明細書 分岐型ポリアリーレンスルフィド樹脂及びその製造方法、 並びにその高分子改質 剤としての使用
- 技術分野
本宪明は、 分岐型ポリアリーレンスルフイド樹脂とその製造方法に関する。 さ らに詳しくは、 本発明は、 バリの発生が顕著に抑制され、 かつ小さな凹みゃブッ の如き表面欠陥がない成形品を与えることができる分岐型ポリァリーレンスルフ ィド樹脂とその製造方法に関する。 また、 本発明は、 該分岐型ポリアリーレンス ルフィド樹脂の高分子改質剤としての使用に関する。
本発明において、 分岐型ポリアリ一レンスルフィド樹脂とは、 重合により分岐 構造が導入されたポリアリーレンスルフィド樹脂を意味する。
本発明において、 脱水工程で反応槽内に投入する硫黄源と区別するため、 仕込 み工程における硫黄源を 「仕込み硫黄源」 または 「有効硫黄源」 と呼ぶ。 その理 由は、 脱水工程で反応槽内に投入した硫黄源の量は、 加熱脱水処理により変動す るためである。 仕込み硫黄源は、 重合工程でジハロ芳香族化合物及びポリハロ芳 香族化合物との反応により消費されるが、 他の成分とのモル比を規定する場合に は、 仕込み工程での仕込み硫黄源のモル量を基準とする。 背景技術
ポリフエ二レンスルフイド樹脂 (以下、 「P P S樹脂」 と略記) に代表される ポリアリーレンスルフィド樹脂 (以下、 「P A S樹脂」 と略記) は、 耐熱性、 耐 薬品性、 難燃性、 機械的強度、 電気特性、 寸法安定性などに優れたエンジニアリ ングプラスチックである。 P A S樹脂は、 射出成形、 押出成形、 圧縮成形などの 一般的溶融加工法により、 各種成形品、 フィルム、 シート、 繊維などに成形可能 であるため、 電気 ·電子機器、 自動車機器、 化学機器等の広範な分野において樹 脂部品の材料として汎用されている。
P A S樹脂の代表的な製造方法として、 N—メチル一2—ピロリドン (以下、
「NMP」 と略記) などの有機アミド溶媒中で、 硫黄源とジハロ芳香族化合物と を重合反応させる方法が知られている。 し力 し、 PAS樹脂は、 射出成形時のバ リ発生量が多いという欠点を有している。 ノ リとは、 成形材料が金型の隙間に流 れ出て固化した部分を意味する。 薄膜状または薄片状に固化し、 成形品に付着し たバリは、 仕上げ工程で取り除く必要がある。
射出成形時におけるバリの発生を抑制するために、 分岐型 PAS樹脂を直鎖型 PAS樹脂にブレンドする方法が提案されている。 また、 分岐型 PAS樹脂の製 造方法についても、 幾つかの提案がなされている。 し力 し、 従来の方法では、 近 年の高度な要求水準に対応することが困難になっている。
従来、 特開昭 64—9266号公報 (米国特許第 4, 956, 499号明細書 に対応) には、 未架橋で実質的に線状の直鎖型 PAS樹脂に、 温度 310°C、 剪 断速度 5 s e c—1で測定した溶融粘度が 5 X 105〜1 X 109ボイズ (5 X 1 04〜l X l 08P a · s) の溶融時ゲル状を呈する架橋 PAS樹脂をブレンド してなるバリ特性の改良された P A S樹脂組成物が開示さ ている。
特開昭 64— 9266号公報には、 有機ァミド溶媒中で、 アル力リ金属硫化物 とジハ口旁香族化合物と 3個以上のハロゲン置 基を有するポリハロ芳香族化合 物とを 2段階で重合する方法により架橋 P A S樹脂を製造した実験例が示されて いる。 より具体的には、 NMP中で、 硫化ソーダと p—ジクロ口ベンゼンと 1, 2, 4, 5—テトラクロ口ベンゼンとを反応させ、 次いで、 水を添加し、 かつ、 温度を上げて重合反応を継続する 2段階重合法により架橋 PAS樹脂が製造され ている。 しかし、 この製造方法により得られた架橋 PAS樹脂は、 少量の顆粒状 物と多量の塊状物との混合物である (該文献の 「ポリマー調製例 B_l」 ) 。 こ のような架橋 P AS樹脂を直鎖型 P A S樹脂にブレンドした樹脂組成物は、 成形 加工性に劣り、 得られた成形品の表面性も劣るものである。 ·
特開平 1— 299826号公報 (米国特許第 5, 200, 500号明細書及び 米国特許第 5, 268, 451号明細書に対応) には、 有機アミド溶媒中で、 ァ ルカリ金属硫化物とジハ口芳香族化合物及び分子中に 3個以上のハロゲン置換基 を有するポリハロ芳香族化合物とを、 改良された 2段階重合法により製造する方 法が提案されている。
特開平 1— 2 9 9 8 2 6号公報には、 前段重合工程において、 有機アミド溶媒 中、 仕込みアルカリ金属硫化物 1モル当り 0 . 5〜2. 9モルの水が存在する状 態で、 アル力リ金属硫化物とジハ口芳香族化合物とポリハロ芳香族化合物とを反 応させ、 後段重合工程では、 仕込みアルカリ金属硫化物 1モル当り 2 . 5〜7モ ルの水が存在するように水分量を調整し、、かつ昇温して重合反応を継続する方法 が開示されている。
特開平 1 _ 2 9 9 8 2 6号公報に開示されている製造方法によれば、 高度に架 橋した P A S樹脂を塊状化させることなく、 顆粒状で得ることができる。 しかし ながら、 重合初期から、 アルカリ金属硫化物とジハロ芳香族化合物とポリハロ芳 香族化合物とを重合反応させると、 溶融粘度が高すぎる分岐型 P A S樹脂が得ら れ易い。 溶融粘度が高すぎる分岐型 P A S樹脂を直鎖型 P A S樹脂にプレンドす ると、 成形品にブッ (小さな凹み) などの欠陥が生じて表面性が悪化し、 しかも パリ発生の抑制効果も不十分となる。
他方、 特開平 1一 2 9 9 8 2 6号公報に記載の製造方法において、 後段重合ェ 程での重合時間を著しく短縮すると、 溶融粘度が低い分岐型 P A S樹脂を得るこ とが可能である。 しかし、 そのような方法で得られた低溶融粘度の分岐型 P A S 樹脂は、 溶融粘弾性 t a η δが大きくなるため、 直鎖型 P A S樹脂にブレンドし ても、 バリ発生の抑制効果が劣り、 成形品の表面性も悪いものとなる。 発明の開示
本発明の目的は、 高分子改質剤として直鎖型ポリアリーレンスルフィド樹脂な どの熱可塑性樹脂にプレンドしたときに、 パリの発生を顕著に抑制することがで き、 かつ、 表面性に優れた成形品を与えることができる分岐型ポリアリーレンス ルフィ ド樹脂とその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、 そのような特性に優れた分岐型ポリアリーレンスルフィ ド樹脂の高分子改質剤としての使用を提供することにある。
本発明者らは、 従来の分岐型 P A S樹脂を高分子改質剤として用いた場合に、 パリ発生の抑制効果が十分ではなく、 成形品の表面性においても十分に満足でき るものではない理由は、 その製造方法に問題があるのではないかと考えた。
従来の製造方法では、 重合初期から、 硫黄源とジハロ芳香族化合物と 3個以上 のハロゲン置換基を有するポリハロ芳香族化合物とを重合反応させる方法が採用 されている。 そのような製造方法では、 重合条件を工夫しても、 分岐型 P A S樹 脂の溶融粘度や平均粒子径などの特性を所望の範囲内に制御することが困難であ ることが判明した。 - そこで、 本発明者らは、 鋭意研究した結果、 有機アミド溶媒中で硫黄源とジハ 口芳香族化合物とを反応させ、 ジハロ芳香族化合物の転ィヒ率が十分に高くなつた 時点で、 重合反応混合物中に、 3個以上のハロゲン置換基を持つポリハロ芳香族 化合物を所定の割合で添加する方法に想到した。 ポリハロ芳香族化合物を添加し た重合反応混合物は、 所定の昇温速度で昇温し、 そして、 相分離剤の存在下に高 温での重合反応を継続する。
本発明の製造方法によれば、 パリ発生抑制剤などの高分子改質剤として適した 溶融粘度を持つ分岐型 P A S樹脂を粒状で得ることができる。 また、 本発明の製 造方法によれば、 分岐型 P A S樹脂の溶融粘弾性 t a n Sを、 バリ発生抑制剤と して適した範囲に制御することができる。
すなわち、 本発明者らの研究結果によれば、 分岐型 P A S樹脂の溶融粘度、 平 均粒子径、 及ぴ溶融粘弾性 t a η δのすべてがそれぞれ適度の範囲内にあること により、 例えば、 該分岐型 P A S樹脂を直鎖型 P A S樹脂にブレンドしたとき、 パリ発生抑制剤として顕著に優れた効果を発揮し、 しかも成形品の表面性を良好 にすることが見出された。 本発明の製造方法によれば、 このような優れた特性を 持つ分岐型 P A S樹脂を得ることができる。 本発明は、 これらの知見に基づいて 完成するに至ったものである。
力べして、 本発明によれば、 有機アミド溶媒中で、 硫黄源とジハロ芳香族化合 物とを、 分子中に 3個以上のハ口ゲン置換基を有するポリハロ芳香族化合物の存 在下に重合させる分岐型ポリアリーレンスルフィド樹脂の製造方法において、 有 機アミド溶媒中で、 硫黄源とジハロ芳香族化合物とを 1 7 0〜2 7 0 °Cの温度で 重合反応させ、 ジハ口芳香族化合物の転化率が 8 0 %以上となつた時点で、 重合 反応混合物中に、 硫黄源 1モル当り 0 . 0 1 0〜0 . 1 0 0モルのポリハロ芳香 族化合物、 及び相分離剤を添加し、 次いで、 重合反応混合物を昇温速度 1 0〜6
0 °CZ時間で加熱して 240 °C以上の温度に昇温し、 そして、 240〜290°C の温度で重合反応を継続する分岐型ポリアリ—レンスノレフィド樹脂の製造方法が 提供される。
本発明の特に好ましい態様によれば、 有機アミド溶媒中で、 硫黄源とジハロ芳 香族化合物とを、 分子中に 3個以上のハロ、ゲン置換基を有するポリハロ芳香族化 合物の存在下に重合させる分岐型ポリアリーレンスルフィド樹脂の製造方法にお いて、 下記工程 1〜5 :
( 1 ) 有機ァミド溶媒、 アル力リ金属水硫化物を含む硫黄源、 及びアル力リ金属 水酸化物を含有する混合物を加熱して、 該混合物を含有する系内から水分を含む 留出物の少なくとも一部を系外に排出する脱水工程 1 ;
(2) 脱水工程で系内に残存する混合物とジハロ芳香族化合物とを混合して、 有 機アミド溶媒、 硫黄源 (以下、 「仕込み硫黄源」 という) 、 アルカリ金属水酸化 物、 水分、 及ぴジハ口芳香族化合物を含有する仕込み混合物を調製する仕込みェ 程 2 ; —
(3) 仕込み混合物を 170〜 270°Cの温度に加熱することにより、 水分を含 有する有機アミド溶媒中で、 硫黄源とジハロ芳香族化合物とを重合反応させ、 ジ ハロ芳香族化合物の転化率が 80%以上となった時点で、 重合反応混合物中に、 仕込み硫黄源 1モル当り 0. 010〜0. 100モルのポリハロ芳香族化合物、 及び相分離剤を添加する前段重合工程 3 ;
(4) 重合反応混合物を昇温速度 10〜 60で 時間で加熱して、 240 °C以上 の温度に昇温する昇温工程 4 ;並びに
(5) 240〜 290 °Cの温度で重合反応を継続する後段重合工程 5 ; を含む分岐型ポリアリーレンスルフィド樹脂の製造方法が提供される。
本発明によれば、 下記特性 i〜iii:
i ) 温度 330°C、 剪断速度 2 s e c 1で測定した溶融粘度が 10. 0 X 104 〜40. 0 X 104P a - s
ii) 平均粒子径が 50〜2000μΐη、 及び
iii) 温度 310°C、 角速度 1 r a d// s e cで測定した溶融粘弾性 t a η δが 0. 10〜0. 30
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6 を有する分岐型ポリアリーレンスルブイ ド樹脂が提供される。
本発明によれば、 該分岐型ポリアリーレンスルブイド樹脂の高分子改質剤とし ての使用が提供される。 発明を実施するための最良の形態
1 . 硫黄源:
本発明では、 硫黄源として、 アルカリ金属硫化物またはアルカリ金属水硫化物 もしくはこれらの混合物を使用する。 硫黄源として、 硫化水素も使用することが できる。 すなわち、 脱水工程後の反応槽内にアルカリ金属水酸化物 (例えば、 N a O H) が過剰に存在する場合に、 反応槽内に硫化水素を吹き込むことにより、 アルカリ金属硫化物 (例えば、 N a 2 S ) を生成させることができる。
硫黄源としては、 アル力リ金属水硫化物またはアル力リ金属水硫化物を主成分 として含有する硫黄源が好ましい。 アルカリ金属水硫化物としては、 例えば、 水 硫化リチウム、 水硫化ナトリゥム、 水硫化力リゥム、 水硫化ルビジウム、'水硫化 セシウム、 及ぴこれらの 2種以上の混合物を挙げることができるが、 これらに限 定されない。 アルカリ金属水硫化物は、 無水物、 水和物、 水溶液のいずれを用い てもよい。 これらの中でも、 工業的に安価に入手できる点で、 水硫化ナトリウム 及ぴ水硫化リチゥムが好ましい。 アル力リ金属水硫化物は、 水溶液などの水性混 合物 (すなわち、 流動性のある、 水との混合物) として用いることが、 処理操作 や計量などの観点から好ましい。
アルカリ金属水硫化物の製造工程では、 一般に、 少量のアルカリ金属硫化物が 副生する。 本発明で使用するアルカリ金属水硫化物の中には、 少量のアルカリ金 属硫化物が含有されていてもよい。 アルカリ金属水硫化物は、 少量のアルカリ金 属硫化物を含んでいる場合に、 安定した状態となり易い。
したがって、 硫黄源として、 アルカリ金属水硫化物とアルカリ金属硫化物との 混合物を使用する場合には、 アルカリ金属水硫化物が主成分であることが好まし く、 アル力リ金属水硫化物 5 0モル0 /0超過とアル力リ金属硫化物 5 0モル%未満 との混合物であることがより好ましい。 硫黄源がアル力リ金属水硫化物とアル力 リ金属硫化物との混合物である場合には、 重合反応系の安定性の観点から、 その
組成は、 好ましくはアル力リ金属水硫化物 7 0〜 9 9 . 5モル0 /0とアル力リ金属 硫化物 0 . 5〜3 0モル%であり、 より好ましくはアルカリ金属水硫化物 9 0〜 9 9 . 5モル0 /0とアル力リ金属硫化物 0 . 5〜 1 0モル%であり、 さらに好まし くはアル力リ金属水硫化物 9 5〜 9 9 . 5モル%とアル力リ金属硫化物 0 . 5〜 5モル%であり、 そして、 特に好ましくはアル力リ金属水硫化物 9 7〜 9 9 . 5 モル0 /0とアルカリ金属硫化物 0 . 5〜 3モル0 /0である。
硫黄源がアル力リ金属水硫化物とアル力リ金属硫化物との混合物である場合に は、 アルカリ金属水硫化物とアルカリ金属硫ィ匕物との総モル量が、 仕込み硫黄源 ( 「有効硫黄源」 と呼ぶことがある) のモル量となる。 また、 この総モル量は、 仕込み工程に先立って脱水工程を配置する場合には、 脱水工程後の仕込み硫黄源 のモル量になる。
アルカリ金属硫化物としては、 例えば、 硫化リチウム、 硫化ナトリウム、 硫化 カリウム、 硫化ルビジウム、 硫化セシウム、 及びこれらの 2種以上の混合物を挙 げることができるが、 これらに限定されない。 アルカリ金属硫化物は、 無水物、 水和物、 及び水溶液のいずれを用いてもよい。 これらの中でも、 工業的に安価に 入手可能であって、 かつ、 取り扱いが容易であることなどの観点から、 硫化ナト リゥムが好ましい。
これらのアルカリ金属硫化物は、 アルカリ金属水硫化物中に副生物として含有 されているもののほか、 一般に、 水和物として市販されているものを使用するこ とができる。 アル力リ金属硫化物の水和物としては、 例えば、 硫化ナトリウム 9 水塩 (N a 2 S · 9 Η 2 θ) 、 硫化ナトリゥム · 5水塩 (N a 2 S · 5 Η 2 θ) が ' 挙げられる。 アルカリ金属硫化物は、 水溶液などの水性混合物 (すなわち、 流動 性のある、 水との混合物) として用いることが処理操作や計量などの観点から好 ましい。
2 . アル力リ金属水酸化物:
本発明の製造方法では、 水分を含有する有機アミド溶媒中で、 アルカリ金属水 硫ィヒ物を含有する硫黄源とジハロ芳香族化合物とを、 アルカリ金属水酸化物の存 在下に重合させる方法を採用することが好ましい。
アルカリ金属水酸化物としては、 例えば、 水酸化リチウム、 水酸化ナトリウ ム、 水酸化カリウム、 水酸化ルビジウム、 水酸化セシウム、 及ぴこれらの 2種以 上の混合物が挙げら Lるが、 これらに限定されない。 これらの中でも、 工業的に 安価に入手可能なことから、 水酸化ナトリウムが好ましい。 アルカリ金属水酸化 物は、 水溶液などの水性混合物 (すなわち、 流動性のある、 水との混合物) とし て用いることが計量などの取り扱い性の観点から好ましい。
3 . ジハロ芳香族化合物:
本発明で使用されるジハロ芳香族化合物は、 芳香環に直接結合した 2個のハロ ゲン原子を有するジノヽロゲン化芳香族化合物である。 ジハロ芳香族化合物の具体 例としては、 例えば、 o—ジハ口ベンゼン、 m—ジハロベンゼン、 p一ジノヽ口ベ ンゼン、 ジノヽロトノレェン、 ジノヽロナフタレン、 メ トキ'シージハ口べンゼン、 ジハ ロビフエニル、 ジハロ安息香酸、 ジハロジフエエルエーテ /レ、 ジハロジフエニル スゾレホン、 ジハロジフエ二/レスノレホキシド、 ジハロジフヱ二/レケトンが挙げられ る。 これら ジハロ芳香族化合物は、 それぞれ単独で、 あるいは 2種以上を組み 合わせて使用することができる。
ここで、 ハロゲン原子とは、 フッ素、 塩素、 臭素、 及ぴヨウ素の各原子を指 し、 同一のジハロ芳香族化合物において、 2つのハロゲン原子は、 互いに同じで も異なっていてもよい。 ジハロ芳香族化合物としては、 多くの場合、 o—ジクロ 口ベンゼン、 m—ジクロ口ベンゼン、 p—ジクロ口ベンゼン、 またはこれらの 2 種以上の混合物が使用される。
4 . ポリハロ芳香族化合物:
本発明では、 P A S樹脂に分岐構造を導入するため、 3個以上のハロゲン置換 基を持つポリハロ芳香族化合物を使用する。 ハロゲン置換基は、 通常、 ハロゲン 原子が直接芳香環に結合したものである。 ハロゲン原子とは、 フッ素、 塩素、 臭 素、 及びヨウ素の各原子を指し、 同一のポリハロ芳香族化合物において、 複数の ハロゲン原子は、 同じでも異なっていてもよい。
ポリハロ芳香族化合物としては、 例えば、 1, 2, 3—トリクロ口ベンゼン、
1, 2, 4一トリクロ口ベンゼン、 1, 3, 5—トリクロ口ベンゼン、 へキサク ロロベンゼン、 1, 2, 3, 4ーテトラクロ口ベンゼン、 1, 2, 4, 5—テト ラクロ口ベンゼン、 1 , 3, 5—トリクロロー 2, 4, 6—トリメチノレべンゼ ン、 2, 4, 6 _トリクロ口トルエン、' 1 , 2, 3—トリクロロナフタレン、 1 , 2, 4 _トリクロロナフタレン、 1, 2, 3, 4ーテトラクロ口ナフタレ ン、 2, 2 ' , 4, 4 ' ーテトラクロロビフエニル、 2, 2 ' , 4, 4 ' ーテト ラクロ口べンゾフエノン、 2, 4, 2 ' 一トリクロ口べンゾフエノンが挙げられ る。
これらのポリハロ芳香族化合物は、 それぞれ単独で、 あるいは 2種以上を組み 合わせて使用することができる。 ポリハロ芳香族化合物の中でも、 1, 2, 4 - トリクロ口ベンゼン及び 1, 3, 5—トリクロ口ベンゼンの如きトリハロベンゼ ンが好ましく、 トリクロ口ベンゼンがより好ましい。 ·
分岐または架橋構造を導入するために、 例えば、 活性水素含有ハロゲン化芳香 族化合物やハロゲン化芳香族二ト口化合物等を少量併用することも可能である。
5 . 分子量調節剤:
生成 P A Sに特定構造の末端を形成したり、 あるいは重合反応や分子量を調節 したりするために、 モノハロ化合物を併用することができる。 モノハロ化合物 は、 モノハロ芳香族化合物だけではなく、 モノハロ脂肪族化合物 使用すること ができる。
6 . 有機アミド溶媒:
本発明では、 脱水反応及び重合反応の溶媒として、 非プロトン性極性有機溶媒 である有機アミド溶媒を用いる。 有機アミド溶媒は、 高温でアルカリに対して安 定なものが好ましい。
有機アミド溶媒の具体例としては、 N, N—ジメチルホルムアミド、 N, N— ジメチルァセトアミ ド等のアミ ド化合物; N—メチルー ε—力プロラクタム等の Ν—アルキル力プロラタタム化合物; Ν—メチルー 2—ピロリ ドン、 Ν—シクロ へキシルー 2—ピロリ ドン等の Ν—アルキルピロリ ドン化合物または Ν—シクロ
T JP2005/023433
10 アルキルピロリ ドン化合物; 1, 3—ジアルキル一 2—イミダゾリジノン等の N, N—ジアルキルイミダゾリジノン化合物;テトラメチル尿素等のテトラアル キル尿素化合物;へキサメチルリン酸トリアミ ド等のへキサアルキルリン酸トリ アミド化合物等が挙げられる。 これらの有機アミ ド溶媒は、 それぞれ単独で、 あ るいは 2種類以上を組み合わせて用いることができる。
これらの有機アミド溶媒の中でも、 N—アルキルピロリ ドン化合物、 N—シク 口アルキルピロリ ドン化合物、 N—アルキル力プロラタタム化合物、 及ぴ N, N 一ジアルキルィミダゾリジノン化合物が好ましく、 N—メチルー 2—ピロリ ドン (NMP ) 、 N—メチルー ε—力プロラタタム、 及び 1 , 3—ジアルキル一 2— イミダゾリジノンがより好ましく、 ΝΜΡが特に好ましい。
7 . 重合助剤:
本発明では、 重合反応を促進させるために、 必要に応じて各種重合助剤を用い ることができる。 重合助剤の具体例としては、 一般に P A S樹脂の重合助剤とし て公知の有機スルホン酸金属塩、 ハロゲン化リチウム、 有機カルボン酸金属塩、 リン酸アルカリ金属塩等が挙げられる。
8 . 相分離剤:
相分離剤としては、 酢酸ナトリウム、 酢酸リチウム、 プロピオン酸リチウム、 安息香酸リチウムなどのアルカリ金属カルボン酸塩、 及ぴ水など、 この技術分野 で相分離剤として機能することが知られている物質を用いることができる。 アル 力リ金属力ルポン酸塩は、 前記の有機カルボン酸金属塩に含まれるものであり、 重合助剤としても使用されるが、 ここでは、 後段重合工程で相分離剤として機能 し得る量で用いられる。 これらの相分離剤の中でも、 コストが安価で、 後処理が 容易な水が好ましレ、。
9 . 分岐型 P A S樹脂の製造方法:
本発明の分岐 P A S樹脂の製造方法は、 有機アミ ド溶媒中で、 硫黄源とジハロ 芳香族化合物とを、 分子中に 3個以上のハ口ゲン置換基を有するポリハ口芳香族
化合物の存在下に重合させる分岐型 PAS樹脂の製造方法である。
より具体的に、 本発明の製造方法では、 有機アミド溶媒中で、 硫黄源とジハロ 芳香族化合物とを 170〜270°Cの温度で重合反応させ、 ジハロ芳香族化合物 の転化率が 80%以上となった時点で、 重合反応混合物中に、 硫黄源 1モル当り 0. 010〜0. 100モルのポリハロ芳香族化合物、 及ぴ相分離剤を添加する (前段重合工程) 。 次いで、 重合反応混合物を昇温速度 10〜60°C /時間で加 熱して 240°C以上の温度に昇温する (昇温工程) 。 昇温工程後、 重合反応混合 物を 240〜 290°Cの温度に加熱して重合反応を継続する (後段重合工程) 。 前段重合工程を実施する前に、 脱水工程及び仕込み工程を配置して、 各成分の 含有割合を正確に調整することが望ましい。 硫黄源としては、 アルカリ金属水硫 化物を含有する硫黄源を用いることが好ましい。 重合反応系には、 前記硫黄源と ともに、 アル力リ金属水酸化物を存在させることが好ましい。
したがって、 本発明の好ましい製造方法は、 有機アミド溶媒中で、 硫黄源とジ ハ口芳香族化合物とを、 分子中に 3個以上のハ口ゲン置換基を有するポリハロ芳 香族化合物の存在下に重合させる分岐型ポリアリーレンス/レフィド樹脂の製造方 法であって、 下記工程 1〜5 :
(1) 有機アミド溶媒、 アルカリ金属水硫化物を含む硫黄源、 及びアルカリ金属 水酸化物を含有する混合物を加熱して、 該混合物を含有する系内から水分を含む 留出物の少なくとも一部を系外に排出する脱水工程 1 ;
(2) 脱水工程で系内に残存する混合物とジハロ芳香族化合物とを混合して、 有 機アミド溶媒、 硫黄源 (以下、 「仕込み硫黄源」 という) 、 アルカリ金属水酸化 物、 水分、 及ぴジハ口芳香族化合物を含有する仕込み混合物を調製する仕込みェ 程 2 ;
( 3 ) 仕込み混合物を 170〜 270 °Cの温度に加熱することにより、 水分を含 有する有機アミド溶媒中で、 硫黄源とジハロ芳香族化合物とを重合反応させ、 ジ ハロ芳香族化合物の転化率が 80%以上となった時点で、 重合反応混合物中に、 仕込み硫黄源 1モル当り 0. 010〜0. 100モルのポリハロ芳香族化合物、 及ぴ相分離剤を添加する前段重合工程 3 ;
( 4 ) 重合反応混合物を昇温速度 10〜 60 °CZ時間で加熱して、 240 °C以上
の温度に昇温する昇温工程 4 ;並びに
( 5 ) 2 4 0〜 2 9 0 °Cの温度で重合反応を継続する後段重合工程 5 ; を含む分岐型 P A S樹脂の製造方法である。
従来、 分岐型 P A S樹脂を含む P A S樹脂の製造方法では、 硫黄源としてアル 力リ金属硫化物が汎用されてきた。 他方、 -硫黄源の原料として、 アル力リ金属硫 化物に代えて、 アル力リ金属水硫化物またはアル力リ金属水硫化物とアル力リ金 属硫化物との混合物を使用し、 これらの硫黄源を、 アルカリ金属水酸化物の存在 下に、 ジハロ芳香族化合物と重合反応させる方法が知られている。
本発明者らの研究結果によれば、 アルカリ金属水硫化物を含有する硫黄源を使 用し、 該硫黄源をアルカリ金属水酸ィヒ物の存在下にジハロ芳香族化合物及びポリ ハ口芳香族化合物と反応させる方法が、 諸特性のパランスに優れた分岐型 P A S 樹脂の製造方法として適していることが判明した。 この方法において、 重合反応 を安定して実施するために、 重合反応に供する各成分の含有割合を正確に調整 し、 かつ、 重合条件を厳密に制御することが望ましい。 そこで、 以下に'、 本発明 の好ましい製造方法について、 さらに詳細に説明する。
9 . 1 . 脱水工程:
硫黄源は、 水和水 (結晶水) などの水分を含んでいることが多い。 硫黄源及び アルカリ金属水酸化物を水性混合物として使用する場合には、 媒体として水を含 有している。 硫黄源とジハロ芳香族化合物との重合反応は、 重合反応系内に存在 する水分量によって影響を受ける。 そこで、 一般に、 重合工程前に脱水工程を配 置して、 重合反応系内の水分量を調節している。
本発明の好ましい製造方法では、 脱水工程において、 有機アミド溶媒、 アル力 リ金属水硫化物を含む硫黄源、 及びアルカリ金属水酸ィ匕物を含有する混合物を加 熱して、 該混合物を含有する系内から、 水分を含む留出物の少なくとも一部を系 外に排出する。 脱水工程は、 望ましくは不活性ガス雰囲気下で実施する。
脱水工程は、 反応槽内で行われ、 留出物の系外への排出は、 一般に反応槽外へ の排出により行われる。 脱水工程で脱水されるべき水分とは、 脱水工程で仕込ん だ各原料が含有する水和水、 水性混合物の水媒体、 各原料間の反応により副生す
る水などである。
各原料の反応槽内への投入は、 通常 2 0 °Cから 3 0 0°C、 好ましくは 2 0 °Cか ら 2 0 0 °Cの温度範囲で行われる。 各原料の投入順序は、 順不同でよく、 また、 脱水操作途中で各原料を追加投入してもかまわない。 脱水工程では、 媒体として 有機アミド溶媒を用いる。 脱水工程で使用する有機アミド溶媒は、 重合工程で使 用する有機アミド溶媒と同一のものであることが好ましく、 工業的に入手が容易 であることから NMPがより好ましい。 有機アミド溶媒の使用量は、 反応槽内に 投入する硫黄源 1モル当たり、 通常 0 . l ~ 1 0 k g程度である。
脱水操作は、 反応槽内へ原料を投入した後、 前記各成分を含有する混合物を、 通常 3 0 0 °C以下、 好ましくは 1 0 0〜 2 5 0 °Cの温度範囲内で、 通常 1 5分間 から 2 4時間、 好ましくは 3 0分間〜 1 0時間、 加熱する方法により行われる。 加熱方法は、 一定温度を保持する方法、 段階的または連続的に昇温する方法、 あ るいは両者を組み合わせた方法がある。 脱水工程は、 バッチ式、 連続式、 または 両方式の組み合わせ方式などにより行われる。 脱水工程を行う装置は、 重合工程 に用いられる重合槽 (反応缶) と同じであっても、 あるいは異なるものであって もよい。
脱水工程では、 加熱により水及び有機アミド溶媒が蒸気となって留出する。 し たがって、 留出物には、 水と有機アミド溶媒とが含まれる。 留出物の一部は、 有 機アミド溶媒の系外への排出を抑制するために、 系内に環流してもよいが、 水分 量を調節するために、 水を含む留出物の少なくとも一部は系外に排出する。 留出 物を系外に排出する際に、 微量の有機アミド溶媒が水と同伴して系外に排出され る。
脱水工程では、 '硫黄源に起因する硫化水素が揮散する。 すなわち、 脱水工程で は、 前記混合物を加熱するが、 加熱によって硫黄源と水とが反応して、 硫化水素 とアルカリ金属水酸化物とが生成し、 気体の硫化水素は揮散する。 例えば、 アル 力リ金属水硫化物 1モルと水 1モルが反応すると、 硫化水素 1モルとアル力リ金 属水酸化物 1モルが生成する。 水を含む留出物の少なくとも一部を系外に排出す るのに伴い、 揮散した硫化水素も系外に排出される。
脱水工程で系外に揮散する硫化水素によって、 脱水工程後に系内に残存する混
合物中の硫黄源の量は、 投入した硫黄源の量よりも減少する。 アルカリ金属水硫 化物を主成分とする硫黄源を使用すると、 脱水工程後に系内に残存する混合物中 の硫黄源の量は、 投入した硫黄源のモル量から系外に揮散した硫化水素のモル量 を差し引いた値と実質的に等しくなる。 脱水工程で反応槽内に投入した硫黄源と 区別するために、 脱水工程後に系内に残存する混合物中の硫黄源を 「有効硫黄 源」 と呼ぶ。 この有効硫黄源は、 仕込み工程とその後の重合工程における 「仕込 み硫黄源」 である。 つまり、 本発明において、 「仕込み硫黄源」 とは、 脱水工程 後に混合物中に存在している有効硫黄源を意味している。
脱水工程後の有効硫黄源は、 アル力リ金属水硫化物とアル力リ金属硫化物を含 む混合物であると推定されるが、 その具体的な形態については、 特に限定されな い。 従来、 有機ァミド溶媒中でアル力リ金属水硫化物とアル力リ金属水酸化物と を加熱すると、 in situで反応してアルカリ金属硫化物が生成するといわれてき たので、 脱水工程でアル力リ金属水酸化物を添加すると、 アル力リ金属水硫化物 とアル力リ金属水酸化物との反応により、 アル力リ金属硫化物が生成している可 能性がある。
他方、 P A S樹脂の重合機構に関する最近の研究結果によれば、 アルカリ金属 水酸化物と有機ァミ ド溶媒とが加熱により反応レて、 アル力リ金属アルキルァミ ノアルキルカルボキシレートが生成し、 このアルカリ金属アルキルアミノアルキ ルカルポキシレートとアル力リ金属水硫化物とが錯体を形成すると指摘されてい る。
したがって、 脱水工程後の有効硫黄源の具体的な化合物としての形態について は、 特に限定されないが、 有効硫黄源がジノヽ口芳香族化合物と重合反応して P A S樹脂を生成し、 'かつ、 有効硫黄源 (仕込み硫黄源) とその他の成分とのモル比 が重合反応に大きく影饗することは明らかである。 脱水工程で最初に投入した硫 黄源の量は、 硫化水素の系外への揮散によって、 脱水工程後には減少するため、 系外に揮散した硫化水素の量に基づいて、 脱水工程後に系内に残存する混合物中 に含まれる硫黄源 (有効硫黄源) の量を定量する必要がある。 有効硫黄源の量を 正確に定量すること力 有効硫黄源とアルカリ金属水酸化物とのモル比、 及び有 効硫黄源とジハ口芳香族化合物とのモル比を調整する上で重要となる。 このよう
な有効硫黄源の正確な定量方法自体は、 この技術分野で既に確立された技術であ る。
脱水工程では、 水和水や水媒体、 副生水などの水分を必要量の範囲内になるま で脱水する。 脱水工程では、 有効硫黄源 1モルに対して、 水分量が好ましくは 0 . 0 0〜2 . 0 0モル、 より好ましくは 0 . 0 0〜1 . 8 0モルになるまで脱 水することが望ましい。 脱水工程で水分量が少なくなり過ぎた場合は、 仕込みェ 程で水を添加して所望の水分量に調節することができる。
アル力リ金属硫化物は、 水との平衡反応によりアル力リ金属水酸化物を生成す る。 アルカリ金属水硫化物を主成分とする硫黄源を用いる製造方法では、 少量成 分のアルカリ金属硫ィヒ物の量を考慮して、 有効硫黄源 1モルに対するアルカリ金 属水酸化物の仕込み量のモル比を算出する。 また、 脱水工程で硫化水素が系外に 揮散すると、 揮散した硫化水素とほぼ等モルのアルカリ金属水酸化物が生成する ので、 脱水工程で系外に揮散した硫化水素の量も考慮して、 有効硫黄源 1モルに 対するアル力リ金属水酸化物の仕込み量のモル比を算出する。
脱水工程において、 有機アミド溶媒、 アルカリ金属水硫化物を含む硫黄源、 及 ぴ硫黄源 1モル当たり 0 . 9 0 0〜1 . 0 5 0モルのアル力リ金属水酸化物を含 有する混合物を加熱して、 該混合物を含有する系内から水を含む留出物の少なく とも一部を系外に排出することが好ましい。
脱水工程で硫黄源 1モル当たりのアル力リ金属水酸化物のモル比が小さすぎる と、 揮散する硫化水素の量が多くなり、 仕込み硫黄源量の低下による生産性の低 下を招いたり、 あるいは脱水後に残存する仕込み硫黄源中の過硫化成分が増加す ることによる異常反応や生成 P A Sの品質低下が起こり易くなつたりする。 硫黄 源 1モル当たりのアル力リ金属水酸化物のモル比が大きすぎると、 有機ァミド溶 媒の変質が増大することがある。
脱水工程を行う装置は、 後続する重合工程に用いられる反応槽と同じであって も、 あるいは異なるものであってもよい。 装置の材質は、 チタンのような耐食性 材料が好ましい。 脱水工程では、 通常、 有機アミド溶媒の一部が水と同伴して反 応槽外に排出される。 硫化水素は、 ガスとして系外に排出される。
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9 . 2 . 仕込み工程:
仕込み工程では、 脱水工程で系内に残存する混合物とジハロ芳香族化合物とを 混合して、 有機アミド溶媒、 硫黄源 (仕込み硫黄源) 、 アルカリ金属水酸化物、 水分、 及ぴジハ口芳香族化合物を含有する仕込み混合物を調製する。 一般に、 脱 水工程において各成分の含有量及び量比が変動するため、 仕込み工程での各成分 量の調整は、 脱水工程で得られた混合物中の各成分の量を考慮して行う必要があ る。
本発明の製造方法では、 仕込み工程において、 仕込み硫黄源 1モル当りの各成 分の割合が、 アル力リ金属水酸化物が 0 . 9 5 0〜1 . 0 9 0モル、 水分が 0 - 0 0〜2 . 0 0モノレ、 及ぴジハ口芳香族化合物が 0 . 9 5 0〜1 . 2 0 0モルと なるように、 これら各成分を含有する仕込み混合物を調製することが望ましい。 本発明において、 「仕込み硫黄源」 (有効硫黄源) の量は、 「脱水工程で投入 した硫黄源のモル量」 から 「脱水工程で揮散した硫化水素のモル量」 を引くこと によって算出することができる。
仕込み混合物における各成分の量比 (モル比) の調整は、 通常、 脱水工程で得 られた混合物中に、 仕込み硫黄源以外の成分を添加することにより行う。 ジハロ 芳香族化合物は、 仕込み工程で混合物中に添加する。 脱水工程で得られた混合物 中のアルカリ金属水酸化物や水の量が少ない場合には、 仕込み工程でこれらの成 分を追加する。 脱水工程で有機アミド溶媒の留出量が多すぎる場合は、 仕込みェ 程で有機アミド溶媒を追加する。 したがって、 仕込み工程では、 ジハロ芳香族ィ匕 合物に加えて、 必要に応じて有機アミド溶媒、 水、 及びアルカリ金属水酸化物を 添加してもよレ、。
脱水工程で硫化水素が揮散すると、 平衡反応により、 アル力リ金属水酸化物が 生成し、 これが脱水工程後の混合物中に残存することになる。 したがって、 これ らの量を正確に把握して、 仕込み工程での 「仕込み硫黄源」 に対するアルカリ金 属水酸化物のモル比を決定することが望ましい。 アル力リ金属水酸化物のモル数 は、 「脱水時に生成した硫化水素に伴い生成するアルカリ金属水酸化物のモル 数」 、 「脱水前に添加したアルカリ金属水酸化物のモル数」 、 及ぴ 「仕込み工程 で添カ卩したアルカリ金属水酸化物のモル数」 に基づいて算出される。
仕込み硫黄源 1モル当たりのアル力リ金属水酸ィ匕物のモル比が大きすぎると、 有機アミド溶媒の変質を増大させたり、 重合時の異常反応を引き起こしたりする ことがある。 さらに、 生成する分岐型 PAS樹脂の収率の低下や品質の低下を引 き起こすことが多くなる。 仕込み硫黄源 1モル当たりのアル力リ金属水酸化物の モル量は、 好ましくは 0. 950〜1. ひ 90モル、 より好ましくは 0. 980 〜1. 070モル、 特に好ましくは 1. 000〜1. 060モルである。 前段重 合工程では、 仕込み硫黄源 1モル当たりのアル力リ金属水酸化物のモル比を上記 範囲内とすることにより重合反応を安定的に実施し、 高品質の分岐型 P A S樹月旨 を得ることが容易になる。 ,
仕込み工程において、 硫黄源として、 50モル0 /0超過のアルカリ金属水硫化物 と 50モル%未満のアルカリ金属硫化物とを含む硫黄源を含有する仕込み混合物 を調製することが好ましい。 このような組成を有する硫黄源は、 実際には、 脱水 工程で調製する。
仕込み工程において、 仕込み硫黄源 1モル当りの水分のモル量は、 好ましくは 0. 00〜2. 00モル、 より好ましくは 0. 70〜1. 80モル、 特に好まし くは 0. 90〜1. 60モルの範囲となるように調整することが望ましい。 前段 重合工程において、 共存水分量が少なすぎると、 生成ポリマーの分解反応など好 ましくない反応が起こり易くなる。 共存水分量が多すぎると、 重合反応速度が著 しく遅くなつたり、 分解反応が生じたりする。
仕込み工程において、 仕込み硫黄源 1モル当り、 好ましくは 0 · 950〜 1 · 200モル、 より好ましくは 0. 980〜1. 150モル、 特に好ましくは 1. 000〜 1. 100モルのジハロ芳香族化合物を含有する仕込み混合物を調製す ることが望ましい。 ジハロ芳香族化合物の使用割合が前記範囲外になると、 溶融 粘度を所望の範囲内に制御することが困難になる。
仕込み工程において、 有機アミド溶媒の量は、 仕込み硫黄源 1モル当り、 通常 0. 1〜10 k g、 好ましくは 0. 15〜1 k gの範囲とすることが望ましい。 有機アミド溶媒の量は、 上記範囲内であれば、 重合工程の途中でその量を変化さ せてもよい。
9 . 3 . 前段重合工程:
本発明の好ましい製造方法では、 仕込み混合物を 1 7 0〜2 7 0 °Cの温度に加 熱することにより、 水分を含有する有機アミド溶媒中で、 硫黄源とジハロ芳香族 化合物とを重合反応させ、 ジハロ芳香族化合物の転化率が 8 0 %以上となった時 点で、 重合反応混合物中に、 仕込み硫黄源 1モル当り 0. 0 1 0〜0 . 1 0 0モ ルのポリハロ芳香族化合物及ぴ相分離剤を添加する。
重合反応方式は、 パッチ式、 連続式、 あるいは両方式の組み合わせでもよい。 パッチ式重合では、 重合サイクル時間を短縮する目的のために、 2つ以上の反応 槽を用いる方式を用いてもよい。 加熱方法は、 一定温度を保持する方法、 段階的 または連続的な昇温方法、 あるいは両方法の組み合わせが用いられる。 重合反応 の途中で重合温度を下げることもできる。
重合反応時間は、 後段重合工程での重合時間との合計で、 一般に 1 0分間〜 7 2時間、 好ましくは 3 0分間〜 4 8時間である。 前段重合工程での重合時間は、 多くの場合、 3 0分間から 5時間までである。 前段重合工程は、 温度条件を段階 的に変化させたり、 水やアルカリ金属水酸化物を分割して添加したりする複数の 工程から構成されていてもよい。 前段重合工程では、 通常、 生成するポリマーを 含む各成分が均一に溶解した反応系での重合反応が行われる。
前段重合工程では、 仕込み混合物を、 好ましくは 1 7 0〜 2 7 0 °C、 より好ま しくは 1 8 0 ~ 2 4 0 °C、 特に好ましくは 1 9 0〜 2 3 5 °Cの温度に加熱して、 重合反応を開始させ、 ジハロ芳香族化合物の転化率が 8 0 %以上のプレボリマー を生成させる。 前段重合工程において、 重合温度を高くしすぎると、 副反応や分 解反応が生じ易くなる。
ジハ口芳香族化合物の転化率は、 好ましくは 8 0 ~ 9 8 %、 より好ましくは 8 0〜 9 5 %、 特に好ましくは 8 5〜 9 5 %である。 ジハ口芳香族化合物の転化率 は、 反応混合物中に残存するジハロ芳香族化合物の量をガスクロマトグラフィに より求め、 その残存量とジハロ芳香族化合物の仕込み量と硫黄源の仕込み量に基 づいて算出することができる。
ジハロ芳香族化合物を 「D HA」 で表すと、 ジハロ芳香族化合物を硫黄源に対 してモル比で過剰に添加した場合は、 下記式 1 :
転化率 = 〔D HA仕込み量 (モル) —D HA残存量 (モル) 〕 / 〔DHA仕込 み量 (モル) — DHA過剰量 (モル) 〕 (1) により転化率を算出することができる。
上記以外の場合には、 下記式 2 :
転化率 = 〔DHA仕込み量 (モル) 一 DHA残存量 (モル) 〕 /〔DHA仕込 み量 (モル) ) 〕 (2) により転化率を算出することができる。
本発明の製造方法では、 有機アミド溶媒中で、 硫黄源とジハロ芳香族化合物と を重合反応させ、 ジハロ芳香族化合物の転化率が 80%以上となった時点で、 重 合反応混合物中に、 仕込み硫黄源 1モル当り 0. 010〜0· 100モルのポリ ハロ芳香族化合物及び相分離剤を添加する。 ジハロ芳香族化合物の転化率が 80 %以上の時点では、 重合反応混合物に含まれる生成ポリマー (プレボリマー) の 重量平均分子量は、 通常、 6000以上となる。
ポリハロ芳香族化合物は、 仕込み硫黄源 1モル当り、 0. 010〜0· 100 モル、 好ましくは 0. 015〜0. 080モル、 より好ましくは 0. 020〜 0. 070モルの割合で用いられる。 ポリハロ芳香族化合物の使用量が多すぎる と、 分岐型 PAS樹脂の溶融粘弾性 t a η δが小さくなりすぎて、 バリ抑制効果 が低下する。 ポリハロ芳香族化合物の使用量が少なすぎると、 分岐構造の導入が 不十分となり、 バリ抑制効果が損なわれる。
前段重合工程の初期から反応系内にポリハロ芳香族化合物を存在させて重合反 応を開始すると、 分岐型 PAS樹脂の溶融粘度が著しく増大し、 パリ抑制効果が 不十分となる上、 成形品の表面性が損なわれる。 前段重合工程の初期から反応系 内にポリハロ芳眷族化合物を存在させて重合反応を開始し、 後段重合工程での重 合時間を著しく短縮すると、 溶融粘度が低レヽ分岐型 P A S樹脂を得ることができ るが、 該分岐型 PAS樹脂は、 溶融粘弾性 t a η δが大きくなりすぎて、 パリ抑 制効果が不十分となる。
ジハ口芳香族化合物の転化率が 80 %未満の段階でポリハロ芳香族化合物を添 加すると、 得られる分岐型 PAS樹脂の溶融粘度が高くなる傾向を示す一方、 溶 融粘弾性 t a η δが小さくなりすぎて、 バリ抑制効果が不十分となる。
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20 ポリハロ芳香族化合物の添加時期は、 ジハロ芳香族化合物の転化率が 8 0〜 9 8 %の間とすることが好ましく、 ジハ口芳香族化合物の転化率が 8 5〜 9 5 %の 間とすることがより好ましい。 前段重合温度が高い場合には、 重合反応の途中で 重合温度を下げて、 ジハロ芳香族化合物の転化率が 8 0 %以上となった時点でポ リハロ芳香族化合物を添加し、 そして、 後段重合温度にまで昇温することができ る。 前段重合工程終了時の重合反応混合物の温度は、 後段重合工程で具体的に採 用する所定の重合温度より低くなるように設定することが望ましい。
ジハロ芳香族化合物の転化率が 8 0 %以上の時点で相分離剤も添加する。 相分 離剤は、 ポリハロ芳香族化合物と実質的に同時に添加してもよく、 あるいはポリ ハロ芳香族化合物の添加後に添加してもよい。 例えば、 ジハロ芳香族化合物の転 化率が 8 0 %以上となった時点で、 重合反応混合物中に、 ポリハロ芳香族化合物 を添加し、 その後、 ジハロ芳香族の転ィ匕率が 9 8 %以下、 好ましくは 9 5 %以下 の時点で相分離剤を添加することができる。
相分離剤としては、 前述のアル力リ金属カルボン酸塩や水などを使用すること ができるが、 好ましくは水を使用する。 水を用いると、 コストが安価で、 後処理 も容易となるので好ましい。 相分離剤として水を使用する場合には、 前段重合ェ 程において、 ジハロ芳香族化合物の転化率が 8 0 %以上となった時点で、 重合反 応混合物中に、 重合反応混合物中の水分量 (合計水分量) が仕込み硫黄源 1モル 当り 2 . 0 0モル超過 1 0 . 0 0モル以下となるように水を添加することが好ま しい。 相分離剤として水を加えて、 重合反応混合物中の水分量を仕込み硫黄源 1 モル当り、 より好ましくは 2 . 3 0〜 7 . 0 0モル、 さらに好ましくは 2 . 5 0 〜5 . 0 0モルとなるようにすることが望ましい。
後段重合工程で'は、 相分離剤を添加することにより、 通常、 ポリマー濃厚相と ポリマー希薄相とに相分離した状態で重合反応が継続される。 相分離剤の添加量 が少なすぎると、 相分離重合を行うことが困難になり、 所望の特性を持つ分岐型 P A S樹脂を得ることが困難になる。 相分離剤の添加量が多すぎると、, 重合反応 に長時間を必要としたり、 粒状ポリマーを生成させることが困難になったりす る。
9 . 4 . 昇温工程:
前段重合工程でポリハロ芳香族化合物と相分離剤とを添加した後、 重合反応混 合物を昇温速度 1 0〜 6 0。。 時間で加熱して、 2 4 0 °C以上、 好ましくは 2 4 5 °C以上の温度に昇温する。 '
後段重合工程では、 2 4 0〜 2 9 0 °Cの温度に加熱して重合反応を継続するた め、 前段重合工程後、 重合反応混合物を加熱して後段重合工程に適した温度に昇 温させる。 加熱温度の上限は、 後段重合温度の上限である。
昇温速度が遅すぎると、 製造時間が伸びて生産効率が低下する。 他方、 昇温速 度が速すぎると、 相分離したポリマー濃厚相の中で生成ポリマーが凝集し、 肥大 化する。 そのため、 分岐型 P A S樹脂が大粒子化または塊状化する。 また、 昇温 速度が速すぎると、 場合によっては、 生成ポリマーの溶融粘度の急上昇が起こる ことがある。 昇温速度は、 好ましくは 1 5〜5 5 °C /時間、 より好ましくは 2 0 〜5 0 °C/時間である。 9 . 5 . 後段重合工程:
後段重合工程では、 通常、 反応混合物がポリマー濃厚相とポリマー希薄相とに 相分離した状態で重合反応が継続される。 一般に、 攪拌下に重合反応が行われる ため、 実際には、 有機アミド溶媒 (ポリマー希薄相) 中に、 ポリマー濃厚相が液 滴として分散した状態で相分離重合反応が行われる。 相分離状態は、 後段重合反 応の進行につれて明瞭に観察されるようになる。 重合反応方式は、 バッチ式、 連 続式、 または両方式の組み合わせでもよい。 パッチ式重合では、 重合サイクル時 間を短縮する目的のために、 2つ以上の反応槽を用いる方式を用いてもよい。 後段重合工程では、 2 4 0〜2 9 0。C、 好ましくは 2 4 5〜 2 7 0 °Cの温度で 重合反応を継続する。 重合温度は、 一定の温度に維持することができるが、 必要 に応じて、 段階的に昇温または降温してもよい。
重合反応時間は、 前段重合工程での重合時間との合計で、 一般に 1 0分間〜 7 2時間、 好ましくは 3 0分間〜 4 8時間である。 後段重合工程での重合時間は、 多くの場合、 2〜 1 0時間程度である。
10. 後処理工程:
重合反応後の後処理は、 常法に従って行うことができる。 例えば、 重合反応の 終了後、 重合反応混合物を冷却すると生成ポリマーを含むスラリーが得られる。 冷却したスラリーをそのまま、 あるいは水などで希釈してから、 濾別し、 洗浄と 濾過を繰り返し、 最後に乾燥することにより、 分岐型 PAS樹脂を回収すること ができる。
本発明の製造方法によれば、 粒状ポリマーを生成させることができるため、 ス クリーンを用いて篩分する方法により粒状ポリマーをスラリ一から分離すること 1 副生物やオリゴマーなどから容易に分離することができるため好ましい。 ス ラリーは、 高温状態のままで粒状ポリマーを篩分してもよい。
篩分後、 ポリマーを重合溶媒と同じ有機アミド溶媒ゃケトン類 (例えば、 ァセ トン) 、 アルコール類 (例えば、 メタノール) などの有機溶媒で洗浄することが 好ましい。 ポリマーを高温水などで洗浄してもよい。 ポリマーを、 酸や塩化アン モニゥムのような塩で処理することもできる。 生成した粒状ポリマーの平均粒子 径が大きすぎる場合には、 所望の平均粒子径となるように、 粉碎工程を配置して もよい。 粒状ポリマーの粉砕及ぴ Zまたは分級を行うこともできる。
1 1. 分岐型 PAS樹脂:
本発明の製造方法によれば、 重合反応後、 必要に応じて生成ポリマーの粉碎ェ 程を配置して、 下記特性 i〜iii:
i ) 温度 330°C、 剪断速度 2 s e c 1で測定した溶融粘度が 10. 0 X 104 〜40. 0 X 104P a , s、
ii) 平均粒子径が' 50〜2000iim、 及ぴ
iii) 温度 310°C、 角速度 1 r a s e cで測定した溶融粘弾性 t a η δが 0. 10〜0. 30
を有する分岐型 P A S樹脂を得ることができる。
本発明の分岐型 PAS樹脂の溶融粘度 (温度 330°C、 剪断速度 2 s e c"1 で測定) は、 好ましくは 1 1. 0 X 104〜 40. 0 X 104 P a · s、 より好 ましくは 12. 0 X 104〜 38. 0 X 104、 特に好ましくは 13. 0 X 104
〜35. 0 X 104である。 本発明の分岐型 PAS樹脂を高分子改質剤として直 鎖型 PAS樹脂にプレンドして使用する場合には、 バリ抑制効果と成形品の表面 性とを高度にバランスさせる上で、 分岐型 PAS樹脂の溶融粘度 (温度 330 °C、 剪断速度 2 s e c 1で測定) を、 好ましくは 11 · 0 X 104〜 27. 0 X 104P a · s、 特に好ましくは 12. 0 104〜26. 0X 104P a ' sの 範囲内とすることが望ましい。 '
本発明の分岐型 PAS樹脂の平均粒子径は、 好ましくは 60〜 1500 m、 より好ましくは 70〜100 O/ mである。 本発明の分岐型 PAS樹脂を高分子 改質剤として直鎮型 PAS樹脂にブレンドして使用する場合には、 パリ抑制効果 と成形品の表面性とを高度にバランスさせる上で、 分岐型 PAS樹脂の平均粒子 径を 500 μπι以下、 多くの場合 70〜500 μηιの範囲内とすることが特に好 ましい。 分岐型 PAS樹脂の平均粒子径を調整するために、 重合により得られた 分岐型 P A S樹脂を粉砕及び/または分級してもよい。 本発明の分岐型 P A S樹 脂の溶融粘弾性 t a η δ (温度 310°C、 角速度 1 r a d/s e cで測定) は、 好ましくは 0. 11〜0. 29である。
分岐型 PAS樹脂の溶融粘度が高すぎると、 パリ抑制効果が不十分となり、 か つ、 成形品の表面性が悪くなる。 分岐型 PAS樹脂の溶融粘度が低すぎると、 パ リ抑制効果が劣悪となる。 分岐型 PAS樹脂の平均粒子径が小さすぎると、 取り 扱い、 計量などが困難になる。 分岐型 PAS樹脂の平均粒子径が大きくなりすぎ ると、 成形品の表面性が損なわれたり、 直鎖型 PAS樹脂などの他の樹脂とのブ レンドが困難になったりする。
分岐型 PAS樹脂の溶融粘弾性 t a η δが前記範囲内にあることによって、 優 れたバリ抑制効果が得られる。 分岐型 PAS樹脂の溶融粘弾性 t a η δが大きす ぎたり、 小さすぎたりすると、 パリ抑制効果が劣悪となる。
本発明の分岐型 PAS樹脂について、 温度 310で、 角速度 100 r a d/s e cで測定した溶融粘弾性は、 通常 0. 25〜0. 70、 多くの場合 0. 30〜 0. 60である。
本発明の分岐型 P A S樹脂は、 実質的に線状の直鎖型 P A S樹脂とブレンドし て使用することが好ましい。 実質的に線状の直鎖型 PAS樹脂とは、 重合時に高
分子量のポリマーとして得られる PAS樹脂である。 これに対して、 重合時に低 重合度のポリマーを得た後、 空気の存在下に加熱 (キュアリング) し、 部分橋掛 けを行うタイプの架橋型 P A S樹脂がある。 本発明で使用する直鎖型 P A S樹脂 は、 当業界において周知のポリマーである。
直鎖型 PAS樹脂は、 温度 310°C、 剪断速度 1216 s e c—1で測定した 溶融粘度が通常 5〜1500Pa · s、 好ましくは 10〜: L O OOP a · s、 よ り好ましくは 15〜500 P a · sの直鎖型 P PS樹脂であることが望ましい。 本発明では、 直鎖型 PAS樹脂 100重量部に対して、 分岐型 PAS樹脂 1〜 50重量部を配合した樹脂組成物が好ましい。 分岐型 PAS樹脂の配合割合は、 好ましくは 5〜40重量部である。
この樹脂組成物には、 有機または無機の各種充填剤を添加することができる。 充填剤としては、 粉末状や粒状の充填剤、 繊維状充填剤など、 この技術分野で使 用されている任意の充填剤を用いることができる。 これらの中でも、 ガラス繊維 や炭素繊維などの繊辨状の無機充填剤が好ましい。
充填剤の配合割合は、 直鎖型 PAS樹脂 100重量部に対して、 通常 400重 量部以下、 好ましくは 350重量部以下、 より好ましくは 300重量部以下であ る。 充填剤を配合する場合、 その下限値は、 直鎖型 PAS樹脂 100重量部に対 して、 通常 0. 01重量部、 多くの場合 0. 1重量部である。 充填剤の配合割合 は、 上記範囲内において、 それぞれの使用目的に応じて適宜設定することができ る。 実施例
以下に実施例友ぴ比較例を挙げて、 本発明についてより具体的に説明する。 物 性及ぴ特性の測定方法は、 次の通りである。
( 1 ) 収率:
ポリマーの収率は、 脱水工程後の反応缶中に存在する有効硫黄成分 (有効 S) の全量がポリマーに転換したと仮定したときのポリマ一重量 (理論量) を基準値 とし、 この基準値に対する実際に回収したポリマー重量の割合 (重量%) を算出 した。
3
25
(2) 溶融粘度:
乾燥ポリマー約 10 gを用いて、 東洋精機製キヤピログラフ 1一 Cにより溶融 粘度を測定した。 この際、 キヤビラリ一は、 2. 095mm<i> X 8mmLの流 入角付きダイを使用し、 設定温度は、 330°Cとした。 ポリマー試料を装置に導 入し、 5分間保持した後、 剪断速度 2 s e_c一1での溶融粘度を測定した。
(3) 平均粒子径:
J I S K— 0069に従い、 下から 200メッシュ、 150メッシュ、 10
0メッシュ、 60メッシュ、 32メッシュ、 24メッシュ、 16メッシュ、 12 メッシュ、 及ぴ 7メッシュの 9つの篩を積み重ね、 一番上の篩にポリマー試料を 載せ、 FR I TSCH社製電磁式篩振盪機 (商品名 rAnalysette 3」 ) を使用し て、 振とう時間 = 15分間、 AMPLITUDE 6、 INTERVAL = 6で測定を行った。
(4) 溶融粘弾性 (t a η δ) :
乾燥樹脂約 3 gを直径 2 c mの円形型枠內において、 320°Cでホットプレス し、 氷水によって急冷して、 レオメータ測定用の試験片を作製した。 レオメトリ ックス社製レオメータ RDS IIを使用し、 測定温度 310°C、 パラレルプレート により、 角速度 ω= 1 r a d/s e c及ぴ 100 r a d/s e cで溶融粘弾性の 測定を行った。
(5) バリ特性
温度 310°C、 剪断速度 1216 s e c—1で測定した溶融粘度が 55 P a · sの直鎖型 P PS樹脂 100重量部に対して、 分岐型 PAS樹脂 20重量部とガ ラス繊維 (直径 13 ιηφ、 長さ 3mm、 日本電気硝子製) 80重量部とを 2分 間混合し、 これをシリンダ温度 320 °Cの二軸押出機に投入し、 樹脂組成物のぺ レッ トを作製した。 このペレッ トを、 直径 7 Omm X厚さ 3 mmのキヤビティ を有するパリ評価用金型内に、 完全に樹脂組成物が充填する最小の充填圧力で射 出成形した。 射出成形の条件は、 下記の通りである。
ぐ射出成形条件 >
射出成形機: 東芝機械製、 I S— 75 E、
シリンダ温度条件: NH/H1/H2ZH3ZH4 = 310/320/31 0/300/290 (°C) N
金型温度: 140°C (120°C) 。
<バリ長さの測定 >
金型の円周部に設けられた厚さ 20 μπιΧ 5 mmのスリットに生じるバリの 長さ (バリ長) を、 拡大投影器を用いて測定した。 バリ長が短いほど、 パリ発生 を抑制する効果 (パリ特性) が良好であることを示す。 パリ特性は、 以下の基準 で評価した。
A:バリ長 80 μ m以下、
B :ノ リ長 80 m超過 100 μ m未満、
C:パリ長 Ι Ο Ομ m以上。 '
(6) 成形品の表面性
バリ評価用成形品 (直径 7 Omm X厚さ 3 mmの円盤) の両面を目視にて観 察し、 以下の基準で評価した。
A:小さなクレータ状の凹みが 4個以下、
B :クレータ状の囬みが 5〜20個、
C:クレータ状の凹みが 21個以上。 実施例 1
( 1 ) 脱水工程:
ョードメトリー法による分析値 62. 87重量%の水硫化ナトリウム (N a S H) 水溶液 1801 g、 及ぴ 74. 40重量0 /0の水酸化ナトリウム (N a OH) 水溶液 1080 g (N a OH分として 20· 09モル) を N—メチル一2—ピロ リ ドン (以下、 「NMP」 と略記) 6000 gと共にチタン製 20リットルオー トクレーブ (反 缶) に投入した。
水硫化ナトリゥム (Na SH) 水溶液 1801 g中の硫黄分 (S) は、 20. 20モルである。 この水溶液の中和滴定法による N a SH分析値が 61. 77重 量0 /。 (19. 84モル) であり、 硫化ナトリウム (Na2S) が 0. 35モル含 まれることになる。 そこで、 水硫化ナトリウムと硫化ナトリウムとからなる硫黄 源を 「S」 と表記すると、 脱水前の NaOH/Na SHは、 1. 012 (モル Z モル) となり、 N a OH/ Sは、 0. 994 (モルダモル) となる。
反応缶內を窒素ガスで置換後、 2時間 20分かけて、 撹拌しながら徐々に 20 0°Cまで昇温して、 水 861 g及ぴ NMP 718 gを留出させた。 この際、 0.
38モルの硫化水素 (H2S) が揮散した。 したがって、 脱水工程後の缶内の有 効 S量は、 19. 82モルとなった。 H2S揮散分は、 投入 S量に対して、 1. 88モル%に相当した。 -
(2) 仕込み工程:
脱水工程後、 19. 82モルの有効 Sを含む反応缶を 170°Cまで冷却し、 p —ジクロ口ベンゼン (以下、 「PDCB」 と略記) 3089 g 〔pDCB/有効 S = 1. 060 (モル/モル) 〕 、 NMP 3637 g、 水 115 g 〔缶內の合計 水量 Z有効 S = l. 50 (モル Zモル) 〕 を加え、 そして、 缶内 NaOH/有効 S= 1. 054 (モル/モル) になるように、 純度 97%の NaOH 3 gを加え た。 反応缶内には、 H2Sが揮散することにより生成した NaOH (0. 76モ ル) が含まれている。
(3) 重合工程:
反応缶に備え付けた撹拌機を 250 r pmで撹拌しながら、 220°Cで 3. 0 時間反応させ、 その後、 35分間で 210°Cに降温させた (前段重合工程) 。 前 段重合終了時の pDCBの転ィ匕率は、 90%であった。 次に、 撹拌機の撹拌数を
400 r pmに上げ、 撹拌を続けながら、 1, 2, 4_トリクロ口ベンゼン (以 下、 「TCB」 と略記) 120. 8 g 〔TCBZ有効 S = 0. 033 (モル Zモ ル) 〕 、 及び水 589 gを圧入し 〔缶内の合計水量/有効 S = 3. 15 (モル/ モル) ) 、昇温速度 33 °CZ時間で 255 °Cに昇温して、 5. 0時間反応させた (後段重合工程) 。
(4) 後処理工程:
反応終了後、 反応混合物を室温付近まで冷却してから、 反応液を 100メッシ ュのスクリーンに通して粒状ポリマーを篩分した。 分離したポリマーについて、 アセトンにより 2回洗浄し、 水洗を 3回行った後、 0. 3%酢酸水洗を行い、 さ らに水洗を 4回行って洗浄ポリマーを得た。 洗浄ポリマーは、 105でで 13時 間乾燥した。 このようにして得られた粒状ポリマーの収率は、 83%であった。 ポリマーの物性及び特性のデータを表 1に示した。
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実施例 2
( 1 ) 脱水工程:
ョードメトリー法による分析値 62. 39重量0 /0の水硫ィヒナトリウム (Na S H) 水溶液 1841 g、 及び 74. 16重量0 /0の水酸化ナトリウム (N a OH) 水溶液 1094 g (NaOH分として 20. 28モル) を NMP 6010 gと共 にチタン製 20リツトルオートクレープ (反応缶) に投入した。
水硫ィ匕ナトリウム (Na SH) 水溶液 1841 g中の硫黄分 (S) は、 20.
49モルである。 この水溶液の中和滴定法による N a SH分析値が 61. 09重 量0ん (20. 06モル) であり、 硫化ナトリウム (Na2S) が 0. 43モル含 まれることになる。 そこで、 水硫化ナトリウムと硫化ナトリウムとからなる硫黄 源を 「S」 と表記すると、 脱水前の NaOHZNa SHは、 1. 011 (モル/ モル) となり、 N a OH/ Sは、 0. 990 (モル/モル) となる。
反応缶内を窒素ガスで置換後、 2時間かけて、 撹拌しながら徐々に 200°Cま で昇温して、 水 917 g及ぴ NMP 862 gを留出させた。 この際、 0. 35モ ルの硫化水素 (H2S) が揮散した。 したがって、 脱水工程後の缶内の有効 Si は、 20. 13モルとなった。 H2S揮散分は、 投入 S量に対して、 1. 73モ ル%に相当した。
( 2 ) 仕込み工程:
脱水工程の後、 20. 13モルの有効 Sを含む反応缶を 170°Cまで冷却し、 p—ジクロ口ベンゼン (pDCB) 3171 g 〔pDCB/有効 S=l. 072 (モル/モル) 〕 、 NMP 3911 g、 及び水 147 g 〔缶内の合計水量 有効 S= 1. 50 (モル Zモル) 〕 を加え、 そして、 缶内 Na OHZ有効 S = 1. 0
54 (モル Zモル) になるように、 純度 97%の Na OH6 を加えた。 反応缶 内には、 H2Sが揮散することにより生成した NaOH (0. 71モル) が含ま れている。
(3) 重合工程:
反応缶に備え付けた撹拌機を 250 r pmで撹拌しながら、 220°Cで 3. 0 時間反応させ、 その後、 35分間で 210°Cに降温させた (前段重合工程) 。 前
段重合終了時の pDCBの転化率は、 91%であった。 次に、 撹拌機の撹拌数を 400 r pmに上げ、 撹拌を続けながら、 トリクロ口ベンゼン (TCB) 12 3. 3 g 〔TCB/有効 S = 0. 034 (モル/モル) 〕 、 及ぴ水 599 gを圧 入し 〔缶内の合計水量/有効 S = 3. 1.5 (モル/モル) 〕 、 昇温速度 30 °C/ 時間で 255°Cに昇温して、 2. 0時間反応させた (後段重合工程) 。
(4) 後処理工程:
反応終了後、 反応混合物を室温付近まで冷却してから、 反応液を 100メッシ ュのスクリーンに通して粒状ポリマーを篩分した。 分離したポリマーについて、 アセトンにより 2回洗浄し、 水洗を 3回行った後、 0. 3%酢酸水洗を行い、 さ らに水洗を 4回行って洗浄ポリマーを得た。 洗浄ポリマーは、 105°Cで 13時 間乾燥した。 このようにして得られた粒状ポリマーの収率は、 83%であった。 ポリマーの物性及ぴ特性のデータを表 1に示した。 実施例 3
(1) 脱水工程:
ョードメトリ一法による分析値 62. 39重量0 /0の水硫化ナトリウム (N a S H) 水溶液 1839 g、 及び 74. 16重量0 /0の水酸化ナトリウム (N a OH) 水溶液 1091 g (N a OH分として 20. 23モル) を NMP 6017 gと共 にチタン製 20リツトルオートクレープ (反応缶) に仕込んだ。
水硫化ナトリウム (N a S H) 水溶液 1839 g中の硫黄分 (S) は、 20· 47モルである。 この水溶液の中和滴定法による N a SH分析値が 61. 09重 量0 /0 (20. 04モル) であり、 硫化ナトリウム (Na2S) が 0· 43モル含 まれることにな 0。 そこで、 水硫化ナトリウムと硫ィ匕ナトリウムとからなる硫黄 源を 「S」 と表記すると、 脱水前の Na OH/Na SHは、 1. 009 (モル/ モル) となり、 NaOH/Sは、 0. 988 (モル/モル) となる。
反応缶内を窒素ガスで置換後、 2時間かけて、 撹拌しながら徐々に 200°Cま で昇温して、 水 892 g及び NMP 907 gを留出させた。 この際、 0· 35モ ルの硫化水素 (H2S) が揮散した。 したがって、 脱水工程後の缶内の有効 S量 は、 20. 12モルとなった。 H。S揮散分は、 投入 S量に対して、 1. 69モ
ル%に相当した。
(2) 仕込み工程:
上記脱水工程の後、 20. 12モルの有効 Sを含む反応缶を 170 °Cまで冷却 し、 p—ジクロロベンゼン (pDCB) 3164 g 〔pDCB/有効 S = l. 0 70 (モル/モル) 〕 、 NMP 3945 g.、 及ぴ水 123 g 〔缶内の合計水量 Z 有効 S=l. 50 (モル/モル) 〕 を加え、 そして、 缶内 NaOH/有効 S = 1. 054 (モル/モル) になるように、 純度 97 %の N a OH9 gを加えた。 反応缶内には、 H2Sが揮散することにより生成した Na OH (0. 69モル) が含まれている。
(3) 重合工程:
反応缶に備え付けた撹拌機を 250 r pmで撹拌しながら、 220°Cで 3. 0 時間反応させ、 その後、 35分間で 210°Cに降温させた (前段重合工程) 。 前 段重合終了時の p D C Bの転化率は、 91 %であった。 次に、 撹拌機の撹拌数を 400 r pmに上げ、 撹拌を続けながら、 トリクロ口ベンゼン (TCB) 12 3. 8 g 〔TCB/有効 S = 0. 034 (モル/モル) 〕 、 及ぴ水 598 gを圧 入し 〔缶内の合計水量/有効 S = 3. 15 モル/ /モル) 〕 、 昇温速度 36°0ノ 時間で 255°Cに昇温して、 2. 0時間反応させた (後段重合工程) 。
(4) 後処理工程:
反応終了後、 反応混合物を室温付近まで冷却してから、 反応液を 100メッシ ュのスクリーンに通して粒状ポリマーを篩分した。 分離したポリマーについて、 アセトンにより 2回洗浄し、 水洗を 3回行った後、 0. 3%酢酸水洗を行い、 さ らに水洗を 4回行って洗浄ポリマーを得た。 粒状ポリマーは、 105 °Cで 13時 間乾燥した。 このようにして得られた粒状ポリマーの収率は、 84%であった。 ポリマーの物性及び特性のデータを表 1に示した。 実施例 4
( 1 ) 脱水工程:
ョードメトリー法による分析値 62. 39重量0 /0の水硫ィ匕ナトリウム (Na S H) 水溶液 1848 g、 及び 74. 16重量%の水酸化ナトリウム (NaOH)
T/JP2005/023433
31 水溶液 1094 g (N a OH分として 20. 28モル) を NMP 6006 gと共 にチタン製 20リツトルオートクレープ (反応缶) に仕込んだ。
水硫化ナトリウム (Na SH) 水溶液 1848 g中の硫黄分 (S) は、 20. 57モルである。 この水溶液の中和滴定法による N a SH分析値が 61. 09重 量0 /。 (20. 14モル) であり、 硫化ナトリウム (N a 2 S ) が 0. 43モル含 まれることになる。 そこで、 水硫化ナトリウムと硫化ナトリウムとからなる硫黄 源を 「S」 と表記すると、 脱水前の Na OH/Na SHは、 1. 007 (モル/ モル) となり、 NaOH/Sは、 0. 986 (モル/モル) となる。
反応缶内を窒素ガスで置換後、 2時間かけて、 撹拌しながら徐々に 200°Cま で昇温して、 水 904 g及ぴ NMP 890 gを留出させた。 この際、 0. 35モ ルの硫化水素 (H2S) が揮散した。 したがって、 脱水工程後の缶内の有効 S量 は、 20. 22モルとなった。 H2S揮散分は、 投入 S量に対して、 1. 70モ ル%に相当した。
(2) 仕込み工程:
脱水工程の後、 20. 22モルの有効 Sを含む反応缶を 170°Cまで冷却し、 p—ジクロ口ベンゼン (pDCB) 3095 g 〔pDCB/有効 S= 1. 042 (モル Zモル) 〕 、 NMP 3980 g、 及ぴ水 132 g 〔缶内の合計水量/有効 S= 1 · 50 (モル/モル) ] を加え、 そして、 缶内 NaOH/有効 S = l. 0 54 (モル/モル) になるように、 純度 97 %のN a OH 10 gを加えた。 反応 缶内には、 H2Sが揮散することにより生成した NaOH (0. 70モル) が含 まれている。
(3) 重合工程:
反応缶に備えィ寸けた撹拌機を 250 r p mで撹拌しながら、 220 °Cで 3. 0 時間反応させ、 その後、 35分間で 210°Cに降温させた (前段重合工程) 。 前 段重合終了時の pDCBの転化率は、 90%であった。 次に、 撹拌機の撹拌数を 400 r pmに上げ、 撹拌を続けながら、 トリクロ口ベンゼン (T C B) 20 8. 3 g 〔TCBZ有効 S = 0. 056 (モル/モル) 〕 、 及ぴ水 601 gを圧 入し 〔缶内の合計水量 有効 S = 3. 15 (モル Zモル) 〕 、 昇温速度 48°CZ 時間で 2 & 5°Cに昇温して、 2. 0時間反応させた (後段重合工程) 。
(4) 後処理工程:
反応終了後、 反応混合物を室温付近まで冷却してから、 反応液を 1 00メッシ ュのスクリーンに通して粒状ポリマーを篩分した。 分離したポリマーについて、 アセトンにより 2回洗浄し、 水洗を 3回行った後、 0. 3%酢酸水洗を行い、 さ らに水洗を 4回行って洗浄ポリマーを得た。 洗浄ポリマーは、 105°Cで 1 3時 間乾燥した。 このようにして得られた粒状ポリマーの収率は、 8 1%であった。 ポリマーの物性及ぴ特性のデータを表 1に示した。 実施例 5
(1) 脱水工程:
ョードメトリ一法による分析値 6 2. 3 9重量0 /0の水硫化ナトリウム (N a S H) 水溶液 1 845 g、 及ぴ 74. 1 6重量0 /0の水酸化ナトリゥム (NaOH) 水溶液 1094 g (Na OH分として 20. 28モル) を NMP 6002 gと共 にチタン製 20リツトルオートクレープ (反応缶) に仕込んだ。
水硫化ナトリウム (N a SH) 水溶液 1 845 g中の硫黄分 (S) は、 20· 53モルである。 この水溶液の中和滴定法による N a SH分析値が 6 1. 0 9重 量0 /0 (20. 1 1モル) であり、 硫化ナトリウム (Na 2S) が 0. 43モル含 まれることになる。 そこで、 水硫化ナトリウムと硫化ナトリウムとからなる硫黄 源を 「S」 と表記すると、 脱水前の Na OH/Na SHは、 1. 009 (モル/ モル) となり、 Na OH/Sは、 0. 988 (モル/モル) となる。
反^ ^缶内を窒素ガスで置換後、 2時間かけて、 撹拌しながら徐々に 200°Cま で昇温して、 水 9 27 g及ぴ NMP 864 gを留出させた。 この際、 0. 35モ ルの硫化水素 (H2S) が揮散した。 したがって、 脱水工程後の缶内の有効 S量 は、 20. 1 8モノレとなった。 H2S揮散分は、 投入 S量に対して、 1. 72モ ル%に相当した。
(2) 仕込み工程:
脱水工程の後、 20. 1 8モルの有効 Sを含む反応.缶を 1 70°Cまで冷却し、 p—ジクロロベンゼン (pDCB) 3 1 64 g 〔pDCBZ有効 S= l . 0 6 7 (モル/モル) 〕 、 NMP 3 942 g、 及び水 1 5 6 g 〔缶内の合計水量/有効
S = l. 50 (モル/モル) 〕 を加え、 そして、 缶内 NaOHZ有効 S=l. 0 54 (モル/モル) になるように、 純度 97%の NaOH9 gを加えた。 反応缶 内には、 H2Sが揮散することにより生成した Na OH (0. 71モル) が含ま れている。
(3) 重合工程: - 反応缶に備え付けた撹拌機を 250 r p mで撹拌しながら、 220 °Cで 3. 0 時間反応させ、 その後、 35分間で 210°Cに降温させた (前段重合工程) 。 前 段重合終了時の pDCBの転化率は、 91%であった。 次に、 撹拌機の撹拌数を 400 r pmに上げ、 撹拌を続けながら、 トリクロ口ベンゼン (TCB) 12 3. 1 g 〔TCBZ有効 S = 0. 034 (モル/モル) 〕 、 及び水 600 gを圧 入し 〔缶內の合計水量 Z有効 S = 3. 15 (モル/モル) 〕 、 昇温速度 29 °C/ 時間で 255°Cに昇温して、 5. 0時間反応させた (後段重合工程) 。
(4) 後処理工程:
反応終了後、 反応混合物を室温付近まで冷却してから、 反応液を 100メッシ ュのスクリーンに通して粒状ポリマーを篩分した。 分離したポリマーについて、 アセトンにより 2回洗浄し、 水洗を 3回行った後、 0. 3%酢酸水洗を行い、 さ らに水洗を 4回行って洗浄ポリマーを得た。 洗浄ポリマーは、 105°Cで 13時 間乾燥した。 このようにして得られた粒状ポリマーの収率は、 83 %であった。 ポリマーの物性及ぴ特性のデータを表 1に示した。 実施例 6
( 1 ) 脱水工程:
ョードメトリー ¾による分析値 62. 39重量0 /0の水硫化ナトリウム (Na S H) 水溶液 1840 g、 及び 74. 16重量0 /0の水酸化ナトリウム (NaOH) 水溶液 1094 g (NaOH分として 20. 28モル) を NMP 6005 gと共 にチタン製 20リツトルオートクレープ' (反応缶) に仕込んだ。
水硫化ナトリウム (Na SH) 水溶液 1840 g中の硫黄分 (S) は、 20. 48モルである。 この水溶液の中和滴定法による Na SH分析値が 61. 09重 量0 /0 (20. 05モル) であり、 硫化ナトリウム (Na。S) が 0. 43モル含
まれることになる。 そこで、 水硫化ナトリウムと硫化ナトリウムとからなる硫黄 源を 「S」 と表記すると、 脱水前の Na OH/Na SHは、 1. 011 (モル Z モル) となり、 N a OH/ Sは、 0. 990 (モルノモル) となる。
反応缶内を窒素ガスで置換後、 2時間かけて、 撹拌しながら徐々に 200°Cま で昇温して、 水 898 g及ぴ NMP 903 gを留出させた。 この際、 0. 35モ ルの硫化水素 (H2S) が揮散した。 したがって、 脱水工程後の缶内の有効 S量 は、 20. 12モルとなった。 H2S揮散分は、 投入 S量に対して、 1. 73モ ル%に相当した。
( 2 ) 仕込み工程:
脱水工程の後、 20. 12モルの有効 Sを含む反応缶を 170°Cまで冷却し、 p—ジクロロベンゼン (pDCB) 3114 g 〔pDCBZ有効 S=l. 053 (モル/モル) 〕 、 NMP 3952 g、 及び水 128 g 〔缶内の合計水量/有効 S=l. 50 (モル/モル) 〕 を加え、 そして、 缶内 NaOHZ有効 S = l. 0 54 (モノレ/モル) になるように、 純度 97 %の aOH6 gを加えた。 反応缶 内には、 H2Sが揮散することにより生成した NaOH (0. 71モル) が含ま れている。 ,
(3) 重合工程:
反応缶に備え付けた撹拌機を 250 r p mで撹拌しながら、 220 °Cで 3. 0 時間反応させ、 その後、 35分間で 210°Cに降温させた (前段重合工程) 。 前 段重合終了時の p D C Bの転ィ匕率は、 90%であった。 次に、 撹拌機の撹拌数を 400 r pniに上げ、 撹拌を続けながら、 トリクロ口ベンゼン (TCB) 1 '6 5. 0 g 〔丁。5/有効3 = 0. 045 (モル/モル) 〕 、 及び水 598 gを圧 入し 〔缶内の合計水量 Z有効 S = 3. 15 (モル/モル) 〕 、 昇温速度 36°CZ 時間で 255°Cに昇温して、 2. 0時間反応させた (後段重合工程) 。
(4) 後処理工程:
反応終了後、 反応混合物を室温付近まで冷却してから、 反応液を 100メッシ ュのスクリーンに通して粒状ポリマーを篩分した。 分離したポリマーについて、 アセトンにより 2回洗浄し、 水洗を 3回行った後、 0. 3%酢酸水洗を行い、 さ らに水洗を 4回行って洗浄ポリマーを得た。 洗浄ポリマーは、 105 °Cで 13時
間乾燥した。 このようにして得られた粒状ポリマーの収率は、 8 7 %であった。 ポリマーの物' |·生及ぴ特性のデータを表 1に示した。 実施例 7
p D C BZ有効 Sを 1 . 0 5 5 (モル Zモル) 、 後段重合への昇温速度を 3 0 °C /時間とした以外は、 実施例 1と同様の方法で行つた。 このようにして得られ た粒状ポリマーの収率は、 8 4 %であった。 ポリマーの物性及ぴ特性のデータを 表 1に示した。
表 1
比較例 1
( 1 ) 脱水工程:
ョードメトリー法による分析値 62. 39重量0 /0の水硫化ナトリウム (Na S H) 水溶液 1840 g、 及ぴ 74. 16重量%の水酸化ナトリウム (N a OH) 水溶液 1092 g (N a OH分として 20. 25モル) を NMP 6004 gと共 にチタン製 20リツトルオートクレープ (反応缶) に仕込んだ。
水硫化ナトリウム (Na .SH) 水溶液 1840 g中の硫黄分 (S) は、 20. 48モルである。 この水溶液の中和滴定法による N a SH分析値が 61. 09重 量0 /0 (20. 05モル) であり、 硫化ナトリウム (Na2S) が 0. 43モル含 まれることになる。 そこで、 水硫化ナトリウムと硫化ナトリウムとからなる硫黄 源を 「S」 と表記すると、 脱水前の NaOH/Na SHは、 1. 010 (モル/ モル) となり、 N a OH/ Sは、 0. 989 (モル/モル) となる。
反応缶内を窒素ガスで置換後、 2時間かけて、 撹拌しながら徐々に 200°Cま で昇温して、 水 913 g及ぴ NMP 867 gを留出させた。 この際、 0. 35モ ルの硫化水素 (H2S) が揮散した。 したがって、 脱水工程後の缶内の有効 S は、 20. 14モルとなった。 H2S揮散分は、.投入 S量に対して、 1. 70モ ル%に相当した。
(2) 仕込み工程:
脱水工程の後、 20. 14モルの有効 Sを含む反応缶を 170°Cまで冷却し、 p—ジクロ口ベンゼン (pDCB) 3193 g 〔pDCB/有効 S=l. 079 (モル/モル) 〕 、 NMP 3919 g、 及ぴ水 144 g 〔缶内の合計水量/有効 S= 1. 50 (モル/モル) 〕 を加え、 そして、 缶内 NaOH/有効 S=l. 054 (モル Zモル) になるように、 純度 97 %のN a OH8 gを加えた。 反応缶 内には、 H2Sが揮散することにより生成した NaOH (0. 70モル) が含ま れている。
(3) 重合工程:
反応缶に備え付けた撹拌機を 250 r pmで撹拌しながら、 220°Cで 3. 0 時間反応させ、 その後、 35分間で 210°Cに降温させた (前段重合工程) 。 前 段重合終了時の pDCBの転化率は、 91%であった。 次に、 撹拌機の撹拌数を
400 r pmに上げ、 撹拌を続けながら、 トリクロ口ベンゼン (TCB) 12 4. 9 g CTCBZ有効 S = 0. 034 (モル/モル) 〕 、 及ぴ水 598 gを圧 入し 〔缶内の合計水量/有効 S = 3. 15 (モル Zモル) 〕 、 昇温速度 30 °C/ 時間で 255°Cに昇温して、 2. 0時間反応させた (後段重合工程) 。
(4) 後処理工程: - 反応終了後、 反応混合物を室温付近まで冷却してから、 反応液を 100メッシ ュのスクリーンに通して粒状ポリマーを篩分した。 分離したポリマーについて、 アセトンにより 2回洗浄し、 水洗を 3回行った後、 0. 3%酢酸水洗を行い、 さ らに水洗を 4回行って洗浄ポリマーを得た。 洗浄ポリマーは、 105 °Cで 13時 間乾燥した。 このようにして得られた粒状ポリマーの収率は、 81%であった。 ポリマーの物性及ぴ特性のデータを表 2に示した。 比較例 2
( 1 ) 脱水工程:
ョードメトリ一法による分析値 62. 39重量0 /0の水硫化ナトリウム (N a S H) 水溶液 1841 g、 及ぴ 74. 16重量0 /0の水酸ィ匕ナトリウム (NaOH) 水溶液 1094 g (NaOH分として 20. 28モル) を NMP 6002 gと共 にチタン製 20リットルオートクレープ (反応缶) に仕込んだ。
水硫化ナトリウム (N a S H) 水溶液 1841 g中の硫黄分 (S) は、 20. 49モルである。 この水溶液の中和滴定法による N a S H分析値が 61. 09重 量0 /0 (20. 06モル) であり、 硫化ナトリウム (Na2S) が 0. 43モル含 まれることになる。 そこで、 水硫化ナトリウムと硫化ナトリウムとからなる硫黄 源を 「S」 と表記すると、 脱水前の NaOH_ Na SHは、 1. 01 1 (モル/ モル) となり、 NaOH/Sは、 0. 990 (モル/モル) となる。
反応缶内を窒素ガスで置換後、 2時間かけて、 撹拌しながら徐々に 200°Cま で昇温して、 水 922 gと NMP 848 gを留出させた。 この際、 0. 35モル の硫化水素 (H2S) が揮散した。 したがって、 脱水工程後の缶内の有効 S量 は、 20. 15モルとなった。 H2S揮散分は、 投入 S量に対して、 1. 70モ ル%に相当した。
( 2 ) 仕込み工程:
脱水工程の後、 20. 15モルの有効 Sを含む反応缶を 170°Cまで冷却し、 p—ジクロロベンゼン (pDCB) 2846 g 〔pDCB/有効 S = 0. 961 (モル Zモル) 〕 、 NMP 3908 g、 及び水 152 g 〔缶内の合計水量 Z有効 S= l . 50 (モル/モル) 〕 を加え、 そして、 缶内 N a OHノ有効 S = 1. 0 54 (モル Zモル) になるように、 純度 97 %のN a OH7 gを加えた。 反応缶 内には、 H2Sが揮散することにより生成した NaOH (0. 69モル) が含ま れている。
(3) 重合工程:
反応缶に備え付けた撹拌機を 250 r p mで撹拌しながら、 220 °Cで 3 · 0 時間反応させ、 その後、 35分間で 210°Cに降温させた (前段重合工程) 。 前 段重合終了時の pDCBの転化率は、 90%であった。 次に、 撹拌機の撹拌数を 400 r pmに上げ、 撹拌を続けながら、 トリクロ口ベンゼン (T C B) 41 2. 0 g 〔T CB /有効 S = 0. 1 13 (モル/モル) 〕 、 及び水 599 gを圧 入し 〔缶内の合計水量/有効 S = 3. 15 (モル/モル) 〕 、 昇温速度 58°CZ 時間で 255°Cに昇温して、 5. 0時間反応させた (後段重合工程) 。
(4) 後処理工程:
反応終了後、 反応混合物を室温付近まで冷却してから、 反応液を 100メッシ ュのスクリーンに通して粒状ポリマーを篩分した。 分離したポリマーについて、 アセトンにより 2回洗浄し、 水洗を 3回行った後、 0. 3%酢酸水洗を行い、 さ らに水洗を 4回行って洗浄ポリマーを得た。 洗浄ポリマーは、 105°Cで 13時 間乾燥した。 このようにして得られた粒状ポリマーの収率は、 84%であった。 ポリマーの物性及ぴ特性のデータを表 2に示した。 比較例 3
( 1 ) 脱水工程:
ョードメトリー法による分析値 62. 12重量0 /0の水硫化ナトリウム (Na S H) 水溶液 1696 g、 及び 73. 95重量0 /0の水酸化ナトリウム (NaOH) 水溶液 972 g (NaOH分として 17. 97モル) を NMP 6004 gと共に
チタン製 20リツトルオートクレーブ (反応缶) に仕込んだ。
水硫化ナトリウム (Na SH) 水溶液 1696 g中の硫黄分 (S) は、 18.
79モルである。 この水溶液の中和滴定法による N a SH分析値が 59. 50重 量0 /。 (18. 00モル) であり、 硫化ナトリウム (Na 2S) が 0. 7.9モル含 まれることになる。 そこで、 水硫化ナト^ウムと硫化ナトリウムとからなる硫黄 源を 「S」 と表記すると、 脱水前の NaOH/Na SHは、 0. 998 (モル/ モル) となり、 N a OH/ Sは、 0. 956 (モル/モル) となる。
反応缶内を窒素ガスで置換後、 2時間 30分かけて、 撹拌しながら徐々に 20
0°Cまで昇温して、 水 850 gと NMP 940 gを留出させた。 この際、 0. 4 5モルの硫化水素 (H2S) が揮散した。 したがって、 脱水工程後の缶内の有効
S量は、 18. 34モルとなった。 H2S揮散分は、 投入 S量に対して、 2. 4
0モル0/。に相当した。
(2) 仕込み工程:
脱水工程の後、 18. 34モルの有効 Sを含む反応缶を 1 70°Cまで冷却し、 p—ジクロロベンゼン (pDCB) 2715 g 〔pDCB/有効 S=l. 007 (モル/モル) 〕 、 TCB 51. 6 g 〔丁。8/有効3 = 0. 015 (モル/モ ル) 〕 、 NMP 3604 g、 及ぴ水 160 g 〔缶内の合計水量 Z有効 S = 1. 5 0 (モル/モル) 〕 を加え、 そして、 缶内 N a OH/有効 S= 1. 054 (モル /モル) になるように、 純度 97%の NaOH5 gを加えた。 反応缶内には、 H 2 Sが揮散することにより生成した Na OH (0. 90モル) が含まれている。
(3) 重合工程:
反応缶に備え付けた撹拌機を 250 r p mで撹拌しながら、 220 °Cで 4時間 35分反応させ、 その後、 35分間で 210°Cに降温させた (前段重合工程) 。 前段重合終了時の PDCBの転化率は、 92%であった。 次に、 撹拌機の撹拌数 を 400 r pmに上げ、 撹拌を続けながら、 水 826. 1 gを圧入し 〔缶內の合 計水量 Z有効 S = 4. 00 (モル/モル) 〕 、 昇温速度 33°C/時間で 255°C に昇温して、 5. 0時間反応させた (後段重合工程) 。
(4) 後処理工程:
反応終了後、 反応混合物を室温付近まで冷却してから、 反応液を 100メッシ
ュのスクリーンに通して粒状ポリマーを篩分した。 分離したポリマーについて、 アセトンにより 2回洗浄し、 水洗を 3回行った後、 0 . 3 %酢酸水洗を行い、 さ らに水洗を 4回行って洗浄ポリマーを得た。 洗浄ポリマーは、 1 0 5 °Cで 1 3時 間乾燥した。 このようにして得られた粒状ポリマーの収率は、 6 9 %であった。 ポリマーの物性及び特性のデータを表 2に示した。 比較例 4
p D C B /有効 Sを 1 . 0 3 6 (モルノモル) 、 後段重合時間を 1 . 0時間と した以外は、 比較例 3と同様の方法で行つた。 このようにして得られた粒状ポリ マーの収率は、 7 1 %であった。 ポリマーの物性及ぴ特性のデータを表 2に示し た。 . 比較例 5
トリクロロベンゼン (T C B) の添加を、 前段重合開始から 1 . 0時聞後とし た以外は、 実施例 1と同様に行つた。 T C B添加時の p D C Bの転化率は、 6 5 %であった。 得られたポリマーの物性及ぴ特性のデータを表 2に示した。 比較例 6
前段重合から後段重合への昇温速度を 7 0 °C/時間としたこと以外は、 実施例 1と同様に行った。 その結果、 生成ポリマーの粒子が肥大化し、 一部は大きな塊 状となった。 得られたポリマーの物性及び特性のデータを表 2に示した。 ただ し、 このポリマーは、 直鎖型 P A S樹脂と均一な樹脂組成物 (ペレット) を形成 することが困難であり、 しかも樹脂組成物の成形性が劣悪なため、 成形に関する 評価は行わなかった。
(脚注)
(*1) 比較例 3及ぴ 4における 「丁。8 有効3 = 0 . 0 1 5 (mol/mol)」 の値 、 前段重合開始前の仕込み混合物中のモル比を示す。
産業上の利用可能性
本発明の分岐型 PAS樹脂は、 高分子改質剤として、 直鎖型 PAS樹脂などの 熱可塑性樹脂にプレンドしたときに、 パリの発生を顕著に抑制することができ、 かつ、 表面性に優れた成形品を与えることができる。 また、 本発明の分岐型 PA S樹脂は、 バリ発生抑制剤としてだけではなく、 射出成形時の結晶化度向上剤と して有用である。
したがって、 本発明の分岐型 PAS樹脂は、 バリ発生抑制剤、 射出成形時の結 晶化度向上剤などの高分子改質剤として、 直鎖型 PAS樹脂などの熱可塑性樹脂 にブレンドして使用することができる。 本発明の分岐型 PAS樹脂は、 加熱によ り架橋構造を導入した熱架橋 PAS樹脂に比べて、 金属に対する腐食性が低いた め、 直鎖型 PAS樹脂とブレンドすると、 パリ抑制効果に優れるとともに、 金型 腐食性が少ない樹脂組成物とすることができる。
本発明の分岐型 PAS樹脂は、 直鎖型 PAS樹脂など他の熱可塑性樹脂とブレ ンドして、 射出成形、 押出成形、 圧縮成形などの一般的溶融加工法により、 各種 成形品、 フィルム、 シート、 繊維等に成形可能であり、 電気 ·電子機器、 自動車 機器、 化学機器等の広範な分野において樹脂部品の材料として利用することがで さる。 '