JPS6140690B2 - - Google Patents

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JPS6140690B2
JPS6140690B2 JP59044235A JP4423584A JPS6140690B2 JP S6140690 B2 JPS6140690 B2 JP S6140690B2 JP 59044235 A JP59044235 A JP 59044235A JP 4423584 A JP4423584 A JP 4423584A JP S6140690 B2 JPS6140690 B2 JP S6140690B2
Authority
JP
Japan
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catalyst
polyphenylene oxide
producing polyphenylene
diamine
carbon atoms
Prior art date
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Application number
JP59044235A
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English (en)
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JPS59196318A (ja
Inventor
An Haitsutoko Debora
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JPS59196318A publication Critical patent/JPS59196318A/ja
Publication of JPS6140690B2 publication Critical patent/JPS6140690B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/34Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives
    • C08G65/38Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives derived from phenols
    • C08G65/44Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives derived from phenols by oxidation of phenols

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polyethers (AREA)

Description

【発明の詳现な説明】 本発明は、モノヒドロキシ芳銙族化合物の酞化
的カツプリングによるポリプニレンオキサむド
の補造に係り、䞔぀この皮の補造に有甚な觊媒に
係る。最も広い意味で本発明はその䞀面に斌い
お、銅むオン源、臭化物むオン源及びアミン成分
をブレンドしお補造され、前蚘アミン成分の少な
くずも䞀郚が次匏を有するゞアミンの少なくずも
皮である組成物から成る酞化的カツプリング觊
媒に関するものである。
ここで、Ar1及びAr2の各々は玄〜10個の炭
玠原子を含有する芳銙族基であり、R1及びR3の
各々は氎玠又は〜個の炭玠原子を含有する飜
和脂肪族基であり、R2は〜個の炭玠原子を
含有する二䟡の飜和脂肪族又は脂環匏基である。
モノヒドロキシ芳銙族化合物の酞化的カツプリ
ングによるポリプニレンオキサむドの補造は圓
業界で公知である。ポリプニレンオキサむド及
びその補造方法を開瀺しおいる特蚱には以䞋のも
のがあり、これら匕甚しおその開瀺内容を本明现
曞䞭に包含する。米囜特蚱第3306874号以䞋 ’
874ず略す、同第3306875号以䞋 ’875ず略
す、同第3384619号、同第3432466号、同第
3639656号、同第3642699号、同第3661848号、同
第3733299号、同第3914266号以䞋 ’266ず略
す及び同第4028341号以䞋 ’341ず略す。
珟圚モノヒドロキシ芳銙族化合物からのポリフ
゚ニレンオキサむドの補造に奜たしい觊媒ずしお
は銅―臭化物―アミン觊媒がある。この觊媒は、
兞型的には、しばしばモノヒドロキシ芳銙族化
合物溶液䞭で銅むオン源、臭化物むオン源及び
アミン成分をブレンド混合しお䜜補する。このア
ミン成分は少なくずも皮のアミンを含み、通垞
は異なる化孊構造を有する耇数のアミンから成
る。特に、少なくずも皮の第䞉玚モノアミン、
少なくずも皮の第二玚モノアミン及び少なくず
も皮のゞアミンから成る混合物が奜たしい。
’341特蚱に開瀺されおいるずおり、前蚘觊媒
に奜たしく䜿甚されるゞアミンは、個の窒玠原
子を結ぶC2-4アルキレン又はC3-7シクロアルキレ
ン、奜たしくぱチレン基を有し䞔぀各窒玠に
個のバルキヌなアルキル基が結合しおいるもので
ある。前蚘特蚱に開瀺されおいる奜たしいゞアミ
ンはN′―ゞ――ブチル゚チレンゞアミン
である。しかしながら、このゞアミンは重合過皋
でしばしば極めお急速に消費され重合を完結する
には頻繁に補絊しなければならないこずが刀明し
た。
埓぀お、本発明の基本的な目的は、ポリプニ
レンオキサむド補造甚の改良觊媒系を提䟛するこ
ずにある。
本発明の他の目的は、改良觊媒を䜿甚するポリ
プニレンオキサむドの補造方法を提䟛するこず
であり、その改良点は觊媒の成分であるゞアミン
の特定に垰因しおいる。
曎に別の目的は、重合に際しおゞアミン成分の
消費量の少ないこずに特城を有する觊媒系及び重
合法を提䟛するこずである。
その他の目的の䞀郚は自明であり䞀郚は以䞋の
蚘茉から明らかずなろう。
本発明のポリプニレンオキサむドの補造に有
甚で兞型的なモノヒドロキシ芳銙族化合物以埌
単に「プノヌル類」ず称するこずもある
は次匏を有する。
ここでR4は䜎玚第䞀玚アルキル基であり、R5
は䜎玚第䞀玚又は第二玚アルキル基である。「䜎
玚」ずは個たでの炭玠原子を含有するこずを瀺
す。䜎玚第䞀玚アルキル基の䟋ずしおは、メチ
ル、゚チル、―プロピル、―ブチル、む゜ブ
チル、―アミル、む゜アミル、―メチルブチ
ル、―ヘキシル、―ゞメチルブチル、
―、―又は―メチルペンチル及び盞圓するヘ
プチル基があり、䜎玚第二玚アルキル基の䟋ずし
おは、む゜プロピル、sec―ブチル及び―゚チ
ルプロピルがある。R4及びR5は分枝よりは真鎖
が奜たしい。R4ずR5がメチル以倖の基であるポ
リプニレンオキサむドは䞀般にこれらが双方ず
もメチル基である堎合よりも望たしい特性を瀺す
わけではなく、しかも―キシレノヌルは最
も入手し易く䞔぀最も安䟡な―ゞアルキル
プノヌルであるので、―キシレノヌルの
䜿甚が奜たしい。この堎合埗られるポリプニレ
ンオキサむドはポリ―ゞメチル―
―プニレンオキサむドである。他の適するフ
゚ノヌル類は、 ’874、 ’875及び ’341特蚱に
開瀺されおいる。
モノアミンを含有する皮々の銅䞀臭化物―アミ
ン觊媒がポリプニレンオキサむドの補造甚に開
瀺されおおり、そのような觊媒及び又はモノア
ミンの任意のものが本発明に䜿甚し埗る。觊媒䞭
の銅むオン源ずしおは ’874及び ’875特蚱䟋
えば、 ’874の第欄第62行目〜第欄第61行
目に開瀺されおいる第䞀又は第二銅化合物の任
意のものでよく、奜たしくは酞化第䞀銅
Cu2Oである。
臭化物むオン源は、 ’341特蚱に開瀺されおい
るいずれのものでもよい。特に該特蚱の第欄第
61行目〜第欄第53行目を参照されたい。䟋え
ば、無機臭化物でもよい䜆し臭化アンモニりム
は陀く。このアンモニりムむオンは銅むオンず共
に匷固な錯䜓をも圢成するからであるし、臭玠
及び臭化氎玠でもよい。又、反応条件䞋で臭化物
むオンを生ずる有機臭玠化合物も䜿甚である。䟋
えば―ブロモヌ―キシレノヌルがある。
唯䞀の基本的な芁件は、臭玠化合物が、反応混合
物に可溶な圢態の臭化物むオンを䟛絊し埗るこず
である。臭玠化合物自䜓が䞍溶でも、アミン成分
ず共に可溶性錯䜓を圢成するか又は酞化的カツプ
リング条件䞋で可溶性生成物を生じるものであれ
ば同様に充分䜿甚し埗る。臭化銅以倖の金属臭化
物を䜿甚する堎合、䜿甚する特定の金属は単に遞
択すればよい。これらのうちのいく぀か䟋えば
コバルトはアミンず錯䜓を圢成するので、䜿甚
するアミンの量を適切に調敎する必芁が時には生
じ埗る。金属臭化物を䜿甚する堎合、䜎䟡栌及び
入手容易ぜあるためにアルカリ金属又はアルカリ
土類金属の臭化物、䟋えば臭化ナトリりムがしば
しば䜿われる。臭化氎玠はアミンず反応しおアミ
ン臭化氎玠酞塩を圢成し䞔぀この臭化物はプノ
ヌルず反応し同時に臭化氎玠を生成するため、こ
の堎合にもアミンの量を調敎する必芁が生じ埗
る。
䞀般に奜たしい臭玠源はHBrであり、これは銅
源ず共に酞化第䞀銅の臭化氎玠酞氎溶液ずなるの
で郜合がよい。
觊媒混合物䞭のモノアミン成分は ’874、 ’
875、 ’266及び ’341特蚱に開瀺されおいる任
意のものでよい。しかしながら、このモノアミン
成分が ’875及び ’341特蚱、特に ’875の第
〜欄及び ’341の第欄第24〜33行に開瀺され
おいるものから遞択し埗る第䞉玚モノアミンを少
なくずも皮含有するず奜たしい。第䞉玚モノア
ミンは耇玠環匏又はトリアルキルアミンでよく、
これらは小さい断面積を有する少なくずも個の
基に結合したアミン窒玠を有するこずが特城であ
る。トリアルキルアミンの堎合、少なくずも個
のアルキル基がメチルで、残りが1-8第䞀玚又
は3-8第二玚アルキルであるものが奜たしく、
第番目の眮換基が個以䞋の炭玠原子を有する
ものがより奜たしい。第䞉玚モノアミンの䟋ずし
おは―メチルピロリゞン及びゞメチル――ブ
チルアミンがあるが埌者が奜たしい。
堎合によ぀おは、 ’874特蚱の第欄第62行目
〜第欄第13行目に開瀺されおいるような第二玚
モノアミン少なくずも皮を觊媒䞭に甚いおもよ
い。このような第二玚モノアミンが存圚するず、
生成ポリマヌの衝撃匷さ及び觊媒掻性が増倧する
ずいう効果があるようである。第二玚モノアミン
の䟋ずしおは、ゞメチルアミン、ゞ゚チルアミ
ン、ゞプロピルアミン、ゞブチルアミン、ゞむ゜
プロピルアミン、ゞベンゞルアミン、ゞシクロヘ
キシルアミン、ゞ゚タノヌルアミン、゚チルメチ
ルアミン、メチルプロピルアミン、アリル゚チル
アミン、メチルシクロヘキシルアミン、モルホリ
ン、メチル――ブチルアミン、゚チルむ゜プロ
ピルアミン、ベンゞルメチルアミン、オクチルベ
ンゞルアミン、オクチルクロロベンゞルアミン、
メチルシクロヘキシルアミン、メチルプネチル
アミン、ベンゞル゚チルアミン、ゞクロロプ
ネチル―アミン、―メチルアミノ――プ
ニルプロパン及び―メチルアミノ――ペンテ
ンがある。脂肪族アミン、特に脂肪族基が真鎖の
炭化氎玠基であるものが奜たしく、最も奜たしい
この皮のアミンはゞ――ブチルアミンである。
本発明の基本的で新芏な特城は、觊媒のゞアミ
ン成分の特定にある。このゞアミンは前蚘匏を
有しおおり、匏䞭、各Ar1及びAr2は〜10個の
炭玠原子を有する芳銙族基である。これは芳銙族
炭化氎玠基でもよいし又は眮換基、兞型的には電
子䟛䞎性眮換基䟋えばアルキル、ヒドロキシ、ア
ルコキシ又はアルキルチオを含有するものでもよ
い。䞀般にこのような眮換基は各芳銙族基に぀い
お玄個以䞋存圚する。芳銙族基の䟋ずしおは、
プニル、ナフチル、トリル、キシリル、ヒドロ
キシプニル、メトキシプニル、ヒドロキシナ
フチル及びメチルチオナフチルがある。芳銙族炭
化氎玠基特にプニル基が奜たしい。
R1及びR3は、倫々、氎玠又は飜和䜎玚脂肪族
基であり、この甚語「䜎玚」は個たでの炭玠原
子を含有する基を意味する。これらの基は炭化氎
玠基又は基の炭化氎玠ずしおの特性を実質的に倉
化させない眮換基で眮換された基でよい。この眮
換基の䟋ずしおは、ヒドロキシ、アルコキシ、フ
ルオロ、アルキルチオ、ケトン及びカルボン酞゚
ステル基がある。䞀般に、各基にはこのような眮
換基が玄個以䞋存圚する。
匏の化合物に包含されるものずしお、R1及
びR3が䞀緒にな぀お、〜個の炭玠原子を含
有する二䟡の飜和脂肪族基を圢成しおいるものも
ある。即ち、R1及びR3は䞀緒に゚チレン、プロ
ピレン、トリメチレン、テトラメチレン等を圢成
しおいおもよい。このような化合物では、分子の
䞭倮郚は個の窒玠原子がヘテロ原子である耇玠
環ずな぀おいる。匏の化合物で奜たしいのは、
R1及びR3が倫々氎玠これが特に奜たしい又
はメチルであるか、又は䞀緒にな぀お゚チレン基
を圢成しおいるものである。
R2は〜個の炭玠原子を含有する二䟡の飜
和脂肪族又は脂環匏基である。䟋えば、R1及び
R3に぀いお䞊蚘した二䟡の脂肪族基、及びシク
ロブチレン、シクロペンチレン、シクロヘキシレ
ン及びメチルシクロヘキシレンのような脂環匏基
を包含する。最も普通には、R2は〜個の炭
玠原子を含有する脂肪族基であり、゚チレン基が
奜たしい。
䞊述のこずから明らかなように、本発明に斌い
おは広範囲の第二玚、第䞉玚及び第二玚―第䞉玚
混合ゞアミンが䜿甚し埗る。ゞアミンの䟋ずしお
は、N′―ゞプニル゚チレンゞアミン、
N′―ゞプニル―N′―ゞメチル゚チレ
ンゞアミン及びN′―ゞプニルピペラゞン
がある。
堎合によ぀おは反応速床促進剀ずしお盞転移剀
も反応系に䜿甚するこずができる。有甚な盞転移
剀は米囜特蚱第3988297号匕甚しお本明现曞䞭
に包含するに開瀺されおいる。特に第欄第11
〜26行及び第欄第〜23行参照。䞀般に奜たし
い盞転移剀はアドゞ゚ンAdogen464であり、
これは塩化メチルトリアルキルアンモニりム䜆
しアルキル基は〜10個の炭玠原子を有するで
ある。
反応混合物䞭に皮又はそれ以䞊の溶媒が存圚
しおもよい。兞型的な溶媒は ’874、 ’875及び
’341特蚱に開瀺されおいる。溶媒の機胜は、フ
゚ノヌル及び觊媒の双方が可溶な液盞を提䟛する
こずであり、反応生成物の溶媒ずしお䜜甚する必
芁はない。溶媒の䟋ずしおはトル゚ン及びベンれ
ンがあるが、他の安䟡で入手容易な垂販の溶媒も
䜿甚し埗る。
銅―臭化物―アミン觊媒の厳栌な調敎法は決定
的なものではないが、しばしばプノヌルに溶解
した溶液状で䜿甚され、この堎合プノヌルを予
じめ䜜成した觊媒に添加する方がこの逆より奜た
しい。遞択し埗る皮々の手順が ’875特蚱の第17
欄第〜19行に蚘茉されおいる。
本発明によるず、酞化的カツプリング反応は、
箄40℃たでの枩床で兞型的には玄0.8〜1.2SCFH
の速床で、プノヌル、觊媒及び䜿甚した堎合
には溶媒の混合物䞭に単に酞玠を通すこずによ
぀お実斜され、熱が発生しなくなるたで又は所望
の酞玠が吞収されるたで続ける。通垞䜿甚する酞
玠の量はプノヌルモルに぀き玄0.5〜モル
である。所望により酞玠を䞍掻性ガスで垌釈する
か又は空気を䜿甚するこずができるが、玔酞玠の
䜿甚が奜たしい。枛圧又は加圧でも実斜し埗るが
殆んど必芁がない。
本発明はバツチ匏及び連続匏の倚方に䜿甚し埗
る。バツチ匏プロセスの堎合所芁時間は通垞玄
〜時間である。
酞化的カツプリング工皋に䜿甚する反応物質及
び觊媒成分の割合は倚少重芁であるが唯䞀の割合
が臚界的ずなるわけではない。䞀般にプノヌル
は党溶液重量の玄〜60、奜たしくは10〜40
、最も奜たしくは15〜25の量で䜿甚される。
垂販甚に望たしい分子量の生成物はプノヌル25
皋床で最も容易に埗られる。
本発明の觊媒掻性は觊媒が比范的䜎濃床で䜿甚
し埗るようなものである。䟋えば、銅の割合は䞀
般にプノヌル玄100〜1500、奜たしくは250〜
1000モルに察しおモルである。觊媒䞭の臭化物
ず銅むオンのモル比は觊媒掻性に圱響を及がし、
Cu1モルに察しおBr少なくずも玄3.5モルの割合
が奜たしい。BrCu比の䞊限は臚界的ではない
が又は12若しくはこれ以䞊のモル比で䜿甚し埗
る。通垞奜たしいモル比はCu1モルに぀きBr5〜
モルである。
銅モルに぀き、䞀般に、ゞアミンは玄0.4〜
モル、第䞉玚モノアミンは玄10〜100モル、奜
たしくは20〜60モルの量で甚いられる。第二玚モ
ノアミンが存圚する堎合、䞀般にプノヌルに察
し玄0.5〜モル、奜たしくは0.5〜モルの
量で䜿甚される。これに関しおはゞブチルアミン
がゞメチルアミンより優れおいるようである。埌
者は觊媒掻性を䜎䞋させ埗る。盞転移剀が存圚す
る堎合兞型的な䜿甚量はプノヌルに察しお玄
0.1〜0.8重量、奜たしくは0.1〜0.2重量であ
る。
本発明によ぀お補造されたポリプニレンオキ
サむドは、兞型的には、玄5000〜75000の重量平
均分子量を有しおおり、これはクロロホルム䞭25
℃で枬定した固有粘床玄0.01〜0.75dlに盞圓
する。奜たしい分子量は玄50000以䞊である。生
成ポリマヌは垞甚手段䟋えばポリマヌに察する非
溶媒の添加により沈柱させお溶液から単離でき
る。
本発明の觊媒䞭に䜿甚するゞアミンの特城は、
埓来䜿われおいたゞアミンに比范しお、重合䞭の
消費速床が遅いこずである。曎に、本発明の觊媒
は加氎分解に察しお安定であり、それ故反応䞭生
成した氎を陀去する必芁がない。
以䞋実斜䟋により本発明方法を説明する。
実斜䟋  2.6―キシレノヌル40、ゞメチル――ブチ
ルアミン1.96ml、ゞ――ブチルアミン0.52ml、
Adogen464 0.02及びN′―ゞプニル゚チ
レンゞアミン0.1546から成る混合物をトル゚ン
で垌釈しお20mlずし、振動ミキサヌ、酞玠導入口
及び枩床蚈を備えた管に移した。混合物に分間
酞玠を通した埌、48臭化氎玠氎溶液20mlに溶解
した酞化第䞀銅2.36の溶液0.224mlを添加し
た。0.84モル時、40℃で時間酞玠を通し た。ポリプニレンオキサむドポリマヌをメタノ
ヌルで沈柱させお単離した。固有粘床は0.43dl
であり、重量平均分子量52800に盞圓しおい
た。
実斜䟋  N′―ゞプニル゚チレンゞアミンの代わ
りに圓モル量のN′―ゞプニルピペラゞン
を甚いお実斜䟋の手順を繰り返した。重合時間
は玄時間であ぀た。生成物は、重量平均分子 量49100に盞圓する固有粘床0.38dlを有しお
いた。
実斜䟋  N′―ゞプニル゚チレンゞアミンに替え
お圓モル量のN′―ゞプニル―N′―ゞ
メチル゚チレンゞアミンを䜿甚し䞔぀Cu2O
HBr溶液0.448mlを䜿甚しお実斜䟋の手順を繰
り返した。重合時間は玄時間であ぀た。生成 物は、重量平均分子量50200に盞圓する固有粘床
0.43dlを有しおいた。

Claims (1)

  1. 【特蚱請求の範囲】  銅むオン源、臭化物むオン源及びアミン成分
    をブレンドしお補造される組成物から成る觊媒で
    あ぀お、前蚘アミン成分の少なくずも郚分が、
    匏 匏䞭、Ar1及びAr2の各々は玄〜10個の炭
    玠原子を含有する芳銙族基であり、R1及びR3の
    各々は氎玠又は飜和䜎玚脂肪族基であるか、又
    は、R1及びR3は䞀緒に〜個の炭玠原子を含
    有する二䟡の胞和脂肪族基を圢成し、R2は〜
    個の炭玠原子を含有する二䟡の飜和脂肪族又は
    脂環匏基であるを有するゞアミンの少なくずも
    皮であるポリプニレンオキサむド補造甚觊
    媒。  アミン成分が少なくずも皮の第䞉玚モノア
    ミン、少なくずも皮の第二玚モノアミン及び前
    蚘ゞアミンから成り、前蚘匏䞭R2が〜個の
    炭玠原子を含有する脂肪族基であるこずを特城ず
    する特蚱請求の範囲第項に蚘茉のポリプニレ
    ンオキサむド補造甚觊媒。  銅及び臭化物むオン源が酞化第䞀銅の臭化氎
    玠氎溶液であるこずを特城ずする特蚱請求の範囲
    第項に蚘茉のポリプニレンオキサむド補造觊
    媒。  臭化物むオン察銅むオンのモル比が少なくず
    も玄3.5であり、第䞉玚モノアミン察銅のモ
    ル比が玄10〜玄100であり、ゞアミン察
    銅のモル比が玄0.4〜玄であるこずを
    特城ずする特蚱請求の範囲第項に蚘茉のポリフ
    ゚ニレンオキサむド補造甚觊媒。  第䞉玚モノアミンがゞメチル――ブチルア
    ミンであり第二玚モノアミンがゞ――ブチルア
    ミンであるこずを特城ずする特蚱請求の範囲第
    項に蚘茉のポリプニレンオキサむド補造甚觊
    媒。  ゞアミンがN′―ゞプニル゚チレンゞ
    アミン、N′―ゞプニル―N′ゞメチル
    ゚チレンゞアミン又はN′―ゞプニルピペ
    ラゞンであるこずを特城ずする特蚱請求の範囲第
    項に蚘茉のポリプニレンオキサむド補造甚觊
    媒。  ゞアミンがN′―ゞプニル゚チレンゞ
    アミンであるこずを特城ずする特蚱請求の範囲第
    項に蚘茉のポリプニレンオキサむド補造甚觊
    媒。  ゞアミンがN′―ゞプニル―N′―
    ゞメチル゚チレンゞアミンであるこずを特城ずす
    る特蚱請求の範囲第項に蚘茉のポリプニレン
    オキサむド補造甚觊媒。  ゞアミンがN′―ゞプニルピペラゞン
    であるこずを特城ずする特蚱請求の範囲第項に
    蚘茉のポリプニレンオキサむド補造甚觊媒。  臭化物むオン源が臭化アンモニりムを陀い
    お遞択される特蚱請求の範囲第項に蚘茉のポリ
    プニレンオキサむド補造甚觊媒。
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