JP3241836B2 - ポリフェニレンエーテルの精製方法 - Google Patents

ポリフェニレンエーテルの精製方法

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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、フェノール類を酸化重
合して得られるポリフェニレンエーテルの精製方法に関
する。更に詳しくは重合して得られた反応溶液から触媒
成分の金属イオンを高分子凝集剤を添加することによっ
て難溶性沈澱として分離することを特徴としたポリフェ
ニレンエーテルの精製方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】フェノール類を酸化重合して得られるポ
リフェニレンエーテルは機械的性質、電気的性質、耐熱
性などに優れ、しかも吸水性が低く近年熱可塑性エンジ
ニアリングプラスチックとして注目を集めている。従
来、ポリフェニレンエーテルは、一般に有機溶媒中でフ
ェノール類を酸化重合する事によって製造されているが
重合体溶液よりポリフェニレンエーテルを回収精製する
には一般的にまず使用された触媒を抽出または分解した
後にあるいはこの操作と同時にメタノール等のポリフェ
ニレンエーテルに対する貧溶媒と接触させる事により行
われている。即ち、触媒の抽出または分解としては特公
昭53−45360号公報に示されるように塩酸に代表
される無機酸または酢酸等の有機酸を用いる方法及び特
公昭57−37605号公報、特公昭59−3483号
公報,特公昭60−25450号公報、特公昭60−3
4571号公報、特公昭61−8092号公報、特開昭
51ー39800号公報、特開昭53−86800号公
報、特開昭53−94598号公報、特開昭60−51
720号公報等に示されるように、溶液重合法で得られ
た反応生成物にEDTA等のキレート剤を添加するよう
な方法等が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、溶液重合法で
得られた反応生成物にEDTA等のキレート剤を添加す
る方法はポリフェニレンエーテル中の残留金属を低くす
るためには長い抽出時間を要し、このためポリフェニレ
ンエーテルの再平衡反応をもたらし分子量が低下すると
いう問題点を有している(特開昭52−98098号公
報参照)。また特開平4−25528号公報では、重合
後期にポリマー粒子が沈澱する沈澱重合法を用いて行う
方法を開示しているが、この方法ではポリマー洗浄に多
量のポリフェニレンエーテルの貧溶媒を使用するため、
経済的な改善が望まれている。
【0004】また塩酸または酢酸を用いる方法は、その
後の工程で中和に使用するNaOH等の塩基性化合物と
の反応でNaCl等の塩が生成し、これらがポリマー中
に残存してポリフェニレンエーテル樹脂が本来有する良
好な電気特性に悪影響を及ぼす。さらに加熱成形時にポ
リマーが著しく着色するという欠点を持っている。特公
昭55−17775号公報には有機溶媒を含む湿潤ポリ
フェニレンエーテルを、密閉下熱水中で処理する方法が
記載されているが、湿潤ポリフェニレンエーテルは水と
の親和性が悪く、含まれる塩はほとんど除去されない。
またUSP4263426明細書にはポリフェニレンエ
ーテルが溶解している反応液を熱水中に吹き込み、スチ
ーム蒸留を行う方法が記載されているが、留去すべき溶
剤量が多く、スチームにかかるエネルギーコストが高く
なる上ポリマー粒子が融着するなど問題点が多い。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
を有しないポリフェニレンエーテルの分離、精製方法に
ついて鋭意検討した結果、本発明に至った。即ち本発明
は、フェノール類の酸化重合によって得られる反応溶液
からポリフェニレンエーテルを分離精製するに当たり、
反応溶液から触媒成分の金属イオンを高分子凝集剤を添
加することによって難溶性沈澱として分離することを特
徴としたポリフェニレンエーテルの精製方法でありま
た、高分子凝集剤がジシアンジアミドホマリン縮合物
等を使用するポリフェニレンエーテルの精製方法であ
る。この方法によればポリフェニレンエーテルの精製は
非常に簡単にかつ短時間で行う事が可能である。
【0006】以下に本発明を詳細に解説する。本発明で
用いるフェノール類とは、次に示す一般式
【0007】
【化1】
【0008】(式中R1 ,R2 ,R3 ,R4 は各々独立
に、水素、アルキル基、置換アルキル基、ハロゲン基、
アリール基、置換アリール基、フェニル基、置換フェニ
ル基である。)で示されるような化合物を指す。このよ
うな化合物の例としては、例えば、2,6−ジメチルフ
ェノール、2−メチル−6−エチルフェノール、2,6
−ジエチルフェノール、2−メチル−6−n−プロピル
フェノール、2,6−ジ−n−プロピルフェノール、2
−メチル−6−イソプロピルフェノール、2−メチル−
6−クロロフェノール、2−メチル−6−ブロモフェノ
ール、2,3,6−トリメチルフェノール、2−メチル
−6−アリールフェノール、2,6−ジフェニルフェノ
ール、3,5−ジメチルフェノールなどが挙げられる。
これらの化合物はそれぞれ単独で用いても良いし、2種
以上併用してもかまわない。また小量であればp−クレ
ゾール、2,4−ジメチルフェノール等を含んでいても
事実上差し支えない。
【0009】これらの置換フェノール類の中で特に、
2,6−ジメチルフェノールは工業的に重要である。本
発明に用いられるポリフェニレンエーテルは各種の触媒
を使用して、フェノール類の例えば酸化重合によって生
成する。具体的には、マンガン塩−塩基性化合物、モノ
アミン触媒系による方法、銅塩−ジアミン、2級モノア
ミン触媒系による方法(特開昭57−44625号公
報、特開昭64−33131号公報等)などの方法によ
って酸化重合を行う事ができる。本発明においては酸化
重合に使用する触媒として特に好適な触媒は、銅イオ
ン、ハロゲンイオン及び1種以上のアミンの組み合わせ
からなる触媒を用いる事である。
【0010】例えば銅イオン源としては、塩化第一銅、
塩化第二銅、臭化第一銅、臭化第二銅、酢酸第一銅、酢
酸第二銅などの第一銅塩類や第二銅塩類またはこれらの
混合物である。第一銅、第二銅の化合物はどんな物でも
事実上使用し得るが、経済性及び化合物の入手のしやす
さによって決定する。これらのもののうち好ましい例は
ハロゲン化銅塩である。
【0011】これらの銅塩は酸化物、炭酸塩、水酸化物
等と、ハロゲン、またはハロゲン化水素から使用時に合
成しても良い。これらの触媒を使用して例えば酸素酸化
によって置換フェノール類を重合する事ができる。酸素
を用いて酸化重合を行う場合、酸素は純酸素、酸素と不
活性ガスの任意の割合の混合物(組成の特殊な場合にお
いて空気)が減圧、常圧、加圧、いずれの条件でも使用
できる。
【0012】通常フェノール類の酸化重合は溶媒中で行
う。この溶媒としては被酸化体であるフェノール類に比
較して酸化されにくく、かつ反応の中間で生成すると考
えられる各種ラジカルに対して反応性を有しない物であ
る限り、特に制限はないがフェノール類と、重合触媒を
溶解し得る物が好ましい。このような溶媒の例としては
例えば、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレ
ン等の芳香族炭化水素、塩化メチレン、クロロホルム、
1,2−ジクロルエタン、クロルベンゼン、ジクロルベ
ンゼン等のハロゲン化炭化水素、ニトロベンゼンの様な
ニトロ化合物(これらの溶媒は生成する重合体の良溶媒
である)等が使用でき、また、さらにメタノール、エタ
ノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブ
タノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール
等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等の
ケトン類、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテルの様
なエーテル類、酢酸エチル、等のエステル類、ジメチル
ホルムアミド等のアミド類が挙げられる。これらの溶媒
は単独もしくは2種以上の混合溶媒として使用し得る
が、重合終了時、本発明を適用しようとする温度におい
て生成したポリフェニレンエーテルをほとんど溶解し得
る組成の溶媒とする事が好ましい。
【0013】重合から精製に至る単位操作の様式によっ
てはバッチ法式、連続法式等に区分されるが本発明は単
位操作の様式によらず使用する事が可能である。本発明
は前述したような重合方法を用いて望みの分子量(簡単
には重合体の粘度で知る事ができるであろう)が得られ
るまで重合した後、該重合体溶液に対して適用される。
【0014】本発明の方法において用いられる高分子凝
集剤は有機系の高分子凝集剤が最も適しており、その電
荷によってカチオン性、アニオン性、両性、ノニオン性
に分類されるが、本発明ではこれらのどのような物でも
使用する事ができる。 主要な高分子凝集剤の内、
【0015】
【0016】本発明に好適な高分子凝集剤としてジシア
ンジアミドホマリン縮合物が挙げられる。これは次の
ような構造を持つ。
【0017】
【化2】
【0018】発明においては、前述したような高分子
凝集剤を、重合体を含む反応混合物中に水溶液や、水と
有機溶媒の混合溶媒の溶液として添加する事が望まし
い。高分子凝集剤を溶解するための水はなるべく、蒸留
水、水道水のような中性で硬度の低い水を使用する事が
好ましい。
【0019】高分子凝集剤を溶液として添加する際の濃
度は、使用しようとする高分子凝集剤の種類にもよる
が、その化合物の添加しようとする水溶液温度の飽和溶
解度まで使用する事が可能である。添加する高分子凝集
剤の量は被添加反応混合物全量に対し2%程度で良い。
基本的に添加量は反応混合物中の金属イオンのほとんど
全量が難溶性沈澱として得られるに必要な量があればよ
く余り多くしても意味がない。この添加量は使用する高
分子凝集剤の種類による。
【0020】高分子凝集剤の添加時には該反応混合物は
撹拌環境化にある事が望ましい。更に、添加時の温度は
通常重合反応を行う温度と同等の温度で行う方が操作性
の面で好ましいであろう。一般的に10〜100℃程度
であることが多い。また高分子凝集剤を添加するにあた
り、反応混合物中に反応速度向上、あるいは溶媒間の相
分離性改善等、重合活性を向上させる目的で添加した界
面活性剤等の化合物もしくは、副生成物等のポリフェニ
レンエーテルの特性を阻害すると予想されるものを処理
する目的で使用した添加剤等を含んでいてもいっこうに
差し支えない。
【0021】添加してから一般に数十秒から数十分で、
重合の触媒として使用した金属イオンを含む沈澱が生じ
る。この沈澱を遠心分離、濾過等の既知の方法を用いて
分離する事により金属イオンをほとんど含まない重合体
溶液を得る事ができる。得られた重合体溶液からメタノ
ール等のポリフェニレンエーテルに対する貧溶媒と接触
させる事によりポリフェニレンエーテルを沈澱させこれ
を遠心分離、濾過等の既知の方法を用いて溶媒と分離後
乾燥させ、ポリフェニレンエーテルを粉体として得る事
ができるし、フラッシュさせた後に脱気押出機等で押出
を行いポリフェニレンエーテルのペレットとして得る事
もできる。
【0022】
【実施例】以下、工業的に重要な、ポリ(2,6−ジメ
チル−1,4−フェニレン)エーテルについて、実施例
によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の
例に限定されるものではない。なおフェノール類の重合
は特開昭64−33131号公報に基づき行った。
【0023】
【実施例1】塩化第2銅2水和物0.014gと36w
t%HCl0.0597gをメタノール7.9gに溶解
させた。この液にN,N,N’,N’−テトラメチル−
1,3−ジアミノプロパン0.5329gとジ−n−ブ
チルアミン0.201gをメタノール10gに溶かした
溶液を加えた。この触媒溶液に、2,6−ジメチルフェ
ノール20gをトルエン161.3gに溶かした溶液を
加えた。ここで反応溶液全量は200gであり、使用し
た反応溶媒はトルエンとメタノールの90:10重量比
からなる混合溶媒である。また2,6−ジメチルフェノ
ールの濃度は10wt%である。銅は2,6−ジメチル
フェノール100モルに対して0.05グラム原子とな
るよう調整してある。これらの混合物を500mlの反
応容器にいれ撹拌下、酸素を供給しながら30℃で重合
を4時間行った。反応液はポリマーが溶解した薄いオレ
ンジ色の均一溶液であった。
【0024】
【0025】この溶液を30℃に保ち、激しく撹拌しな
がら50wt%のジシアンジアミドホルマリン縮合物
(分子量約1×10 4 )の水溶液1gを添加した。添加
後すぐに緑色の沈澱を生じた。そのまま10分間撹拌を
続けた。このものをガラスフィルターを用いて濾過し、
更に30℃に保った濾液に濾液重量に対して5倍重量の
メタノールを加えてポリマーを沈澱させガラスフィルタ
ーで濾過した。得られた湿潤ポリマーを真空下120℃
で乾燥させた。得られた乾燥ポリフェニレンエーテル中
に残存している銅は0.5ppmであった。
【0026】
【比較例1】実施例1と全く同一条件で重合を行いポリ
マーが溶解した薄いオレンジ色の均一溶液を得た。この
溶液を30℃に保ち、激しく撹拌しながら水0.5gを
添加した。そのまま10分間撹拌を続けた。このものを
ガラスフィルターを用いて濾過し、更に30℃に保った
濾液に濾液重量に対して5倍重量のメタノールを加えて
ポリマーを沈澱させガラスフィルターで濾過した。得ら
れた湿潤ポリマーを真空下120℃で乾燥させた。得ら
れた乾燥ポリフェニレンエーテル中に残存している銅は
29.5ppmであった。
【0027】比較例1は本発明による処理を行わないた
めに残留銅が極めて多くなった事を示している。
【0028】
【比較例2】実施例1と全く同一条件で重合を行いポリ
マーが溶解した薄いオレンジ色の均一溶液を得た。この
溶液を30℃に保ち、激しく撹拌しながらエチレンジア
ミン四酢酸3カリウム塩2水和物(EDTA・3K)
0.073g(EDTA・3K/Cu=2mol比)を
水0.5gに溶かした溶液を添加した。そのまま10分
間撹拌を続けた。このものをガラスフィルターを用いて
濾過し、更に30℃に保った濾液に濾液重量に対して5
倍重量のメタノールを加えてポリマーを沈澱させガラス
フィルターで濾過した。得られた湿潤ポリマーを真空下
120℃で乾燥させた。得られた乾燥ポリフェニレンエ
ーテル中に残存している銅は12.2ppmであった。
【0029】比較例2は銅をEDTA・3Kを用いて抽
出しているために実施例1に比較して残留銅の低減効果
が幾分認められるものの本発明による方法に全く及ばな
い。
【0030】
【比較例3】実施例1と全く同一条件で重合を行いポリ
マーが溶解した薄いオレンジ色の均一溶液を得た。この
溶液を30℃に保ち、激しく撹拌しながらエチレンジア
ミン四酢酸3カリウム塩2水和物(EDTA・3K)
0.073g(EDTA・3K/Cu=2mol比)を
水0.5gに溶かした溶液を添加した。そのまま10分
間撹拌を続けた。このものをガラスフィルターを用いて
濾過し、更に30℃に保った濾液に濾液重量に対して5
倍重量のメタノールを加えてポリマーを沈澱させガラス
フィルターで濾過した。
【0031】更に得られた湿潤ポリフェニレンエーテル
を湿潤ポリフェニレンエーテル重量に対して5倍重量の
メタノール中に分散させ30℃で10分間撹拌し濾過し
た。この操作を3回繰り返した。得られた湿潤ポリマー
を真空下120℃で乾燥させた。得られた乾燥ポリフェ
ニレンエーテル中に残存している銅は1.6ppmであ
った。
【0032】比較例3はメタノールを多量に用いて洗浄
を数回繰り返す事により本発明の残留銅と同等のレベル
に到達するものの多量のメタノールと多大な処理時間が
必要になる事が判る。
【0033】
【発明の効果】以上のように本発明のような高分子凝集
剤を用いてポリマー溶液から触媒として使用した金属イ
オンを難溶性沈澱として除去する事により得られるポリ
フェニレンエーテル中の残留金属の含量を非常に低くす
る事が簡単に可能であり処理時間も極めて短いので産業
上非常に有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 65/00 - 65/48 WPI/L

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フェノール類の酸化重合によって得られ
    る反応溶液からポリフェニレンエーテルを分離精製する
    に当たり、反応溶液から触媒成分の金属イオンを高分子
    凝集剤を添加することによって難溶性沈澱として分離す
    ることを特徴としたポリフェニレンエーテルの精製方
    法。
  2. 【請求項2】 高分子凝集剤がジシアンジアミドホ
    リン縮合物である請求項1記載のポリフェニレンエーテ
    ルの精製方法。
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