JPH0662766B2 - 1,4”‐ビスハロフェニルスルホンターフェニルから誘導されたポリアリールスルホン - Google Patents

1,4”‐ビスハロフェニルスルホンターフェニルから誘導されたポリアリールスルホン

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JPH0662766B2
JPH0662766B2 JP2148876A JP14887690A JPH0662766B2 JP H0662766 B2 JPH0662766 B2 JP H0662766B2 JP 2148876 A JP2148876 A JP 2148876A JP 14887690 A JP14887690 A JP 14887690A JP H0662766 B2 JPH0662766 B2 JP H0662766B2
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G75/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G75/20Polysulfones
    • C08G75/23Polyethersulfones

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  • Medicinal Chemistry (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Polyethers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の利用分野 本発明は、1,4″−(ビスハロフェニルスルホン)タ
ーフェニルから誘導される融解結晶化可能なポリアリー
ルスルホンに係る。
関連技術の説明 さまざまなポリ(アリールエーテルスルホン)が業界で
公知である。たとえば、1974年7月の「ポリマー(P
OLYMER)」第15巻、第456〜465頁参照。典型的
なポリ(アリールエーテルスルホン)は非晶質材料であ
り、二、三のものは溶媒処理によって結晶化を引き起こ
すことができるというものの、溶融体から結晶するもの
は今までほとんど見出されていない。したがって、これ
らのポリマーの軟化挙動は、一次的に非晶質である材料
の場合と同様にそのガラス転移温度によって決まる。こ
れとは対照的に、結晶性のポリマーの軟化挙動は、特に
強化されている場合、そのガラス転移温度よりはポリマ
ーの溶解温度に依存する。このように、一般論として、
結晶性ポリマーは、ポリマー構造が多少似ている非晶質
ポリマーよりもずっと高い温度で許容できる程度の性能
を発揮する。二、三の公知のポリ(アリールエーテルス
ルホン)では溶媒を使用して二次的に結晶化を引き起こ
すことができるが、そのような溶媒により引き起こされ
る結晶化にはそれに伴ういくつかの問題、たとえば余分
な加工処理、重要な性質の大きな低下、および材料費の
高揚という問題がある。
したがって、本発明のひとつの目的は、溶融体から結晶
するポリ(アリールエーテルスルホン)を提供すること
である。
もうひとつ別の目的は、優れた耐薬品性と熱−酸化安定
性とを有する溶解結晶化可能なポリ(アリールエーテル
スルホン)を提供することである。
さらに別の目的は、高い熱変形温度を有し高熱適用条件
下で使用されるポリ(アリールエーテルスルホン)を提
供することである。
発明の概要 本発明のポリ(アリールエーテルスルホン)は、1,
4″−(ビスハロフェニルスルホン)ターフェニルと二
価フェノールから誘導される。これらのポリマーは、一
般に、溶融体から結晶し、高度の耐薬品性と熱−酸化安
定性を示し、しかも高い熱変形温度をもっている。
発明の詳細な説明 本発明は、1,4″−(ビスハロフェニルスルホン)タ
ーフェニルと二価フェノールから誘導されるポリ(アリ
ールエーテルスルホン)を包含する。
使用するモノマーの1,4″−(ビスハロフェニルスル
ホニル)ターフェニルは、金属ハロゲン化物触媒を使用
してp−ターフェニルとp−ハロベンゼンスルホニルハ
ライドとの反応混合物から調製される。通常、この反応
は次式で表わされる。
ここで、XとXはそれぞれハロゲンの中から独立に選
択される。Xは塩素、臭素およびフッ素の中から選択さ
れるのが好ましい。Xは塩素と臭素の中から選択され
るのが好ましい。特に、調製されるモノマーが1,4″
−ビス(p−クロロフェニルスルホン)ターフェニルで
あって、有機溶媒と金属塩化物触媒(好ましくは塩化第
二鉄)の存在下でp−ターフェニルとp−クロロベンゼ
ンスルホニルクロライドの反応混合物から誘導されたも
のが好ましい。この反応は次式で表わされる。
モノマーの実質的な収率を得るためには、少なくとも約
0.5時間の間反応混合物を110℃から170℃ま
で、より好ましくは150℃から170℃までの中から
選択される温度に加熱して反応速度を高めるのが好まし
い。この反応混合物の有機溶媒は1,2,4−トリクロ
ロベンゼンであるが、ターフェニルとp−クロロベンゼ
ンスルホニルハライドを溶かすのに適した他の有機溶媒
も使用できる。反応混合物中に使用するp−ハロベンゼ
ンスルホニルハライドとターフェニルの量は約2:1の
モル比にすべきであり、好ましくはp−ハロベンゼンス
ルホニルハライドを多少過剰に、たとえば2.1:1の
モル比で存在させるべきである。反応混合物を加熱して
反応を起こさせ、1,4″−(ビスハロフェニルスルホ
ン)ターフェニルモノマーを形成させた後、このモノマ
ーを濾過、洗浄および乾燥により単離することができ
る。
本発明のポリマーは、塩基の存在下で二価フェノールを
1,4″−(ビスハロフェニルスルホン)ターフェニル
モノマーと反応させることによって極性非プロトン性溶
媒中無水条件下で製造できる。この反応は次のように表
わすことができる。
ここで、Rは以下の(i)と(ii)より成る群の中のも
のである。
(i) (ii)次の一般式を有する二価の残基。
ただし、Yは式 を有する二価の基より成る群の中から選択されるもので
あり、qは0か1、zは1から5までの整数である。
適切な二価フェノールとしては、たとえば、2,2−ビ
ス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4−ヒ
ドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス(4−ヒドロ
キシ−3−メチルフェニル)プロパン、4,4−ビス
(4−ヒドロキシフェニル)ヘプタン、2,2−(3,
5,3′,5′−テトラクロロ−4,4′−ジヒドロキ
シフェニル)プロパン、2,2−(3,5,3′,5′
−テトラブロモ−4,4′−ジヒドロキシフェニル)プ
ロパンなどのような二価フェノール類がある。同様に上
記ポリマーの製造の際に使用するのに適した他の二価フ
ェノールが米国特許第2,999,835号、第3,0
38,365号、第3,334,154号および第4,
131,575号に開示されている。
好ましい二価フェノールは、次式のビスフェノール−A および次式のヒドロキノンである。
したがって、ビスフェノール−Aが二価フェノールであ
る場合、Rは次式の基であり、 またヒドロキノンが二価フェノールである場合、Rは次
式の基である。
二価フェノール類の混合物は、一般に、得られるポリマ
ーの溶融体からの結晶化傾向を低下せしめるという意味
で使用しない方が好ましい。
別の好ましい二価フェノールはビスフェノールスルホン
であり、これは次式で表わすことができる。
また適切な二価フェノールとして次式のものもある。
ただし、RとRは同一であるかまたは異なってお
り、炭素原子1〜4個、好ましくは1〜3個のアルキ
ル、およびハロゲン(好ましくはクロロかブロモ)であ
る。
文字aとbは同じであるかまたは異なっており、0、
1、2、3、または4の整数、好ましくは0、1、また
は2である。
Wは炭素原子2〜10個のアルキレン、炭素原子1〜1
0個のアルキリデン、炭素原子4〜12個のシクロアル
キレン、炭素原子4〜12個のシクロアルキリデン、 の中から選択され、cは0か1である。
本発明のポリマーを製造するにはDMSO法かDMAC
法のいずれかによることができ、類似の適切なポリマー
形成法がジョンソン(Johnson)らの米国特許第4,17
5,175号に記載されている。DMSO法では、極性
非プロトン性溶媒中で化学量論量、すなわち二価フェノ
ールに対して2モル当量の塩基(好ましくは金属水酸化
物、たとえばNaOH)を二価フェノールに添加して二
価フェノールの無水二ナトリウム塩を形成させる。次い
で、この無水二ナトリウム塩を含有する溶液に1,4″
−(ビスハロフェニルスルホン)ターフェニルを加え、
加熱してポリマーを形成させる。さらに詳しくいうと、
ポリ(アリールエーテルスルホン)を製造するためのD
MSO法では、極性非プロトン性溶媒中でアルカリ金属
を二価フェノールと反応させて二価フェノールをアルカ
リ金属塩に変換する。適した極性非プロトン性溶媒はジ
メチルスルホキシドであるが、その他の溶媒も適してい
るであろう。この溶媒は、反応の水を共沸蒸溜で除去す
るのに使用されるトルエンやクロロベンゼンのようなあ
る量の助溶媒も含有しているのが好ましい。
ポリ(アリールエーテルスルホン)のもうひとつの適切
な製造法はDMAC法であり、1,4″−(ビスハロフ
ェニルスルホン)ターフェニル、二価フェノール、過剰
の塩基(すなわち、2モル当量以上のKCO)、お
よび、極性非プロトン性溶媒と反応の水を共沸留去する
ための助溶媒とからなる溶媒の混合物を調製し、この混
合物を加熱すると同時に水を除去してポリマーと金属ハ
ロゲン化物塩を含む反応済混合物を形成させる。適切な
極性非プロトン性溶媒としてはジメチルアセトアミドが
あるがジフェニルスルホンなどのような他の極性非プロ
トン性溶媒も適している。使用する助溶媒はトルエンで
あるが、たとえばベンゼン、ヘプタン、キシレン、トル
エン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなど、他の助
溶媒も適している。この助溶媒は、存在する溶媒と助溶
媒の合計の50重量%もの高濃度で存在させることがで
きる。
二原子状酸素と反応体、溶媒またはポリマーとの間の副
反応を避ける意味で、反応混合物から酸素を排除するの
が望ましい。反応混合物中に二原子状酸素が存在するの
を確実に排除するには窒素雰囲気を使用した。
ポリマーを溶液中に維持すると共に反応速度を上げるた
めに反応温度は110℃より高くするのが好ましく、反
応温度を150℃と170℃の間にするとさらに好まし
い。ジメチルスルホキシドを使用する場合にはその熱分
解を避けるために反応温度は190℃未満にするべきで
ある。
大気圧以上の圧力を使用する場合には反応温度を溶媒の
通常の沸点より高くしてもよい。溶媒の使用量は変える
ことができるが、反応混合物が50〜85重量%の溶媒
を含むのが好ましい。
ポリマー形成後、メタノールのような非溶剤にポリマー
を沈澱させるなどの通常の分離法でポリマーを溶媒から
回収し、洗浄・乾燥することができる。ポリマーの分子
量は反応混合物に連鎖停止剤を添加することによって調
節することができる。
二価フェノールと1,4″−ビス(p−クロロフェニル
スルホン)ターフェニルとから製造したポリマーは溶融
体から急速に結晶化し、高い熱変形温度を示した。
適切なポリマーには、1,4″−ビス(p−クロロフェ
ニルスルホン)ターフェニルおよびジクロロジフェニル
スルホン化合物を二価フェノールと反応させて得られる
コポリマーも包含される。このジクロロジフェニルスル
ホン化合物としては次式で表わすことができる4,4′
−ジクロロジフェニルスルホンがある。
この場合1,4″−(ビス(p−クロロフェニルスルホ
ン)ターフェニルは、使用する1,4″−ビス(p−ク
ロロフェニルスルホン)ターフェニルとジクロロジフェ
ニル化合物の合計モル数を基準にして少なくとも25モ
ル%の量で存在するのが好ましい。
実施例 以下の実施例は例示のために挙げるものであって限定の
意味はない。
実施例1 モノマーの1,4″−(ビス(p−クロロフェニルスル
ホン)ターフェニルは以下のようにして調製した。
575.8グラム(2.5モル)のp−ターフェニル
(分子量M.W.=230.31)を、1500ミリリ
ットルの1,2,4−トリクロロベンゼンに加えてスラ
リーを形成し、次にこのスラリーを約30分間Nで掃
気した。次いで、ターフェニルを完全に溶かすことなく
スラリーを70℃に加熱した。その後、p−ターフェニ
ルを完全には溶かさないでスラリーをさらに110℃に
加熱した。1108.13グラム(97%)のp−クロ
ロベンゼンスルホニルクロライド(5.25モル)
(M.W.=211.07)を、700ミリリットル
(ml)の1,2,4−トリクロロベンゼンに溶かし、上
で得られたターフェニルスラリーに加えることによって
均質な溶液を形成した。この溶液に、55グラムの塩化
第二鉄(FeCl3、M.W.=162.2、0.25モ
ル)を加えて反応混合物を形成した。この混合物を15
0〜170℃の温度範囲に加熱しこの温度範囲に20時
間保って反応済混合物を得た。次に、この反応した混合
物を濾過し、得られた濾取固体をメタノールで洗浄し、
洗浄した固体を3リットルの水および60グラムのクエ
ン酸でスラリー化し、加熱した後このスラリーを濾過
し、これらの濾取固体をメタノールおよび熱トルエンで
洗浄し、この固体を熱キシレン中にスラリー化し、キシ
レンを濾別し、得られた固体をアセトン中にスラリー化
した後固体を濾別することによって、モノマーの1,
4″−ビス(p−クロロフェニルスルホン)ターフェニ
ルを反応済混合物から単離した。これらの固体を次に減
圧下100℃で6時間乾燥した後、さらに12時間に亘
って減圧下130℃で乾燥して、示差走査式熱量測定に
よるTmが351℃、融解熱が25.5cal/g、分
子量が579.50グラム/モルである1,4″−ビス
(p−クロロフェニルスルホン)ターフェニルを116
0グラム得た。
実施例2 1,4″−ビス(p−クロロフェニルスルホン)ターフ
ェニルとビスフェノール−Aを反応させてポリ(アリー
ルエーテルスルホン)を製造した。すなわち、ビスフェ
ノール−A、KCO、ジフェニルスルホン、トルエ
ンおよび1,4″−ビス(p−クロロフェニルスルホ
ン)ターフェニルを混和して反応混合物を形成した。こ
の反応混合物を170℃の反応温度まで加熱すると同時
に混合物から水を除いて反応済混合物中にポリマーを形
成させた。この反応済混合物をメタノール中に注いだ後
濾過した。次に、濾過した固体を熱水HOに加えてス
ラリーを形成し、濾過し、HOに加えて濾過し、アセ
トンに加えて濾過し、アセトンに加えて濾過し、熱H
Oに加えて濾過し、次いで175℃の真空オーブン中減
圧下で乾燥した。得られたポリマーは、フェノール/
1,1,2,2−テトラクロロエタン(TCE)中で測
定した固有粘度が0.52dl/gであり、示差走査式
熱量測定で測ったTmが338℃であった。このポリマ
ーは溶融体から急速に結晶した。
実施例3 1,4″−ビス(p−クロロフェニルスルホン)ターフ
ェニルをヒドロキノンと反応させることによってポリ
(アリールエーテルスルホン)を製造した。すなわち、
窒素雰囲気下で、15.9グラムの1,4″−ビス(p
−クロロフェニルスルホン)ターフェニル(0.20モ
ル、M.W.=579.50)、22.02グラムのヒ
ドロキノン(0.20モル、M.W.=110.1
0)、45グラムのKCO(M.W.=138.2
1)、350グラムのジフェニルスルホンおよび100
mlのトルエンを互いに混合し、加熱するた同時に水を留
去して反応済混合物中にポリマーを形成させた。この反
応した混合物をフラスコから取出してメタノール中に注
いだ。次に、この固体を濾別し、熱HO中にスラリー
化して濾別し、熱HO中にスラリー化して濾別し、ア
セトン中にスラリー化して濾別し、アセトン中にスラリ
ー化して濾別し、熱HOに加えて濾過し、次いで17
5℃の真空オーブン中下で乾燥した。得られたポリマー
は、フェノール/TCE溶媒に不溶であり、融解温度が
411℃であった。このポリマーは溶融体から急速に結
晶した。
実施例4 1,4″−ビス(p−クロロフェニルスルホン)ターフ
ェニルをビスフェノールスルホンと反応させることによ
ってポリ(アリールエーテルスルホン)を製造した。す
なわち、6.1818グラム(0.0100モル)の
1,4″−ビス(p−クロロフェニルスルホン)ターフ
ェニルと2.5033グラム(0.0100モル)のビ
スフェノールスルホンを、2.0040グラムのK
、30.0034gのジフェニルスルホンおよび3
ミリリットルのトルエンと一緒に混合した。これらの反
応体を100mlの反応フラスコに入れ、N雰囲気下で
160℃の温度に加熱し、さらに3ミリリットルのトル
エンを加え、12時間反応させた後、反応温度を260
℃に上げ、1時間反応させた後、12時間かけて放冷し
た。次いで、反応体をふたたび4時間260℃に加熱し
た。その後、得られたポリマーを冷却し、メタノールで
洗浄した後、熱水で、さらに熱水で、次にアセトンで二
回、そして熱水で洗浄した。このポリマーは微粉末の形
態であったが、次にこれをアセトン中で還流した。得ら
れたポリマーは、フェノール/テトラクロロエタン中で
の固有粘度が0.12dl/g、示差走査式熱量測定に
よるガラス転移温度が196℃、示差走査式熱量測定に
よる融解温度が240℃であった。
実施例5 1,4″−ビス(p−クロロフェニルスルホン)ターフ
ェニルを、式 で表わされる4,4′−ジクロロジフェニルスルホンお
よび式 で表わされる4,4′−ジヒドロキシジフェニルエーテ
ルと反応させることによってポリ(アリールエーテルス
ルホン)を製造した。すなわち、4.6706グラムの
1,4″−ビス(p−クロロフェニルスルホン)ターフ
ェニル、0.7180グラムの4,4′−ジクロロジフ
ェニルスルホン、および2.0008グラムの4,4′
−ジヒドロキシジフェニルエーテルを、2.0008グ
ラムのKCO、30.0001グラムのジフェニル
スルホンおよび4ミリリットルのトルエンと共に混合し
た。これらの反応体を窒素雰囲気下で160℃に加熱し
た。次に、反応体を200℃に加熱し、さらに全体で1
時間260℃に加熱した後、反応体を放置して冷却さ
せ、その後この反応体を6時間160℃に加熱し、さら
に0.5時間200℃に、また1時間40分260℃に
加熱した。次いで、得られたポリマーをメタノールで洗
浄し、次に熱水で二回、さらにアセトンで二回洗浄した
後、ふたたび熱水で洗浄した。次いでこのポリマーをア
セトン中で3日間還流した。得られたポリマーは、フェ
ノール/TCE(テトラクロロエタン)中で測定した固
有粘度が0.54dl/g、示差走査式熱量測定で求め
た溶解温度が245℃であり、そして示差走査式熱量測
定で測ったガラス転移温度が226℃であった。
実施例6 1,4″−ビス−(p−クロロフェニルスルホン)ター
フェニルを、式 で表わすことができるアセトフェノンのビスフェノール
[すなわち、(1−フェニル−1,1−ビス(4−ヒド
ロキシフェニル)エタン]と反応させることによってポ
リ(アリールエーテルスルホン)を製造した。すなわ
ち、6.1818グラムの1,4″−ビス−(p−クロ
ロフェニルスルホン)ターフェニルと2.9042グラ
ムのアセトフェノンのビスフェノールを、2.0115
グラムのKCO、29.9942グラムのジフェニ
ルスルホンおよび4ミリリットルのトルエンと共に混合
した。これらの反応体を窒素雰囲気下で160℃に加熱
し、約7時間170℃に温度を上げ、約1時間200℃
に温度を上げた後、20分間220℃に、次いで2時間
20分の間260℃に温度を上げた。得られたポリマー
をメタノールで洗浄した後、熱水で二回、次にアセトン
で一回、さらに熱水で一回洗浄した。その後ポリマーを
アセトン中で48時間に亘って還流した。このポリマー
は、固有粘度がフェノール/TCE中で0.11dl/
gであり、溶解温度が示差走査式熱量測定で229℃で
あった。
実施例7 1,4″−ビス(p−クロロフェニルスルホン)ターフ
ェニルと、式 で表わされるジヒドロキシジフェニルエーテルとの反応
生成物からポリ(アリールエーテルスルホン)を製造し
た。すなわち、6,1196グラムの1,4″−ビス
(p−クロロフェニルスルホン)ターフェニルと2.0
001グラムのジヒドロキシジフェニルエーテルを、
2.0010グラムのKCO、30.0225グラ
ムのジフェニルスルホンおよび10ミリリットルのトル
エンと共に混合した。これらの反応体を窒素雰囲気下で
加熱した。最終的に反応体を280℃に加熱して反応を
完了させた。得られたポリマーをN,N−ジメチルアセ
トアミド中で還流した後、メタノール、熱水、熱水、ア
セトン、アセトンそして熱水で順次洗浄した。次に、得
られたポリマーを乾燥させたところ、フェノールとテト
ラクロロエタン中で0.41dl/gの固有粘度、示差
走査式熱量測定で275℃の融解温度、示差走査式熱量
測定で225℃のガラス転移温度を示した。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】式 [式中、Rは式 を有する二価の基より成る群の中から選択される]の繰
    返し単位を有するポリマー鎖からなるポリマー樹脂。
  2. 【請求項2】(i)二価フェノールと、(ii)式 [式中、Xはそれぞれ独立してハロゲンより成る群の中
    から選択される]で表わされるモノマーとの反応生成物
    から誘導されたポリマー樹脂。
  3. 【請求項3】式 [式中、Rは (i) および、 (ii)一般式 {式中、Yは式 (式中、zは1から5までの整数である)を有する二価
    の基より成るクラスの中から選択されるものであり、q
    は0または1である}を有する二価の基、より成る群の
    中から選択される]の繰返し単位を有するポリマー鎖か
    らなるポリマー樹脂。
  4. 【請求項4】(a)1,4″−(ビスハロフェニルスル
    ホン)ターフェニルと、(b)二価フェノールとの反応
    生成物からなるポリ(アリールエーテルスルホン)。
  5. 【請求項5】(a)1,4″−(ビスクロロフェニルス
    ルホン)ターフェニルと、(b)ビスフェノールAとの
    反応生成物からなるポリ(アリールエーテルスルホ
    ン)。
  6. 【請求項6】(a)1,4″−(ビスクロロフェニルス
    ルホン)ターフェニルと、(b)ビスフェノールスルホ
    ンとの反応生成物からなるポリ(アリールエーテルスル
    ホン)。
  7. 【請求項7】(a)1,4″−(p−クロロフェニルス
    ルホン)ターフェニル、(b)4,4′−ジクロロジフ
    ェニルスルホン、および(c)4,4′−ジヒドロキシ
    ジフェニルエーテルの反応生成物からなるポリ(アリー
    ルエーテルスルホン)。
  8. 【請求項8】(a)1,4″−ビス(p−クロロフェニ
    ルスルホン)ターフェニルと、(b)1−フェニル−
    1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタンとの反
    応生成物からなるポリ(アリールエーテルスルホン)。
  9. 【請求項9】(a)1,4″−ビス(p−クロロフェニ
    ルスルホン)ターフェニルと、(b)ジヒドロキシフェ
    ニルエーテルとの反応生成物からなるポリ(アリールエ
    ーテルスルホン)。
  10. 【請求項10】(i)式 [式中、RおよびRは、それぞれ独立して、1〜4
    個の炭素原子を有するアルキル基およびハロゲン原子の
    中から選択され、aおよびbは、それぞれ独立して、
    0、1、2、3および4の中から選択され、Wは炭素原
    子2〜10個のアルキレン、炭素原子1〜10個のアル
    キリデン、炭素原子4〜12個のシクロアルキレン、炭
    素原子4〜12個のシクロアルキリデン、 の中から選択され、cは0および1の中から選択され
    る]で表わされる二価フェノールと、 (ii)式 [式中、各Xは、それぞれ独立して、ハロゲンより成る
    群の中から選択される]で表わされるモノマーとの反応
    生成物から誘導されたポリマー樹脂。
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