JPH072847B2 - ポリフエニレンスルフイドの精製方法 - Google Patents

ポリフエニレンスルフイドの精製方法

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JPH072847B2 JP61098507A JP9850786A JPH072847B2 JP H072847 B2 JPH072847 B2 JP H072847B2 JP 61098507 A JP61098507 A JP 61098507A JP 9850786 A JP9850786 A JP 9850786A JP H072847 B2 JPH072847 B2 JP H072847B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、特に種々成形品に有用なポリフェニレンスル
フィドの精製方法に関するものである。
〈従来の技術と問題点〉 ポリフェニレンスルフィド(以下PPSと略す。)は優れ
た耐薬品性、広い温度範囲における良好な機械的性質の
保持性、高温における硬さなどエンジニアリングプラス
チックとして優れた特性を有している。
しかし、PPSには通常ナトリウムとして1000〜3000ppm程
度のナトリウム塩及びアセトン可溶成分として数%の低
分子量成分が含まれており、これがPPSを電気・電子・
自動車部品に適用する上での障害となるものであった。
すなわち、イオン性不純物であるナトリウム塩が多量に
残存するPPSを、ICやトランジスターのごとき電子部品
の封止に使用する場合には、回路の耐湿絶縁性を低下せ
しめたり誤動作の原因となるなどの不都合が生ずるもの
であった。又、多量の低分子量成分を含むPPSを、ラン
プソケットのような自動車部品に用いた場合、接着不良
やフォッギング現象を引き起こすなどの問題を有してい
た。
PPSの精製方法として、従来よりUSP 3,478,000号に記載
の如く、重合反応スラリー(PPS、塩化ナトリウム、N
−メチルピロリドン及び他の不純物を含む)からN−メ
チルピロリドンを減圧蒸溜により除去したPPS/塩化ナト
リウムが約1/1重量比の混合物を直ちに水/トルエンで
洗浄する方法が提案されているが、この方法では、その
後に水洗を何回繰り返してもPPS中のナトリウム塩の含
有量を通常の精製のレベル、即ちナトリウムとして1000
〜3000ppmよりも低くすることは困難であった。
一方、通常の精製方法により得られたPPSを更に高純度
化する精製方法として有機溶媒で加熱抽出する方法(特
開昭57-108135号)、200℃以上の熱水で抽出する方法
(特開昭57-108136号)などが提案されている。しか
し、これらはN−メチルピロリドンのごとき高価な溶媒
を多量に必要としたり(特開昭57-108135号)、低分子
量成分の除去が不充分である(特開昭57-108136号)等
の欠点を有しており、工業的に有利な精製方法とは言い
難い。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明者らは、上記の如き状況に鑑み、PPSの精製方法
につき鋭意検討した結果、抽出溶媒として疎水性有機溶
媒と水とを用いて仕込順序を規定することにより本発明
に到達したものである。
即ち、本発明はPPSを疎水性有機溶媒であらかじめ処理
せしめた後、更に水を添加し、処理することを特徴とす
るPPSの精製方法を提供するものである。
本発明に於けるPPSは公知の種々の方法により得られ
る。例えば、その製造方法としては、p−ジクロルベン
ゼンを硫黄と炭酸ソーダの存在下で重合させる方法、極
性溶媒中で硫化ナトリウムあるいは水硫化ナトリウムと
水酸化ナトリウム又は硫化水素と水酸化ナトリウムある
いはナトリウムアミノアルカノエートの存在下で重合さ
せる方法、p−クロルチオフェノールの自己縮合などが
あげられるが、N−メチルピロリドン、ジメチルアセト
アミドなどのアミド系溶媒やスルホラン等のスルホン系
溶媒中で硫化ナトリウムとp−ジクロルベンゼンを反応
させる方法が一般的である。この際に重合度を調節する
ためにカルボン酸やスルホン酸のアルカリ金属塩を添加
したり、水酸化アルカリを添加してもよい。共重合成分
として、30モル%未満であれば、メタ結合 オルソ結合 エーテル結合 スルホン結合 ビフェニル結合 カルボニル結合 置換フェニルスルフィド結合 ここでRはアルキル基、ニトロ基、フェニル基、アルコ
キシ基、カルボン酸基またはカルボン酸の金属塩基を示
す)、3官能結合 などを含有していても、ポリマーの結晶性に大きく影響
しない範囲でかまわないが、好ましくは共重合成分は10
モル%以下がよい。特に3官能性以上のフェニル、ビフ
ェニル、ナフチルフルフィド結合などを共重合に選ぶ場
合は3モル%以下、さらに好ましくは1モル%以下がよ
い。
かかるPPSの具体的な製造法としては、例えば(1)ハ
ロゲン置換芳香族化合物と硫化アルカリとの反応(米国
特許第2513188号、特公昭44-27671号および特公昭45-33
68号参照)、(2)チオフェノール類のアルカリ触媒又
は銅塩等の共存下における縮合反応(米国特許第327416
5号および英国特許第1160660号参照)、(3)芳香族化
合物を塩化硫黄とのルイス酸触媒共存下に於ける縮合反
応(特公昭46-27255号およびベルギー特許第29437号参
照)、(4)高分子量PPSの製造方法(特公昭52-1224
0、特公昭54-8719、特公昭53-25588、特公昭57-334、特
開昭55-43139、USP 4350810 USP 4324886)等が挙げら
れる。
本発明でPPSを精製して除去されるものの中にナトリウ
ム塩があるが、ナトリウム塩とは、PPSの重合反応時に
生成されるもの、未反応原料および原料の不純物に由来
するものであり、イオン性Naとなり得るものを意味す
る。かかるナトリウム塩としては例えば、塩化ナトリウ
ム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、弗化ナトリウ
ム、硫化ナトリウム、水硫化ナトリウム、亜硫酸ナトリ
ウム、チオ硫酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、炭酸ナト
リウムおよび反応溶媒としてN−メチルピロリドンを用
いた場合に副生するN−メチル−4−アミノ酪酸ナトリ
ウムやその誘導体などが挙げられる。
又、本発明に於いて除去され得る低分子量成分とは、ア
セトン等の有機溶媒に可溶な成分であり、具体的には、
(但し、Mはアルカリ金属)で示され、1≦l,m,n,p,q
≦10の範囲のPPSや、反応溶媒N−メチルピロリドンの
付加物などが例示される。
本発明に於ける疎水性有機溶媒とは常温での水に対する
溶解度〔水100g中に溶けうる溶媒の重量(g)〕が10以
下の有機溶媒であり、炭化水素、ハロゲン化炭化水素の
ほかにも一部のニトロ炭化水素、アルコール類、エーテ
ル類、ケトン類、エステル類などが適用される。これら
の疎水性有機溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタ
ン、オクタン、デカン、ドデカン、ドデセン、セタン、
シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサ
ン、メチルシクロヘキサン、フェニルシクロヘキサン、
ビシクロヘキシル、ベンゼン、トルエン、キシレン、ア
ミルベンゼン、アミルトルエン、ジフェニルエタン、テ
トラリン、デカリン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼ
ン、トリエチルベンゼン、クメン、第2−ブチルベンゼ
ン、ベンジン、ミネラルスピリット、石油エーテル、石
油ナフサ、水素添加石油ナフサ、灯油、ソルベントナフ
タ、クレオソート油、サイメン、テレピン油、ジペンテ
ン、パイン油等の炭化水素系溶剤、クロロホルム、四塩
化炭素、ブロモホルム、塩化メチレン、塩化エチレン、
塩化エチリデン、トリクロルエタン、トリクロルエチレ
ン、テトラクロルエタン、パークロルエチレン、ペンタ
クロルエタン、ヘキサクロルエタン、臭化エチル、臭化
エチレン、テトラブロモエタン、ブロモクロルエタン、
塩化プロピレン、トリクロルプロパン、塩化ブチル、ジ
クロルブタン、ヘキサクロルプロピレン、ヘキサクロル
ブタジエン、塩化アミル、ジクロルペンタン、塩化2−
エチルヘキシル、クロルベンゼン、ジクロルベンゼン、
トリクロルベンゼン、クロルトルエン、ジクロルトルエ
ン、トリクロルモノフルオルメタン、1,1,2−トリフル
オル−1,2,2−トリクロルエタン、テトラクロルジフル
オルエタン、ジブロモジフルオルエタン、パーフルオロ
トリブチルアミン、クロルニトロエタン、クロルニトロ
プロパン、ジクロルイソプロピルエーテル等のハロゲン
化炭化水素、ニトロベンゼンなどのニトロ炭化水素、イ
ソブタノール、n−ブタノール、n−ヘキシルアルコー
ル、エチルブチルアルコール、ヘプチルアルコール、メ
チルアミルカルビノール、3−ヘプタノール、ジメチル
ペンタノール、オクチルアルコール、エチルヘキシルア
ルコール、イソオクチルアルコール、ジイソブチルカル
ビノール、n−デシルアルコールなどのアルコール類、
イソプロピルエーテル、エチルブチルエーテル、ブチル
エーテル、アミルエーテル、ヘキシルエーテル、ブチル
フェニルエーテル、アニソール、ジフェニルエーテルな
どのエーテル類、ブチロン、メチルアミルケトン、メチ
ルヘキシルケトン、バレロン、アセトフェノンなどのケ
トン類、酢酸ブチル、酢酸アミル、酢酸メチルアミル、
酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸
シクロヘキシル、酢酸フェニル、酢酸ベンジル、プロピ
オン酸ブチル、プロピオン酸アミル、酪酸ブチル、シュ
ウ酸ブチル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香
酸ベンジルなどのエステル類や二硫化炭素、フタル酸ジ
メチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、アジピ
ン酸ジイソブチル、セバシン酸ジオクチル、リン酸トル
クレジル塩素化パラフィン、ヒマシ油などが挙げられ、
これらを単独で、又は2種以上を併用して用いられる。
本発明の精製方法に於いては、抽出溶媒として上記の疎
水性有機溶媒と水とを用いるが、これらの溶媒の仕込順
序は、PPSと疎水性有機溶媒とをあらかじめ接触(処
理)せしめた後に水を添加し、処理する順とすることが
必須である。例えばPPSに疎水性有機溶媒と水とを同時
に、又はPPSと水とをあらかじめ処理せしめた後に疎水
性有機溶媒を添加し、処理する順をとった場合は、本発
明の順と比較して、特にナトリウム塩の低減化効果に劣
るものとなる。
本発明に於いては、PPSに疎水性有機溶媒を接触せしめ
た後に、水を加えて混合溶媒として使用するが、その水
/疎水性有機溶媒の割合は5/95〜95/5重量比、好ましく
は10/90〜90/10重量比である。かかる水の割合が小さす
ぎるとナトリウム塩の抽出が不充分となり、逆に大きす
ぎた場合は低分子量成分の抽出効果が損なわれる。
本発明の精製方法においては、従来周知の回分、半連続
あるいは連続式の各種固体の抽出手段が採用可能であ
る。例えば回分操作による場合、PPS中のナトリウム塩
及び低分子量成分の量、所望の純度に応じて、適宜ポリ
マー濃度、水/疎水性有機溶媒の比率、加熱温度、時
間、サイクル回数を選択することができる。
この場合、PPSと混合溶媒との割合は、2/98〜40/60重量
比、好ましくは5/95〜25/75重量比で必要に応じて加熱
しながら混合攪拌したのち、過又は遠心分離してPPS
のケーキを得、ケーキ中に残存する混合溶媒を減圧乾燥
又は加熱乾燥により除去して精製PPSを得る。この際PPS
と混合溶媒との割合は、小さすぎるとポリマーの処理効
率が低下する。逆に大きすぎる場合は、スラリーとして
の流動性が損なわれる。
本発明に於いては、PPSにあらかじめ疎水性有機溶媒を
接触せしめた後に水を添加するが、この際、PPSと疎水
性有機溶媒の接触時間(処理時間)は特に限定されない
が、一般には5分以上、好ましくは10分〜2時間であ
る。所定時間接触せしめた後に水を添加して混合攪拌す
る。又、当該処理操作での処理温度は特に限定されない
が通常は常温〜250℃の範囲で、好ましくは50℃〜220℃
の温度範囲で実施される。
又、本発明の精製方法によると、使用済みの混合溶媒は
静置のみで水層と疎水性有機溶媒層に二層分離できる
為、回収再利用が極めて容易となる。
〈作用及び効果〉 本発明の精製方法によれば、PPSと疎水性有機溶媒とを
あらかじめ接触せしめた後に水を添加することにより、
ナトリウム塩及び低分子量成分を一挙に除去でき、しか
も使用済溶媒を容易に回収再使用できる為、製造コスト
の大巾な節減が図られる。又、本発明により得られるPP
Sは、電気特性や吸湿性、接着性耐フォッギング性が改
良されるため、電気・電子部品、自動車部品等の射出成
形品に好適であり、且つチューブ、パイプ、繊維、フィ
ルムやブロー成形品にも利用される。
〈実施例〉 以下、本発明の方法を実施例に従って説明する。尚、PP
S中のナトリウム塩は、粉末状ポリマーを白金るつぼ中
で硫酸分解せしめ、蒸溜水で希釈後、炎光分析によりナ
トリウム金属元素の定量を行い、ナトリウム含有量(PP
Sポリマーに対する含有量、単位PPS)として表示した。
又、PPS中の低分子量成分は、粉末状ポリマーをアセト
ンを抽出溶媒としてソックスレー型抽出器により5時間
還流して抽出量を求め、アセトン可溶成分(PPSポリマ
ーに対する含有量、単位重量%)として表記した。
次に、PPSの対数粘度〔η〕は0.4g/100ml溶液のポリマ
ー濃度において、α−クロルナフタレン中206℃で測定
し、式 に従い算出した値である。
尚、例中の部及び%は特別に断らない限り重量基準であ
る。
実施例1,比較例1〜4 1ステンレス製オートクレーブに有効成分61.3重量%
の硫化ナトリウム127.2gおよびN−メチルピロリドン27
6.7gを仕込み、常温から202℃まで2時間で昇温し、28g
の水及び小量のN−メチルピロリドンを溜出させた。こ
の後、パラジクロルベンゼン145gとN−メチルピロリド
ン50gを仕込み、230℃で1時間、次いで250℃で2時間
反応させ、室温まで放冷し、重合反応物を取出した。こ
の重合反応物からロータリーエバポレータを用いてN−
メチルピロリドンを溜去し、PPS/塩化ナトリウム約1/1
重量比の混合物〔M〕201gを得た。
実施例1は混合物〔M〕にあらかじめキシレンを加え
て、70℃で30分間攪拌したのち、温水を加えて更に70℃
で30分間攪拌し、過した。
この過ケーキにつき、通常の水洗を2回繰り返して乾
燥し、精製ポリマーを得た。
比較例1は実施例1でキシレンを温水に、温水をキシレ
ンに替えた以外は実施例1と同様にしてポリマーを得
た。
比較例2は混合物〔M〕にキシレンと温水を同時に加え
て70℃で1時間攪拌して過し、通常の水洗を2回繰り
返して乾燥し、ポリマーを得た。
比較例3は混合物〔M〕に温水を加えて70℃で1時間攪
拌して過し、通常の水洗を2回繰り返して乾燥し、ポ
リマーを得た。
比較例4は比較例3で温水をキシレンに替えた以外は比
較例3と同様にしてポリマーを得た。
実施例1,比較例1,2,3および4で得た試料につき、ナト
リウム含有量とアセトン可溶成分を測定した。その結果
を表に示す。
表に示す如く、本発明法によれば、PPS中のアセトン可
溶成分とNa含有量を同時に低減できることが判る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリフェニレンスルフィドを疎水性有機溶
    媒であらかじめ処理せしめた後、更に水を添加し、処理
    することを特徴とするポリフェニレンスルフィドの精製
    方法。
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