JP6610959B2 - ポリアリーレンスルフィド樹脂微多孔質微粒子およびその製造方法 - Google Patents
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前記溶解物を押し出す工程2、
押し出した押出物を冷却固化させ、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂(a)と前記溶媒(b)とを相分離させる工程3、
前記ポリアリーレンスルフィド樹脂が溶解ないし膨潤しない溶媒で、かつ前記溶媒(b)と相溶する溶媒(c)を用いて、得られた押出物から前記溶媒(b)を除去して多孔質体を得る工程4、
前記多孔質体に、ポリアリーレンスルフィド樹脂が溶解ないし膨潤しない溶媒(d)中で外部から均一な剪断力を加えることにより微粒子にする工程5、
を必須工程として有するポリアリーレンスルフィド樹脂微多孔質微粒子の製造方法、に関する。
300℃で測定した溶融粘度が500〔Pa・s〕以下のポリアリーレンスルフィド樹脂(a)と、融点が100℃以下で、かつ該ポリアリーレンスルフィド樹脂を溶解可能な溶媒(b)とを加熱溶解させて相溶した溶解物を得る工程1、
前記溶解物を押し出す工程2、
押し出した押出物を冷却固化させ、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂(a)と前記溶媒(b)とを相分離させる工程3、
前記ポリアリーレンスルフィド樹脂が溶解ないし膨潤しない溶媒で、かつ前記溶媒(b)と相溶する溶媒(c)を用いて、得られた押出物から前記溶媒(b)を除去して多孔質体を得る工程4、
前記多孔質体に、ポリアリーレンスルフィド樹脂が溶解ないし膨潤しない溶媒(d)中で外部から均一な剪断力を加えることにより微粒子にする工程5、
を必須工程として有する。以下、詳述する。
また、本発明の微多孔質微粒子の形状として、例えば、真球状、略球状、針状、板状、鱗片状、まゆ状などの形状で得ることができる。
ポリフェニレンスルフィド樹脂を350℃、荷重10MPa、60秒でプレスしたのち、60秒かけて25℃まで急冷することによって非晶性を示すフィルムを作成した。得られた非晶性を示すフィルムを、フーリエ変換赤外分光装置(以下「FT−IR装置」と略記する。) を用いて測定した。赤外吸収スペクトルのうち630.6cm−1の吸収に対する1705cm−1の吸収の相対強度を求め、別途後述する方法により作成した検量線を用いて測定サンプル中のカルボキシ基の含有量(以下「カルボキシ基の全含有量」と略記する。)を求めた。カルボキシ基の含有量は樹脂組成物1g中のモル数で示され、その単位はμmol/gで表される。検量線の作成方法は酸処理を行わずにカルボン酸塩を分子鎖に含有するポリアリーレンスルフィド樹脂3gに所定量の4−クロロフェニル酢酸を加え良く混合したのち、前記と同じようにしてフィルムを作成し、FT−IR装置で測定を行い、カルボキシ基含有量に対する、前記吸収の相対強度比をプロットした検量線を作成した。
下記方法に従い、ポリフェニレンスルフィド樹脂のカルボン酸塩をカルボキシ基に変換し、カルボキシ基濃度を測定することにより、カルボン酸塩濃度を定量した。
ポリフェニレンスルフィド樹脂50gに純水200gを加え、よく撹拌して、スラリー化したのち、酢酸でpH4.5に調整した。このスラリー全量を500mlオートクレーブに仕込み200℃で30分間加熱撹拌を行い、冷却してスラリーを得た。得られたスラリーに酢酸を加え、pH4.5に調整して1時間撹拌を行ったのち、濾過し、温水で洗浄を繰り返し、120℃熱風循環乾燥機で5時間乾燥を行った。得られたポリマーのカルボキシ基濃度を測定した。
参考例で製造したポリフェニレンスルフィド樹脂を島津製作所製フローテスター、CFT−500Cを用い、300℃、荷重:1.96×106Pa、L/D=10/1にて、6分間保持した後に測定した。
以下の式を用いて空孔率を算出した。
A:空孔率(%)
Wwet:溶媒相を除去する前の重量、
Wdry:溶媒相を除去した後の重量、
ρpoly:ポリマーの密度
ρsol:溶媒の密度
イオン交換能としてイオン交換値(IEC値)を測定した。イオン交換値(IEC値)は、塩酸滴定(京都電子工業株式会社製 AT−510)により行った。試料を0.01M/Lの水酸化ナトリウム50mlに攪拌しながら1日浸した。その後試料の入った水酸化ナトリウムを、0.05M/Lの塩酸を用いて滴定し、その滴定量から、下記の式を用いてIEC値を算出した。
BET比表面積の測定にはオートソーブ(Quantachrome Instruments社製「AUTOSORB−1」)を使用した。試料をセルに入れた後、脱気した後ヘリウム置換、冷却し、窒素置換させることによってBET比表面積を測定した。
実施例で得られたポリフェニレンスルフィド樹脂微多孔質微粒子をSEM観察して表面の孔径測定を行った。表面観察では試料(ストランド状)の表面にプラチナ蒸着を施し、観察および孔径測定を行った。内部観察においては、試料を液体窒素で凍結させた後破壊し、その破壊面をプラチナ蒸着させ、観察し、微粒子化の判定、表面平均孔径の測定および平均孔径の測定を行った。観察結果から、粒径が均一であるものを「○」、粒径が不均一であるもの、ないし、凝集体が存在しているものを「×」と判定した。また、表面平均孔径は、SEM測定で得られた画像上(10000倍に拡大)で、任意の10箇所の孔を選択し、それら10箇所の孔径の平均値を試験片の平均孔径とした。また、平均粒子径は、SEM測定で得られた画像上(5000倍に拡大)で任意の10個の粒子を選択し、それら10個の粒子径の平均値を試験片の平均粒子径とした。
日本工業規格 JIS 5101−13−1(吸油量 精製あまに油法)に基づき行った。
圧力計、温度計、コンデンサを連結した撹拌翼および底弁付き150リットルオートクレーブに、45%水硫化ソーダ(47.55重量%NaSH)14.148kg、48%苛性ソーダ(48.8重量%NaOH)9.541kgと、N−メチル−2−ピロリドン38.0kgを仕込んだ。窒素気流下攪拌しながら209℃まで昇温して、水12.150kgを留出させた(残存する水分量はNaSH1モル当り1.13モル)。その後、オートクレーブを密閉して180℃まで冷却し、パラジクロロベンゼン17.464kg及びN−メチル−2−ピロリドン16.0kgを仕込んだ。液温150℃で窒素ガスを用いてゲージ圧で0.1MPaに加圧して昇温を開始した。昇温して260℃になった時点でオートクレーブ上部を散水することで冷却しながら、260℃で2時間反応した。オートクレーブ上部を冷却中、液温が下がらないように一定に保持した。次に降温させると共にオートクレーブ上部の冷却を止めた。反応中の最高圧力は、0.87MPaであった。反応後、冷却し、100℃で底弁を開き、反応スラリーを150リットル平板ろ過機に移送し120℃で加圧ろ過した。得られたケーキに70℃温水50kgを加え撹拌したのち、濾過し、さらに温水25kgを加え濾過した。次に温水25kg加え、酢酸でpHを4.5に調整し、1時間撹拌し、濾過したのち、温水25kgを加え、濾過した。さらに、温水25kgを加え1時間撹拌し、濾過したのち、温水25kgを加えろ過する操作を2回繰り返した。得られたケーキを熱風循環乾燥機を用いて120℃で15時間乾燥し、PPS−1を得た。得られたポリマーの溶融粘度52Pasで、カルボキシ基含有量は76.1μmol/gであった。
酢酸でpHを4.5に調整しなかった以外は参考例1と同様にして行い、PPS−2を得た。得られたポリマーの溶融粘度は56Pasであった。得られたポリマーのカルボキシ基含有量を調べるため、得られたポリマー50gに純水200gを加え、よく撹拌して、スラリー化したのち、酢酸でpH4.5に調整した。このスラリー全量を500mlオートクレーブに仕込み200℃で30分間加熱撹拌を行い、冷却してスラリーを得た。得られたスラリーのpHは6.2であったため、さらに酢酸でpH4.5に調整して1時間撹拌を行ったのち、濾過し、温水で洗浄を繰り返し、120℃熱風循環乾燥機で5時間乾燥を行った。得られたポリマーのカルボキシ基含有量は70.8μmol/gであった。
・工程1
表1〜4に記載した組成分、配合比でポリアリーレンスルフィド樹脂と、溶媒とを混ぜ合わせた後、小型二軸押出機(DSM Xplore社製「Compounder15」)を用いて混練温度270 ℃、回転数250rpm、滞留時間1分にて混練を行い、ポリアリーレンスルフィド樹脂と溶媒が相溶した溶融物となったことを確認した。
・工程2
続いて、前記小型二軸押出機に取り付けたヘッドから溶融物を押し出した。
・工程3
押し出した押出物は3.5cmのエアーギャップを通過させた後、20℃のイオン交換水を充分量満たした液浴へ導き、冷却固化させた。なお、この冷却固化課程では、押出物を270℃から20℃まで1.25〔秒〕または2.5〔秒〕で冷却固化させ、冷却速度が200〔℃/秒〕または100〔℃/秒〕となるよう調整した。
・工程4および工程5
その後、得られた押出物をアセトンに浸しながら30℃の超音波洗浄機(AS ONE株式会社 US CLEANER USD−4R)に30分かけ、溶媒相を除去しながら微粒子化多孔質体を得た。
その後、50℃の真空乾燥機を用いて3時間乾燥して、微粒子状のポリアリーレンスルフィド樹脂多孔質体を得た。得られたポリアリーレンスルフィド樹脂微多孔質微粒子について各測定を行った結果を表1〜4に記載した。
圧力計、温度計、コンデンサ−を連結した撹拌翼および底弁付き150リットルオートクレーブに、45%水硫化ソーダ(47.55重量%NaSH)14.148kg、48%苛性ソーダ(48.7重量%NaOH)9.474kgと、N‐メチル‐2‐ピロリドン38.0kgを仕込んだ。窒素気流下攪拌しながら209℃まで昇温して、水12.150kgを留出させた(残存する水分量はNaSH1モル当り1.13モル)。その後、オートクレーブを密閉して180℃まで冷却し、パラジクロロベンゼン17.129kg及びN−メチル−2−ピロリドン16.0kgを仕込んだ。液温150℃で窒素ガスを用いてゲージ圧で0.1MPaに加圧して昇温を開始した。液温220℃で4時間撹拌したのち、昇温して260℃になった時点でオートクレーブ上部を散水することで冷却しながら、260℃で3時間反応した。オートクレーブ上部を冷却中、液温が下がらないように一定に保持した。次に降温させると共にオートクレーブ上部の冷却を止めた。反応中の最高圧力は、0.86MPaであった。反応後、冷却し、100℃で底弁を開き、反応スラリーを150リットル平板ろ過機に移送し120℃で加圧ろ過したのち、撹拌翼付き150リットル真空乾燥機を用いて、減圧下150℃で2時間撹拌してN−メチル−2−ピロリドンを留去した。次に温水25kg加え、酢酸でpHを4.5に調整し、1時間撹拌し、濾過したのち、温水25kgを加え、濾過した。さらに、温水25kgを加え1時間撹拌し、濾過したのち、温水25kgを加えろ過する操作を2回繰り返した。得られたケーキを熱風循環乾燥機を用いて120℃で15時間乾燥した。得られたポリフェニレンスルフィド樹脂(PPS−3)の溶融粘度(V6)は122〔Pa・s〕であり、カルボキシ基含有量は68.2μmol/gであった。
・工程1
表4に記載した組成分、配合比でポリアリーレンスルフィド樹脂と、溶媒とを混ぜ合わせた後、小型二軸押出機(DSM Xplore社製「Compounder15」)を用いて混練温度270 ℃、回転数250rpm、滞留時間1分にて混練を行い、ポリアリーレンスルフィド樹脂と溶媒が相溶した溶融物となったことを確認した。
・工程2
続いて、前記小型二軸押出機に取り付けたヘッドから溶融物を押し出した。
・工程3
押し出した押出物は3.5cmのエアーギャップを通過させた後、20℃のイオン交換水を充分量満たした液浴へ導き、冷却固化させた。なお、この冷却固化課程では、押出物を270℃から20℃まで1.25〔秒〕または2.5〔秒〕で冷却固化させ、冷却速度が200〔℃/秒〕または100〔℃/秒〕となるよう調整した。
・工程4
その後、得られた押出物をアセトンに浸し、溶媒相を除去して多孔質体を得た。
・工程5〜6
得られた多孔質体を、多孔質体の質量の200倍のイオン交換水に加え、更に界面活性剤(サンノプコ株式会社 ノプコウエット50)を多孔質体の質量の10質量%添加し、超音波分散機(Hielscher社製 「UP400S」)に30分かけた。
その後、120℃の乾燥機を用いて3時間乾燥して、微粒子状のポリアリーレンスルフィド樹脂多孔質体を得た。得られたポリアリーレンスルフィド樹脂微多孔質微粒子について各測定を行った結果を表4に記載した。
Claims (3)
- 300℃で測定した溶融粘度が500〔Pa・s〕以下のポリアリーレンスルフィド樹脂からなり、平均粒子径が100〔nm〕以上、かつ100〔μm〕未満の範囲である、ポリアリーレンスルフィド樹脂微多孔質微粒子であって、
JIS 5101−13−1(吸油量 精製あまに油法)に基づく、吸油量が470〜1580〔ml/100g〕の範囲であり、かつ、空孔率が20〜95%の範囲である、ポリアリーレンスルフィド樹脂微多孔質微粒子。 - BET比表面積が3〜300〔m2/g〕の範囲である請求項1記載のポリアリーレンスルフィド樹脂微多孔質微粒子。
- 表面平均孔径が0.005〜1.5〔μm〕の範囲である請求項1又は2に記載のポリアリーレンスルフィド樹脂微多孔質微粒子。
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