JPH08231739A - ポリアリーレンチオエーテル類の表面酸化のための方法 - Google Patents

ポリアリーレンチオエーテル類の表面酸化のための方法

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JPH08231739A
JPH08231739A JP7324694A JP32469495A JPH08231739A JP H08231739 A JPH08231739 A JP H08231739A JP 7324694 A JP7324694 A JP 7324694A JP 32469495 A JP32469495 A JP 32469495A JP H08231739 A JPH08231739 A JP H08231739A
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polyarylene
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polyarylene thioether
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ヘルムート・シェッケンバッハ
Andreas Schleicher
アンドレアス・シュライヒャー
Eysmondt Joerg Von
イェルク・フォン・エイスモント
Georg Dr Frank
ゲオルク・フランク
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Hoechst AG
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Hoechst AG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリアリーレンチオエーテル類の表面酸化の
ための簡単、迅速かつ安価な方法を提供すること。 【解決手段】 ポリアリーレンチオエーテル類の表面酸
化のための方法において、酸化するべき材料の表面をオ
ゾン含有ガスまたは液体と接触させることを特徴とする
方法。本方法により製造された材料は航空機の構築物、
自動車の構築物および化学機器の構築物において使用す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱および化学物質
に対する耐性を高めるための、オゾンによるポリアリー
レンチオエーテル類の成形物、顆粒または粉末の表面酸
化のための方法に関する。
【0002】
【従来技術】ポリアリーレンチオエーテル類は公知であ
る。熱に対する良好な耐性に加えて、それらは化学物質
に対する良好な耐性をも有している。しかしながら、多
くの応用のためには、熱に対するより高い耐性または化
学物質に対するより良好な耐性が必要である。これは、
例えば、ポリアリーレンスルフィドポリマー鎖のポリア
リーレンスルホキシドまたはスルホンへの酸化によって
達成することができる(DE-A 43 14 735、DE-A 43 14 7
36、DE-A 43 14 737)。しかしながら、そのようなポリ
マー類は一般的に、もはや、慣用的経路による射出成形
または押し出しによって熱可塑的に加工することができ
ないという欠点がある。
【0003】多くの応用のためには、造形物品の表面の
みを酸化すれば十分である。過酸化水素および酢酸また
は塩化メチレンおよびm−クロロ安息香酸による表面酸
化は公知である(A. KaulおよびK. Udipi;Macromolecu
les 1989, 22, 1201-1207)。試薬によるポリアリーレ
ンスルフィド類の表面酸化は、US-A 4,251,575;US-A0,
051,690;US-A 4,337,660に一般的に記載されている。
プラズマ処理による超薄フィルムの表面酸化もさらに公
知である(JP 88-200838)。試薬による表面酸化は時間
を消費するものであり、特別の反応容器を必要とする。
さらに、試薬を酸化後に処分しなければならない。プラ
ズマ処理は装置に高い費用がかかる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の欠点を回避することであった。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題は、酸化剤とし
てオゾンを使用することによって解決された。本発明
は、ポリアリーレンチオエーテルの表面酸化のための方
法であって、酸化するべき材料の表面をオゾンを含有す
るガス流またはオゾンが溶解している液体と接触させる
という方法に関する。使用される材料は、例えば、成形
物、顆粒または粉末である。固体の表面上でのポリアリ
ーレンチオエーテル類の酸化がここで生じる。オゾン濃
度に依存して、ポリアリーレンチオエーテル類の硫黄架
橋はスルホキシドおよび/またはスルホンに酸化され
る。ここでは、酸化の程度がより高いことは、熱および
化学物質に対する耐性がより高いことに等しい。
【0006】本方法は、ポリアリーレンチオエーテル類
の表面酸化のための、簡単、迅速かつ安価な方法であ
る。表面酸化は、ガス中で、好ましくはオゾン/酸素混
合物またはオゾン/空気混合物中で、そして、液体中
で、特には水中または酢酸中に多様な濃度、好ましくは
10から100%で溶解しているオゾンとともに、実施
することができる。表面酸化は任意のオゾン濃度で達成
することができ、1g/m3から200g/m3のオゾン
濃度が特に適している。1g/m3未満のオゾン濃度は
長時間を導くものである。200g/m3より高いオゾ
ン濃度では、オゾンの自発爆発の危険が生じる。
【0007】使用することができるポリマー類は、少な
くとも1つのチオエーテル基を含有する式(I)の反復
単位を有する直鎖および/または分枝のポリアリーレン
系である; -[(Ar1)n-X]m-[(Ar2)i-Y]j-[(Ar3)k-Z]l-[(Ar4)o-W]p- (I) 式中、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、W、X、YおよびZは相互に独
立して同一または異なるものである。添字n、m、i、
j、k、l、oおよびpは相互に独立して0あるいは
1、2、3または4の整数であり、それらの合計は少な
くとも2でなければならない。式(I)中のAr1、Ar2
Ar3およびAr4は6から18個の炭素原子を有するアリー
レン系である。W、X、YおよびZは、-SO2-、-S-、-SO-、
-CO-、-CO2-、並びに1から6、好ましくは1から4個
の炭素原子を有するアルキレンおよびアルキリデン基か
ら選択される二価の結合基である。
【0008】適切なポリマー類は、例えば、式(II)−
(VI)の反復単位を有するポリアリーレンチオエーテル
類(その合成は、例えば、Chimia 28 (1974), 567に記
載されている)、
【化1】
【化2】 並びに、式(VII)の反復単位を有するポリアリーレン
チオエーテル類である(US-A-4,016,145)。
【化3】
【0009】好ましいポリアリーレンチオエーテルは、
式(VIII)の反復単位を有するポリフェニレンスルフィ
ド(PPS)である(Ullmann's Encyclopedia of Indu
strial Chemistry, Volume A21, Weinheim-New York 19
92, page 463を参照)。
【化4】
【0010】GPCで測定して、4,000から20
0,000、好ましくは10,000から150,00
0、特には25,000から100,000の平均分子
量を有するポリアリーレンチオエーテル類が本発明のた
めに一般に適している。ポリアリーレンチオエーテル類
はまた、粉末強化剤、例えば白亜(chalk)、タルク、
粘土(clay)、雲母、および/または繊維強化剤、例え
ばガラス繊維および炭素繊維、ホイスカー(whisker
s)、並びに、さらなる慣用的な添加剤および加工助
剤、例えば滑剤、剥離剤、抗酸化剤およびUV安定化剤
を含むことができる。そのような構成成分は、航空機お
よび自動車の構築物および化学器具の構築物において使
用される。
【0011】
【実施例】
1.成形品の表面酸化 一般実験条件: ・コロナ放電による商業上入手できるオゾン生成器(Fi
scher 503, Fischer Labortechnik, Meckenheim, Feder
al Republic of Germany)を用いる乾燥酸素からのオゾ
ンの生成。Fischer Ozotron 23 オゾン分析機によるオ
ゾン分析(反応装置 吸入(intake)/排出(outpu
t))。 ・材料の試料を、両側からフリットで閉鎖することがで
きるガラス管中に注入した。次いで、オゾン含有酸素を
ガラス管に流した。 ・材料の試料の表面をESCA[Electron Spectroscop
y for chemical Analysis(化学分析用の電子分光分析
法)]で分析した。約90,000g/molの分子量
wを有するポリフェニレンスルフィドをポリアリーレ
ンスルフィドとして使用した。
【0012】実施例 1a 1b PPSパイプ PPS棒材 (直径:80mm、 (80×10×4mm) 壁厚:3mm) PPS重量[g] 3 4 オゾン吸入[mg/m] 40,000 35,000 オゾン排出[mg/m] 39,300 34,400 オゾン取り込み[g] 0.07 0.09 体積流量[m3/時間] 0.05 0.05 温度[℃] 25 25 試験時間[時間] 2 3 オゾン処理前の表面組成 100%のPPS 100%のPPS [原子%] 0%のPPSO 0%のPPSO 0%のPPSO2 0%のPPSO2 オゾン処理後の表面組成 19.7%のPPS 14.3%のPPS [原子%] 26.5%のPPSO 29.0%のPPSO 53.9%のPPSO2 56.7%のPPSO2
【0013】2.表面酸化された造形物品の特性 未処理および表面酸化された状態の実施例1bによるP
PS棒を化学物質中で以下の貯蔵に付した。
【0014】 未処理 表面酸化 硫酸(20%濃度) − +180℃で96時間 硝酸(86%濃度) − +23℃で1時間 トルエン、150℃で24時間 − + グリコール(50%濃度) − +180℃で96時間 +:耐性、重量増加<3%または重量損失<0.5% および/または引裂強さの減少<15% /:限定された耐性、重量増加3から8%または重量損失0.5から3% および/または引裂強さの減少15から30% −:非耐性、重量増加>8%または重量損失>3% および/または引裂強さの減少>30%
【0015】未処理および表面酸化された状態の実施例
1bによるPPS棒をさらに簡単に、典型的にははんだ
付け(soldering)操作中に生じるような熱に露出し
た。 パラメーター:260℃で5秒間で1時間当たり30回 未処理のPPS棒は表面上で溶融した一方、表面酸化し
たPPSは未変化であったことが観察された。
【0016】3.顆粒および粉末の酸化 一般実験条件: ・コロナ放電による商業上入手できるオゾン生成器(Fi
scher 503, Fischer)を用いる乾燥酸素からのオゾンの
生成。 ・PPS顆粒(1mm粒子サイズ、ふるい画分)を二重
壁ガラス反応装置(1.5l)中に注入して、らせん攪
拌器を介して乾燥状態で完全に混合した。次いで、オゾ
ンを反応装置中の底部のバルブを介して導入した。反応
装置のジャケットを5℃まで冷却した。 ・PPS粉末(20μm粒子サイズ)を同じ反応装置中
で50%濃度の水性酢酸中に懸濁し、懸濁物をブレード
攪拌器で激しく攪拌した。次いで、オゾンを反応装置中
の底部のバルブを介して導入した。反応装置のジャケッ
トを5℃まで冷却した。オゾンの吸入および排出の濃度
を商業上入手できる分析装置を介して測定した(Fische
r Ozotron 23, Fischer)。材料試料の表面はESCA
で分析した。顆粒の場合、1mmの粒子の純粋表面酸化
を一方で測定し、他方では、酸化の全程度を、粒子を微
細に粉砕し次いで酸化を測定することにより測定した。
【0017】実施例 3a 3b PPS顆粒 PPS粉末 (1mm) (0.02mm) 懸濁液媒体/溶媒 − 50%濃度水性酢酸 攪拌速度(rpm) 200 500 PPS重量[g] 400 216 オゾン吸入[mg/m] 52,000 55,000 (平均) オゾン排出[mg/m] 3,000 15,000 (平均) 体積流量[m3/時間] 0.1 0.05 オゾン取り込み[g] 130 52 温度[℃] 10−20 5−10 試験時間[時間] 2 3 オゾン処理前の表面組成 100%のPPS 100%のPPS [原子%] 0%のPPSO 0%のPPSO 0%のPPSO2 0%のPPSO2 オゾン処理後の表面組成 22.1%のPPS 10.5%のPPS [原子%] 27.7%のPPSO 74.4%のPPSO 50.2%のPPSO2 15.1%のPPSO2
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イェルク・フォン・エイスモント ドイツ連邦共和国デー−65719 ホフハイ ム,キービッツヴェーク 23 (72)発明者 ゲオルク・フランク ドイツ連邦共和国デー−72074 テュービ ンゲン,シュトイダッハ 164

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化するべき材料の表面をオゾンを含有
    するガス流またはオゾンが溶解している液体と接触させ
    ることを含む、ポリアリーレンチオエーテルの表面酸化
    のための方法。
  2. 【請求項2】 オゾン/酸素またはオゾン/空気の混合
    物を使用する、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 オゾンが水または酢酸に溶解している、
    請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 オゾン濃度が1g/m3から200g/
    3である、請求項1から3の1以上に記載の方法。
  5. 【請求項5】 ポリアリーレンチオエーテルの硫黄架橋
    がスルホキシドおよび/またはスルホンに酸化される、
    請求項1から4の1以上に記載の方法。
  6. 【請求項6】 少なくとも1つのチオエーテル基を含有
    する式(I)の反復単位を有する直鎖および/または分
    枝のポリアリーレン系を使用する請求項1から5の1以
    上に記載の方法。 -[(Ar1)n-X]m-[(Ar2)i-Y]j-[(Ar3)k-Z]l-[(Ar4)o-W]p- (I) (式中、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、W、X、YおよびZは相互に
    独立して同一または異なるものであり、添字n、m、
    i、j、k、l、oおよびpは相互に独立して0あるい
    は1、2、3または4の整数であり、それらの合計は少
    なくとも2でなければならず、式(I)中のAr1、Ar2
    Ar3およびAr4は6から18個の炭素原子を有するアリー
    レン系であり、W、X、YおよびZは、-SO2-、-S-、-SO-、
    -CO-、-CO2-、並びに1から6、好ましくは1から4個
    の炭素原子を有するアルキレンおよびアルキリデン基か
    ら選択される二価の結合基である)
  7. 【請求項7】 ポリフェニレンスルフィドが使用され
    る、請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】 ポリアリーレンチオエーテルが、GPC
    により測定して、4,000〜200,000、好まし
    くは10,000から150,000、特には25,0
    00から100,000の平均分子量を有している、請
    求項1から7の1以上に記載の方法。
  9. 【請求項9】 航空機および自動車の構築物並びに化学
    器具の構築物における、請求項1から8の何れかに記載
    の方法により製造された材料の使用。
JP7324694A 1994-12-14 1995-12-13 ポリアリーレンチオエーテル類の表面酸化のための方法 Pending JPH08231739A (ja)

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EP0717067A1 (de) 1996-06-19
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