JPS62148525A - 変性ポリフエニレンエ−テル樹脂 - Google Patents

変性ポリフエニレンエ−テル樹脂

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JPS62148525A
JPS62148525A JP28944585A JP28944585A JPS62148525A JP S62148525 A JPS62148525 A JP S62148525A JP 28944585 A JP28944585 A JP 28944585A JP 28944585 A JP28944585 A JP 28944585A JP S62148525 A JPS62148525 A JP S62148525A
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JP
Japan
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polyphenylene ether
ether resin
resin
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JP28944585A
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English (en)
Inventor
Akon Higuchi
亜紺 樋口
Takayuki Yokoyama
高幸 横山
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は溶液系における低分子化合物の分離、濃縮等を
行うのに適した限外濾過膜、逆浸透膜およびイオン交換
樹脂などの形成用素材として有用な新規な樹脂、および
その製造方法に関する。
〔従来の技術〕 耐熱、耐薬品性に優れた半透膜を作成するための原料樹
脂として、近年分子設計上、耐熱性を有するアモルファ
スな疎水性エンジニアリングプラスチックスに荷電基を
導入した樹脂が提案されてきている。この樹脂は、ポリ
マーの疎水性主鎖が3次元骨格としての役割を果すため
、作成される膜の分離特性、透過量などの物性値が高温
溶液中においても比較的安定であるという特徴を有する
またアニオン性の荷電基をエンジニアリングプラスチッ
クスに導入する方法としては、従来、芳香族環にスルホ
ン酸基を直接導入するスルホン化が主に用いられてきた
。スルホン化ポリスルホン(米国特許第3709841
号明細書)に代表されるスルホン化エンジニアリングプ
ラスチックスは、比較的合成法が容易であるため、アニ
オン性半透膜用素材として主によく用いられている。し
かしながら、スルホン化は可逆反応である(R,T、 
Morrisonand R,N、 Boyd、 Or
ganic Chemistry、 A11yn an
dBacon Inc、、 Newton、 Mass
achusetts、 4th ed、。
1983参照)ため、100℃以上の酸水溶液中では脱
スルホン化することが知られている。さらにエンジニア
リングプラスチックス骨格中の芳香族環に直接スルホン
酸基が導入されているために、非スルホン化エンジニア
、リングプラスチックスとスルホン化エンジニアリング
プラスチックスでは、溶解度パラメータ値が著しく異な
ってくる。すなわち、非スルホン化エンジニアリングプ
ラスチックスの特徴である耐有機溶媒性が大きくそこな
われてしまう。例えば、非スルホン化ポリフェニレンエ
ーテル、非スルホン化ポリエーテルイミドは、ジメチル
ホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセト
アミドに不溶であるが、スルホン化ポリスルホン、スル
ホン化ポリフェニレンエーテル、スルホン化ポリエーテ
ルイミド等は、上記の有機溶媒に溶解してしまう。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、耐有機溶媒性に優れた、荷電基を有するエン
ジニアリングプラスチックスを提供するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者等は、疎水性エンジニアリングプラスチックス
中の芳香族環に、従来のように直接スルホン酸基などの
荷電基を導入するのではなく、少なくとも1つのメチレ
ン基(メチレン基の水素は、水酸基、ハロゲン原子、メ
チル基、SO3M基、C00M基(MはH,Li、 N
a、 K、 RhまたはCs)などの他の原子または分
子で置換されていてもよい)をへだてで荷電基を導入す
ることが、耐有機溶媒性に優れた荷電性樹脂を得るため
に重要であることを見いだし、本発明に到達した。
すなわち本発明の要旨は、繰り返し単位の少なくとも一
部が、式(1) %式% (式(I)中、R1−R4は同一でも異なっていてもよ
く、水素原子、メチル基、ハロゲン原子あるいは+C1
l□+−・・+C1l□±「X基を表わし、かつR1−
R4の少なくとも一つは+CH2÷・・−・−(−CI
l□廿X基であり、+ CH,ナー−−−−+ CH2
−)TX基中の水素原子はそれぞれ独立に水酸基、ハロ
ゲン原子、メチル基、SO3M基またはC00l’l基
と置換されていてもよく、nは1から20までの正の整
数を示し、XはSO3M基またはCOOM基を示し、M
はI(、LISNa−。
K、RbまたはCsを示す) で表わされ、かつイオン交換容量が0.05ミリ当量/
乾燥樹脂型ffi(g)以上である変性ポリフェニレン
エーテル樹脂、およびその製造方法にある。
さらに詳しくは、本発明の変性ポリフェニレンエーテル
樹脂の製造方法は、ポリフェニレンエーテル樹脂と、弐
(旧 CP +Ctlz + −−−−’−→CH2+rX 
  (II)(式(II)中、+ C112+−・+C
1l□−+TX基の水素原子はそれぞれ独立に水酸基、
ハロゲン原子、メチル基、S02?I基またはCOOM
基と置換されていてもよく、nは1から20までの正の
整数を示し、XはsoJ基またはCOOM1を示し、M
はH% L1% Na、K、RhまたはCsを示す) で表わされる化合物を、溶媒中、フリーデルクラフッ触
媒の存在下に反応させることを特徴とするものである。
本発明をさらに詳細に説明すると、前記一般式(1)で
表わされる繰り返し単位は、置換基として少なくとも一
つの+C112±−−−−−e C)+2−)−X基を
有していなければならない。nは1から20までの正の
整数であり、一般的にはnが1から6までのものが用い
られる。メチレン基のすべての水素は、それぞれ独立に
、水酸基、ハロゲン原子、メチル基、SO3M基または
COOM基と置換されていてもよく、置換基としてなか
でも好ましいものは水酸基、ハロゲン原子、メチル基で
ある。+C1l□÷−一・・−・+CI□±「X基の具
体例としては、−C112COOM、−C112S03
M、−CFZCOO1’l、−CF2C(OH) 2C
OOM、およびn=2以上の÷CutすicOOM、+
 CH2すrs03M、千〇 (OH)け、 000M
、−f−C(011) 2)−5OffMなどが一例と
してあげられる。
本発明では、上記メチレン基部分が荷電基Xと芳香族環
とのジヨイント基となるので、疎水性部分と親水性部分
が距離的に離れて存在することとなり、その結果、樹脂
の溶解度パラメータ値がもとの未変性樹脂のそれとほぼ
同じ値をとることが可能になった。したがって、疎水性
エンジニアリングプラスチックス(未変性樹脂)固有の
性質である耐熱、耐有機溶媒性がそこなわれることなく
、そのまま本発明の荷電性樹脂に生かされるという効果
が得られる。
本発明の樹脂のイオン交換容量は0.05ミリ当量/乾
燥樹脂重ffi (g)以上でなければならない。
0.05meq/ g未満ではイオン交換能力が低すぎ
て、この樹脂をイオン交換樹脂として使用する場合の利
点がなくなってしまうためである。イオン交換容量は次
のように測定した。110℃で真空乾燥させたH型の本
発明の樹脂粉末を約1g精秤し、0.1規定NaOH水
溶液SO.0ccと共に100ccの三角フラスコに入
れ、8時間攪拌する。その後、ガラスフィルター(G4
)にて濾過し、濾液を0.1規定11fl水溶液で逆滴
定し、その量をxccとしてイオン交換容量を計算した
。指示薬はフェノールフタレインを用いた。イオン交換
容量は次式により計算される。
ここで、f(NaOH) 、f(IICf)はNaOH
1IICβ規定液のファクターである。
上記樹脂を得るための製造方法は、何ら制限を受けない
が、合成方法が容易で再現性よく上記の樹脂を得るため
には、フリーデルクラフッ反応が好適であることを本発
明者等は見いだした。フリーデルクラフツ反応を本発明
の樹脂合成のために用いる場合、ポリフェニレンエーテ
ル樹脂を溶媒に溶解させ、この溶液にフリーデルクラフ
ッ触媒を添加し、さらに(J(CI2±−= +CI(
! f Xを徐々に加えて攪拌し、反応を進行させれば
よい。
添加すべきl!+C11□±・・−・−(−C11−テ
Xのモル数は、ポリフェニレンエーテル樹脂の繰り返し
単位のモル数より0.01〜100倍の量を加えるのが
適当である。
本発明に用いられるフリーデルクラフッ触媒としては、
上記の例に示したAlCA3をはじめとする種々のルイ
ス酸や、IIF、 Bhさらには1ドなどの電子受容体
があげられる。
フリーデルクラフツ触媒の量は、ポリフェニレンエーテ
ル樹脂重量に対し、1%〜SO0%の範囲において使用
可能であり、特に10%〜1SO%の範囲で使用するの
が好ましい。
より均一な荷電分布を有する樹脂を得るためには、反応
を均一系で行うことが望ましい。本発明に用いられる溶
媒としては、フリーデルクラフッ反応に直接関与しない
ものを選択することが、高収率で本発明の樹脂を得るう
えで好ましい。たとえば、ジクロロメタンや1,2−ジ
クロロエタンのような脂肪族ハロゲン系の溶媒では、溶
媒と樹脂がフリーデルクラフツ反応を生じてしまい、ま
た、ヘンゼン系の溶媒では溶媒がΦ+cnJ−・−・+
CHzhXの攻撃を受けてしまうため一般的でない。好
ましい溶媒としては、不活性基を導入したベンゼン系溶
媒(例えば1,2.4− トリクロルベンゼン)や、二
硫化炭素などがあげられる。
反応温度は一20℃から180℃で反応可能であるが、
実施例で示したように二硫化炭素を溶媒に選んだ場合に
は、二硫化炭素の有害性の見地から30℃以下で反応す
ることが好ましい。
本発明の樹脂のイオン交換容量は、フリーデルクラフツ
触媒や式(Il)で表わされる化合物の添加量、反応温
度で制御することができる。
本発明の樹脂を得るための原料ポリフェニレンエーテル
樹脂としては、例えば式(III)R4’  R2” (式(III)中、R,l〜R4°は同一でも異なって
いてもよく、水素原子、メチル基、ハロゲン原子を示す
)で表わされる構造単位を、少なくともSO%有するも
のなどがあげられる。
以下実施例によって本発明を更に説明する。なお、薬品
はすべて特級試薬を用い、合成反応はすべてドラフト内
で行った。
〔実施例〕
実施例1 ポリ2.6−ジメチル1.4−フェニレンエーテル5g
並びに59mj!の二硫化炭素をSO0m1の4つロフ
ラスコに入れた。フラスコ上部に機械攪拌器、滴下ロー
ト並びに氷水を冷却水として流した還流管を取りつけ、
さらにフラスコ内を窒素気流下とした。還流管上部に塩
化カルシウム乾燥管を取りつけた。フラスコ内温度は水
浴で温度制御した。
水浴の温度を20℃、攪拌速度を15Or、p、m、に
設定してポリマーを溶解させた。約10分後には上記ポ
リマーは均一に溶解した。2.78 g (0,021
mol)の八IC!、を秤量し、すばや<SO0mJの
ビーカーに移し、30m1の二硫化炭素を加えた。Al
Cl3を約5分かけて細かく砕いた後、ロートを使って
フラスコ内にA4Cj’+を導入した。次に1.14g
(0,012mol)のモノクロル酢酸を秤量し、30
0mnの二硫化炭素と共にSO0ccの栓つき三角フラ
スコに入れ、スターラで攪拌させながら溶解させた。
均一に溶解したのを確かめた後、300rn6の滴下ロ
ートに加え、約1時間かけてフラスコ内に滴下させた。
滴下終了後、3時間は同温でそのまま攪拌した。その後
、純水を100m l加え、八βCAiを分解させた。
IAのナスフラスコに反応液を移し変え、エバポレータ
で二硫化炭素を除去した。この場合、冷却水として氷水
を用い、さらに電動アスピレータを使用して系外に二硫
化炭素が拡散することを極力防いだ。二硫化炭素がナス
フラスコ内に残留していないことを確かめた後、80℃
の純水で5回洗浄した。その後0.1規定塩酸で3回洗
浄した後、キシレン42m1を加え生成物を溶解させた
。アセトンで゛再沈を行い、生成物を0.1規定塩酸で
再度洗浄した。生成物をキシレン42m lを用いてふ
たたび溶解させ、アセトンで再沈を行った。
得られたポリマーを110℃で6時間真空乾燥させた。
収量は4.4gであり、陽イオン交換能の測定値は0.
77meq/ gであった。このポリマーをトルエンに
溶解させてフィルムを作成し、ATR法によるフーリエ
変換赤外吸収スペクトルを測定した。
そのスペクトルを第1図に示した。1720cm −’
 lq4近のピークからカルボン酸がポリマー中に導入
されていることを確認した。
実施例2〜7 AlC13、モノクロル酢酸並びに滴下ロート中の二硫
化炭素添加量そして反応温度を変化させた以外は実施例
1と同様にして変性ポリフェニレンエーテルを得た。結
果を第1表にまとめた。これらかられかるように、反応
温度またはフリーデルクラフッ触媒(A I2Cρ3)
とモノクロル酢酸添加量を制御することにより変性度(
荷電基の導入度)を調整することができる。
未変性ポリフェニレンエーテルと変性ポリフェニレンエ
ーテルの耐有機溶媒性を第2表に示した。
この表から耐有機溶媒性が、変性ポリマーと未変性ポリ
マーとでは−敗し、耐有機溶媒性に優れた新規樹脂が得
られていることを確認した。
以下余白 実施例8 クロルジフルオロ酢酸を1.57 g (0,012…
ol)をモノクロル酢酸のかわりに用い、反応温度を2
5°Cで行った以外は実施例1と同様にして変性ポリフ
ェニレンエーテルを得た。収量は4.1gであり、イオ
ン交換容量は0.35meq/gと測定された。cFz
cOOII基が生成ポリマー中に存在することをC”N
MR並びに赤外吸収スペクトルから確認した。
実施例9 3−クロルプロピオン酸1.31 g  (0,012
…ol)をモノクロル酢酸の変わりに用いた以外は、実
施例1と同様にして変性ポリフェニレンエーテルを得た
。収量は4.5gであり、イオン交換容量は0.41m
eq/ gと測定された。
〔発明の効果〕
本発明によれば、耐有機溶媒性に優れた新規な変性ポリ
フェニレンエーテル樹脂を堤供することができる。本発
明の樹脂は、逆浸透、限外濾過、透析、イオン交換等の
種々の分離に適した薄膜形成用素材として有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、CH2COO11基を導入した変性ポリフェ
ニレンエーテルの赤外吸収スペクトル(ATR法)を示
す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)繰り返し単位の少なくとも一部が、式( I )▲
    数式、化学式、表等があります▼( I ) (式( I )中、R_1〜R_4は同一でも異なってい
    てもよく、水素原子、メチル基、ハロゲン原子あるいは
    −(CH_2)−・・・・・・−(CH_2)−_nX
    基を表わし、かつR_1〜R_4の少なくとも一つは−
    (CH_2)−・・・・・・−(CH_2)−_nX基
    であり、−(CH_2)−・・・・・・−(CH_2)
    −_nX基中の水素原子はそれぞれ独立に水酸基、ハロ
    ゲン原子、メチル基、SO_3M基またはCOOM基と
    置換されていてもよく、nは1から20までの正の整数
    を示し、XはSO_3M基またはCOOM基を示し、M
    はH、Li、Na、K、RbまたはCsを示す) で表わされ、かつイオン交換容量が0.05ミリ当量/
    乾燥樹脂重量(g)以上である変性ポリフェニレンエー
    テル樹脂
  2. (2)ポリフェニレンエーテル樹脂と、式(II)Cl−
    (CH_2)−・・・・・・−(CH_2)−_nX(
    II)(式(II)中、−(CH_2)−・・・・・・−(
    CH_2)−_nX基の水素原子はそれぞれ独立に水酸
    基、ハロゲン原子、メチル基、SO_3M基またはCO
    OM基と置換されていてもよく、nは1から20までの
    正の整数を示し、XはSO_2M基またはCOOM基を
    示し、MはH、Li、Na、K、RbまたはCsを示す
    ) で表わされる化合物を、溶媒中、フリーデルクラフツ触
    媒の存在下に反応させることを特徴とする、繰り返し単
    位の少なくとも一部が式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (式( I )中、R_1〜R_4は同一でも異なってい
    てもよく、水素原子、メチル基、ハロゲン原子あるいは
    −(CH_2)−・・・・・・−(CH_2)−_nX
    基を表わし、かつR_1〜R_4の少なくとも一つは−
    (CH_2)−・・・・・・−(CH_2)−_nX基
    であり、−(CH_2)−・・・・・・−(CH_2)
    −_nX基中の水素原子はそれぞれ独立に水酸基、ハロ
    ゲン原子、メチル基、SO_3M基またはCOOM基と
    置換されていてもよく、nは1から20までの正の整数
    を示し、XはSO_3M基またはCOOM基を示し、M
    はH、Li、Na、K、RbまたはCsを示す) で表わされる変性ポリフェニレンエーテル樹脂の製造方
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009035743A (ja) * 2001-11-22 2009-02-19 Haering Rima 機能化主鎖高分子

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009035743A (ja) * 2001-11-22 2009-02-19 Haering Rima 機能化主鎖高分子
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