JPH03188125A - 規則的なポリエーテルケトンスルフォン - Google Patents

規則的なポリエーテルケトンスルフォン

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JPH03188125A
JPH03188125A JP2308442A JP30844290A JPH03188125A JP H03188125 A JPH03188125 A JP H03188125A JP 2308442 A JP2308442 A JP 2308442A JP 30844290 A JP30844290 A JP 30844290A JP H03188125 A JPH03188125 A JP H03188125A
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polyetherketone
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JP2308442A
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Rudolf Pfaendner
ルドルフ フェンドナー
Friedrich Stockinger
フリードリッヒ ストキンゲル
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Ciba Geigy AG
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G75/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は特定の規則的なポリエーテルケトンスルフォン
、それらの製造方法、及びそれらの使用方法に関する。
(従来の技術、発明が解決しようとする課B)ポリアリ
ーレンエーテルケトンは良好な機械特性を有する部分的
に結晶性の工業用成形材料であり、はとんどすべての有
機溶媒に優れた耐性を持つ。
ポリアリーレンエーテルスルフォンは有機溶媒に対する
耐性が低いが、相当するケトンより高いガラス遷移温度
を持つ0組み合わされた性質は両方の基を含むポリマー
により得られる。
例えば、=亥ポリマーはポリアリーレンエーテルケトン しかし高められた熱特性を持つ。
そのように公知のポリエーテルケトンスルフォンは例え
ば、C.に、Sham等著、British Poly
merJournal 20.p.149−155(1
988年)に記載されている。
それらはジフェノールと2種のハロゲンPg体例えば4
,4゛−ジクロロジフェニルスルフォンおよび4.4′
− ジフルオロベンゾフェノンの混合物を塩基性触媒存
在下で反応させることによって得られる。
そのように得られたポリマーでは、ケトン及びスルフォ
ン基はポリマー鎖に沿ってランダムに分配される。
Polymer Prepr.(A,C.S.)、2G
(2)、p.277−280(19135年)、S.D
Ju等著には、ランダムポリエーテルケトンスルフォン
に加えて、更に、ヒドロキシル基末端化ポリスルフォン
オリゴマーと4,4゛−ジフルオロベンゾフェノンから
塩基の存在下で製造されるセグメント化されたコポリマ
ーも記載されている。
これらのポリマーを加工するには融点より高い温度、す
なわち300 ’C以上の温度でのみ可能である。
(!I題を解決するための手段、発明の効果)本発明は
工業用成形材料としての使用に適当であり、公知のポリ
エーテルケトンスルフォンに較べて高められた特性を持
つポリエーテルケトンスルフォンを提供することを目的
とする.′Rくことにこの目的は、特定の規則的なガリ
エーテルケ1ーンスルフォンを合成することによって達
成できる。
従って、本発明はポリマーに存在する構造単位の全量に
基づいて次式I: 及びArzが次式IVa− IVb: (′L) で表わされる繰り返し構造単位を40−100モル%、
好ましくは50−100モル%、及び次式■ニー4− 
 OAr+−0−Art −手 (II)[Ar,が次
式maまたはmbを表わし、(Xは一COー,ーso□
−または一SO−を表わし、Zは直接結合、−CHr−
+−C(CHs)z− −C(CF3)2−。
−CO−、−S(h−、−SO−、−S−または−〇−
を表わし、Rは炭素原子数1ないし4のアルキル基を表
わし、aは0、lまたは2を表わし、bは2または3を
表わし、Cは1、2または3を表わし、dは0ないし4
の全数を表わし、eは0ないし5の全数を表わし、fは
Oないし3の全数を表わす)で表わされる基である〕を
表わす繰り返し構造単位をO−60モル%、好ましくは
O −SOモル%含む規則的なポリエーテルケトンスル
フォンに関する。
本発明のポリマーは、ケトン基とスルフォン基がポリマ
ー鎖に沿って規則的な方法で、すなわち、互い違いに配
置される方法で支配的に配置される弐■の構造単位によ
って、特徴付けられている。それらは匹敵するランダム
ポリマーより優れた機械特性、及び優れた熱特性(より
高いガラス転移温度)を持ち、そしてセグメント化され
たコポリマーより、(より低い加工温度で)たやすく加
工される。
DSCtjJ査に従い、本発明のコポリマーは本質的に
非晶質化合物である。ポリマーの特性は通常、その構造
、即ち、結合と使用された単位から誘導される0本発明
の規則的なポリマーは、ランダムポリマーと同じ種類お
よび同じ数の構造に基づ(、それゆえ、本発明のポリマ
ーがより優れた特性を持つことはおどろきである。
弐Iの構造単位は、例えば4,4゛−ビス(4”−ヒド
ロキシフェノキシ)ジフェニルスルフォンと4.4’−
ジハロヘンシフエノン、または4.4−ビス(4”−ヒ
ドロキシフェノキシ)ベンゾフェノンと4,4゛−ジハ
ロジフェニルスルフォンを縮重合することにより製造さ
れる。
出発化合物4.4′−ジハロベンゾフェノンおよび4.
4−ジハロジフェニルスルフォンは市販品として入手可
能である。
4.4°−ビス(4″−ヒドロキシフェノキシ)ジフェ
ニルスルフォンは例えば、4.4”−ジクロロジフェニ
ルスルフォンとヒドロキノン モノメチル エーテルか
らP、M、Lindley等著、A、C,S、Symp
、Set、2B2,11.3l−42(1985年)に
記載されているように製造される。
4.4゛−ビス(4”−ヒドロキシフェノキシ)ベンゾ
フェノンは例えば、ドイツ公開特許筒3,700゜80
9号によりp−第三−ブトキシフェノールと4.4゛−
ジクロロベンゾフェノンから製造され、その後エーテル
開裂する。
式■の構造単位は、式■の構造単位として同様に製造さ
れる。
本発明は(all極性中性溶媒中、アルカリ触媒の存在
下、次式■ で表わされるジハロ誘導体と次式Vl (TL) で表わされるジフェノールとの重縮合させるが、または
次式V11 で表わされるジハロ誘導体と次式VT11(v1) で表わされるジフェノールとの重縮合させ、及び適当な
らば、(a2)極性中性溶媒中、アルカリ触媒存在下で
次式IX )1al−Ar+−Hal     (IX)で表わさ
れるジハロ誘導体と次式X HO−Art−ON       (X )で表わされ
るジフェノールとを重縮合させ、(b)引き続き、随意
に追加のステップとして反応(at)の反応生成物と反
応(a2)の反応生成物を極性中性溶媒中、アルカリ触
媒存在下でそれぞれ互いに重縮合することによる新規な
ポリエーテルケトンスルフォンの製造方法に関する。但
し、式■、■及びIXにおいて上記Hal はハロゲン
原子、好ましくは弗素原子または塩素原子を表わし、A
r+及びArtは上記の意味を表わし、反応生成物(a
1)及び反応生成物(a2)の相対量は、得られるコポ
リマーが、式I及び式■の構造単位を上記に定義された
量含むように選択される。
式■または式■及びXのジフェノールの代わりに相当す
るアルカリ金属またはアルカリ土類金属フエルレート、
例えばカリウムまたはカルシウムフェルレートを使用す
ることもできる。
縮重合は一般に約等モル量の式V及び■、または■及び
■、またはXI及びXの化合物を使用して実施される。
約等モル量はこれに関して、0.8:1.0ないし1.
0:0.8のモル比、好ましくは0.95:1.0ない
し1.0:0.95であると理解される。
式Iの構造単位、並びに式■の構造単位を含むコポリマ
ーの製造は、統計的方法のみでなくセグメント化方法(
ブロンクコポリマー)に於いても実施されうる。ランダ
ムポリマーを合成するとき、典型的にはフェノール■お
よびXの混合物を式IXの1個またはそれ以上のジハロ
誘導体と縮合する。
ブロックコポリマーは、ヒドロキシルまたはフェルレー
ト末端基の反応(a1)の反応生成物を、そしてハロゲ
ン末端基の反応(a2)の反応生成物を、または逆の順
番で合成することによって製造される。これは公知の方
法で適当な過量のジフェノールまたはジハロ誘導体を使
って(a1)または(a2)それぞれの反応生成物を合
成することによってもなされる。
抽出物の一つの適当な過剰量は代表的に、約1ないし5
0モル%の量である。過剰量はそれぞれの場合、ブロッ
クの長さによって制限されている。
本発明の方法で使用されるアルカリ触媒は通常、アルカ
リ金属炭酸塩またはアルカリ土類金属炭酸塩、または相
当する炭酸水素塩、例えば炭酸ナトリウム、カリウムな
らびにカルシウム、または炭酸水素化ナトリウム、カリ
ウムならびにカルシウムである。しかし、他のアルカリ
試薬、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウムまたは
水酸化カリウムも使用できる。
本発明のポリアリーレンエーテル樹脂の製造方法で使用
される極性中性溶媒は、代表的にジメチルスルホキシド
、ジメチルアセトアミド、ジエチルアセタミド、テトラ
メチル尿素、N−メチルカプロラクタム、N−メチルピ
ロリドンおよび好ましくはジフェニルスルフォンである
反応は高められた温度、好ましくは溶媒の還流温度まで
の範囲、いわゆる約350°Cまで都合よく行われる。
クロロベンゼン、キシレンまたはトルエンのような添加
溶剤の同時使用は、しばしば賢明であり、そのため、共
沸混合物として反応混合物から反応の水を除去すること
ができる。
式IXおよびXの化合物は公知である。幾つかは市販品
として入手可能であり、または公知の方法で製造できる
弐IXの適当な化合物の実例は、4.4”−ジクロロま
たは4.4“−ジフルオロジフェニルスルフオキシドま
たは、4.4′−ジクロロまたは4.4°−ジフルオロ
ジフェニルスルフォン、または 4.4°−ジクロロまたは4,4′−ジフルオロベンゾ
フェノン、4.4゛−ジクロロイソフタロフェノンおよ
び4,4°−ジクロロテレフタロフェノンである。
好ましい式IXの化合物は、4,4°−ジクロロジフェ
ニルスルフォンおよび4,4゛−ジフルオロベンゾフェ
ノンである。
式Xの適当な化合物の実例は、ヒドロキノン、4.4°
−ジヒドロキシビフェニル、2−フェニルヒドロキノン
、2.7−シヒドロキシナフタレン、ビスフェノールA
、ビスフェノールF、4.4゛−ジヒドロキシベンゾフ
ェノン、4,4゛−ジヒドロキシジフェニルエーテル、
4.4’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4.4
’−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、4.4°−
ジヒドロキシジフェニルスルホン、または2.2−ビス
(4゛−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,
3−ヘキサフルオロプロパン、及び相当する炭素原子数
1ないし4のアルキル置換された誘導体、例えば3,3
°、5,5°−テトラメチル−4,4゛−ジヒドロキシ
ジフェニルスルフォンである。
好ましい式Xの化合物は4.4′−ジヒドロキシジフェ
ニルスルホン、ヒドロキノン及び4.4“−ジヒドロキ
シビフェニルである。
本発明のポリエーテルケトンスルフォンは好ましくは、
式Iの繰り返し構造単位を75−100モル%、及び式
■の繰り返し構造単位を0−25モル%含む。
特に好ましいポリエーテルケトンスルフォンは弐■の繰
り返し構造単位を90−100モル%、及び式■の繰り
返し構造単位を0−10モル%含む。
式111a及び1llbのXの好ましい定義は−CO−
または−SO,−である。
弐IvdノZの好ましい定義は−C(CHi)z−、−
Co−。
SO□−、−S−または−〇−である。
弐111aの好ましい定義は0である。
式111a、 l1lb、 IVa、IVb及びIVd
のフェニレン基は好ましくは1.3−であり、さらに1
84−フェニレン基である。
式111a、 ITlb及びIVaないしIVdの置換
基Rは直鎖または分枝状でもよい。
適当な置換基の例はエチル基、n−プロピル基、イソプ
ロピル基、n−ブチル基、及び好ましくはメチル基であ
る。
式111a、 ITlb及び■シa、]Vb及びlVd
のdの好ましい定義は2またはOである1式1vbのe
の好ましい定義は1またはOである3式IVcのfの好
ましい定義は3または0である。
d、  e及びfがそれぞれ0である式111a l1
lb及びIVaないしlVdの基が最も好ましい。
本発明のポリエーテルケトンスルフォンは25℃、N−
メチルピロリドン中1%溶液(1,g/100ml)で
測定された換算粘度0.1ないし2.0dl/g 、好
ましくは0.3ないし1.5dl/gを持つ。
本発明のポリエーテルケトンスルフォン樹脂は熱可塑性
樹脂に慣用の方法で使用され、そして例えば、成形品ま
たはシートに加工されるか、またはマトリックス樹脂、
接着剤または塗装化合物として使用される0例えば、成
型用粉末、溶融物または溶液の形態で得られるポリエー
テルケトンスルフォン樹脂の加工前に、 充填剤、色素、安定剤または強化剤、例えば炭素、硼素
またはガラス繊維のような慣用変成剤を添加することが
できる9本発明のポリエーテルケトンスルフォンは他の
熱可塑性樹脂と一緒に加工される。
好ましくは、本発明のポリエーテルケトンスルフォンは
繊維複合系を製造するためのマトリックス樹脂として使
用するのに適するその用途のためには、強化!!i維と
して工業用成形材料を強化するのに慣用的に使用される
繊維を使用するこ七が可能である。
これらの繊維は有機または無機繊維、天然繊維または合
成繊維、例えばアラミド繊維でもよく、配向または非配
向繊維として、または連続フィラメントとして繊維束の
形態でもよい、使用される強化繊維は代表的にはガラス
、アスベスト、ホウ素、炭素および金属繊維である。
ポリエーテルケトンスルフォンの他の好ましい用途は他
のプラスチック材料の変成のための使用である。これら
のプラスチック材料は原則として熱可塑性樹脂またはデ
ュロマ−(duromers)である、熱硬化性樹脂、
特にエポキシ樹脂またはビスマレイミドの変成は特に重
要である。特定の必要性に適合したポリマー系は例えば
、米国特許筒3,530.087号に開示されている。
そのような系はサンドインチ構造の製造に使用されるマ
トリックス樹脂として特に重要である。
般にポリエーテルケトンスルフォンの約5−100重量
部、好ましくは10−80重量部が変成されるプラスチ
ック材料の100重量部あたり使用される。それゆえ、
本発明は成型物、シート、塗膜または新規なポリエーテ
ルケトンスルフォンを含む結合剤、ならびに強化繊維と
マトリックス繊維として新規なポリエーテルケトンスル
フォンを含む繊維複合構造物にも関する。
本発明はプラスチック材料を変成のためのポリエーテル
ケトンスルフォンの使用にも関する。
本発明のポリエーテルケトンスルフォンの予想外の良好
な機械および熱特性は特記に値する。
裏益斑土工 撹拌器と不活性ガスの入口を備えた丸底フラスコで、4
.4°−ビス(4”−ヒドロキシフェノキシ)ジフェニ
ルスルフォン21.72g(0,0500モル)、ジフ
ェニルスルフォン49.57g、炭酸カリウム8、12
g(0,0588モル)およびキシレン59gの混合物
を窒素下、浴温度200°Cで加熱し、キシレン/水の
混合物を蒸溜によって除去する。蒸溜が終わり近くに短
時間、真空(0,6kPa)を通用する、その後、4.
4゛−ジフルオロベンゾフェノン10.95g(0,0
502モル)を反応混合物に添加し、温度を25分かけ
て250 ’Cにあげ、1時間保つ。
引き続き、温度を30分かけて275 ”Cにあげ、さ
らに320 ’Cにあげる。その間に、この温度を3時
間保つ0反応混合物は粘性が増加する。冷却された反応
混合物はフラスコから取り出され、粉砕され、そして酢
酸を添加後、先ず水で抽出し、次にアセトンで抽出する
。そして、精製されたポリマーは、240°Cの温度ま
での真空乾燥機中で乾燥される。そのようにして得られ
たポリエーテルケトンスルフォンは0.53dl/gの
換算粘度(25℃、NMP中、1%のポリマー)を持つ
ポリマー試料は粉砕され、透明フィルムにシートプレス
(280°C,3t、5分)でプレスする。
フィルム(ガラス転移温度:174°C,DSC)は6
5N/+nWl”の引っ張り強さ、及び10.0%(D
IN53.455)の破壊伸びを持つ。
災施貫呈工 実施例1に記載の手順に従い、4,4゛−ビス(4ヒド
ロキシフエノキシ)ジフェニルスルフォン0.0751
モル、4.4’−ジヒドロキンジフェニルスルフォン0
.0252モル、及び4.4′−ジフルオロベンゾフェ
ノン0.1001モルと炭酸カリウム0.1072モル
のコポリマーを製造する。(反応条件1時間/228°
C,1時間/250°C,1時間7282°Cおよび2
時間/305°C) ポリマーは0.70dl/gの換算粘度(N M P 
100ml中1g)および、174°Cのガラス転移温
度を持つ。
1去11LL二 実施例1に記載の手順に従い、4.4“−ビス(4−ヒ
ドロキシフェノキシ)ジフェニルスルフォン0.025
1モル、4.4゛−ジヒドロキシジフェニルスルフォン
0.0251モル、及び4.4′−ジフルオロヘンヅフ
エノン0.0502モルと炭酸カリウム0.0542モ
ルのコポリマーを製造する。(反応条件1時間/222
’C,1時間7246“C,1時間7278°Cおよび
3時間/305°C) ポリマーは0.2561/Hの換算粘度(N M P 
100ml中1g)および、158°Cのガラス転移温
度を持つ。
実1」1虹二 実施例1に記載の手順に従い、4,4゛−ビス(4ヒド
ロキシフエノキシ)ジフェニルスルフォン0.0501
モル、4,4“−ジヒドロキシジフェニルスルフォン0
.0251モル、及び4,4°−ジフルオロペンヅフェ
ノン0.0251モルと炭酸カリウム0.0501モル
のコポリマーを製造する。(反応条件1時間7226°
C,1時間/253°C,1時間/281”Cおよび2
時間/302°C) ポリマーは0.51dl/gの換算粘度(N M P 
100ml中1g)および、187°Cのガラス転移温
度を持つ。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ポリマーに存在する構造単位の全てに基づいて次
    式 I : ▲数式、化学式、表等があります▼ ( I ) で表わされる繰り返し構造単位を40−100モル%、
    及び次式II: ▲数式、化学式、表等があります▼(II) 〔Ar_1が次式IIIaまたはIIIbを表わし、▲数式、
    化学式、表等があります▼(IIIa)、 ▲数式、化学式、表等があります▼(IIIb)、 及びAr_2が次式IVa−IVb: ▲数式、化学式、表等があります▼(IVa)、▲数式、
    化学式、表等があります▼(IVb)、 ▲数式、化学式、表等があります▼(IVc) (Xは−CO−、−SO_2−または−SO−を表わし
    、Zは直接結合、−CH_2−、−C(CH_3)_2
    −、−C(CF_3)_2−、−CO−、−SO_2−
    、−SO−、−S−または−O−を表わし、Rは炭素原
    子数1ないし4のアルキル基を表わし、aは0、1また
    は2を表わし、bは2または3を表わし、cは1、2ま
    たは3を表わし、dは0ないし4の全数を表わし、eは
    0ないし5の全数を表わし、fは0ないし3の全数を表
    わす)で表わされる基である〕を表わす繰り返し構造単
    位を0−60モル%含む規則的なポリエーテルケトンス
    ルフォン。
  2. (2)式 I で表わされる繰り返し構造単位を75−1
    00モル%含み、そして式IIで表わされる繰り返し構造
    単位を0−25モル%含む請求項(1)記載のポリエー
    テルケトンスルフォン。
  3. (3)式 I で表わされる繰り返し構造単位を90−1
    00モル%含み、そして式IIで表わされる繰り返し構造
    単位を0−10モル%含む請求項(1)記載のポリエー
    テルケトンスルフォン。
  4. (4)式IIIa及びIIIbのXが−CO−または−SO_
    2−を表す請求項(1)記載のポリエーテルケトンスル
    フォン。
  5. (5)式IVdのZが直接結合、−C(CH_3)_2−
    、−CO−、−SO_2−、−S−または−O−を表す
    請求項(1)記載のポリエーテルケトンスルフォン。
  6. (6)式IIIa、IIIbを及びIVa−IVdのRがメチル基
    を表す請求項(1)記載のポリエーテルケトンスルフォ
    ン。
  7. (7)式IIIa、IIIb及びIVa−IVdのd、e及びfが
    それぞれ0を表す請求項(1)記載のポリエーテルケト
    ンスルフォン。
  8. (8)25℃、N−メチルピロリドン中1%溶液(1g
    /100ml)で測定された換算粘度0.1ないし2.
    0dl/g、好ましくは0.3ないし1.5dl/gを
    持つ請求項(1)記載のポリエーテルケトンスルフォン
  9. (9)(a1)極性中性溶媒中、アルカリ触媒の存在下
    、次式V ▲数式、化学式、表等があります▼(V) で表わされるジハロ誘導体と次式VI ▲数式、化学式、表等があります▼(VI) で表わされるジフェノールとの重縮合させるか、または
    次式VII ▲数式、化学式、表等があります▼(VII) で表わされるジハロ誘導体と次式VIII ▲数式、化学式、表等があります▼ で表わされるジフェノールとの重縮合させ、及び適当な
    らば、(a2)極性中性溶媒中、アルカリ触媒存在下で
    次式IX Hal−Ar_1−Hal(IX) で表わされるジハロ誘導体と次式X HO−Ar_2−OH(X) で表わされるジフェノールとを重縮合させ、(b)引き
    続き、随意に追加のステップとして反応(a1)の反応
    生成物と反応(a2)の反応生成物を極性中性溶媒中、
    アルカリ触媒存在下でそれぞれ互いに重縮合することか
    らなる請求項(1)記載のポリエーテルケトンスルフォ
    ンの製造方法。 但し、式V、VII及びIXにおいて上記Halはハロゲン
    原子、好ましくは弗素原子または塩素原子を表わし、A
    r_1及びAr_2は上記の意味を表わし、反応生成物
    (a1)及び反応生成物(a2)の相対量は得られるコ
    ポリマーが、式 I 及び式IIの構造単位を上記に定義さ
    れた量含むように選択される。
  10. (10)相当するアルカリ金属またはアルカリ土類金属
    フェノレートが式VIまたはVIII及びXのジフェノールの
    代わりに使用される請求項(9)記載の製造方法。
  11. (11)請求項(1)に記載されたポリエーテルケトン
    スルフォンを含む成型物、シート、塗膜または結合剤。
  12. (12)強化繊維、及びマトリックス樹脂として請求項
    (1)に記載されたポリエーテルケトンスルフォンを含
    む複合繊維構造体。
  13. (13)プラスチック材料を変成させるための請求項(
    1)に記載されたポリエーテルケトンスルフォンの使用
    方法。
JP2308442A 1989-11-14 1990-11-14 規則的なポリエーテルケトンスルフォン Pending JPH03188125A (ja)

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