WO2013133424A1 - ポリアリーレンスルフィドの製造方法 - Google Patents

ポリアリーレンスルフィドの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2013133424A1
WO2013133424A1 PCT/JP2013/056508 JP2013056508W WO2013133424A1 WO 2013133424 A1 WO2013133424 A1 WO 2013133424A1 JP 2013056508 W JP2013056508 W JP 2013056508W WO 2013133424 A1 WO2013133424 A1 WO 2013133424A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
monomer
substituted
disulfide
unsubstituted
polyarylene sulfide
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/056508
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
西出　宏之
研一 小柳津
冬樹 相田
松本　隆也
Original Assignee
学校法人早稲田大学
Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 学校法人早稲田大学, Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 filed Critical 学校法人早稲田大学
Priority to JP2014503567A priority Critical patent/JP6052631B2/ja
Publication of WO2013133424A1 publication Critical patent/WO2013133424A1/ja

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C08G75/02—Polythioethers

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing polyarylene sulfide.
  • Polyarylene sulfide such as polyphenylene sulfide (PPS) is produced by polycondensation of paradichlorobenzene and sodium sulfide in a lactam solvent such as N-methylpyrrolidone.
  • PPS polyphenylene sulfide
  • NaCl is by-produced when forming the carbon-sulfur bond, which is not necessarily a preferable method from the viewpoint of the atom economy.
  • chlorine remaining in the polymer is partly regarded as a problem.
  • PAS synthesis method that does not produce NaCl as a by-product
  • a method of synthesizing PAS by polymerization of disulfides can be mentioned.
  • this polymerization method uses a solvent such as dichloromethane at room temperature to form a sulfonium cation from disulfides, and repeats the Friedel-Crafts type addition reaction to form a PAS skeleton (for example, patents). References 1 to 8 and non-patent references 1 to 3).
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-213526 Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-213527 JP 63-244102 A JP-A-2-169626 JP-A-4-55434 JP-A-4-57830 Japanese Patent Laid-Open No. 11-12359 JP 2008-163223 A
  • the PAS synthesis method using the disulfides described above has a drawback that the molecular weight of the obtained PAS is low.
  • an object of the present invention is to provide a novel method for producing polyarylene sulfide, which can improve the molecular weight of the obtained polyarylene sulfide.
  • the present invention provides (A) a vanadium compound, (B) an acid having a boiling point of 160 ° C. or higher, and (C) a substituted or unsubstituted diphenyl disulfide in the presence of an oxidizing agent, And / or a method for producing a polyarylene sulfide, which comprises a step of polymerizing a monomer containing a substituted or unsubstituted thiophenol at a temperature not lower than the melting point of the monomer and higher than 150 ° C.
  • the monomer can be melt polymerized without using a solvent by setting the reaction temperature to be equal to or higher than the melting point of the monomer. Further, the present inventors have found that when the reaction temperature is increased, the yield and molecular weight of PAS are drastically improved at a temperature higher than a certain temperature.
  • the reaction temperature is higher than 150 ° C. Further, at this reaction temperature, water in the reaction system such as water produced as a by-product in the reaction can be surely removed. For example, in solution polymerization at room temperature, there is a problem that polymerization does not proceed unless an acid anhydride for removing water is used.
  • the production method of the present invention such a conventional problem can be improved, and the molecular weight of the obtained PAS can be improved as compared with the conventional PAS synthesis method using disulfides.
  • the polymerization reaction at the above reaction temperature is carried out in the presence of (A) a vanadium compound, (B) an acid having a boiling point of 160 ° C. or higher, and (C) an oxidizing agent, whereby the reaction proceeds efficiently. And the molecular weight of the resulting PAS can be improved.
  • the production method of the present invention uses substituted or unsubstituted diphenyl disulfide and / or substituted or unsubstituted thiophenol as a raw material monomer, NaCl is not generated as a by-product, from the viewpoint of atom economy and environmental problems. Is also preferable.
  • the (A) vanadium compound is preferably an oxo vanadium compound.
  • the (C) oxidizing agent is preferably a gas containing oxygen molecules.
  • the monomer contains at least one of unsubstituted diphenyl disulfide and unsubstituted thiophenol, and at least one of substituted diphenyl disulfide and substituted thiophenol. Also good. In this case, the molecular weight of the obtained PAS can be further improved.
  • the monomer in the step of polymerizing the monomer, is polymerized at a temperature of 150 ° C. or lower, and further polymerized at a temperature higher than the melting point of the monomer and higher than 150 ° C. It may be a process.
  • a novel method for producing polyarylene sulfide capable of improving the molecular weight of the obtained polyarylene sulfide can be provided.
  • the method for producing a polyarylene sulfide of the present invention comprises (A) a vanadium compound, (B) an acid having a boiling point of 160 ° C. or higher, and (C) a substituted or unsubstituted diphenyl disulfide in the presence of an oxidizing agent, and And / or a step of polymerizing a monomer containing a substituted or unsubstituted thiophenol at a temperature not lower than the melting point of the monomer and higher than 150 ° C. (hereinafter sometimes referred to as “polymerization step”).
  • substituted or unsubstituted diphenyl disulfide and / or substituted or unsubstituted thiophenol is used as a monomer as a raw material for polyarylene sulfide.
  • Diphenyl disulfide and thiophenol may be used in combination with a substituted one and an unsubstituted one, respectively. That is, the monomer that is a raw material for polyarylene sulfide includes one or more monomers selected from the group consisting of substituted diphenyl disulfide, unsubstituted diphenyl disulfide, substituted thiophenol, and unsubstituted thiophenol.
  • Examples of the substituted or unsubstituted diphenyl disulfide include compounds represented by the following general formula (I).
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an aralkyl group or Represents an aryl group.
  • Specific examples of the compound represented by the general formula (I) include diphenyl disulfide, 2,2′-dimethyldiphenyl disulfide, 3,3′-dimethyldiphenyl disulfide, 2,2 ′, 6,6′-tetramethyl.
  • diphenyl disulfide, 2,2′-dimethyldiphenyl disulfide, 3,3′-dimethyldiphenyl disulfide, 2,2 ′, 6,6′-tetramethyldiphenyl disulfide, 2, 2 ', 3,3'-tetramethyldiphenyl disulfide, 2,2', 5,5'-tetramethyldiphenyl disulfide, 3,3 ', 5,5'-tetramethyldiphenyl disulfide, 2,2', 3 3 ′, 5,5′-hexamethyldiphenyl disulfide, 2,2 ′, 3,3 ′, 6,6′-hexamethyldiphenyl disulfide, 2,2 ′, 3,3 ′, 5,5 ′, 6 6'-octamethyldiphenyl disulfide can be preferably used.
  • substituted or unsubstituted diphenyl disulfides can also be easily prepared by oxidation of a substituted or unsubstituted thiophenol. Therefore, in the polymerization step, substituted or unsubstituted thiophenol can also be used as a precursor of the above-mentioned substituted or unsubstituted diphenyl disulfide.
  • substituted or unsubstituted thiophenol include compounds represented by the following general formula (II). [In the formula (II), R 9 , R 10 , R 11 and R 12 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an aralkyl group or an aryl group. ]
  • Specific examples of the compound represented by the general formula (II) include compounds that are precursors of the specific examples of the compound represented by the general formula (I).
  • availability of raw materials From the viewpoint of thiophenol (benzenethiol), 2-methylbenzenethiol, 3-methylbenzenethiol, 2,3-dimethylbenzenethiol, 2,5-dimethylbenzenethiol, 2,6-dimethylbenzenethiol are preferably used it can.
  • These substituted or unsubstituted thiophenols can be used in the same manner as the above-mentioned substituted or unsubstituted diphenyl disulfide.
  • the solubility of the synthesized polymer in the monomer tends to be improved, and a higher molecular weight product tends to be obtained.
  • the substituent is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an aralkyl group or an aryl group because the synthesized polymer is more easily dissolved by the monomer and has a higher molecular weight.
  • the aralkyl group preferably has 7 to 14 carbon atoms, and the aryl group preferably has 6 to 14 carbon atoms.
  • the carbon number is preferable for the carbon number to be within the above range because the synthesized polymer is more easily dissolved by the monomer and has a higher molecular weight.
  • diphenyl disulfide having no substituent and / or thiophenol having no substituent when diphenyl disulfide having no substituent and / or thiophenol having no substituent is used, the availability of raw materials is extremely high compared to those having a substituent, which is industrially advantageous.
  • the same polymer as conventional polyphenylene sulfide can be synthesized.
  • the production method of the present invention is a method suitable for producing any of polyphenylene sulfide having no substituent and polyphenylene sulfide having a substituent.
  • the above-mentioned substituted or unsubstituted diphenyl disulfide and substituted or unsubstituted thiophenol can be used singly or in combination of two or more.
  • the monomer may be at least one of unsubstituted diphenyl disulfide and unsubstituted thiophenol (hereinafter referred to as “unsubstituted monomer”) and at least one of substituted diphenyl disulfide and substituted thiophenol (hereinafter referred to as “substituted monomer”). It is also preferable that it is included.
  • unsubstituted monomer unsubstituted diphenyl disulfide and unsubstituted thiophenol
  • substituted monomer substituted diphenyl disulfide and substituted thiophenol
  • the ratio between the unsubstituted monomer and the substituted monomer is not particularly limited. In order to obtain a polymer having desired physical properties, the ratio between the unsubstituted monomer and the substituted monomer may be determined as appropriate.
  • a vanadium compound functions as an oxidation polymerization catalyst for the above monomer.
  • an oxo vanadium compound having a V ⁇ O bond in the molecule is preferably used.
  • Specific examples of the oxovanadium compound include N, N′-bissalicylideneethylenediamine oxovanadium, phthalocyanine oxovanadium, and tetraphenylporphyrin oxovanadium.
  • a vanadium compound represented by the following general formula (III) is also used.
  • R 13 , R 14 , R 15 and R 16 each independently represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 8 carbon atoms
  • R 17 and R 18 Each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 8 carbon atoms.
  • vanadium compound represented by the general formula (III) any compound having a structure in which two molecules of an anion of ⁇ -diketone are added to tetravalent oxo vanadium can be used.
  • the above-mentioned (A) vanadium compound can be used singly or in combination of two or more.
  • the addition amount of the vanadium compound is preferably 0.001 to 100 mol with respect to 100 mol of the total amount of substituted or unsubstituted diphenyl disulfide and substituted or unsubstituted thiophenol, More preferably, it is ⁇ 50 mol.
  • the addition amount is small, the polymerization reaction hardly proceeds, and when the addition amount is large, the (A) vanadium compound tends to remain in the obtained polymer.
  • an acid having a boiling point of 160 ° C. or higher an acid such as sulfuric acid, acetic acid, methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid, or an organic acid represented by the following general formula (IV) is used. be able to.
  • Rf represents a perfluoroalkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
  • organic acid represented by the general formula (IV) examples include trifluoromethanesulfonic acid, 1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonic acid, pentafluoroethanesulfonic acid, heptafluoropropanesulfonic acid, hepta Examples thereof include fluoroisopropane sulfonic acid, nonafluorobutane sulfonic acid, and Nafion (registered trademark). Of these, trifluoromethanesulfonic acid and 1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonic acid are preferably used from the viewpoint of availability.
  • An acid having a boiling point of 160 ° C. or higher needs a high boiling point of 160 ° C. or higher in order to be used under a condition where the reaction temperature exceeds 150 ° C.
  • Use of an acid having a boiling point of less than 160 ° C. is not preferable because oxygen is volatilized and the reaction is difficult to proceed when oxygen or air necessary for oxidative polymerization is circulated.
  • the above-mentioned (B) acid having a boiling point of 160 ° C. or higher can be used singly or in combination of two or more.
  • the addition amount of the acid having a boiling point of 160 ° C. or higher is 0.001 to 100 mol with respect to 100 mol of the total amount of substituted or unsubstituted diphenyl disulfide and substituted or unsubstituted thiophenol. Is more preferred, and more preferably 0.01 to 50 mol. When this addition amount is small, the reaction hardly proceeds, and when the addition amount is large, the acid (B) having a boiling point of 160 ° C. or more tends to remain in the polymer.
  • the oxidizing agent is used for effectively functioning the (A) vanadium compound as an oxidation polymerization catalyst.
  • the oxidizing agent include dicyanodichlorobenzoquinone, chloranil, bromanyl, 1,4-diphenoquinone, tetramethyldiphenoquinone, tetracyanoquinodimethane, tetracyanoethylene, perbenzoic acid, metachloroperbenzoic acid, Examples thereof include lead tetraacetate, thallium acid acetate, cerium (IV) acetylacetonate, manganese (III) acetylacetonate, and gas containing oxygen molecules such as oxygen gas and air.
  • a gas containing oxygen molecules is preferable.
  • the gas containing oxygen molecules include air, oxygen gas, and a mixture of oxygen and an inert gas such as nitrogen or argon.
  • an inert gas such as nitrogen or argon.
  • a mixture of oxygen and nitrogen is preferably used.
  • the oxygen concentration is arbitrary.
  • the above-mentioned (C) oxidizing agent can be used alone or in combination of two or more.
  • the reaction temperature is not less than the melting point of the monomer containing substituted or unsubstituted diphenyl disulfide and / or substituted or unsubstituted thiophenol and exceeds 150 ° C.
  • the reaction temperature is 150 ° C. or lower, the effect of improving the molecular weight of the obtained polymer is not sufficient, and the yield is not necessarily high.
  • the reaction temperature is preferably 151 ° C or higher, more preferably 153 ° C or higher, and 155 ° C or higher. Is particularly preferred.
  • the upper limit of the reaction temperature is not particularly limited, but from the viewpoint of suppressing deterioration of the polymer obtained, the reaction temperature is preferably 300 ° C. or lower, more preferably 270 ° C. or lower, and 250 ° C. or lower. It is particularly preferred.
  • reaction temperature is less than melting
  • anhydride such as an organic acid represented by the above general formula (IV) in order to remove water by-produced by the reaction.
  • an anhydride such as an organic acid represented by the above general formula (IV)
  • the reaction is carried out at a temperature exceeding 150 ° C., the by-product water is sufficiently removed by evaporation, and the organic acid anhydride as described above is not necessarily required.
  • the use of an acid anhydride may cause disturbance such as branching in the resulting polyarylene sulfide structure. It is preferable not to add the anhydride.
  • the pressure is not particularly limited, and is preferably selected from normal pressure to 10 MPa. Excessive pressure is not preferable because it requires a thicker device and increases costs.
  • the pressure is high and the temperature is high, oxygen is oxidized at the sulfide site of the resulting polyarylene sulfide to give sulfoxide or sulfone, so care must be taken.
  • the pressure is preferably about normal pressure to about 1 MPa.
  • the gas supply method may be a continuous type or a batch type.
  • the reaction time in the polymerization step is not particularly limited, but is usually 0.1 to 240 hours.
  • the reaction time is shorter than 0.1 hour, the desired polymerization tends not to proceed.
  • reaction time exceeds 240 hours, possibility that a sulfoxide and a sulfone will be formed will become high.
  • a suitable reaction time is 1 to 50 hours, more preferably 2 to 48 hours.
  • a solvent can be used for the reaction as necessary. Since a strong acid is used in the reaction, a solvent that affects the acid, such as N-methylpyrrolidone, is not preferred. Preferred solvents include dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane, tetrachloroethylene, 1,1,2,2-tetrachloroethane, nitromethane, nitrobenzene and the like. When the boiling point of these solvents is equal to or lower than the reaction temperature, the reaction using a sealed container is preferred.
  • the reaction is performed at a temperature equal to or higher than the melting point of the monomer used as a raw material, the monomer can be polymerized in a molten state. Therefore, it is possible to polymerize without using a solvent for the reaction.
  • the melting point is 61 ° C., and therefore, melt polymerization can be performed by setting the reaction temperature to that temperature or higher.
  • the polymerization step it is also possible to sequentially add a monomer containing a substituted or unsubstituted diphenyl disulfide and / or a substituted or unsubstituted thiophenol during the polymerization reaction.
  • concentration of the monomer to be reacted decreases despite the fact that the catalyst (A) vanadium compound maintains its activity, so that there is a problem that the polymerization reaction hardly proceeds.
  • (A) Vanadium compound and (B) acid may remain in the polymer obtained in the polymerization step, and therefore, the obtained polymer is preferably washed.
  • the cleaning method There is no particular limitation on the cleaning method.
  • the obtained polymer can be pulverized and unreacted monomers and oligomer components can be extracted with an organic solvent.
  • the remaining polymer can be washed with water, acid, base or the like. It is also possible to completely or partially dissolve the obtained polymer in a solvent and wash it with water, acid, base or the like.
  • Solvents that can be used in this case include dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane, tetrachloroethylene, 1,1,2,2-tetrachloroethane, nitromethane, nitrobenzene, and N-methylpyrrolidone. Can do. Since unreacted monomers and oligomers are eluted in such a solvent, the recovered oligomers and monomers can be reused as raw materials by purification as necessary. In general, since polyarylene sulfide has low solubility in a solvent, it is necessary to add a solvent at least 4 times the mass of the polymer and to heat to 150 ° C. or higher.
  • the solution is preferably washed with water, acid, base or the like.
  • water-based cleaning agents it is important to wash in a pressure vessel in order to contact with a solution having a temperature equal to or higher than the boiling point of water.
  • the polymer obtained is ground in a mortar, dispersed in dichloromethane, and washed with a mixture of methanol and hydrochloric acid. You may wash
  • the polymer obtained in the polymerization step was treated with dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane, tetrachloroethylene, 1,1,2,2-tetrachloroethane, nitromethane, nitrobenzene, N-methylpyrrolidone, toluene, xylene. It is also possible to extract with a solvent such as By performing the above extraction, low molecular weight components in the polymer are extracted and removed, and as a result, the average molecular weight of the remaining polymer can be improved.
  • multistage polymerization in which polymerization is performed in a plurality of stages by changing various conditions such as temperature conditions may be performed.
  • the multistage polymerization is preferably two-stage polymerization or three-stage polymerization.
  • the reactor When performing multi-stage polymerization, the reactor may be used without changing the temperature conditions or by adding a catalyst, etc., or the contents may be transferred to another container, where separate conditions are set. May be.
  • changing the reaction temperature affects the molecular weight of the polymer. For example, in the two-stage polymerization, it is important to lower the first stage to a higher temperature and the second stage to a higher temperature.
  • the second stage is a temperature not lower than the melting point of the monomer and higher than 150 ° C.
  • the temperature of the first stage is not particularly limited as long as it is 0 ° C. or higher.
  • the first stage may be 160 ° C. and the second stage may be 180 ° C.
  • the second stage conditions are as described above.
  • the reaction temperature is set in the range of room temperature to 150 ° C., preferably room temperature to 140 ° C., more preferably room temperature to 130 ° C.
  • the reaction time in the first stage depends on the temperature, but is 1 minute to 24 hours, preferably 10 minutes to 12 hours, more preferably 30 minutes to 9 hours, and further preferably 30 minutes to 6 hours.
  • the first stage should be the same as the first stage in the second stage polymerization
  • the final stage should be the same as the second stage in the second stage polymerization. That's fine. In the other stages, it may be within the range of the first stage condition or the second stage condition in the two-stage polymerization, but it is preferable to gradually increase the temperature of the reaction as it goes to the subsequent stage.
  • the first stage should be the same as the first stage in the second stage polymerization
  • the final stage should be the same as the second stage in the second stage polymerization. That's fine. In the other stages, it may be within the range of the first stage condition or the second stage condition in the two-stage polymerization, but it is preferable to gradually increase the temperature of the reaction as it goes to the subsequent stage.
  • when performing multistage polymerization after superposing
  • polyarylene sulfide having a high molecular weight and a high melting point can be obtained efficiently.
  • a polyarylene sulfide having a molecular weight in terms of polystyrene, a weight average molecular weight Mw of 3000 or more, and a melting point of 150 ° C. or more can be obtained.
  • the present invention will be described more specifically based on examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.
  • fusing point and molecular weight of the polymer obtained by the Example and the comparative example is as follows.
  • the yield, melting point, number average molecular weight and weight average molecular weight of the polymers (purified PPS) obtained in each Example and Comparative Example are shown in Tables 1 to 4 together with the polymerization conditions.
  • the melting point was measured using a differential scanning calorimeter (Seiko Electronics Co., Ltd.) and ⁇ -alumina as a reference. The measurement conditions were such that the peak of the endothermic peak when the temperature was raised from room temperature to 310 ° C. at 20 ° C./min was the melting point.
  • Example 4 Purified PPS was obtained in the same manner as in Example 3 except that the reaction temperature was 180 ° C.
  • the obtained polymer was pulverized, dispersed in 200 ml of dichloromethane, and purified by precipitation with hydrochloric acid acidic methanol. The precipitate was filtered and dried under reduced pressure to obtain purified PPS. Moreover, when solid-state NMR was measured about the obtained purified PPS, two clear peaks were observed in the vicinity of 130 ppm, and it was confirmed that polymerization was proceeding in a paraselective manner.
  • Example 6 A purified PPS was obtained in the same manner as in Example 4 except that the same number of moles of N, N′-bissalicylideneethylenediamineoxovanadium (VO (salen)) was used instead of VO (acac) 2 . .
  • the obtained polymer was pulverized, dispersed in 200 ml of dichloromethane, and purified by precipitation with hydrochloric acid acidic methanol. The precipitate was filtered and dried under reduced pressure to obtain purified PPS.
  • the yield of this purified PPS was 75%, the melting point was 212 ° C., the number average molecular weight was 2930, and the weight average molecular weight was 8780.
  • Example 7-2 0.5 g of purified PPS obtained in Example 7-1 was extracted with a Soxhlet extractor for 4 hours using dichloromethane as a solvent. The remaining polymer was dried to obtain an extraction residue PPS.
  • the extraction residual PPS had a melting point of 217 ° C., a number average molecular weight of 3790, and a weight average molecular weight of 13,100.
  • Example 8 Diphenyl disulfide (4.5 g) and 2,2 ′, 5,5′-tetramethyldiphenyl disulfide (0.63 g) are added to a 50 ml three-necked flask, and VO (acac) 2 and 1,1,2,2, are added.
  • 2-tetrafluoroethanesulfonic acid (CHF 2 CF 2 SO 3 H, boiling point: 210 ° C.) in a molar ratio (diphenyl disulfide + tetramethyldiphenyl disulfide): VO (acac) 2 : CHF 2 CF 2 SO 3 H 100: 5: 10 was added.
  • Example 9 Diphenyl disulfide (2 g) is added to a 50 ml three-necked flask, and VO (acac) 2 and 1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonic acid (CHF 2 CF 2 SO 3 H, boiling point: 210 ° C.) are further added.
  • Comparative Example 3 A purified polymer was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that the reaction temperature was 40 ° C. The yield of the purified polymer was 83%, but this polymer had no melting point and absorption of sulfone was observed by IR.
  • Comparative Example 4 A purified polymer was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that the reaction temperature was 60 ° C. The yield of the purified polymer was 96%, but this polymer had no melting point and absorption of sulfone was observed by IR.
  • a novel method for producing polyarylene sulfide capable of improving the molecular weight of the obtained polyarylene sulfide can be provided.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)

Abstract

　本発明は、得られるポリアリーレンスルフィドの分子量を向上させることができる、ポリアリーレンスルフィドの新規な製造方法を提供することを目的とする。上記目的を達成するために、本発明は、（Ａ）バナジウム化合物、（Ｂ）沸点が１６０℃以上である酸、及び、（Ｃ）酸化剤の存在下で、置換もしくは未置換のジフェニルジスルフィド、及び／又は、置換もしくは未置換のチオフェノールを含むモノマーを、当該モノマーの融点以上かつ１５０℃を超える温度で重合する工程を有する、ポリアリーレンスルフィドの製造方法を提供する。

Description

ポリアリーレンスルフィドの製造方法
　本発明は、ポリアリーレンスルフィドの製造方法に関する。
　ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）等のポリアリーレンスルフィド（ＰＡＳ）は、Ｎ－メチルピロリドンなどのラクタム系溶媒中で、パラジクロロベンゼンとナトリウムスルフィドとを重縮合させることで製造されている。この反応では、炭素－硫黄結合を作る際にＮａＣｌを副生しており、アトムエコノミーの観点からすると、必ずしも好ましい方法ではない。また、近年の環境問題から、ポリマー中に残存する塩素も、一部では問題視されている。
　また、ＮａＣｌを副生しないＰＡＳ合成方法として、ジスルフィド類の重合によりＰＡＳを合成する方法が挙げられる。この重合方法では多くの場合、室温においてジクロロメタンなどの溶媒を使用し、ジスルフィド類からスルフォニウムカチオンを形成させ、フリーデルクラフツ型の付加反応を繰り返すことで、ＰＡＳ骨格を形成する（例えば、特許文献１～８及び非特許文献１～３参照）。
特開昭６３－２１３５２６号公報 特開昭６３－２１３５２７号公報 特開昭６３－２４１０３２号公報 特開平２－１６９６２６号公報 特開平４－５５４３４号公報 特開平４－５７８３０号公報 特開平１１－１２３５９号公報 特開２００８－１６３２２３号公報
Macromolecules,1992, 25, 2698-2704 Bull.Chem. Soc. Jpn., 1994, 67, 251-256 Bull.Chem. Soc. Jpn., 1994, 67, 1456-1461
　しかしながら、上述したジスルフィド類を用いたＰＡＳ合成方法には、得られるＰＡＳの分子量が低いという欠点があった。
　そこで、本発明は、得られるポリアリーレンスルフィドの分子量を向上させることができる、ポリアリーレンスルフィドの新規な製造方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明は、（Ａ）バナジウム化合物、（Ｂ）沸点が１６０℃以上である酸、及び、（Ｃ）酸化剤の存在下で、置換もしくは未置換のジフェニルジスルフィド、及び／又は、置換もしくは未置換のチオフェノールを含むモノマーを、当該モノマーの融点以上かつ１５０℃を超える温度で重合する工程を有する、ポリアリーレンスルフィドの製造方法を提供する。
　上記本発明の製造方法では、反応温度をモノマーの融点以上とすることで、溶媒を用いることなくモノマーを溶融重合させることができる。また、反応温度を高くした場合、ある温度よりも高い温度でＰＡＳの収率及び分子量が飛躍的に向上することを本発明者らは見出した。その反応温度が１５０℃を超える温度である。また、この反応温度であれば、反応で副生する水等、反応系内の水分を確実に除去することができる。例えば、室温での溶液重合においては、水分を除去するための酸無水物を使用しないと、重合が進行しなくなるなどの問題が生じる。本発明の製造方法によれば、このような従来の問題を改善でき、ジスルフィド類を用いた従来のＰＡＳ合成方法と比較して、得られるＰＡＳの分子量を向上させることができる。さらに、上記反応温度での重合反応を、（Ａ）バナジウム化合物、（Ｂ）沸点が１６０℃以上である酸、及び、（Ｃ）酸化剤の存在下で行うことにより、反応を効率的に進行させることができ、得られるＰＡＳの分子量を向上させることができる。また、本発明の製造方法は、置換もしくは未置換のジフェニルジスルフィド、及び／又は、置換もしくは未置換のチオフェノールを原料モノマーとしているため、ＮａＣｌを副生せず、アトムエコノミー及び環境問題の観点からも好ましい。
　また、本発明のポリアリーレンスルフィドの製造方法において、上記（Ａ）バナジウム化合物は、オキソバナジウム化合物であることが好ましい。これにより、重合反応をより効率的に進行させることができ、得られるＰＡＳの分子量をより向上させることができる。
　さらに、本発明のポリアリーレンスルフィドの製造方法において、上記（Ｃ）酸化剤は、酸素分子を含むガスであることが好ましい。これにより、重合反応をより効率的に進行させることができ、得られるＰＡＳの分子量をより向上させることができる。
　また、本発明のポリアリーレンスルフィドの製造方法において、上記モノマーは、未置換ジフェニルジスルフィド及び未置換チオフェノールのうちの少なくとも一方と、置換ジフェニルジスルフィド及び置換チオフェノールのうちの少なくとも一方とを含んでいてもよい。この場合、得られるＰＡＳの分子量をより向上させることができる。
　また、本発明のポリアリーレンスルフィドの製造方法において、上記モノマーを重合する工程は、上記モノマーを、１５０℃以下の温度で重合した後、さらに上記モノマーの融点以上かつ１５０℃を超える温度で重合する工程であってもよい。
　本発明によれば、得られるポリアリーレンスルフィドの分子量を向上させることができる、ポリアリーレンスルフィドの新規な製造方法を提供することができる。
　以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
　本発明のポリアリーレンスルフィドの製造方法は、（Ａ）バナジウム化合物、（Ｂ）沸点が１６０℃以上である酸、及び、（Ｃ）酸化剤の存在下で、置換もしくは未置換のジフェニルジスルフィド、及び／又は、置換もしくは未置換のチオフェノールを含むモノマーを、当該モノマーの融点以上かつ１５０℃を超える温度で重合する工程（以下、場合により「重合工程」と言う）を有する。
　重合工程においては、ポリアリーレンスルフィドの原料となるモノマーとして、置換もしくは未置換のジフェニルジスルフィド、及び／又は、置換もしくは未置換のチオフェノールを用いる。なお、ジフェニルジスルフィド及びチオフェノールはそれぞれ、置換のものと未置換のものとを併用してもよい。すなわち、ポリアリーレンスルフィドの原料となるモノマーは、置換ジフェニルジスルフィド、未置換ジフェニルジスルフィド、置換チオフェノール、及び、未置換チオフェノールからなる群より選択される一種又は二種以上のモノマーを含む。
　置換もしくは未置換のジフェニルジスルフィドとしては、例えば、下記一般式（Ｉ）で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 ［式（Ｉ）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８は、それぞれ独立に水素原子、炭素数１～８のアルキル基、アラルキル基又はアリール基を表す。］
　上記一般式（Ｉ）で表される化合物の具体例としては、ジフェニルジスルフィド、２，２’－ジメチルジフェニルジスルフィド、３，３’－ジメチルジフェニルジスルフィド、２，２’，６，６’－テトラメチルジフェニルジスルフィド、２，２’，３，３’－テトラメチルジフェニルジスルフィド、２，２’，５，５’－テトラメチルジフェニルジスルフィド、３，３’，５，５’－テトラメチルジフェニルジスルフィド、２，２’，３，３’，５，５’－ヘキサメチルジフェニルジスルフィド、２，２’，３，３’，６，６’－ヘキサメチルジフェニルジスルフィド、２，２’，３，３’，５，５’，６，６’－オクタメチルジフェニルジスルフィド、２，２’－ジエチルジフェニルジスルフィド、３，３’－ジエチルジフェニルジスルフィド、２，２’，６，６’－テトラエチルジフェニルジスルフィド、２，２’，３，３’－テトラエチルジフェニルジスルフィド、２，２’，５，５’－テトラエチルジフェニルジスルフィド、３，３’，５，５’－テトラエチルジフェニルジスルフィド、２，２’，３，３’，５，５’－ヘキサエチルジフェニルジスルフィド、２，２’，３，３’，６，６’－ヘキサエチルジフェニルジスルフィド、２，２’，３，３’，５，５’，６，６’－オクタエチルジフェニルジスルフィド、２，２’－ジプロピルジフェニルジスルフィド、３，３’－ジプロピルジフェニルジスルフィド、２，２’，６，６’－テトラプロピルジフェニルジスルフィド、２，２’，３，３’－テトラプロピルジフェニルジスルフィド、２，２’，５，５’－テトラプロピルジフェニルジスルフィド、３，３’，５，５’－テトラプロピルジフェニルジスルフィド、２，２’，３，３’，５，５’－ヘキサプロピルジフェニルジスルフィド、２，２’，３，３’，６，６’－ヘキサプロピルジフェニルジスルフィド、２，２’，３，３’，５，５’，６，６’－オクタプロピルジフェニルジスルフィド、２，２’－ジイソプロピルジフェニルジスルフィド、３，３’－ジイソプロピルジフェニルジスルフィド、２，２’，６，６’－テトライソプロピルジフェニルジスルフィド、２，２’，３，３’－テトライソプロピルジフェニルジスルフィド、２，２’，５，５’－テトライソプロピルジフェニルジスルフィド、３，３’，５，５’－テトライソプロピルジフェニルジスルフィド、２，２’，３，３’，５，５’－ヘキサイソプロピルジフェニルジスルフィド、２，２’，３，３’，６，６’－ヘキサイソプロピルジフェニルジスルフィド、２，２’，３，３’，５，５’，６，６’－オクタイソプロピルジフェニルジスルフィドなどが挙げられる。これらの中でも、原料の入手性の観点から、ジフェニルジスルフィド、２，２’－ジメチルジフェニルジスルフィド、３，３’－ジメチルジフェニルジスルフィド、２，２’，６，６’－テトラメチルジフェニルジスルフィド、２，２’，３，３’－テトラメチルジフェニルジスルフィド、２，２’，５，５’－テトラメチルジフェニルジスルフィド、３，３’，５，５’－テトラメチルジフェニルジスルフィド、２，２’，３，３’，５，５’－ヘキサメチルジフェニルジスルフィド、２，２’，３，３’，６，６’－ヘキサメチルジフェニルジスルフィド、２，２’，３，３’，５，５’，６，６’－オクタメチルジフェニルジスルフィドが好適に使用できる。
　また、これらの置換もしくは未置換のジフェニルジスルフィドは、置換もしくは未置換のチオフェノールの酸化によっても容易に調製できる。そのため、重合工程においては、上述した置換もしくは未置換のジフェニルジスルフィドの前駆体として、置換もしくは未置換のチオフェノールも使用することができる。置換もしくは未置換のチオフェノールとしては、例えば、下記一般式（ＩＩ）で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 ［式（ＩＩ）中、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１及びＲ１２は、それぞれ独立に水素原子、炭素数１～８のアルキル基、アラルキル基又はアリール基を表す。］
　上記一般式（ＩＩ）で表される化合物の具体例としては、上記一般式（Ｉ）で表される化合物の具体例の前駆体となる化合物が挙げられるが、それらの中でも、原料の入手性の観点から、チオフェノール（ベンゼンチオール）、２－メチルベンゼンチオール、３－メチルベンゼンチオール、２，３－ジメチルベンゼンチオール、２，５－ジメチルベンゼンチオール、２，６－ジメチルベンゼンチオールが好適に使用できる。これらの置換もしくは未置換のチオフェノールは、上述した置換もしくは未置換のジフェニルジスルフィドと同様に使用することができる。なお、置換もしくは未置換のジフェニルジスルフィドを用いた場合でも、その前駆体である置換もしくは未置換のチオフェノールを用いた場合でも、置換基の有無や種類が同じであれば、ＰＡＳとしては同等のものが得られる。
　また、重合工程において、モノマーとして置換基を有するジフェニルジスルフィド及び／又は置換基を有するチオフェノールを用いた場合、合成されたポリマーのモノマーに対する溶解度が向上し、より高分子量体が得られる傾向がある。特に、置換基が炭素数１～８のアルキル基、アラルキル基又はアリール基であると、合成されたポリマーがモノマーにより一層溶解しやすくなり、より高分子量化するため好ましい。アラルキル基は炭素数７～１４であることが好ましく、アリール基は炭素数６～１４であることが好ましい。炭素数が上記範囲内であると、合成されたポリマーがモノマーにより一層溶解しやすくなり、より高分子量化するため好ましい。また、置換基を有さないジフェニルジスルフィド及び／又は置換基を有さないチオフェノールを用いた場合、置換基を有するものに比べて原料の入手性が極めて高く、工業的に有利であるとともに、従来のポリフェニレンスルフィドと同じポリマーを合成することができる。本発明の製造方法は、置換基を有さないポリフェニレンスルフィド、及び、置換基を有するポリフェニレンスルフィドのいずれの製造にも適した方法である。上述した置換もしくは未置換のジフェニルジスルフィド及び置換もしくは未置換のチオフェノールは、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
　また、モノマーは、未置換ジフェニルジスルフィド及び未置換チオフェノールのうちの少なくとも一方（以下、「未置換モノマー」と言う）と、置換ジフェニルジスルフィド及び置換チオフェノールのうちの少なくとも一方（以下、「置換モノマー」と言う）とを含んでいることも好ましい。このように、入手容易な未置換モノマーに置換モノマーを共重合させることにより、工業的に有利でありながら、未置換モノマーを単独で用いた場合と比較して、生成するポリマーの、モノマー及び／又は溶媒に対する溶解度を向上させることができ、より高分子量のポリマーを得ることができる。未置換モノマーと置換モノマーとを併用する場合の両者の比率は特に限定されない。所望の物性を有するポリマーを得るために，未置換モノマーと置換モノマーの割合を適宜決めればよい。
　（Ａ）バナジウム化合物は、上記モノマーの酸化重合触媒として機能するものである。（Ａ）バナジウム化合物としては、好ましくは、分子内にＶ＝Ｏ結合を有するオキソバナジウム化合物が使用される。オキソバナジウム化合物として具体的には、Ｎ，Ｎ’－ビスサリチリデンエチレンジアミンオキソバナジウム、フタロシアニンオキソバナジウム、テトラフェニルポルフィリンオキソバナジウムなどが挙げられる。その他に下記一般式（ＩＩＩ）で表されるバナジウム化合物も使用される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 ［式（ＩＩＩ）中、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５及びＲ１６はそれぞれ独立に、炭素数１～６のアルキル基、又は、炭素数６～８のアリール基を表し、Ｒ１７及びＲ１８はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数１～６のアルキル基、又は、炭素数６～８のアリール基を表す。］
　上記一般式（ＩＩＩ）で表されるバナジウム化合物としては、４価のオキソバナジウムに、β－ジケトンのアニオンが２分子付加した構造を持つものであれば使用することができる。具体例を示すと、バナジル（ＩＶ）アセチルアセトネート、バナジル（ＩＶ）ベンゾイルアセトネート（Ｒ１３＝Ｒ１６＝メチル基、Ｒ１４＝Ｒ１５＝フェニル基、Ｒ１７＝Ｒ１８＝水素原子）が挙げられる。
　上述した（Ａ）バナジウム化合物は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
　（Ａ）バナジウム化合物の添加量は、置換もしくは未置換のジフェニルジスルフィド、及び、置換もしくは未置換のチオフェノールの総量１００モルに対して、０．００１～１００モルであることが好ましく、０．０１～５０モルであることがより好ましい。この添加量が少ないと重合反応が進行しにくく、添加量が多いと得られるポリマー中に（Ａ）バナジウム化合物が残存しやすくなる。
　（Ｂ）沸点が１６０℃以上である酸としては、硫酸、酢酸、メタンスルフォン酸、ベンゼンスルフォン酸、トルエンスルフォン酸などの酸のほか、下記一般式（ＩＶ）で表される有機酸を使用することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 ［式（ＩＶ）中、Ｒｆは炭素数１～８のパーフルオロアルキル基を示す。］
　上記一般式（ＩＶ）で表される有機酸の具体例としては、トリフルオロメタンスルフォン酸、１，１，２，２－テトラフルオロエタンスルフォン酸、ペンタフルオロエタンスルフォン酸、ヘプタフルオロプロパンスルフォン酸、ヘプタフルオロイソプロパンスルフォン酸、ノナフルオロブタンスルフォン酸、ナフィオン（登録商標）などが挙げられる。これらの中でも、入手性の観点から、トリフルオロメタンスルフォン酸、１，１，２，２－テトラフルオロエタンスルフォン酸を用いることが好ましい。
　（Ｂ）沸点が１６０℃以上である酸は、反応温度が１５０℃を超える条件下で使用するために、１６０℃以上という高い沸点が必要である。沸点が１６０℃未満の酸を使用すると、酸化重合に必要な酸素、あるいは空気を流通させる際に、酸が揮散して反応が進行しにくくなるので、好ましくない。
　上述した（Ｂ）沸点が１６０℃以上である酸は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
　（Ｂ）沸点が１６０℃以上である酸の添加量は、置換もしくは未置換のジフェニルジスルフィド、及び、置換もしくは未置換のチオフェノールの総量１００モルに対して、０．００１～１００モルであることが好ましく、０．０１～５０モルであることがより好ましい。この添加量が少ないと反応が進行しにくく、添加量が多いとポリマー中に（Ｂ）沸点が１６０℃以上である酸が残存しやすくなる。
　（Ｃ）酸化剤は、（Ａ）バナジウム化合物を酸化重合触媒として有効に機能させるために用いられる。（Ｃ）酸化剤として具体的には、ジシアノジクロロベンゾキノン、クロラニル、ブロマニル、１，４－ジフェノキノン、テトラメチルジフェノキノン、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン、過安息香酸、メタクロロ過安息香酸、四酢酸鉛、酸酢酸タリウム、セリウム（ＩＶ）アセチルアセトネート、マンガン（ＩＩＩ）アセチルアセトネート、及び、酸素ガスや空気などの酸素分子を含むガスなどが挙げられる。これらの中でも酸素分子を含むガスが好ましい。酸素分子を含むガスとして具体的には、空気、酸素ガスの他、酸素と、窒素、アルゴンなどの不活性ガスとの混合物などが挙げられる。これらの中でも酸素ガス、空気のほか、酸素と窒素との混合物が好ましく使用される。酸素と窒素との混合物を使用する場合、酸素濃度は任意である。
　上述した（Ｃ）酸化剤は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
　重合工程において、反応温度は、置換もしくは未置換のジフェニルジスルフィド、及び／又は、置換もしくは未置換のチオフェノールを含むモノマーの融点以上かつ１５０℃を超える温度であることが必須である。反応温度が１５０℃以下である場合、得られるポリマーの分子量の向上効果が十分でなく、また、その収率も必ずしも高いものとはならない。得られるポリマーの分子量を十分に向上させることができ、かつ良好な収率を得る観点から、反応温度は１５１℃以上であることが好ましく、１５３℃以上であるより好ましく、１５５℃以上であることが特に好ましい。また、反応温度の上限は特に限定されないが、得られるポリマーの劣化を抑制する観点から、反応温度は３００℃以下であることが好ましく、２７０℃以下であることがより好ましく、２５０℃以下であることが特に好ましい。なお、反応温度が上記モノマーの融点未満である場合、モノマーを溶融重合させることができず、反応を進行させることが困難となる。
　また、従来のポリアリーレンスルフィドの合成方法では、反応で副生する水を除去するため、上記一般式（ＩＶ）で表される有機酸等の無水物を使用することが必要であった。特に、室温での溶液重合の場合、水が存在していると、すなわち酸無水物を使用しないと、重合が進行しないという問題がある。これに対し、本発明においては、１５０℃を超える温度で反応を行うため副生する水は十分に蒸発除去され、上記のような有機酸の無水物は必ずしも必要ではない。特に、１５０℃を超える温度での反応の場合、酸無水物の使用により、得られるポリアリーレンスルフィドの構造に分岐が現れるなどの乱れが生じることがあるため、重合工程では上記のような有機酸の無水物を添加しないことが好ましい。
　本発明において、（Ｃ）酸化剤として酸素分子を含むガスなどの気体を使用する場合、圧力は特に限定はなく、常圧～１０ＭＰａまでが好ましく選定される。過度の圧力は肉厚の装置が必要となり、コストを上昇させるため、好ましくない。また、特に圧力を高く、かつ温度を高くした場合、得られるポリアリーレンスルフィドのスルフィド部位を酸素が酸化して、スルフォキシドやスルフォンを与えるので、注意を要する。その点を考慮すると、圧力は常圧～１ＭＰａ程度が好適である。なお、ガスの供給方法は、連続式でもバッチ式でもよい。
　本発明において、重合工程での反応時間は特に限定されないが、通常、０．１～２４０時間である。反応時間が０．１時間よりも短い場合には、所望の重合が進行しない傾向がある。一方、反応時間が２４０時間を越えると、スルフォキシドやスルフォンが形成される可能性が高くなる。適切な反応時間は１～５０時間であり、より好ましくは２～４８時間である。
　本発明においては、必要に応じて反応に溶媒を使用することができる。反応には強酸を使用することから、酸に影響を与えるような溶媒、例えばＮ－メチルピロリドンなどは好ましくない。好ましい溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２－ジクロロエタン、テトラクロロエチレン、１，１，２，２－テトラクロロエタン、ニトロメタン、ニトロベンゼンなどが挙げられる。これらの溶媒の沸点が反応温度以下である場合には、密閉容器を使用しての反応が好ましい。
　本発明においては、原料として使用するモノマーの融点以上の温度で反応を行うため、モノマーを溶融状態で重合することができる。そのため、反応に溶媒を使用することなく重合することが可能である。例えば、ジフェニルジスルフィドを原料モノマーとする場合、その融点は６１℃であるから、その温度以上の反応温度とすることで、溶融重合することが可能となる。
　重合工程では、重合反応中に、置換もしくは未置換のジフェニルジスルフィド、及び／又は、置換もしくは未置換のチオフェノールを含むモノマーを逐次的に添加することも可能である。反応後期には触媒である（Ａ）バナジウム化合物が活性を維持しているにもかかわらず、反応するモノマー濃度が減少するため、重合反応が進行しにくくなるという問題がある。モノマーを適宜追加することで、重合停止を阻止することができる。
　重合工程で得られたポリマーには、（Ａ）バナジウム化合物や（Ｂ）酸が残存している可能性があるため、得られたポリマーの洗浄を行うことが好ましい。洗浄方法に特に限定はない。例えば、得られたポリマーを粉砕して、有機溶媒で未反応モノマーやオリゴマー成分を抽出することができる。残ったポリマーは、水、酸、塩基などで洗浄することができる。また、得られたポリマーを溶媒に完全に、あるいは一部溶解し、水、酸、塩基などで洗浄することも可能である。その際使用できる溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２－ジクロロエタン、テトラクロロエチレン、１，１，２，２－テトラクロロエタン、ニトロメタン、ニトロベンゼンなどに加え、Ｎ－メチルピロリドンなども挙げることができる。そのような溶媒には未反応モノマーやオリゴマーが溶出してくるので、必要に応じて精製をすることで、回収したオリゴマーやモノマーを原料として再利用することが可能である。一般にポリアリーレンスルフィドは溶媒に対する溶解度が低いため、少なくともポリマーの４質量倍の溶媒を加え、１５０℃以上に加熱することが必要である。その溶液状態で、水、酸、塩基などで洗浄することが好ましい。これらの洗浄剤として水系のものを使用する場合は、水の沸点以上の温度の溶液と接触させるため、圧力容器中で洗浄することが肝要である。実験室的には得られたポリマーを乳鉢などですりつぶし、ジクロロメタンに分散させて、メタノールと塩酸の混合液で洗浄する。このような方法で洗浄を行ってもよい。
　また、重合工程で得られたポリマーを、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２－ジクロロエタン、テトラクロロエチレン、１，１，２，２－テトラクロロエタン、ニトロメタン、ニトロベンゼン、Ｎ－メチルピロリドン、トルエン、キシレンなどの溶媒で抽出することも可能である。上記抽出を行うことによって、ポリマー中の低分子量成分が抽出・除去され、結果的に残ったポリマーの平均分子量を向上させることができる。
　また、本発明においては、温度条件等の種々条件を変えて複数段で重合を行う多段重合を行ってもよい。多段重合は、二段重合又は三段重合であることが好ましい。多段重合を行う場合、反応器はそのままで温度条件を変えたり触媒などを追加する方法を採用してもよいし、内容物を別の容器に移送し、そこで別途条件を設定する方法を採用してもよい。特に、反応温度を変えることがポリマーの分子量に影響を与え、例えば二段重合では、一段目を低温に、二段目を高温にすることが重要である。その際、二段目はモノマーの融点以上かつ１５０℃を超える温度にすることが必須であり、一段目の温度は０℃以上であれば特に限定はない。具体的には一段目を１６０℃、二段目を１８０℃としてもよい。しかしながら分子量向上のためには、一段目を１５０℃以下で、比較的短時間とし、二段目をモノマーの融点以上かつ１５０℃を超える温度とすることが極めて好ましい。
　二段目の条件などは、先の記載のとおりである。一段目に関しては、反応温度を室温以上１５０℃以下、好ましくは室温以上１４０℃以下、より好ましくは室温以上１３０℃以下の範囲に設定する。また、一段目の反応時間は温度にもよるが、１分～２４時間、好ましくは１０分～１２時間、より好ましくは３０分～９時間、さらに好ましくは３０分～６時間である。
　三段重合又はそれ以上の多段重合を行う場合は、一段目を二段重合の時の一段目と同様の条件とし、最終段目を二段重合の時の二段目と同様の条件とすればよい。それ以外の段では、二段重合での一段目の条件の範囲内でも二段目の条件の範囲内でもよいが、後段にいくほど徐々に反応昇温を高くすることが好ましい。なお、多段重合を行う場合、１５０℃を超える温度で重合した後、１５０℃を超える違う温度で重合してもよい。
　以上説明した本発明の製造方法によれば、分子量及び融点の高いポリアリーレンスルフィドを効率的に得ることができる。具体的には、分子量はポリスチレン換算で、重量平均分子量Ｍｗが３０００以上、融点は１５０℃以上のポリアリーレンスルフィドを得ることができる。
　以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例及び比較例で得られたポリマーの融点及び分子量の測定方法は以下の通りである。また、各実施例及び比較例で得られたポリマー（精製ＰＰＳ）の収率、融点、数平均分子量及び重量平均分子量を、各重合条件と共に表１～４に示した。
（融点の測定）
　融点は、示差走査熱量計（セイコー電子工業（株）製）を用い、リファレンスとしてα－アルミナを使用して測定した。測定条件は、室温から２０℃／分で３１０℃まで昇温した際の吸熱ピークの頂点を融点とした。
（分子量の測定）
　高温ＧＰＣ装置（ポリマーラボラトリーズ社製、商品名：ＰＬ－２２０）にカラム（ＰＬ　ｇｅｌ　１０μｍ　ＭＩＸＥＤ－Ｂ　ＬＳ）２本を連結し、示差屈折率検出器とした。試料１０ｍｇに１－クロロナフタレン溶媒５ｍｌを加え、２２０℃で約３０分加熱撹拌した。このように溶解した試料を、流速０．７ｍｌ／分で分析することで、分子量（数平均分子量Ｍｎ及び重量平均分子量Ｍｗ）を測定した。
［実施例１］
　５０ｍｌの三口フラスコに、ジフェニルジスルフィド（５ｇ）を加え、さらに、バナジル（ＩＶ）アセチルアセトネート（ＶＯ（ａｃａｃ）２）及びトリフルオロメタンスルフォン酸（ＴｆＯＨ、沸点：１６２℃）を、モル比でジフェニルジスルフィド：ＶＯ（ａｃａｃ）２：ＴｆＯＨ＝１００：５：１０となるように加えた。フラスコ内をスターラーチップで撹拌しながら、オイルバスにて１５２℃に加熱し、常圧の酸素ガスを１０ｍｌ／分の流量で三口フラスコに導入した。２０時間後に酸素ガスの供給を止め、オイルバスをはずして室温まで冷却した。得られたポリマーを粉砕し、２００ｍｌのジクロロメタンに分散し、塩酸酸性メタノールで沈殿精製した。沈殿物をろ過、減圧乾燥することで、精製ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）を得た。
［実施例２］
　５０ｍｌの三口フラスコに、ジフェニルジスルフィド（５ｇ）を加え、さらに、ＶＯ（ａｃａｃ）２及びＴｆＯＨを、モル比でジフェニルジスルフィド：ＶＯ（ａｃａｃ）２：ＴｆＯＨ＝１００：１：２０となるように加えた。フラスコ内をスターラーチップで撹拌しながら、オイルバスにて１６０℃に加熱し、常圧の酸素ガスを１０ｍｌ／分の流量で三口フラスコに導入した。２０時間後に酸素ガスの供給を止め、オイルバスをはずして室温まで冷却した。得られたポリマーを粉砕し、２００ｍｌのジクロロメタンに分散し、塩酸酸性メタノールで沈殿精製した。沈殿物をろ過、減圧乾燥することで、精製ＰＰＳを得た。
［実施例３］
　５０ｍｌの三口フラスコに、ジフェニルジスルフィド（５ｇ）を加え、さらに、ＶＯ（ａｃａｃ）２及び１，１，２，２－テトラフルオロエタンスルフォン酸（ＣＨＦ２ＣＦ２ＳＯ３Ｈ、沸点：２１０℃）を、モル比でジフェニルジスルフィド：ＶＯ（ａｃａｃ）２：ＣＨＦ２ＣＦ２ＳＯ３Ｈ＝１００：５：５となるように加えた。フラスコ内をスターラーチップで撹拌しながら、オイルバスにて１６０℃に加熱し、常圧の酸素ガスを１０ｍｌ／分の流量で三口フラスコに導入した。２５時間後に酸素ガスの供給を止め、オイルバスをはずして室温まで冷却した。得られたポリマーを粉砕し、２００ｍｌのジクロロメタンに分散し、塩酸酸性メタノールで沈殿精製した。沈殿物をろ過、減圧乾燥することで、精製ＰＰＳを得た。
［実施例４］
　反応温度を１８０℃としたこと以外は実施例３と同様にして、精製ＰＰＳを得た。
［実施例５］
　５０ｍｌの三口フラスコに、ジフェニルジスルフィド（５ｇ）を加え、さらに、ＶＯ（ａｃａｃ）２及びＴｆＯＨを、モル比でジフェニルジスルフィド：ＶＯ（ａｃａｃ）２：ＴｆＯＨ＝１００：２．５：２．５となるように加えた。フラスコ内をスターラーチップで撹拌しながら、オイルバスにて１６０℃に加熱し、常圧の酸素ガスを１０ｍｌ／分の流量で三口フラスコに導入した。２５時間後に酸素ガスの供給を止め、オイルバスをはずして室温まで冷却した。得られたポリマーを粉砕し、２００ｍｌのジクロロメタンに分散し、塩酸酸性メタノールで沈殿精製した。沈殿物をろ過、減圧乾燥することで、精製ＰＰＳを得た。また、得られた精製ＰＰＳについて固体ＮＭＲを測定したところ、１３０ｐｐｍ付近に明確な２本のピークが観測され、パラ選択的に重合が進行していることが確認された。
［実施例６］
　ＶＯ（ａｃａｃ）２に代えて同一のモル数のＮ，Ｎ’－ビスサリチリデンエチレンジアミンオキソバナジウム（ＶＯ（ｓａｌｅｎ））を使用したこと以外は実施例４と同様にして、精製ＰＰＳを得た。
［実施例７－１］
　５０ｍｌの三口フラスコに、ジフェニルジスルフィド（５ｇ）を加え、さらに、ＶＯ（ａｃａｃ）２及びＴｆＯＨを、モル比でジフェニルジスルフィド：ＶＯ（ａｃａｃ）２：ＴｆＯＨ＝１００：０．２５：０．２５となるように加えた。フラスコ内をスターラーチップで撹拌しながら、オイルバスにて１６０℃に加熱し、常圧の酸素ガスを１０ｍｌ／分の流量で三口フラスコに導入した。２５時間後に酸素ガスの供給を止め、オイルバスをはずして室温まで冷却した。得られたポリマーを粉砕し、２００ｍｌのジクロロメタンに分散し、塩酸酸性メタノールで沈殿精製した。沈殿物をろ過、減圧乾燥することで、精製ＰＰＳを得た。この精製ＰＰＳの収率は７５％、融点は２１２℃、数平均分子量は２９３０、重量平均分子量は８７８０であった。
［実施例７－２］
　実施例７－１で得られた精製ＰＰＳ０．５ｇをソックスレー抽出器にて、ジクロロメタンを溶媒として使用して４時間抽出を行った。残存したポリマーを乾燥して抽出残ＰＰＳを得た。この抽出残ＰＰＳの融点は２１７℃、数平均分子量は３７９０、重量平均分子量は１３１００であった。
［実施例８］
　５０ｍｌの三口フラスコに、ジフェニルジスルフィド（４．５ｇ）及び２，２’，５，５’－テトラメチルジフェニルジスルフィド（０．６３ｇ）を加え、さらに、ＶＯ（ａｃａｃ）２及び１，１，２，２－テトラフルオロエタンスルフォン酸（ＣＨＦ２ＣＦ２ＳＯ３Ｈ、沸点：２１０℃）を、モル比で（ジフェニルジスルフィド＋テトラメチルジフェニルジスルフィド）：ＶＯ（ａｃａｃ）２：ＣＨＦ２ＣＦ２ＳＯ３Ｈ＝１００：５：１０となるように加えた。フラスコ内をスターラーチップで撹拌しながら、オイルバスにて１６０℃に加熱し、常圧の酸素ガスを１０ｍｌ／分の流量で三口フラスコに導入した。２０時間後に酸素ガスの供給を止め、オイルバスをはずして室温まで冷却した。得られたポリマーを粉砕し、２００ｍｌのジクロロメタンに分散し、塩酸酸性メタノールで沈殿精製した。沈殿物をろ過、減圧乾燥することで、精製ＰＰＳを得た。
［実施例９］
　５０ｍｌの三口フラスコに、ジフェニルジスルフィド（２ｇ）を加え、さらに、ＶＯ（ａｃａｃ）２及び１，１，２，２－テトラフルオロエタンスルフォン酸（ＣＨＦ２ＣＦ２ＳＯ３Ｈ、沸点：２１０℃）を、モル比でジフェニルジスルフィド：ＶＯ（ａｃａｃ）２：ＣＨＦ２ＣＦ２ＳＯ３Ｈ＝１００：５：１０となるように加えた。フラスコ内をスターラーチップで撹拌しながら、オイルバスにて１００℃に加熱し、常圧の酸素ガスを１０ｍｌ／分の流量で三口フラスコに導入した。３時間後にオイルバスを１６０℃に昇温してさらに１７時間反応を継続した。反応終了後は酸素ガスの供給を止め、オイルバスをはずして室温まで冷却した。得られたポリマーを粉砕し、２００ｍｌのジクロロメタンに分散し、塩酸酸性メタノールで沈殿精製した。沈殿物をろ過、減圧乾燥することで、精製ＰＰＳを得た。
［比較例１］
　５００ｍｌの三口フラスコに、ジフェニルジスルフィド（１ｇ）を加え、さらにジクロロメタンを４６ｍｌ加えて溶解した。この溶液にＶＯ（ａｃａｃ）２及びＴｆＯＨを、モル比でジフェニルジスルフィド：ＶＯ（ａｃａｃ）２：ＴｆＯＨ＝１００：１：１０となるように加えた。フラスコ内をスターラーチップで撹拌しながら、室温（２３℃）にて常圧の酸素ガスを１０ｍｌ／分の流量で三口フラスコに導入した。２０時間後に酸素ガスの供給を止めた。塩酸酸性メタノールで沈殿精製を試みたが、ポリマーは得られなかった。この結果から、温度が低く、かつ酸無水物なしでは、生成する水が重合を阻害し、反応が進行しないことが確認された。
［比較例２］
　５００ｍｌの三口フラスコに、ジフェニルジスルフィド（１ｇ）を加え、さらに１，１，２，２－テトラクロロエタンを４６ｍｌ加えて溶解した。この溶液にＶＯ（ａｃａｃ）２、ＴｆＯＨ及びトリフルオロメタンスルフォン酸無水物（Ｔｆ２Ｏ）を、モル比でジフェニルジスルフィド：ＶＯ（ａｃａｃ）２：ＴｆＯＨ：Ｔｆ２Ｏ＝１００：１：１０：２００となるように加えた。フラスコ内をスターラーチップで撹拌しながら、室温（２３℃）にて常圧の酸素ガスを１０ｍｌ／分の流量で三口フラスコに導入した。２０時間後に酸素供給を止めた。得られたポリマーを粉砕し、２００ｍｌのジクロロメタンに分散し、塩酸酸性メタノールで沈殿精製した。沈殿物をろ過、減圧乾燥することで、精製ＰＰＳを得た。
［比較例３］
　反応温度を４０℃としたこと以外は比較例２と同様にして、精製ポリマーを得た。精製ポリマーの収率は８３％であったが、このポリマーには融点がなく、ＩＲにてスルフォンの吸収が見られた。
［比較例４］
　反応温度を６０℃としたこと以外は比較例２と同様にして、精製ポリマーを得た。精製ポリマーの収率は９６％であったが、このポリマーには融点がなく、ＩＲにてスルフォンの吸収が見られた。
［比較例５］
　５０ｍｌの三口フラスコに、ジフェニルジスルフィド（５ｇ）を加え、さらに、ＶＯ（ａｃａｃ）２及びＴｆＯＨを、モル比でジフェニルジスルフィド：ＶＯ（ａｃａｃ）２：ＴｆＯＨ＝１００：１：１０となるように加えた。フラスコ内をスターラーチップで撹拌しながら、オイルバスにて１００℃に加熱し、常圧の酸素ガスを１０ｍｌ／分の流量で三口フラスコに導入した。２０時間後に酸素ガスの供給を止め、オイルバスをはずして室温まで冷却した。得られたポリマーを粉砕し、２００ｍｌのジクロロメタンに分散し、塩酸酸性メタノールで沈殿精製した。沈殿物をろ過、減圧乾燥することで、精製ＰＰＳを得た。
［比較例６］
　反応温度を１２０℃としたこと以外は実施例１と同様にして、精製ＰＰＳを得た。
［比較例７］
　反応温度を１４０℃としたこと以外は実施例１と同様にして、精製ＰＰＳを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　以上説明したとおり、本発明によれば、得られるポリアリーレンスルフィドの分子量を向上させることができる、ポリアリーレンスルフィドの新規な製造方法を提供することができる。

Claims (5)

  1. 　（Ａ）バナジウム化合物、（Ｂ）沸点が１６０℃以上である酸、及び、（Ｃ）酸化剤の存在下で、置換もしくは未置換のジフェニルジスルフィド、及び／又は、置換もしくは未置換のチオフェノールを含むモノマーを、当該モノマーの融点以上かつ１５０℃を超える温度で重合する工程を有する、ポリアリーレンスルフィドの製造方法。
  2. 　前記（Ａ）バナジウム化合物が、オキソバナジウム化合物である、請求項１に記載のポリアリーレンスルフィドの製造方法。
  3. 　前記（Ｃ）酸化剤が、酸素分子を含むガスである、請求項１又は２に記載のポリアリーレンスルフィドの製造方法。
  4. 　前記モノマーが、未置換ジフェニルジスルフィド及び未置換チオフェノールのうちの少なくとも一方と、置換ジフェニルジスルフィド及び置換チオフェノールのうちの少なくとも一方とを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のポリアリーレンスルフィドの製造方法。
  5. 　前記モノマーを重合する工程は、前記モノマーを、１５０℃以下の温度で重合した後、さらに前記モノマーの融点以上かつ１５０℃を超える温度で重合する工程である、請求項１～４のいずれか一項に記載のポリアリーレンスルフィドの製造方法。
PCT/JP2013/056508 2012-03-08 2013-03-08 ポリアリーレンスルフィドの製造方法 WO2013133424A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014503567A JP6052631B2 (ja) 2012-03-08 2013-03-08 ポリアリーレンスルフィドの製造方法

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012051510 2012-03-08
JP2012-051510 2012-03-08
JP2012-203206 2012-09-14
JP2012203206 2012-09-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013133424A1 true WO2013133424A1 (ja) 2013-09-12

Family

ID=49116891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/056508 WO2013133424A1 (ja) 2012-03-08 2013-03-08 ポリアリーレンスルフィドの製造方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6052631B2 (ja)
WO (1) WO2013133424A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02169626A (ja) * 1988-12-22 1990-06-29 Res Inst For Prod Dev ポリアリーレンチオエーテルの製造法
JPH03221528A (ja) * 1990-01-29 1991-09-30 Res Inst For Prod Dev ポリアリーレンチオエーテルの製造法
JPH0455434A (ja) * 1990-06-26 1992-02-24 Idemitsu Petrochem Co Ltd ポリアリーレンスルフィドの製造法
JPH0457830A (ja) * 1990-06-28 1992-02-25 Idemitsu Petrochem Co Ltd ポリアリーレンスルフィドの製造法
JPH0491132A (ja) * 1990-08-03 1992-03-24 Res Inst For Prod Dev ポリアリーレンチオエーテル誘導体の製造法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02169626A (ja) * 1988-12-22 1990-06-29 Res Inst For Prod Dev ポリアリーレンチオエーテルの製造法
JPH03221528A (ja) * 1990-01-29 1991-09-30 Res Inst For Prod Dev ポリアリーレンチオエーテルの製造法
JPH0455434A (ja) * 1990-06-26 1992-02-24 Idemitsu Petrochem Co Ltd ポリアリーレンスルフィドの製造法
JPH0457830A (ja) * 1990-06-28 1992-02-25 Idemitsu Petrochem Co Ltd ポリアリーレンスルフィドの製造法
JPH0491132A (ja) * 1990-08-03 1992-03-24 Res Inst For Prod Dev ポリアリーレンチオエーテル誘導体の製造法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HIDETOSHI TSUCHIDA: "Oxygenics (Kobunshi Sakutai)", SENRYAKUTEKI KISO KENKYU SUISHIN JIGYO TEAM-GATA KENKYU CREST HEISEI 7 NENDO SAITAKU KENKYU KADAI KENKYU SHURYO HOKOKUSHO GAIYOBAN, January 2002 (2002-01-01), Retrieved from the Internet <URL:http://www.jst.go.jp/kisoken/crest/report/sh_heisei7/pdf/pdf-04tannitsu/tannitsu-04.PDF> [retrieved on 20130521] *

Also Published As

Publication number Publication date
JP6052631B2 (ja) 2016-12-27
JPWO2013133424A1 (ja) 2015-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1311077C (en) Preparation of poly(arylene ether ketones)
EP3481800A1 (en) Process for preparing an organic sulfone
JP2020530051A (ja) ポリエーテルケトンケトンを生成するための方法
Ueda et al. Synthesis of poly (2, 5-dialkoxyphenylene)
JP6531985B2 (ja) 成形材料及びその製造方法、並びに、光学部材及びその製造方法
Pinaud et al. Step-growth polymerization of terephthaldehyde catalyzed by N-heterocyclic carbenes
Saito et al. Catalyzed oxidative polymerization to form poly (2, 6-dimethyl-1, 4-phenylene oxide) in water using water-soluble copper complex
EP3431522A1 (en) Purification of polyetherketoneketone by centrifugal filtration
JP6052630B2 (ja) ポリアリーレンスルフィドの製造方法
JP6241881B2 (ja) 成形材料及びそれを用いた光学部材、並びに、成形材料の製造方法
JP6052631B2 (ja) ポリアリーレンスルフィドの製造方法
JP6179945B2 (ja) ポリアリーレンスルフィドの製造方法
JP6179946B2 (ja) ポリアリーレンスルフィドの製造方法
JP6286773B2 (ja) ポリアリーレンスルフィドの製造方法
Wu et al. Facile method towards functionalization of partially fluorinated polyarylethers via sequential post-polymerization modification
JPH01245019A (ja) 重合体の製法
Kricheldorf et al. New polymer syntheses, 36. Functionalized aromatic polyethers derived from 4′‐substituted 2, 6‐difluorobenzophenones
JP7385509B2 (ja) 芳香族ポリエーテルの製造方法
Chen et al. The preparation and characterization of novel cocylic (arylene disulfide) oligomers
JP7113480B2 (ja) 共重合体の製造方法
CN113149830A (zh) 1,4双（4-苯氧基苯甲酰基）苯以及聚醚酮酮的制备方法
JP4377026B2 (ja) 結晶性ポリ（２，５−ジ置換−１，４−フェニレンオキサイド）の製造方法とそれに用いる触媒
JP3160244B2 (ja) ポリ（アリーレンセレノニウム塩）化合物とその製造方法
CN116120539A (zh) 一种含酮亚胺结构的聚芳醚类聚合物及其制备方法
JPH0491132A (ja) ポリアリーレンチオエーテル誘導体の製造法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13758595

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014503567

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13758595

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1