JP6889085B2 - Method for producing polyarylene sulfide - Google Patents
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Description
本発明は、ポリアリーレンスルフィドの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing polyarylene sulfide.
種々の重合体は、重要な産業資材として、各種工業材料、繊維材料、建築材料等の様々な用途に汎用されている。例えば、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリケトンスルフィド(PKS)、ポリスルホンスルフィド(PSS)等に代表されるポリアリーレンスルフィド(PAS)は、耐熱性、耐薬品性、難燃性、機械的強度、電気特性、寸法安定性等に優れたエンジニアリングプラスチックであり、押出成形、射出成形、圧縮成形等の一般的溶融加工法により、各種成形品、フィルム、シート、繊維等に成形可能であるため、電気機器、電子機器、自動車機器、包装材料等の広範な技術分野において汎用されている。 Various polymers are widely used as important industrial materials in various applications such as various industrial materials, textile materials, and building materials. For example, polyarylene sulfide (PAS) represented by polyphenylene sulfide (PPS), polyketone sulfide (PKS), polysulfone sulfide (PSS) and the like has heat resistance, chemical resistance, flame retardancy, mechanical strength, electrical properties, etc. It is an engineering plastic with excellent dimensional stability, etc., and can be molded into various molded products, films, sheets, fibers, etc. by general melt processing methods such as extrusion molding, injection molding, and compression molding. It is widely used in a wide range of technical fields such as equipment, automobile equipment, and packaging materials.
このような重合体の製造方法としては、例えば、バッチ方式を用いた方法が挙げられる一方で、連続方式を用いた方法も提案されている。例えば、特許文献1〜3には、耐圧重合缶を直列につなぎ、各重合缶の間の反応液の移送を圧力差で行うPASの連続重合装置および該装置を用いた連続重合法が開示されている。 As a method for producing such a polymer, for example, a method using a batch method can be mentioned, while a method using a continuous method has also been proposed. For example, Patent Documents 1 to 3 disclose a PAS continuous polymerization apparatus in which pressure-resistant polymerization cans are connected in series and a reaction solution is transferred between the polymerization cans by a pressure difference, and a continuous polymerization method using the apparatus. ing.
また、特許文献4〜7には、粒状のPASの回収方法が開示されている。例えば、特許文献4には、溶融相をなすPASの重合反応混合物に相分離剤を添加後、温度を低下させてPAS粒子を回収する方法が開示されている。特許文献5には、さらに、重合反応混合物の冷却条件を厳密に制御することによる、PAS粒子を製造する方法が開示されている。特許文献6には、重合反応混合物に水を添加後、徐冷してPAS粒子を回収する方法が開示されている。特許文献7には、多段階法でPASを製造し、結晶化溶液と混合後に徐冷することにより、PAS粒子を製造する方法が開示されている。
Further,
特許文献1〜3に示されるような従来の連続重合装置では、例えば複数の耐圧重合缶、並びに、これらの重合缶間の配管、移送設備、および計装類等が必要であり、反応装置が複雑なため製造コストが増大しやすい。また、上記装置の駆動に多大なエネルギーを要するため、省資源化、省エネルギー化、設備コスト削減等を図りにくい。また、回収される重合体は、微粉形状であり、低分子量のオリゴマーの割合も多く、熱安定性の低い末端基の量が多い。このような微粉形状の重合体は、加工時の揮発分が多く、また、熱安定性が低く、ハロゲン含有量が多い。したがって、後処理工程や加工時に十分なハンドリング性が得られにくい。 In the conventional continuous polymerization apparatus as shown in Patent Documents 1 to 3, for example, a plurality of pressure-resistant polymerization cans, piping between these polymerization cans, transfer equipment, instrumentation, etc. are required, and the reaction apparatus is required. Due to its complexity, manufacturing costs tend to increase. In addition, since a large amount of energy is required to drive the above-mentioned device, it is difficult to save resources, save energy, reduce equipment costs, and the like. In addition, the recovered polymer is in the form of fine powder, has a large proportion of low molecular weight oligomers, and has a large amount of terminal groups having low thermal stability. Such a fine powder-shaped polymer has a large amount of volatile matter during processing, low thermal stability, and a high halogen content. Therefore, it is difficult to obtain sufficient handleability during the post-treatment process and processing.
また、特許文献4〜7に示されるような反応混合物から粒状重合体を回収する方法に対し、より簡便で効率的に重合体粒子を製造する方法が求められている。
Further, there is a demand for a simpler and more efficient method for producing polymer particles, as opposed to a method for recovering a granular polymer from a reaction mixture as shown in
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、省資源化、省エネルギー化、および設備コスト削減を可能にし、簡便で効率よく顆粒状PASを製造し得る、PASの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a method for producing PAS, which enables resource saving, energy saving, and equipment cost reduction, and can easily and efficiently produce granular PAS. The purpose is.
本発明の第1の態様によれば、本発明に係るPASの製造方法は、気相を介して互いに連通する複数の反応槽を有する連続重合装置に、反応原料として有機極性溶媒、硫黄源およびジハロ芳香族化合物を供給する供給工程と、少なくとも一つの前記反応槽において、前記有機極性溶媒中で、前記硫黄源と前記ジハロ芳香族化合物との重合反応を行う重合反応工程と、前記反応槽の気相部における水の少なくとも一部を、前記反応槽から除去する除去工程と、各反応槽に、重合反応が進行している反応混合物を順次移動させる移動工程と、を並行して行うことを含み、さらに、相分離剤を添加してPASを造粒させる造粒工程と、造粒したポリアリーレンスルフィドを回収する回収工程と、を含む。 According to the first aspect of the present invention, in the method for producing PAS according to the present invention, an organic polar solvent, a sulfur source and a sulfur source are used as reaction raw materials in a continuous polymerization apparatus having a plurality of reaction tanks communicating with each other via a gas phase. A supply step of supplying the dihalo aromatic compound, a polymerization reaction step of carrying out a polymerization reaction between the sulfur source and the dihalo aromatic compound in the organic polar solvent in at least one reaction vessel, and the reaction vessel. A removal step of removing at least a part of water in the gas phase portion from the reaction tank and a moving step of sequentially moving the reaction mixture in which the polymerization reaction is proceeding to each reaction tank are performed in parallel. It also includes a granulation step of adding a phase separator to granulate PAS and a recovery step of recovering the granulated polyarylene sulfide.
上記構成によれば、複数の反応槽は、気相部を介して互いに連通しており、その気相の圧力は均一である。そして、各反応槽内で重合反応が進行して得られる反応混合物が、各反応槽を順次移動する。その一方で、各反応槽の気相部から同等に水が除去される。その結果、反応混合物の移動方向の上流側から下流側に向かうほど、反応混合物中の水の量が少なくなり、水による反応阻害が抑制される等により、重合反応が促進されやすくなる。また、反応混合物に相分離剤を添加後に粒状化させてから回収することにより、ハンドリング性のよい安定性に優れた顆粒状PASが得られる。 According to the above configuration, the plurality of reaction tanks communicate with each other via the gas phase portion, and the pressure in the gas phase is uniform. Then, the reaction mixture obtained by the progress of the polymerization reaction in each reaction vessel moves in each reaction vessel in sequence. On the other hand, water is equally removed from the gas phase of each reaction vessel. As a result, the amount of water in the reaction mixture decreases from the upstream side to the downstream side in the moving direction of the reaction mixture, and the reaction inhibition by water is suppressed, so that the polymerization reaction is easily promoted. Further, by adding a phase separation agent to the reaction mixture, granulating it, and then recovering it, a granular PAS having good handleability and excellent stability can be obtained.
本発明の第2の態様によれば、上記第1の態様において、前記反応混合物に含まれる固体を分離する分離工程を、前記造粒工程の前に行うことができる。 According to the second aspect of the present invention, in the first aspect, the separation step of separating the solid contained in the reaction mixture can be performed before the granulation step.
上記構成を有することにより、低分子量オリゴマーの含有量が少ないPASを製造することができる。 By having the above structure, PAS having a low content of low molecular weight oligomer can be produced.
本発明の第3の態様によれば、上記第1または第2の態様において、前記反応混合物に含まれる固体を沈降により分離するとともに向流洗浄を行う分離洗浄工程を、前記造粒工程の前に行うことができる。 According to the third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the separation cleaning step of separating the solid contained in the reaction mixture by sedimentation and performing countercurrent cleaning is performed before the granulation step. Can be done.
上記構成を有することにより、副生塩含有率の少ないPAS造粒物を製造することができる。 By having the above structure, a PAS granulated product having a low by-product salt content can be produced.
本発明の第4の態様によれば、上記第1〜第3のいずれかの態様において、前記回収工程は、目開きが38μmの篩の非通過物として、前記造粒したポリアリーレンスルフィドを回収することが好ましい。 According to the fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the recovery step recovers the granulated polyarylene sulfide as a non-passing material of a sieve having a mesh size of 38 μm. It is preferable to do so.
上記構成を有することにより、塩素末端基含有割合の多い液状および微粉状のオリゴマーを除去できるため、揮発成分の少ないオリゴマーおよびハロゲン含有量の少ないPASを得ることができる。 By having the above structure, liquid and fine powder oligomers having a high chlorine terminal group content can be removed, so that oligomers having a low volatile component and PAS having a low halogen content can be obtained.
本発明の第5の態様によれば、上記第1〜第4のいずれかの態様において、前記相分離剤は、前記重合反応を行う工程の終了前に、前記複数の反応槽の何れかに添加されることが好ましい。 According to the fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the phase separating agent is placed in any of the plurality of reaction tanks before the end of the step of carrying out the polymerization reaction. It is preferable to add it.
上記構成によれば、重合反応を連続的に進行させつつ、これと同時に、PASの造粒も並行して行うことができる。 According to the above configuration, while the polymerization reaction is continuously advanced, PAS granulation can be performed in parallel at the same time.
本発明の第6の態様によれば、上記第1〜第4のいずれかの態様において、前記相分離剤は、連続重合装置から反応混合物を取り出した後、該反応混合物に添加されることが好ましい。 According to the sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the phase separation agent may be added to the reaction mixture after removing the reaction mixture from the continuous polymerization apparatus. preferable.
上記構成によれば、相分離剤として水を添加する場合であっても、重合反応を阻害せずに、速やかにPASを重合することができる。 According to the above configuration, even when water is added as a phase separation agent, PAS can be rapidly polymerized without inhibiting the polymerization reaction.
本発明の第7の態様によれば、上記第6の態様において、前記相分離剤を添加した後、前記反応混合物を徐冷することが好ましい。 According to the seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, it is preferable to slowly cool the reaction mixture after adding the phase separation agent.
上記構成によれば、顆粒状PASを効率よく製造することができる。 According to the above configuration, granular PAS can be efficiently produced.
本発明の第8の態様によれば、上記第1〜第7のいずれかの態様において、前記相分離剤を添加した後、前記反応混合物を重合条件下におき、重合反応をさらに行うことが好ましい。 According to the eighth aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects, after the phase separation agent is added, the reaction mixture is placed under polymerization conditions to further carry out the polymerization reaction. preferable.
上記構成によれば、高分子量の顆粒状PASを効率よく製造することができる。 According to the above configuration, high molecular weight granular PAS can be efficiently produced.
本発明の第9の態様によれば、上記第1〜第8のいずれかの態様において、前記相分離剤は、水、塩化リチウム、カルボン酸ナトリウム、またはこれらの混合物であることが好ましい。 According to the ninth aspect of the present invention, in any one of the first to eighth aspects, the phase separating agent is preferably water, lithium chloride, sodium carboxylate, or a mixture thereof.
上記構成によれば、顆粒状PASを効率よく製造することができる。 According to the above configuration, granular PAS can be efficiently produced.
本発明の第10の態様において、上記第1〜第9のいずれかの態様において、前記造粒工程および前記回収工程の少なくともいずれかの工程を、前記供給工程、重合反応工程、除去工程および移動工程とともに並行して行うことが好ましい。 In the tenth aspect of the present invention, in any one of the first to ninth aspects, at least one of the granulation step and the recovery step is carried out by the supply step, the polymerization reaction step, the removal step and the transfer. It is preferable to carry out in parallel with the process.
本発明によれば、省資源化、省エネルギー化、および設備コスト削減を可能にし、簡便で効率よく顆粒状PASを製造し得る、PASの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for producing PAS, which enables resource saving, energy saving, and equipment cost reduction, and can easily and efficiently produce granular PAS.
以下、本発明の実施形態について具体的に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described, but the present invention is not limited to these embodiments.
〔実施形態1〕
図1は、本発明に係る連続重合装置を含む一実施形態(以下、「実施形態1」という。)を示す部分断面図である。以下、図1に基づき、実施形態1の構成を説明する。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing an embodiment (hereinafter, referred to as “Embodiment 1”) including the continuous polymerization apparatus according to the present invention. Hereinafter, the configuration of the first embodiment will be described with reference to FIG.
<ポリアリーレンスフルィド連続重合装置>
はじめに、本発明の一実施形態に係るポリアリーレンスルフィド(PAS)の製造方法(以下、「本製造方法」とも称する)において使用可能なPAS連続重合装置の構成について、図1に基づいて説明する。PAS連続重合装置100は、少なくとも符号1〜29で構成される。好ましくは符号30〜33、さらに好ましくは符号34〜36までを含む。
<Polyarence fluid continuous polymerization equipment>
First, the configuration of the PAS continuous polymerization apparatus that can be used in the method for producing polyarylene sulfide (PAS) according to the embodiment of the present invention (hereinafter, also referred to as “the production method”) will be described with reference to FIG. The PAS
図1は、本実施形態に係るPAS製造方法において用いることが可能なPAS連続重合装置を含む構成を示す部分断面図である。 FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a configuration including a PAS continuous polymerization apparatus that can be used in the PAS production method according to the present embodiment.
図1を参照して説明すると、PAS連続重合装置100は、反応槽1a、1b、及び1cの複数の反応槽を収容する収容室2を備えている。
Explaining with reference to FIG. 1, the PAS
収容室2の形状としては、反応槽1aに接する側壁3aおよび反応槽1cに接する側壁3bを底面とする中空円柱形を横倒ししたものである。なお、収容室2の形状はこれに限定されず、中空角柱形を横倒ししたもの等でもよい。
The shape of the storage chamber 2 is a hollow cylindrical shape having a
収容室2の側壁3aには、各反応原料を供給するラインが接続されている。具体的には、収容室2に有機極性溶媒を供給する有機極性溶媒供給ライン4、収容室2にアルカリ金属硫化物及びアルカリ金属水硫化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の硫黄源を供給する硫黄源供給ライン5、及び収容室2にジハロ芳香族化合物を供給するジハロ芳香族化合物供給ライン6が、それぞれ収容室2の側壁3aに接続されている。なお、必要に応じて側壁3aには収容室2に水を供給する水供給ライン(図示せず)を接続してもよい。
A line for supplying each reaction raw material is connected to the
収容室2の側壁3bには、収容室2から反応混合物を回収するための反応混合物回収ライン7が接続されている。反応原料である有機極性溶媒、硫黄源、及びジハロ芳香族化合物は、それぞれが気相を介して反応槽1aの液相に供給されてもよいし、直接、反応槽1aの液相に供給されてもよい。なお、本明細書において、反応原料とは、PAS製造方法の重合反応において用いられる原料をいう。
A reaction
反応槽1aと反応槽1bとは隔壁8aによって隔てられ、反応槽1bと反応槽1cとは隔壁8bによって隔てられている。反応槽1a、反応槽1b、及び反応槽1cは、収容室2における気相を介して、互いに連通している。その結果、収容室2における気相の圧力は均一となる。なお、このように連通していることによる効果は後述する。
The
反応槽1a、反応槽1bおよび反応槽1cは、上記順番で直列に接続されている。なお、前記反応混合物の移動方向の最上流の反応槽1aを除いた各反応槽において、前記移動方向の上流側の隔壁の最小高さは、その反応槽の前記最大液面レベルよりも高い。即ち、反応槽1bにおいて、前記移動方向の上流側の隔壁8aの最小高さは、反応槽1bの最大液面レベルよりも高く、反応槽1cにおいて、前記移動方向の上流側の隔壁8bの最小高さは、反応槽1cの最大液面レベルよりも高い。これにより、反応槽1bから反応槽1aへの逆流、および、反応槽1cから反応槽1bへの逆流が防止される。反応槽1a、反応槽1bおよび反応槽1cは、それぞれ反応混合物9a、反応混合物9b、および反応混合物9cを収容し得る。
The
このように、本発明において好適に使用される連続重合装置の好ましい一実施形態において、反応槽は、隣接する反応槽同士の組み合わせにおいて少なくとも1組以上が、反応槽が収容し得る液体の最大液面レベルの高い順番で接続され、反応混合物は、最大液面レベルの高低差により、最大液面レベルのより高い反応槽から最大レベルのより低い反応槽に移動する構成としてもよい。 As described above, in a preferred embodiment of the continuous polymerization apparatus preferably used in the present invention, at least one set of reaction tanks is the maximum liquid that can be accommodated in the reaction tanks in the combination of adjacent reaction tanks. Connected in descending order of surface level, the reaction mixture may be configured to move from a reaction vessel with a higher maximum liquid level to a reaction vessel with a lower maximum liquid level due to the height difference of the maximum liquid level.
この構成によれば、液面レベルの差と重力とに従って反応混合物が移動するため、反応混合物を次の反応槽へ移動させるために別途手段を設ける必要がない。 According to this configuration, since the reaction mixture moves according to the difference in the liquid level and the gravity, it is not necessary to provide a separate means for moving the reaction mixture to the next reaction tank.
収容室2においては、反応槽1a中の反応混合物9aを撹拌する撹拌翼10a、反応槽1b中の反応混合物9bを撹拌する撹拌翼10b、及び反応槽1c中の反応混合物9cを撹拌する撹拌翼10cが、同一の撹拌軸11に設置されている。撹拌軸11は、収容室2外から側壁3aを貫き、側壁3bに達するように設置されている。撹拌軸11の側壁3a側の末端には、撹拌軸11を回転させる回転駆動装置12が設置されている。
In the storage chamber 2, the
収容室2の側壁3a近傍には、排気ライン13の一端が接続されている。排気ライン13の他端には、収容室2における気相からの脱水を行う脱水部14が接続されている。脱水部14は、排気ライン13を通じて収容室2における気相と連通している。脱水部14の一端(例えば、下部)には、有機極性溶媒回収ライン15の一端が接続されている。脱水部14の他端(例えば、上部)には、蒸気回収ライン16の一端が接続されている。蒸気回収ライン16の他端には、気液分離部17が接続されている。気液分離部17の一端(例えば、上部)から分岐した気体回収ライン18の他端には反応原料分離回収部19が接続されている。反応原料分離回収部19からは、廃ガスライン20と反応原料再供給ライン21とが分岐し、反応原料再供給ライン21には、反応原料分離回収部19において分離回収した反応原料の少なくとも一部を反応槽1a〜1cの少なくとも一部に再供給する反応原料再供給部22が接続されている。一方、気液分離部17の他端(例えば、下部)から分岐した液体回収ライン23の他端には反応原料分離回収部24が接続されている。反応原料分離回収部24からは、廃水ライン25と反応原料再供給ライン26とが分岐し、反応原料再供給ライン26には、反応原料分離回収部24において分離回収した反応原料の少なくとも一部を反応槽1a〜1cの少なくとも一部に再供給する反応原料再供給部27が接続されている。前記反応原料の少なくとも一部は、気相を介して反応槽1a〜1cの少なくとも一部の液相に供給されてもよいし、直接、反応槽1a〜1cの少なくとも一部の液相に供給されてもよい。
One end of the
収容室2の側壁3bには、収容室2における気相と連通し、反応混合物の移動方向の下流側から上流側に向けて、即ち、反応槽1cから反応槽1aに向けて、該気相に不活性ガスを送り込む送気部28が、送気ライン29を介して接続されている。不活性ガスとしては、特に限定されず、例えば、アルゴン等の希ガス;窒素等が挙げられる。
The
収容室2の側壁3bに接続された反応混合物回収ライン7の他端には、造粒を行う造粒部30が接続されている。造粒部30の一端には、相分離剤供給ライン31が接続されている。また、造粒部30の他端には、固体回収ライン32および液体回収ライン33が接続されている。固体回収ライン32の他端には、篩34が接続され、篩34のメッシュを通過した固体を回収する篩通過物回収ライン35と、メッシュを通過しない篩非通過物回収ライン36とが接続されている。造粒部30は、好ましくは、反応混合物と相分離剤とを撹拌する撹拌翼、分離相を冷却する冷却手段、および、形成された顆粒状PASからなる固体と液体とを分離する分離手段を備えている。冷却手段としては、特に限定されず、例えば、側壁ジャケット、伝熱管における熱交換、例えばリフラックスコンデンサー等を単独もしくは組み合わせて使用することができる。
A
別の実施態様において、反応混合物と相分離剤との混合部が、より上流に位置する反応槽、例えば反応槽1bまたは1cに接続されていてもよい。すなわち、反応槽1bまたは1cの側壁に反応混合物回収ラインを別途設け、回収した反応混合物を混合部に送り、ここで、相分離剤を添加して混合後、再び、反応槽1bまたはその他の任意の反応槽に戻すこともできる。相分離剤を含む反応混合物は、さらなる重合反応に付された後に、反応混合物回収ライン7から回収され、徐冷により造粒され、篩分手段に付されてもよい。
In another embodiment, the mixing portion of the reaction mixture and the phase separation agent may be connected to a reaction vessel located further upstream, for example, the
また別の実施態様において、反応混合物を反応槽から抜き出してから相分離剤と混合するのではなく、反応槽中の反応混合物に直接、相分離剤を添加してもよい。この場合、水を含まない相分離剤を用いることが好ましい。相分離剤を含む反応混合物は、上記と同様に、必要に応じてさらなる重合反応に付された後に、反応混合物回収ライン7から回収され、徐冷により造粒され、篩分手段に付される。
In yet another embodiment, the phase separation agent may be added directly to the reaction mixture in the reaction tank, instead of removing the reaction mixture from the reaction vessel and then mixing it with the phase separation agent. In this case, it is preferable to use a water-free phase separating agent. Similarly to the above, the reaction mixture containing the phase separation agent is subjected to a further polymerization reaction as necessary, then recovered from the reaction
次に、図1に基づき、本実施形態に係るPAS製造方法について、PAS製造装置の動作の説明と併せて説明する。 Next, based on FIG. 1, the PAS manufacturing method according to the present embodiment will be described together with the description of the operation of the PAS manufacturing apparatus.
<PAS製造方法>
本製造方法は、気相を介して互いに連通する複数の反応槽の少なくとも1つに反応原料として有機極性溶媒、硫黄源およびジハロ芳香族化合物を供給する供給工程と、少なくとも一つの前記反応槽において、前記有機極性溶媒中で、前記硫黄源と前記ジハロ芳香族化合物との重合反応を行う重合反応工程と、前記反応槽の気相部における水の少なくとも一部を、前記反応槽から除去する除去工程と、各反応槽に、重合反応が進行している反応混合物を順次移動させる移動工程と、を並行して行うことを含み、さらに、相分離剤を添加してポリアリーレンスルフィドを造粒させる造粒工程と、造粒したポリアリーレンスルフィドを回収する回収工程とを含むものである。
<PAS manufacturing method>
The present production method comprises a supply step of supplying an organic polar solvent, a sulfur source and a dihalo aromatic compound as reaction raw materials to at least one of a plurality of reaction tanks communicating with each other via a gas phase, and at least one of the reaction tanks. , A polymerization reaction step of carrying out a polymerization reaction of the sulfur source and the dihalo aromatic compound in the organic polar solvent, and removal of removing at least a part of water in the gas phase portion of the reaction tank from the reaction tank. The step and the moving step of sequentially moving the reaction mixture in which the polymerization reaction is proceeding to each reaction vessel are carried out in parallel, and further, a phase separating agent is added to granulate the polyarylene sulfide. It includes a granulation step and a recovery step of recovering the granulated polyarylene sulfide.
本製造方法について具体的に説明すると、供給工程において、収容室2には、有機極性溶媒、アルカリ金属硫化物及びアルカリ金属水硫化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の硫黄源、並びにジハロ芳香族化合物の各反応原料が、それぞれ有機極性溶媒供給ライン4、硫黄源供給ライン5、及びジハロ芳香族化合物供給ライン6を通じて供給される。なお、反応原料の一部又は全部を予め混合してから収容室2に供給してもよい。例えば、有機極性溶媒とジハロ芳香族化合物とを混合物を予め調製し、この混合物を収容室2に供給してもよい。この場合、例えば、有機極性溶媒供給ライン4及びジハロ芳香族化合物供給ライン6に代えて、混合物供給ライン(図示せず)を側壁3aに接続させ、この混合物供給ラインを通じて収容室2に上記混合物を供給することができる。
Specifically explaining this production method, in the supply process, in the storage chamber 2, at least one sulfur source selected from the group consisting of an organic polar solvent, an alkali metal sulfide and an alkali metal hydrosulfide, and a dihaloaromatic are provided. Each reaction material of the compound is supplied through an organic protictic
供給された有機極性溶媒、硫黄源、及びジハロ芳香族化合物は、重合工程において、まず、反応槽1aにおいて混合され、前記有機極性溶媒中で、前記硫黄源と前記ジハロ芳香族化合物との重合反応が行われることにより、反応混合物9aが形成される。なお、場合によっては、反応槽1aにおいては重合反応が実質的に進行せず、脱水のみを行い、反応槽1b以降で重合反応が進行する構成であってもよい。
The supplied organic polar solvent, sulfur source, and dihalo aromatic compound are first mixed in the
有機極性溶媒、アルカリ金属硫化物及びアルカリ金属水硫化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の硫黄源、及びジハロ芳香族化合物としては、PASの製造において通常用いられるものを用いることができる。 As the at least one sulfur source selected from the group consisting of organic polar solvents, alkali metal sulfides and alkali metal hydrosulfides, and dihaloaromatic compounds, those usually used in the production of PAS can be used.
有機極性溶媒としては、例えば、有機アミド溶媒が挙げられる。有機アミド溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド化合物;N−メチル−ε−カプロラクタム等のN−アルキルカプロラクタム化合物;N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、N−シクロヘキシル−2−ピロリドン等のN−アルキルピロリドン化合物又はN−シクロアルキルピロリドン化合物;1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン等のN,N−ジアルキルイミダゾリジノン化合物;テトラメチル尿素等のテトラアルキル尿素化合物;ヘキサメチルリン酸トリアミド等のヘキサアルキルリン酸トリアミド化合物等が挙げられる。 Examples of the organic polar solvent include an organic amide solvent. Examples of the organic amide solvent include amide compounds such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide; N-alkylcaprolactam compounds such as N-methyl-ε-caprolactam; N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). ), N-alkylpyrrolidone compounds such as N-cyclohexyl-2-pyrrolidone or N-cycloalkylpyrrolidone compounds; N, N-dialkylimidazolidinone compounds such as 1,3-dialkyl-2-imidazolidinone; tetramethylurea Tetraalkylurea compounds such as, hexaalkylphosphoric acid triamide compounds such as hexamethylphosphoric acid triamide, and the like.
硫黄源としては、例えば、アルカリ金属硫化物、アルカリ金属水硫化物、硫化水素等を挙げることができる。硫黄源は、アルカリ金属硫化物及びアルカリ金属水硫化物であることが、取り扱いが容易である点および価格が安価である観点から好ましい。硫黄源は、例えば、水性スラリーや水溶液の状態で扱うことができ、計量性、搬送性等のハンドリング性の観点から、水溶液の状態であることが好ましい。 Examples of the sulfur source include alkali metal sulfide, alkali metal hydrosulfide, hydrogen sulfide and the like. The sulfur source is preferably an alkali metal sulfide or an alkali metal hydrosulfide from the viewpoint of easy handling and low cost. The sulfur source can be handled, for example, in the state of an aqueous slurry or an aqueous solution, and is preferably in the state of an aqueous solution from the viewpoint of handleability such as measurable property and transportability.
アルカリ金属硫化物としては、例えば、硫化リチウム、硫化ナトリウム、硫化カリウム、硫化ルビジウム、硫化セシウム等が挙げられる。 Examples of the alkali metal sulfide include lithium sulfide, sodium sulfide, potassium sulfide, rubidium sulfide, cesium sulfide and the like.
アルカリ金属水硫化物としては、例えば、水硫化リチウム、水硫化ナトリウム、水硫化カリウム、水硫化ルビジウム、水硫化セシウム等が挙げられる。 Examples of the alkali metal hydrosulfide include lithium hydrosulfide, sodium hydrosulfide, potassium hydrosulfide, rubidium hydrosulfide, cesium hydrosulfide and the like.
ジハロ芳香族化合物としては、例えば、o−ジハロベンゼン、m−ジハロベンゼン、p−ジハロベンゼン、ジハロトルエン、ジハロナフタレン、メトキシ−ジハロベンゼン、ジハロビフェニル、ジハロ安息香酸、ジハロジフェニルエーテル、ジハロジフェニルスルホン、ジハロジフェニルスルホキシド、ジハロジフェニルケトン等が挙げられる。ジハロ芳香族化合物におけるハロゲン原子は、フッ素、塩素、臭素、及びヨウ素の各原子を指す。ジハロ芳香族化合物における2個のハロゲン原子は、同じでも異なっていてもよい。 Examples of the dihaloaromatic compound include o-dihalobenzene, m-dihalobenzene, p-dihalobenzene, dihalotoluene, dihalonaphthalene, methoxy-dihalobenzene, dihalobiphenyl, dihalobenzoic acid, dihalodiphenyl ether, dihalodiphenylsulfone and dihalo. Examples thereof include diphenyl sulfoxide and dihalodiphenyl ketone. Halogen atoms in dihaloaromatic compounds refer to the atoms of fluorine, chlorine, bromine, and iodine. The two halogen atoms in the dihalo aromatic compound may be the same or different.
アルカリ金属硫化物、アルカリ金属水硫化物、及びジハロ芳香族化合物のそれぞれは、いずれも単独で用いてもよいし、PASの製造が可能である組み合わせであれば、2種類以上を混合して用いてもよい。 Each of the alkali metal sulfide, the alkali metal hydrosulfide, and the dihalo aromatic compound may be used alone, or if it is a combination capable of producing PAS, two or more kinds may be mixed and used. You may.
なお、反応槽1a〜1cのうち少なくとも一つの反応槽に水を添加してもよい。その際に添加する水の量としては、例えば硫黄源1モル当たり0.1〜10モル程度とすることができる。
Water may be added to at least one of the
前記重合反応は、170℃〜290℃で、ジハロ芳香族化合物の転化率が50%以上になるまで行うことが好ましい。 The polymerization reaction is preferably carried out at 170 ° C. to 290 ° C. until the conversion rate of the dihalo aromatic compound becomes 50% or more.
また、ジハロ芳香族化合物の転化率は、好ましくは50〜100%、より好ましくは60〜100%、更に好ましくは65〜100%、特に好ましくは70〜100%である。ジハロ芳香族化合物の転化率は、反応混合物中に残存するジハロ芳香族化合物の量をガスクロマトグラフィーまたは液体クロマトグラフィーにより求め、その残存量とジハロ芳香族化合物の仕込み量と硫黄源の仕込み量に基づいて算出することができる。 The conversion rate of the dihalo aromatic compound is preferably 50 to 100%, more preferably 60 to 100%, still more preferably 65 to 100%, and particularly preferably 70 to 100%. The conversion rate of the dihalo aromatic compound is determined by determining the amount of the dihalo aromatic compound remaining in the reaction mixture by gas chromatography or liquid chromatography, and determining the residual amount, the amount of the dihalo aromatic compound charged, and the amount of the sulfur source charged. It can be calculated based on.
本製造方法では、脱水工程において、排気ライン13を通じた脱水部14の作用(詳細は後述する。)により、収容室2内の水の少なくとも一部が、収容室2における気相を介して、収容室2から除去される。これにより、反応槽1a〜1cに存在する水の少なくとも一部は除去される。収容室2内の水としては、例えば、収容室2に供給した水、前記重合反応で生成した水等が挙げられる。ここで、収容室2に供給した水とは、例えば、積極的に収容室2に供給した水、及び、積極的に水を収容室2に供給していない場合には、通常、反応原料に含まれた状態で反応原料とともに収容室2に供給された水を指す。水は蒸気圧が高いため、収容室2の気相に水分が多く含まれると、収容室2内が高圧となりやすく、収容室2の耐圧化が必要となるため、省資源化、設備コスト削減等を図りにくい。脱水部14により脱水を行い、収容室2内を低圧化することで、省資源化、設備コスト削減等を効果的に実現することができる。
In the present production method, in the dehydration step, at least a part of the water in the storage chamber 2 is transmitted through the gas phase in the storage chamber 2 due to the action of the
反応系である収容室2内の圧力は、供給される溶媒が沸騰しない圧力まで低下させる範囲として、ゲージ圧0MPaまで低くすることができる。各反応槽の温度にもよるが、0.0001MPaG(Gはゲージ圧を示す)まで、好ましくは0.01〜0.03MPaG程度まで低くすることができる。さらには負のゲージ圧にすることも可能ではあるが、負圧を生じさせるためのエネルギーコスト、溶媒の沸点低下などの観点から好ましくない。 The pressure in the accommodating chamber 2 which is a reaction system can be lowered to a gauge pressure of 0 MPa as a range in which the supplied solvent is lowered to a pressure at which it does not boil. Although it depends on the temperature of each reaction vessel, it can be lowered to 0.0001 MPaG (G indicates a gauge pressure), preferably about 0.01 to 0.03 MPaG. Further, it is possible to make the gauge pressure negative, but it is not preferable from the viewpoint of the energy cost for generating the negative pressure and the decrease in the boiling point of the solvent.
例えば、0.0001MPaG以上かつ0.8MPaG以下であることが好ましく、0.01MPaG以上かつ0.65MPaG以下であることがより好ましく、0.02MPaG以上かつ0.39MPaG以下であることがさらに好ましく、0.03MPaG以上かつ0.37MPaG以下であることが特に好ましい。 For example, it is preferably 0.0001 MPaG or more and 0.8 MPaG or less, more preferably 0.01 MPaG or more and 0.65 MPaG or less, further preferably 0.02 MPaG or more and 0.39 MPaG or less, and 0. It is particularly preferable that it is 0.03 MPaG or more and 0.37 MPaG or less.
反応槽1a〜1cは、上述したように、収容室2における気相を介して、互いに連通しており、収容室2における気相の圧力は均一である。このことから、脱水工程においては、脱水部14により、反応槽1a〜1cのいずれからも水が除去される。そのため、反応槽1aから反応槽1cに向かうほど、即ち、反応混合物の移動方向の上流側から下流側に向かうほど、反応混合物中の水の量が少なくなる。その結果、水による反応阻害が抑制され、重合反応が促進される。また、反応混合物の沸点が上昇するため、高温での重合が可能となり、更に重合反応を促進できる。そして、上述の重合反応促進により、反応混合物の温度が上昇しやすくなり、更に重合反応が促進されやすくなる。
As described above, the
以上の通り、PAS連続重合装置100では、例えば、上述の通りに各部を配置し、連続反応を行うこと全体を通じて、前記移動方向の上流側から下流側に向かうほど、反応槽1a〜1cの温度を上昇させることができる。言い換えれば、反応槽1a〜1cの内部温度が、反応混合物の移動方向の上流側から下流側に向かうほど高くなるように設けることができる。
As described above, in the PAS
また、上述したように、反応槽1a〜1cは、各反応槽が収容し得る液体の最大液面レベルの高い順に接続されている。これにより、反応混合物の移動工程において、最大液面レベルの高低差を利用して反応混合物を順次移動させることができる。より具体的には、反応混合物9a及び反応混合物9bがそれぞれの反応槽の最大液面レベルを超えたときに、それぞれ隔壁8a及び隔壁8bを超えることができる。なお、反応槽1a、反応槽1b、及び反応槽1cが、収容室2における気相を介して互いに連通することが妨げられない限り、隔壁8a及び8bの形状は特に限定されず、任意の形状であってもよい。また、隔壁の開口部、例えば貫通口またはスリット(いずれも図示せず)により反応液が移動する構成としてもよい。
Further, as described above, the
本実施形態では、反応槽1a、1b、1cの内部温度のいずれもが、150℃以上である。好ましくは、反応原料が供給される供給反応槽、すなわち反応槽1aは、160℃以上であり、より好ましくは170℃以上であり、さらに好ましくは180℃以上である。また、供給反応槽以外の反応槽、すなわち反応槽1b及び1cそれぞれの内部温度は、好ましくは200℃以上であり、より好ましくは210℃以上であり、さらに好ましくは220℃以上である。さらに、供給反応槽以外の反応槽のうち、少なくとも1つの反応槽の内部温度は、好ましくは245℃以上であり、より好ましくは250℃以上であり、さらに好ましくは255℃以上である。本実施形態では、互いに隣接する反応槽の内部温度の差が2℃以上であることが好ましく、3℃以上であることがより好ましく、5℃以上であることがさらに好ましい。このように反応槽1a〜1cの内部温度を設定することで、供給反応槽、すなわち反応槽1aにおいて、上述した脱水工程を主として行い、反応槽1aに対して反応混合物の移動方向の下流側に設けられた反応槽、すなわち反応槽1bにおいて、重合反応を主として行うことができ、その結果、重合反応をより効率良く行うことができる。
In this embodiment, the internal temperatures of the
本実施形態では、送気部28により、反応混合物の移動方向の下流側から上流側に向けて、即ち、反応槽1cから反応槽1aに向けて、収容室2における気相に不活性ガスを送り込むことが好ましい。上述の通りに、反応混合物の移動方向の上流側から下流側に向かうほど、反応混合物中の水の量が少なくなる状態を保つためには、反応混合物から蒸発した水分が上記下流側に流れて、反応混合物上で凝縮しないようにすることが好ましい。送気部28により上記の通り上記気相に不活性ガスを送り込むことにより、水蒸気が上記下流側に流れて反応混合物上で凝縮するのを効果的に防止することができる。
In the present embodiment, the
不活性ガスの流速としては、水蒸気が上記下流側に流れにくくなる範囲である限り、特に限定されない。 The flow velocity of the inert gas is not particularly limited as long as the water vapor does not easily flow to the downstream side.
回転駆動装置12により撹拌軸11が回転し、それに伴い、撹拌軸11に設置された撹拌翼10a〜10cが撹拌軸11の周りを回転して、反応混合物9a〜9cが撹拌される。撹拌翼10a〜10cは同一の撹拌軸11に設置されている。そのため、回転駆動装置12により撹拌軸11を回転させるだけで、撹拌翼10a〜10cの全てを同じ条件で回転させ、均質な撹拌を高い効率で実現することができる。
The stirring
上記重合反応が進むと、NaCl等のアルカリ金属ハロゲン化物が析出し、反応槽1a〜1cに蓄積する。その結果、例えば、反応槽1a〜1cにおいて十分な重合反応を進行させるのに有効な体積が減少し、生産性の低下等が生じやすい。また、蓄積したアルカリ金属ハロゲン化物を除去するための余計なメンテナンス作業が発生してしまう。撹拌翼10a〜10cにより反応混合物9a〜9cを撹拌することにより、アルカリ金属ハロゲン化物が反応混合物9a〜9c中に分散して、上記下流側に移動し、収容室2外に排出することが容易となる。一方で、撹拌が激しすぎると、反応混合物は、隔壁8a及び/又は隔壁8bを超えて、上流側の反応槽から下流側の反応槽へ不必要に混入しやすい。
As the polymerization reaction proceeds, alkali metal halides such as NaCl are precipitated and accumulated in the
アルカリ金属ハロゲン化物の分散を促進し、反応槽1a〜1c間での反応混合物の不必要な混入を回避できるよう、適宜、撹拌翼の形状、枚数、回転数等を調整することが好ましい。このうち、撹拌翼の回転数としては、例えば、アルカリ金属ハロゲン化物が沈降しない条件、より具体的には、撹拌翼による撹拌速度が粒子浮遊限界撹拌速度以上となるような回転数が挙げられる。なお、撹拌翼の先端における回転速度の上限は、反応混合物が隔壁8a及び/又は隔壁8bを超えるのを防ぎやすい点で、撹拌翼の回転数が120rmp以下となるような速度が好ましく、60rmp以下となるような速度がより好ましい。また、撹拌が十分に行われるように、撹拌翼の回転経路等も、適宜、調整することが好ましい。
It is preferable to appropriately adjust the shape, number of blades, rotation speed, etc. of the stirring blades so as to promote the dispersion of the alkali metal halide and avoid unnecessary mixing of the reaction mixture between the
脱水部14には、収容室2からの排気が排気ライン13を通じて供給される。脱水部14は、例えば、蒸留塔として作用し、一端(例えば、下部)からは、有機極性溶媒を主成分とする液体が回収され、他端(例えば、上部)からは、前記硫黄源、水を含む蒸気、及び場合により前記ジハロ芳香族化合物が回収される。
Exhaust gas from the accommodating chamber 2 is supplied to the dehydrating
脱水部14から回収された有機極性溶媒は、適宜、精製等を経て、重合反応の反応原料として、再度、収容室2に供給してもよい。その際、回収された有機極性溶媒の収容室2への供給は、有機極性溶媒供給ライン4を通じて行ってもよいし、有機極性溶媒供給ライン4以外の有機極性溶媒供給ラインを通じて行ってもよい。回収された有機極性溶媒の供給先は、反応槽1a〜1cのいずれか1つでもよいし、これらの2以上の組み合わせでもよい。
The organic polar solvent recovered from the
脱水部14の上記他端から回収された蒸気は、蒸気回収ライン16を介して、気液分離部17に供給される。気液分離部17は、例えば、蒸留塔として作用し、一端(例えば、上部)からは、前記硫黄源を含む気体が回収され、他端(例えば、下部)からは、前記ジハロ芳香族化合物及び/又は水を含む液体が回収される。
The steam recovered from the other end of the
気液分離部17の上記一端から回収された気体は、気体回収ライン18を介して、反応原料分離回収部19に供給される。反応原料分離回収部19では、上記気体を極性有機溶媒やアルカリ溶液、又はこれらの混合物に吸収させる等により、気体から前記硫黄源が分離回収され、反応原料再供給ライン21を介して、反応原料再供給部22に送られる。一方、残りの気体は、廃ガスとして廃ガスライン20を介して廃棄される。
The gas recovered from the one end of the gas-
反応原料分離回収部19により分離回収した前記硫黄源の少なくとも一部が、反応原料再供給部22により反応槽1a〜1cの少なくとも一つに再供給されることが好ましい。その際、分離回収した硫黄源の反応槽1aへの再供給は、硫黄源供給ライン5を通じて行ってもよいし、硫黄源供給ライン5以外の硫黄源供給ラインを通じて行ってもよい。前記硫黄源の少なくとも一部の再供給により、前記硫黄源が有効利用され、省資源化を図ることができる。
It is preferable that at least a part of the sulfur source separated and recovered by the reaction raw material separation and
気液分離部17から回収された液体は、液体回収ライン23を介して、反応原料分離回収部24に供給される。反応原料分離回収部24では、上記液体から前記ジハロ芳香族化合物が分離回収され、反応原料再供給ライン26を介して、反応原料再供給部27に送られる。一方、残りの液体は、廃水として廃水ライン25を介して廃棄される。
The liquid recovered from the gas-
このために、反応原料分離回収部24により分離回収した前記ジハロ芳香族化合物の少なくとも一部が、反応原料再供給部27により反応槽1a〜1cの少なくとも一つに再供給されることが好ましい。その際、分離回収したジハロ芳香族化合物の反応槽1aへの再供給は、ジハロ芳香族化合物供給ライン6を通じて行ってもよいし、ジハロ芳香族化合物供給ライン6以外のジハロ芳香族化合物供給ラインを通じて行ってもよい。前記ジハロ芳香族化合物の少なくとも一部の再供給により、前記ジハロ芳香族化合物が有効利用され、省資源化を図ることができる。
For this reason, it is preferable that at least a part of the dihalo aromatic compound separated and recovered by the reaction raw material separation and
また、連続重合装置100の駆動には、最大液面レベルの高低差に基づき、重力を利用して反応混合物の移動等を行っており、多大なエネルギーが不要である。よって、連続重合装置100は、省資源化、省エネルギー化、設備コスト削減等を図りやすい。
Further, in driving the
本製造方法によって得られるPASのゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)による重量平均分子量(Mw)は、その下限値は8,000以上、好ましくは10,000以上、さらに好ましくは13,000以上、特に好ましくは15,000以上であり、20,000以上の高分子量PASを得ることも可能である。その上限値は200,000以下、好ましくは100,000以下、より好ましくは70,000以下である。 The lower limit of the weight average molecular weight (Mw) of PAS obtained by this production method by gel permeation chromatography (GPC) is 8,000 or more, preferably 10,000 or more, more preferably 13,000 or more, and particularly preferably. Is 15,000 or more, and it is possible to obtain a high molecular weight PAS of 20,000 or more. The upper limit is 200,000 or less, preferably 100,000 or less, and more preferably 70,000 or less.
また、本製造方法によって得えられるPASの単位空間・時間あたりの収量は、14g/hr・L以上であることが好ましく、14.5g/hr・L以上であることがより好ましく、15g/hr・L以上であることがさらに好ましく、16g/hr・L以上であることが特に好ましい。 The yield of PAS obtained by this production method per unit space / time is preferably 14 g / hr · L or more, more preferably 14.5 g / hr · L or more, and 15 g / hr. -L or more is more preferable, and 16 g / hr · L or more is particularly preferable.
このように、本製造方法によれば、気相を介して互いに連通する複数の反応槽の少なくとも1つに反応原料を供給すればよいので、複雑な制御等が不要であり、PASの製造が容易となる。 As described above, according to the present production method, since the reaction raw material may be supplied to at least one of a plurality of reaction tanks communicating with each other via the gas phase, complicated control or the like is not required, and PAS can be produced. It will be easy.
造粒部30において、反応混合物回収ライン7から供給される反応混合物と、相分離剤供給ライン31から供給される相分離剤とが、撹拌下で、PASが有機極性溶媒中に溶解または溶融している状態で混合される。なお、反応混合物回収ライン7から回収された反応混合物は、造粒部30にて相分離剤を添加される前に、適宜、混入している副生塩等の固体を濾過等により分離除去する処理に付されてもよい。
In the
PASが有機極性溶媒中に溶解または溶融している状態のまま、反応混合物に相分離剤を添加することにより、液−液相分離が起きる。次いで、撹拌下、造粒部内に設けられた冷却手段によって液−液分離相の温度を徐々に低下させることにより、PASが固化し、顆粒状PASが形成される。形成された顆粒状PAS(固体)と、その他の液体と副生塩等の微小固体は、各種分離手段により分離され、それぞれ固体回収ライン32および液体回収ライン33から回収される。
Liquid-liquid phase separation occurs by adding a phase separation agent to the reaction mixture while the PAS remains dissolved or melted in an organic protic solvent. Then, under stirring, the temperature of the liquid-liquid separation phase is gradually lowered by a cooling means provided in the granulated portion, so that the PAS is solidified and a granular PAS is formed. The formed granular PAS (solid) and other liquids and microsolids such as by-products are separated by various separation means and recovered from the
顆粒状PASが形成された後のスラリーは、主に顆粒状PAS、重合用溶媒、副生塩等からなる。当該スラリーから顆粒状PASを回収する方法として、例えば造粒された顆粒状PASを篩分して回収する方法や、造粒された顆粒状PASを微粒子状PASやPASオリゴマーと共に回収する方法が挙げられる。 The slurry after the granular PAS is formed is mainly composed of the granular PAS, a polymerization solvent, a by-product salt and the like. Examples of the method for recovering the granular PAS from the slurry include a method of sieving the granulated granular PAS and recovering the granulated PAS, and a method of recovering the granulated granular PAS together with the fine particle PAS and the PAS oligomer. Be done.
例えば篩分回収法は、造粒され顆粒状となったPASを他の成分と篩によって分離し、必要に応じて洗浄液で洗浄して清浄な顆粒状PASを得る方法である。この方法によって、加工時に揮発分となるオリゴマー成分が除かれ、また塩素含有量の少ないPASを得ることができる。 For example, the sieve content recovery method is a method in which granulated and granular PAS is separated from other components by a sieve and, if necessary, washed with a washing liquid to obtain a clean granular PAS. By this method, the oligomer component which becomes a volatile component at the time of processing is removed, and PAS having a low chlorine content can be obtained.
また例えば、顆粒状PASが形成された後のスラリーを、高温状態でノズルから噴出させ、溶媒の全部または一部を瞬時に蒸発させ固形物(泥状物も含む)を得る方法が挙げられる。さらに当該固形物から副生塩を水等により除去し、必要に応じてさらに洗浄液で洗浄して清浄な微粒子状PASやオリゴマー成分を含む顆粒状PASを得る方法がある。この方法によって、加工時に揮発分となるオリゴマー成分は多いものの、回収量を多くすることができる。 Further, for example, there is a method in which the slurry after the granular PAS is formed is ejected from a nozzle at a high temperature state, and all or a part of the solvent is instantaneously evaporated to obtain a solid substance (including a muddy substance). Further, there is a method of removing the by-product salt from the solid substance with water or the like and, if necessary, further washing with a washing liquid to obtain a clean fine particle PAS or a granular PAS containing an oligomer component. By this method, although there are many oligomer components that become volatile during processing, the amount recovered can be increased.
なお、当該固形物(泥状物も含む)を篩分して、顆粒状PASのみを回収しても良い。 The solid substance (including the muddy substance) may be sieved to collect only the granular PAS.
あるいは例えば、顆粒状PASが形成された後のスラリーを、遠心分離機等により固液分離後、更に水洗や有機溶媒洗浄により、清浄なオリゴマー成分を含む顆粒状PASを得る方法も挙げられる。この方法によって、加工時に揮発分となるオリゴマー成分は多いものの、回収量を多くすることができる。 Alternatively, for example, a method of obtaining a granular PAS containing a clean oligomer component by solid-liquid separation of the slurry after the granular PAS is formed by a centrifuge or the like and then washing with water or an organic solvent can be mentioned. By this method, although there are many oligomer components that become volatile during processing, the amount recovered can be increased.
液体回収ライン33から回収された極性有機溶媒等は、必要に応じて適宜精製され、反応原料として反応槽に再供給される。一方、固体回収ライン32から回収された顆粒状PASは、必要に応じて、篩34に供給され、所望の目開きを有するメッシュで篩分され、所望のサイズの粒径を有する顆粒状PASと、それ以外の微粉とに分離され回収される。濾別や篩分等により分離後、有機溶媒や高温水等で洗浄処理し、乾燥させることにより、製品PAS粒子が得られる。
The polar organic solvent or the like recovered from the
相分離剤としては、相分離剤として機能することが知られている公知の化合物を用いることができる。相分離剤の具体例としては、水、有機カルボン酸金属塩、有機スルホン酸金属塩、ハロゲン化リチウムなどのアルカリ金属ハライド、アルカリ土類金属ハライド、芳香族カルボン酸のアルカリ土類金属塩、リン酸アルカリ金属塩、アルコール類、パラフィン系炭化水素類などが挙げられる。有機カルボン酸金属塩としては、例えば、酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、プロピオン酸ナトリウム、吉草酸リチウム、安息香酸リチウム、安息香酸ナトリウム、フェニル酢酸ナトリウム、p−トルイル酸カリウムなどのアルカリ金属カルボン酸塩が好ましい。これらの相分離剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。これらの相分離剤の中でも、水、アルカリ金属カルボン酸塩などの有機カルボン酸金属塩、塩化リチウム及びこれらの組合せが造粒効果(粒子径の増大)の点で好ましい。後処理が容易な水、コストが安価な酢酸ナトリウム、または水と酢酸ナトリウムとの組み合わせが特に好ましい。 As the phase separating agent, a known compound known to function as a phase separating agent can be used. Specific examples of the phase separator include water, organic carboxylic acid metal salts, organic sulfonic acid metal salts, alkali metal halides such as lithium halide, alkaline earth metal halides, alkaline earth metal salts of aromatic carboxylic acids, and phosphorus. Examples thereof include acid-alkali metal salts, alcohols, and paraffinic hydrocarbons. Examples of the organic carboxylic acid metal salt include alkali metal carboxylic acids such as lithium acetate, sodium acetate, potassium acetate, sodium propionate, lithium valerate, lithium benzoate, sodium benzoate, sodium phenylacetate, and potassium p-toluic acid. Salt is preferred. These phase separators can be used alone or in combination of two or more. Among these phase separators, water, an organic carboxylic acid metal salt such as an alkali metal carboxylate, lithium chloride, and a combination thereof are preferable in terms of granulation effect (increase in particle size). Water that is easy to post-treat, sodium acetate, which is inexpensive, or a combination of water and sodium acetate is particularly preferred.
相分離剤の添加量は、反応混合物中のPAS濃度、添加する相分離剤の種類、温度等に応じて、相の分離、即ち、液−液相分離が起きる範囲で適宜に調節することができる。相分離剤の添加量及び温度は、極性有機溶媒中に溶融・溶解するPASが液−液相分離する最少量を、透明な耐熱ガラスアンプル中で観察することで決めることができる。 The amount of the phase separation agent added may be appropriately adjusted within the range in which phase separation, that is, liquid-liquid phase separation occurs, according to the PAS concentration in the reaction mixture, the type of phase separation agent to be added, the temperature, and the like. it can. The amount and temperature of the phase separating agent added can be determined by observing the minimum amount of liquid-liquid phase separation of PAS melted and dissolved in the polar organic solvent in a transparent heat-resistant glass ampoule.
例えば、水を相分離剤として使用する場合、反応混合物の有機アミド溶媒、特にNMP100質量部に対し、相分離剤(水)が0.35モル質量部以上かつ2モル質量部以下であり、好ましくは、0.41モル質量部以上かつ1.8モル質量部以下であり、さらに好ましくは0.42モル質量部以上かつ1.5モル質量部以下である。 For example, when water is used as the phase separating agent, the phase separating agent (water) is preferably 0.35 parts by mass or more and 2 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the organic amide solvent of the reaction mixture, particularly NMP. Is 0.41 molar mass or more and 1.8 molar mass or less, and more preferably 0.42 molar mass or more and 1.5 molar mass or less.
相分離剤として、水と水以外の他の相分離剤とを併用する場合は、有機アミド溶媒、特にNMP100質量部に対し、0.01〜2モル質量部、好ましくは0.02〜1モル質量部、更に好ましくは0.03〜0.8モル質量部、特に好ましくは0.05〜0.5モル質量部の範囲内に調整するとともに、水以外の他の相分離剤を、有機アミド溶媒100質量部に対し、0.001〜0.1モル質量部の範囲内で存在させることが好ましい。水と併用することが特に好ましい他の相分離剤は、有機カルボン酸金属塩であり、中でも、アルカリ金属カルボン酸塩であり、その場合は、有機アミド溶媒、特にNMP100質量部に対し、水を0.01〜1.5モル質量部、好ましくは0.05〜1.0モル質量部、特に好ましくは0.08〜0.8モル質量部の範囲内で使用するとともに、アルカリ金属カルボン酸塩を0.0001〜0.07モル、好ましくは0.002〜0.06モル質量部、特に好ましくは0.005〜0.05モル質量部の範囲内で使用すればよい。 When water and a phase separating agent other than water are used in combination as the phase separating agent, 0.01 to 2 mol by mass, preferably 0.02 to 1 mol, based on 100 parts by mass of the organic amide solvent, particularly NMP. Adjusting to the range of parts by mass, more preferably 0.03 to 0.8 mol by mass, particularly preferably 0.05 to 0.5 mol by mass, and adding a phase separating agent other than water to the organic amide. It is preferably present in the range of 0.001 to 0.1 molar mass with respect to 100 parts by mass of the solvent. Another phase separator that is particularly preferably used in combination with water is an organic carboxylic acid metal salt, especially an alkali metal carboxylate, in which case water is added to an organic amide solvent, particularly 100 parts by weight of NMP. It is used in the range of 0.01 to 1.5 molar parts by mass, preferably 0.05 to 1.0 molar parts by mass, particularly preferably 0.08 to 0.8 molar parts by mass, and an alkali metal carboxylate. May be used in the range of 0.0001 to 0.07 mol, preferably 0.002 to 0.06 mol by mass, and particularly preferably 0.005 to 0.05 mol by mass.
液−液相分離が達成された後、分離相の温度を、PASが晶出する温度以下まで徐冷する。たとえば、PASが晶出する温度の1〜10℃以下まで、0.1〜3℃/分の速度で徐冷する。晶出する温度は、例えば透明な耐熱ガラスアンプル中で液−液相分離しているPASが析出する温度を観察することで決めることができる。PASが晶出する温度の1〜10℃以下まで徐冷した後は、200℃未満、好ましくは150℃以下、さらには、100℃〜室温の範囲まで急冷してもよい。 After liquid-liquid phase separation is achieved, the temperature of the separated phase is slowly cooled to below the temperature at which PAS crystallizes. For example, it is slowly cooled at a rate of 0.1 to 3 ° C./min to 1 to 10 ° C. or lower, which is the temperature at which PAS crystallizes. The crystallizing temperature can be determined, for example, by observing the temperature at which the liquid-liquid phase separated PAS precipitates in a transparent heat-resistant glass ampoule. After slowly cooling to 1 to 10 ° C. or lower, which is the temperature at which PAS crystallizes, the temperature may be rapidly cooled to less than 200 ° C., preferably 150 ° C. or lower, and further to 100 ° C. to room temperature.
本発明の製造方法により得られる顆粒状PASは、目開き38μmの篩に非通過のPASである。好ましくは平均粒子径が50〜5,000μmであり、より好ましくは70〜3,000μmであり、さらに好ましくは100〜2,000μmである。平均粒子径がこの範囲であることにより、PASのハンドリング性、低ダスト性に優れ、加工機材にPASを供給する際に、噛みこみ不良を引き起こす問題や粉立ちを引き起こす問題を解消することができる。 The granular PAS obtained by the production method of the present invention is a PAS that does not pass through a sieve having a mesh size of 38 μm. The average particle size is preferably 50 to 5,000 μm, more preferably 70 to 3,000 μm, and even more preferably 100 to 2,000 μm. When the average particle size is in this range, the handling property and low dust property of PAS are excellent, and when supplying PAS to the processing equipment, the problem of causing poor biting and the problem of causing dusting can be solved. ..
なお、本願明細書において、平均粒子径とは、JIS K−0069にしたがい、下から、400メッシュ、200メッシュ、150メッシュ、100メッシュ、60メッシュ、32メッシュ、24メッシュ、16メッシュ、12メッシュ、および7メッシュの9個の篩を積み重ね、一番上の篩に顆粒状PASを乗せ、FRITSCH社製電磁式篩振盪機(Analysette 3)を使用して、浸透時間=15分間、AMPLITUDE=5、INTERVAL=6で測定を行うことにより算出される値である。 In the specification of the present application, the average particle size refers to 400 mesh, 200 mesh, 150 mesh, 100 mesh, 60 mesh, 32 mesh, 24 mesh, 16 mesh, 12 mesh, from the bottom, according to JIS K-0069. And 9 mesh sieves are stacked, granular PAS is placed on the top sieve, and using an electromagnetic sieve shaker (Anysette 3) manufactured by FRITSCH, permeation time = 15 minutes, AMPLITUDE = 5, It is a value calculated by performing the measurement with INTERVAL = 6.
また、顆粒状PASと微粒子PAS及びまたはPASオリゴマーが混在する場合は、顆粒状PASが、好ましくは30質量%以上、さらに好ましくは50質量%以上である。 When the granular PAS and the fine particle PAS and / or the PAS oligomer are mixed, the granular PAS is preferably 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more.
本実施形態はさらに、重合工程によって得られるPASの重量平均分子量を増大させる工程を含んでいてもよい。PASの重量平均分子量の増大は、例えば重合反応において重合助剤を用いて行うことができる。このような重合助剤の具体例としては、例えば有機カルボン酸塩、有機スルホン酸塩、硫酸アルカリ金属塩、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属リン酸塩及びアルカリ土類金属リン酸塩などが挙げられる。これらは単独または2種以上を同時に用いることができる。なかでも有機カルボン酸塩が好ましく用いられる。より具体的には、酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、プロピオン酸ナトリウム、安息香酸リチウム、安息香酸ナトリウム、フェニル酢酸ナトリウム及びp−トルイル酸ナトリウムなどが挙げられる。有機カルボン酸塩は1種または2種以上を同時に用いることができる。なかでも酢酸リチウム及び/または酢酸ナトリウムが好ましく用いられ、安価で入手しやすいことから酢酸ナトリウムがより好ましく用いられる。 The present embodiment may further include a step of increasing the weight average molecular weight of PAS obtained by the polymerization step. The weight average molecular weight of PAS can be increased by using a polymerization aid, for example, in a polymerization reaction. Specific examples of such polymerization aids include organic carboxylates, organic sulfonates, alkali metal sulfates, alkaline earth metal oxides, alkali metal phosphates and alkaline earth metal phosphates. Can be mentioned. These can be used alone or in combination of two or more. Of these, organic carboxylates are preferably used. More specifically, lithium acetate, sodium acetate, potassium acetate, sodium propionate, lithium benzoate, sodium benzoate, sodium phenylacetate, sodium p-toluic acid and the like can be mentioned. As the organic carboxylate, one kind or two or more kinds can be used at the same time. Of these, lithium acetate and / or sodium acetate are preferably used, and sodium acetate is more preferably used because it is inexpensive and easily available.
これらの重合助剤は単独で用いてもよいし、PASの製造が可能である組み合わせであれば、2種類以上を混合して用いてもよい。 These polymerization aids may be used alone or in combination of two or more as long as PAS can be produced.
本実施形態において、各反応原料に含まれる水の合計量を100質量%とすると、上述した供給反応槽、すなわち反応槽1a中に含まれる水の量は5質量%以上、99質量%以下であることが好ましく、6質量%以上、90質量%以下であることがより好ましく、7質量%以上、80質量%以下であることがさらに好ましい。供給反応槽の中に含まれる水の量がこの範囲内であることは、重合工程において脱水する水の量が低減される点から好ましい。
In the present embodiment, assuming that the total amount of water contained in each reaction raw material is 100% by mass, the amount of water contained in the above-mentioned supply reaction tank, that is, the
また、供給反応槽の下流側に隣接する隣接反応槽、すなわち反応槽1b中に含まれる水の量は5質量%以上、50質量%以下であることが好ましく、6質量%以上、40質量%以下であることがより好ましく、7質量%以上、30質量%以下であることがさらに好ましい。隣接反応槽中に含まれる水の量がこの範囲であることは、重合工程において脱水する水の量が低減される点から好ましい。
Further, the amount of water contained in the adjacent reaction tank adjacent to the downstream side of the supply reaction tank, that is, the
本実施形態では特定形状の反応槽を用いているが、反応槽の形状は特に限定されるものではない。 In the present embodiment, a reaction vessel having a specific shape is used, but the shape of the reaction vessel is not particularly limited.
さらに、本実施形態において反応槽の数は特に限定されるものではない。また、反応槽は必ずしも図1に示すように直列に接続されている必要はない。したがって、例えば複数の反応槽のうち一部が並列に並んでいてもよい。 Further, the number of reaction tanks in the present embodiment is not particularly limited. Further, the reaction tanks do not necessarily have to be connected in series as shown in FIG. Therefore, for example, some of the plurality of reaction tanks may be arranged in parallel.
さらに、複数の反応槽のうち隣り合う少なくとも1対の反応槽は、各反応槽が収容し得る液体の最大液面レベルの高い方の反応槽が、反応混合物が移動する方向の上流側に位置しており、最大液面レベルの高低差を利用して、反応混合物を移動させることが好ましい。これにより、少なくとも1対の反応槽においては重力を利用して反応混合物の移動を行えるため、省資源化、省エネルギー化、設備コスト削減等を図ることができる。 Further, in at least one pair of adjacent reaction tanks among the plurality of reaction tanks, the reaction tank having the higher maximum liquid level level of the liquid that can be accommodated in each reaction tank is located on the upstream side in the direction in which the reaction mixture moves. Therefore, it is preferable to move the reaction mixture by utilizing the height difference of the maximum liquid level. As a result, since the reaction mixture can be moved by using gravity in at least one pair of reaction tanks, resource saving, energy saving, equipment cost reduction, and the like can be achieved.
さらに、本実施形態において、上述した不活性ガスを送り込む送り込み工程は、上述した供給工程、脱水工程および重合工程と並行して行うことが好ましい。さらにまた、上述したように反応原料の一部を分離して回収する分離回収工程と、反応原料の少なくとも一部を反応槽の少なくとも一つに供給する再供給工程は、上述した供給工程、脱水工程および重合工程と並行して行うことが好ましい。 Further, in the present embodiment, the feeding step of feeding the inert gas described above is preferably performed in parallel with the feeding step, the dehydration step and the polymerization step described above. Furthermore, as described above, the separation and recovery step of separating and recovering a part of the reaction raw material and the resupply step of supplying at least a part of the reaction raw material to at least one of the reaction tanks are the above-mentioned supply step and dehydration. It is preferable to carry out in parallel with the step and the polymerization step.
さらに、本実施形態では反応槽1aに反応原料を供給する構成について説明したが、反応原料が供給される反応槽は特定されるものではない。
Further, in the present embodiment, the configuration for supplying the reaction raw material to the
〔実施形態2〕
さらに、上述した実施形態1に示した連続重合装置の変形例について、図2を用いて説明する。
[Embodiment 2]
Further, a modified example of the continuous polymerization apparatus shown in the above-described first embodiment will be described with reference to FIG.
図2を参照して説明すると、連続重合装置200は、実施形態1の収容室2に対応する反応容器44内で、反応槽を隔離する隔離手段が、隔壁ではなく、回転中心を有する仕切板である点において、実施形態1と異なる。
Explaining with reference to FIG. 2, in the
本実施形態では、反応槽1aと反応槽1bとは、仕切板45aによって隔てられ、反応槽1bと反応槽1cとは、仕切板45bによって隔てられている。反応槽1a、反応槽1bおよび反応槽1cは、反応容器44における気相部を介して、互いに連通している。
In the present embodiment, the
また、仕切板45aの片面には、反応槽1a中の反応混合物9aを撹拌する撹拌翼10aが取り付けられている。同様に、仕切板45bの片面には、反応槽1b中の反応混合物9bを撹拌する撹拌翼10bが取り付けられている。なお、本実施形態における撹拌翼10aおよび10bは、上述の実施形態における撹拌翼10aおよび10bと異なり、内側に開口が設けられている構造を有している。
Further, a
撹拌翼10aおよび10b並びに仕切板45aおよび45bは、いずれも同一の回転軸43に設置されている。回転軸43は、反応容器44外から側壁3aを貫き、側壁3bに達するように設置されている。回転軸43の側壁3a側の末端には、回転軸43を回転させる回転駆動装置12が設置されている。
The
なお、撹拌翼は、仕切板に対して任意の位置に設置可能である。仕切板は撹拌翼の上流側であってもよく、下流側であってもよく、またこれらが混在してもよい。仕切板は撹拌翼と離れていても良いが、図2のように密着して連結させることにより、仕切板の固定および補強ができるので好ましい。また、撹拌翼と仕切板は必ずしも、一対である必要はなく、隣接する仕切板の間に、撹拌翼が無いところがあってもよい。少なくとも1つの撹拌翼を設けることにより、重合反応の進行を補助すると共に、反応混合物中の固体の移動をよりスムーズにすることができる。あるいは、撹拌翼は設けなくてもよく、これにより、より簡素な装置構成が可能になる。 The stirring blade can be installed at an arbitrary position with respect to the partition plate. The partition plate may be on the upstream side of the stirring blade, on the downstream side, or may be a mixture of these. The partition plate may be separated from the stirring blade, but it is preferable to connect the partition plate in close contact with the stirring blade because the partition plate can be fixed and reinforced. Further, the stirring blade and the partition plate do not necessarily have to be a pair, and there may be a place where there is no stirring blade between the adjacent partition plates. By providing at least one stirring blade, it is possible to assist the progress of the polymerization reaction and to make the movement of the solid in the reaction mixture smoother. Alternatively, it is not necessary to provide a stirring blade, which enables a simpler device configuration.
仕切板の形状としては、特に限定されず、回転中心を有し、且つ、反応容器44内の鉛直断面を部分的に塞ぐ一方で、隣り合う反応槽が連通するように、所定の幅のクリアランスまたは開口部を与える任意の形状であってよい。例えば、反応容器44が中空円柱形である場合、図2に示されるように、反応容器の内部空間よりも一回り小さい半径を有する円盤状の仕切板であってよい。なお、仕切板の形状はこれに限定されず、中心軸を有しない、かご状回転物であってもよい。
The shape of the partition plate is not particularly limited, and has a rotation center and a clearance having a predetermined width so that the vertical cross section in the
回転軸上に設けられる仕切板の数は、反応容器のサイズや重合反応の種類等に応じて、1以上の任意の数であってよい。 The number of partition plates provided on the rotating shaft may be any number of 1 or more depending on the size of the reaction vessel, the type of polymerization reaction, and the like.
仕切板が2枚以上設けられている場合、これらは同一の形状であっても、またはそれぞれ異なっていてもよい。 When two or more partition plates are provided, they may have the same shape or may be different from each other.
また、各仕切板の位置は、特に限定されず、任意の位置に設けることができる。 Further, the position of each partition plate is not particularly limited and can be provided at any position.
一方、撹拌翼の形状としては、特に限定されず、仕切板と同軸に設けられ、反応混合物を撹拌する任意の形状であってよい。撹拌翼10は、図2に示されるように、仕切板のいずれか一方の面に取り付けられていてもよく、または、両面に取り付けられていてもよい。または、仕切板とは別個に、回転軸43上に取り付けられていてもよい。
On the other hand, the shape of the stirring blade is not particularly limited, and may be any shape provided coaxially with the partition plate and agitating the reaction mixture. As shown in FIG. 2, the stirring blade 10 may be attached to either one side of the partition plate, or may be attached to both sides. Alternatively, it may be mounted on the
反応槽1a〜1cは、その液相部どうしが互いに連通している。その結果、反応槽1aに供給された原料および溶媒は、反応混合物として重合反応を進行させながら、反応槽1bおよび1cへと順次移動する。
The liquid phase portions of the
また、反応槽1a〜1cは、その気相部どうしも互いに連通している。その結果、反応容器44内の気相の圧力は均一となる。そして、各反応槽内で重合時に発生する蒸発成分は、装置内部の温度差等により、この気相部を介して反応槽1cから、1bおよび1aの方向へと順次移動し、排気ライン13から排出される。
Further, the
本実施形態における連続重合装置200では、反応容器44の内壁と、仕切板45a〜45bのそれぞれの外縁との間には、所定の幅のクリアランスが存在する。これにより、隣接する反応槽の気相部どうし、および、液相部どうしが連通し、反応混合物、蒸発成分を含む気体等が移動する。なお、クリアランスを設ける代わりに、仕切板に開口部、例えば貫通孔またはスリットを設け、これを介して反応槽を連通させてもよい。または、クリアランスおよび開口部の両方を設けてもよい。あるいは、仕切板は、複数の細かい貫通孔を有するメッシュ状であってもよい。
In the
クリアランスの幅または開口部のサイズは、特に限定されず、容器の形状、仕切板の形状および数等に応じて適宜に設定することができる。 The width of the clearance or the size of the opening is not particularly limited, and can be appropriately set according to the shape of the container, the shape and number of partition plates, and the like.
実施形態2において、上記以外の点については、実施形態1において説明したとおりである。 In the second embodiment, points other than the above are as described in the first embodiment.
〔実施形態3〕
さらに、上述した実施形態1に示した連続重合装置の変形例について、図3を用いて説明する。
[Embodiment 3]
Further, a modified example of the continuous polymerization apparatus shown in the above-described first embodiment will be described with reference to FIG.
図3を参照して説明すると、連続重合装置300は、反応混合物の移動方向の最下流に位置する反応槽1cの底部に、反応混合物に含まれる固体を沈降により分離するとともに、反応混合物の向流洗浄を行う洗浄部40が設けられている点において、実施形態1と異なる。なお、洗浄部は、最下流に位置する反応槽のさらに下流側に設けられていてもよい。
Explaining with reference to FIG. 3, the
別の実施態様において、洗浄部は、上流に位置するいずれかの反応槽の底部に設けられていてもよい。例えば、副生塩が発生し易い反応槽の底部に洗浄部を設けてもよい。また別の実施態様において、洗浄部は、複数の反応槽の底部に設けることもできる。 In another embodiment, the wash section may be provided at the bottom of any reaction vessel located upstream. For example, a washing portion may be provided at the bottom of the reaction tank where by-product salt is likely to be generated. In yet another embodiment, the wash section can be provided at the bottom of a plurality of reaction vessels.
また、連続重合装置300において、反応混合物の移動方向の最下流に位置する反応槽1cに隣接した沈降分離槽をさらに設け、当該沈降分離層の底部に洗浄部が設けられてもよい。
Further, in the
本実施形態では、洗浄部40は、鉛直方向に延びる筒状構造部を有し、反応槽1cの底部に垂設されている。洗浄部40を構成する筒状構造部には、その筒内に静的な混合機構41が設けられている。また、洗浄部40には、洗浄部の下方から上方に向けて、洗浄液供給ラインを通して洗浄液が供給される。そのため、筒内では、固体が沈降する下降流と、洗浄部の下方から上方に向けて供給される洗浄液による上昇流が存在し、静的な混合機構41により、これらが撹拌される。洗浄液としては、例えば、重合溶媒を用いることができる。
In the present embodiment, the cleaning
洗浄部40の上部には、反応槽の底部に堆積した固体を含むスラリーを供給する一方で、洗浄液を排出する開口部(図示せず)が設けられている。
The upper part of the
洗浄部40の下部には、重合溶媒および無機固体からなるスラリーを取り出すスラリー取出ライン、および、洗浄液を供給する洗浄液供給ライン(いずれも図示せず)が設けられている。洗浄液により浄化された副生塩等の固体は、スラリー取出ラインから取り出される。
Below the
洗浄部40の筒状内部に固定される静的な混合機構41としては、筒状内に流入する固体の下降流および洗浄液の上昇流に対し、これらの流れの分割と合流を繰り返して混合・撹拌する任意の静的混合機構が挙げられ、例えば、スタティックミキサー、または内壁に任意の角度で衝突板を設けた混合機構を好適に用いることができる。
The
スタティックミキサーとしては、固体を含む反応混合物および洗浄液の流れを変えて撹拌できる任意の形状のものを用いることができ、例えば、筒状構造部の内壁に、1以上のらせん状捻り翼を設けたものを用いることができる。 As the static mixer, a reaction mixture containing a solid and an arbitrary shape capable of stirring by changing the flow of the cleaning liquid can be used. For example, one or more spiral twisting blades are provided on the inner wall of the tubular structure portion. Can be used.
洗浄部のサイズとしては、特に限定されず、接続される反応槽のサイズ、副生し得る塩等の固体の量、および洗浄に付される反応混合物の量等に応じて適宜に設定することができる。例えば、副生塩の量が多い場合は、筒状構造およびその内部に格納される静的な混合機構の長さを延長することにより、洗浄の程度を高めることができる。 The size of the washing portion is not particularly limited, and is appropriately set according to the size of the reaction tank to be connected, the amount of solids such as salts that can be produced as a by-product, the amount of the reaction mixture to be washed, and the like. Can be done. For example, when the amount of by-product salt is large, the degree of cleaning can be increased by extending the length of the tubular structure and the static mixing mechanism stored therein.
反応混合物中には、固体、例えば、重合反応の進行に伴い副生する塩が存在し得る。これらの固体は、撹拌翼による撹拌および移動流により溶液中に分散され、隔壁を超えて順次移動し、洗浄部40を備えた反応槽1cに至る。ここで、溶液中に分散していた固体は、重力、および、洗浄部40の下方にある固体回収ラインからの排出流にしたがって反応槽1cの底部に沈殿し、湿潤状態またはスラリー状で、洗浄部の筒内を下降する。一方、洗浄液が、洗浄部40の下方から上方に向けて供給される。洗浄部40内の静的な混合機構41において、下降する固体および上昇する洗浄液が連続的に向流接触し、反応混合物の向流洗浄が行われる。
Solids, for example salts that by-produce as the polymerization reaction progresses, may be present in the reaction mixture. These solids are dispersed in the solution by stirring with a stirring blade and a moving flow, and sequentially move beyond the partition wall to reach the
静的な混合機構41を通過して浄化された固体は、洗浄部40の下方の固体回収ラインから連続的、あるいは断続的に排出される。一方、固体が分離除去された反応処理物および洗浄液は、洗浄部40の上方の洗浄液排出口から連続的に排出され、側壁3bに接続された反応混合物回収ライン7から回収される。これにより、反応槽において重合反応を連続的に進行させると共に、洗浄部において、副生塩等の固体の向流洗浄および排出を連続的に行うことができる。回収された反応混合物に対しては、実施形態1と同様にして、造粒部において反応混合物と相分離剤とが混合され、造粒工程が行われる。
The solid purified through the
一般に、反応混合物に含まれる固体の濃度が高くなるほど、冷却によるPAS粒状化時に粒子内部にこれらの固体が取り込まれやすくなる。上記のように、反応混合物に含まれる固体を沈降により分離するとともに向流洗浄を行う分離洗浄工程を、前記造粒工程の前に有することにより、例えば反応混合物に含まれる塩濃度を低くすることができる。したがって、冷却によるPAS粒状化時に、粒子内部にこれらの固体が取り込まれにくくなる結果、不純物のより少ない粒状PASを得られる効果を有する。 In general, the higher the concentration of solids contained in the reaction mixture, the easier it is for these solids to be incorporated into the particles during PAS granulation by cooling. As described above, by having a separation washing step of separating the solid contained in the reaction mixture by sedimentation and performing countercurrent washing before the granulation step, for example, reducing the salt concentration contained in the reaction mixture. Can be done. Therefore, when PAS is granulated by cooling, these solids are less likely to be taken into the particles, and as a result, granular PAS having less impurities can be obtained.
実施形態3において、上記以外の点については、実施形態1において説明したとおりである。 In the third embodiment, points other than the above are as described in the first embodiment.
〔実施形態4〕
続いて、PAS連続重合装置の別の実施態様について、図4を用いて説明する。
[Embodiment 4]
Subsequently, another embodiment of the PAS continuous polymerization apparatus will be described with reference to FIG.
図4を参照して説明すると、PAS連続重合装置400は、第1の反応槽50、第2の反応槽51及び第3の反応槽52を備えている。第2の反応槽51は第1の反応槽50に対して、第3の反応槽52は第2の反応槽51に対して、それぞれ鉛直方向下方に配置されている。
Explaining with reference to FIG. 4, the PAS
第1の反応槽50と第2の反応槽51とは、第1の配管65によって接続されている。また、第2の反応槽51と第3の反応槽52とは、第2の配管67によって接続されている。
The
反応原料として有機極性溶媒、硫黄源およびジハロ芳香族化合物が、第1の反応槽50に供給され、第1の配管65は、第1の反応槽50中の反応混合物が最大液面レベルを超えたときに、反応混合物が第1の配管65を通って第2の反応槽51に移動するように設けられている。また、第2の配管67は、第2の反応槽51中の反応混合物が最大液面レベルを超えたときに、反応混合物が第2の配管67を通って第3の反応槽52に移動するように設けられている。そして、第3の反応槽52から反応混合物が回収され、造粒部において反応混合物と相分離剤とが混合され、造粒工程が行われる。実施形態1に上述したとおり、相分離剤は、より上流の反応槽、例えば第2の反応槽51から抜き出された反応混合物に添加してもよい。あるいは、反応混合物を抜き出さず、いずれかの反応槽に直接添加してもよい。
An organic polar solvent, a sulfur source and a dihaloaromatic compound are supplied to the
さらに、第1〜第3の反応槽50〜52のそれぞれは、通気部70が接続されている。通気部70を介して、第1〜第3の反応槽50〜52は気相を介して連通している。
Further, a
このようなPAS連続重合装置400の構成によって、第1の反応槽50及び第2の反応槽51のそれぞれの最大液面レベルの高低差を利用して反応混合物を順次移動させても、実施形態1と同様の効果が得られる。さらにPAS連続重合装置400によれば、実施形態1に示したような隔壁を設ける必要がない。
With such a configuration of the PAS
以下に実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。さらに、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 Examples are shown below, and embodiments of the present invention will be described in more detail. Of course, the present invention is not limited to the following examples, and it goes without saying that various aspects can be used for details. Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the present invention also relates to an embodiment obtained by appropriately combining the disclosed technical means. It is included in the technical scope of the invention.
重量平均分子量の測定方法:
ポリマーの重量平均分子量(Mw)は、株式会社センシュー科学製の高温ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)SSC−7101を用いて、以下の条件で測定した。重量平均分子量はポリスチレン換算値として算出した。
溶媒: 1−クロロナフタレン、
温度: 210℃、
検出器: UV検出器(360nm)、
サンプル注入量: 200μl(濃度:0.05質量%)、
流速: 0.7ml/分、
標準ポリスチレン: 616,000、113,000、26,000、8,200、及び600の5種類の標準ポリスチレン。
Method for measuring weight average molecular weight:
The weight average molecular weight (Mw) of the polymer was measured using a high-temperature gel permeation chromatograph (GPC) SSC-7101 manufactured by Senshu Kagaku Co., Ltd. under the following conditions. The weight average molecular weight was calculated as a polystyrene-equivalent value.
Solvent: 1-chloronaphthalene,
Temperature: 210 ° C,
Detector: UV detector (360 nm),
Sample injection volume: 200 μl (concentration: 0.05% by mass),
Flow velocity: 0.7 ml / min,
Standard polystyrene: Five types of standard polystyrene: 616,000, 113,000, 26,000, 8,200, and 600.
[実施例]
収容室2が5枚の隔壁により仕切られて形成された6個の反応槽を有する以外は、図3に示すのと同様のPAS連続重合装置を用いた。このPAS連続重合装置は、隔壁が半円形であり、直径100mm×300mmの寸法を有するTi製反応装置であった。上記PAS連続重合装置に、NMP950gを仕込んだ後、上流側から1番目の隔壁と2番目の隔壁とで区切られた部分の温度1を180℃、3番目の隔壁と4番目の隔壁とで区切られた部分の温度2を240℃に保持し、各供給ラインより定量ポンプを用いてNMP−pDCB混合液4.61g/min(NMP:pDCB(重量比)=1317.4:342)、48重量%NaOH0.51g/min、45重量%NaSH0.76g/minの流量にて連続的に原料を供給した。同時にPAS連続重合装置に接続された蒸留装置を用いて、圧力調整弁によって圧力をゲージ圧0.32MPaに制御しながら、PAS連続重合装置より連続的に水を除去し、更に、除去した水中のpDCBについては静置槽で分離してPAS連続重合装置に戻した。また、蒸留装置からのガスは圧力調整弁の下流側で2kgのNMPに通じた後、更に、5質量%の水酸化ナトリウム水溶液5kgに通じて硫化水素を完全に吸収・回収した後に排気した。
[Example]
A PAS continuous polymerization apparatus similar to that shown in FIG. 3 was used except that the containment chamber 2 had 6 reaction tanks formed by being partitioned by 5 partition walls. This PAS continuous polymerization apparatus was a Ti reactor having a semicircular partition wall and dimensions of 100 mm × 300 mm in diameter. After charging 950 g of NMP into the PAS continuous polymerization apparatus, the temperature 1 of the portion separated by the first partition wall and the second partition wall from the upstream side is separated by 180 ° C. and the third partition wall and the fourth partition wall. The temperature 2 of the portion was maintained at 240 ° C., and the NMP-pDCB mixture was 4.61 g / min (NMP: pDCB (weight ratio) = 1317.4: 342), 48 weights, using a metering pump from each supply line. The raw materials were continuously supplied at a flow rate of% NaOH 0.51 g / min and 45 wt% NaSH 0.76 g / min. At the same time, using a distillation apparatus connected to the PAS continuous polymerization apparatus, water was continuously removed from the PAS continuous polymerization apparatus while controlling the pressure to a gauge pressure of 0.32 MPa by a pressure regulating valve, and further, in the removed water. The pDCB was separated in a stationary tank and returned to the PAS continuous polymerization apparatus. Further, the gas from the distillation apparatus was passed through 2 kg of NMP on the downstream side of the pressure regulating valve, and then passed through 5 kg of a 5 mass% sodium hydroxide aqueous solution to completely absorb and recover hydrogen sulfide, and then exhausted.
重合反応物は、反応混合物の移動方向の最下流に位置する反応槽から、その底部に設けられた洗浄部に連続的に溢流させて、重合反応生成物中の副生塩NaClを沈降させるとともに、260℃に加熱した洗浄用NMPを副生塩の沈降下流側から上流側に2.5g/分の流量で流した。かくして副生塩を沈降分離するとともに洗浄溶媒NMPで副生塩NaClを向流連続洗浄した。洗浄用NMPを含む副生塩が除去された反応混合物は、反応混合物回収ライン7から連続的に抜き出した。抜き出した副生塩が除去された反応混合物を255℃に保持し、当該反応混合物に、相分離剤としての水を、反応混合物中のNMP100質量部に対し0.7モル質量部の割合で添加し、混合した。分離相を240℃から220℃まで、0.2℃/minの速度で徐冷したところ、PASが晶出した。
The polymerization reaction product is continuously overflowed from the reaction tank located at the most downstream in the moving direction of the reaction mixture to the washing section provided at the bottom thereof to precipitate the by-product NaCl in the polymerization reaction product. At the same time, a cleaning NMP heated to 260 ° C. was flowed from the downstream side to the upstream side of the sedimentation of the by-product salt at a flow rate of 2.5 g / min. Thus, the by-product salt was separated by sedimentation, and the by-product salt NaCl was continuously washed in a countercurrent manner with the washing solvent NMP. The reaction mixture from which the by-product salt containing the washing NMP was removed was continuously withdrawn from the reaction
さらに室温まで冷却し、晶出したPASを、篩目開き38μm(400メッシュ)の篩で篩分して溶媒等の液体及び残留したNaClとを分別し、水で洗浄した。次いで、篩目開き150μm(100メッシュ)の篩で篩分し、篩上物から、平均粒子径380μmの顆粒状PASを得た。 Further, the mixture was cooled to room temperature, and the crystallized PAS was sieved with a sieve having a mesh size of 38 μm (400 mesh) to separate liquids such as a solvent and residual NaCl, and washed with water. Then, the sieve was sieved with a sieve having a mesh size of 150 μm (100 mesh), and granular PAS having an average particle diameter of 380 μm was obtained from the sieved product.
以上の操作を5時間継続した後に得られたPASを採取して分析したところ、このPPSのGPCによる重量平均分子量Mwは28,000であった。 When the PAS obtained after continuing the above operation for 5 hours was collected and analyzed, the weight average molecular weight Mw of this PPS by GPC was 28,000.
得られた顆粒状PASを、加工機材に供給したところ、噛みこみ不良および粉立ちの問題が起こらず、良好な加工特性が得られた。 When the obtained granular PAS was supplied to the processing equipment, good processing characteristics were obtained without causing problems of poor biting and powdering.
[比較例]
相分離剤を添加せず、造粒工程を行わなかった以外は実施例と同じようにして、PASを製造、回収した。
[Comparison example]
PAS was produced and recovered in the same manner as in Examples except that the phase separating agent was not added and the granulation step was not performed.
得られたPASは、平均粒子径38μm未満の粉末状であった。粉末状PASを、加工機材に供給したところ、噛みこみ不良および粉立ちが発生した。 The obtained PAS was in the form of a powder having an average particle size of less than 38 μm. When the powdered PAS was supplied to the processing equipment, poor biting and powdering occurred.
1a、1b、1c 反応槽
2 収容室
3a,3b 側壁
4 有機極性溶媒供給ライン
5 硫黄源供給ライン
6 ジハロ芳香族化合物供給ライン
7 反応混合物回収ライン
8a、8b 隔壁
9a、9b、9c 反応混合物
10a、10b、10c 撹拌翼
11 撹拌軸
12 回転駆動装置
13 排気ライン
14 脱水部
15 有機極性溶媒回収ライン
16 蒸気回収ライン
17 気液分離部
18 気体回収ライン
19、24 反応原料分離回収部
20 廃ガスライン
21、26 反応原料再供給ライン
22、27 反応原料再供給部
23 液体回収ライン
25 廃水ライン
28 送気部
29 送気ライン
30 造粒部
31 相分離剤供給ライン
32 固体回収ライン
33 液体回収ライン
34 篩
35 篩通過物回収ライン
36 篩非通過物回収ライン
40 洗浄部
41 静的な混合機構
43 回転軸
44 反応容器
45a、45b 仕切板
100、200、300、400 連続重合装置
1a, 1b, 1c Reaction tank 2
Claims (10)
気相を介して互いに連通する複数の反応槽を有する連続重合装置に、反応原料として有機極性溶媒、硫黄源およびジハロ芳香族化合物を供給する供給工程と、
少なくとも一つの前記反応槽において、前記有機極性溶媒中で、前記硫黄源と前記ジハロ芳香族化合物との重合反応を行う重合反応工程と、
前記反応槽の気相部における水の少なくとも一部を、前記反応槽から除去する除去工程と、
各反応槽に、重合反応が進行している反応混合物を順次移動させる移動工程と、を並行して行うことを含み、
さらに、相分離剤を添加してポリアリーレンスルフィドを造粒させる造粒工程と、
造粒したポリアリーレンスルフィドを回収する回収工程と、を含むことを特徴とするポリアリーレンスルフィドの製造方法。 A method for producing polyarylene sulfide.
A supply step of supplying an organic polar solvent, a sulfur source, and a dihaloaromatic compound as reaction raw materials to a continuous polymerization apparatus having a plurality of reaction tanks communicating with each other via a gas phase.
A polymerization reaction step of carrying out a polymerization reaction between the sulfur source and the dihalo aromatic compound in the organic polar solvent in at least one reaction vessel.
A removal step of removing at least a part of water in the gas phase portion of the reaction tank from the reaction tank,
A moving step of sequentially moving the reaction mixture in which the polymerization reaction is proceeding to each reaction vessel is performed in parallel.
Furthermore, a granulation step of adding a phase separator to granulate polyarylene sulfide, and
A method for producing polyarylene sulfide, which comprises a recovery step of recovering the granulated polyarylene sulfide.
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