JPH10114821A - ポリフェニレンエーテル樹脂の脱色方法 - Google Patents
ポリフェニレンエーテル樹脂の脱色方法Info
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Abstract
又は二重結合もしくは芳香族結合を有するヒドロキシ化
合物を溶融状態又は溶液中のポリフェニレンエーテルと
接触させる。脱色剤として使用されるヒドロキシ化合物
の具体例はベンゾピナコール、ベンゾイン及びアセトイ
ンである。
Description
テル樹脂に関するものであり、より詳細には、ポリフェ
ニレンエーテル樹脂の脱色及び/又は着色抑制に関す
る。
安定性、寸法安定性、靭性、耐熱性及び誘電特性のため
に極めて有用な部類のエンジニアリングプラスチックで
ある。ポリフェニレンエーテルは、通例、アミン類やベ
ンゾインオキシム類のような各種有機化合物と銅、マン
ガン又はコバルト化合物のような金属とを組合せた触媒
系を用いての、2,6−キシレノールのような置換フェ
ノールの酸化カップリング反応によって製造される。
法(以後、「沈殿法」と呼ぶこともある)では、有機溶
剤(通例トルエン)が使用され、合成された樹脂をそれ
から沈殿させ、しかる後にメタノールで洗浄して乾燥す
る。別のワークアップ法(以後「直接単離法」と呼ぶこ
ともある)では、副生物の水及び触媒をトルエン溶液か
ら除去し(通例液−液遠心分離による)、次いでさらに
水洗しトルエンをストリッピングする。
いることがよくある。こうした色の強さは黄色度指数
(数多くの特許文献に開示されている公知のパラメータ
ー)によって或いは色数(樹脂のクロロホルム溶液のg
/100ml単位の濃度で割った405、420及び4
35nmでの樹脂の吸光度の合計)によって測定し得
る。
ある程度左右される。例えば、N,N′−ジ−t−ブチ
ルエチレンジアミン(以後「DBEDA」と呼ぶ)のよ
うなジアミン、ジメチル−n−ブチルアミンのような第
三アミン及びジ−n−ブチルアミン(以後「DBA」と
呼ぶ)のような第二モノアミンを含む銅触媒系を用いて
製造したポリフェニレンエーテルは、アミノアルキル置
換アルキル置換基を特にポリマー鎖頭部の末端基に含ん
でいるだけでなく、置換ビフェニル末端基をポリマー鎖
尾部に含んでいることが明らかにされている。後者は副
生物3,3′,5,5′−テトラメチル−3,3′−ジ
フェノキノン(TMDQ)が平衡化によりポリマー鎖に
組込まれて生ずる。このタイプの樹脂は沈殿及び乾燥後
には10程度の色数を有することが多いが、溶融加工処
理に付すと色数が約30まで増大する。
テトラエチルエチレンジアミン(以後「TEEDA」)
を用いた触媒系又はDBAのような第二モノアミンの存
在しない触媒系から沈殿させた樹脂では色数はさらに高
くなり、通例約50〜250の範囲にある。塩化マンガ
ン−ベンゾインオキシム触媒を用いて製造し沈殿させた
樹脂は、DBAのような第二モノアミンが存在しない限
り50〜100程度の色数を有する(DBAのような第
二モノアミンが存在する場合には約30〜50と低
い)。
ークアップ時に除去されない着色不純物が存在するため
に格段に高いのが通例である。さらに、こうした樹脂で
は、おそらくはアミノアルキル置換末端基を介してのポ
リマー分子間の相互縮合の結果、分子量の増大がみられ
るのが一般的である。米国特許第4060514号に
は、相間移動触媒と共に亜ジチオン酸塩又はチオ硫酸塩
で処理することによってポリフェニレンエーテルを脱色
する方法が記載されている。しかし、この方法が信頼性
をもって適用できるのは各種有機溶剤の溶液中の樹脂に
対してだけであることが判明している。
ニレンエーテル樹脂の色数をかなり減少させることがで
きれば望ましいであろう。着色を減ずることができる
と、着色が望ましくない様々な用途における樹脂の実用
性が最大限に発揮されるはずである。また、直接単離法
に際して分子量の増大を最小限にすることも望まれる。
不純物に対する非常に穏和な還元剤として作用する各種
化合物で処理することによって、ポリフェニレンエーテ
ルを脱色もしくはその着色を抑制する方法に関する。そ
の結果は、一般に、樹脂の色指数の実質的な減少となっ
て現れる。
テルを脱色する方法であり、当該方法はポリフェニレン
エーテルを脱色量の下記の式(I):
水素又はC1-4 アルキル基又はC6-10アリール基であ
り、Xは下記の式(II)又は式(III) :
ってCに結合した1以上の原子団であり、R3 及びR4
は各々水素又はC1-4 アルキル基又はC6-10アリール基
である)のいずれかである)の少なくとも1種類のヒド
ロキシ化合物と混合することを含んでなる。本発明のも
う一つの態様はポリフェニレンエーテルと脱色量の式
(I)のヒドロキシ化合物とを含んでなる組成物である。
ンエーテルは次式の構造単位を複数含んでなる。
にハロゲン、第一又は第二低級アルキル(すなわち炭素
原子数7以下のアルキル)、フェニル、ハロアルキル、
アミノアルキル、炭化水素オキシ基又は2以上の炭素原
子によってハロゲン原子と酸素原子とが隔てられている
ハロ炭化水素オキシ基であり、各Q2 は独立に水素、ハ
ロゲン、第一又は第二低級アルキル、フェニル、ハロア
ルキル、炭化水素オキシ又はQ1 について上記で定義し
た通りのハロ炭化水素オキシである。ほとんどの場合、
各Q1 はアルキル又はフェニル、特にC1-4 アルキル基
であり、各Q2は水素である。
びコポリマー形ポリフェニレンエーテルのいずれも本発
明において使用し得る。好ましいホモポリマーは2,6
−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル単位を含むも
のである。好適なコポリマーには、かかる単位を(例え
ば)2,3,6−トリメチル−1,4−フェニレンエー
テル単位と共に含むランダムコポリマーがある。その
他、ポリフェニレンエーテルにビニル単量体又はポリス
チレンやエラストマーのようなポリマーをグラフトして
得られる部分を含んだポリフェニレンエーテル、並びに
低分子量ポリカーボネートやキノンや複素環式化合物や
ホルマールのようなカップリング剤を公知の方法で2本
のポリフェニレンエーテル鎖のヒドロキシ基と反応させ
てさらに高分子量のポリマーとしたカップリング化ポリ
フェニレンエーテル(ただし、実質量の遊離OH基が残
存していることを条件とする)も包含される。
ロホルム中で測定して、好ましくは約0.1dl/gを
超える極限粘度数を有し、大抵は0.1〜0.6dl/
g、特に0.4〜0.6dl/g以上の極限粘度数を有
する。前述の通り、ポリフェニレンエーテルは通例2,
6−キシレノールや2,3,6−トリメチルフェノール
のような少なくとも1種類のモノヒドロキシ芳香族化合
物の酸化カップリングによって製造される。かかるカッ
プリング反応には一般に触媒系が使用され、該触媒系は
通例、銅、マンガン又はコバルト化合物のような少なく
とも1種類の重金属化合物を通常は他の各種の物質と組
合せた状態で含んでいる。
1つのアミノアルキル含有末端基を有する分子を含んで
なるものがある。アミノアルキル基は通例ヒドロキシ基
に対してオルト位に位置する。かかる末端基を含んだ生
成物は、ジ−n−ブチルアミンやジメチルアミンのよう
な適当な第一又は第二モノアミンを酸化カップリング反
応混合物の構成成分の一つとして導入することによって
得ることができる。同じくしばしば存在しているのが4
−ヒドロキシビフェニル末端基であり、かかる末端基
は、副生物のジフェノキノンが(特に銅−ハライド−第
二又は第三アミン系に)存在していて平衡化によりポリ
フェニレンエーテル鎖に組込まれるようになる反応混合
物から典型的に得られる。実質的な割合のポリマー分子
(通例ポリマーの約90重量%にも達するポリマー分
子)が上記のアミノアルキル含有末端基及び4−ヒドロ
キシビフェニル末端基の少なくともいずれかを含み得
る。
が、本発明で脱色し得るポリフェニレンエーテルには、
構造単位や付随的な化学的特徴の変化とは関係なく、現
在公知のすべてのポリフェニレンエーテルが包含され
る。本発明によれば、ポリフェニレンエーテルは溶融体
又は溶液中において式Iの少なくとも1種類のヒドロキ
シ化合物で処理される。式IにおけるR1 はアルキルで
もアリール基でもよいが、好ましくはメチル又はフェニ
ルである。
式III において、R3 及びR4 はR 2 及びR3 と同様に
アルキル基又はアリール基であり、その選択の順位も同
じである。式IIにおいて、−CZ基は、1以上の原子団
が脂肪族二重結合又は芳香族結合によって標記の炭素原
子に結合しているものであればどんな非環式又は環式化
合物であってもよい。好適な二重結合には、炭素−炭素
二重結合及び炭素−酸素二重結合が含まれる。同じく有
用なものは、ベンゼン環などに存在しているタイプの芳
香族結合を含む化合物である。
キシ化合物には以下のものがある。ベンゾピナコール
(1,1,2,2−テトラフェニルエタン−1,2−ジ
オール);ベンゾイン(2−ヒドロキシ−1,2−ジフ
ェニルエタノン);アセトイン(3−ヒドロキシ−2−
ブタノン);アリルアルコール;アセトール(1−ヒド
ロキシ−2−プロパノン);2−ブテン−1,4−ジオ
ール;ベンジルアルコール;ヒドロベンゾイン(1,2
−ジフェニルエタン−1,2−ジオール);ベンズヒド
ロール(ジフェニルメタノール);メチルフェニルカル
ビノール(1−フェニルエタノール);ピナコール
(2,3−ジメチル−2,3−ジヒドロキシブタン);
2,3−ジフェニルブタン−2,3−ジオール。
を、溶融状態の或いは有機溶剤(ほとんどの場合トルエ
ンのような芳香族溶剤)の溶液中のポリフェニレンエー
テルと接触させる。接触は通例約0〜350℃の範囲内
の温度で実施され、溶融状態での接触については約20
0〜350℃の温度が好ましく、溶液中での接触につい
ては約20〜50℃の温度が好ましい。回分式処理及び
押出のような連続作業を含め、慣用のブレンディング法
を用いることができる。減圧ベント式の押出条件下での
溶融法が特に効果的であることが多い。
のに有効な量であり、脱色剤によって幾分異なることも
あり、簡単な実験で求めることができる。典型的な量は
約0.2〜50phr(ポリフェニレンエーテル100
重量部当たりの重量部)の範囲にあり、好ましくは約
0.5〜15phrである。ポリフェニレンエーテルを
その他の様々な材料との混合物、特に、ポリスチレン類
(結晶性ポリスチレン及び耐衝撃性ポリスチレンの両
方)、オレフィンポリマー類、ポリアミド類、ポリエス
テル類及びポリアリーレンスルフィド類のような樹脂と
の混合物として使用することも本発明の技術的範囲に属
する。このような樹脂混合物は相溶化していないもので
も、当技術分野で公知の方法で相溶化したものでもよ
く、本発明にしたがって溶融体で又は溶液中で処理し得
る。グラフト及びブロック共重合体類並びに重合体と慣
用添加剤との混合物も使用し得る。
とヒドロキシ化合物を含んでなる。かかる組成物は既に
ブレンディングされているものでも、ブレンディングの
まだ済んでいない単なる物理的混合物でもよい。
る。特記しない限り、以下に示すポリ(2,6−ジメチ
ル−1,4−フェニレン)エーテル(「PPE」)を使
用した。 「Cu/DBEDA」:ハロゲン化銅/DBEDA/D
BA/ジメチル−n−ブチルアミン触媒を使用して製
造、ポリマーの極限粘度数(25℃のクロロホルム中)
0.46dl/g。
トラエチルエチレンジアミン触媒(DBAなし)を使用
して製造。 「Mn/DBA」:ハロゲン化マンガン/ベンゾインオ
キシム/DBA触媒で製造、ポリマーの極限粘度数0.
47dl/g。 「Mn」:ハロゲン化マンガン/ベンゾインオキシム触
媒(DBAなし)で製造、ポリマーの極限粘度数(25
℃のクロロホルム中)0.41dl/g。
合物を各種方法で製造したPPE1gとドライブレンド
するか、或いはメタノール中20%(重量)溶液の形で
ブレンドした後真空ストリッピングでメタノールを除去
した。このようにして処理した樹脂を270℃及び90
9kgで圧縮成形してフィルムにした。各フィルムの秤
量したサンプルを次いでクロロホルム中に2%或いは色
が非常に暗いときは1%に溶解して、色数を分光光学的
に求めた。結果を表1に示す。
ニレンエーテル樹脂の色を低減するのに効果的であるこ
とが分かる。例えば「Cu/DBEDA」PPEについ
てのピナコール及び2,3−ジフェニル−2,3−ブタ
ンジオールの事例など、場合によっては、高濃度の脱色
剤でのみ実質的な脱色効果がみられることもある。実施例2 ヒドロキシ化合物を200mgのPPEとドライブレン
ドし、該混合物をガラス管中でガス抜きして窒素雰囲気
下に置き、次いで300℃に保温したアルミニウムブロ
ックで加熱した。全加熱時間は5分であり、300℃で
の約1分に相当する。色数を測定し、その結果を表2に
示す。
ヒドロキシ化合物の混合物を約300〜315℃の範囲
内の温度で押出処理してペレット化した。それらの色数
を測定し、ヒドロキシ化合物を含まないPPE−ポリス
チレンブレンドの色数と比較した。その結果を表3に示
す。
1,4−フェニレンエーテル)を、Cu/DBEDA触
媒を用いてトルエン溶液中で固形分20%(重量)で製
造した。触媒除去後、溶液を様々な重量%濃度(PPE
基準)のベンゾインで処理し、しかる後にトルエンをス
トリッピングし、固形樹脂を二軸押出機により280℃
で押出処理して、水中で急冷しペレット化した。黄色度
指数(YI)、極限粘度数及び分子量を測定した。分子
量はポリスチレン標準に対するゲルパーミエーションク
ロマトグラフィー法で求めた。
は沈殿法で回収したものであり、他は直接単離法で回収
したものである。
た場合に本発明によって色が効果的に低減していること
が分かる。極限粘度数(及び分子量)の増加がベンゾイ
ン処理した試験では他よりも実質的に小さいことも明ら
かである。試験6で用いたPPEと試験7〜10で用い
たPPEとの分子量の差がこうした性質の差の原因とな
る兆しは全くない。かかる性質の差は反応体の差よりも
格段に大きいからである。
Claims (10)
- 【請求項1】 ポリフェニレンエーテルを脱色する方法
であって、ポリフェニレンエーテルを脱色量の下記の式
(I): 【化1】 (ただし、式(I)中、R1 及びR2 は各々水素又はC
1-4 アルキル基又はC6-10アリール基であり、Xは下記
の式(II)又は式(III) : 【化2】 (Zは脂肪族二重結合又は芳香族結合によってCに結合
した1以上の原子団であり、R3 及びR4 は各々水素又
はC1-4 アルキル基又はC6-10アリール基である)のい
ずれかである)の少なくとも1種類のヒドロキシ化合物
と混合することを含んでなる方法。 - 【請求項2】 前記ポリフェニレンエーテルがポリ
(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)で
あって、前記混合が約200〜350℃の温度の溶融体
中で実施される、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記ポリフェニレンエーテルがポリ
(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)で
あって、前記混合が約20〜50℃の温度の有機溶剤の
溶液中で実施される、請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 前記ポリフェニレンエーテルがポリスチ
レン又はオレフィンポリマーと混合されたポリ(2,6
−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)である、請
求項1記載の方法。 - 【請求項5】 前記ポリフェニレンエーテルがポリ
(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)で
あって、前記ヒドロキシ化合物がベンゾインである、請
求項1記載の方法。 - 【請求項6】 ポリフェニレンエーテルと脱色量の下記
の式(I): 【化3】 (ただし、式(I)中、R1 及びR2 は各々水素又はC
1-4 アルキル基又はC6-10アリール基であり、Xは下記
の式(II)又は式(III) : 【化4】 (Zは脂肪族二重結合又は芳香族結合によってCに結合
した1以上の原子団であり、R3 及びR4 は各々水素又
はC1-4 アルキル基又はC6-10アリール基である)のい
ずれかである)の少なくとも1種類のヒドロキシ化合物
とを含んでなる組成物。 - 【請求項7】 前記ポリフェニレンエーテルがポリ
(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)で
ある、請求項6記載の組成物。 - 【請求項8】 前記ポリフェニレンエーテルが他の樹脂
との混合物である、請求項7記載の組成物。 - 【請求項9】 前記他の樹脂がポリスチレン又はオレフ
ィンポリマーである、請求項8記載の組成物。 - 【請求項10】 前記ヒドロキシ化合物がベンゾインで
ある、請求項7記載の組成物。
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