JPS60212429A - 高分子量の任意に分枝鎖状のポリアリーレンスルフイド類の製造方法 - Google Patents

高分子量の任意に分枝鎖状のポリアリーレンスルフイド類の製造方法

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JPS60212429A
JPS60212429A JP60053526A JP5352685A JPS60212429A JP S60212429 A JPS60212429 A JP S60212429A JP 60053526 A JP60053526 A JP 60053526A JP 5352685 A JP5352685 A JP 5352685A JP S60212429 A JPS60212429 A JP S60212429A
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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

(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】 本発明は高分子量の任意に分枝鎖状のポリアリーレンス
ルフィド類に関するものである。これらは極性有機溶媒
中で水の不存在下で2〜6個の反応容器からなるカスケ
ード中で製造できる。
ポリアリーレンスルフィド類およびそれらの製造は公知
である(例えば米国特許明細書2513188.311
7620.3354835.3790536.3839
301.4038259.4038260.40282
61.4038262.4056515.406052
0.4064114.4282247、ドイツ公告明細
書2453485.2453749、2623333.
2623362.2623363. ドイツ公開明細書
2930710.2930797.3019732およ
び3030488参照)。
連続的方法も記されている(例えば米国特許明細書40
56515.4060520.4066632およびド
イツ公開明細書3213628参照)。
これらの全ての方法は、追加反応段階において反応前に
少なくとも部分的に脱水しておく必要のある水を含有し
ている出発物質類を使用している。
すなわち、例えばドイツ公開明細書3030488に従
う方法は1モルのアルカリ金属硫化物当たり1〜2.4
モルの水含有量を有するアルカリ金属硫化物類を使用し
ている。米国特許番号4056515および40605
20に従うと、予備−脱水後に反応混合物中に1モルの
S−供与体当たり少なくとも1モルの水含有量が残って
いる。
米国特許明細書4282347では、特定の水含有量を
得るために脱水段階後に反応混合物に水を加える。
これらの全ての方法の特別な利点は、反応成分類の必ず
しも全てが脱水中に存在していなくてもよいということ
である。八日芳香族物質類は特に溶媒の一部と一緒に予
備−脱水後にのみ加えられる。°゛ しかしながら、徐々の脱水も反応中に可能である。高い
反応温度(280’Oまで)およびそれに伴なう圧力(
20,=(−ルまで)において叱これらの反応は高価な
圧力装置中でしか実施できない。
しかしながら、圧力装置を必要としないようなわずかに
過剰の圧力下または大気圧下で実施される高分子量の任
意に分枝鎖状のポリアリーレンスルフィド類の製造方法
を今見出した。この方法では、任意に使用される触媒類
および/または共溶媒類の全てを包含している全反応成
分類が最初から存在しているか、または脱水しようとす
る物質を脱水段階中に加えそして水を混合物から蒸留に
より除去する。任意に共沸蒸留除去されてもよい反応成
分類を水から分離しそして再添加する0反応混合物を次
に個別反応容器中で温度を高めながら反応させる。
従って、本発明は a)50〜tooモル%の下記の式: に相当するジハロ芳香族物質類および0〜50モル%の
下記の式: に相当するジハロ芳香族物質類 [式中、 XはWいにメタ−またはパラ−位置におけるハロゲン、
例えば塩素または臭素、を表わし、そして R1は同一・または異なっており、水素、アルキル、シ
クロアルキル、アリール、アルキルアリール、アリール
アルキルを表わし、互いにオルト位置の2個の基R1が
結合して芳香族または複素環式環を形成することもでき
、そして1個の基R1は常に水素以外のもので、ある]
、 b)式1およびHに相当するジハロ芳香族物質類の合計
を基にして0〜5モル%の、好適には0゜1〜2.5モ
ル%の、下記の式: %式%() [式中、 Arは芳香族または複素環式基であり、Xはハロゲン、
例えば塩素または臭素、を表わし、そして nは3または4である] に相当するトリーまたはテトラ−ハロ芳香族物質、及び c)(a+b): cのモル比が0.85:l〜1.1
5:l、好適には0.90:l〜1.lO:l、である
ような、任意に例えば水酸化ナトリウムおよびカリウム
の如きアルカリ金属水酸化物類と一緒になっていてもよ
い、アルカリ金属硫化物類、好適には水和物もしくは水
性混合物の形の、好適には硫化ナトリウムもしくはカリ
ウムまたはそれらの混合物、から d)アルカリ金属硫化物類C)対有機溶媒類d)のモル
比が1:2〜1:15であるような、任意に同時に触媒
類および/または共−溶媒類と一緒になっていてもよい
、有機溶媒中で、 高分子量の任意に分枝鎖状のポリアリーレンスルフィド
類を製造する方法において、 任意に連続的にしてもよい反応を2〜6(11の、好適
には2〜4個の、容器からなる容器カスケード中で、任
意に高められた圧力下で、混合物中の水が反応前にまた
は反応の予備段階中に全反応成分類の存在下で除去され
るような方法で実施され、そして反応温度が200〜2
70℃、好適には200〜250℃、でありそしてそれ
を個々の反応容器トで連続的に高めることを特徴とする
方法を捉供するものである。
反応時間は広い範囲内で変えることができる。
それは1時間以下ないし5,6日間、好適には1−48
時間、最も好適には2〜18時間、であることができる
。個々の容器中での反応混合物の滞留時間は均一に分配
させることもでき、または異なっていてもよい。
この方法における触媒類としては一般的な物質類、例え
ばアルカリ金属弗化物類、アルカリ金属燐酸塩類および
アルカリ金属カルボン酸塩類、を一般的な量で使用でき
る。1モルのアルカリ金属硫化物当たり0.02〜1.
0モルの触媒が使用される。
Ch Cs脂肪族およ(7Cs C12芳香族カルボン
酸類のN、N−ジアルキルカルボン酸アミド類、例えば
N、N−ジメチルアセトアミド、N、N−ジエチルアセ
トアミドまたはN、N−ジメチルプロピオンアミド、を
例えば共−溶媒類として、1モルのアルカリ金属硫化物
当たり0.02〜1.0モルの量で使用することができ
る。
式IIにおいて、R1は好適には水素、C□−C2Gア
ルキル、c、C20シクロアルキル、C11C24アリ
ール、CマーC24アルキルアリールまたはc、C24
アラルキルを表わす。
さらに、Vいにオルト位置の2個の基R1は総炭素数が
6の縮合芳香族基または5〜6個の環原子および1〜3
個のへテロ原子、例えばN、0およびS、を有する縮合
複素環式環を形成できる。
Arは好適には炭素数が6〜24の芳香族基または炭素
数が6〜24の複素環式基、最も好適には炭素数が6〜
lOの芳香族基または炭素数が6〜lOの複素環式基、
を表すし、該複素環式基は3個までのへテロ原子、例え
ばN、S、0、を含有している。
式(I)または(II)に相当するメタ−およびパラ−
ジハロ芳香族物質類を本発明に従って使用できる。この
場合、メタ一対パラージハロ芳香族物質類の比は30 
: 70までである。
熱可塑的に加工可能なポリアリーレンスルフィド類を得
るためにはp−ジハロ芳香族物質類が最も好適に使用さ
れる。
分枝鎖状のポリアリーレンスルフィド類を製造しようと
するなら、少なくとも0.05モル%の式(I[r)に
相当するトリーまたはテトラ−ハロ芳香族物質を使用で
きる。
アルカリ金属硫化物類は一般的な量でそして一般的な方
法で使用される。例えば硫化ナトリウムおよびカリウム
が適している。硫化水素類から例えばL i OH,N
aOHおよびKOHの如きアルカリ金属水酸化物類を用
いて再生されたアルカリ金属硫化物類を使用することも
できる。各場合とも硫化物類および水酸化物類の両者の
混合物類を使用することもできる。
下記のものが本発明に従って使用できる式(I)に相当
するジハロ芳香族物質類の例である: p−ジフルオロベンゼン、P−ジクロロベンゼン、p−
’)ブロモベンゼン、l−クロel−4−ブロモベンゼ
ン、l、3−ジクロロベンゼン、l。
3−ジブロモベンゼンおよびl−クロロ−3−ブロモベ
ンゼン、それらは個別にまたは相互同士の混合物状で使
用することができる。l、4−ジク0 Oヘンゼンおヨ
ヒ/または1,4−ジブロモベンゼンが特に好適である
下記のものが本発明に従って使用できる式(II)に相
当するジハロ芳香族物質類の例である: 2.5−ジクロロトルエン、2.5−ジクロロキシレン
、l−エチル−2,5−ジクロロベンゼン、l−エチル
−2,5−ジブロモベンゼン、1−エチル−2−ブロモ
−5−クロロベンゼン、1.2,4.5−テトラメチル
−3,6−ジクロロベンゼン、l−シクロヘキシル−2
,5−ジクロロベンセン、l−フェニル−2,5−ジク
ロロベンゼン、l−ベンジル−2,5−ジクロロベンゼ
ン、l−フェニル−2,5−ジクロロベンゼン、l−ベ
ンジル−2,5−ジクロロベンゼン、1−2ェニル−2
,5−ジブロモベンゼン、1−P−1リルー2.5−ジ
クロロベンゼン、t−p−トリル−2,5−ジブロモベ
ンゼン、l−ヘキシル−2,5−ジクロロベンゼン、2
.4−ジクロロトルエン、2.4−ジクロロキシレン、
2゜4−ジブロモクメンおよび1−シクロへキシル−3
,5−ジクロロベンゼン。それらは個別にまたは相方同
士の混合物状で使用できる。
下記のものが本発明に従って使用できる式(III)に
相当するトリーまたはテトラ−ハロ芳香族物質類の例で
ある; 1.2.;3−トリクロロベンゼン、1,2.4−トリ
クロロベンゼン、1,2.4−)ジブロモベンゼン、1
,3.5−トリクロロ−2,4,6−トリメチルベンゼ
ン、1,2.3−トリクロロナフタレン、1,2.4−
)リクロロナフタレン、1.2.6−)リクロロナフタ
レン、2,3.4−トリクロロトルエン、2,3.6−
)ジクロロトルエン、1,2,3.4−テトラクロロナ
フタレン、l、、2,4.5−テトラクロロベンゼン。
2.2′、4.4′−テトラクロロビフェニルおよび1
,3.5−)リクロロトリアジン。
本発明用に適している有機溶媒類の例はラクタム類、例
えばN−アルキルラクタム類、例えばN−メチルピロリ
ドン、N−エチルピロリドン、N−メチルピペリドン、
N−イソプロピルピロリドンおよびN−メチルカプロラ
クタム、である。
溶媒類の沸点は200℃以上でなければならない。
、 反応は一般に大気圧下で圧力を適用せずに実施され
る。ある場合には0.1バール〜4バールの過剰圧力を
使用することが有利である。各容器中で同一圧力を有す
ること、すなわち全カスケードを定圧的に操作すること
、も可能である6個々の容器中で異なる圧力を設定する
ことも可能である。
本発明の方法を実施する際には、全反応成分類を全て一
度にいずれかの順序で容器カスケードの第一反応容器(
脱水容器)中に加えることができる。脱水段階中に水を
含有している成分類を計量添加することもできる。脱水
は一般に160〜21O℃の温度において行なわれ、そ
して比較的少量の残留量の水の分離を改良するためには
任意に〉0.7バールの微真空を適用することにより行
なうこともできる。カスケードの個々の容器中の温度は
異なっていてもよい。温度は−・殻に、容器中の温度が
段階毎に5〜30℃ずつ異なるように選択できる。特定
温度を得るために各容器中で特定圧力を設定することが
↑きる。
第一・反応容器中では160℃〜210”0の温度が設
定される。容器中でゆっくり上昇する温度にすることも
できる。少なくとも5個の容器からなる容器カスケード
を使用するときには物質類を連続的に(一定状態)次の
4個の反応容器中に加えることができ、または比較的大
量のそれらのバッチをそれに対応して長い時間間隔で加
えることもできる。例えば下記の如きカスケードを使用
することにより、反応容器数に依存して各容器に対して
種々の温度範囲を設定することができる:P P p P P ppp PPPP 5 凶 υ 寸 り の 各容器中の滞留時間は各温度範囲内で反応速度に依存し
ており、同一であってもまたは異なっていてもよく、そ
れは24時間まで、好適には1〜10時間、持続する。
全反応時間は48時間まで、好適には2〜18時間、持
続する。
容器カスケード中の反応は連続的にまたは不連続的に実
施できる。
反応混合物の処理およびポリアリーレンスルフィド類の
単離は公知の方法で実施できる。
ポリアリーレンスルフィドは反応溶液から例えば濾過も
しくは遠心の如き一般的な方法により直接分離すること
もでき、または例えば水および/または希酸類の添加後
にのみ分離することもできる。ポリアリーレンスルフィ
ドを分離した後に、それを一般的には水洗する。この洗
浄の他にまたはその後に実施される他の洗浄用液体類を
用いる洗浄または抽出も可能である。
ポリアリーレンスルフィドは例えば上記の如き溶媒の蒸
留除去およびその後の洗浄により回収することもできる
処理は連続的におよび不連続的に実施できる。
本発明に従うポリアリーレンスルフィド類を他の重合体
類、顔料類および充填剤類、例えばグラファイト、金属
粉末、ガラス粉末、石英粉末、グラスファイバー、とま
たはポリアリーレンスルフィド頻用の一般的な添加物類
、例えば一般的な安定剤類もしくは型抜き剤類、と混合
することもできる。
ポリアリーレンスルフィド類の融解流動性は一般的にA
STM1238−70に従い316℃において5kg重
量を使用して測定され、そしてg/10分間で示される
しかしながら、この測定は重合体融解物の高い放電速度
のために高い融解流動値では困難を生じることがある。
この理由のために、306℃における重合体融解物の融
解粘度ηm(Pa、S)が、剪断負荷(Pa、s)の函
数としてインストロン回転粘度計を使用して測定される
この方法で融解粘度が10−1〜io’Pa。
Sにわたる非常に広い範囲で測定できる。インストロン
−レオメータ−中の固体板および回転可能な円錐体の間
で重合体を融解させ、そして円錐の回転時間を測定する
。融解粘度は回転時間から剪断負荷、角速度および装置
データの函数として計算できる。インストロンによるモ
デル3250レオメータ−を使用し、円錐体および板の
直径は2cmであった。
η= l 02Paの剪断負荷において測定された融解
粘度が示されている。
本発明に従うボリアリーシンスルフイド類は反応混合物
からの単離直後に一般にO,1XlO’〜5.10@P
a、sの、好適には0.2×10”〜lO’Pa、sの
、融解粘度および良好な色彩性質を有している。それら
は押出し、押出し吹きつけ、射出成型または他の一般的
な加工技術により直接加工できてフィルム、成型品、ま
たは繊維を製造できる。それらは一般的な方法で、自動
車部品類、充填物類、電気部品類、例えばスイッチ類、
電子板、耐化学性部品類および気候の影響下で安定な装
置、例えばポンプハウジングおよびポンプ羽根、食刻浴
用のシース、封印環、事務機械および電送装置用の部品
類、並びに家庭用装置類、弁類およびポールベアリング
部品類用に、使用できる。
実施例1 2個の反応容器からなる装置の使用。
2000gのN−メチルカプロラクタム、616.5g
の硫化ナトリウム三水#I(=4.73モル)、56g
の50%水酸化ナトリウム溶液、682.2gの1.4
−ジクロロベンゼン(=4゜64モル)、4.21gの
トリクロロベンゼン(ジクロロベンゼンを基にして0.
5モル%)および60.4gのN、N−ジメチルアセト
アミドを温度計、スタラー、蒸留物−分離器付きのカラ
ムおよびベースブロワ−を備えた4リツトル容器ヴに入
れ′た。混合物をゆっくりと沸点に加熱した。水を水お
よび1.4−ジクロロベンゼンからなる蒸留している共
沸混合物から分離し、モして1.4−ジクロロベンゼン
を反応容器中に再添加した。最後の方では微真空を適用
した2時間の蒸留時間後には、蒸留物中または底部中で
はもはや水が検出できなかった。反応混合物を次に19
0℃に加熱した。400gのN−メチルカプロラクタム
を第二の容器中にいれ、そして230℃に予備加熱した
。容器lからの反応混合物を次に連続的に容器2中に2
25〜230℃の温度において計量添加した。反応混合
物を次にさらに7時間にわたって加熱還流し、そして生
成物を一般的方法で単離した。y)m=3.8X102
Pa、s (?=102Paにおける)の融解粘度を有
する481.1gのポリアリーレンスルフィド(=1.
4−ジクロロベンゼンを基にして96.0%の収率)が
得られた。
実JILヱ 4個の反応容器からなる装置の使用。
実施例1と同様な装置。
2000gのN−メチルカプロラクタム、616.6g
の硫化ナトリウム三水塩、682.2gの1.4−ジク
ロロベンゼン、76.1gの酸8ナトリウムおよび4.
9gの50%水酸化ナトリウム溶液を実施例1中の如く
[7て第一の容器中にいれそして脱水した。混合物を次
に190℃に加熱した。150gのN−メチルカプロラ
クタムを第二容器中にいれそして225℃に加熱した。
反応混合物を次に、215〜220℃の温度が保たれて
いるような方法でバッチ式に計量添加した。
反応混合物を次に220℃において3時間保った。15
0gのN−メチルカプロラクタムを第三容器中で230
℃に加熱し、そして容器2からの内容物を225℃〜2
30℃の温度が保たれているような方法で加えた0次に
混合物を還流下で3時間加熱すると、温度が235℃に
上昇した。第三容器の内容物を約230〜235℃の温
度において計量添加した。それを次に還流下で4時間加
熱した。ηm=140Pa、s (τ=102Paにお
ける)の融解粘度を有する473.5gのポリアリーレ
ンスルフィド(=1,4−ジクロロベンゼンを基にして
94.5%の収率)が得られた。
夾施璽J 6個の容器からなる装置の使用。
実施例2と同様であるが下記の事項を変えた装置: 容器 計量添加 保持 出発 時間 番号 温度 温度 溶液 NMC末 1 − 205℃ − 2210−215℃ 215℃ 100g 33 22
0−225℃ 225℃ 100g 34 225−2
30℃ 230℃ 100g 25 230−235℃
 235℃ 100g 36235℃ RF*本 −2 *NMC= N−メチルカプロラクタム零准RF=還流 実施例1中の如き重量測定された試料だ、ηm=590
Pa、s (τ=102Paにおける)の融解粘度を有
する473.7gのポリアリーレンスルフィド(=1,
4−ジクロロベンゼンを基にして94.5%の収率)が
得られた。
支施剖」 定常状態方法での4個の容器からなる装置の使用。容器
2〜4にはさらに温度設定用の過剰圧力調節が備えられ
ていた。容器lは2個設置されていた。
温 ・ la 200℃ 1バール 重量測定された1b 脱水
 試料(または逆) 2220℃ 1−1.4バール 3000g3230℃
 1−1.8バール 3000g4240℃ l−1,
5バール 4000gさらに400gのN−メチルカプ
ロラクタムおよび7.16gの1 、2 、4− トリ
クロロベンゼン(l、4−ジクロロベンゼンを基にして
0.85モル%)を含有していること以外は実施例2中
の如き重量測定された試料。容器1〜2.2〜3、およ
び3〜4の生産量はiooogであった。
連続的な生産においては、ηm=3XlO”Pa、s 
((=102Paにおける)の融解粘度を有する1 3
6.3gのポリアリーレンスルフィF(=1.4−ジク
ロロベンゼンを基にして96.1%の収率)が1時間で
得られた。
この連続的生産を確実にするために、脱水または200
℃への加熱を容器1aまたはlb中で交πに実施した。
夾施遺J それぞれ100gの10個のバッチ中で1000g/時
の生産量を用いたこと以外は実施例4中の如くであった
ηm=9.8X102Pa、s(τ=lO’Paにおけ
る)の融解粘度を有する125.9gのポリアリーレン
スルフィド(=l、4−ジクロロベンゼンを基にして9
5.8%の収率)が得られた。
特許出願人 バイエル会アクチェンゲゼルシャ第1頁の
続き 0発 明 者 ボルフガング・ミヒヤ エル・アイザーマン 0発 明 者 ディーター・フライタ ーフ ドイツ連邦共和国デー4000ジュツセルドルフ3トア
ンデンケンペン 25 ドイツ連邦共和国デー4150クレーフエルト・ハーゼ
ンハイデ10

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、a)50〜100モル%の下記の式:に相当するジ
    ハロ芳香族物質類および0〜50モル%の下記の式: に相当するジハロ芳香族物質類 [式中、 Xは互いにメタ−またはパラ−位置におけるハロゲンを
    表わし、そして R1は同一または異なっており、水素、アルキル、シク
    ロアルキル、アリール、アルキルアリール、アリールア
    ルキルを表わし、互いにオルト位置の2個の基R1が結
    合して芳香族または複素環式環を形成することもでき。 そして1個の基illは常に水素以外のものである]。 b)成分類a)およびb)の合計を基にして0〜5モル
    %の下記の式: %式%() [式中、 Arは芳香族または複素環式基であり、Xはハロゲンを
    表わし、そして nは3または4である] に相当するトリーまたはテトラ−ハロ芳香族物質、 c)(a+b):cのモル比が0.85:l〜1.15
    :1であるような、任意にアルカリ土属水酸化物類と一
    緒になっていてもよい、アルカリ金属硫化物類、および d)アルカリ金属硫化物類C)対有機溶媒類d)のモル
    比がl:2〜1:15であるような、任意に触媒類およ
    び/または共−溶媒類と同時に使用してもよい、有機溶
    媒 から高分子量の任意に分枝鎖状のポリアリーレンスルフ
    ィド類を製造する方法において、任意に連続的にしても
    よい反応を2〜6個の容器からなる容器カスケード中で
    、任意に高められた圧力下で、混合物中の水が反応前に
    または反応の予備段階中に全反応成分類の存在下で除去
    されるような方法で実施し、次いで反応温度を個々の反
    応容器上で連続的に高めることを特徴とする方法。 2.200℃〜250℃の温度を反応中に使用すること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、反応温度を容器毎に上昇させ、各段階毎に温度が5
    〜30℃だけ異なることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の方法。 4、特定の温度を設定するためにわずかに過剰の圧力を
    使用することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    方法。 5、計量添加を容器毎に連続的に実施することを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の方法。 6、N−メチルカプロラクタムを極性有機溶媒として使
    用することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方
    法。 7、アルカリ金属カルボン酸塩類を触媒として使用する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方法。 8、N、N−ジアルキルカルボン酸アミド類を共−溶媒
    類として使用することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の方法。 9.1.4−ジクロロベンゼンを式(I)に相当するジ
    ハロ芳香族物質として使用することを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の方法。 10.1.2.4−トリクロロベンゼンを式(m)に相
    当するポリハロ芳香族物質として使用することを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の方法。 11、特許請求の範囲第1項に従い製造されたポリアリ
    ーレンスルフィド類。
JP60053526A 1984-03-23 1985-03-19 高分子量の任意に分枝鎖状のポリアリーレンスルフイド類の製造方法 Granted JPS60212429A (ja)

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