JP7102202B2 - ポリフェニレンエーテル及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ポリフェニレンエーテル及びその製造方法に関する。
ポリフェニレンエーテルは、優れた高周波特性、難燃性、耐熱性を有するため、電気・電子分野、自動車分野、その他の各種工業材料分野の材料として幅広く用いられている。それら特性を活かしつつ、さらに低分子量化して汎用溶剤等への溶解性を高めたポリフェニレンエーテルについて、電子材料用途や、他樹脂との組み合わせで優れた特性を得るための複合材料や添加剤としての用途等が検討されている(例えば特許文献1)。
特開2004-99824号公報
ここで、ポリフェニレンエーテルは、加熱加工時に分子量が上昇する現象がみられることがある。そのため、ポリフェニレンエーテルの重合段階での分子設計目標と、加熱加工後の分子設計目標が異なるほか、加熱条件によっても分子量の上昇量が変動することがあった。
特に低分子量のポリフェニレンエーテルは、高分子量のポリフェニレンエーテルと比較して、加熱加工時の分子量の増加に伴い、溶剤への溶解性やガラス転移温度が顕著に変化してしまう傾向があるため、加熱加工時の操作や物性予測が困難となることが少なくない。また、低分子量のポリフェニレンエーテルでは、加熱加工時に臭気が発生することがあり、そのような臭気が作業性の悪化にもなり、加熱加工時の作業性の向上が望まれていた。
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、加熱加工時の作業性や物性予測を向上させた低分子量のポリフェニレンエーテル及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は以下の通りである。
[1]
重量平均分子量(Mw)が2500~6000であり、
数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量の比(Mw/Mn)が1.0~2.0であり、
下記一般式(1)及び一般式(2)で表される末端基の合計数が、樹脂を構成するフェニレンエーテルユニット100個あたり0.8個以下であ
前記ポリフェニレンエーテルについて、下記の加熱条件での加熱の前後で測定した重量平均分子量の差は1000以下であ
(加熱条件)加熱温度:230℃、加熱時間:10分、加熱圧力:10MPa
ことを特徴とする、ポリフェニレンエーテル。
Figure 0007102202000001
・・・(1)
(式(1)中、R~Rは、各々独立に、水素原子、アルキル基、置換アルキル基、ハロゲン基、アリール基、及び置換アリール基からなる群より選択され、R、R、は水素であり、Rは、アルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基,アリール基、及び置換アリール基からなる群より選択される。)
Figure 0007102202000002
・・・(2)
(式(2)中、R~Rは、一般式(1)について定義したものと同じであり、R、Rは、各々独立に、水素原子、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、及び置換アリール基からなる群より選択されるが、同時に水素であることはない。)
[2]
前記一般式(1)及び前記一般式(2)で表される末端基の合計数が、樹脂を構成するフェニレンエーテルユニット100個あたり0.01個以上である、上記[1]に記載のポリフェニレンエーテル。

分子量が13000以上の高分子量成分の含有量が8.0質量%以下であり、分子量が500未満の低分子量成分の含有量が3.0質量%以下である、上記[1]又は[2]に記載のポリフェニレンエーテル。
]
前記一般式(2)で表される末端基を実質的に有さない、上記[1]~[]のいずれかに記載のポリフェニレンエーテル。
]
分子鎖中に一般式(3)で表される二価フェノール化合物に由来する構造単位を有する、上記[1]~[]のいずれかに記載のポリフェニレンエーテル。
Figure 0007102202000003
・・・(3)
(式(3)中、R、R10、R11、及びR12は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~7のアルキル基、フェニル基、ハロアルキル基、アミノアルキル基、炭化水素オキシ基、及び、少なくとも2個の炭素原子がハロゲン原子と酸素原子とを隔てているハロ炭化水素オキシ基からなる群より選択され、Xは、単結合、2価のヘテロ原子、及び炭素数1~12の2価の炭化水素基からなる群より選択される。)

残存窒素量が300質量ppm以下である、上記[1]~[]のいずれかに記載のポリフェニレンエーテル。

カラーインデックス(C.I)値が1.0以下である、上記[1]~[]のいずれかに記載のポリフェニレンエーテル。

総揮発分が0.5質量%未満である、上記[1]~[]のいずれかに記載のポリフェニレンエーテル。

ポリフェニレンエーテルの重合工程において、
重合溶剤として、炭素数が1~10個のアルコール溶剤を少なくとも一種類使用し、
重合触媒として、第1級アミン及び第2級モノアミンを実質的に含有しないアミン化合物を使用する
ことを特徴とする、上記[1]~[]のいずれかに記載のポリフェニレンエーテルの製造方法。
本発明によれば、加熱加工時の作業性や物性予測を向上させた低分子量のポリフェニレンエーテル及びその製造方法を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)について、詳細に説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明は、この本実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。
なお、本発明の実施の形態において、A(数値)~B(数値)は、A以上B以下を意味する。
<ポリフェニレンエーテル>
本実施形態に係るポリフェニレンエーテルは、重量平均分子量(Mw)が2500~6000であり、数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量の比(Mw/Mn)が1.0~2.0であり、下記一般式(1)及び一般式(2)で表される末端基の合計数が、樹脂を構成するフェニレンエーテルユニット100個あたりに対して0.8個以下である。これにより、ポリフェニレンエーテルの優れた高周波特性、難燃性、耐熱性を活かしつつ、さらに低分子量化して汎用溶剤等への溶解性を高めたポリフェニレンエーテルを得ることができ、また、当該低分子量化したポリフェニレンエーテルについて、加熱加工時の作業性や物性予測を向上させることができる。
Figure 0007102202000004
(式(1)中、R1~R3は、各々独立に、水素原子、アルキル基、置換アルキル基、ハロゲン基、アリール基、置換アリール基であり、R4、R5は、水素原子であり、R6は、アルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基,アリール基、及び置換アリール基からなる群より選択される。)
Figure 0007102202000005
(式(2)中、R1~R5は、上記一般式(1)について定義したものと同じであり、R7、R8は、各々独立に、水素原子、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、及び置換アリール基からなる群より選択されるが、同時に水素であることはない。)
本実施形態に係るポリフェニレンエーテルは、特に限定されないが、下記式(4)で表されるフェノール化合物を重合して得られ、下記式(4)で表されるフェノール化合物に由来する構造単位を有する、ホモ重合体及び/又は共重合体であることが好ましい。
Figure 0007102202000006
式(4)中、R13、R14、R15、及びR16は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~7のアルキル基、フェニル基、ハロアルキル基、アミノアルキル基、炭化水素オキシ基、及び少なくとも2個の炭素原子がハロゲン原子と酸素原子とを隔てているハロ炭化水素オキシ基からなる群より選択される。
前記式(4)中、R13、R14、R15、及びR16で示されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられ、塩素原子、臭素原子が好ましい。
前記式(4)中、R13、R14、R15、及びR16で示されるアルキル基としては、炭素数が好ましくは1~6、より好ましくは1~3の、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を示すものとし、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、ペンチル、ヘキシル等が挙げられ、メチル、エチルが好ましく、メチルがより好ましい。
前記式(4)中、R13、R14、R15、及びR16で示されるアルキル基は、置換可能な位置で1又は2以上の置換基で置換されていてもよい。
このような置換基としては、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、炭素数1~6のアルキル基(例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、ペンチル、ヘキシル等)、アリール基(例えば、フェニル、ナフチル等)、アルケニル基(例えば、エテニル、1-プロペニル、2-プロペニル等)、アルキニル基(例えば、エチニル、1-プロピニル、2-プロピニル等)、アラルキル基(例えば、ベンジル、フェネチル等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ、エトキシ等)等が挙げられる。
上記式(4)で表されるフェノール化合物としては、例えば、o-クレゾール、2,6-ジメチルフェノール、2-エチルフェノール、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-n-プロピルフェノール、2-エチル-6-n-プロピルフェノール、2-メチル-6-クロルフェノール、2-メチル-6-ブロモフェノール、2-メチル-6-イソプロピルフェノール、2-メチル-6-n-プロピルフェノール、2-エチル-6-ブロモフェノール、2-メチル-6-n-ブチルフェノール、2,6-ジ-n-プロピルフェノール、2-エチル-6-クロルフェノール、2-メチル-6-フェニルフェノール、2-フェニルフェノール、2,6-ジフェニルフェノール、2,6-ビス-(4-フルオロフェニル)フェノール、2-メチル-6-トリルフェノール、2,6-ジトリルフェノール、2,5-ジメチルフェノール、2,3,6-トリメチルフェノール、2,5-ジエチルフェノール、2-メチル-5-エチルフェノール、2-エチル-5-メチルフェノール、2-アリル-5-メチルフェノール、2,5-ジアリルフェノール、2,3-ジエチル-6-n―プロピルフェノール、2-メチル-5-クロルフェノール、2-メチル-5-ブロモフェノール、2-メチル-5-イソプロピルフェノール、2-メチル-5-n-プロピルフェノール、2-エチル-5-ブロモフェノール、2-メチル-5-n-ブチルフェノール、2,5-ジ-n-プロピルフェノール、2-エチル-5-クロルフェノール、2-メチル-5-フェニルフェノール、2,5-ジフェニルフェノール、2,5-ビス-(4-フルオロフェニル)フェノール、2-メチル-5-トリルフェノール、2,5-ジトリルフェノール、2,6-ジメチル-3-アリルフェノール、2,3,6-トリアリルフェノール、2,3,6-トリブチルフェノール、2,6-ジ-n-ブチル-3-メチルフェノール、2,6-ジ-t-ブチル-3-メチルフェノール、2,6-ジメチル-3-n-ブチルフェノール、2,6-ジメチル-3-t-ブチルフェノール等が挙げられる。
上記フェノール化合物の中でも、特に、安価であり入手が容易であるため、2,6-ジメチルフェノール、2,6-ジエチルフェノール、2,6-ジフェニルフェノール、2,3,6-トリメチルフェノール、2,5-ジメチルフェノールが好ましく、2,6-ジメチルフェノール、2,3,6-トリメチルフェノールがより好ましい。
なお、上記フェノール化合物は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
例えば、2,6-ジメチルフェノールと2,6-ジエチルフェノールとを組み合わせて使用する方法、2,6-ジメチルフェノールと2,6-ジフェニルフェノールとを組み合わせて用いる方法、2,3,6-トリメチルフェノールと2,5-ジメチルフェノールとを組み合わせて使用する方法、2,6-ジメチルフェノールと2,3,6-トリメチルフェノールとを組み合わせて用いる方法等が挙げられる。このとき、組み合わせるフェノール化合物の混合比は任意に選択できる。
また、使用するフェノール化合物には、製造の際の副産物として含まれ得る、少量のm-クレゾール、p-クレゾール、2,4-ジメチルフェノール、2,4,6-トリメチルフェノール等が含まれていてもよい。
本実施形態では、ポリフェニレンエーテルが、上記式(4)で表されるフェノール化合物と下記式(3)で表される二価のフェノール化合物とを共重合して得られ、下記式(3)で表される二価のフェノール化合物に由来する構造単位を有していてもよい。
上記式(3)で表されるような二価のフェノール化合物は、対応する一価のフェノール化合物と、アルデヒド類(例えば、ホルムアルデヒド等)、ケトン類(例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトフェノン、シクロヘキサノン等)、又はジハロゲン化脂肪族炭化水素との反応や、対応する一価のフェノール化合物同士の反応等により、工業的に有利に製造できる。
Figure 0007102202000007
式(3)中、R9、R10、R11、及びR12は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~7のアルキル基、フェニル基、ハロアルキル基、アミノアルキル基、炭化水素オキシ基、及び少なくとも2個の炭素原子がハロゲン原子と酸素原子とを隔てているハロ炭化水素オキシ基からなる群より選択される。式(3)中、Xは、単結合、2価のヘテロ原子、及び炭素数1~12の2価の炭化水素基からなる群より選択される。
詳細には、上記式(3)で表される二価のフェノール化合物としては、例えば、下記一般式(3-a)、式(3-b)、式(3-c)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 0007102202000008
Figure 0007102202000009
Figure 0007102202000010
式(3-a)、式(3-b)、式(3-c)中、R9、R10、R11、及びR12は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~7のアルキル基、フェニル基、ハロアルキル基、アミノアルキル基、炭化水素オキシ基、及び少なくとも2個の炭素原子がハロゲン原子と酸素原子とを隔てているハロ炭化水素オキシ基からなる群から選択される。
式(3-a)、式(3-b)、式(3-c)中、Xは、単結合、2価のヘテロ原子、及び炭素数1~12の2価の炭化水素基からなる群から選択される。
上記式(3-a)、式(3-b)、式(3-c)で表される代表的な化合物としては、R9及びR10がメチル基で、R11及びR12が水素で、Xが両方のアリール基を直結している化合物;R9及びR10がメチル基で、R11及びR12が水素で、Xがメチレンである化合物;R9及びR10がメチル基で、R11及びR12が水素で、Xがチオである化合物;R9、R10及びR11がメチル基で、R12が水素で、Xがエチレンである化合物;R9及びR10がメチル基で、R11及びR12が水素で、Xがイソプロピリデンである化合物;R9及びR10がメチル基で、R11及びR12が水素で、Xがシクロヘキシリデンである化合物;R9及びR10及びR11がメチル基で、R12が水素で、Xが両方のアリール基を直結している化合物;R9、R10及びR11がメチル基で、R12が水素で、Xがメチレンである化合物;R9、R10及びR11がメチル基で、R12が水素で、Xがエチレンである化合物;R9、R10及びR11がメチル基で、R12が水素で、Xがチオである化合物;R9、R10及びR11がメチル基で、R12が水素で、Xがイソプロピリデンである化合物;R9、R10、R11及びR12がメチル基で、Xがメチレンである化合物;R9、R10、R11及びR12がメチル基で、Xがエチレンである化合物;R9、R10、R11及びR12がメチル基で、Xがイソプロピリデンである化合物;等であるが、これらに限定されない。
一般式(3)で表される二価フェノール化合物と共重合させる場合には、一般式(4)記載の一価フェノール化合物に対する一般式(3)の二価フェノール化合物の使用量は特に制限されないが、一価フェノール化合物100モル%に対して0.1~30モル%とするのが好ましい。
さらに、本実施形態では、ポリフェニレンエーテルが、上記式(4)で表されるフェノール化合物と多価フェノール化合物との共重合で得られ、多価フェノール化合物に由来する構造単位を有することも可能である。
多価フェノール化合物としては、例えば、分子内に3個以上9個未満のフェノール性水酸基を有し、その内の少なくとも1個のフェノール性水酸基の2,6位にアルキル基またはアルキレン基を有する化合物が挙げられる。
多価フェノール化合物の例を以下に列挙する。4,4’-[(3-ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(2,6-ジメチルフェノール)、4,4’-[(3-ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(2,3,6-トリメチルフェノール)、4,4’-[(4-ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(2,6-ジメチルフェノール)、4,4’-[(4-ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(2,3,6-トリメチルフェノール)、4,4’-[(2-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル)メチレン]ビス(2,6-ジメチルフェノール)、4,4’-[(4-ヒドロキシ-3-エトキシフェニル)メチレン]ビス(2,3,6-トリメチルエチルフェノール)、4,4’-[(3,4-ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(2,6-ジメチルフェノール)、4,4’-[(3,4-ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(2,3,6-トリメチルフェノール)、2,2’-[(4-ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(3,5,6-トリメチルフェノール)、4,4’-[4-(4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキシリデン]ビス(2,6-ジメチルフェノール)、4,4’-[(2-ヒドロキシフェニル)メチレン]-ビス(2,3,6-トリメチルフェノール)、4,4’-[1-[4-[1-(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)-1-メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビス(2,6-ジメチルフェノール)、4,4’-[1-[4-[1-(4-ヒドロキシ-3-フルオロフェニル)-1-メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビス(2,6-ジメチルフェノール)、2,6-ビス[(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)エチル]-4-メチルフェノール、2,6-ビス[(4-ヒドロキシ-2,3,6-トリメチルフェニル)メチル]-4-メチルフェノール、2,6-ビス[(4-ヒドロキシ-3,5,6-トリメチルフェニル)メチル]-4-エチルフェノール、2,4-ビス[(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)メチル]-6-メチルフェノール、2,6-ビス[(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)メチル]-4-メチルフェノール、2,4-ビス[(4-ヒドロキシ-3-シクロヘキシルフェニル)メチル]-6-メチルフェノール、2,4-ビス[(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)メチル]-6-シクロヘキシルフェノール、2,4-ビス[(2-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)メチル]-6-シクロヘキシルフェノール、2,4-ビス[(4-ヒドロキシ-2,3,6-トリメチルフェニル)メチル]-6-シクロヘキシルフェノール、3,6-ビス[(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)メチル]-1,2-ベンゼンジオール、4,6-ビス[(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)メチル]-1,3-ベンゼンジオール、2,4,6-トリス[(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)メチル]-1,3-ベンゼンジオール、2,4,6-トリス[(2-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)メチル]-1,3-ベンゼンジオール、2,2’-メチレンビス[6-[(4/2-ヒドロキシ-2,5/3,6-ジメチルフェニル)メチル]-4-メチルフェノール]、2,2’-メチレンビス[6-[(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)メチル]-4-メチルフェノール]、2,2’-メチレンビス[6-[(4/2-ヒドロキシ-2,3,5/3,4,6-トリメチルフェニル)メチル]-4-メチルフェノール]、2,2’-メチレンビス[6-[(4-ヒドロキシ-2,3,5-トリメチルフェニル)メチル]-4-メチルフェノール]、4,4’-メチレンビス[2-[(2,4-ジヒドロキシフェニル)メチル]-6-メチルフェノール]、4,4’-メチレンビス[2-[(2,4-ジヒドロキシフェニル)メチル]-3,6-ジメチルフェノール]、4,4’-メチレンビス[2-[(2,4-ジヒドロキシ-3-メチルフェニル)メチル]-3,6-ジメチルフェノール]、4,4’-メチレンビス[2-[(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)メチル]-3,6-ジメチルフェノール]、6,6’-メチレンビス[4-[(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)メチル]-1,2,3-ベンゼントリオール]、4,4’-シクロヘキシリデンビス[2-シクロヘキシル-6-[(2-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)メチル]フェノール]、4,4’-シクロヘキシリデンビス[2-シクロヘキシル-6-[(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)メチル]フェノール]、4,4’-シクロヘキシリデンビス[2-シクロヘキシル-6-[(4-ヒドロキシ-2-メチル-5-シクロヘキシルフェニル)メチル]フェノール]、4,4’-シクロヘキシリデンビス[2-シクロヘキシル-6-[(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)メチル]フェノール]、4,4’,4’’,4’’’-(1,2-エタンジイリデン)テトラキス(2,6-ジメチルフェノール)、4,4’,4’’,4’’’-(1,4-フェニレンジメチリデン)テトラキス(2,6-ジメチルフェノール)、等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
多価フェノール化合物におけるフェノール性水酸基の数は3個以上であれば特に制限はないが、ポリフェニレンエーテル末端が多くなると加熱時の分子量変化が大きくなる可能性があるため、好ましくは3~6個、さらに好ましくは3~4個である。
また、多価フェノール化合物における2,6位のアルキル基またはアルキレン基としてはメチル基が好ましい。
最も好ましい多価フェノール化合物は、4,4’-[(4-ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(2,6-ジメチルフェノール)、4,4’-[(3-ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(2,6-ジメチルフェノール)、4,4’-[(4-ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(2,3,6-トリメチルフェノール)、4,4’-[(3-ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(2,3,6-トリメチルフェノール)、4,4’,4’’,4’’’-(1,4-フェニレンジメチリデン)テトラキス(2,6-ジメチルフェノール)である。
本実施形態のポリフェニレンエーテルの重量平均分子量(Mw)は、2,500~6,000であり、好ましくは2,700~5,000であり、より好ましくは3,000~4,700である。重量平均分子量(Mw)が2,500以上であることにより、ポリフェニレンエーテル樹脂としての優れた高周波特性、難燃性、耐熱性を有効に活かすことができる。また、重量平均分子量(Mw)が6,000以下であることにより、汎用溶剤(例えばトルエン、ジクロロメタン、メチルエチルケトン等)への溶解性や他の樹脂との混合性を高めることができる。
なお、重量平均分子量(Mw)は、後述の実施例における測定方法により測定した値とする。
重量平均分子量(Mw)の制御方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、重合時間やモノマー追添時間を調整したり、重合をスラリー重合法により行う場合には、より貧溶媒性の高い溶剤の割合を高めて重量平均分子量(Mw)が小さくなるように制御することができる。
本実施形態のポリフェニレンエーテルの数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量の比(Mw/Mn)は、1.0~2.0であり、好ましくは1.0~1.9であり、より好ましくは1.0~1.8である。数平均分子量に対する重量平均分子量の比が2.0以下であることにより、ポリフェニレンエーテル樹脂としての優れた高周波特性、難燃性、耐熱性を有効に活かしつつ、汎用溶剤への溶解性や他の樹脂との混合性を高めることができる。
数平均分子量に対する重量平均分子量の比の下限値は、1.0以上であれば特に制限されるものではなく、例えば1.3としてもよい。
なお、数平均分子量に対する重量平均分子量の比(Mw/Mn)は、一般に、分子量分布とも称される。
数平均分子量に対する重量平均分子量の比(Mw/Mn)の制御方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリフェニレンエーテルの製造における重合を、スラリー重合法で行うか、溶液重合法で行うか等により制御することができる。
本実施形態のポリフェニレンエーテルについて、特に限定されないが、次の加熱条件(加熱温度:230℃、加熱時間:10分、加熱圧力:10MPa)での加熱の前後の重量平均分子量の差は、1000以下であることが好ましく、より好ましくは700以下であり、さらに好ましくは500以下である。前記加熱条件での加熱の前後の重量平均分子量の差の下限値は、特に限定されないが、0以上であればよい。前記加熱条件での加熱の前後の重量平均分子量の差が前記範囲内であると、加熱加工による分子量の上昇が抑制されており、溶剤への溶解性やガラス転移温度等の変動が小さいため、ポリフェニレンエーテルの加熱加工時の物性予測を容易にし作業性も向上させることができる。
上述するように、ポリフェニレンエーテルは、一般に、加熱加工により分子量が上昇するため、加熱の前後の重量平均分子量の差は、加熱後の重量平均分子量の値から加熱前の重量平均分子量の値を差し引くことで求めることができる。しかし、測定誤差などが生じ得るため、大きい方の重量平均分子量の値から小さい方の重量平均分子量の値を差し引いて求めればよい。
なお、前記加熱条件での加熱は、例えば、圧縮成形機等を用いて行うことができる。ここで、加熱時間は、圧縮成形機等の装置の温度が230℃に達してからの加熱時間とする。加熱圧力は、ゲージ圧であり、ポリフェニレンエーテルに加わる圧力が10MPaであればよい。
本実施形態のポリフェニレンエーテルは、分子量13,000以上の高分子量成分の含有量が8.0質量%以下であることが好ましく、より好ましくは6.0質量%以下であり、さらに好ましくは5.0質量%以下である。高分子量成分の含有量の上限値がこの範囲であると、ポリフェニレンエーテルの汎用溶剤への溶解性がより優れるとともに、他の樹脂との混合性を効果的に高めることができる。また、加熱加工により、ポリフェニレンエーテル末端に結合しているアミン等が脱離し、分子量が増加する場合、高分子量成分を多く含む程、分子量変化が大きくなる傾向があるため、高分子量成分の含有量はこの範囲であることが好ましい。
なお、分子量13,000以上の高分子量成分の含有量の下限値は、特に限定されず、0質量%以上であればよく、より低いこと、すなわち、0質量%に近い程が好ましい。
本実施形態のポリフェニレンエーテルは、樹脂の純度を高める観点から、分子量500未満の低分子量成分の含有量が3.0質量%以下であることが好ましく、より好ましくは2.0質量%以下であり、さらに好ましくは1.0質量%以下である。低分子量成分の含有量の上限値がこの範囲であると、所望でない数量体(オリゴマー)の含有量が低い高純度のポリフェニレンエーテルであり、加熱加工による物性の低下を抑制することができる。
なお、分子量500未満の低分子量成分の含有量の下限値は、特に限定されず、0質量%以上であればよく、より低いこと、すなわち、0質量%に近い程が好ましい。
本実施形態のポリフェニレンエーテルについて、上記分子量は、ポリスチレン換算分子量であり、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定することができる。また、高分子量成分、及び低分子量成分の含有量は、GPCにより得られた分子量分布を示す曲線に基づくピーク面積の割合から算出することが出来る。
なお、ポリフェニレンエーテルのポリスチレン換算分子量、並びに高分子量成分及び低分子量成分の含有量は、より具体的には、後述の実施例記載の方法で求めることができる。
本実施形態のポリフェニレンエーテルの製造方法において、分子量13,000以上の高分子量成分と分子量500未満の低分子量成分を特定含有量に制御する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、重合溶剤や洗浄溶剤における貧溶剤と良溶剤との比率を調整することや、洗浄溶剤の量や洗浄回数を増減すること等を挙げることができる。
ここで、本実施形態のポリフェニレンエーテルは、一般式(1)及び一般式(2)で表される末端基の合計数が、樹脂を構成するフェニレンエーテルユニット100個あたり0.8個以下である。
Figure 0007102202000011
Figure 0007102202000012
上記式(1)中、R1~R3は、各々独立に、水素原子、アルキル基、置換アルキル基、ハロゲン基、アリール基、及び置換アリール基からなる群より選択される。R4、R5は、水素原子である。R6は、アルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基,アリール基、及び置換アリール基からなる群より選択される。
また、R1~R3は、水素原子又はアルキル基であることが好ましく、より好ましくはR1及びR3が水素であり、R2がアルキル基である。R6は、アルキル基又は置換アルキル基であることが好ましく、より好ましくはアルキル基である。
上記式(2)中、R1~R5は、一般式(1)について定義したものと同じであり、R7、R8は、各々独立に、水素原子、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、及び置換アリール基からなる群より選択されるが、同時に水素原子であることはない。
また、R7、R8は、アルキル基又はアリール基であることが好ましく、より好ましくはアルキル基である。
前記式(1)(2)中、R1~R3及びR6~R8においてアルキル基が選択可能であるところ、アルキル基としては、炭素数が好ましくは1~6、より好ましくは1~3の、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を示すものとし、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、ペンチル、ヘキシル等が挙げられ、メチル又はエチルが好ましく、メチルがより好ましい。
前記式(1)(2)中、R1~R3及びR6~R8において置換アルキル基、置換アルケニル基又は置換アリール基が選択可能であるところ、ここでいう置換とは、各基において置換可能な位置で1又は2以上の置換基で置換されていてもよいことを意味する。
このような置換基としては、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、炭素数1~6のアルキル基(例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、ペンチル、ヘキシル等)、アリール基(例えば、フェニル、ナフチル等)、アルケニル基(例えば、エテニル、1-プロペニル、2-プロペニル等)、アルキニル基(例えば、エチニル、1-プロピニル、2-プロピニル等)、アラルキル基(例えば、ベンジル、フェネチル等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ、エトキシ等)等が挙げられる。
本実施形態のポリフェニレンエーテルにおいて、一般式(1)及び一般式(2)で表される末端基の合計数が、樹脂を構成するフェニレンエーテルユニット100個あたり0.8個以下とすることにより、加熱加工時の作業性や物性予測を向上させることができる。
具体的には、末端基の合計数を所定の範囲とすることにより、加熱加工時に当該末端が反応してポリフェニレンエーテルの分子量が上昇するのを抑制することができる。それゆえに、溶剤への溶解性やガラス転移温度の変化を抑制することができ、加熱加工時の作業性や物性予測を向上させることができる。
また、特に一般式(2)で表される末端基のアミノ基は、加熱加工時に脱離することにより、加熱加工時の臭気となり作業性の悪化につながり得る。それゆえに、末端基の合計数、特に一般式(2)で表される末端基の数を所定の範囲とすることにより、加熱加工時の臭気を抑えることができ、加熱加工時の作業性を向上させることができる。
また、一般式(1)及び一般式(2)で表される末端基の合計数は、好ましくは、構成するフェニレンエーテルユニット100個あたり0.6個以下であり、より好ましくは0.4個以下である。
なお、一般式(1)及び一般式(2)で表される末端基の合計数は、加熱加工時の作業性や物性予測を向上させる観点から、ポリフェニレンエーテルにおいて少なければ少ない程好ましいが、より優れた色調のポリフェニレンエーテルを得る観点からは、末端基の合計数が、構成するフェニレンエーテルユニット100個あたり0個超であることが好ましく、より好ましくは0.01個以上である。より具体的には、重合時のポリフェニレンエーテル中間体は、その末端の芳香環に付加する置換基が活性化し副反応を起こすことがあり、それによりポリフェニレンエーテルが着色することがある。しかし、重合時のポリフェニレンエーテル中間体の活性化部位に、例えば、溶剤等が付加(例えば、アルコキシ又はアミンが付加)すれば、着色の原因となる副反応を抑制することができる。即ち、末端基の合計数が、構成するフェニレンエーテルユニット100個あたり0個である場合には着色の原因となる副反応が生じる一方、末端基の合計数が、構成するフェニレンエーテルユニット100個あたり0個超であれば、着色の原因となる副反応を抑制することができる。
また、前記末端基の合計数が、構成するフェニレンエーテルユニット100個あたり0.01個未満の場合には、上記の加熱加工時の分子量の変化や臭気の発生が生じにくくなることから、前記末端基の合計数を0.01個以上とすることができる。
ポリフェニレンエーテル末端のアルコキシ基が置換したユニット(一般式(1))及びアミノ基が置換したユニット(一般式(2))の割合は、後述する実施例に記載の方法で1H-NMR等によって算出される。
上記の一般式(1)及び一般式(2)で表される末端基の合計数の制御方法は、後述するように、ポリフェニレンエーテルの製造方法の重合工程において、重合溶剤として、炭素数が1~10個のアルコール溶剤を少なくとも一種類使用し、重合触媒として、第1級アミン及び第2級モノアミンを実質的に含有しないアミン化合物を使用することが挙げられる。また、上記の一般式(1)で表される末端基の合計数の制御方法は、重合時間の延長、酸素供給量の増加、または高温での重合により、当該末端基の数が増加するように制御することができる。また、上記の一般式(2)で表される末端基の合計数の制御方法は、触媒成分としてのアミン化合物の添加量を増加させたり、アミン化合物の中でも触媒能が高いものを選択したりすることにより、当該末端基の数が増加するように制御することができる。
ここで、本実施形態のポリフェニレンエーテルにおいては、上記一般式(2)で表される末端基の合計数が、構成するフェニレンエーテルユニット100個あたり0.1個以下であることが好ましく、より好ましくは0.01個以下であり、さらに好ましくは実質的に0個であり、最も好ましくは0個である。これにより、当該末端基が加熱加工時に反応してポリフェニレンエーテルの分子量が上昇するのを抑制しつつ、加熱加工時に臭気をより抑制することができる。ここで「実質的に」とは、本実施形態のポリフェニレンエーテルの効果を阻害しない程度には含んでもよいことを意味するが、より具体的には、意図的に加えられる上記一般式(2)で表される末端基を有するポリフェニレンエーテルを含まないことを意味する。
ポリフェニレンエーテルの純度の指標としては、残存窒素量が利用できる。ポリフェニレンエーテル中の残存窒素量を確認することで、ポリフェニレンエーテル中のアミン成分などの加熱加工時の臭気の原因となる不純物を確認することができる。残存窒素量は、窒素測定装置により定量することができ、具体的には、後述する実施例に記載の方法で求めることができる。
残存窒素量は、加熱加工時の臭気の原因となることから、ポリフェニレンエーテル中に300質量ppm以下であることが好ましく、より好ましくは250質量ppm以下であり、さらに好ましくは200質量ppm以下である。
総揮発分も同様に加熱加工時の臭気の原因となることから、ポリフェニレンエーテル中の総揮発分は、ポリフェニレンエーテル100質量%に対して0.5質量%未満であることが好ましく、より好ましくは0.1質量%未満であり、さらに好ましくは0質量%である。
なお、総揮発分は、具体的には、後述する実施例に記載の方法で求めることができる。
カラーインデックス(C.I)値は、大きいほどポリフェニレンエーテルが着色していることを示している。本実施形態のポリフェニレンエーテルは、カラーインデックス値が、調色性の観点から1.0以下であることが好ましく、より好ましくは0.6以下であり、さらに好ましくは0.5以下である。
なお、C.I値は、後述する実施例に記載の方法で求めることができる。
ここで、本実施形態のポリフェニレンエーテルは、粉体状、粒体状のいずれの形態でもよいが、好ましくは粉体状である。本実施形態のポリフェニレンエーテルが粉体状である場合には、溶剤への溶解時間短縮と取扱い性の観点より、平均粒径が500μm~5μmであることが好ましい。
なお、前記平均粒径は、レーザー回折散乱法で測定した体積平均粒子径の粒度分布の累積曲線から求めた中央累積値(メジアン径)とする。より具体的には、後述の実施例に記載の方法で求めることができる。
〔ポリフェニレンエーテルの製造方法〕
本実施形態のポリフェニレンエーテルの製造方法は、特に限定されるものではないが、ポリフェニレンエーテルの重合工程において、重合溶剤として、炭素数が1~10個のアルコール溶剤を少なくとも一種類使用し、重合触媒として、第1級アミン及び第2級モノアミンを実質的に含有しないアミン化合物を使用することが好ましい。当該製造方法により、加熱加工時の作業性や物性予測を向上させた低分子量のポリフェニレンエーテルを得ることができる。
〔〔重合工程〕〕
ここで、本実施形態のポリフェニレンエーテルの製造方法では、重合工程において、重合溶剤としてアルコール溶剤を用いることが好ましいところ、当該重合工程においてアルコール溶剤を用いることにより、得られたポリフェニレンエーテル中に溶剤が残留しにくく揮発成分を低減することができる。それゆえに、ポリフェニレンエーテルの加熱加工時の臭気を抑制し、加熱加工時の作業性を向上させることができる。
なお、ポリフェニレンエーテルの重合工程において、重合溶剤として、アルコール溶剤に替えて、例えば、ポリフェニレンエーテルと親和性が比較的高い芳香族炭化水素を用いた場合には、得られたポリフェニレンエーテル中の溶剤を十分に除去することが困難であり、残留揮発成分が高くなることがある。また、比較的高い芳香族炭化水素を用いた場合には、重合生成物が溶液状態で得られるポリフェニレンエーテル中に数量体(オリゴマー)が多く含まれる傾向があり、ポリフェニレンエーテルの加熱加工時に物性が低下する虞がある。
本実施形態のポリフェニレンエーテルの製造方法では、重合工程において、重合溶剤としてポリフェニレンエーテルの良溶剤が、重合溶剤100質量%中において5質量%以下であることが好ましく、より好ましくは2質量%以下であり、さらに好ましくは1質量%以下であり、特に好ましくは0質量%である。重合溶剤中の良溶剤の含有量が前記範囲内であると、ポリフェニレンエーテルの加熱加工時の臭気を抑制し、加熱加工時の作業性を向上させることができる。
ここで、ポリフェニレンエーテルの良溶剤とは、ポリフェニレンエーテルを溶解させることができる溶剤であり、このような溶剤を例示すると、ベンゼン、トルエン、キシレン(o-、m-、p-の各異性体を含む)、エチルベンゼン、スチレン等の芳香族炭化水素;クロロホルム、塩化メチレン、1,2-ジクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素;ニトロベンゼンのようなニトロ化合物等が挙げられる。また、若干の貧溶剤性を持ってはいるものの良溶剤に分類されるものとしては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン等の脂肪族炭化水素類;酢酸エチル、ギ酸エチル等のエステル類;テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテル類;ジメチルスルホキシド等が例示される。
本実施形態のポリフェニレンエーテルの製造方法では、重合工程において、重合溶剤としてアルコール溶剤のみからなるものを用いることが好ましいが、例えば、ポリフェニレンエーテルの貧溶剤(アルコール溶剤以外)が、重合溶剤中において10質量%以下、好ましくは5質量%以下であれば含有していてもよい。
なお、ポリフェニレンエーテルの貧溶剤とは、ポリフェニレンエーテルを全く溶解しないか、わずかに溶解できる溶剤であり、例えば、エーテル類、ケトン類等である。
本実施形態のポリフェニレンエーテルの製造方法では、重合溶剤として、炭素数が1~10個のアルコール溶剤を少なくとも1種類含むものを用いることが好ましく、炭素数が1~10個のアルコール溶剤少なくとも1種類からなるものがより好ましい。炭素数が1~10個のアルコール溶剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール等が好ましく、より好ましくは、メタノールである。中でも、前記アルコール溶剤としては、アルコール溶剤100質量%中にメタノールを50~100質量%含有し、炭素数が2~10個のアルコールを0~50質量%含有するものが好ましい。
本実施形態で用いられる重合触媒としては、一般的にポリフェニレンエーテルの製造に用いることが可能な公知の触媒系を使用できる。一般的に知られている触媒系としては、酸化還元能を有する遷移金属イオンと当該遷移金属イオンと錯形成可能なアミン化合物からなるものが知られており、例えば、銅化合物とアミン化合物からなる触媒系、マンガン化合物とアミン化合物からなる触媒系、コバルト化合物とアミン化合物からなる触媒系、等である。重合反応は若干のアルカリ性条件下で効率よく進行するため、ここに若干のアルカリもしくは更なるアミン化合物を加えることもある。
本実施形態で好適に使用される重合触媒は、触媒の構成成分として銅化合物、ハロゲン化合物並びに第1級アミン及び第2級モノアミンを実質的に含有しないアミン化合物からなる触媒であり、より好ましくは、アミン化合物として一般式(5)で表されるジアミン化合物を含む触媒である。重合触媒として第1級アミンまたは第2級モノアミンを含有するアミン化合物を用いると、重合後に得られるポリフェニレンエーテルの末端に、第1級アミン又は第2級モノアミンが付加して、先述の一般式(2)で表される末端基が生じることがあるが、本実施形態において、重合触媒として第1級アミン及び第2級モノアミンを実質的に含有しないアミン化合物を使用することにより、重合後に得られるポリフェニレンエーテルの末端において、先述の一般式(2)で表される末端基が生じることを防ぐことができる。したがって、重合後に得られるポリフェニレンエーテルについて、加熱加工時の作業性や物性予測を向上させることができる。
Figure 0007102202000013
(式中、R13,R14,R15,R16は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1から6の直鎖状または分岐状アルキル基であり、全てが同時に水素原子ではない。R17は、炭素数2から5の直鎖状またはメチル分岐を持つアルキレン基である。)
ここで述べられた触媒成分の銅化合物の例を列挙する。好適な銅化合物としては、第一銅化合物、第二銅化合物またはそれらの混合物を使用することができる。第二銅化合物としては、例えば、塩化第二銅、臭化第二銅、硫酸第二銅、硝酸第二銅等を例示することができる。また、第一銅化合物としては、例えば、塩化第一銅、臭化第一銅、硫酸第一銅、硝酸第一銅等を例示することができる。これらの中で特に好ましい金属化合物は、塩化第一銅、塩化第二銅、臭化第一銅、臭化第二銅である。またこれらの銅塩は、酸化物(例えば酸化第一銅)、炭酸塩、水酸化物等と対応するハロゲンまたは酸から使用時に合成しても良い。しばしば用いられる方法は、先に例示の酸化第一銅とハロゲン化水素(またはハロゲン化水素の溶液)を混合して作成する方法である。
ハロゲン化合物としては、例えば、塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、塩化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラメチルアンモニウム、ヨウ化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、ヨウ化テトラエチルアンモニウム等である。また、これらは、水溶液や適当な溶剤を用いた溶液として使用できる。これらのハロゲン化合物は、成分として単独でも用いられるし、2種類以上組み合わせて用いても良い。好ましいハロゲン化合物は、塩化水素の水溶液、臭化水素の水溶液である。
これらの化合物の使用量は、特に限定されないが、銅原子のモル量に対してハロゲン原子として2倍以上20倍以下が好ましく、使用されるフェノール化合物100モルに対して好ましい銅原子の使用量としては0.02モルから0.6モルの範囲である。
次に触媒成分のジアミン化合物の例を列挙する。例えば、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’-トリメチルエチレンジアミン、N,N’-ジメチルエチレンジアミン、N,N-ジメチルエチレンジアミン、N-メチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラエチルエチレンジアミン、N,N,N’-トリエチルエチレンジアミン、N,N’-ジエチルエチレンジアミン、N,N-ジエチルエチレンジアミン、N-エチルエチレンジアミン、N,N-ジメチル-N’-エチルエチレンジアミン、N,N’-ジメチル-N-エチルエチレンジアミン、N-n-プロピルエチレンジアミン、N,N’-n-プロピルエチレンジアミン、N-i-プロピルエチレンジアミン、N,N’-i-プロピルエチレンジアミン、N-n-ブチルエチレンジアミン、N,N’-n-ブチルエチレンジアミン、N-i-ブチルエチレンジアミン、N,N’-i-ブチルエチレンジアミン、N-t-ブチルエチレンジアミン、N,N’-t-ブチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,3-ジアミノプロパン、N,N,N’-トリメチル-1,3-ジアミノプロパン、N,N’-ジメチル-1,3-ジアミノプロパン、N-メチル-1,3-ジアミノプロパン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,3-ジアミノ-1-メチルプロパン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,3-ジアミノ-2-メチルプロパン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,4-ジアミノブタン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,5-ジアミノペンタン等が挙げられる。本実施形態にとって好ましいジアミン化合物は、2つの窒素原子をつなぐアルキレン基の炭素数が2または3のものである。これらのジアミン化合物の使用量は、特に限定されないが、通常使用されるフェノール化合物100モルに対して0.01モルから10モルの範囲が好ましい。
本実施形態における重合触媒の構成成分として、第3級モノアミン化合物を含むこともできる。第3級モノアミン化合物とは、脂環式第3級アミンを含めた脂肪族第3級アミンである。例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリイソブチルアミン、ジメチルエチルアミン、ジメチルプロピルアミン、アリルジエチルアミン、ジメチル-n-ブチルアミン、ジエチルイソプロピルアミン、N-メチルシクロヘキシルアミン等が挙げられる。これらの第3級モノアミンは、単独でも用いられるし、2種類以上組み合わせて用いても良い。これらの使用量は、特に限定されないが、通常使用されるフェノール化合物100モルに対して15モル以下の範囲が好ましい。
本実施形態においては、重合触媒の構成成分として、第1級アミン及び第2級モノアミンを実質的に含まない。第2級モノアミンとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、ジ-i-プロピルアミン、ジ-n-ブチルアミン、ジ-i-ブチルアミン、ジ-t-ブチルアミン、ジペンチルアミン類、ジヘキシルアミン類、ジオクチルアミン類、ジデシルアミン類、ジベンジルアミン類、メチルエチルアミン、メチルプロピルアミン、メチルブチルアミン、シクロヘキシルアミン、N-フェニルメタノールアミン、N-フェニルエタノールアミン、N-フェニルプロパノールアミン、N-(m-メチルフェニル)エタノールアミン、N-(p-メチルフェニル)エタノールアミン、N-(2’,6’-ジメチルフェニル)エタノールアミン、N-(p-クロロフェニル)エタノールアミン、N-エチルアニリン、N-ブチルアニリン、N-メチル-2-メチルアニリン、N-メチル-2,6-ジメチルアニリン、ジフェニルアミン等が挙げられる。第1級アミン及び第2級モノアミンに関して「実質的に含まない」とは、本実施形態のポリフェニレンエーテルの効果を阻害しない程度には含んでもよいことを意味する。具体的には、通常使用されるフェノール化合物100モルに対して1モル以下の範囲が好ましく、さらに好ましくはフェノール化合物100モルに対して0.5モル以下の範囲であり、より具体的には意図的に加えられる第1級アミンや第2級モノアミンを含まないことを意味する。
本実施形態では、従来より重合活性に向上効果を有することが知られている界面活性剤を添加することについて、何ら制限されない。そのような界面活性剤として、例えば、Aliquat336やCapriquatの商品名で知られるトリオクチルメチルアンモニウムクロライドが挙げられる。その使用量は、重合反応混合物の全量100質量%に対して0.1質量%を超えない範囲が好ましい。
本実施形態の重合における酸素含有ガスとしては、純酸素の他、酸素と窒素等の不活性ガスとを任意の割合で混合したもの、空気、更には空気と窒素等の不活性ガスとを任意の割合で混合したもの等が使用できる。重合反応中の系内圧力は、常圧で充分であるが、必要に応じて減圧でも加圧でも使用できる。
重合の温度は、特に限定されないが、低すぎると反応が進行しにくく、また高すぎると反応選択性の低下や高分子量成分が生成する恐れがあるので、20~60℃、好ましくは30~50℃の範囲である。
本実施形態のポリフェニレンエーテルの製造方法では、ポリフェニレンエーテル重合時において、スラリー状態で重合すること(本明細書中、「スラリー重合」とも称する)が好ましい。スラリー重合により製造することにより、得られたポリフェニレンエーテル中の揮発成分を低減することができる。
〔〔銅抽出及び副生成物除去工程〕〕
本実施形態において、重合反応終了後の後処理方法については、特に制限はない。通常、塩酸や酢酸等の酸、またはエチレンジアミン4酢酸(EDTA)及びその塩、ニトリロトリ酢酸及びその塩等を反応液に加えて、触媒を失活させる。また、ポリフェニレンエーテルの重合により生じる二価フェノール体の副生成物を除去処理する方法も、従来既知の方法を用いて行うことができる。上記の様に触媒である金属イオンが実質的に失活されている状態であれば、該混合物を加熱するだけで脱色される。また既知の還元剤を必要量添加する方法でも可能である。既知の還元剤としては、ハイドロキノン、亜二チオン酸ナトリウム等が挙げられる。
〔〔洗浄工程〕〕
本実施形態のポリフェニレンエーテルの製造方法においては、析出後の前記ポリフェニレンエーテルを、触媒や高沸点溶剤の除去を目的に、重合に用いた主成分の貧溶剤(アルコール溶剤を含む)で洗浄してもよい。
この洗浄工程では、例えば、析出工程において得られたスラリーを固液分離することで、溶剤と湿潤ポリフェニレンエーテルとに分離し、湿潤ポリフェニレンエーテルを貧溶剤で洗浄しながら、固液分離し、その後、湿潤ポリフェニレンエーテルを乾燥させる。
必要に応じて、固液分離前に、洗浄性を高める目的で、前記析出工程によって得られたスラリーに、貧溶剤を追加し、さらに希釈し、スラリーを撹拌してもよい。
本実施形態のポリフェニレンエーテル粉体の製造方法における洗浄工程で使用される貧溶剤としては、前述の重合工程において主成分として用いた貧溶剤と同じとしてよく、より具体的には、メタノールが好ましい。
洗浄工程において使用される貧溶剤(b)と、洗浄に供される重合工程後のポリフェニレンエーテル(a)との質量比(b/a)は、1.0~5.0の範囲であることが好ましく、1.5~4.0であることがより好ましく、2.0~3.0の範囲であることがさらに好ましい。
洗浄工程で使用する貧溶剤を蒸発潜熱の低い貧溶剤にすると、乾燥機内で、短時間で貧溶剤成分を揮発させることができるため、好ましい。これにより、後述の乾燥工程において乾燥機に滞留する時間を、より高い沸点を有するアミンや溶剤を揮発させるために、使うことができ、後述の乾燥工程を効率化することができる。
洗浄工程において固液分離する装置としては、特に限定されるものではないが、遠心分離機(振動型、スクリュ型、デカンタ型、バスケット型等)、真空濾過機(ドラム型フィルター、ベルトフィルター、ロータリーバキュームフィルター、ヤングフィルター、ヌッチェ等)、フィルタープレス、及びロールプレスを用いることが可能である。
〔〔乾燥工程〕〕
続いて、本実施形態のポリフェニレンエーテルの製造方法においては、洗浄後の前記ポリフェニレンエーテルを、乾燥させる。乾燥処理は、湿潤ポリフェニレンエーテルが融着しない程度の高温で行うことが可能である。
乾燥工程における乾燥処理の温度としては、少なくとも60℃以上が好ましく、80℃以上がより好ましく、120℃以上がさらに好ましく、140℃以上が最も好ましい。湿潤ポリフェニレンエーテルの乾燥を60℃以上の温度で行うと、ポリフェニレンエーテル粉体中の高沸点揮発成分の含有量を効率よく低減できる。
乾燥処理に供する湿潤ポリフェニレンエーテルとしては、前述の洗浄工程により、ポリフェニレンエーテル中の高沸点溶剤及びアミンの含有量を出来るだけ低下させたものが好ましい。高沸点溶剤の含有量が少なければ少ないほど、乾燥機内で高温にした時に起こりうるポリフェニレンエーテルの融着を抑制することができる。
乾燥処理後のポリフェニレンエーテルに残存するアルコール系溶剤量は、後加工での作業環境の観点、及びポリフェニレンエーテル末端の水酸基を他の官能基に置換する反応の阻害を防止する観点から、1.0質量%未満であることが好ましく、より好ましくは0.3質量%以下であり、さらに好ましくは0.1質量%以下である。
ポリフェニレンエーテルを高効率で得るためには、乾燥温度を上昇させる方法、乾燥雰囲気中の真空度を上昇させる方法、乾燥中に撹拌を行う方法等が有効であるが、特に、乾燥温度を上昇させる方法が製造効率の観点から好ましい。乾燥工程は、混合機能を備えた乾燥機を使用することが好ましい。混合機能としては、撹拌式、転動式の乾燥機等が挙げられる。これにより処理量を多くすることができ、生産性を高く維持できる。
本実施形態のポリフェニレンエーテルの製造方法は、上述の本実施の形態のポリフェニレンエーテル粉体の製造方法に限定されることなく、前述の、重合工程、銅抽出及び副生成物除去工程、洗浄工程、乾燥工程の順序や回数等を適宜調整してよい。
以下、実施例に基づいて本実施形態を更に詳細に説明するが、本実施形態は、以下の実施例に限定されるものではない。
まず、下記に各物性及び評価の測定方法及び評価基準について述べる。
(1)重量平均分子量(Mw)及び重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)の測定
測定装置として、昭和電工(株)製ゲルパーミエーションクロマトグラフィーSystem21を用い、標準ポリスチレンとエチルベンゼンにより検量線を作成し、この検量線を利用して、得られたポリフェニレンエーテルの重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)の測定を行った。
標準ポリスチレンとしては、分子量が、3650000、2170000、1090000、681000、204000、52000、30200、13800、3360、1300、550のものを用いた。
カラムは、昭和電工(株)製K-805Lを2本直列につないだものを使用した。溶剤は、クロロホルムを使用し、溶剤の流量は1.0mL/分、カラムの温度は40℃として測定した。測定用試料としては、ポリフェニレンエーテルの1g/Lクロロホルム溶液を作製して用いた。検出部のUVの波長は、標準ポリスチレンの場合は254nm、ポリフェニレンエーテルの場合は283nmとした。
上記測定データに基づき、ポリスチレン換算分子量が13,000以上の高分子量成分の含有量及びポリスチレン換算分子量500未満の低分子量成分の含有量を、GPCにより得られた分子量分布を示す曲線に基づくピーク面積の割合から算出した。
下記加熱条件で加熱した後のポリフェニレンエーテルについても、上記と同様にして重量平均分子量(Mw)を求め、加熱前後の重量平均分子量(Mw)の差を求めた。
(加熱条件)加熱温度:230℃、加熱時間:10分、加熱圧力:10MPa
加熱前後の重量平均分子量(Mw)の差が小さい程、加熱加工による分子量増加が抑制されており、加熱加工時の作業性及び物性予測が向上していることを意味する。
(2)残存窒素の定量
窒素測定装置(三菱アナリテック製TN-110)を用い、実施例及び比較例で得られたポリフェニレンエーテル中の残存窒素量を測定した。
なお、測定に使用する試料は、加熱温度:230℃、加熱時間:10分、加熱圧力:10MPaの加熱条件で前処理した実施例および比較例のポリフェニレンエーテル10mgを精秤して用いた。窒素測定装置の加熱温度は、INLET部800℃、CATALYST部900℃とした。
残存窒素量が少ない程、加熱加工時の臭気の原因となる不純物(アミン成分など)の含有量が少なく、ポリフェニレンエーテルが高純度であることを意味する。
(3)ポリフェニレンエーテルに含まれる一般式(1)及び一般式(2)で表される末端基の数の定量
(3-1)加熱脱着装置(Gestel社製TDU)及びGC/MS(Agilent社製GC―7890B、JEOL社製JMS-Q1050GC)による揮発成分の同定
ガラスウールを詰めた試料管に実施例及び比較例で得られたポリフェニレンエーテルを約10mg入れ、加熱脱着装置にて280℃、10分間加熱し、一般式(1)及び一般式(2)で表される末端構造部分を分解し、発生した揮発分を-100℃でトラップして濃縮した。試料の加熱終了後、冷却トラップ及び濃縮した揮発分を300℃まで急速昇温し、ガス成分として脱着させて、GC/MSにて測定を行った。得られたクロマトグラムを解析し、揮発成分を同定した。
(3-2)1H-NMR(JEOL製500MHz)による末端構造解析
実施例及び比較例で得られたポリフェニレンエーテルを重クロロホルムに溶解し、テトラメチルシランを内部標準として用い、1H-NMR測定を行った。(3-1)に記載の加熱脱着GC/MSで同定された揮発成分が結合した一般式(1)及び一般式(2)で表される末端基構造を、得られたNMRスペクトル中のピークに帰属させ、末端基構造を同定した。ポリフェニレンエーテルのフェニレンエーテル単位構造100ユニットあたりの一般式(1)及び一般式(2)で表される末端基の数を、ポリフェニレンエーテル主鎖芳香環3,5位に起因するピーク(6.2~6.7ppm)、一般式(1)で表されるポリフェニレンエーテル末端の酸素原子が置換したメチレン基に起因するピーク(R4,R5のピーク)、一般式(2)で表されるポリフェニレンエーテル末端の窒素原子が置換したメチレン基に起因するピーク(R4,R5のピーク)、それぞれの面積比から算出した。
なお、実施例及び比較例のように、一般式(1)及び一般式(2)で表される末端構造が2,6-ジメチルフェノール由来となっている場合、一般式(1)のR6および一般式(2)のR7、R8によって、一般式(1)で表されるポリフェニレンエーテル末端の酸素原子が置換したメチレン基に起因するピーク(R4,R5のピーク)、一般式(2)で表されるポリフェニレンエーテル末端の窒素原子が置換したメチレン基に起因するピーク(R4,R5のピーク)は次のようになる。
6=メチル基 : R4、R5のピーク=4.55ppm
6=エチル基 : R4、R5のピーク=4.80ppm
7、R8=n-ブチル基 : R4、R5のピーク=3.62ppm
7、R8=n-オクチル基 : R4、R5のピーク=3.62ppm
(4)ガラス転移温度の測定
ポリフェニレンエーテルのガラス転移温度は、示差走査熱量計DSC(PerkinElmer製―Pyrisl)を用いて測定した。窒素雰囲気中、毎分40℃の昇温速度で室温から280℃まで加熱後、50℃まで毎分40℃で降温し、その後、毎分40℃の昇温速度でガラス転移温度を測定した。
加熱した後のポリフェニレンエーテルについても、上記と同様にしてガラス転移温度を求め、加熱前後のガラス転移温度の差を求めた。
(5)ポリフェニレンエーテルの総揮発分の測定
170℃、0.1mmHgの条件で2時間減圧乾燥させたポリフェニレンエーテルの重量を、当該乾燥前のポリフェニレンエーテルの重量から減算することで、総揮発分を定量した。定量した総揮発分の重量から、下記式により、総揮発分(質量%)を求めた。
総揮発分(質量%)=
(総揮発分の重量/乾燥前のポリフェニレンエーテルの重量)×100
総揮発分の含有量が少ない程、加熱加工時の臭気の原因となる不純物(溶剤、アミンなど)の含有量が少なく、ポリフェニレンエーテルが高純度であることを意味する。
(6)ポリフェニレンエーテルの色調(カラーインデックス)の測定方法
ポリフェニレンエーテル0.5gの10mLクロロホルム溶液を作製し、紫外可視吸光光度計(日立製作所:U-3210型)を用いて、その溶液の480nmでの吸光度(セル長1cmの吸光度測定用セルを使用)を測定し、その測光値を濃度(0.05g/mL)で割ってカラーインデックスと定義した。カラーインデックス値が小さい程、ポリフェニレンエーテルの色調に優れることを意味している。
(7)ポリフェニレンエーテルの末端水酸基数
ポリフェニレンエーテルを5.0mg秤量した。そして、この秤量したポリフェニレンエーテルを、25mLの塩化メチレンに溶解させた。調整した溶液2.0mLに対して、2質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド(TEAH)のエタノール溶液を150μL添加した後、UV分光光度計(日立製作所:U-3210型)を用いて、318nmの吸光度(Abs)を測定した(セル長1cmの吸光度測定用セルを使用)。そして、その測定結果に基づき、吸光度から得られる擬似分子量を、下記式により求めた。また、上記(1)に記載のゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて求めた数平均分子量を用いて、ポリフェニレンエーテル1分子当たりの末端水酸基数を算出した。
吸光度から得られる擬似分子量(g/mol)=[((ε×5)/(25×Abs)]
ここで、εは、吸光係数を示し、4700L/mol・cmである。
ポリフェニレンエーテル1分子当たりの末端水酸基数(個/分子)=
(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて求めた数平均分子量)/(吸光度から得られる擬似分子量)
(8)ポリフェニレンエーテルの平均粒径
レーザー回析散乱法の粒度分布計である、島津製作所製レーザー回析散乱式粒度分布測定装置を使用して、湿式法(メタノール溶媒)で、得られたポリフェニレンエーテル粉体の体積平均粒子径を測定した。体積平均粒子径の粒径分布の累積曲線から、中央累積値にあたる粒子の径(メジアン径)を平均粒径(μm)とした。
なお、比較例4~6のポリフェニレンエーテルは、ポリフェニレンエーテル重合溶液からのトルエン溶剤の留去をエバポレーターを用いて行っていることから塊として得られ、上記の平均粒径の測定方法では測定できなかった為、測定しなかった。
(9)メチルエチルケトンへの溶解性評価
実施例1から7及び比較例1から7で得られたポリフェニレンエーテルを用いて、メチルエチルケトンに対する溶解性を評価した。試験方法は、次の様に実施した。まず、100gのメチルエチルケトンを丸底フラスコに入れ、20℃でマグネチックスターラーを用いて緩く攪拌を行った。ここへ、各例のポリフェニレンエーテルを20g一気に添加した。混合物は初め濁るがやがて清澄になる。一気に添加してから、清澄になるまで要する時間(溶解時間)を測定した。また、溶解時のフラスコ内部の様子を観測した。
実施例1から7及び比較例1から3、7の溶解時間は、共に約1分であり、フラスコ内壁への付着は観測されなかった。比較例4から6の溶解時間は20分であり、フラスコ内壁にポリフェニレンエーテルの顆粒状の固まりが出来て付着し、それがなかなか溶けなかった。
フラスコ内壁への付着が観測されず、また、溶解時間が短い程、溶解性に優れることを意味する。
(10)高粘度液体中での分散安定性評価
実施例1から7及び比較例1から7で得られたポリフェニレンエーテルについて、パラフィン系オイル(ダイアナプロセスオイルPW380、出光興産株式会社製)に対する分散安定性を評価した。試験方法は次の様に実施した。まず、10gのパラフィン系オイルを50mLの蓋付きサンプル管に入れ、ここに各例のポリフェニレンエーテルを3g添加した。ポリフェニレンエーテルがパラフィン系オイル全体に分散するようによく振り混ぜ、均一に分散させた。その後、一日放置し、ポリフェニレンエーテルのパラフィン系オイル中での分散状態を観察した。
結果は下記基準により評価した。
○:パラフィン系オイル全体へ分散した状態を維持しており、高粘度液体中での分散安定性に優れことを意味する。
×:パラフィン系オイル全体へ分散した状態を維持しておらず、高粘度液体中での分散安定性が不十分であることを意味する。
(11)加熱加工時の臭気性
実施例1から7及び比較例1から7で得られたポリフェニレンエーテルについて、縦10cm、横20cmの金型を用い、圧縮成形機(株式会社神藤金属工業所)により下記条件にて加熱プレス処理を実施し、作業時の臭気を官能評価した。溶剤やアミン等の臭気を感じないことは、加熱加工時の作業性の向上を意味する。
(加熱条件)加熱温度:230℃、加熱時間:10分、加熱圧力:10MPa
結果は下記基準により評価した。
○:溶剤やアミン等の臭気を感じない。
×:溶剤やアミン等の臭気を感じる。
以下、各実施例及び比較例のポリフェニレンエーテル製造方法を説明する。
(実施例1)
反応器底部に酸素含有ガス導入の為のスパージャー、攪拌タービン翼及びバッフル、反応器上部のベントガスラインに還流冷却器を備えた1.5リットルのジャケット付き反応器に、0.2512gの塩化第二銅2水和物、1.1062gの35%塩酸、9.5937gのN,N,N’,N’-テトラメチルプロパンジアミン、71.0gのn-ブタノール及び638.0gのメタノール、180.0gの2,6-ジメチルフェノール(表中「2,6-キシレノール」と記す)を入れた。使用した溶剤の組成重量比はn-ブタノール:メタノール=10:90であった。次いで激しく攪拌しながら反応器へ180mL/分の速度で酸素をスパージャーより導入し始めると同時に、重合温度は45℃を保つようにジャケットに熱媒を通して調節した。重合液は次第にスラリーの様態を呈した。
酸素を導入し始めてから120分後、酸素含有ガスの通気をやめ、この重合混合物に1.30gのエチレンジアミン四酢酸3カリウム塩(同仁化学研究所製試薬)を溶かした50%水溶液を添加し、次いで1.62gのハイドロキノン(和光純薬社製試薬)を少量ずつ添加し、スラリー状のポリフェニレンエーテルが白色となるまで、45℃で1時間反応させた。反応終了後、濾過して、メタノール洗浄液(b)と、洗浄されるポリフェニレンエーテル(a)との質量比(b/a)が4となる量の洗浄液(b)で3回洗浄し、湿潤ポリフェニレンエーテルを得た。次いで120℃で1時間、真空乾燥し乾燥ポリフェニレンエーテルを得た。得られたポリフェニレンエーテルの分析結果を表1に示す。
(実施例2)
使用した溶剤を213.0gのn-ブタノール及び496.0gのメタノールとし、使用した溶剤の組成重量比をn-ブタノール:メタノール=30:70とした以外は、実施例1の方法と同様にしてポリフェニレンエーテルを得た。得られたポリフェニレンエーテルの分析結果を表1に示す。
(実施例3)
使用した溶剤を352.0gのn-ブタノール及び352.0gのメタノールとし、使用した溶剤の組成重量比をn-ブタノール:メタノール=50:50とした以外は、実施例1の方法と同様にしてポリフェニレンエーテルを得た。得られたポリフェニレンエーテルの分析結果を表1に示す。
(実施例4)
使用したフェノール性化合物を151.7gの2,6-ジメチルフェノール、28.25gの2,2-ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン(表中「ビスフェノール」と記す)とした以外は、実施例2の方法と同様にしてポリフェニレンエーテルを得た。得られたポリフェニレンエーテルの分析結果を表1に示す。
(実施例5)
使用したフェノール性化合物を122.8gの2,6-ジメチルフェノール、57.17gの2,2-ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパンとした以外は、実施例2の方法と同様にしてポリフェニレンエーテルを得た。得られたポリフェニレンエーテルの分析結果を表1に示す。
(実施例6)
使用したアミンを1.5gのジブチルアミン(表中で「DBA」と記す)、9.59gのN,N,N’,N’-テトラメチルプロパンジアミンとした以外は、実施例2の方法と同様にしてポリフェニレンエーテルを得た。得られたポリフェニレンエーテルの分析結果を表1に示す。
(実施例7)
使用したアミンを0.2gのジブチルアミン、9.59gのN,N,N’,N’-テトラメチルプロパンジアミンとした以外は、実施例2の方法と同様にしてポリフェニレンエーテルを得た。得られたポリフェニレンエーテルの分析結果を表1に示す。
(比較例1)
使用したアミンを5.71gのジブチルアミン、9.59gのN,N,N’,N’-テトラメチルプロパンジアミンとした以外は、実施例2の方法と同様にしてポリフェニレンエーテルを得た。得られたポリフェニレンエーテルの分析結果を表1に示す。
(比較例2)
使用したアミンを5.71gのジブチルアミン、9.59gのN,N,N’,N’-テトラメチルプロパンジアミンとした以外は、実施例3の方法と同様にしてポリフェニレンエーテルを得た。得られたポリフェニレンエーテルの分析結果を表1に示す。
(比較例3)
使用したアミンを4.68gのジブチルアミン、7.85gのN,N,N’,N’-テトラメチルプロパンジアミンとした以外は、実施例5の方法と同様にしてポリフェニレンエーテルを得た。得られたポリフェニレンエーテルの分析結果を表1に示す。
(比較例4)
反応器底部に酸素含有ガス導入の為のスパージャー、攪拌タービン翼及びバッフル、反応器上部のベントガスラインに還流冷却器を備えた45リットルのジャケット付き反応器に、予め調整した2.51gの酸化第一銅及び18.96gの47%臭化水素の混合物と、29.39gのジ-n-ブチルアミン、6.05gのN,N’-ジ-t-ブチルエチレンジアミン、84.0gのジメチル-n-ブチルアミン、及び12909gのトルエン、1950gの2,6-ジメチルフェノールを入れた。次いで激しく攪拌しながら反応器へ20.5NL/分(2,6-ジメチルフェノール1.0kgに対して10.5NL)の速度で空気をスパージャーより導入を始めると同時に、重合温度は40℃を保つようにジャケットに熱媒を通して調節した。空気を導入し始めてから65分後、空気の通気をやめ、この重合溶液に31.8gのエチレンジアミン四酢酸四ナトリウム塩四水和物(同仁化学研究所製試薬)を1500gの水溶液として添加し、70℃に温めた。70℃にて2時間保温し触媒抽出と副生したジフェノキノン除去処理を行った後、混合液をシャープレス社製遠心分離機に移し、ポリフェニレンエーテル溶液(有機相)と、触媒金属を移した水性相とに分離した。得られたポリフェニレンエーテル溶液をジャケット付き濃縮槽に移し、ポリフェニレンエーテル溶液中の固形分が55質量%になるまでトルエンを留去させて濃縮した。次いで、230℃に設定したオイルバスとロータリーエバポレーターを用いて更にトルエンを留去し、固形分を乾固させてポリフェニレンエーテルを得た。得られたポリフェニレンエーテルの分析結果を表1に示す。
なお、トルエンを加熱除去する工程で、ポリフェニレンエーテル末端に結合したアミンが脱離していることを1H-NMRにより確認した。
(比較例5)
触媒を2.51gの酸化第一銅、18.96gの47%臭化水素の混合物と、35.5gのN,N’-ジ-t-ブチルエチレンジアミン、84.0gのジメチル-n-ブチルアミンとした以外は、比較例4の方法と同様にしてポリフェニレンエーテルを得た。得られたポリフェニレンエーテルの分析結果を表1に示す。
なお、トルエンを加熱除去する工程で、ポリフェニレンエーテル末端に結合したアミンが脱離していることを1H-NMRにより確認した。
(比較例6)
使用したフェノール性化合物を1,326gの2,6-ジメチルフェノール、624gの2,2-ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパンとした以外は、比較例4の方法と同様にしてポリフェニレンエーテルを得た。得られたポリフェニレンエーテルの分析結果を表1に示す。
なお、トルエンを加熱除去する工程で、ポリフェニレンエーテル末端に結合したアミンが脱離していることを1H-NMRにより確認した。
(比較例7)
酸素を導入し始めてから止めるまでの時間を600分とした以外は、実施例2の方法と同様にしてポリフェニレンエーテルを得た。得られたポリフェニレンエーテルの分析結果を表1に示す。
Figure 0007102202000014
表1に示す通り、実施例1~7では、加熱前後での重量分子量の変化を効率的に抑制しながら、残留揮発成分の少なく、純度の高いポリフェニレンエーテルを得ることができた。また、2,2-ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパンを共重合させた実施例4、5では、ポリフェニレンエーテル1分子あたりの末端水酸基の数が2.0に近く、得られたポリフェニレンエーテルの分子鎖中に一般式(3)で表される二価フェノール化合物に由来する構造単位を含むことが確認できた。
表1に示す通り、比較例1、2、3では、それぞれ実施例1~7と比較して、ポリフェニレンエーテル末端に一般式(2)の脱離基(アミノ基)を有するユニット数の割合が高いため、加熱前後の分子量変化が大きく、ガラス転移温度の変化も大きい。また、熱処理によりポリフェニレンエーテル末端に化学結合したアミンが脱離するため、熱処理後にアミンが遊離し、臭気の原因や純度の低下につながる。また、比較例7では、ポリフェニレンエーテル末端に一般式(1)の脱離基(メトキシ基)を有するユニット数の割合が高いため、加熱前後の分子量変化が大きく、ガラス転移温度の変化も大きい。
特に、比較例2では、比較例1と比較して、ポリフェニレンエーテル生成物の分子量1万3千以上の割合が8質量%よりも大きいため、熱処理後の分子量変化がより大きい。これは高分子量体同士で反応し分子量増加したためだと考えられる。また、比較例3では2,2-ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパンを共重合させているためポリフェニレンエーテルの末端数が多くなり、一般式(2)のアミノ基が結合した末端数も多く含まれる。このため、2,6-ジメチルフェノールのみ用いた比較例1と比較して、より分子量変化が大きくなる。
比較例4、5、6では直脱法のため、ポリフェニレンエーテルの単離工程で結合アミンが全て脱離しており、得られるポリフェニレンエーテルを熱処理しても分子量変化は小さい。しかし、直脱法では、ポリフェニレンエーテルの良溶剤であり、ポリフェニレンエーテルとの親和性が高く、除去が困難な芳香族溶剤が残留してしまい、加熱加工時の臭気の原因となる。C.I.も高い値を示しており、熱処理による単離工程で酸化劣化も進行しており、純度が低下している。
本発明のポリフェニレンエーテルは、残留揮発成分が少なく、純度が高く、加熱処理前後での物性コントロールが容易であるため、他樹脂との組み合わせで優れた特性を得るための複合材料や改質剤として産業上の利用価値がある。

Claims (8)

  1. 重量平均分子量(Mw)が2500~6000であり、
    数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量の比(Mw/Mn)が1.0~2.0であり、
    下記一般式(1)及び一般式(2)で表される末端基の合計数が、樹脂を構成するフェニレンエーテルユニット100個あたり0.8個以下である、ポリフェニレンエーテルであって、
    前記ポリフェニレンエーテルについて、下記の加熱条件:
    (加熱条件)加熱温度:230℃、加熱時間:10分、加熱圧力:10MPa
    での加熱の前後で測定した重量平均分子量の差は1000以下であるリフェニレンエーテルを製造する、ポリフェニレンエーテルの製造方法であって、
    前記ポリフェニレンエーテルの重合工程において、
    重合溶剤として、炭素数が1~10個のアルコール溶剤を少なくとも一種類使用し、且つ、前記ポリフェニレンエーテルの良溶剤が、前記重合溶剤100質量%中において5質量%以下であり、
    重合触媒として、第1級アミン及び第2級モノアミンを実質的に含有しないアミン化合物を使用する、ことを特徴とする、ポリフェニレンエーテルの製造方法
    Figure 0007102202000015
    (式(1)中、R~Rは、各々独立に、水素原子、アルキル基、置換アルキル基、ハロゲン基、アリール基、及び置換アリール基からなる群より選択され、R、R、は水素であり、Rは、アルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基,アリール基、及び置換アリール基からなる群より選択される。)
    Figure 0007102202000016
    (式(2)中、R~Rは、一般式(1)について定義したものと同じであり、R、Rは、各々独立に、水素原子、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、及び置換アリール基からなる群より選択されるが、同時に水素であることはない。)
  2. 前記ポリフェニレンエーテルは、前記一般式(1)及び前記一般式(2)で表される末端基の合計数が、樹脂を構成するフェニレンエーテルユニット100個あたり0.01個以上である、請求項1に記載のポリフェニレンエーテルの製造方法
  3. 前記ポリフェニレンエーテルは、分子量が13000以上の高分子量成分の含有量が8.0質量%以下であり、分子量が500未満の低分子量成分の含有量が3.0質量%以下である、請求項1又は2に記載のポリフェニレンエーテルの製造方法
  4. 前記ポリフェニレンエーテルは、前記一般式(2)で表される末端基を実質的に有さない、請求項1~3のいずれか一項に記載のポリフェニレンエーテルの製造方法
  5. 前記ポリフェニレンエーテルは、分子鎖中に一般式(3)で表される二価フェノール化合物に由来する構造単位を有する、請求項1~4のいずれか一項に記載のポリフェニレンエーテルの製造方法
    Figure 0007102202000017
    (式(3)中、R、R10、R11、及びR12は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~7のアルキル基、フェニル基、ハロアルキル基、アミノアルキル基、炭化水素オキシ基、及び、少なくとも2個の炭素原子がハロゲン原子と酸素原子とを隔てているハロ炭化水素オキシ基からなる群より選択され、Xは、単結合、2価のヘテロ原子、及び炭素数1~12の2価の炭化水素基からなる群より選択される。)
  6. 前記ポリフェニレンエーテルは、残存窒素量が300質量ppm以下である、請求項1~5のいずれか一項に記載のポリフェニレンエーテルの製造方法
  7. 前記ポリフェニレンエーテルは、カラーインデックス(C.I)値が1.0以下である、請求項1~6のいずれか一項に記載のポリフェニレンエーテルの製造方法
  8. 前記ポリフェニレンエーテルは、総揮発分が0.5質量%未満である、請求項1~7のいずれか一項に記載のポリフェニレンエーテルの製造方法
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