JPH0643458B2 - スルホン化芳香族ポリマー水性液の製造方法 - Google Patents

スルホン化芳香族ポリマー水性液の製造方法

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JPH0643458B2
JPH0643458B2 JP1081169A JP8116989A JPH0643458B2 JP H0643458 B2 JPH0643458 B2 JP H0643458B2 JP 1081169 A JP1081169 A JP 1081169A JP 8116989 A JP8116989 A JP 8116989A JP H0643458 B2 JPH0643458 B2 JP H0643458B2
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/34Introducing sulfur atoms or sulfur-containing groups
    • C08F8/36Sulfonation; Sulfation

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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、スルホン化芳香族ポリマー水性液の製造法に
関する。詳しくは、特定の条件で、スルホン化反応物と
溶媒を分離して、溶媒含量の少ない、かつ高濃度な水溶
性または水分散性のスルホン化芳香族ポリマー水性液を
得る方法に関する。
[従来の技術] 芳香族ポリマーを溶媒中でスルホン化して、スルホン化
芳香族ポリマー水性液を得る方法としては、例えば、水
をスルホン化反応物に添加し、その後、溶媒を分離する
方法(例えば特開昭63−189404号公報)が例示
される。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、水をスルホン化反応物に添加して、攪拌
すると水で膨潤したスルホン化反応物の大きな塊がで
き、攪拌が困難になる。分子量が高い程その傾向は大き
く、特に、平均分子量1万以上の高分子量ポリスチレ
ン、ポリジメチルフェニレンエーテルなどの場合には、
実質上攪拌ができない。その結果、溶剤を静置分離して
も、スルホン化反応物は相当量の溶媒を含んでおり、さ
らに溶媒を蒸留することも困難である。また、分子量が
低くても、溶媒中のスルホン化反応物の濃度が高くなる
と、同様なスルホン化反応物の塊を生成し、実質上攪拌
できない。したがって、攪拌するためには、添加する水
量を多くせざるを得ない。その結果、高濃度なスルホン
化反応物水性液を得るには、水を蒸留等で除去しなけれ
ばならず経済的でない。
[課題を解決するための手段] 本発明者は、溶媒含量の少ない、かつ高濃度なスルホン
化芳香族ポリマー水性液の製造方法について鋭意研究し
た結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、芳香族ポリマーを溶媒中でスルホ
ン化した後、スルホン化反応物を、水に添加して、溶媒
と分離することを特徴とするスルホン化芳香族ポリマー
水性液の製造法である。
以下、本発明について更に詳細に説明する。
本発明における芳香族ポリマーとしては、芳香核を主鎖
ないし側鎖に有するポリマーであればよい。例えば、ス
チレン重合体、スチレン共重合体、α−メチルスチレン
重合体、α−メチルスチレン共重合体などのビニル芳香
族ポリマー、ポリジメチルフェニレンエーテルなどの芳
香族ポリエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
エチレンイソフタレート、ポリプロピレンテレフタレー
トなどの芳香族ポリエステル、などが挙げられる。
スチレンまたはα−メチルスチレン共重合体としては、
例えば、スチレンまたはα−メチルスチレンと(メタ)
アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メ
タ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘ
キシル、(メタ)アクリル酸ステアリルなどの(メタ)
アクリル酸アルキルエステル、酢酸ビニルなどの脂肪酸
ビニル、ビニルナフタレン、ビニルトルエン、p−メチ
ルスチレンなどの芳香族炭化水素モノマー、(メタ)ア
クリル酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸などの不飽
和カルボン酸もしくはその無水物、α−オレフィン、イ
ソプレン、イソブチレン、ジイソブチレン、ブタジエ
ン、ピペリレン、クロロプレンなどのオレフィン類、
(メタ)アクリロニトリルなどのニトリル基含有モノマ
ーなどとの共重合体が挙げられる。
本発明における芳香族ポリエーテルとしては、ポリ
(2、6−ジメチルフェニレンエーテル)などが挙げら
れる。
本発明における芳香族ポリエステルとしては、例えば、
ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレ
ート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテ
レフタレート、ポリヘキサメチレンテレフタレート、ポ
リシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリエ
チレン−2,6−ナフタレートなどが挙げられる。
芳香族ポリマー中の芳香核含量は、ポリマーの重量に基
づいて、通常は10%以上、好ましくは20%以上であ
る。
例えばスチレン共重合体の場合は、スチレン共重合体中
のスチレンモノマー単位含量は、共重合体の重量に基づ
いて、通常は15%以上、好ましくは30%以上であ
る。
芳香族ポリエステルの場合は、芳香族ポリエステル中の
芳香核含量は、ポリマーの重量に基づいて、通常は10
%以上、好ましくは20%以上である。
芳香族ポリマーの分子量は、通常は1000〜2000
000、好ましくは2000〜1000000である。
例えば、スチレン重合体またはスチレン共重合体の場合
は、分子量は、通常は1000〜2000000、好ま
しくは2000〜1000000である。
芳香族ポリエーテルの場合は、分子量は、通常は100
0〜1000000、好ましくは200〜500000
である。
芳香族ポリエステルの場合は、分子量は、通常は100
0〜1000000、好ましくは200〜500000
である。
本発明では、上記芳香族ポリマーを溶媒に溶解させた
後、種々の方法により芳香族ポリマーをスルホン化す
る。溶媒としては、通常炭素数1〜2の脂肪族ハロゲン
化炭化水素、炭素数1〜3のニトロ化炭化水素等のスル
ホン化剤に不活性なものを使用する。ハロゲン化炭化水
素の具体例としては、1,2−ジクロロエタン、メチレ
ンジクロリド、塩化エチル、四塩化炭素、1,1−ジク
ロルエタン、1,1,2,2−テトラクロルエタン、ク
ロロホルム、エチレンジブロミド等が挙げられる。ニト
ロ化脂肪族炭化水素としては、ニトロメタン、ニトロエ
タン、1−ニトロプロパン、2−ニトロプロパンが挙げ
られる。好ましくは、ハロゲン化炭化水素である。
芳香族ポリマーの溶解は、ポリマーの分子量にもよる
が、溶媒100重量部当り、芳香族ポリマーを通常、1
〜100重量部、好ましくは、5〜50重量部を添加し
て溶解させる。
スルホン化剤としては、無水硫酸を用いるのがよい。液
状無水硫酸、液状無水硫酸を窒素・乾燥空気等の不活性
ガスおよび1,2−ジクロロエタン、塩化エチルなどの
炭素数1〜2の脂肪族ハロゲン化炭化水素等で希釈した
無水硫酸も使用できる。
無水硫酸とルイス塩基の錯体を用いることもでき好まし
い。ルイス塩基としては、トリエチルホスフェート、ト
リメチルホスフェートなどのトリアルキルホスフェー
ト、酢酸エチル、パルミチン酸エチルなどの脂肪酸アル
キルエステル、ジオキサン、チオキサン、ジエチルエー
テルなどのエーテルもしくはチオエーテルなどが挙げら
れる。好ましいルイス塩基は、トリアルキルホスフェー
ト、および脂肪酸アルキルエステルである。
本発明では、上記スルホン化剤の使用量が、芳香族ポリ
マー中の芳香核単位1モルに対し、通常0.5〜2モル
量であり、好ましくは、0.7〜1.5モルとなる量を
用いてスルホン化を行なうのが良い。スルホン化剤の量
が多くなるとボウ硝などの副生物が増加してしまう。
無水硫酸とルイス塩基の錯体を用いる場合は、ルイス塩
基の使用量は、反応に使用される合計の芳香族ポリマー
を構成する芳香核単位1モルに対し、通常、0.01〜
1モル量、好ましくは、0.02〜0.5モル量であ
る。
スルホン化の反応は通常、0〜80℃、好ましくは、1
0〜50℃で行なわれ、無水条件で行う。
本発明の芳香族ポリマーのスルホン化する方法を例示す
る。
芳香族ポリマーを脂肪族ハロゲン化炭化水素に、その溶
媒中のポリマー濃度が通常、5〜50重量%の範囲にな
るように溶解する。スルホン化反応器に脂肪族ハロゲン
化炭化水素の溶媒と、場合によりルイス塩基を加える。
次に、上記ポリマー溶液と無水硫酸を、同等量づつ同時
に通常、2〜20時間かけて、反応器に添加する。反応
温度は通常、10〜50℃に保つ。反応の進行ととも
に、スルホン化反応物は、溶媒不溶物として析出する。
本発明では、以上のようにして得られたスルホン化反応
物は、そのまま叉はアルカリ金属、アルカリ土類金属な
どの水酸化物、炭酸塩、またはアンモニア、アミン類例
えばトリエチルアミン、ジメチルアミン、ラウリルアミ
ン、ステアリルアミンなどのアルキルアミン、エタノー
ルアミンなどのアルカノールアミンなどの中和剤を添加
した後、水または上記中和剤水溶液を攪拌しながら、こ
れらに反応物を徐々に添加し、充分攪拌してスルホン化
反応物を水に溶解または分散する。
水量は、芳香族ポリマーの分子量によって異なるが、芳
香族ポリマー1重量部当り通常、0.5〜20重量部、
好ましくは、1〜10重量部である。
その後、溶剤を蒸留、分液などで除去する。スルホン化
ポリマー水性液中の溶媒含有量を少なくするには、溶媒
を蒸留する方法が好ましい。
蒸留による溶媒分離の場合は、攪拌混合しながら、スル
ホン化ポリマー水性液を加熱し常圧または減圧下で溶剤
を留出させる。
[実施例] 以下、実施例により、本発明を更に説明するが、本発明
はこれに限定されない。
実施例1 スルホン化反応器としては、攪拌機および温度計をとり
つけた3Lの4っ首フラスコに1,2−ジクロロエタン
1040gおよびリン酸トリエチル9.1g(0.05モ
ル)を加えた。また予め、ポリスチレン(分子量20
0,000)104g(ポリスチレンを構成する芳香核
単位として1.0モル)を1,2−ジクロロエタン93
6gに溶解し溶液Aを得た。
反応器中の温度を、20〜25℃に保ち、液状無水硫酸
4g(0.05モル)を徐々に滴下した。
次に、溶液A1040gおよび液状無水硫酸80g
(1.0モル)を同時に滴下した。滴下速度は、溶液A
が、416g/時間、無水硫酸が、32g/時間の割合
になるように調節した。滴下の間は、冷却して温度を1
8〜22℃に保った。
スルホン化したポリスチレンは、生成するにつれて沈澱
した。スルホン化が終了した後、スルホン化ポリスチレ
ンの分散スラリーは、水酸化ナトリウム44gを含む温
度30℃の水溶液481gを攪拌しながら、その水溶液
に徐々に加えられた。中和混合物を加熱し、スルホン化
反応物の水溶液中の1,2−ジクロロエタンの臭気がな
くなるまで、常圧下、105℃まで昇温し、1,2−ジ
クロロエタンを留出除去した。水酸化ナトリウム水溶液
で、pH8に微調整した後、水を加え30%濃度のスルホ
ン化ポリスチレンのナトリウム塩水溶液を得た。その水
溶液の1,2−ジクロロエタン含有量をガスクロマトグ
ラフィーで定量したところ、0.05重量%であった。
実施例2 スルホン化反応器として、攪拌機および温度計をとりつ
けた3Lの4っ首フラスコに1,2−ジクロロエタン6
93gおよびリン酸トリエチル18.2(0.1モル)を加
えた。また予め、ポリスチレン(分子量5000)20
8g(ポリスチレンを構成する芳香核単位として2.0
モル)を1,2−ジクロロエタン1179gに溶解した
溶液Aを得た。
反応器中の温度を、20〜25℃に保ち、液状無水硫酸
8g(0.1モル)を徐々に滴下した。
次に、溶液A1387gおよび液状無水硫酸160g
(2.0モル)を同時に滴下した。滴下速度は、溶液A
が、198g/時間、無水硫酸が、23g/時間の割合
になるように調節した。滴下の間は、冷却して温度を1
8〜22℃に保った。
スルホン化したポリスチレンは、生成するにつれて沈澱
した。スルホン化が終了した後、スルホン化ポリスチレ
ンの分散スラリーは、温度30℃の水471gを攪拌し
ながら、その水に加えられた。さらに水酸化ナトリウム
30%水溶液320gを加え、中和した。中和混合物を
加熱し、スルホン化反応物の水溶液中の1,2−ジクロ
ロエタンの臭気がなくなるまで、常圧下、1,2−ジク
ロロエタンを留出除去した。水酸化ナトリウム水溶液
で、pH8に微調整した後、水を加え40%濃度のスルホ
ン化ポリスチレンのナトリウム塩水溶液を得た。その水
溶液の1,2−ジクロロエタン含有量をガスクロマトグ
ラフィーで定量したところ、0.05重量%であった。
実施例3 スルホン化反応器としては、攪拌機および温度計をとり
つけた3Lの4っ首フラスコに1,2−ジクロロエタン
1040gおよびリン酸トリエチル9.1g(0.05モ
ル)を加えた。また予め、ポリジメチルフェニレンエー
テル(分子量50000)120g(ポリマーを構成す
る芳香核単位として1.0モル)を1,2−ジクロロエ
タン920gに溶解し溶液Aを得た。
反応器中の温度を、35〜40℃に保ち、液状無水硫酸
4g(0.05モル)を徐々に滴下した。
次に、溶液A1040gおよび液状無水硫酸80g
(1.0モル)を同時に滴下した。滴下速度は、溶液A
が、416g/時間、無水硫酸が、32g/時間の割合
になるように調節した。滴下の間は、冷却して温度を3
5〜40℃に保った。
スルホン化したポリマーは、生成するにつれて沈澱し
た。スルホン化が終了した後、スルホン化ポリスチレン
の分散スラリーは、温度30℃の水471gを攪拌しな
がら、その水に徐々に加えられた。さらに水酸化ナトリ
ウム30%水溶液147gを加え、中和した。中和混合
物を加熱し、スルホン化反応物の水溶液中の1,2−ジ
クロロエタンの臭気がなくなるまで、常圧下、1,2−
ジクロロエタンを留出除去した。水酸化ナトリウム水溶
液で、pH8に微調整した後、水を加え25%濃度の水溶
性スルホン化ポリジメチルフェニレンエーテルのナトリ
ウム塩を得た。その水溶液の1,2−ジクロロエタン含有
量をガスクロマトグラフィーで定量したところ、0.0
6重量%であった。
比較例1 スルホン化工程を実施例1〜3と同様にして得た、スル
ホン化ポリスチレンおよびスルホン化ポリジメチルフェ
ニレンエーテルに、水471gを添加し、攪拌を試みた
が、数分後大きなゲル状の塊ができ、攪拌不能で実験を
進めることができなかった。
[発明の効果] 本発明によれば、溶媒含量の少ない、高濃度なスルホン
化芳香族ポリマー水性液を得ることができる。樹脂用の
帯電防止剤などの高濃度なことが必要である用途には、
好適である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】芳香族ポリマーを溶媒中でスルホン化した
    後、スルホン化反応物を、水に添加して、溶媒と分離す
    ることを特徴とするスルホン化芳香族ポリマー水性液の
    製造方法。
  2. 【請求項2】水の量が芳香族ポリマー1重量部当り0.
    5〜20重量部である請求項1記載の製造方法。
JP1081169A 1989-03-30 1989-03-30 スルホン化芳香族ポリマー水性液の製造方法 Expired - Lifetime JPH0643458B2 (ja)

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