JPH0747631B2 - ポリフェニレンエーテルの製造方法 - Google Patents
ポリフェニレンエーテルの製造方法Info
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- JPH0747631B2 JPH0747631B2 JP2129131A JP12913190A JPH0747631B2 JP H0747631 B2 JPH0747631 B2 JP H0747631B2 JP 2129131 A JP2129131 A JP 2129131A JP 12913190 A JP12913190 A JP 12913190A JP H0747631 B2 JPH0747631 B2 JP H0747631B2
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- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G65/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
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Description
フェニレンエーテルを製造する方法に関する。
レンエーテルは機械的性質、電気的性質、耐熱性などに
優れ、しかも吸水性が低く、近年、熱可塑性エンジニア
リングプラスチックとして注目されている。
6−ジ置換フェノールを酸化重合することによって製造
されているが、重合体溶液よりポリフェニレンエーテル
回収・精製するには一般的に、先ず使用された触媒を抽
出又は分解した後、あるいは、この操作と同時にメタノ
ールなどの非溶剤と接触させることにより行なわれてい
る。
0号公報に示されるように塩酸に代表される無機酸又は
酢酸等の有機酸を用いる方法、及び特公昭57−37605号
公報、特公昭59−3483号公報、特公昭60−25450号公
報、特公昭60−34571号公報、特公昭61−8092号公報、
特開昭51−39800号公報、特開昭53−86800号公報、特開
昭53−94598号公報、特開昭60−51720号公報に示される
ように、溶液重合法で得られた反応生成物にEDTA等のキ
レート剤を添加する方法等が提案されている。
マーが著しく着色するという欠点を有しており、また溶
液重合法で得られた反応生成物にEDTA等のキレート剤を
添加する方法は精製操作時にポリマー主鎖が切断され分
子量が低下するという問題点を有する。
造する方法を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、触媒の
存在下で、生成する重合体を粒子として析出させながら
重合させる、いわゆる沈澱重合法により、フェニレンエ
ーテルを重合させて得た反応混合物にアミノカルボン酸
誘導体を添加して、銅のキレートを形成させ、このキレ
ートを溶解するがポリフェニレンエーテルは溶解しない
溶剤で生成した重合体を洗浄すれば、ポリマー主鎖の切
断による分子量低下を伴うことなく純度の高いポリフェ
ニレンエーテルが得られることを見出し、本発明をなす
に至った。
上のアミンの組合せから成る触媒の存在下、生成する重
合体の良溶媒と貧溶媒との混合溶媒中で、生成する重合
体を粒子として析出させながら2,6−ジ置換フェノール
を酸化重合したのち、反応混合物にアミノカルボン酸誘
導体を添加して銅のキレートを形成させ、次いでこのキ
レートを溶解しうるポリフェニレンエーテルの非溶剤で
生成した重合体を洗浄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を提供するものである。
般式(I) 〔式中、R1は炭素数1〜4の炭化水素基、R2はハロゲン
または炭素数1〜4の炭化水素基を表わす。〕 で示されるフェノール類であり、このようなものとして
は、例えば、2,6−ジメチルフェノール、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
−エチル−6−n−プロピルフェノール、2−メチル−
6−クロフェノール、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−クロロフェノールなどが挙げられる。これらの化
合物は、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上併用
してもよい。また、少量のオルソクレゾール、メタクレ
ゾール、パラクレゾール、2,4−ジメチルフェノール、
2−エチルフェノールなどを含んでいても実用上さしつ
かえない。これらの2,6−ジ置換フェノールの中で、特
に2,6−ジメチルフェノールが好ましい。
塩、又はこれらの混合物が使用できる。
し得るが、経済性及び化合物の入手し易さによって決定
する。可溶性銅塩が好ましいが、通常は不溶性の銅(第
一銅及び第二銅)の化合物も勿論使用し得る。これら不
溶性化合物は反応混合物中でアミンと可溶性の錯体を形
成するからである。
銅、臭化第一銅、硫酸第一銅、硫酸第一銅、アジ化第一
銅、酢酸第一銅、酢酸第一銅又はトルイル酸第一銅等
が、また、第二銅化合物としては、ハロゲン化第二銅例
えば塩化第二銅又は臭化第二銅、硫酸第二銅、硫酸第二
銅、酢酸第二銅、アジ化第二銅又はトルイル酸第二銅等
が例示される。好ましい第一銅及び第二銅化合物は、塩
化第一銅、塩化第二銅、臭化第一銅、臭化第二銅であ
る。又これらの銅塩は酸化物、炭酸塩、水酸化合物等と
ハロゲン又はハロゲン化水素から、使用時に合成しても
良い。銅化合物の使用量は、2,6−ジ置換フェノール類1
00モルに対して銅0.005モル〜1.0モル、好ましくは0.01
モル〜0.5モルの範囲である。
化物、ハロゲン、ハロゲン化水素、又はそれらの混合物
が使用出来る。ハロゲンイオンとしては塩素イオン、臭
素イオンが特に好ましい。
ウム、塩化カリウム、臭化カリウム等のアルカリ金属
塩、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、塩化カルシ
ウム、臭化カルシウム等のアルカリ土類金属塩である。
きる。
種の第2級アルキレンジアミン、少なくとも1種の第3
級アミン、及び少なくとも1種の第2級モノアミンから
成るものを使用することが望ましい。
R3〔式中R1,R3はイソプロピル基、C4〜C8の3級アルキ
ル基またはα−炭素原子上に水素をもたないシクロアル
キル基であり、R2はC2〜C4のアルキレン基またはC3〜C7
のシクロアルキレン基を表す〕のジアミンである。これ
らの化合物の具体例としてはN,N′−ジt−ブチルエチ
レンジアミン、N,N′−ジt−アシルエチレンジアミン
およびN,N′ジイソプロピルエチレンジアミン等があ
る。ジアミンの使用量は、銅1原子に対しジアミン1〜
4モルが一般的である。ジアミンの使用量がその範囲よ
り少ない時は触媒活性が低くなる。又多いときは触媒活
性が高くなるが、その使用量の割に効果は発揮されな
い。
3級アミンを含めた脂肪族3級アミンである。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、トリイソプロピルアミン、ジエチルメ
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
ロピルアミン等を含むものである。さらにN,N,N′,N′
−テトラアルキルエチレンジアミン、N,N,N′,N′−テ
トラアルキルプロパンジアミン等の脂肪族3級ポリアミ
ンも使用できる。
ル、好ましくは10モル〜60モルの範囲で使用できる。
チルアミン、ジiso−プロピルアミン、ジn−ブチルア
ミンのような脂肪族二級アミン、ジシクロヘキシルアミ
ンのような環状炭化水素二級アミン、ピペリジン、ピペ
ラジン、モルフォリンのような脂環式二級アミン、ジエ
タノールアミン、ジiso−プロパノールアミンのような
二級アルカノールアミン、N−メチルエタノールアミ
ン、N−エチルエタノールアミン、N−t−ブチルエタ
ノールアミンのようなN−アルキルアルカノールアミ
ン、N−フェニルエタノールアミンのようなN−アリル
アルカノールアミンが挙げられる。第2級モノアミンの
使用量は2,6−ジ置換フェノール100モルに対して0.05〜
10モルの広い範囲で用いることができるが、好ましくは
0.1〜5モルの範囲である。
向上、あるいは重合体の粒径制御、溶媒間の相分離改善
の目的で添加することができる。
また高すぎると触媒が失活することもあるので、0〜80
℃の範囲、好ましくは10〜60℃の範囲である。
したもの及び空気などが使用できる。圧力は常圧あるい
は加圧で使用できる。
置換フェノールに比較して酸化されにくく、かつ反応過
程の中間で生成すると考えられる各種ラジカルに対して
反応性を有しないものである限り、特に制限はないが、
2,6−ジ置換フェノールを溶解し、重合触媒を溶解する
ものが好ましい。このようなものとしては、例えば、ベ
ンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレンなどの芳
香族炭化水素、クロロホルム、1,2−ジクロルエタン、
トリクロルエタン、クロルベンゼン、ジクロルベンゼン
などのハロゲン化炭化水素、ニトロベンゼンのようなニ
トロ化合物などが重合体の良溶媒として使用でき、また
重合体の貧溶媒の例として、メタノール、エタノール、
プロパノール、ベンゼルアルコール、シクロヘキサノー
ルなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン
などのケトン類、酢酸エチル、ギ酸エチルなどのエステ
ル類、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテルなどのエ
ーテル類、ジメチルホルムアミド等のアミド類などが挙
げられる。これら良溶媒及び貧溶媒の1種又は2種以上
を混合して使用することができる。この重合体の良溶媒
と貧溶媒との組合わせ比率を選ぶことによって、反応の
進行と共に重合体が反応系中に粒子として析出してくる
沈澱重合法になる。
が、沈澱重合法の連続法の場合には重合活性が高いばか
りでなく狭い分子量分布を持った、加熱変色の少ない高
白色の重合体が得られるのでより好ましい。
報を挙げることが出来る。
して析出せしめるフェノール性化合物の重合反応を応用
して連続的にポリフェニレンエーテルを得るには二つの
機能を有する完全混合型の重合槽の組合せよりなるもの
である。即ち、均一な溶液状態のまま重合を進行せしめ
る第一重合槽、ポリフェニレンエーテルの安定な粒子を
析出せしめる第二重合槽が必要である。更に必要な場合
には第三の重合槽を設け、熟成によりポリマー粒子の最
終的性質をコントロールし、後処理工程にかけることが
出来るように仕上げを行う。これらの各重合槽は、更に
微妙な制御を行う為に、いくつかの重合槽に分割するこ
とも可能である。
を90%以下に抑えて沈澱が全然析出しない様に、酸素ガ
ス流量および平均滞留時間をコントロールすると同時
に、液の粘度のあまり上昇しない均一溶液であることを
利用して、重合熱を充分に除去するタイプの重合槽形式
を採用する。第二重合槽においては、媒体組成即ち、溶
媒−非溶媒の組合せおよびその量比によって、析出する
ポリマー粒子の器壁、攪拌翼等への付着を防止すると共
に、適正な攪拌状態、酸素ガス供給速度を保つことによ
って重合体粒子の大きさ、硬さをコントロールする。
さを重合体粒子に与えるため熟成槽としての第三重合槽
も重要な役割をはたすことが多い。この第三重合槽にお
いては攪拌状態、滞留時間の制御を厳密に行なう。
フェノール種、媒体種によっても最適範囲が大きく異な
るが、特にモノマーである2,6−ジ置換フェノールの濃
度によって大きく左右される。均一溶液重合の場合とは
異なり、モノマー濃度は全重合液中において10〜40重量
%とすることが可能であり、特に20〜35重量%が好まし
く、沈澱生成系における連続重合の特徴が発揮される。
するのは、2,6−ジ置換フェノールの酸化重合反応は酸
素ガスとの接触効率を高める必要のある反応である為、
すべての反応槽において充分な攪拌がなされなければな
らないからである。即ち、反応液の進行方向についての
攪拌が起らない様な重合槽は、本反応程度に低粘度の反
応混合物を扱う場合には不適当だからである。言いかえ
れば、この連続重合法を達成するためには、上に示した
少なくとも二種類の反応槽の機能を発揮しうる平均滞留
時間と攪拌状態をもつ完全混合型の反応槽が組合せられ
ることが必要であるということである。
体とは、ポリアルキレンポリアミンポリカルボン酸、シ
クロアルキレンポリアミンポリカルボン酸、ポリアルキ
レンエーテルポリアミンポリカルボン酸、アミノポリカ
ルボン酸、アミノカルボン酸およびこれらの酸のアルカ
リ金属またはアルカリ土類金属の塩、あるいはアルカリ
金属・アルカリ土類金属混合塩等を意味し、二種以上を
併用してもよい。以上のアミノカルボン酸誘導体に属す
る化合物の中で好ましいものとしては例えば、エチレン
ジアミンテトラ酢酸、ニトリロトリ酢酸、イミノジ酢
酸、グリシン、ジエチレントリアミンペンタ酢酸、トリ
エチレンテトラミンヘキサ酢酸、1・2−ジアミノシク
ロヘキサンテトラ酢酸、N−ヒドロキシエチルエチレン
ジアミン−N・N′・N′−トリ酢酸、エチレングリコ
ールジエチルエーテルジアミンテトラ酢酸、エチレンジ
アミンテトラプロピオン酸およびそれらの塩が挙げられ
る。特にエチレンジアミンテトラ酢酸(以後EDTAと記載
する)及びその塩、ニトリロトリ酢酸及びその塩、ジエ
チレントリアミンペンタ酢酸及びその塩等が好適であ
る。
三、四カリウム塩が好適である。普通、これらのアミノ
カルボン酸誘導体は5〜50重量%の水溶液として使用す
る。使用するアミノカルボン酸誘導体の量は、アミノカ
ルボン酸誘導体と反応生成物中に含まれる触媒体金属イ
オンのモル比が1:1〜10:1の範囲になるように選ばれ
る。
導体を添加して触媒金属を除去する方法としては、アミ
ノカルボン酸誘導体の水溶液のみを添加して相分離を行
なうことなく反応生成物とアミノカルボン酸誘導体水溶
液の混合物を濾過することにより処理する方法、及びア
ミノカルボン酸誘導体の水溶液と適量の水とを添加して
ポリフェニレンエーテルを懸濁させた有機相と水相を相
分離させて処理する方法がある。本発明ではどちらの方
法を使用しても差し支えないが、相分離を伴う方法は反
応生成物中のポリフェニレンエーテルの濃度が20重量%
を越える高濃度になるとポリフェニレンエーテルを懸濁
させた有機相と水相との相分離が困難になり、ポリマー
の精製が不充分となる。このため、相分離を伴う方法で
は反応生成物中のポリフェニレンエーテルの濃度を下げ
ざるを得ず、工業的には不利であり、相分離を伴なわな
い方法の方がより好ましい。また、相分離を伴う方法は
相分離した水相を精製処理若しくは焼却処理する必要が
あり、コスト面で不利であり、相分離を伴なわない方法
の方がより好ましい。
は、ポリフェニレンエーテル溶解せずに、かつアミノカ
ルボン酸誘導体と触媒金属とのキレートを溶解する溶剤
を使用する。具体的には、メタノール、エタノール、n
−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノー
ル、sec−ブタノール、iso−ブタノール、tert−ブタノ
ール、ベンジルアルコール、シクロヘキサノール等のア
ルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン
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、ジエチルエーテルなどのエーテル類、ジメ
チルホルムアミド等のアミド類が挙げられる。この中で
メタノールが好適である。使用するポリフェニレンエー
テルの非溶剤の量は、反応生成物中に含まれるポリフェ
ニレンエーテルの乾燥重量に対して、1〜10倍量使用す
る。ポリフェニレンエーテルの非溶剤を使用したポリフ
ェニレンエーテルの洗浄回数は1〜10回行なう。洗浄す
る時の温度は20〜60℃で行なうのが好ましい。
ことによって得られる反応生成物にアミノカルボン酸誘
導体を添加するにあたり、還元剤を使用することができ
る。使用される還元剤としては、還元力を有する化合物
であれば何を使用しても差し支えないが、特に好ましい
例として、亜二チオン酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウ
ム、ヒドラジン、ハイドロキノン等が挙げられる。還元
剤を添加する時期としては、反応生成物にアミノカルボ
ン酸誘導体を添加する前、又は反応生成物にアミノカル
ボン酸を添加した後、又は反応生成物にアミノカルボン
酸を添加すると同時のいずれの時期に添加してもよい。
本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでは
ない。
解し、全量を100mlとし、25℃にて480nmでの吸光度を測
定し、下記式で算出する。
の熱酸化の程度を評価する手段として使用され、値の低
い方が加熱によるポリマーの着色が少なく熱酸化に対し
て安定な事を示す。
40g、ブタノール80g、メタノール80gの混合溶媒に溶解
させ、Cu2O−HBr−ジn−ブチルアミン−ジメチルn−
ブチルアミン−N,N′−ジt−ブチルエチレンジアミン
系触媒、及びトリオクチルメチルアンモニウムクロリド
の存在下に25℃、6時間酸化重合を行ない、ポリ−(2,
6−ジメチル−1,4−フェニレン)エーテルの重合反応液
を得た。用いた触媒量は、Cu2O0.100g(7.0×10-4モ
ル)、HBr0.458g(5.7×10-3モル)、ジn−ブチルアミ
ン0.996g(7.7×10-3モル)、ジメチルn−ブチルアミ
ン3.644g(3.6×10-2モル)、N,N′−ジt−ブチルエチ
レンジアミン0.155g(9.0×10-4モル)であった。な
お、Cu2Oは48%HBr水溶液に溶解した溶液として供給し
た。又、トリオクチルメチルアンモニウムクロリドの量
は、0.11g(重合液に対して0.022重量%)であった。
の反応液であった。
×10-3モル)を添加した。これにメタノール160gを添加
して45℃で30分間攪拌後、濾過して溶剤で湿潤したポリ
マーを得た。得られた溶剤湿潤ポリマーにメタノール24
0gを加えて懸濁液とし、45℃で30分間攪拌後、濾過して
再び溶剤湿潤ポリマーを得た。同じ操作をこの後2回繰
り返し、得られた溶剤湿潤ポリマーを150℃で1時間乾
燥した。
媒として測定したところ、0.57であった。又、得られた
ポリマー中の銅残留量は0.5ppmであった。更に、このポ
リマーを310℃で圧縮成形して得られた成形品のカラー
インデックスは3.0であった。
の混合物を45℃で5時間及び24時間保持したあと、引き
続き上記と同じ操作を行い、得られたポリマーの固有粘
度を測定したところ、5時間保持の固有粘度が0.57、24
時間保持の固有粘度が0.57と全く変化しなかった。
11.6g(1.1×10-1モル)及び水100gを添加して45℃で30
分間攪拌後、静置して水相を除去した。これにメタノー
ル160gを添加して45℃で30分間攪拌後、濾過して溶剤で
湿潤したポリマーを得た。得られた溶剤湿潤ポリマーに
メタノール240gを加えて懸濁液とし、45℃で30分間攪拌
後、濾過して再び溶剤湿潤ポリマーを得た。同じ操作を
この後2回繰り返し、得られた溶剤湿潤ポリマーを150
℃で1時間乾燥した。
媒として測定したところ、0.57であった。又、得られた
ポリマー中の銅残留量は1.0ppmであった。更に、このポ
リマーを310℃で圧縮成形して得られた成形品のカラー
インデックスは6.0であった。
物を、45℃で5時間及び24時間保持したあと、引き続き
上記と同じ操作を行い、得られたポリマーの固有粘度を
測定したところ、5時間保持の固有粘度が0.57、24時間
保持の固有粘度が0.57であった。
剤にかえてキシレン300gにする以外は、実施例1と全く
同じ操作を行った。得られた重合反応液はポリマーが溶
解した均一溶液であった。
として測定したところ、0.55であった。又、得られたポ
リマー中の銅残留量は1.5ppmであった。更に、このポリ
マーを310℃で圧縮成形して得られた成形品のカラーイ
ンデックスは3.5であった。
の混合物を、45℃で5時間及び24時間保持したあと、引
き続き上記と同じ操作を行い、得られたポリマーの固有
粘度を測定したところ、5時間保持の固有粘度が0.48、
24時間保持の固有粘度が0.38と分子量の低下が認められ
た。
0-3モル)を使用する以外は、実施例1と全く同じ操作
を行った。
媒として測定したところ、0.57であった。又、得られた
ポリマー中の銅残留量は0.6ppmであった。更に、このポ
リマーを310℃で圧縮成形して得られた成形品のカラー
インデックスは3.2であった。
態の混合物を、45℃で5時間及び24時間保持したあと、
引き続き上記と同じ操作を行い、得られたポリマーの固
有粘度を測定したところ、5時間保持の固有粘度が0.5
7、24時間保持の固有粘度が0.57と全く変化しなかっ
た。
0-3モル)を添加する以外は、実施例1と全く同じ操作
を行った。
媒として測定したところ、0.57であった。又、得られた
ポリマー中の銅残留量は0.7ppmであった。更に、このポ
リマーを310℃で圧縮成形して得られた成形品のカラー
インデックスは2.6であった。
の混合物を、45℃で5時間及び24時間保持したあと、引
き続き上記と同じ操作を行い、得られたポリマーの固有
粘度を測定したところ、5時間保持の固有粘度が0.57、
24時間保持の固有粘度が0.57と全く変化しなかった。
た精製操作時にポリマー主鎖が切断され分子量が低下し
ないポリフェニレンエーテルを製造することができる。
Claims (1)
- 【請求項1】銅イオン、ハロゲンイオン及び1種以上の
アミンの組合せから成る触媒の存在下、生成する重合体
の良溶媒と貧溶媒との混合溶媒中で、生成する重合体を
粒子として析出させながら2,6−ジ置換フェノールを酸
化重合したのち、反応混合物にアミノカルボン酸誘導体
を添加して銅のキレート形成させ、次いでこのキレート
を溶解しうるポリフェニレンエーテルの非溶剤で生成し
た重合体を洗浄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。
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