JPS6289730A - ポリアリ−ルエ−テルスルホン共重合体 - Google Patents

ポリアリ−ルエ−テルスルホン共重合体

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JPS6289730A
JPS6289730A JP12136886A JP12136886A JPS6289730A JP S6289730 A JPS6289730 A JP S6289730A JP 12136886 A JP12136886 A JP 12136886A JP 12136886 A JP12136886 A JP 12136886A JP S6289730 A JPS6289730 A JP S6289730A
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ジョン ブルースター ローズ
マイクル バーナード シンダレイ
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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】 技術分野 本発明はポリアリールエーテルスルホン共重合体に関す
る。
発明に至る経過O説明 我々は、式 の反覆単位のみを有するボリアリールエーテルスルホン
重合体は濃硫酸(98%W/W)中に溶解し、非常に急
速にスルホン化されて完全に水溶性の生成物を生ずるこ
とを見出した。これは、多分、ポリマーの副単位(サブ
ユニット)・ の芳香族環のすべて又は大部分への一8020H基の置
換(例7〜9参照)、上記副単位においてオルトもしく
はパラ位に配置されたエーテル結合をもつポリマーの場
合に起こるモノスルホン化並びに上記副単位においてメ
タ位に配置されたエーテル結合をもつポリマーの場合に
起こるジスルホン比に基因するのでちろう。
これに対し、我々は、式 の反覆単位のみを有するポリアリールエーテルスルホン
は濃硫酸(98%W/W)中において事実上スルホン化
を受けないことを見出した。濃硫酸は上記ポリマーを溶
解はするがポリマーを変化させないのである(例10参
照)。なお、発煙硫酸(オレウム)及びクロロスルホン
酸のような、その他のスルホン化剤は、そして濃硫酸と
少量の発煙硫酸との混合物でさえも、上記ポリマーを完
全にスルホン化剤℃か及び/又は分解する(例11及び
12参照)。それ故、前記単位(2)及び(ト)を含む
ポリアリールエーテルスルホン共重合体は濃硫酸(98
%W/W)中で制御スルホン化されて、共重合体中の反
覆単位■の割合を変えることによって(完全に水溶性の
ポリマーに至るまでの範囲の)親水性スルホン化共重合
体を与える。
発明の構成 本発明に従えば、式(6)の反覆単位、1〜99モル%
、好ましくは5〜80モル%と、これに対応して 式[相]の反覆単位、 99〜1モル%、好ましくは95〜20モル%とを倉ん
で成るポリアリールエーテルスルホン共重合体が提供さ
れる。
発明の詳細な説明 反覆単位(5)はパラ位に配置されたエーテル結合をも
つことが好ましく、好ましくは次式で表わされる。
本発明のポリアリールエーテルスルホン共重合体はスル
ホン化後前記共重合単位(5)の実質的にすべての副単
位 がスルホン化され、そしてスルホン化後前記単位(ト)
の実質的にすべてが非スルホン化状態で残存しているよ
うに前述のように制御スルホン化して親水性スルホン化
共重合体を生成することができる。
スルホン化反応の制御は、生成共重合体が室温における
吸水度約2重量%水吸収から水中完全溶解までに相当す
る親水性の度合をもつようにしなければならない。
本発明の共重合体から誘導されるスルホン化親水性共重
合体(室温において、好ましくは2〜40重量%の水、
更に好ましくは5〜60重量%の水を吸収する)は、そ
れらが親水性を特徴とするばかりでなく相当量の水(例
えば20重量%までの水を含む場合でさえも相当の強度
を保持するから(例5参照)、メンブレン(膜)材料、
例えば、脱塩や微生物除去のような限外濾過プロセス用
メンブレン材料として潜在的に有用である。
−8020H基でスルホン化されたこれらスルホン化共
重合体のアイオノマーは、例えば、−8o20H基を5
01M+(Mはアルカリ金属もしくはNR4゜几はアル
キル基)のような塩に転化させることによって、容易に
調製することができる。これらも、また、親水性重合体
としての用途をもつ。従って、本発明の共重合体から誘
導したスルホン化共重合体のスルホニル基は式−802
0Y〔式中YはH。
アルカリ金属もしくはNR4(Rはアルキル基)を示す
〕を有するものが好ましい。
上記反覆単位(2)及び[相]を有する共重合体は、カ
ナダ特許第847963号に記載されたポリアリーレン
ポリエーテルの製法を用いて、スルホンもしくはスルホ
キシド溶媒の存在下に適当なジヒドロキシフェノール(
例えばヒドロキノン、カテコールもしくはレゾルシノー
ル)、4.4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン及ヒ
4.4’−ジクロロジフェニルスルホン並びにアルカリ
金属の炭酸塩もしくは重炭酸塩の縮合によって好都合に
調製することができる。
実施例 本発明を以下の実施例によって説明する。
例1 反覆単位(A)(副単位中のエーテル結合はパラ位)及
び(ト)を種々の組成で含む共重合体(単位に)25モ
ル%〜66.7モル%、従って単位@75モル910〜
33.3モル%)を、重合溶媒としてジフェニルスルホ
ンを用い、KCOの存在下において適当な割合のヒドロ
キノンと4.4′−ジヒドロキシジフェニルスルホント
ラ4.4′−ジクロロジフェニルスルホンと反応させる
ことによシ調製した。重合温度は200〜290℃の範
囲内であった。実質的に等モル成分の全ビスフェノール
とシバライドとを、シバライドのモル当量の2倍よシわ
ずかに過剰のモル当量のK Co  と共に用いた。
共重合体を以下のごとくスルホン化した(代表的な例と
してに)25モル’AI(Fj)75モル%の共重合体
を用いた)。
共重合体(209)を濃硫酸(98%’vV / ’W
 )(110mg)と−緒に18時時間上うし、非常に
粘稠な溶液を得た。更に濃硫酸(50d)を添加し、更
に18時間(即ち、合計36時間)振とうしつづけた。
次に、この溶液をワーリングプレングー中の蒸留水(A
00d)中に注ぎ、白色沈殿を生ぜしめた。この白色沈
殿を濾過し、プレングー中で淡水で各洗浄毎に濾過分離
しながら5回洗浄した。生成物を真空オープン中約65
℃で一佼乾燥した。
すべてのスルホン化共重合体は220 MHz  ’N
 MR分光分析法による分析によって、ポリマー鎮の実
質上すべての副反覆単位 がモノスルホン化されているが、反覆単位(ト)のいず
れもスルホン化されていないことが示された。
すべてのスルホン化生成物がジメチルホルムアミド及び
ジメチルスルホキシドに可溶であった。
例2 反覆単位(5)(副単位のエーテル結合パラ位)及び(
ト)を単位(A)80モル%及び単位@20モル%で含
む共重合体を例1に記載のごとく製造した。サンプル(
5t)を濃硫酸(98%W/W)(20−)と−夜振と
うした。濃硫酸(20rILt)を更に添加して更に2
4時間振とうを続けた。次に、この溶液をワーリングプ
レングー中の蒸留水中に注ぎ、自沈を生ぜしめた。この
白色沈殿を濾過し、水で4回洗浄し、真空オープン中で
一夜乾燥させた。反覆単位(ハ)(副単位のエーテル結
合パラ位)及び0をそれぞれ、(A)5モル%/@95
モル%、(A)10モル%/@90モル%、囚20モル
%/(均80モル%及び(ハ)40モル%/@60モル
%で含む共重合体を、出発の共重合体の量及び濃硫酸の
使用量は異なるが、上記共重合体(A)80モル%/@
20モル%と同様の方法でスルホン化した。
スルホン化生成物の220 MHz  分光分析法によ
る分析により、生成ポリマー鎖の副反覆単に、の実買上
すべてがモノスルホン化されているが、反覆単位(ト)
のいずれにもスルホン化が起っていないことが示された
例 3(使用例) 例2のスルホン化共重合体のナトリウム塩を過剰のNa
OH溶液中で中和することによって調製した。スルホン
化(A110モル%/[相]90モル%共重合体の中和
について代表例として説明する。
例2のスルホン化(9)10モルlN10/(ハ)90
モル%共重合体(50?)を水(600ml )中N 
a 0H(305’)溶液中で一夜攪拌した。次に・こ
の混合物を60〜80℃に終日加熱し、40℃に冷却し
た。生成物を濾過し、水で4回洗浄しそしてオープンで
乾燥した。
スルホン化(2)10モル%/(B190モル%、(A
)20モル%/(Blaoモル%及び(5)40モル%
/(ト)60モルO/a共重脅俸のナトリウム合量を火
炎鈍冗分元分析法(F’BS )を用いて測定し、すべ
ての単位(A)がモノスルホン化されていることを示す
N MR。
分光分析を確認した。結果は次の通シでめった。
10/90   0.53%   0.58%20/8
0   1.20%   1.00%40/60   
2.30%   2.06%例 4(使用例) 例2の共重合体のスルホン化前後の水吸収及び例3の中
和スルホン化共重合体の水吸収を、共重合体の乾燥フィ
ルム(ジメチルホルムアミド溶液から流延)を最初に常
温で24時間水中に浸した後、測定した。結果は次の通
りであった。
5/95  2.4    4.5     2.41
0/90  2.5    4.4     3.62
0/80  2.3    4.5     5.54
0/60  3.9    8.9    13,18
0/20   測定せず  測定せず    36,6
例2のスルホン化(A)40モル%/(ハ)60モル%
及び(A)80モル%/(B120モルガ共重合体の機
械的性質を、流延フィルム形状において、乾燥状態と水
吸収後とについて試験した。比較のために、単位■(ス
ルホン化されていない)のみを含むホモポリマーについ
ても試鹸した。結果は次の通りであった。
湿潤  1.Oj350  −   −  −例6 反覆単位(5)(副単位中のエーテル結合メタ位)及び
(ロ)を(5)40モル%及び■60モル%で含む共重
合体(52)を実質的に例1に記載の操作に従って調製
した(ヒドロキノンのかわりにレゾルシノールを用いた
)。この共重合体5?を濃硫酸(98%W/W)中に溶
解し、66時間放置した。
この溶液を蒸留水中に注さ゛自沈を生せしめた。この白
色沈殿を濾過し、水で6回洗浄し、そしてオープン乾燥
した。生成物を220 MHz  分光分析法で分析し
、生成ポリマー鎖中の副反覆単位、の実質上すべてがジ
スルホン化されているが、反覆単位◎はスルホン化され
ていないことを確認した。
このスルホン化共重合体の水吸収を、共重合体の最初乾
燥状態のフィルム(ジメチルホルムアミド溶液から流延
)を呈温で24時間水中に浸した後測定した。得られた
水吸収量は15重量%であった。
例 7(比較例) 反覆単位囚(副単位中のエーテル結合)くう位)のホモ
ポリマー(1oy)を攪拌しながら濃硫酸(9894W
 / W )中に溶解し、経時的にサンプル(50n/
)を取シ出して、希’fAtjllもしくは飽和硫酸ナ
トリウム中で沈殿せしめた。様々なスルホン化時間に対
応したポリマーサンプルをジメチルスルホキシド溶液と
して220MHz  NMnMn分析分析法析して以下
の性質をもつことを確認した。
1時間  単位の85%が−8020)を基を肩する(
Na塩として単離)。
2時間  単位の99%が一8O20H基を肩する( 
Na 塩として単離)。
4.5時間  単位の100%が−5O20H基を有す
る( Na塩として単離)。
25時間  単位の98%が一8O20H基を有する(
遊離酸として単離)。
実質上すべての副単位が一つの一8O20H基を有して
いた。
例 8(比較例) 反覆単位(A)(副単位中のエーテル結合オルト位)の
ホモポリマーヲ濃硫酸(98’!10W/W)中でスル
ホン化し、生成物を濃硫酸溶液として220MHz  
NM几分光分析法で分析した(生成物はこの酸溶液を水
中に注ぐことによっては沈殿しなかった)。上記反覆単
位(イ)(副単位中のエーテル結合バラ位)のホモポリ
マーの場合のように、この生成物は実質上すべての副単
位が一つの−5020H基をもつように急速にスルホン
化されたことを認めた。
反覆単位(ハ)(副単位中のエーテル結合メタ位)のホ
モポリマーを濃硫酸(98’10 W/ W ) 中で
スルホン化し、生成物を濃硫酸中の浴液として(この生
成物は酸溶液を水中に注ぐことによっては沈殿しなかっ
た)220MHz  NMR分元分析分析法って分析し
た。前述の反覆単位(ハ)(副単位中のエーテル結合パ
ラもしくはオルト位)のホモポリマーの場合のように、
生成物は素早くスルホン化されたことを認めたが、本例
では実質上すべての副単位は二つの−5O2oH基を有
していた。
例 10(比較例) 反覆単位(ト)を含むホモポリマー(501を濃硫hl
(98’/IIW/W)(200me)中に溶解し、7
2時間放置し、希硫酸中において沈殿せしめ、洗浄し、
細断し、乾燥した。生成物の赤外及びN M Rスペク
トルによって生成物が出発物質と同一物質であることを
確認した。
例 11(比較例) 反覆単位(均を含むホモポリマー(20?)をクロロス
ルホン酸(1[1i0+++5)に添加した。僅かな泡
立ちがみられ、ぞして白色の発煙があった。−夜放置後
(クロロスルホン酸中のポリマー滞留時間計20時間)
、この溶液を濃硫酸(98%W/w)300 me中に
注ぎ、そしてこの溶液を次に氷上に注いだ。非常に微細
な沈殿が生成し、これを非常にゆっくり濾過し、水で1
回洗浄し、次いで乾燥した。この生成物はほとんど完全
に水に溶解するようでアシ、高度にスルホン化されてい
ることを示した。
例 12(比較例) 反覆単位(ハ)のホモポリマー(20P)を発煙硫酸(
150−)と混合し、−夜装置した。生成した黒色溶液
は禾だ不溶解ポリマーを含んでいたので、更に5時間攪
拌し、次いで水中に注いだ。沈殿は生成しなかったが、
その代りに茶色味を帯びた橙色の溶液が得られた。生成
物は、高度にスルホン化されたものであるか又は完全に
分解したものと推定され、処分した。
別の実験では、前記反覆単位(Blのホモポリマー(1
59)を濃’frt 酸(98’kn〜¥ / V、’
 )に溶解し、次に発煙硫酸(50n/)を添加し、こ
の溶液を30分間攪拌し、そして氷上に注いで一夜放置
した。ゴム状の白色固形物が沈殿し、これを洗浄、乾燥
した。この生成物は高度にスルホン化されたものである
ことを確認した。
以下余白

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、式(A)の反覆単位、 ▲数式、化学式、表等があります▼(A) 1〜99モル%と、これに対応して 式(B)の反覆単位、 ▲数式、化学式、表等があります▼(B) 99〜1モル%とを含んで成るポリアリールエーテルス
    ルホン共重合体。 2、反覆単位(A)5〜80モル%とこれに対応して反
    覆単位(B)95〜20モル%とを含む特許請求の範囲
    第1項記載のポリアリールエーテルスルホン共重合体。 3、単位(A)が式 ▲数式、化学式、表等があります▼ で表わされる特許請求の範囲第1項又は第2項記載のポ
    リアリールエーテルスルホン共重合体。
JP12136886A 1978-09-05 1986-05-28 ポリアリ−ルエ−テルスルホン共重合体 Granted JPS6289730A (ja)

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GB7835589 1978-09-05
GB35589/78 1978-09-05
GB02490/79 1979-01-24

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JP13791883A Granted JPS5974128A (ja) 1978-09-05 1983-07-29 ポリアリ−ルエ−テルスルホン共重合体の製法
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JPS6351174B2 (ja) 1988-10-13
JPS5974128A (ja) 1984-04-26
JPS5536296A (en) 1980-03-13
JPS6228169B2 (ja) 1987-06-18
JPH0312094B2 (ja) 1991-02-19

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