JPH0374379A - ビフェニルテトラカルボン酸二無水物の製造法 - Google Patents

ビフェニルテトラカルボン酸二無水物の製造法

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JPH0374379A
JPH0374379A JP20977689A JP20977689A JPH0374379A JP H0374379 A JPH0374379 A JP H0374379A JP 20977689 A JP20977689 A JP 20977689A JP 20977689 A JP20977689 A JP 20977689A JP H0374379 A JPH0374379 A JP H0374379A
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(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) 本発明はビフェニルテトラカルボン酸二無水物(以下、
BPDAと言う)の製造法に関するものであり、詳しく
は、ビフェニルテトラカルボン酸アルカリ金属塩(BT
Cアルカリ塩と言う)を酸析することにより回収したビ
フェニルテトラカルボン酸(以下、BTCと言う)を原
料として、これを加熱脱水反応してBPDAを製造する
際の副生物の生成を抑制するための方法に関するもので
ある。
(従来の技術) BPDAは超耐熱性樹脂として優れたポリイミドの原料
として有用なものであり、通常、BTCを加熱脱水反応
させることにより製造される。ここで、原料として用い
るBTCは、通常、モノハロゲノフタル酸を苛性ソーダ
などのアルカリの存在下、水】 性媒体中で三量化反応させることにより得られる。また
、ビフェニルテトラカルボン酸テトラメチルを水性媒体
中でアルカリ触媒の存在下、加水分解反応させることに
よっても得ることができる。これらの場合、いずれも、
生成したBTCはアルカリ金属塩として水性媒体中に溶
解しているので、これを酸析してBTC結晶を回収する
必要がある。
BTCの脱水反応方法としては、例えば、無水酢酸など
の無水物よりなる媒体中でBTCを加熱し脱水反応を行
う方法、デカリンなどの不活性媒体中でBTCを還流温
度に加熱し脱水反応を行う方法、又はBTC結晶を固体
状態のまま250℃以」二の温度に加熱し脱水反応を行
う方法が知られている。ところが、前者の如き媒体中で
の反応の場合、加熱温度が低いため問題にはならないが
、後者の場合、加熱温度が高いため原料BTC又は生成
したBPDAの一部が分解し、ビフェニルトリカルボン
酸及び/又はその無水物(以下、トリ体という)を主体
とする副生物が生成する傾向がある。
=3 その上、後者の場合、脱水反応後の生成BPDAを、引
続き、加熱しBPDAを溶融させた後、これを揮発して
精製する方法が知られているが、このような方法におけ
るトリ体などの生成はより著しいものとなる。
脱水反応により得たBPDA結晶中にトリ体などの副生
物が多く含有されると、これをジアミン類と重縮合して
ポリアミック酸乃至ポリイミドを製造する際に、高重合
度のポリマーを得ることが難しくなる゛。
従って、BPDA結晶中のトリ体などの副生物はできる
だけ少ない方が望ましいが、上述のBTCを高温加熱し
て脱水反応を行う場合は、ある程度のトリ体の副生は避
けられない。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、BTC決しようを加熱脱水する際の高温状態
におけるBTC又はBPDAの分解によるトリ体の生成
は、系内に存在するアルカリ金属によって影響を受ける
ことの新規な知見にもとづくものである。
− すなわち、−膜内に、各反応で得たBTCは水性媒体中
にBTCアルカリ塩として存在するので、これを酸析し
てBTC結晶を回収するが、この場合、回収BTC結晶
中には、通常、30〜1100pp程度のアルカリ金属
が含有されている。これは中和塩として含有されたアル
カリ金属は結晶の洗浄処理などにより比較的容易に除去
できるものの、BTC結晶中に完全に遊離酸となってい
ないモノアルカリ金属塩が含まれるためであると考えら
れる。
そこで、本発明においては、このBTC結晶を処理して
アルカリ金属含有量を特定量以下に調整することにより
、加熱脱水反応でのトリ体などの副生物の生成を大幅に
低減するものである。
(課題を解決するための手段) 本発明の要旨は、水性媒体中に溶解したBTCアルカリ
塩を酸析することにより回収したBTC結晶を250’
C以上の温度に加熱し脱水反応させBPDAを製造する
方法において、原料として用いるBTC結晶中のアルカ
リ金属の含有量を1ppm以下に調節することを特徴と
するBPDAの製造法、及び水性媒体中に溶解したBT
Cアルカリ塩を酸析することにより回収したBTC結晶
を250℃以上の温度に加熱し脱水反応させBPDAを
製造する方法において、原料として、前記BTC結晶を
予め、pKa2.5以下の酸を含む水媒体中で再結晶す
ることにより得たアルカリ金属含有量が1ppm以下の
BTC結晶を用いることを特徴とするBPDAの製造法
に存する。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明においては、水性媒体中に溶解したBTCアルカ
リ塩を酸析することにより回収されたBTC結晶を精製
し、これを原料とするものであるが、ここで酸析の列数
となるBTCアルカリ塩を溶解している混合物としては
、モノハロゲノフタル酸を白金族金属触媒を用いてアル
カリの存在下、水性媒体中で三量化反応させることによ
り得られる反応混合液が挙げられる。この三量化反応で
用いるモノハロゲノフタル酸としては、通常、4−りO
Dフタル酸又は4−ブロモフタル酸が代表的であり、ま
た、白金族金属触媒としては、通常、活性炭に担持した
パラジウム触媒が一般的である。アルカ5− 6− リとしては、通常、苛性ソーダ又は苛性カリであり、こ
のアルカリの種類によって得られるBTCのアルカリ金
属塩の種類が決まる。三量化反応の温度は、例えば、5
0〜150’Cであり、反応時間は0.5〜20時間程
度である。なお、反応後の混合物中には触媒などの不溶
物が存在するので、これを濾別する必要がある。
更に、BTCアルカリ塩を溶解した混合物として、ビフ
ェニルテトラカルボン酸テトラメチルを水性媒体中、ア
ルカリ触媒を用いて加水分解することにより得られる反
応混合物も挙げられる。この場合のアルカリ触媒として
は、通常、苛性ソーダ又は苛性カリであり、この種類に
よってBTCのアルカリ金属塩の種類が決まる。
BTCアルカリ酸の酸析処理法は特に限定されず、例え
ば、酸水溶液中にBTCアルカリ塩水溶液を添加するこ
とにより実施される。ここで用いる酸としては、例えば
、塩酸又は硫酸が挙げられ、酸析のpHは、通常、2以
下に保持するように調節される。酸析処理により析出し
たBTC結晶は混合物7 から分離し、必要に応じて、水洗処理される。しかし、
ここで回収されたBTC結晶中には、通常、30〜11
00pp程度のアルカリ金属が含有されている。なお、
本発明におけるBTCは、通常、3.4.3.’4’ 
−BTCを主体とするものである。
本発明では」−述のようなりTC結晶を原料としてBP
DAを製造するに際し、BTC結晶中のアルカリ金属含
有量をlppm以下、好ましくは0.5ppm以下に調
節することを必須の要件とするものである。このアルカ
リ金属の含有量が前記値よりも多い場合には、続く加熱
脱水反応におけるBTC及びBPDAの分解に起因する
I・り休などの副生を十分に抑制することが難しい。
アルカリ金属含有量がlppm以下のBTC結晶を得る
ための方法としては、各種の精製法が考えられるが、通
常、BTC結晶を水媒体中で再結晶する方法が採用され
る。すなわち、BTCはその濃度にもよるが、通常、1
oo0c以下の温度では殆ど水に溶解しないが、130
〜170’Cの温度では水に完全に溶解するので、この
水に対する溶解度差を利用してBTCの再結晶を行う。
再結晶における水媒体中のBTC濃度は、通常、5〜3
0重量%、望ましくは10〜25重量%である。そして
、結晶溶解のための加熱温度はBTC結晶が実質的に全
部溶解する温度であり、例えば、130〜180℃程度
である。従って、この際の系内圧力は必ず、加圧系とな
るので、装置としては圧力に耐えうる密閉容器を用いる
必要がある。次いで、結晶溶解後の水溶液を冷却し、B
TC結晶を析出させ常圧下で、結晶の分離をするが、こ
の際の分離温度は、通常、80℃以下、好ましくは60
〜20’Cである。また、再結晶における加熱速度及び
冷却速度、溶解保持時間、撹拌程度、結晶分離などの操
作方法は特に限定されるものではなく、常法の範囲の方
法が採用し得る。
この再結晶により、BTC結晶中に含有されるアルカリ
金属を効果的に低減させることができる。
なお、1回の再結晶でアルカリ金属含有量が目的とする
量以下にならない場合には、繰り返し再結晶を実施する
必要がある。しかし、上記の再結晶において、水媒体中
にpKa2.5以下の酸を少量存在させると、アルカリ
金属の精製効果が著しくなり、1回の再結晶で目標とす
るBTC結晶が得られるので望ましい。この原因はBT
Cのモノアルカリ金属塩として含有されるアルカリ金属
が酸の作用により容易にBTCから脱離するためと考え
られる。
pKa2.5以下の酸としては、例えば、硫酸、塩酸、
パラトルエンスルホン酸などが挙げられる。
この酸の使用量は、通常、水媒体に対して0.1〜5重
量%、好ましくは0.2〜2重量%である。
このように精製されたアルカリ金属含有量の極めて少な
いBTC結晶を用いて、これを250℃以上の温度に加
熱しBTCの脱水反応を行うが、この脱水反応は溶媒を
用いることなく、BTCの結晶をそのまま加熱し脱水す
る方法が採用される。すなわち、BTC結晶を徐々に加
熱し昇温すると、BTC結晶の付着水及び結晶水が揮発
した後、BTC自体の脱水反応が起こl’J BPDA
が生成する。この際の加熱温度は、通常、250〜35
0℃1好ましくは280〜320℃99 10− であり、この加熱温度が低いと脱水反応の速度が遅く実
用的でなく、逆に、あまり加熱温度が高いとBPDAの
分解が激しくなり望ましくない。なお、加熱される結晶
は約30000までは固体状態であるが、これを超える
と溶融状態となる。しかし、脱水反応はどちらの状態で
も同様に進行する。また、脱水反応の時間は通常、0.
5から10時間程度である。
脱水反応は、通常、常圧下で実施されるが、減圧下で実
施してもよい。しかし、高温において減圧度をあまり高
くすると、BPDAが揮発するので注意を要する。更に
必要に応じて、脱水反応の混合物中に、窒素ガスなどの
不活性カスを流通させることもできる。
脱水反応後のBPDAは、これを冷却し結晶を回収する
ことができるが、場合により、例えば、これを引続き、
280〜320℃の温度に保ち、系内を10mmHg以
下の減圧としてBPDAを揮発させ、このBPDA蒸気
を冷却板と接触さぜることによりBPDAを析出させ、
これを回収する方法でもよい。
(発明の効果) 本発明によれば、加熱脱水反応における1・り体などの
副生物の生成を大幅に抑制することができるが、これは
、原料BTC結晶中に含有されるアルカリ金属の含有量
とトリ体などの副生との間に相関関係があることにもと
ずき、その含有量を特定の値以下に制御することによっ
て可能となるのである。
従って、本発明で得られるBPDAはポリイミド原料ど
して用いた場合、高分子量のポリマーを良好に得ること
ができ、産業上、好ましいものである。
(実施例) 次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本
発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定さ
れるものではない。
[実施例−1] <BTCの才占製〉 内容積11のパイレックス製ガラスオートクレーブに、
3.4.3’、4’ −BTC(以下、S −BTCと
言う)結晶111.9g(水分18.8重量%、ナトリ
ウム含有率50ppm)脱塩水485.0g、98%硫
酸3.10gを入れ、撹拌しつつ窒素雰囲気下で145
℃迄昇温し、結晶を完全に溶解した後、90分で40℃
迄降温し、析出した結晶を濾別し、脱塩水90.0gで
振りかけ洗浄した。回収した結晶を真空乾燥器にて減圧
下、100℃で6時間乾燥1、、付着水及び結晶水を除
去し88.6gの乾燥結晶を得た。
この回収結晶のナトリウム含有率は0.12ppmであ
った。
く加熱脱水〉 上記精製操作で得られた5−BTC結晶60.0gを内
容積500m1のステンレス製セパラブルフラスコに入
れ、減圧下、マンI・ルヒーターで加熱し300℃迄昇
温した後、常圧にもどし気相部に高純度窒素ガスを41
/11で、流通しつつ更に315℃迄昇温後5時間保持
し、脱水反応を行った。得られたS −BPDA中の1
・9体の分析を液体クロマI・グラフィーにて行った。
結果を表−1に示す。
[実施例−2] <5−BTCの才肖製〉 98%硫酸1.24gを用いた以外は実施例−1と同様
に行った。
く加熱脱水〉 上記精製で得られた5−BTC結晶を用い実施例−1と
同様に行った。結果を表−1に示す。
[実施例−31 <5−BTCの精製〉 98%硫酸の添加を行わなかった以外は実施例−1と同
様に行った。
く加熱脱水〉 上記精製で得られた5−BTC結晶を用い実施例−1と
同様に行った。結果を表−王に示す。
[実施例−4] <5−BTCの精製〉 S −BTC結晶を完全溶解した後325分で40℃迄
降温した以外は、実施例−3と同様に行った。
く加熱脱水〉 上記精製で得られた5−BTC結晶を用い実施例−1と
同様に行った。結果を表−1に示す。
[比較例] 3− 4 く加熱脱水〉 特別の精製を施していないナトリウムを61ppm含有
するS + BTCを用い315℃での保持時間を3時
間とした以外は実施例−lと同様に行った。結果を表−
1に示す。
表−■ *)液体クロマトグラフィーに於けるトBPDAの面積
比 ノ体とS−

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)水性媒体中に溶解したビフェニルテトラカルボン
    酸アルカリ金属塩を酸析することにより回収したビフェ
    ニルテトラカルボ酸結晶を250℃以上の温度に加熱し
    脱水反応させビフェニルテトラカルボン酸二無水物を製
    造する方法において、原料として用いるビフェニルテト
    ラカルボン酸結晶中のアルカリ金属の含有量を1ppm
    以下に調節することを特徴とするビフェニルテトラカル
    ボン酸二無水物の製造法。
  2. (2)水性媒体中に溶解したビフェニルテトラカルボン
    酸アルカリ金属塩を酸析することにより回収したビフェ
    ニルテトラカルボン酸結晶を250℃以上の温度に加熱
    し脱水反応させビフェニルテトラカルボン酸二無水物を
    製造する方法において、原料として、前記ビフェニルテ
    トラカルボン酸結晶を予め、pKa2.5以下の酸を含
    む水媒体中で再結晶することにより得たアルカル金属含
    有量が1ppm以下のビフェニルテトラカルボン酸結晶
    を用いることを特徴とするビフェニルテトラカルボン酸
    二無水物の製造法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1999041222A1 (en) * 1998-02-16 1999-08-19 Bromine Compounds Ltd. Process for the purification of polycarboxylic aromatic acids
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