JP2002525406A - 改良されたポリ(ビフェニルエーテルスルホン) - Google Patents
改良されたポリ(ビフェニルエーテルスルホン)Info
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Abstract
Description
8号の優先権を主張する。
は本発明は、改良された多分散度をもち、一定の数平均分子量について改良され
たメルトフロー特性をもち、かつ低分子量オリゴマー成分の濃度が低い、新規な
ポリ(ビフェニルエーテルスルホン)に関する。
、卓越した耐熱性、良好な電気的特性および靭性など、多数の望ましい特性をも
つ線状ポリマーである。商業的に重要な一群のポリ(アリールエーテルスルホン
)は、一般にモノマー4,4′−ビフェノールから誘導されるビフェニル基また
は部分を含むものである。ビフェニル(ビフェニレン基とも呼ばれる)を含むポ
リ(アリールエーテルスルホン)は、BPアモコ・ポリマーズ社から商品名ラー
デル(Radel、登録商標)で入手される。それらのラーデル材料の1つであ
るラーデルRは、式1の構造:
4,175,175号の記載に従って、4,4′−ビフェノールと4,4′−ジ
ジクロロジフェニルスルホンの求核重縮合により製造するのが適切である。少な
くとも一部は、たとえば4,4′−ビフェノールから誘導される4,4′−ビフ
ェニル部分(4,4′−ビフェニレン部分とも呼ばれる)を含むポリ(アリール
エーテルスルホン)を、以下においてポリ(ビフェニルエーテルスルホン)と呼
ぶ。ポリ(ビフェニルエーテルスルホン)は、それらの卓越した機械的特性その
他の特性により、成形品、フィルム、シートおよび繊維など、多様な有用物品の
製造に使用できる。
化学薬品に高温で長期間暴露される物品の加工に特に有用である。たとえば、ポ
リ(アリールエーテルスルホン)は激しい殺菌処理を繰り返し受ける医療用トレ
ーなどの物品に利用される。
出成形その他の成形法で加工される。現在入手できるポリ(ビフェニルエーテル
スルホン)は成形品の加工に好適であるが、改良された流動性および成形性能に
おいて成形操作を行うことができるメルトフロー特性をもつポリ(ビフェニルエ
ーテルスルホン)を得るのが望ましいであろう。本発明はそのような改良された
ポリ(ビフェニルエーテルスルホン)を提供する。本発明のポリ(ビフェニルエ
ーテルスルホン)は、既存のポリ(ビフェニルエーテルスルホン)と比較して改
良された多分散度をもち、望ましくない低分子量オリゴマー成形の濃度がより低
く、かつ改良されたメルトフロー特性をもつ。
エーテルスルホン)の製造方法により限定されないが、ポリ(ビフェニルエーテ
ルスルホン)の製造に使用できる溶液重合反応におけるモノマー反応体濃度を調
整することにより、改良された多分散度をもち、低分子量オリゴマー物質の量が
少ないポリ(ビフェニルエーテルスルホン)を製造できると本発明者らは判断し
た。溶液重合反応を比較的高い濃度で実施すると、これによりポリマー固形分の
高い重合反応混合物が生成し、本発明の改良されたポリ(ビフェニルエーテルス
ルホン)を製造することができる。
ある。本発明は、低濃度の低分子量オリゴマー、好ましくは約1重量%より多く
ない低分子量オリゴマーを含むポリ(ビフェニルエーテルスルホン)である。本
発明は、そのような改良されたポリ(ビフェニルエーテルスルホン)の製造方法
でもある。
がより少なく、かつ改良されたメルトフロー特性をもつポリ(ビフェニルエーテ
ルスルホン)である。本発明のポリ(ビフェニルエーテルスルホン)は、それら
を成形品その他の加工品の加工に好適なものにする特性を備えている。
なくとも約75モル%はp−ビフェニレン(4,4′−ビフェニレン)であり、
残りがある場合、それはp−フェニレン、4,4′−ジフェニルスルホンおよび
2,2−ジフェニルプロパンから選択される少なくとも1つのメンバーであるの
が適切であるが、これらに限定されない。一般にポリ(ビフェニルエーテルスル
ホン)中のビフェニルまたはビフェニレン部分のモル量が多いこと、たとえば少
なくとも約90モル%であることが好ましい。これにより、卓越した特性を備え
たポリマーが得られるからである。
:
濃度が低い。これらのオリゴマーは下記の一般構造式をもつ可能性がある:
く、Yは塩素またはヒドロキシであってよい。低分子量オリゴマーは環状である
可能性もある。そのような場合、aは2以上、一般に2〜約10の整数であり、
XとYは化学結合を形成する。低分子量オリゴマーにおいて、Yは他のビフェニ
ル部分である可能性もあり、それはヒドロキシまたはメトキシ基で置換されてい
る可能性がある。またXはスルホン部分である可能性があり、塩素で置換されて
いる可能性もある。一般に大部分の低分子量オリゴマーは環状である。たとえば
少なくとも約80重量%、より好ましくは少なくとも約90重量%、最も好まし
くは少なくとも約95重量%の低分子量オリゴマーが環状である。本発明の好ま
しいポリ(ビフェニルエーテルスルホン)が含有する低分子量オリゴマー物質は
、約1重量%より多くなく、より好ましくは約0.9重量%より多くなく、最も
好ましくは約0.75重量%より多くない。より具体的には、本発明の好ましい
ポリ(ビフェニルエーテルスルホン)は、ポリマー・ラボラトリーズから入手で
きるP1ゲル5μm混合−D、300×7.5mmのカラムを用い、好ましくは
塩化メチレンを溶離剤として用いるサイズ排除液体クロマトグラフィーにより分
析した場合、ポリ(ビフェニルエーテルスルホン)の溶出後、重合反応溶媒(存
在する場合)の溶出前に、2つの主要溶存成分として溶出するオリゴマーを、約
1重量%より多量に含有せず、より好ましくは約0.9重量%より多量に含有せ
ず、最も好ましくは約0.75重量%より多量に含有しない。ポリ(ビフェニル
エーテルスルホン)のジヒドロキシ成分としてすべてビフェニレン部分を含有す
るポリ(ビフェニルエーテルスルホン)中のオリゴマーの分析で得た典型的なク
ロマトグラムを図1に示す。図1にはオリゴマーに対応するピークを示す。さら
に具体的には、本発明の好ましいポリ(ビフェニルエーテルスルホン)は、前記
構造式で表される環状オリゴマー(XとYが単結合を形成し、aは2、3もしく
は4またはその組合わせである)を、約1重量%より多量に含有せず、より好ま
しくは約0.9重量%より多量に含有せず、最も好ましくは約0.75重量%よ
り多量に含有しない。本明細書に記載する低分子量オリゴマーは、一般に約40
00以下、より好ましくは約2000以下の分子量をもつ。
w)について、従来のポリ(ビフェニルエーテルスルホン)材料と比べて高い数
平均分子量(Mn)をもつ。これにより、特にメンブランおよび繊維について改
良された機械的特性、たとえば改良された引張り強さが得られる。好ましくは、
本発明のポリ(ビフェニルエーテルスルホン)は次式を満たすMnをもつ: Mn>0.25Mw+8,400 より好ましくはMn>0.25Mw+9,000 最も好ましくはMn>0.25+10,000 より好ましくは、本発明のポリ(ビフェニルエーテルスルホン)は次式を満た
すMnおよびMwをもつ: Mn>0.287Mw+6,425 より好ましくはMn>0.287Mw+6,800 最も好ましくはMn>0.287Mw+7,200 本発明のポリ(ビフェニルエーテルスルホン)は、従来のポリ(ビフェニルエ
ーテルスルホン)材料と比べて比較的低い多分散度(すなわちMw/Mn)をも
つ。これにより、特にメンブランおよび繊維について改良された機械的特性、た
とえば改良された引張り強さが得られる。低分子量オリゴマー(環状オリゴマー
を含めて)の量が多いほど、数平均分子量は低下するが、重量平均分子量が受け
る影響はより少ない。したがって、低分子量オリゴマーの濃度が増大すると、多
分散度が増大する。好ましくは本発明のポリ(ビフェニルエーテルスルホン)は
次式を満たす多分散度をもつ: 多分散度<14.1×10-6Mw+1.70 より好ましくは多分散度<14.1×10-6Mw+1.68 最も好ましくは多分散度<14.1×10-6Mw+1.66 本発明のポリ(ビフェニルエーテルスルホン)のMwは、好ましくは約40,
000〜約60,000、より好ましくは約44,000〜約60,000、最
も好ましくは約44,000〜約58,000である。本発明のポリ(ビフェニ
ルエーテルスルホン)のMnは、好ましくは約16,000〜約25,000、
より好ましくは約18,000〜約22,500である。
分析について前記に述べたものと同じカラムおよび条件を用い、ポリスチレンを
検量標準として用いるサイズ排除クロマトグラフィーにより測定するのが好都合
である。
カリ金属水酸化物法により製造できる。
り、1種類以上の他のビスヒドロキシ芳香族化合物、たとえば4,4′−ジヒド
ロキシジフェニルスルホン、ヒドロキノン、ビスフェノールAなどを含む)およ
びジハロジアリールスルホン(たとえば4,4′−ジクロロジフェニルスルホン
または4,4′−ジフルオロジフェニルスルホン)と、ヒドロキシル基1モル当
たり約0.5〜約1.0モルのアルカリ金属炭酸塩を、重合反応中に反応媒質を
実質的に無水状態に維持するために水と共沸混合物を形成する溶媒を含む溶媒混
合物中で接触させることにより、ポリスルホンを製造する。反応混合物の温度を
約170〜約350℃、好ましくは約210〜約300℃に、約1〜15時間維
持する。反応を大気圧で実施する場合、一般に反応温度は選択する溶媒の沸騰温
度により制限される。
ポリマーを製造するのに特に適した変法では、追加のジヒドロキシ化合物以外の
反応体を装入し、約120〜約180℃に約1〜5時間加熱し、追加のジヒドロ
キシ化合物を添加し、温度を高め、混合物を約200〜約250℃、好ましくは
約210〜約240℃に、約1〜10時間加熱する。反応は不活性雰囲気(たと
えば窒素)で大気圧において実施されるが、これより高い圧力または低い圧力も
採用できる。
ルホン)を回収する。
むことが好ましい。水と共沸混合物を形成する溶媒には、芳香族炭化水素、たと
えばベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クロロベンゼンなどが含
まれる。
一般に知られているものであり、硫黄含有溶媒、たとえば次式のものが含まれる
: R1−S(O)b−R1 式中、各R1は、脂肪族不飽和を含まない一価低級炭化水素基(好ましくは約8
個未満の炭素原子を含有する)を表すか、または互いに結合した場合は二価アル
キレン基を表し、bは1〜2の整数である。したがってこれらすべての溶媒にお
いて、すべての酸素原子と2個の炭素原子が硫黄原子に結合している。ポリ(ビ
フェニルエーテルスルホン)の製造に使用するために考慮されるのは、次式をも
つ溶媒:
ブチルなどの基、およびアリール基、たとえばフェニル、およびアルキルフェニ
ル基、たとえばトリル基である)、ならびにR2基がテトラヒドロチオフェンオ
キシドおよびジオキシドなどにおける二価アルキレン橋の場合のように互いに結
合した溶媒:
ン、ジフェニルスルホン、ジエチルスルホキシド、ジエチルスルホン、ジイソプ
ロピルスルホン、テトラヒドロチオフェン−1,1−ジオキシド(一般にテトラ
メチレンスルホンまたはスルホランと呼ばれる)およびテトラヒドロチオフェン
−1−モノオキシドが含まれる。
メチルホルムアミドおよびN−メチル−ピロリドンが含まれる。
、好ましくは約1:5〜約1:1の重量比で用いられる。
カリ金属炭酸塩との反応により系内で徐々にそのアルカリ塩に変換される。アル
カリ金属炭酸塩は、好ましくは炭酸カリウムである。前記のように、炭酸塩の混
合物、たとえば炭酸カリウムおよび炭酸ナトリウムも使用できる。
れるので、重合中は実質的に無水状態が維持される。
る。最高約1%の水は許容でき、フッ素化ジハロベンゼノイド化合物と共に用い
る場合はある程度有益であるが、これより実質的に多い量の水は避けることが望
ましい。水とハロ化合物の反応によりフェノール種が形成され、低分子量生成物
のみが得られるからである。したがって、確実に高ポリマーを得るために、反応
中は系を実質的に無水にすべきであり、水の含量は0.5重量%未満が好ましい
。
解したポリ(ビフェニルエーテルスルホン)生成物が残った後、この反応混合物
から一般に蒸留により共沸混合物形成性溶媒、たとえばクロロベンゼンを分離す
る。
脂肪族ハロゲン化物(たとえば塩化メチルまたは塩化ベンジルなど)でポリマー
を処理する。そのようなポリマー処理により、末端ヒドロキシルをエーテル基に
変換し、これによりポリマーを安定化する。こうして処理したポリマーは、良好
な溶融安定性および酸化安定性をもつ。
、場合によりアルカリ金属水酸化物法によってより高い分子量の生成物を製造す
ることができる。アルカリ金属水酸化物法では、二価フェノールのアルカリ金属
複塩とジハロベンゼノイド化合物を、前記に定めた硫黄含有溶媒の存在下に実質
的に無水条件下で接触させる。ジョンソンらの米国特許第4,175,175お
よび4,108,837号に、硫黄含有溶媒中でアルカリ金属水酸化物法により
ポリ(ビフェニルエーテルスルホン)を製造する方法が記載されている。
類のジハロベンゼノイド化合物を、たとえば炭酸ナトリウムまたは炭酸水素ナト
リウムおよび第2のアルカリ金属炭酸塩または炭酸水素塩の混合物と共に加熱す
る方法で、ポリ(ビフェニルエーテルスルホン)を製造できる。炭酸塩、炭酸水
素塩およびアルカリ金属水酸化物は塩基性化合物の例である。
、かつ望ましくない低分子量オリゴマー成分の濃度が低い。本発明の改良された
ポリ(ビフェニルエーテルスルホン)は、重合反応を実施するために用いる溶液
のモノマー反応体濃度を制御することにより製造できる。前記のように、ポリ(
ビフェニルエーテルスルホン)は、ジハロジアリールスルホン(たとえば4,4
′−ジクロロジフェニルスルホン)と、4,4′−ビフェノールを含むジヒドロ
キシ芳香族化合物を、塩基の存在下で実質的に無水条件下に、極性非プロトン溶
媒および水と共沸混合物を形成する溶媒(たとえばクロロベンゼン)の溶媒混合
物中において反応させることにより製造できる。反応溶媒混合物中の4,4′−
ビフェノール(および用いる場合には他のビスフェノール類)および4,4′−
ハロジフェニルスルホンの濃度を調整することにより、低分子量オリゴマー物質
の量が少なく、かつ改良された多分散度をもつポリ(ビフェニルエーテルスルホ
ン)を製造することができる。本明細書中で重合反応混合物に関して用いる“固
形分%”とは、重合反応終了時の、好ましくは共沸混合物形成性溶媒を分離した
後の、ポリマーと極性非プロトン溶媒(たとえばスルホラン)の全重量に対する
、ポリマーの重量%を意味する。不溶性塩類が存在する場合、それらはこの“固
形分%”の計算に際し計量されない。たとえば、重合反応溶液の固形分%が約3
0重量%より大きく、より好ましくは少なくとも約45重量%、最も好ましくは
少なくとも約55重量%である場合、改良された多分散度、改良された流れ特性
をもち、望ましくない低分子量オリゴマー成分の濃度が低い、本発明のポリ(ビ
フェニルエーテルスルホン)を製造することができる。
て、重合反応混合物中で、少なくとも4,4′−ビフェノールを含む少なくとも
1種類のビスヒドロキシ芳香族化合物と少なくとも1種類のジハロジアリールス
ルホン(好ましくは4,4′−ジクロロジフェニルスルホン)を、極性非プロト
ン溶媒(好ましくはスルホラン)を含む溶媒および少なくとも1種類の塩基性化
合物(たとえば前記のもの)の存在下に反応させて、ポリ(ビフェニルエーテル
スルホン)を形成し、その際4,4′−ビフェノールを含むビスヒドロキシ芳香
族化合物とジハロジアリールスルホンの量は、重合反応の終了時に存在するポリ
(ビフェニルエーテルスルホン)の量がポリ(ビフェニルエーテルスルホン)お
よび極性非プロトン溶媒の合計重量に対して約30重量%より多く、好ましくは
少なくとも約40重量%、最も好ましくは少なくとも約50重量%となるように
選ばれる方法である。
維など、多様な物品の加工に使用できる。特に、改良された流れ特性により、そ
れらは調理用具(たとえば調理用トレーまたは皿)、医療用トレー、航空機部品
および水道工事部品などの成形品の加工に好適である。
量オリゴマーの濃度が低く、かつ改良された多分散度をもつ本発明のポリ(ビフ
ェニルエーテルスルホン)を製造するほか、同じ溶媒、塩基性化合物(たとえば
炭酸塩または水酸化物)、前記の活性化した芳香族または脂肪族ハロゲン化物を
使用し、ただし4,4′−ビフェノールの代わりにビスフェノールSを用いて、
ジハロジフェニルスルホンと、ビスフェノールS(4,4′−スルホニルジフェ
ノールとも呼ばれる)を含むビフェノールとを反応させることにより、低分子量
オリゴマーの濃度が低く、かつ改良された多分散度および改良されたメルトフロ
ー性をもつ、改良されたポリエーテルスルホンを製造するのにも採用できる。
トフロー特性をもつそのようなポリエーテルスルホンを製造するためには、ポリ
スルホンの製造に用いる重合反応溶液中の固形分%(前記に定義)が約35重量
%より多く、好ましくは少なくとも約40重量%、最も好ましくは少なくとも約
50重量%となるように、ビスフェノールS(および用いる場合には他のビスフ
ェノール類)および4,4′−ジハロジフェニルスルホンの濃度を調整する。ビ
スフェノールSを含むビスフェノールを用いてポリエーテルスルホンを製造する
ために使用する好ましい極性非プロトン溶媒は、スルホランである。ビスフェノ
ールSと共に、種々の量の少なくとも1種類の他のビスフェノール類、たとえば
ビスフェノールA(4,4′−イソプロピリデンジフェノール)またはヒドロキ
ノンを含有させることができる。そのような他のビスフェノール類を用いる場合
、その量は、存在するビスフェノールの全モル数の約1〜約50モル%、好まし
くは約20〜約30モル%が適切である。好ましくは、他のビスフェノールを用
いる場合、それはヒドロキノンである。
量%未満であり、改良された多分散度および卓越したメルトフロー特性をもつポ
リエーテルスルホンの製造方法であって、重合反応混合物中で、少なくともビス
フェノールSを含む少なくとも1種類のビスヒドロキシル芳香族化合物と少なく
とも1種類のジハロジアリールスルホン(好ましくは4,4′−ジクロロジフェ
ニルスルホン)を、極性非プロトン溶媒(好ましくはスルホラン)および少なく
とも1種類の前記の塩基性化合物の存在下に反応させて、ビスフェノールSおよ
びジハロジアリールスルホンからの残基を含むポリエーテルスルホンを形成し、
その際、重合反応の終了時に存在するポリエーテルスルホンの量がポリエーテル
スルホンおよび極性非プロトン溶媒の合計重量に対して約35重量%より多く、
好ましくは少なくとも約45重量%、最も好ましくは少なくとも約50重量%で
ある方法である。
スルホンは、低分子量オリゴマーの濃度が低く、好ましくはポリエーテルスルホ
ンの重量に対し約1重量%未満、より好ましくは約0.9重量%未満である。ポ
リエーテルスルホン中の低分子量オリゴマーは、一般に約4000以下、より好
ましくは200 0以下である。
ど、多様な物品の製造に使用できる。それらはエレクトロニクスまたは電気コン
ポーネント用の電気“チップ”トレーその他の部品、たとえば自動車ヒューズお
よびメンブランにも好適である。
リエーテルスルホンを、他のポリマー材料、たとえばポリエーテルケトン、他の
ポリ(アリールエーテルスルホン)、ポリエーテルイミド、ポリエステル、ポリ
アミドおよびポリカーボネートとブレンドしてもよい。前記の改良されたポリ(
ビフェニルエーテルスルホン)および改良されたポリエーテルスルホンならびに
ブレンドは、たとえば下記の充填剤を含有することができる:カーボネート、た
とえば白亜、方解石およびドロマイト;シリケート、たとえば雲母、タルク、ウ
ォラストナイト;二酸化ケイ素;ガラス球;ガラス粉末;クレー;石英など。そ
れらは、強化用繊維、たとえばガラス繊維、炭素繊維などを含有することもでき
る。それらは、この種のポリマーに用いられる添加剤、たとえば二酸化チタン、
亜鉛化合物、たとえばホウ酸亜鉛、熱安定剤、紫外線安定剤などを含有すること
もできる。
性を限定するためのものではない。
を本明細書に援用する。
るサイズ排除クロマトグラフィーにより、ポリ(ビフェニルエーテルスルホン)
のオリゴマー含量を測定した。用いたカラムは、ポリマー・ラボラトリーズから
入手できるPLゲル5μm混合−D、300×7.5mmであった。塩化メチレ
ン移動相の流速1.5mL/分を用いた。ポリ(ビフェニルエーテルスルホン)
ポリマーの大きな溶出ピークのためUV検出器の動範囲を越えることがないよう
に、試料サイズ(一般に塩化メチレン中の0.5重量%溶液10μl)を選択し
た。ここに報告したオリゴマー物質は、ポリ(ビフェニルエーテルスルホン)の
後、溶媒溶出前に溶出する、2つの主な、実質的に解像されたピークである。オ
リゴマーの重量%を計算する際には、溶出した物質に基づくUV検出器応答係数
がオリゴマーとポリ(ビフェニルエーテルスルホン)ポリマーについて同じであ
ると仮定した。オリゴマーのピーク面積を計算する際には、面積の計算に用いた
コンピューターソフトウェアプログラムを、ピーク間の谷からベースラインに対
し垂直に線を引くように設定した。図1には、面積の計算方法、ならびに2つの
オリゴマーピークの位置、および試料中のオリゴマーの%(表1、オリゴマー1
およびオリゴマー2、ポリマー試料に対する重量%として報告)を測定する際に
用いたピーク間に引かれた垂直線を示した典型的なクロマトグラムを示す。
法を用いるサイズ排除クロマトグラフィーにより測定された。MnおよびMw値
の計算には、ウォーターズ、ミレニアム2010(Millenium 201
0)ゲル透過クロマトグラフソフトウェアを用いた。ポリスチレン分子量標準品
を検量に用いた。
Tinius Olsen)プラストメーターを用いて測定された。その方法は
以下のとおりである:ポリマー試料を120℃の真空オーブン内で一夜乾燥させ
た。5gの乾燥ポリマー試料を、ダイとダイプラグが既に所定の位置に配置され
たプラストメーターのバレルに添加した。ピストンをバレルに挿入し、2060
g(1 lb)の重量をピストンに付加し、10分の加熱期間を開始した。10
分の加熱期間が終了する約5〜10秒前に、ダイプラグを取り外した。10分の
加熱期間が終了した時点で、5、10または20(またはより長い)秒毎に、押
出しポリマー“切片”を採取した。長さ1〜1.5インチの切片が得られるよう
に切断時期を選択した。冷却後、各切片をほぼ0.0001gまで秤量した。メ
ルトフロー(MF)を次式により計算した:
の分析データおよび物理的特性データを表1に示す。
ドルに接続したオーバーヘッド撹拌機を取り付けた。その側部口の1つにクライ
ゼンアダプターを接続した。クライゼンアダプターに熱電対温度計を挿入し、次
いでこれを温度コントローラーに接続した。クライゼンの他方の口をディーン−
スタークトラップおよび水冷式冷却器に接続した。丸底フラスコの他方の口にガ
ス導入管および栓を挿入した。この反応器をを温度コントローラーに接続した油
浴に入れた。
40.205g)、無水炭酸カリウム(20.509g,6%過剰)、スルホラ
ン(68.4g)およびクロロベンゼン(43.6g)を反応器に装入した。撹
拌機を始動させ、300rpmにした。反応器全体をポンプ真空により排気し、
窒素を充填した。脱ガス操作をさらに2回行った。反応器溶液に窒素定常流の導
入を開始した。反応器温度を220℃に設定し、撹拌速度を400rpmに高め
た。反応溶液が反応フラスコの壁に高く飛散しすぎないように注意した。生成し
た反応水と共に留出したクロロベンゼンをディーン−スタークトラップに採集し
、反応フラスコへ戻さなかった。こうして、最初に添加したクロロベンゼンおよ
び生成した水は、反応混合物の温度が上昇するのに伴って反応混合物から分離さ
れた。30〜40分で目的温度に達した。反応器温度を220℃に維持した。粘
度が上昇し始めた時点で、撹拌機速度を500rpmに高めた。重合反応を停止
すべく選んだ時点で、一般には反応が220℃に達した後70〜80分で(この
段階で実質的にすべてのクロロベンゼンが反応混合物から留出した)、スルホラ
ン(90g)およびクロロベンゼン(50g)の混合物を滴下漏斗から徐々に添
加して反応物を冷却させた。温度コントローラーを160℃にリセットした。留
出したクロロベンゼンを反応混合物から除去するか、または温度を160℃に維
持するために反応混合物に戻した。塩化メチルガスを30分間添加した(18〜
22g)。塩化メチルの添加開始直後、炭酸カリウム水溶液(水3ml中0.4
g)を注射器で添加した。塩化メチルを30分間添加した後、油浴を取り除いた
。濾過できるように、反応溶液を200mlのクロロベンゼンで希釈した。塩類
を除去するために、加圧フィルター漏斗で2ミクロンのフィルターを通して、1
0〜20psigの窒素によりポリマー溶液を濾過した。下記によりポリマーを
回収した:塩類を含有しないこの溶液(最高100mL)を、小さな開口(これ
を通してポリマー溶液を添加した)のある蓋を備えたブレンダー中で高速撹拌さ
れているメタノールおよび水 70:30の混合物500gに徐々に添加した。
沈殿を濾過により回収し、ブレンダーに戻した。ブレンダー内で400gのメタ
ノール、400gの脱イオン水、そして最後に400gのメタノールを用いて、
沈殿の連続洗浄を完了した。洗浄した沈殿を再び濾過し、真空オーブン(60m
m)内で120℃において空気の吹込みにより乾燥させた。
粘度を測定することにより、また分子量についてクロマトグラフィーにより、そ
してオリゴマー含量について前記の方法により、乾燥ポリマーを分析した。
同じ分析も示す。
された特性を証明する。この新規な(ビフェニルエーテルスルホン)は、改良さ
れた多分散度、一定のMwについて、改良されたMnおよびより少ない量の望ま
しくないオリゴマー物質、ならびに一定のMwについて卓越したメルトフローを
もつ。
料について、本発明の新規な(ビフェニルエーテルスルホン)は21.195と
比較して23.014のMn、2.43と比較して2.29の改良された多分散
度、および1.05%と比較して0.74%のより低いオリゴマー含量をもつこ
とが示される。
接続したオーバーヘッド撹拌機を取り付けた。その側部口の1つにクライゼンア
ダプターを接続した。クライゼンアダプターに熱電対温度計を挿入し、次いでこ
れを温度コントローラーに接続した。クライゼンの他方の口を水より重いものに
ついてのバレットトラップ(heavier−than−water Barr
ett trap)および水冷式冷却器に接続した。丸底フラスコの他方の口に
ガス導入管および栓を挿入した。
S(112.62g)、ヒドロキノン(16.58g)、炭酸カリウム(87.
89g)、スルホラン(258g)およびクロロベンゼン(162g)を反応器
に装入した。反応器を真空によって慎重に排気し、窒素を充填した。反応体を反
応帯域外へ飛散させないように注意した。操作全体を通じて、反応溶液に低速の
窒素定常流を進入させた。反応器を油浴に浸漬し、反応器内部温度を235℃に
設定した。クロロベンゼンが約145℃で沸騰してトラップに集まり始めた。温
度が上昇し続けるのに伴って、さらにクロロベンゼンが留出し、最後に蒸留が止
まった。約190℃で新たなクロロベンゼンを滴下漏斗から1ml/分の速度で
添加し、重合反応全体を通じて添加を続けた。この低速のクロロベンゼン添加は
、水を反応混合物から除去するために採用された。こうして留出したクロロベン
ゼンをトラップに採集し、反応フラスコへ戻さなかった。約230℃で、わずか
に黄色の塩類が溶解し始めた。230〜235℃の反応温度で45分間、重合を
続けた。目的粘度に達した時点で、クロロベンゼンの添加を止めた。この時点で
反応混合物のクロロベンゼン濃度は最低であった。クロロベンゼン/スルホラン
混合物(1000g,80/20重量比)を添加して、温度を低下させることに
より重合を停止した。冷却中、留出したクロロベンゼンを連続的に反応混合物に
戻した。混合物の温度を145℃に設定した。留出クロロベンゼンの添加または
除去により温度を140〜150℃に維持しながら、塩化メチル(5g)の低速
流を30分間かけて添加して反応停止した後、油浴を取り除いた。
l中0.2gのポリマー d.メルトフロー e.数平均分子量 f.多分散度、すなわちMw/Mn g.比較例は市販材料である。
ン)の分析で得たクロマトグラムを示す。
Claims (20)
- 【請求項1】 低濃度の低分子量オリゴマーを含むポリ(ビフェニルエーテル
スルホン)。 - 【請求項2】 低分子量オリゴマーが4000以下の分子量を有する、請求項
1に記載のポリ(ビフェニルエーテルスルホン)。 - 【請求項3】 下記の反復単位: 【化1】 を含み、反復単位の少なくとも75モル%において二価のAr基がp−ビフェニ
レンである、請求項1に記載のポリ(ビフェニルエーテルスルホン)。 - 【請求項4】 Mwが約40,000〜約60,000であり、Mn>0.2
5Mw+8,400であるポリ(ビフェニルエーテルスルホン)。 - 【請求項5】 ポリ(ビフェニルエーテルスルホン)のMwが約40,000
〜約60,000であり、Mn>0.25Mw+8,400である、請求項3に
記載のポリ(ビフェニルエーテルスルホン)。 - 【請求項6】 約2.35以下の多分散度(Mw/Mn)を有する、請求項1
に記載のポリ(ビフェニルエーテルスルホン)。 - 【請求項7】 多分散度Mw/Mn<14.1×10-6+1.70である、請
求項1に記載のポリ(ビフェニルエーテルスルホン)。 - 【請求項8】 存在する低分子量オリゴマーの量が、ポリマーの全重量に対し
て約1重量%より多くない、請求項2に記載のポリ(ビフェニルエーテルスルホ
ン)。 - 【請求項9】 請求項1に記載のポリ(ビフェニルエーテルスルホン)から製
造した成形品。 - 【請求項10】 ポリ(アリールエーテルスルホン)の製造方法であって、重
合反応混合物中で、少なくとも1種類のビスヒドロキシ芳香族化合物と少なくと
も1種類のジハロジアリールスルホンを、極性非プロトン溶媒を含む溶媒および
少なくとも1種類の塩基性化合物の存在下に反応させてポリ(アリールエーテル
スルホン)を形成し、その際、ビスヒドロキシ芳香族化合物とジハロジアリール
スルホンの量は、重合反応の終了時に存在するポリ(アリールエーテルスルホン
)の量がポリ(アリールエーテルスルホン)および極性非プロトン溶媒の合計重
量に対して少なくとも約35重量%となるように選ばれる方法。 - 【請求項11】 溶媒が、極性非プロトン溶媒、および水と共沸混合物を形成
する溶媒の混合物である、請求項10に記載の方法。 - 【請求項12】 水と共沸混合物を形成する溶媒を、ポリ(アリールエーテル
スルホン)の回収前に蒸留により重合反応から分離する、請求項11に記載の方
法。 - 【請求項13】 ポリ(アリールエーテルスルホン)がポリエーテルスルホン
であり、ビスヒドロキシ芳香族化合物がビスフェノールSを含む、請求項10に
記載の方法。 - 【請求項14】 ポリ(ビフェニルエーテルスルホン)の製造方法であって、
重合反応混合物中で、少なくとも4,4′−ビフェノールを含む少なくとも1種
類のビスヒドロキシ芳香族化合物と少なくとも1種類のジハロジアリールスルホ
ンを、極性非プロトン溶媒を含む溶媒および少なくとも1種類の塩基性化合物の
存在下に反応させてポリ(ビフェニルエーテルスルホン)を形成し、その際、4
,4′−ビフェノールを含むビスヒドロキシ芳香族化合物とジハロジアリールス
ルホンの量は、重合反応の終了時に存在するポリ(ビフェニルエーテルスルホン
)の量がポリ(ビフェニルエーテルスルホン)および極性非プロトン溶媒の合計
重量に対して約30重量%より多くなるように選ばれる方法。 - 【請求項15】 低濃度の低分子量オリゴマーを含む、ビスフェノールSおよ
びヒドロキノンからの残基を含むポリエーテルスルホン。 - 【請求項16】 低分子量オリゴマーの量が、ポリエーテルスルホンの全重量
に対して約1重量%未満である、請求項15に記載のポリ(ビフェニルエーテル
スルホン)。 - 【請求項17】 低分子量オリゴマーが約4000以下の分子量を有する、請
求項15に記載のポリエーテルスルホン。 - 【請求項18】 ビスヒドロキシ芳香族化合物がビスフェノールSおよびヒド
ロキノンを含む、請求項10に記載の方法で製造したポリエーテルスルホン。 - 【請求項19】 請求項18に記載のポリエーテルスルホンから製造した物品
。 - 【請求項20】 低分子量オリゴマーが環状オリゴマーを含む、請求項1に記
載のポリ(ビフェニルエーテルスルホン)。
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