KR950015134B1 - 직쇄상의 고분자량 폴리페닐렌 설파이드의 제조방법 - Google Patents

직쇄상의 고분자량 폴리페닐렌 설파이드의 제조방법 Download PDF

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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G75/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
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Abstract

내용 없음.

Description

직쇄상의 고분자량 폴리페닐렌 설파이드의 제조방법
본 발명은 황화나트륨과 파라-디클로벤젠을 N-메틸-2-피롤리돈 용매 속에서 중합시켜 고중합도(고분자량)의 폴리페닐렌 설파이드를 제조하는 방법에 관한 것이다. 특히 용융점도가 2000poise(전단=536sec-1)이상인 직쇄상의 고분자량 폴리페닐렌 설파이드를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 중합공정은 반응물의 결정수를 완전히 제거하면서 2단계로 수행된다.
폴리페닐렌 설파이드는 내열성 및 내약품성이 우수하며 사출성형, 필름 및 섬유용으로 사용되고 있는 소재이다.
폴리페닐렌 설파이드는 일반적으로 파라디클로로벤젠과 황화나트륨을 단량체로 하고 N-메틸-2-피롤리돈 속에서 중합시킴으로써 제조된다(참조 : 미합중국 특허 제3,354,129호). 그러나 이러한 방법에 의해 제조되는 폴리페닐렌 설파이드는 중합도가 낮아 사출성형용으로 사용될 수 없으나, 공기하에서 경화시킴으로써 2000poise 수준의 분기된 갈색의 폴리페닐렌 설파이드를 제조하여 사출성형용으로 판매되고 있다.
위와 같이 제조된 폴리페닐렌 설파이드는 필름 및 섬유용으로 사용될 수 없으며, 여러 색상을 요구하는 제품에 적용할 수 없다. 또한, 필름 및 섬유용으로 사용할 수 있는 고중합도의 폴리페닐렌 설파이드는 카르복실기 구조를 갖는 알칼리 금속염을 촉매로서 사용함으로써 제조되는 것으로 공지되어 있으나(참조 : 미합중국 특허 제3,919,177호), 촉매를 과량 사용하기 때문에 원가가 상승되며, 세척공정에서 유틸리터의 소모량이 크며, 고순도의 폴리페닐렌 설파이드를 수득하기가 어렵다. 또한, 과량의 촉매사용은 폴리페닐렌 설파이드의 수율을 낮게 하여 생산비용이 증가하고 분리정체 공정시 장치 및 원부재료의 상승을 야기한다.
본 발명에 의해 제조되는 폴리페닐렌 설파이드는 황화나트륨과 파라디클로르벤젠을 단량체로서 사용하고 용매로서 N-메틸-2-피롤리돈을 사용하여 고압하에서 1차 중합시켜 99% 이상의 폴리페닐렌 설파이드(용융점도=150poise 이상, 536sec-1)를 수득한 다음, 다시 온도를 100℃까지 낮추어 서서히 210℃까지 승온하면서 환류탑을 통해 잔류 H2O을 완전히 제거하고, 이어서 온도를 250℃까지 다시 상승시켜 2차 중합시켜 2000poise(536sec-1) 이상의 폴리페닐렌 설파이드를 제조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방법을 자세히 기술하면 황화나트륨 1mol에 대하여 용매 N-메틸-2-피롤리돈을 3 내지 20mol, 바람직하게는 10 내지 15mol을 반응기에 넣고, 190℃까지 서서히 승온하면서 황화나트륨의 결정수를 제거한 다음, 100℃까지 냉각시키고, 황화나트륨 1mol 대하여 파라디클로르벤젠을 0.85 내지 1.15mol, 바람직하게는 0.90 내지 1.10mol을 투입한 다음, 승온하여 230℃ 내지 270℃, 바람직하게는 240℃ 내지 260℃에서 고압하에 반응시간을 1시간 내지 10시간 정도로하여 중합시키고, 이어서 130℃까지 냉각시킨다. 다시 대기압하에서 210℃까지 서서히 승온하면서 잔류 H2O을 환류탑을 통해 완전히 제거하고, 다시 230℃ 내지 270℃에서 고압하에 반응시간을 1시간 내지 10시간 정도로 하여 중합시킨다. 그후 냉각시키고, 90℃ 정도의 증류수로 중합체를 세척하여 염화나트륨과 반응 부산물을 제거한 다음, 건조시켜 폴리페닐렌 설파이드를 수득한다. 이어서 파라디클로로벤젠에 대한 중합체 수득량 기준 수율을 확인한다. 또한, 용융점도는 310℃에서 536sec의 전단속도하에 측정한다.
본 발명에 의해 제조된 직쇄상의 고분자량 폴리페닐렌 설파이드는 점도가 2000poise(전단응력=536sec-1) 이상이므로 압출, 필름, 섬유용으로 사용될 수 있으며, 백색의 중합체로 수득되기 때문에 여러가지 색을 낼 수 있는 제품에 사용될 수 있다. 또한, 촉매를 사용하지 않거나 소량 사용으로 제조원가를 낮출 수 있는 장점이 있다. 한편, 중합체 분리정제시 분리정제에 관한 투자비를 낮출 수 있으며, 폐수처리물의 감소로 환경오염 문제도 어느 정도 감소시킬 수 있는 이점이 있다. 발명의 또다른 효과는 이론적으로 99% 이상의 폴리페닐렌 설파이드를 수득할 수 있다는 점이다.
이하, 실시예에 의거하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
[실시예 1]
5ℓ용량의 오토클레이브에 유출수를 분별증류할 수 있는 환류탑을 설치하고 N-메틸피롤리돈 2000ml와 황화나트륨 수화물 398g(3몰)을 넣은 다음 180℃까지 서서히 승온하여 결정수를 제거하고, 다시 100℃ 정도로 냉각시킨 다음, 파라디클로로벤젠 441g(3mol)을 가하고, 250℃까지 승온하여 4시간 동안 중합시킨 다음, 130℃까지 급냉시키고 대기압에서 서서히 210℃까지 승온하면서 반응후의 잔류 결정수를 완전히 제거한 다음, 다시 250℃까지 승온하여 약 2시간 정도 반응시키고 상온까지 급냉시킨다. 생성된 중합물을 90℃ 정도의 증류수로 3회 세척하고, 건조시켜 폴리페닐렌 설파이드를 수득한다. 이때 수율은 99.1%였고 용융점도는 2100poise(전단응력=536sec-1)였다.
[실시예 2∼7]
실시예 1과 유사한 반응과정을 이용하여 황화나트륨, 파라디클로로벤젠 및 N-메틸피롤리돈의 비를 동일하게 하여 중합시킨다. 그러나 1차 중합과 2차 중합의 온도 및 반응조건은 실시예에 따라 서로 상이하다.

Claims (3)

  1. 황화나트륨과 파라디클로로벤젠을 N-메틸-2-피롤리돈 속에서 중합시켜 폴리페닐렌 설파이드를 제조하는 방법에 있어서, 1) 1차 중합시키고 냉각하의 반응물중의 결정수를 승온하에서 탈수시키는 단계 및 2) 2차 중합을 고압하에서 실시하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 1차 중합의 반응온도가 230℃ 내지 270℃이고 반응시간이 1 내지 20시간인 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 2차 중합의 반응온도가 230℃ 내지 270℃이고 반응시간이 1 내지 10시간인 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드의 제조방법.
KR1019910025825A 1991-12-31 1991-12-31 직쇄상의 고분자량 폴리페닐렌 설파이드의 제조방법 KR950015134B1 (ko)

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