WO2016185856A1 - ポリアリーレンスルフィド分散体及び微粒子、並びにそれらの製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to polyarylene sulfide powder particles (fine particles) coated with a cationic group-containing organic polymer compound, a polyarylene sulfide dispersion comprising the particles, and a method for producing them.
- Polyarylene sulfide (hereinafter sometimes abbreviated as PAS) resin is excellent in mechanical strength, heat resistance, chemical resistance, molding processability, and dimensional stability. Used as part material.
- polyarylene sulfide resin has an aspect that its application expansion does not proceed because it is inferior in adhesion and adhesion to different materials. Therefore, in the paint field, adhesive material field, coating field, polymer compound field, etc., demand for adhesion and adhesiveness is expected, although demand is expected if polyarylene sulfide can be made into fine particles and dispersed into liquid. It was difficult to obtain fine particles and dispersion liquid that satisfy the characteristics.
- Patent Document 1 and Patent Document 3 a polyarylene sulfide resin is heated and dissolved in an organic solvent in the presence of an inorganic salt, and then cooled to precipitate polyarylene sulfide coarse particles to form a suspension.
- a method for producing a fine particle dispersion by adding and grinding is proposed.
- Patent Document 2 proposes a polyarylene sulfide resin fine particle dispersion comprising a polymer surfactant, polyarylene sulfide resin fine particles, and an alcohol solvent.
- the problem to be solved by the present invention is that even if the polyarylene sulfide resin concentration is high, the dispersion stability is high, and it has a cationic group containing excellent adhesion and adhesion to any substrate such as plastic, metal, glass, etc.
- An object of the present invention is to provide polyarylene sulfide powder particles (fine particles) coated with an organic polymer compound and a dispersion comprising the particles.
- the present inventors have coated polyarylene sulfide particles with a cationic group-containing organic polymer compound by a base precipitation method, so that the high-concentration and high-stability particles can be used.
- the polyarylene sulfide dispersion was obtained, and it was found that the above problems could be solved, and the present invention was completed.
- the present invention “(1) In a polyarylene sulfide dispersion comprising polyarylene sulfide particles, a cationic group-containing organic polymer compound, an acid, and an aqueous medium, the polyarylene sulfide particle is a cationic group-containing organic polymer compound.
- the main skeleton of the cationic group-containing organic polymer compound is (meth) acrylate resin, (meth) acrylate ester-styrene resin, (meth) acrylate ester-epoxy resin, vinyl resin, urethane resin.
- the main skeleton of the cationic group-containing organic polymer compound is selected from the group consisting of (meth) acrylic acid ester resins, (meth) acrylic acid ester-styrene resins, and (meth) acrylic acid ester-epoxy resins.
- the acid used to neutralize the cationic group is at least one acid selected from the group consisting of inorganic acids, sulfonic acids, carboxylic acids, and vinylic carboxylic acids.
- Step (A) [heating dissolution step] in which polyarylene sulfide is heated in an organic solvent to form a solution;
- a step of precipitating sulfide particles (C) [base precipitation step];
- the polyarylene sulfide particles coated with the cationic group-containing organic polymer obtained in the step (C) are filtered and washed to obtain a polyarylene sulfide particle wet cake coated with the water-containing cationic group-containing organic polymer.
- Step (D) [wet cake making step], From the polyarylene sulfide particles coated with the cationic group-containing organic polymer compound by reacting the wet cake with the acid and the polyarylene sulfide particles coated with the water-containing cationic group-containing organic polymer obtained in the step (D) And (E) [dispersion producing step] to obtain a dispersion comprising: a method for producing a polyarylene sulfide dispersion.
- the organic solvent used in the step (A) is at least one organic solvent selected from N-methyl-2-pyrrolidone, 1-chloronaphthalene, and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone.
- Step (A) [heating dissolution step] in which polyarylene sulfide is heated in an organic solvent to form a solution;
- a step of precipitating sulfide particles (C) [base precipitation step];
- the polyarylene sulfide particles coated with the cationic group-containing organic polymer obtained in the step (C) are filtered and washed to obtain a polyarylene sulfide particle wet cake coated with the water-containing cationic group-containing organic polymer.
- Step (D) [wet cake making step], Drying the polyarylene sulfide particle wet cake coated with the water-containing cationic group-containing organic polymer obtained in the step (D) to obtain polyarylene sulfide powder particles coated with the cationic group-containing organic polymer (F1) [Powder preparation step] and a method for producing polyarylene sulfide powder particles.
- a polyarylene sulfide coated with a cationic group-containing organic polymer by reacting the polyarylene sulfide fine particles obtained in the step (B) with a base to deposit a cationic group-containing organic polymer compound on the surface of the polyarylene sulfide fine particles.
- a step of precipitating sulfide particles (C) [base precipitation step];
- the polyarylene sulfide particles coated with the cationic group-containing organic polymer obtained in the step (C) are filtered and washed to obtain a polyarylene sulfide particle wet cake coated with the water-containing cationic group-containing organic polymer.
- Step (D) [wet cake making step], From the polyarylene sulfide particles coated with the cationic group-containing organic polymer compound by reacting the wet cake with the acid and the polyarylene sulfide particles coated with the water-containing cationic group-containing organic polymer obtained in the step (D) (E) [dispersion production step] to obtain a dispersion
- the dispersion comprising the polyarylene sulfide particles coated with the cationic group-containing organic polymer compound obtained in the step (E) is dried to obtain polyarylene sulfide powder particles coated with the cationic group-containing organic polymer.
- (F2) [powder preparation step].
- the organic solvent used in the step (A) is at least one organic solvent selected from N-methyl-2-pyrrolidone, 1-chloronaphthalene, and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone.
- step (B) [crystallization step] with respect to the dispersion of polyarylene sulfide fine particles obtained in the step (B) (also expressed as a crystallization solution in the present specification), mechanically The method for producing a polyarylene sulfide dispersion as described in (8) above, wherein the dispersion is performed [dispersing step].
- step (B) [crystallization step] the dispersion of the polyarylene sulfide fine particles obtained in the step (B) is mechanically pulverized [dispersion step].
- the polyarylene sulfide resin is coated with a cationic group-containing organic polymer compound that is stable even at a high concentration and has excellent adhesion and adhesion to various substrates such as plastic, metal, and glass.
- a cationic group-containing organic polymer compound that is stable even at a high concentration and has excellent adhesion and adhesion to various substrates such as plastic, metal, and glass.
- Polyarylene sulfide powder particles (fine particles) and a dispersion composed of the particles can be provided.
- the electrodeposition liquid and coating material which use the dispersion obtained by this invention can also be provided.
- the polyarylene sulfide particles contained in the polyarylene sulfide fine particle dispersion are obtained by dispersing a polyarylene sulfide resin as fine particles in an aqueous medium using a cationic group-containing organic polymer compound. Details of the method for dispersing the polyarylene sulfide fine particles will be described later.
- the aqueous medium may be water alone or a mixed solvent composed of water and a water-soluble solvent.
- polyarylene sulfide resin used in the present invention has a resin structure having a repeating unit of a structure in which an aromatic ring and a sulfur atom are bonded.
- the polyarylene sulfide resin has the following formula (1)
- R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a nitro group, an amino group, a phenyl group, a methoxy group, or an ethoxy group). It is a resin having a structural site as a repeating unit.
- R 1 and R 2 in the formula are preferably hydrogen atoms from the viewpoint of the mechanical strength of the polyarylene sulfide resin.
- a compound bonded at the para position represented by the following formula (2) is preferable.
- the bond of the sulfur atom to the aromatic ring in the repeating unit is a structure bonded at the para position represented by the structural formula (2). In terms of surface. It is also possible to use a mixture of a structure bonded at the para position and a structure bonded at the meta position, and a structure bonded at the para position and a structure bonded at the ortho position. In the present invention, a para-meta PPS copolymer and the like produced in Examples described later can also be used.
- polyarylene sulfide resin is not limited to the structural part represented by the formula (1), but the following structural formulas (3) to (6)
- the structural site represented by the formula (1) may be included at 30 mol% or less of the total with the structural site represented by the formula (1).
- the structural portion represented by the above formulas (3) to (6) is preferably 10 mol% or less from the viewpoint of heat resistance and mechanical strength of the polyarylene sulfide resin.
- the bonding mode thereof may be either a random copolymer or a block copolymer. .
- polyarylene sulfide resin has the following formula (7) in its molecular structure.
- the method for producing the polyarylene sulfide resin is not particularly limited.
- Examples include self-condensation of p-chlorothiophenol and, if necessary, other copolymerization components.
- the method 2) is versatile and preferable.
- an alkali metal salt of carboxylic acid or sulfonic acid or an alkali hydroxide may be added to adjust the degree of polymerization.
- a water-containing sulfiding agent is introduced into a mixture containing a heated organic polar solvent, a dihalogenoaromatic compound, and a polyhalogenoaromatic compound at a rate at which water can be removed from the reaction mixture.
- a dihalogenoaromatic compound, a polyhalogenoaromatic compound and a sulfidizing agent are reacted, and the water content in the reaction system is in the range of 0.02 to 0.5 mol per mol of the organic polar solvent.
- a process for producing a polyarylene sulfide resin by controlling (see JP 07-228699 A), a dihalogenoaromatic compound and a polyhalogenoaromatic compound in the presence of a solid alkali metal sulfide and an aprotic polar organic solvent.
- Group compound, alkali metal hydrosulfide and organic acid alkali metal salt are added in an amount of 0.01 to 0.9 per mol of sulfur source. It is obtained by a method in which the reaction is carried out while controlling the amount of water in the organic acid alkali metal salt and the amount of water in the reaction system within a range of 0.02 mol relative to 1 mol of the aprotic polar organic solvent (see the pamphlet of WO2010 / 058713).
- dihalogenoaromatic compound examples include p-dihalobenzene, m-dihalobenzene, o-dihalobenzene, 2,5-dihalotoluene, 1,4-dihalonaphthalene, 1-methoxy-2,5-dihalobenzene, 4 , 4′-dihalobiphenyl, 3,5-dihalobenzoic acid, 2,4-dihalobenzoic acid, 2,5-dihalonitrobenzene, 2,4-dihalonitrobenzene, 2,4-dihaloanisole, p, p′-dihalodiphenyl ether, 4,4′-dihalobenzophenone, 4,4′-dihalodiphenyl sulfone, 4,4′-dihalodiphenyl sulfoxide, 4,4′-dihalodiphenyl sulfide, and each of the above Examples of the
- the post-treatment method of the reaction mixture containing the polyarylene sulfide resin obtained by the polymerization step is not particularly limited.
- the reaction mixture is left as it is, or an acid or a base is used.
- the solvent is distilled off under reduced pressure or normal pressure, and then the solid after the solvent is distilled off is water, a reaction solvent (or an organic solvent having an equivalent solubility in a low molecular weight polymer), acetone, methyl ethyl ketone.
- the polyarylene sulfide resin may be dried in a vacuum or in an inert gas atmosphere such as air or nitrogen. May be.
- the polyarylene sulfide resin can be oxidized and crosslinked by heat treatment in an oxidizing atmosphere having an oxygen concentration in the range of 5 to 30% by volume or under reduced pressure.
- the physical properties of the polyarylene sulfide resin are not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but are as follows.
- the polyarylene sulfide resin used in the present invention preferably has a melt viscosity (V6) measured at 300 ° C. in the range of 0.1 to 1000 [Pa ⁇ s], and has a good balance between fluidity and mechanical strength. Therefore, the range of 0.1 to 100 [Pa ⁇ s] is more preferable, and the range of 0.1 to 50 [Pa ⁇ s] is particularly preferable.
- the non-Newtonian index of the polyarylene sulfide resin used in the present invention is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, but it is preferably in the range of 0.90 to 2.00.
- the non-Newtonian index is preferably in the range of 0.90 to 1.50, and more preferably in the range of 0.95 to 1.20.
- Such a polyarylene sulfide resin is excellent in mechanical properties, fluidity, and abrasion resistance.
- SR shear rate (second ⁇ 1 )
- SS shear stress (dyne / cm 2 )
- K represents a constant. The closer the N value is to 1, the closer the PAS is to a linear structure, and the higher the N value is, the more branched the structure is.
- PAS resin that can be used in the present invention
- a polyphenylene sulfide resin is cited in the production examples described later.
- the PAS dispersion in the present invention includes a step (A) (heat dissolution step) of heating the PAS resin together with a solvent, a cationic group-containing organic polymer compound aqueous solution and a PAS resin solution prepared in advance.
- Step (B) for forming PAS fine particles (crystallization step), step (C) for depositing and coating cationic group-containing organic polymer compound on the surface of PAS fine particles with a base (base precipitation step), and cationic group containing
- the organic polymer compound-coated PAS particles are filtered, washed with water to obtain a wet cationic group-containing organic polymer compound-coated PAS particle wet cake (D) (wet cake preparation step), and the resulting wet cake is acidified
- Step A In order to obtain a PAS dispersion, first, the PAS resin is dissolved in a solvent. Although an inorganic salt may be added to this process, it may not be added in particular.
- the form of the PAS resin that can be used in the present invention is not particularly limited, and specific examples include powders, granules, pellets, fibers, films, molded products, etc., but operability and time required for dissolution From the viewpoint of shortening, powders, granules and pellets are desirable. Of these, powdered PAS resin is particularly preferably used. Usually, the PAS resin and the solvent are put into the container and then dissolved, but the order of putting them into the container is not limited.
- the container Since the container is used at a high temperature, it is preferable to use a pressure-resistant container.
- the atmosphere in the container may be either an air atmosphere or an inert gas atmosphere, but an atmosphere that reacts with the PAS resin or degrades the PAS resin itself should be avoided. preferable.
- the inert gas includes nitrogen gas, carbon dioxide, helium gas, argon gas, neon gas, krypton gas, xenon gas, etc.
- Nitrogen gas, argon gas in consideration of economy and availability Carbon dioxide gas is desirable, and nitrogen gas or argon gas is more preferably used.
- chlorides, bromides, carbonates, sulfates, etc. such as an alkali metal, alkaline earth metal, and ammonia are used.
- chlorides such as sodium chloride, lithium chloride, potassium chloride, calcium chloride, magnesium chloride, ammonium chloride, sodium bromide, lithium bromide, potassium bromide, calcium bromide, magnesium bromide, ammonium bromide
- bromide such as sodium carbonate, potassium carbonate, lithium carbonate, calcium carbonate, magnesium carbonate, ammonium carbonate
- sulfate such as calcium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, lithium sulfate, magnesium sulfate, ammonium sulfate, etc.
- the weight ratio of the inorganic salt to the PAS resin is in the range of 0.1 to 10 parts by mass, preferably in the range of 0.5 to 5 parts by mass with respect to 1 part by mass of PAS.
- the solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the PAS resin.
- -2-At least one solvent selected from imidazolidinone at least one solvent selected from imidazolidinone.
- N-methyl-2-pyrrolidone, 1-chloronaphthalene, and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone are preferably used in consideration of workability and water solubility.
- the weight ratio of the PAS resin to the solvent is not particularly limited as long as PAS is dissolved in the solvent, but can be exemplified by a range of 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solvent.
- the amount is 1 to 10 parts by mass, and more preferably 0.1 to 5 parts by mass.
- the mixed reaction liquid is raised to a temperature necessary for the PAS resin to dissolve.
- the temperature required for dissolution varies depending on the solvent, but is preferably 150 ° C. or higher, more preferably 200 ° C. or higher, and more preferably 250 ° C. or higher.
- the upper limit is the temperature at which the PAS resin does not decompose, and is preferably 400 ° C. or lower.
- the dissolution is performed under pressure as necessary.
- the PAS resin By adjusting to the above temperature, the PAS resin can be uniformly dissolved, and PAS coarse particles can be stably produced.
- reaction solution may or may not be stirred, but it is preferable that the reaction solution is stirred, thereby shortening the time required for dissolution.
- the maintaining time is in the range of 10 minutes to 10 hours, preferably in the range of 10 minutes to 6 hours, and more preferably in the range of 20 minutes to 2 hours.
- the PAS resin can be more sufficiently dissolved.
- Step B First, a cationic group-containing organic polymer compound aqueous solution is prepared in advance.
- the main skeleton of the cationic group-containing organic polymer compound is (meth) acrylic ester resin, (meth) acrylic ester-styrene resin, (meth) acrylic ester-epoxy resin, vinyl resin, urethane resin, polyamideimide Resins can be mentioned.
- the cationic group-containing organic polymer compound used in the present invention may be a single substance or a mixture of one or more of the cationic group-containing organic polymer compounds, and if dissolved in an acidic state, It can be used for PAS dispersions and PAS powder particles.
- the cationic group-containing organic polymer compound is completely dissolved in an acidic aqueous solution.
- acids used here include inorganic acidic substances such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid and phosphoric acid, sulfonic acids such as methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid and p-toluenesulfonic acid, acetic acid, formic acid, oxalic acid and acrylic acid.
- Organic acid substances such as carboxylic acids such as methacrylic acid, ascorbic acid, and Meldrum's acid are preferred. These can be used alone or in combination of two or more.
- the acid amount for dissolving the cationic group-containing organic polymer compound is more preferably 70 to 300% with respect to the amine value of the cationic group-containing organic polymer compound in order to completely dissolve the resin.
- Such a cationic group-containing organic polymer compound may be synthesized and used by the method described in the production examples described later, or a commercially available product may be used. Specific examples of commercially available products include ACRICID WPL-430 (manufactured by DIC Corporation).
- the PAS particles are partially or entirely covered with the cationic group-containing organic polymer compound, an effect on dispersion stability can be obtained. Therefore, it is preferable to use 1 part by mass to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of PAS. Of these, the use of 5 parts by mass to 150 parts by mass is preferable because the dispersion stability is the highest.
- a PAS dispersion can be obtained by pouring the PAS solution adjusted as described above into the adjusted cationic group-containing organic polymer compound aqueous solution.
- the prepared cationic group-containing organic polymer compound aqueous solution produces a water stream stirred at high speed with a stirrer such as a stirring blade.
- a stirrer such as a stirring blade.
- a turbulent flow or a laminar flow may be used, but a higher peripheral speed is preferable because the crystallized particle size can be reduced.
- a water injection method there is a method in which water is directly injected into a solution obtained by strongly stirring the prepared cationic group-containing organic polymer compound solution.
- the stirring of the cationic group-containing organic polymer compound solution is preferably strong stirring in order to form fine PAS particles.
- it can also pass through the process [dispersion process] to disperse
- examples of the mechanical pulverization include a method using the apparatus described in the item of the mechanical pulverization apparatus described later.
- the PAS particle state in this crystallization step is not a state in which the cationic group-containing organic polymer compound is present on the surface layer of the PAS resin particles and is still firmly fixed. This is because the basic group at the terminal of the cationic group-containing organic polymer compound is in an ion-bonded state with the paired acidic substance, so that it is presumed to be flexibly present on the surface layer of the PAS particle.
- a salt exchange reaction of the functional group of the cationic group-containing organic polymer compound occurs by the base in the base sieving step in the subsequent step, and is fixed to the PAS surface.
- the PAS resin particles in which the water-soluble resin is present on the surface layer are base precipitated with a base, and a slurry in which PAS resin particles coated with a cationic group-containing organic polymer compound are precipitated is prepared.
- This step can also be performed by adding an inorganic salt.
- an inorganic salt the kind thereof is not particularly limited, but chlorides such as alkali metals, alkaline earth metals, ammonia, bromides, carbonates, sulfates and the like are usually used.
- chlorides such as sodium chloride, lithium chloride, potassium chloride, calcium chloride, magnesium chloride, ammonium chloride, sodium bromide, lithium bromide, potassium bromide, calcium bromide, magnesium bromide, ammonium bromide
- bromide such as sodium carbonate, potassium carbonate, lithium carbonate, calcium carbonate, magnesium carbonate, ammonium carbonate
- sulfate such as calcium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, lithium sulfate, magnesium sulfate, ammonium sulfate, etc.
- chlorides such as sodium chloride, lithium chloride, potassium chloride, calcium chloride, magnesium chloride, and ammonium chloride are preferable. These can be used alone or in combination of two or more.
- the weight ratio of the inorganic salt to the PAS resin can be, for example, in the range of 1 to 5 parts by mass with respect to 1 part by mass of PAS.
- Examples of the base used for base precipitation include potassium hydroxide, sodium hydroxide, lithium hydroxide and the like, and potassium hydroxide is particularly preferable.
- the base concentration depends on the various cationic group-containing organic polymer compounds and various PAS resins to be used, but must be set according to the number of terminal substituents of the cationic group-containing organic polymer compound. Adjust to 13
- the PAS resin particles coated with the cationic group-containing organic polymer compound are separated from the slurry obtained by precipitating the PAS resin particles coated with the cationic group-containing organic polymer compound obtained in the basification step.
- This is a process of filtering and making a wet cake.
- any method may be used as long as particles and liquid can be separated, such as filtration and centrifugation.
- the moisture content in the filtered wet cake is preferably in the range of 15 to 55%. If the moisture content is too low, it becomes difficult to be loosened by redispersion in the subsequent process, and the redispersibility becomes poor. 20-45%.
- the wet cake is washed with ion-exchanged water, distilled water, pure water, tap water or the like in order to wash the remaining organic solvent and undeposited resin.
- the wet cake may be filtered and washed with a washing solvent, or the wet cake may be washed again by peptizing with a washing solvent.
- Step E The wet cake obtained in the above wet cake production process is re-peptized with water using a bead mill or an ultrasonic disperser, and the pH is adjusted to 3 to 6 with the above-mentioned inorganic acidic substance or organic acidic substance.
- a PAS dispersion can be obtained.
- the non-volatile content in the dispersion obtained here is 15 to 40%, and the conventional PAS dispersion is about 5 to 10%. Therefore, a significantly high concentration PAS dispersion can be obtained in the present invention. I understand.
- the PAS powder particles in the present invention are a cationic group-containing organic polymer compound obtained by removing water from the wet cake obtained in the above step D or the PAS dispersion obtained in step E and then drying. It is a coated PAS powder particle. After drying, it can be pulverized by various pulverizers and adjusted to a desired particle size for use.
- mechanical grinding is performed until the average particle size is less than 500 nm.
- the mechanical pulverizer include commercially available mechanical pulverizers.
- ball mill equipment, bead mill equipment, sand mill equipment, colloid mill equipment, disper dispersion stirring are suitable as mechanical grinding equipment for efficiently dispersing and pulverizing PAS coarse particles to produce a dispersion of PAS fine particles with a small particle size.
- wet atomizer eg, Sugino Machine optimizer, Hielscher ultrasonic disperser, etc.
- ball mill apparatus bead mill apparatus
- sand mill apparatus wet atomizer
- An apparatus is preferred.
- the average particle size of the fine particles obtained tends to decrease as the pulverization force during mechanical pulverization generally increases and the pulverization time increases. However, if these are excessive, aggregation tends to occur. Controlled to range.
- a bead mill can be controlled by selecting the bead diameter and the bead amount and adjusting the peripheral speed.
- the PAS fine particle dispersion may also contain precipitates depending on the case.
- the precipitation part and the dispersion part may be used separately.
- the precipitation part and the dispersion part may be separated.
- decantation, filtration, or the like may be performed.
- centrifugation or the like is performed to completely settle the larger particle size, and decantation or filtration is performed to remove the precipitated portion.
- the fine particles and the cationic group-containing organic polymer compound aqueous solution are not separated even after standing for 24 hours.
- the PAS fine particle dispersion thus obtained is a useful additive in the fields of paint, adhesion, coating and polymer compound due to its characteristics.
- the autoclave was sealed and cooled to 180 ° C., and 17.874 kg of paradichlorobenzene (hereinafter abbreviated as “p-DCB”) and 16.0 kg of NMP were charged.
- the temperature was raised by pressurizing to 0.1 MPa with a gauge pressure using nitrogen gas at a liquid temperature of 150 ° C.
- the reaction was carried out at 260 ° C. for 2 hours while cooling by sprinkling the upper part of the autoclave.
- the upper part of the autoclave was kept constant during cooling to prevent the liquid temperature from dropping.
- the temperature was lowered and cooling of the upper part of the autoclave was stopped.
- the maximum pressure during the reaction was 0.87 MPa.
- the reaction mixture was cooled, the bottom valve was opened at 100 ° C., the reaction slurry was transferred to a 150 liter flat plate filter and pressure filtered at 120 ° C.
- 50 kg of 70 ° C. warm water was added and stirred, followed by filtration. Further, 25 kg of warm water was added and filtered. Next, 25 kg of warm water was added, stirred for 1 hour, filtered, and then the operation of adding 25 kg of warm water and filtering was repeated twice.
- the obtained cake was dried at 120 ° C. for 15 hours using a hot air circulating dryer to obtain PAS-1.
- the melt viscosity of the obtained PAS-1 was 10 Pa ⁇ s.
- the autoclave was sealed and cooled to 180 ° C., and p-DCB 18.366 kg and NMP 16.0 kg were charged.
- the temperature was raised by pressurizing to 0.1 MPa with a gauge pressure using nitrogen gas at a liquid temperature of 150 ° C.
- the reaction was carried out at 260 ° C. for 2 hours while cooling by sprinkling the upper part of the autoclave.
- the upper part of the autoclave was kept constant during cooling to prevent the liquid temperature from dropping.
- the temperature was lowered and cooling of the upper part of the autoclave was stopped.
- the maximum pressure during the reaction was 0.87 MPa.
- the reaction mixture was cooled, the bottom valve was opened at 100 ° C., the reaction slurry was transferred to a 150 liter flat plate filter and pressure filtered at 120 ° C.
- 50 kg of 70 ° C. warm water was added and stirred, followed by filtration. Further, 25 kg of warm water was added and filtered. Next, 25 kg of warm water was added, stirred for 1 hour, filtered, and then the operation of adding 25 kg of warm water and filtering was repeated twice.
- the obtained cake was dried at 120 ° C. for 15 hours using a hot air circulating dryer to obtain PAS-2.
- the obtained PAS-2 had a melt viscosity of 2.5 Pa ⁇ s.
- the autoclave was sealed and cooled to 180 ° C., and 17.464 kg of p-DCB and 16.0 kg of NMP were charged.
- the temperature was raised by pressurizing to 0.1 MPa with a gauge pressure using nitrogen gas at a liquid temperature of 150 ° C.
- the reaction was carried out at 260 ° C. for 2 hours while cooling by sprinkling the upper part of the autoclave.
- the upper part of the autoclave was kept constant during cooling to prevent the liquid temperature from dropping.
- the temperature was lowered and cooling of the upper part of the autoclave was stopped.
- the maximum pressure during the reaction was 0.87 MPa.
- the reaction mixture was cooled, the bottom valve was opened at 100 ° C., the reaction slurry was transferred to a 150 liter flat plate filter and pressure filtered at 120 ° C.
- 50 kg of 70 ° C. warm water was added and stirred, followed by filtration. Further, 25 kg of warm water was added and filtered. Next, 25 kg of warm water was added, stirred for 1 hour, filtered, and then the operation of adding 25 kg of warm water and filtering was repeated twice.
- the obtained cake was dried at 120 ° C. for 15 hours using a hot air circulating dryer to obtain PAS-3.
- the melt viscosity of the obtained PAS-3 was 52 Pa ⁇ s.
- Production Example 6 Production of Cationic Group-Containing Organic Polymer Compound (KR-3) Production Example 4 except that 160 parts of styrene, 78.64 parts of methyl methacrylate, 559.68 parts of dimethylaminoethyl methacrylate were used. Similarly, a PGMAc / iBuOH solution of a cationic group-containing organic polymer compound (KR-3) having a nonvolatile content of 50% was obtained (solid content amine value 250 mgKOH / g).
- p-DCB p-dichlorobenzene
- m-DCB m-dichlorobenzene
- refrigerant was passed through a coil wound around the outside of the upper part of the autoclave to cool it. Thereafter, the temperature was raised and the mixture was stirred at a liquid temperature of 260 ° C. for 3 hours, and then the temperature was lowered and cooling of the upper part of the autoclave was stopped. The upper part of the autoclave was kept constant during cooling to prevent the liquid temperature from dropping. The maximum pressure during the reaction was 8.91 kg / cm 2 G.
- the obtained slurry was repeatedly filtered and washed with water twice by a conventional method to obtain a filter cake containing about 50% by mass of water. Next, 60 kg of water and 100 g of acetic acid were added to the filter cake to re-slurry, stirred at 50 ° C.
- the obtained filter cake was dried in a hot air circulating dryer at 120 ° C. for 4.5 hours to obtain a white powdery para-meta PPS copolymer.
- the obtained para-meta PPS copolymer had a melting point of 230 ° C., a linear type, and a V6 melt viscosity of 13 [Pa ⁇ s].
- the obtained polyarylene sulfide dispersion was defined as a dispersed particle size based on a D50 particle size measured using “MT-3300EXII” (a laser Doppler particle size distribution meter manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
- Example 1 [Dissolution process]
- An autoclave (A) having a valve that can be opened and closed at the bottom 10 g of PAS-1 produced in Production Example 1 and 490 g of NMP were put. Nitrogen was bubbled through the system, and the internal temperature was raised to 250 ° C. under pressure while stirring, followed by stirring for 30 minutes.
- the operation of pouring the NMP solution of PAS into the cationic polymer solution containing the cationic group was repeated four times to remove undissolved residue from 9.64 kg of the crystallization solution obtained using a metal mesh having an opening of 180 ⁇ m (obtained).
- the pH of the resulting crystallization solution was 3.2).
- Step (E) [Fine particle dispersion preparation step] Place 110.0 g of the hydrous cationic group-containing organic polymer compound-coated PAS particle wet cake obtained in the step (D), 4.13 g of 10% acetic acid, and 17.9 g of ion-exchanged water into a 300 cc stainless steel cup. Then, an ultrasonic wave was irradiated for 30 minutes with an ultrasonic disperser UP400ST (output 400 W, frequency 24 kHz) manufactured by Hielscher to obtain a polyarylene sulfide fine particle dispersion (D-1). The obtained dispersion had a nonvolatile content of 25% and a dispersed particle size of 294 nm. Moreover, it was "no sedimentation" in the visual check of sedimentation by standing for 24 hours.
- UP400ST output 400 W, frequency 24 kHz
- Example 2 The polyarylene sulfide used in Step (A) of Example 1 was replaced with non-volatile material in the same manner as in Steps (A) to (E) of Example 1 except that PAS-2 was used instead of PAS-1.
- a PAS fine particle dispersion (D-2) having a content of 25% was obtained.
- the dispersion particle diameter of the obtained dispersion was 280.1 nm. Moreover, it was "no sedimentation" in the visual check of sedimentation by standing for 24 hours.
- Example 3 The polyarylene sulfide used in Step (A) of Example 1 was replaced with non-volatile material in the same manner as in Steps (A) to (E) of Example 1 except that PAS-3 was used instead of PAS-1. A PAS fine particle dispersion (D-3) having a content of 25% was obtained. The dispersion particle diameter of the obtained dispersion was 300.2 nm. Moreover, it was "no sedimentation" in the visual check of sedimentation by standing for 24 hours.
- Example 4 The same procedure as in steps (A) to (E) of Example 1 except that NMP used in Step (A) of Example 1 was replaced with 1-chloronaphthalene and the temperature was dissolved at 230 ° C. by heating. As a result, a PAS fine particle dispersion (D-4) having a nonvolatile content of 25% was obtained. The dispersion particle diameter of the obtained dispersion was 320.5 nm. Moreover, it was "no sedimentation" in the visual check of sedimentation by standing for 24 hours.
- Example 5 The cationic group-containing organic polymer compound used in the step (B) of Example 1 was replaced with KR-2 (1.67 g) instead of KR-1, and the amount of 2% hydrochloric acid was adjusted to 2.45 g. Instead, a PAS fine particle dispersion (D-5) having a nonvolatile content of 25% was obtained in the same manner as in steps (A) to (E) of Example 1 except that an aqueous cationic polymer-containing organic polymer compound solution was prepared. It was. The dispersion particle diameter of the obtained dispersion was 320.9 nm. Moreover, it was "no sedimentation" in the visual check of sedimentation by standing for 24 hours.
- Example 6 The cationic group-containing organic polymer compound used in the step (B) of Example 1 was replaced with KR-3 (1.67 g) instead of KR-1, and the amount of 2% hydrochloric acid was adjusted to 4.90 g. Instead, a PAS fine particle dispersion (D-6) having a nonvolatile content of 25% was obtained in the same manner as in Steps (A) to (E) of Example 1 except that an aqueous cationic polymer solution containing a cationic group was prepared. It was. The dispersion particle diameter of the obtained dispersion was 250.2 nm. Moreover, it was "no sedimentation" in the visual check of sedimentation by standing for 24 hours.
- Example 7 100 g of wet cationic group-containing organic polymer compound-coated PAS particle wet cake obtained in the step (D) of Example 1 was dried at 40 ° C. for 12 hours under reduced pressure in a vacuum dryer. Then, cationic group-containing organic polymer compound-coated PAS powder particles were obtained by grinding with a juicer mixer.
- Example 8 The polyarylene sulfide used in the step (A) is replaced by the para-meta PPS copolymer obtained in Production Example 7 in place of the PAS-1 obtained in Production Example 1, and the steps (A) to In the same manner as in step (D), a polyarylene sulfide fine particle dispersion (D-3) having a nonvolatile content of 25% was obtained.
- the obtained dispersion had a dispersed particle size of 595 nm. Moreover, it was "no sedimentation" in the visual check of sedimentation by standing for 24 hours.
- a PAS slurry (D-8) having a nonvolatile content of 25% was obtained in the same manner as in (A) to (E).
- the resulting slurry had a dispersed particle size of 11.97 ⁇ m. Further, the visual confirmation of sedimentation after standing for 24 hours was “with sedimentation” and solid-liquid separation was confirmed.
- Electrodeposition coating evaluation The dispersion obtained in the present invention can be used in many applications. In the following, as an example, development into the coating field will be described. As an example in the coating field, electrodeposition coating evaluation was performed. Cationic electrodeposition is a kind of coating method that is excellent in corrosiveness because there is no elution of the object to be coated. When the PAS dispersion is used as an electrodeposition liquid, the non-volatile content can be appropriately adjusted with ion-exchanged water or the like, or various additives can be added as necessary. Electrodeposition coating evaluation was carried out using the PAS fine particle dispersions and PAS slurries obtained in the above examples and comparative examples as samples.
- Electrodeposition solution was prepared by preparing PAS fine particle dispersions obtained in Examples and Comparative Examples with ion-exchanged water so as to have a nonvolatile content of 10%.
- Electrodeposition coating evaluation> Both the anode and cathode were immersed in the electrodeposition solution prepared above, and the DC power supply PB80-1B (manufactured by TEXIO) was used to supply current at 36V. Thereafter, the aluminum plate to which the polyarylene sulfide was adhered was observed, and the smoothness was visually determined. A: It adheres uniformly and a granular part is not seen B: A granular part is seen slightly C: Many granular parts are seen.
- the PAS fine particles obtained according to the present invention are excellent in dispersibility and also have good smoothness of the electrodeposition coating.
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Abstract
Description
『(1)ポリアリーレンスルフィド粒子と、カチオン性基含有有機高分子化合物と、酸と、水性媒体とを含んでなるポリアリーレンスルフィド分散体において、ポリアリーレンスルフィド粒子がカチオン性基含有有機高分子化合物により被覆されていることを特徴とするポリアリーレンスルフィド分散体。
(7-2)前記(1)~(6)いずれか一項に記載のポリアリーレンスルフィド分散体の乾燥物である粉体粒子(微粒子)。
(7-3)カチオン性基含有有機高分子化合物で被覆されたポリアリーレンスルフィド粉体粒子(微粒子)。
水にカチオン性基含有有機高分子化合物を添加し溶解させた樹脂水溶液に、工程(A)で得られたポリアリーレンスルフィド溶解液を加えてポリアリーレンスルフィド微粒子を形成させる工程(B)[晶析工程]と、
工程(B)で得られたポリアリーレンスルフィド微粒子と塩基とを反応させてポリアリーレンスルフィド微粒子表面にカチオン性基含有有機高分子化合物を析出させてカチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子を沈殿させる工程(C)[塩基析工程]と、
工程(C)で得られたカチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子をろ別、洗浄し、含水カチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子ウェットケーキを得る工程(D)[ウェットケーキ作製工程]と、
工程(D)で得られた含水カチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子ウェットケーキと酸とを反応させてカチオン性基含有有機高分子化合物により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子からなる分散体を得る工程(E)[分散体作製工程]と、を含むポリアリーレンスルフィド分散体の製造方法。
(9)前記工程(A)に用いる有機溶媒がN-メチル-2-ピロリドン、1-クロロナフタレン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンの中から選択される少なくとも一種の有機溶媒であることを特徴とする前記(8)に記載のポリアリーレンスルフィド分散体の製造方法。
水にカチオン性基含有有機高分子化合物を添加し溶解させた樹脂水溶液に、工程(A)で得られたポリアリーレンスルフィド溶解液を加えてポリアリーレンスルフィド微粒子を形成させる工程(B)[晶析工程]と、
工程(B)で得られたポリアリーレンスルフィド微粒子と塩基とを反応させてポリアリーレンスルフィド微粒子表面にカチオン性基含有有機高分子化合物を析出させてカチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子を沈殿させる工程(C)[塩基析工程]と、
工程(C)で得られたカチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子をろ別、洗浄し、含水カチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子ウェットケーキを得る工程(D)[ウェットケーキ作製工程]と、
工程(D)で得られた含水カチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子ウェットケーキを乾燥してカチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粉体粒子を得る工程(F1)[粉体作製工程]と、を含むポリアリーレンスルフィド粉体粒子の製造方法。
(11)ポリアリーレンスルフィドを有機溶媒中で加熱して、溶解液とする工程(A)[加熱溶解工程]と、
水にカチオン性基含有有機高分子化合物を添加し溶解させた樹脂水溶液に、工程(A)で得られたポリアリーレンスルフィド溶解液を加えてポリアリーレンスルフィド微粒子を形成させる工程(B)[晶析工程]と、
工程(B)で得られたポリアリーレンスルフィド微粒子と塩基とを反応させてポリアリーレンスルフィド微粒子表面にカチオン性基含有有機高分子化合物を析出させてカチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子を沈殿させる工程(C)[塩基析工程]と、
工程(C)で得られたカチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子をろ別、洗浄し、含水カチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子ウェットケーキを得る工程(D)[ウェットケーキ作製工程]と、
工程(D)で得られた含水カチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子ウェットケーキと酸とを反応させてカチオン性基含有有機高分子化合物により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子からなる分散体を得る工程(E)[分散体作製工程]と、
工程(E)で得られたカチオン性基含有有機高分子化合物により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子からなる分散体を乾燥してカチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粉体粒子を得る工程(F2)[粉体作製工程]と、を含むポリアリーレンスルフィド粉体粒子の製造方法。
(12)前記工程(A)に用いる有機溶媒がN-メチル-2-ピロリドン、1-クロロナフタレン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンの中から選ばれる少なくとも一種の有機溶媒であることを特徴とする前記(10)又は(11)に記載のポリアリーレンスルフィド粉体粒子の製造方法。
(14)前記工程(B)[晶析工程]の後に、工程(B)で得られたポリアリーレンスルフィド微粒子の分散液に対し、機械的粉砕を行うこと[分散工程]を特徴とする前記(10)又は(11)に記載のポリアリーレンスルフィド粉体粒子の製造方法。
(15)前記(8)又は(13)に記載の製造方法により得られたポリアリーレンスルフィド分散体。
(16)前記(10)、(11)又は(14)に記載の製造方法により得られたポリアリーレンスルフィド粉体粒子。
(17)前記(1)~(6)、(15)のいずれか一項に記載のポリアリーレンスルフィド分散体を含有することを特徴とする電着液。
(18)前記(1)~(6)、(15)のいずれか一項に記載のポリアリーレンスルフィド分散体を用いてなる塗料。
(19)前記(1)~(6)、(15)のいずれか一項に記載のポリアリーレンスルフィド分散体を用いて得られた塗膜。』に関する。
ポリアリーレンスルフィド微粒子分散液に含有されるポリアリーレンスルフィド粒子は、ポリアリーレンスルフィド樹脂が、カチオン性基含有有機高分子化合物を用いて、水性媒体中に微粒子として分散されたものである。ポリアリーレンスルフィド微粒子の分散方法の詳細については後述する。
ここで、水性媒体としては、水単独であってもよく、水と水溶性溶媒からなる混合溶媒でもよい。
本発明に使用するポリアリーレンスルフィド樹脂は、芳香族環と硫黄原子とが結合した構造を繰り返し単位とする樹脂構造を有するものであり、具体的には、下記式(1)
本発明においては、後述の実施例で製造しているような、パラ-メタPPS共重合体なども使用することができる。
本発明に用いるポリアリーレンスルフィド樹脂は、300℃で測定した溶融粘度(V6)が0.1~1000〔Pa・s〕の範囲であることが好ましく、さらに流動性及び機械的強度のバランスが良好となることから0.1~100〔Pa・s〕の範囲がより好ましく、特に0.1~50〔Pa・s〕の範囲であることが特に好ましい。
本発明に用いるポリアリーレンスルフィド樹脂の非ニュートン指数は、本発明の効果を損ねない限り特に限定されないが、0.90~2.00の範囲であることが好ましい。リニア型ポリアリーレンスルフィド樹脂を用いる場合には、非ニュートン指数が0.90~1.50の範囲であることが好ましく、さらに0.95~1.20の範囲であることがより好ましい。このようなポリアリーレンスルフィド樹脂は機械的物性、流動性、耐磨耗性に優れる。ただし、非ニュートン指数(N値)は、キャピログラフを用いて300℃、オリフィス長(L)とオリフィス径(D)の比、L/D=40の条件下で、剪断速度及び剪断応力を測定し、下記式を用いて算出した値である。
次に、PAS分散体について詳細に説明する。本発明におけるPAS分散体とは、上記PAS樹脂を溶媒と共に加熱溶解する工程(A)(加熱溶解工程)と、予め調整したカチオン性基含有有機高分子化合物水溶液とPAS樹脂溶解液を添加してPAS微粒子を形成させる工程(B)(晶析工程)と、塩基によりカチオン性基含有有機高分子化合物をPAS微粒子表面に析出させ被覆させる工程(C)(塩基析工程)と、カチオン性基含有有機高分子化合物被覆PAS粒子をろ別し、水洗して含水カチオン性基含有有機高分子化合物被覆PAS粒子ウェットケーキを得る工程(D)(ウェットケーキ作製工程)と、得られたウェットケーキを酸により中和して再分散、調整して得られるPAS分散体(工程(E)、分散体作製工程)のことである。
PAS分散体を得るためには、まず、PAS樹脂を溶媒で溶解させる。本工程に無機塩を加える場合もあるが、特に加えなくても良い。本発明に用いることのできるPAS樹脂の形態は特に問わないが、具体的に例示するならば粉体、顆粒、ペレット、繊維、フィルム、成形品等が挙げられるが、操作性及び溶解に要する時間を短縮させる観点から、粉末、顆粒、ペレットが望ましい。これらの中でも特に粉体のPAS樹脂が好ましく用いられる。通常、PAS樹脂、溶媒を容器中に投入した後、溶解を行うが、容器へ投入する順序は問わない。
無機塩を加える場合のPAS樹脂に対する無機塩の重量比率は、PAS 1質量部に対して0.1~10質量部の範囲、好ましくは、0.5~5質量部の範囲である。
まず、予めカチオン性基含有有機高分子化合物水溶液を調整する。
また、カチオン性基含有有機高分子化合物のアミン価が40~300mgKOH/gのものを使用することが好ましい。
このようなカチオン性基含有有機高分子化合物は後述の製造例に記載の方法等で合成して用いても良いし、市販品を用いても良い。市販品の具体例としては、アクリディックWPL-430(DIC株式会社製)等が挙げられる。
また、PAS溶解液を注ぎ終えた後に得られたPAS微粒子の分散液(晶析液)に対して機械的粉砕を行うことにより分散させる工程[分散工程]を経ることもできる。これにより、より良好な分散安定性を保持することができる。ここで、機械的粉砕としては、後述する機械的粉砕装置の項目で述べた装置を用いる方法などが挙げられる。
上記晶析工程によって水溶性樹脂が表層に存在するPAS樹脂粒子を塩基によって、塩基析出させ、カチオン性基含有有機高分子化合物により被覆されたPAS樹脂粒子を沈殿させたスラリーを作製する工程である。
本工程は、無機塩を加えて行うこともできる。無機塩を用いる場合には、その種類に特に制限はないが、通常、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニアなどの塩化物、臭化物、炭酸塩、硫酸塩等が用いられる。具体的には、塩化ナトリウム、塩化リチウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化アンモニウム等の塩化塩、臭化ナトリウム、臭化リチウム、臭化カリウム、臭化カルシウム、臭化マグネシウム、臭化アンモニウム等の臭化物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸アンモニウム等の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸リチウム、硫酸マグネシウム、硫酸アンモニウム等の硫酸塩等が用いられるが、塩化ナトリウム、塩化リチウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化アンモニウム等の塩化物が好ましい。これらは一種または二種以上で用いることができる。無機塩を用いる場合のPAS樹脂に対する無機塩の重量比率は、例えば、PAS 1質量部に対して1~5質量部の範囲で用いることができる。
本工程は、上記塩基析工程で得られたカチオン性基含有有機高分子化合物により被覆されたPAS樹脂粒子を沈殿させたスラリーから、カチオン性基含有有機高分子化合物により被覆されたPAS樹脂粒子をろ別し、ウェットケーキにする工程である。ろ別する方法としては、ろ過や遠心分離等、粒子と液体が分離可能であれば如何なる方法でも構わない。ろ別されたウェットケーキ中の水分量は、15~55%の範囲が好ましく、水分量が低すぎると後工程での再分散でほぐれにくくなり、再分散性が悪くなるため、好ましい水分量は、20~45%である。ウェットケーキは、残存する有機溶媒や、未析出の樹脂を洗浄するため、イオン交換水、蒸留水、純水、水道水等で洗浄を行う。洗浄方法は、ウェットケーキ上から、洗浄溶媒をかけてろ過洗浄してもよいし、ウェットケーキを洗浄溶媒に再解膠して洗浄してもよい。
上記ウェットケーキ作製工程で得られたウェットケーキを水にビーズミルや超音波分散機等で、再解膠し、前述した無機の酸性物質、有機の酸性物質等でpHを3~6に調整してPAS分散体を得ることができる。ここで得られる分散体中の不揮発分は、15~40%であり、従来のPAS分散体が5~10%程度であることから、顕著に高濃度のPAS分散体が本発明で得られることがわかる。
さらに、本発明におけるPAS粉体粒子とは、上記工程Dで得られるウェットケーキあるいは、工程Eで得られるPAS分散体から水分を除去し、その後乾燥して得られるカチオン性基含有有機高分子化合物被覆PAS粉体粒子のことである。乾燥後、各種粉砕装置で粉砕して、所望の粒子サイズに調整して使用することが可能である。
本明細書で用いたPAS樹脂の製造方法を製造例として下記に記載する。
圧力計、温度計、コンデンサを連結した撹拌翼および底弁付き150リットルオートクレーブに、45%水硫化ソーダ(47.55重量%NaSH)14.148kg、48%苛性ソーダ(48.8重量%NaOH)9.541kgと、N-メチル-2-ピロリドン(以下、NMPと略すことがある)38.0kgを仕込んだ。窒素気流下攪拌しながら209℃まで昇温して、水 12.150kgを留出させた(残存する水分量はNaSH 1モル当り 1.13モル)。その後、オートクレーブを密閉して180℃まで冷却し、パラジクロロベンゼン(以下、「p-DCB」と略記する。) 17.874kg及びNMP 16.0kgを仕込んだ。液温150℃で窒素ガスを用いてゲージ圧で0.1MPaに加圧して昇温を開始した。昇温して260℃になった時点でオートクレーブ上部を散水することで冷却しながら、260℃で2時間反応した。オートクレーブ上部を冷却中、液温が下がらないように一定に保持した。次に降温させると共にオートクレーブ上部の冷却を止めた。反応中の最高圧力は、0.87MPaであった。反応後、冷却し、100℃で底弁を開き、反応スラリーを150リットル平板ろ過機に移送し120℃で加圧ろ過した。得られたケーキに70℃温水50kgを加え撹拌したのち、濾過し、さらに温水25kgを加え濾過した。次に温水25kgを加え1時間撹拌し、濾過したのち、温水25kgを加えろ過する操作を2回繰り返した。得られたケーキを、熱風循環乾燥機を用いて120℃で15時間乾燥し、PAS-1を得た。得られたPAS-1の溶融粘度は10Pa・sであった。
圧力計、温度計、コンデンサを連結した撹拌翼および底弁付き150リットルオートクレーブに、45%水硫化ソーダ(47.55重量%NaSH)14.148kg、48%苛性ソーダ(48.8重量%NaOH)9.541kgと、NMP 38.0kgを仕込んだ。窒素気流下攪拌しながら209℃まで昇温して、水 12.150kgを留出させた(残存する水分量はNaSH1モル当り1.13モル)。その後、オートクレーブを密閉して180℃まで冷却し、p-DCB 18.366kg及びNMP 16.0kgを仕込んだ。液温150℃で窒素ガスを用いてゲージ圧で0.1MPaに加圧して昇温を開始した。昇温して260℃になった時点でオートクレーブ上部を散水することで冷却しながら、260℃で2時間反応した。オートクレーブ上部を冷却中、液温が下がらないように一定に保持した。次に降温させると共にオートクレーブ上部の冷却を止めた。反応中の最高圧力は、0.87MPaであった。反応後、冷却し、100℃で底弁を開き、反応スラリーを150リットル平板ろ過機に移送し120℃で加圧ろ過した。得られたケーキに70℃温水50kgを加え撹拌したのち、濾過し、さらに温水25kgを加え濾過した。次に温水25kgを加え1時間撹拌し、濾過したのち、温水25kgを加えろ過する操作を2回繰り返した。得られたケーキを、熱風循環乾燥機を用いて120℃で15時間乾燥し、PAS-2を得た。得られたPAS-2の溶融粘度は2.5Pa・sであった。
圧力計、温度計、コンデンサを連結した撹拌翼および底弁付き150リットルオートクレーブに、45%水硫化ソーダ(47.55重量%NaSH)14.148kg、48%苛性ソーダ(48.8重量%NaOH)9.541kgと、NMP 38.0kgを仕込んだ。窒素気流下攪拌しながら209℃まで昇温して、水12.150kgを留出させた(残存する水分量はNaSH1モル当り1.13モル)。その後、オートクレーブを密閉して180℃まで冷却し、p-DCB 17.464kg及びNMP 16.0kgを仕込んだ。液温150℃で窒素ガスを用いてゲージ圧で0.1MPaに加圧して昇温を開始した。昇温して260℃になった時点でオートクレーブ上部を散水することで冷却しながら、260℃で2時間反応した。オートクレーブ上部を冷却中、液温が下がらないように一定に保持した。次に降温させると共にオートクレーブ上部の冷却を止めた。反応中の最高圧力は、0.87MPaであった。反応後、冷却し、100℃で底弁を開き、反応スラリーを150リットル平板ろ過機に移送し120℃で加圧ろ過した。得られたケーキに70℃温水50kgを加え撹拌したのち、濾過し、さらに温水25kgを加え濾過した。次に温水25kgを加え1時間撹拌し、濾過したのち、温水25kgを加えろ過する操作を2回繰り返した。得られたケーキを、熱風循環乾燥機を用いて120℃で15時間乾燥し、PAS-3を得た。得られたPAS-3の溶融粘度は52Pa・sであった。
本明細書で用いられるカチオン性基含有有機高分子化合物の製造方法の一例を以下に記載するが、これら以外のカチオン性基含有有機高分子化合物についても同様の方法で製造することができる。
攪拌装置、モノマー専用滴下装置、開始剤専用滴下装置、温度センサー、および上部に窒素導入装置を有する還流装置を取り付けた反応容器を有する自動重合反応装置(重合試験機DSL-2AS型、轟産業(株)製)の反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMAc)240部とイソブチルアルコール(iBuOH)240部を仕込み、攪拌しながら反応容器内を窒素置換した。反応容器内を窒素雰囲気に保ちながら80℃に昇温させた後、モノマー専用滴下装置より、スチレン240部、メタクリル酸メチル198.3部、メタクリル酸ジメチルアミノエチル360部、アクリル酸ブチル0.8部、アクリル酸イソブチル0.8部、メタクリル酸0.08部の混合液、および開始剤専用滴下装置より、「ABN-E(登録商標)」(有効成分2,2'-アゾビス(2-メチルブチロニトリル、(株)日本ファインケム製)40.0部とPGMAc312部の混合液を5時間かけて滴下した。滴下終了2時間後に「パーブチルO(登録商標)」(有効成分ペルオキシ2-エチルヘキサン酸t-ブチル、日油(株)製)1.6部とPGMAc8.0部の混合液を添加した。その後同温度で4時間反応を継続させた後、不揮発分を50%に調整し、カチオン性基含有有機高分子化合物(KR-1)のPGMAc/iBuOH溶液を得た(固形分アミン価160.8mgKOH/g)。
スチレン 465.68部、メタクリル酸ジメチルアミノエチル 134.32部とする以外は、製造例4と同様にし、不揮発分50%のカチオン性基含有有機高分子化合物(KR-2)のPGMAc/iBuOH溶液を得た(固形分アミン価60mgKOH/g)。
スチレン 160部、メタクリル酸メチル 78.64部、メタクリル酸ジメチルアミノエチル 559.68部とする以外は、製造例4と同様にし、不揮発分50%のカチオン性基含有有機高分子化合物(KR-3)のPGMAc/iBuOH溶液を得た(固形分アミン価250mgKOH/g)。
150リットルオートクレーブに、フレーク状Na2S(60.9質量%) 19.222kgと、N-メチル-2-ピロリドン(以下ではNMPと略すことがある)45.0kgを仕込んだ。窒素気流下攪拌しながら204℃まで昇温して、水4.438kgを留出させた(残存する水分量はNa2S 1モル当り1.14モル)。その後、オートクレーブを密閉して180℃まで冷却し、p-ジクロロベンゼン(以下、「p-DCB」と略記する。)21.7201kg、m-ジクロロベンゼン(以下、「m-DCB」と略記する。)3.8330kg(m-DCBとp-DCBの合計に対して15モル%)及びNMP 18.0kgを仕込んだ。液温150℃で窒素ガスを用いて1kg/cm2 Gに加圧して昇温を開始した。液温220℃で3時間攪拌しつつ、オートクレーブ上部の外側に巻き付けたコイルに80℃の冷媒を流し冷却した。その後昇温して、液温260℃で3時間攪拌し、次に降温させると共にオートクレーブ上部の冷却を止めた。オートクレーブ上部を冷却中、液温が下がらないように一定に保持した。反応中の最高圧力は、8.91kg/cm2 Gであった。
得られたスラリーを常法により濾過温水洗を二回繰り返し、水を約50質量%含む濾過ケークを得た。次に、この濾過ケークに水60kg及び酢酸100gを加えて再スラリー化し、50℃で30分間攪拌後、再度濾過した。この際、上記スラリーのpHは4.6であった。ここで得られた濾過ケークに、水60kgを加え30分間攪拌後、再度濾過する操作を5回繰り返した。その後に得られた濾過ケークを120℃で、4.5時間熱風循環乾燥機中で乾燥し、白色粉末状のパラ-メタPPS共重合体を得た。得られたパラ-メタPPS共重合体は融点230℃、リニア型、V6溶融粘度13〔Pa・s〕であった。
[分散粒径の測定]
得られたポリアリーレンスルフィド分散液を、「MT-3300EXII」(日機装社製のレーザードップラー式粒度分布計) を用いて測定したD50粒径を分散粒径とした。
得られたポリアリーレンスルフィド分散液を24時間静置させた際の上澄みを確認した。上澄みが透明である場合は「沈降あり」、上澄みが確認されない場合は「沈降なし」と判断した。
・工程(A)[溶解工程]
下部に開閉可能なバルブを有するオートクレーブ(A)に上記製造例1で製造したPAS-1 10gとNMP 490gを入れた。系内に窒素を通気させ、攪拌しながら加圧下で内温250℃まで上昇させた後、30分間攪拌した。
前記工程(A)に用いたオートクレーブの開閉可能なバルブとパイプで連結させたオートクレーブ[2]に、予め、上記製造例4で製造したカチオン性基含有有機高分子化合物KR-1 1.67gと2%塩酸 6.56 gと水 2000 gを混合させたカチオン性基含有有機高分子化合物水溶液を入れた。このオートクレーブ[2]に、前記工程(A)で溶解させたPASのNMP溶液をオートクレーブ[1]のバルブを開くことで流し込み、オートクレーブ[2]内に晶析液を得た。PASのNMP溶解液をカチオン性基含有有機高分子化合物水溶液に流し込む操作を4回繰り返して得られた晶析液9.64 kgから目開き180μmの金属メッシュを用いて溶け残りを除去した(得られた晶析液のpHは3.2であった)。
工程(B)で得られた晶析液に5%水酸化カリウム水溶液を滴下してpHを12.5に調整することで表面にカチオン性基含有有機高分子化合物が被覆したPAS微粒子を凝集させた塩基析スラリーを得た(得られた液のpHは12.0であった)。
前記工程(C)で得られた塩基析スラリーより水性媒体を吸引ろ過し、ろ集した残渣の洗液の電気伝導度が0.5 mS/cm以下になるまでイオン交換水で洗浄して、不揮発分30.0%の含水カチオン性基含有有機高分子化合物被覆PAS粒子ウェットケーキを110.0g得た。
前記工程(D)で得られた含水カチオン性基含有有機高分子化合物被覆PAS粒子ウェットケーキ110.0gと10%酢酸 4.13 g、イオン交換水17.9 gを300 ccのステンレスカップに入れて、Hielscher社製超音波分散機 UP400ST(出力400 W、 周波数24 kHz)にて30分間超音波を照射し、ポリアリーレンスルフィド微粒子分散体(D-1)を得た。得られた分散体の不揮発分は25%であり、分散粒径は294nmであった。また、24時間静置による沈降の目視確認では「沈降なし」であった。
前記実施例1の工程(A)に用いたポリアリーレンスルフィドを、PAS-1に代えてPAS-2を使用する以外は、実施例1の工程(A)~工程(E)と同様にして不揮発分25%のPAS微粒子分散体(D-2)を得た。得られた分散体の分散粒径は280.1nmであった。また、24時間静置による沈降の目視確認では「沈降なし」であった。
前記実施例1の工程(A)に用いたポリアリーレンスルフィドを、PAS-1に代えてPAS-3を使用する以外は、実施例1の工程(A)~工程(E)と同様にして不揮発分25%のPAS微粒子分散体(D-3)を得た。得られた分散体の分散粒径は300.2nmであった。また、24時間静置による沈降の目視確認では「沈降なし」であった。
前記実施例1の工程(A)に用いたNMPを1-クロロナフタレンに代え、温度を230℃にて加熱溶解する操作以外は、実施例1の工程(A)~工程(E)と同様にして不揮発分25%のPAS微粒子分散体(D-4)を得た。得られた分散体の分散粒径は320.5nmであった。また、24時間静置による沈降の目視確認では「沈降なし」であった。
前記実施例1の工程(B)に用いたカチオン性基含有有機高分子化合物を、KR-1に代えてKR-2(1.67g)を用い、また2%塩酸の量を2.45gに代えて、カチオン性基含有有機高分子化合物水溶液を作製した以外は実施例1の工程(A)~工程(E)と同様にして不揮発分25%のPAS微粒子分散体(D-5)を得た。得られた分散体の分散粒径は320.9nmであった。また、24時間静置による沈降の目視確認では「沈降なし」であった。
前記実施例1の工程(B)に用いたカチオン性基含有有機高分子化合物を、KR-1に代えてKR-3(1.67g)を用い、また2%塩酸の量を4.90gに代えて、カチオン性基含有有機高分子化合物水溶液を作製した以外は実施例1の工程(A)~工程(E)と同様にして不揮発分25%のPAS微粒子分散体(D-6)を得た。得られた分散体の分散粒径は250.2 nmであった。また、24時間静置による沈降の目視確認では「沈降なし」であった。
前記実施例1の工程(D)で得られた不揮発分30.0%の含水カチオン性基含有有機高分子化合物被覆PAS粒子ウェットケーキ100 gを真空乾燥器にて減圧下 40℃で12時間乾燥させた後、ジューサーミキサーで粉砕することでカチオン性基含有有機高分子化合物被覆PAS粉体粒子を得た。
工程(A)に用いるポリアリーレンサルファイドを製造例1で得たPAS-1に代えて 製造例7で得たパラ-メタPPS共重合体を使用する以外は、実施例1の工程(A)~工程(D)と同様にして不揮発分25%のポリアリーレンスルフィド微粒子分散体(D-3)を得た。得られた分散体の分散粒径は595nmだった。また、24時間静置による沈降の目視確認では「沈降なし」であった。
前記実施例1の工程(A)における溶解温度280℃を、30℃に代えて操作する以外は、実施例1の工程(A)~工程(E)と同様にして不揮発分25%のPASスラリー(D-7)を得た。得られたスラリーの分散粒径は5.445μmであった。また、24時間静置による沈降の目視確認では「沈降あり」であり、固液分離が確認された。
(比較例2)
前記実施例1の工程(A)に用いたポリアリーレンスルフィドを、PAS-1に代えてPAS-2を使用し、溶解温度280℃を30℃に代えて操作する以外は、実施例1の工程(A)~工程(E)と同様にして不揮発分25%のPASスラリー(D-8)を得た。得られたスラリーの分散粒径は11.97μmであった。また、24時間静置による沈降の目視確認では「沈降あり」であり、固液分離が確認された。
本発明で得られる分散体は多くの用途展開が考えられる。以下では、その一例として、コーティング分野への展開ついて記載する。コーティング分野における一例として、電着塗装評価を行った。カチオン電着は、被塗物の溶出がないことから、腐食性に優れるコーティング方法の一種である。PAS分散体を電着液として使用する場合、適宜、イオン交換水等で不揮発分を調整したり、必要に応じ各種添加剤を加えて使用したりすることができる。
試料として、上記の実施例と比較例で得たPAS微粒子分散体、PASスラリーを用いて電着塗装評価を実施した。
<電着液の作製>
実施例と比較例で得たPAS微粒子分散体をイオン交換水で不揮発分10%に調製した電着液を作製した。
<電着塗装物評価>
上記にて作製した電着液に陽極、陰極ともにアルミ板を浸して直流電源装置 PB80-1B(TEXIO社製)にて36Vで通電した。その後、ポリアリーレンスルフィドが付着したアルミ板を観察し、平滑性を目視で判定した。
A:均一に付着しており、粒状箇所が見られない
B:粒状箇所が僅かに見られる
C:粒状箇所が多く見られる。
Claims (15)
- ポリアリーレンスルフィド粒子と、カチオン性基含有有機高分子化合物と、酸と、水性媒体とを含んでなるポリアリーレンスルフィド分散体において、ポリアリーレンスルフィド粒子がカチオン性基含有有機高分子化合物により被覆されていることを特徴とするポリアリーレンスルフィド分散体。
- 前記カチオン性基含有有機高分子化合物の主骨格が、(メタ)アクリル酸エステル樹脂、(メタ)アクリル酸エステル-スチレン樹脂、(メタ)アクリル酸エステル-エポキシ樹脂、ビニル樹脂、ウレタン樹脂及びポリアミドイミド樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項1に記載のポリアリーレンスルフィド分散体。
- 前記カチオン性基含有有機高分子化合物のアミン価が40~300mgKOH/gであることを特徴とする請求項1又は2に記載のポリアリーレンスルフィド分散体。
- 前記カチオン性基含有有機高分子化合物において、カチオン性基の中和に用いられる酸が無機酸、スルホン酸、カルボン酸及びビニル性カルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも一種の酸であることを特徴とする請求項1~3いずれか一項に記載のポリアリーレンスルフィド分散体。
- 前記ポリアリーレンスルフィド分散体中のポリアリーレンスルフィド粒子の分散粒径が1μm以下であることを特徴とする請求項1~4いずれか一項に記載のポリアリーレンスルフィド分散体。
- カチオン性基含有有機高分子化合物で被覆されていることを特徴とするポリアリーレンスルフィド微粒子。
- ポリアリーレンスルフィドを有機溶媒中で加熱して、溶解液とする工程(A)と、
水にカチオン性基含有有機高分子化合物を添加し溶解させた樹脂水溶液に、工程(A)で得られたポリアリーレンスルフィド溶解液を加えてポリアリーレンスルフィド微粒子を形成させる工程(B)と、
工程(B)で得られたポリアリーレンスルフィド微粒子と塩基とを反応させてポリアリーレンスルフィド微粒子表面にカチオン性基含有有機高分子化合物を析出させてカチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子を沈殿させる工程(C)と、
工程(C)で得られたカチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子をろ別、洗浄し、含水カチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子ウェットケーキを得る工程(D)と、
工程(D)で得られた含水カチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子ウェットケーキと酸とを反応させてカチオン性基含有有機高分子化合物により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子からなる分散体を得る工程(E)と、を含むポリアリーレンスルフィド分散体の製造方法。 - 前記工程(A)に用いる有機溶媒がN-メチル-2-ピロリドン、1-クロロナフタレン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンの中から選択される少なくとも一種の有機溶媒であることを特徴とする請求項7に記載のポリアリーレンスルフィド分散体の製造方法。
- ポリアリーレンスルフィドを有機溶媒中で加熱して、溶解液とする工程(A)と、
水にカチオン性基含有有機高分子化合物を添加し溶解させた樹脂水溶液に、工程(A)で得られたポリアリーレンスルフィド溶解液を加えてポリアリーレンスルフィド微粒子を形成させる工程(B)と、
工程(B)で得られたポリアリーレンスルフィド微粒子と塩基とを反応させてポリアリーレンスルフィド微粒子表面にカチオン性基含有有機高分子化合物を析出させてカチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子を沈殿させる工程(C)と、
工程(C)で得られたカチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子をろ別、洗浄し、含水カチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子ウェットケーキを得る工程(D)と、
工程(D)で得られた含水カチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子ウェットケーキを乾燥してカチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粉体粒子を得る工程(F1)と、を含むポリアリーレンスルフィド粉体粒子の製造方法。 - ポリアリーレンスルフィドを有機溶媒中で加熱して、溶解液とする工程(A)と、
水にカチオン性基含有有機高分子化合物を添加し溶解させた樹脂水溶液に、工程(A)で得られたポリアリーレンスルフィド溶解液を加えてポリアリーレンスルフィド微粒子を形成させる工程(B)と、
工程(B)で得られたポリアリーレンスルフィド微粒子と塩基とを反応させてポリアリーレンスルフィド微粒子表面にカチオン性基含有有機高分子化合物を析出させてカチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子を沈殿させる工程(C)と、
工程(C)で得られたカチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子をろ別、洗浄し、含水カチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子ウェットケーキを得る工程(D)と、
工程(D)で得られた含水カチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子ウェットケーキと酸とを反応させてカチオン性基含有有機高分子化合物により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子からなる分散体を得る工程(E)と、
工程(E)で得られたカチオン性基含有有機高分子化合物により被覆されたポリアリーレンスルフィド粒子からなる分散体を乾燥してカチオン性基含有有機高分子により被覆されたポリアリーレンスルフィド粉体粒子を得る工程(F2)と、を含むポリアリーレンスルフィド粉体粒子の製造方法。 - 前記工程(A)に用いる有機溶媒がN-メチル-2-ピロリドン、1-クロロナフタレン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンの中から選ばれる少なくとも一種の有機溶媒であることを特徴とする請求項9又は10に記載のポリアリーレンスルフィド粉体粒子の製造方法。
- 前記工程(B)の後に、工程(B)で得られたポリアリーレンスルフィド微粒子の分散液に対し、機械的粉砕を行うことを特徴とする請求項7に記載のポリアリーレンスルフィド分散体の製造方法。
- 前記工程(B)の後に、工程(B)で得られたポリアリーレンスルフィド微粒子の分散液に対し、機械的粉砕を行うことを特徴とする請求項9又は10に記載のポリアリーレンスルフィド粉体粒子の製造方法。
- 請求項1、2、3、4又は5に記載のポリアリーレンスルフィド分散体を含有することを特徴とする電着液。
- 請求項1、2、3、4又は5に記載のポリアリーレンスルフィド分散体を用いてなる塗料。
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