4,4′−ジクロロジフェ
ニルスルホン87.59g(0.3051モル)、無水炭酸カリウム
82.92g(0.600モル)及び1,3−ジメチル−2−イミダゾ
リジノン300gとN,N−ジメチルアセトアミド160gを仕込
み、30分間窒素ガスを導入し、系内を窒素に置換した。
温度を180℃まで上昇させ、2時間反応させた。この間
に殆どのN,N−ジメチルアセトアミド及び水5.4gが留出
された。その後温度を190℃まで上昇させ、4時間反応
させた。温度を100℃まで降温し、塩化メチルガスを300
ml/minで30分間吹き込んだ。その後、析出した塩及び過
剰の炭酸カリウムをろ別しろ液を大量のメタノール中に
注いで生成ポリマーを沈殿させた。生成ポリマーを単離
し、数回メタノールで洗浄したのち、150℃で3時間乾
燥させた。得られたポリマーの収率は98%で、n=1
9,000,w/n=2.14,YI値8.9,ηred 0.48dl/gであっ
た。
実施例3 撹はん機、窒素導入管、温度計及び先端に受器を付し
た凝縮器とを備えた1フラスコ内に1,4−ベンゼンジ
チオール42.66g(0.300モル)、4,4′−ジクロロジフェ
ニルスルホン87.59g(0.3051モル)、無水炭酸カリウム
82.92g(0.600モル)及び1,3−ジメチル−2−イミダゾ
リジノン300gとトルエン160gを仕込み、30分間窒素ガス
を導入し、系内を窒素に置換した。温度をトルエンの還
流温度で6時間反応させた。この間に約5.4gの水が除去
された。その後トルエンを留出しながら温度を上昇さ
せ、190℃で6時間反応させた。温度を100℃まで降温
し、塩化メチルガスを300ml/minで30分間吹き込んだ。
その後、析出した塩及び過剰の炭酸カリウムをろ別しろ
液を大量のメタノール中に注いで生成ポリマーを沈殿さ
せた。生成ポリマーを単離し、数回メタノールで洗浄し
たのち、150℃で3時間乾燥させた。得られたポリマー
の収率は96%で、n=18,000,w/n=2.08,YI値1
1.6,ηred 0.46dl/gであった。
比較例1 撹はん機、窒素導入管、温度計及び先端に受器を付し
た凝縮器とを備えた1フラスコ内に1,4−ベンゼンジ
チオール42.66g(0.300モル)、4,4′−ジクロロジフェ
ニルスルホン87.59g(0.3051モル)、無水炭酸ナトリウ
ム47.70(0.450モル)及びスルホラン400gとを仕込み、
30分間窒素ガスを導入し、系内を窒素に置換した。温度
を225℃まで上昇させ3時間反応させた。この間に約5.4
gの水が除去された。温度を100℃まで降温し、塩化メチ
ルガスを300ml/minで30分間吹き込んだ。その後、析出
した塩及び過剰の炭酸ナトリウムをろ別しろ液を大量の
メタノール中に注いで生成ポリマーを沈殿させた。生成
ポリマーを単離し、数回メタノールで洗浄したのち、15
0℃で3時間乾燥させた。得られたポリマーの収率は95
%で、n=8,500,w/n=2.00,YI値15.6,ηred 0.
21dl/gであった。
比較例2 実施例1において、使用されている1,3−ジメチル−
2−イミダゾリジノンの代わりにN.N−ジメチルホルム
アミドを使用して得られた芳香族ポリチオエーテルスル
ホンのYI値を測定したところ14.5となった。
比較例3 実施例2において、使用されている1,3−ジメチル−
2−イミダゾリジノンの代わりにN.N−ジメチルホルム
アミドを使用して得られた芳香族ポリチオエーテルスル
ホンのYI値を測定したところ13.6であった。
(発明の効果) 本発明の芳香族ポリチオエーテルスルホンの製造方法
は特に反応溶媒として不活性有機高極性アミド溶媒を用
いているため、得られる芳香族ポリチオエーテルスルホ
ンは著しく着色が改善されたものである。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも1種の二価チオフェノールとジ
    ハロゲノジフェニルスルホンとの実質的等モル混合物を
    存在するチオフェノール基一つに対し実質的に1つ以上
    のアルカリ金属原子が存在するような量のアルカリ金属
    の炭酸塩又は重炭酸塩の存在下において反応させて、芳
    香族ポリチオエーテルスルホンを製造するに当たり、反
    応溶媒として1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン溶
    媒を用いることを特徴とする芳香族ポリチオエーテルス
    ルホンの製造方法。
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