JP2011174033A - Powder coating comprising cyclic polyarylene sulfide and powder coating method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はポリアリーレンスルフィド樹脂粉体塗料に関する。より詳しくは環式ポリフェニレンスルフィドを含有する粉体塗料およびその塗装方法に関する。 The present invention relates to a polyarylene sulfide resin powder coating. More specifically, the present invention relates to a powder coating containing cyclic polyphenylene sulfide and a coating method thereof.
ポリフェニレンスルフィド(以下、PPSと略する場合もある)に代表されるポリアリーレンスルフィド(以下、PASと略す場合もある)は優れた耐熱性、バリア性、耐薬品性、電気絶縁性、耐湿熱性、難燃性などエンジニアリングプラスチックとして好適な性質を有する樹脂である。また、射出成形、押出成形により各種成形部品、フィルム、シート、繊維等に成形可能であり、各種電気・電子部品、機械部品および自動車部品など耐熱性、耐薬品性の要求される分野に幅広く用いられている。 Polyarylene sulfide (hereinafter sometimes abbreviated as PAS) represented by polyphenylene sulfide (hereinafter also abbreviated as PPS) has excellent heat resistance, barrier properties, chemical resistance, electrical insulation properties, heat and humidity resistance, It is a resin having properties suitable as an engineering plastic such as flame retardancy. Also, it can be molded into various molded parts, films, sheets, fibers, etc. by injection molding and extrusion molding, and widely used in fields requiring heat resistance and chemical resistance such as various electric / electronic parts, mechanical parts, and automotive parts. It has been.
このため、PASをベースとする塗料は金属の防錆、防食、電気絶縁処理などの分野で用いられている。このPASをベースとする塗料は、通常、粉体状もしくはスラリー状の塗料を被塗装物の表面に塗布した後、これを熱溶融させて塗膜を形成する方法が知られている(例えば特許文献1〜3)。 For this reason, paints based on PAS are used in fields such as rust prevention, corrosion prevention and electrical insulation treatment of metals. As a paint based on this PAS, there is generally known a method in which a powder or slurry paint is applied to the surface of an object to be coated and then thermally melted to form a coating film (for example, patents). Literatures 1-3).
上記ベースレジンであるPASの具体的な製造方法としては、N−メチル−2−ピロリドンなどの有機アミド溶媒中で硫化ナトリウムなどのアルカリ金属硫化物とp−ジクロロベンゼンなどのポリハロ芳香族化合物とを反応させる方法が提案されており、この方法はPASの工業的製造方法として幅広く利用されている。しかしながら、この方法では低分子量で溶融粘度の低いPASしかえられず、また、このPASは低分子量成分を多く含み、重量平均分子量と数平均分子量の比で表される分散度が非常に大きく、分子量分布の広いものである。そのため、粉体塗料に用いた場合、十分な機械特性が発現せず、また塗膜形成の加熱(焼き付け)時のガス成分が多く、塗膜にボイドが発生しやすいという問題があった。 As a specific method for producing the base resin PAS, an alkali metal sulfide such as sodium sulfide and a polyhaloaromatic compound such as p-dichlorobenzene are mixed in an organic amide solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone. A reaction method has been proposed, and this method is widely used as an industrial production method of PAS. However, in this method, only a low molecular weight and low melt viscosity PAS can be obtained, and this PAS contains a large amount of low molecular weight components, and the degree of dispersion represented by the ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight is very large. Wide distribution. For this reason, when used in powder coatings, there are problems that sufficient mechanical properties are not exhibited, and there are many gas components during heating (baking) of the coating film formation, and voids are likely to occur in the coating film.
さらに、この製造方法では塩化ナトリウム等の副生塩が多量に生成するため、重合反応後には副生塩の除去工程が必要であるが公知の処理では副生塩の完全な除去が難しく、市販の汎用的なPPS品中にはアルカリ金属含有量で1000〜3000ppm程度が含有されている。このように生成ポリマー中にアルカリ金属塩が残存していると、電気特性等の物性低下を招くといった問題が生ずる。従って、このようなポリアリーレンスルフィドを原料として用いた成形品を電気・電子部品の分野に適用しようとすると、ポリアリーレンスルフィド中のアルカリ金属による電気特性の低下が大きな障害となり、改善が望まれていた。 Further, since a large amount of by-product salt such as sodium chloride is produced in this production method, a by-product salt removal step is necessary after the polymerization reaction, but it is difficult to completely remove the by-product salt by a known treatment, and it is commercially available. In general-purpose PPS products, an alkali metal content of about 1000 to 3000 ppm is contained. Thus, when the alkali metal salt remains in the produced polymer, there arises a problem that physical properties such as electrical characteristics are lowered. Therefore, when trying to apply such a molded article using polyarylene sulfide as a raw material to the field of electric / electronic parts, the deterioration of the electrical characteristics due to alkali metal in polyarylene sulfide is a major obstacle, and improvement is desired. It was.
上記製造方法によるPASの課題である溶融粘度の低さを改善するためには、例えば空気中のような酸化性雰囲気下で気相酸化処理することで架橋構造を形成し高分子量化する工程が必要であり、プロセスがさらに煩雑になるとともに生産性の低下を招いていた(例えば、特許文献4参照)。 In order to improve the low melt viscosity, which is a problem of PAS by the above production method, there is a step of forming a crosslinked structure and increasing the molecular weight by performing a gas phase oxidation treatment in an oxidizing atmosphere such as in air. This is necessary, and the process is further complicated and the productivity is reduced (for example, see Patent Document 4).
前記PASの問題点の一つ、即ち、PASが低分子量成分を多く含み分子量分布が広い点を改善する方法として、不純物を含有するPASの混合物をPASが溶融相をなす最低温度よりも高い状態で、PASを含むポリマー溶融相と溶媒を主とする溶媒相に相分離せしめることで不純物を熱抽出に付すことにより精製する方法、または冷却後に顆粒状ポリマーを析出させて回収する方法が提案されている。これら方法では熱抽出効果により不純物が抽出されるため、PASの金属含量の低減、及び分子量分布が狭くなることが期待されるがその効果は不十分であり、また、高価な有機溶剤を使用する方法のためプロセスが煩雑であった。また、この方法ではPASの含む低分子量成分量は確かに低減するが、その効果は不十分であり、特に本発明の如くPAS樹脂粉体塗料を加熱した際(焼き付け)に、重量減少率が大きく、ガス成分が多いと、上述の如く塗膜の均一性、平滑性が低下する問題があった(例えば特許文献5及び6)。 As a method for improving one of the problems of the PAS, that is, the PAS having a large amount of low molecular weight components and a wide molecular weight distribution, a mixture of PAS containing impurities is in a state higher than the minimum temperature at which the PAS forms a molten phase. Then, a method of purifying impurities by subjecting them to thermal extraction by phase separation into a polymer melt phase containing PAS and a solvent phase mainly, or a method of precipitating and recovering a granular polymer after cooling is proposed. ing. In these methods, impurities are extracted by the heat extraction effect, so it is expected that the metal content of PAS is reduced and the molecular weight distribution is narrowed, but the effect is insufficient, and an expensive organic solvent is used. The process was complicated due to the method. In addition, the amount of low molecular weight components contained in PAS is certainly reduced by this method, but the effect is insufficient, and especially when the PAS resin powder coating is heated (baked) as in the present invention, the weight reduction rate is reduced. If the gas component is large and contains a large amount of gas, there is a problem that the uniformity and smoothness of the coating film are lowered as described above (for example, Patent Documents 5 and 6).
また、狭い分子量分布を有するPASの製造方法として、環状アリーレンスルフィドオリゴマーをイオン性の開環重合触媒下で、加熱開環重合する方法が開示されている。この方法では前記特許文献5及び6とは異なり、煩雑な有機溶剤洗浄操作を行わずに狭い分子量分布を有するPASを得ることが期待でき、また、低分子量成分の少ないPASを得ることが期待できる。しかしながらこの方法ではPASの合成においてチオフェノールのナトリウム塩等、硫黄のアルカリ金属塩を開環重合触媒として用いるため、得られるPASにアルカリ金属が多量に残留するという問題があった。またこの方法において開環重合触媒の使用量を低減することでPASへのアルカリ金属残留量を低減しようとした場合、得られるPASの分子量が不十分となる問題があった。さらに、この方法により得られるPASを加熱した際の重量減少率については、何ら開示はないが、該方法で用いる開始剤はPASと比較して分子量が低いため、該方法で得られるPASを加熱した際の重量減少が大きく、ガス発生量が多く、これは成形加工性や機械強度の低下を招く要因となっていた(例えば特許文献7及び8)。 Further, as a method for producing a PAS having a narrow molecular weight distribution, a method in which a cyclic arylene sulfide oligomer is heated and subjected to ring-opening polymerization under an ionic ring-opening polymerization catalyst is disclosed. In this method, unlike Patent Documents 5 and 6, it can be expected to obtain a PAS having a narrow molecular weight distribution without performing a complicated organic solvent washing operation, and it can be expected to obtain a PAS having a low low molecular weight component. . However, in this method, since a sulfur alkali metal salt such as a sodium salt of thiophenol is used as a ring-opening polymerization catalyst in the synthesis of PAS, there is a problem that a large amount of alkali metal remains in the obtained PAS. Further, in this method, when an attempt is made to reduce the residual amount of alkali metal in PAS by reducing the amount of ring-opening polymerization catalyst used, there is a problem that the molecular weight of the resulting PAS becomes insufficient. Furthermore, although there is no disclosure about the weight loss rate when the PAS obtained by this method is heated, the initiator used in the method has a lower molecular weight than PAS, so the PAS obtained by the method is heated. The weight loss during the process was large and the amount of gas generated was large, which was a factor that caused a decrease in molding processability and mechanical strength (for example, Patent Documents 7 and 8).
前記方法で得られるPASの問題点、すなわちPASへのアルカリ金属残留量を低減する方法として、加熱により硫黄ラジカルを発生する重合開始剤の存在下で環状の芳香族チオエーテルオリゴマーを開環重合するPASの製造方法が開示されている。この方法では重合開始剤に非イオン性化合物を用いるため、得られるPASのアルカリ金属含有量が低減されると思われる。しかしながら、該方法で得られるポリフェニレンスルフィドのガラス転移温度は85℃と低く、これは分子量が低く、該ポリフェニレンスルフィドが低分子量成分を多量に含むためと思われる。さらに、該方法では得られるポリフェニレンスルフィドを加熱した際の重量減少率については何ら開示が無いが、該方法で用いる重合開始剤はポリフェニレンスルフィドと比較して分子量が低く、また熱安定性も劣るため、この方法で得られるポリフェニレンスルフィドを加熱した際には多量のガスが発生し、やはり均一な塗膜が得られないという課題があった(例えば特許文献9)。 The problem of PAS obtained by the above method, that is, a method for reducing the residual amount of alkali metal in PAS, is a PAS in which a cyclic aromatic thioether oligomer is subjected to ring-opening polymerization in the presence of a polymerization initiator that generates sulfur radicals by heating. A manufacturing method is disclosed. In this method, since a nonionic compound is used as a polymerization initiator, it is considered that the alkali metal content of the obtained PAS is reduced. However, the glass transition temperature of polyphenylene sulfide obtained by this method is as low as 85 ° C., which is probably because the molecular weight is low and the polyphenylene sulfide contains a large amount of low molecular weight components. Furthermore, although there is no disclosure about the weight reduction rate when the obtained polyphenylene sulfide is heated in the method, the polymerization initiator used in the method has a lower molecular weight than polyphenylene sulfide and also has poor thermal stability. When polyphenylene sulfide obtained by this method is heated, a large amount of gas is generated, and there is still a problem that a uniform coating film cannot be obtained (for example, Patent Document 9).
また、モノマー源として環状PPSと線状PPSの混合物を加熱するPPSの重合方法も知られている(非特許文献1)。この方法はPPSの安易な重合法であるが、得られるPPSの重合度は低く、例えば本発明のごとき粉体塗料には適さないPPSであった。該文献では加熱温度を高くすることで重合度の向上が見られることが開示されているが、それでもなお実用に適した分子量には到達しておらず、また、この場合は架橋構造の生成が回避できず、熱的特性の劣るPPSしか得られないことが指摘されており、より実用に適した品質の高いPPSの重合方法が望まれていた。 Also known is a PPS polymerization method in which a mixture of cyclic PPS and linear PPS is heated as a monomer source (Non-patent Document 1). Although this method is an easy polymerization method of PPS, the degree of polymerization of the obtained PPS is low, and for example, PPS is not suitable for a powder coating as in the present invention. Although this document discloses that the degree of polymerization can be improved by increasing the heating temperature, it still does not reach a molecular weight suitable for practical use, and in this case, the formation of a crosslinked structure is not achieved. It has been pointed out that only PPS having inferior thermal properties cannot be obtained, and a high-quality PPS polymerization method more suitable for practical use has been desired.
一方、PASを加熱した際の重量減少率を減ずる方法として、PASを熱処理する方法について従来から多くの提案がなされており、たとえばポリフェニレンスルフィドを酸素雰囲気下、融点未満で熱処理する方法や、ポリフェニレンスルフィドを不活性ガス雰囲気下、融点未満で熱処理する方法などが開示されている(たとえば特許文献10及び11)。これらの方法で得られるポリアリーレンスルフィドは、確かに熱処理を施さないPASと比較して加熱した際の重量減少率が低減する傾向にあるが、それでもなお加熱した際の重量減少率は満足できる水準ではなかった。さらにこの方法で得られるポリフェニレンスルフィドは低分子量成分を多く含み、重量平均分子量と数平均分子量の比で表される分散度が非常に大きく、分子量分布の広いポリマーであって、且つアルカリ金属含有量もはなはだ多い純度の低い物であるという問題も解決されていなかった。 On the other hand, as a method of reducing the weight reduction rate when PAS is heated, many proposals have been made regarding a method of heat-treating PAS. For example, a method of heat-treating polyphenylene sulfide in an oxygen atmosphere below the melting point, polyphenylene sulfide And the like are disclosed in an inert gas atmosphere at a temperature lower than the melting point (for example, Patent Documents 10 and 11). The polyarylene sulfide obtained by these methods certainly has a tendency to reduce the weight loss rate when heated compared to PAS without heat treatment, but the weight loss rate when heated is still satisfactory. It wasn't. Furthermore, the polyphenylene sulfide obtained by this method contains many low molecular weight components, has a very high degree of dispersion expressed by the ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight, has a wide molecular weight distribution, and has an alkali metal content. The problem of the low purity of the product has not been solved.
PASを熱処理する別の方法としてはベント口を有する押出機を用いてPAS樹脂の溶融押出をする際にベント口を窒素でパージしつつ、ベント口を減圧に保ちながら溶融押出を行うことで得られるPAS樹脂ペレットが開示されている(たとえば特許文献12)。この方法では熱処理をPASの融点以上の減圧条件下で行っているため、熱処理中のデガス効果に優れ、この方法で得られるPASは加熱した際の重量減少率が低減できることが期待できるが、その水準はいまだなお満足できるものではなかった。さらに、この方法によるPASペレットも前記のポリフェニレンスルフィドと類似の分子量分布特性及びアルカリ金属含有量特性を有し、純度が十分に高いとは言い難いものであった。 Another method for heat-treating PAS is obtained by performing melt extrusion while purging the vent port with nitrogen and keeping the vent port at a reduced pressure while performing melt extrusion of the PAS resin using an extruder having a vent port. PAS resin pellets are disclosed (for example, Patent Document 12). In this method, since the heat treatment is performed under a reduced pressure condition higher than the melting point of PAS, the degas effect during the heat treatment is excellent, and the PAS obtained by this method can be expected to reduce the weight loss rate when heated. The level was still not satisfactory. Furthermore, the PAS pellets produced by this method also have molecular weight distribution characteristics and alkali metal content characteristics similar to those of the polyphenylene sulfide, and it is difficult to say that the purity is sufficiently high.
一方、PAS樹脂からなる粉体塗料については、従来技術で得られる線上PAS樹脂からなる粉体塗料が多数開示されているが、本発明の特徴を有する環式PASを含有する粉体塗料は知られておらず、それ故に、上述の通り機械的強度に優れ、かつガス発生量の低減されたポリアリーレンスルフィド樹脂粉体塗料が得られることは全く知られていない。 On the other hand, regarding powder coatings made of PAS resin, many powder coatings made of linear PAS resin obtained by the prior art have been disclosed. However, powder coatings containing cyclic PAS having the characteristics of the present invention are known. Therefore, as described above, it is not known at all that a polyarylene sulfide resin powder coating having excellent mechanical strength and reduced gas generation can be obtained.
そこで、本発明は、上述の問題を鑑み、塗膜形成後のガス発生量が少なく、しいては塗膜欠点(ボイド)の少ない平滑性、均一性に優れた塗膜を形成できるポリアリーレンスルフィド樹脂粉体塗料を提供することを課題とする。 Therefore, in view of the above-mentioned problems, the present invention provides a polyarylene sulfide capable of forming a coating film having a low level of gas generation after the coating film is formed and thus having a smoothness and uniformity with a small number of coating film defects (voids). It is an object to provide a resin powder coating.
本発明者らは、上記課題解決のため鋭意検討を重ねた結果、本発明に到達した。 The inventors of the present invention have arrived at the present invention as a result of intensive studies for solving the above problems.
すなわち、本発明は
1.ポリアリーレンスルフィド樹脂100重量%中に、下記一般式(1)で表される環式ポリアリーレンスルフィド混合物を5重量%以上含有することを特徴とするポリアリーレンスルフィド樹脂粉体塗料、
That is, the present invention is 1. A polyarylene sulfide resin powder coating comprising 5% by weight or more of a cyclic polyarylene sulfide mixture represented by the following general formula (1) in 100% by weight of a polyarylene sulfide resin:
(Arはアリーレン基を表し、mは2〜50の整数である。)
2.前記環式ポリアリーレンスルフィドを少なくとも50重量%以上含み、かつ重量平均分子量が10,000未満である1記載のポリアリーレンスルフィド樹脂粉体塗料、
3.前記一般式(1)で表される環式ポリアリーレンスルフィド混合物が、式中の繰り返し数mが4〜12のものを含むことを特徴とする1または2のいずれかに記載のポリアリーレンスルフィド樹脂粉体塗料、
4.さらに、0価遷移金属化合物を含む1〜3のいずれかに記載のポリアリーレンスルフィド樹脂粉体塗料、
5.前記0価遷移金属化合物の含有量がポリアリーレンスルフィド樹脂の硫黄原子に対し0.001〜20モル%である4に記載のポリアリーレンスルフィド樹脂粉体塗料、
6.アルカリ金属含量が100ppm以下であることを特徴とする1〜5のいずれか1項に記載のポリアリーレンスルフィド樹脂粉体塗料、
7.実質的にアルカリ金属がナトリウムであることを特徴とする6記載のポリアリーレンスルフィド樹脂粉体塗料、
8.実質的に塩素以外のハロゲンを含まないことを特徴とする1〜7のいずれかに1項に記載のポリアリーレンスルフィド樹脂粉体塗料、
9.1〜8のいずれか1項に記載のポリアリーレンスルフィド樹脂粉体塗料を、基材上に静電塗装し、加熱することを特徴とする粉体塗装方法、
10.加熱温度が250〜400℃であることを特徴とする9記載の粉体塗装方法、
11.加熱時間が5〜60分であることを特徴とする9または10いずれかに記載の粉体塗装方法、
12.9〜11のいずれか1項に記載の塗装方法で得られる塗装物、
を提供するものである。
(Ar represents an arylene group, and m is an integer of 2 to 50.)
2. 2. The polyarylene sulfide resin powder coating according to 1, comprising at least 50% by weight or more of the cyclic polyarylene sulfide and having a weight average molecular weight of less than 10,000.
3. The polyarylene sulfide resin according to any one of 1 and 2, wherein the cyclic polyarylene sulfide mixture represented by the general formula (1) includes a compound having a repeating number m of 4 to 12 in the formula Powder paint,
4). Furthermore, the polyarylene sulfide resin powder coating according to any one of 1 to 3, comprising a zero-valent transition metal compound,
5. The polyarylene sulfide resin powder coating according to 4, wherein the content of the zero-valent transition metal compound is 0.001 to 20 mol% with respect to sulfur atoms of the polyarylene sulfide resin,
6). The polyarylene sulfide resin powder coating according to any one of 1 to 5, wherein the alkali metal content is 100 ppm or less,
7). The polyarylene sulfide resin powder coating according to 6, wherein the alkali metal is substantially sodium,
8). The polyarylene sulfide resin powder coating material according to any one of 1 to 7, which substantially contains no halogen other than chlorine,
9.1-8 powder coating method characterized in that the polyarylene sulfide resin powder coating according to any one of 9 to 8 is electrostatically coated on a substrate and heated.
10. The powder coating method according to 9, wherein the heating temperature is 250 to 400 ° C,
11. The powder coating method according to any one of 9 and 10, wherein the heating time is 5 to 60 minutes,
A coated product obtained by the coating method according to any one of 12.9 to 11,
Is to provide.
本発明のポリアリーレンスルフィド樹脂を粉体塗料として用いることにより、ボイドのない、表面平滑性、均一性に優れた塗膜を形成できる。 By using the polyarylene sulfide resin of the present invention as a powder coating material, a coating film free from voids and excellent in surface smoothness and uniformity can be formed.
以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明において「重量」とは「質量」を意味する。 Embodiments of the present invention will be described below. In the present invention, “weight” means “mass”.
(1)ポリアリーレンスルフィド(PAS)樹脂粉体塗料
本発明の粉体塗料を構成するPAS樹脂とは、式、−(Ar−S)−の繰り返し単位を主要構成単位とする、好ましくは当該繰り返し単位を80モル%以上含有するホモポリマーまたはコポリマーである。Arとしては下記の式(A)〜式(L)などであらわされる単位などがあるが、なかでも式(A)が特に好ましい。
(1) Polyarylene sulfide (PAS) resin powder coating The PAS resin constituting the powder coating of the present invention has a repeating unit of the formula,-(Ar-S)-as the main structural unit, preferably the repeating unit. A homopolymer or copolymer containing 80 mol% or more of units. Ar includes units represented by the following formulas (A) to (L), among which the formula (A) is particularly preferable.
(R1,R2は水素、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン基から選ばれた置換基であり、R1とR2は同一でも異なっていてもよい) (R1 and R2 are substituents selected from hydrogen, an alkyl group, an alkoxy group, and a halogen group, and R1 and R2 may be the same or different.)
この繰り返し単位を主要構成単位とする限り、下記の式(M)〜式(P)などで表される少量の分岐単位または架橋単位を含むことができる。これら分岐単位または架橋単位の共重合量は、−(Ar−S)−の単位1モルに対して0〜1モル%の範囲であることが好ましい。 As long as this repeating unit is a main structural unit, it can contain a small amount of branching units or crosslinking units represented by the following formulas (M) to (P). The amount of copolymerization of these branched units or cross-linked units is preferably in the range of 0 to 1 mol% with respect to 1 mol of-(Ar-S)-units.
また、本発明におけるPASは上記繰り返し単位を含むランダム共重合体、ブロック共重合体及びそれらの混合物のいずれかであってもよい。 The PAS in the present invention may be any of a random copolymer, a block copolymer and a mixture thereof containing the above repeating unit.
これらの代表的なものとして、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリフェニレンスルフィドケトン、これらのランダム共重合体、ブロック共重合体及びそれらの混合物などが挙げられる。特に好ましいPASとしては、ポリマーの主要構成単位としてp−フェニレンスルフィド単位 Typical examples of these include polyphenylene sulfide, polyphenylene sulfide sulfone, polyphenylene sulfide ketone, random copolymers thereof, block copolymers, and mixtures thereof. Particularly preferred PASs include p-phenylene sulfide units as the main structural unit of the polymer.
を80モル%以上、特に90モル%以上含有するポリフェニレンスルフィド(以下、PPSと略すこともある)が挙げられる。 And polyphenylene sulfide (hereinafter sometimes abbreviated as PPS) containing 80 mol% or more, particularly 90 mol% or more.
また、本発明の粉体塗料に用いるPAS樹脂は、次項(2)で説明する環式ポリアリーレンスルフィド(以下環式PASと呼ぶことがある)を5重量%以上含んでいることが特徴である。 Further, the PAS resin used in the powder coating of the present invention is characterized by containing 5% by weight or more of cyclic polyarylene sulfide (hereinafter sometimes referred to as cyclic PAS) described in the next item (2). .
すなわち本発明者らは、当該環式ポリアリーレンスルフィドが300〜400℃の溶融状態で開環重合し、高重合度体の線上PAS樹脂を与える性質を利用し、粉体塗装における塗膜形成工程(以下「焼付け」と呼ぶことがある)で環式PASの開環重合を行うことによって、塗膜形成時のガス発生を低減でき、しいてはボイドのない平面平滑性に優れたPAS樹脂塗膜を形成できることを見出し本発明に到達した。 That is, the present inventors use the property that the cyclic polyarylene sulfide undergoes ring-opening polymerization in a molten state at 300 to 400 ° C. to give a highly polymerized linear PAS resin, and a coating film forming process in powder coating By performing ring-opening polymerization of cyclic PAS (hereinafter sometimes referred to as “baking”), gas generation at the time of coating film formation can be reduced, and thus there is no void-free PAS resin coating with excellent planar smoothness. The inventors have found that a film can be formed and have reached the present invention.
この理由としては、従来技術によって得られるPAS樹脂は、分子量分布が広く、低分子量成分を多く含有するため、焼付け時に低分子量成分の熱分解によるガスが発生し、しいては得られる塗膜にボイドが発生し、均一な塗膜が得られないが、本発明の環式ポリアリーレンスルフィドを含むPAS樹脂を粉体塗装し、焼付けを行うと、上述の通り、焼き付け時に高重合度化するため、塗膜を形成するPAS樹脂は分子量分布が狭く、低分子量成分の含有量が小さいため、ガス発生量を低減でき、しいてはボイドのない均一性の高い塗膜が得られると推測している。 This is because the PAS resin obtained by the prior art has a wide molecular weight distribution and contains many low molecular weight components, so gas is generated by thermal decomposition of the low molecular weight components during baking, and the resulting coating film is Although a void is generated and a uniform coating cannot be obtained, when the PAS resin containing the cyclic polyarylene sulfide of the present invention is powder coated and baked, as described above, the degree of polymerization is increased during baking. The PAS resin that forms the coating film has a narrow molecular weight distribution and a low content of low molecular weight components, so it is possible to reduce the amount of gas generated, and it is assumed that a highly uniform coating film without voids can be obtained. Yes.
一方、環式PASの含有率が5重量%未満の場合は、塗膜形成時のガス発生量が増加し、しいてはボイドが発生しやすくなり、本発明の目的を達成することができない。また、環式PASの含有率は、より好ましい態様においては30重量%、さらに好ましくは50重量%、さらに好ましくは80重量%、最も好ましくは90重量%である。 On the other hand, when the content of cyclic PAS is less than 5% by weight, the amount of gas generated during the formation of the coating film increases, and voids are easily generated, and the object of the present invention cannot be achieved. Moreover, the content rate of cyclic PAS is 30 weight% in a more preferable aspect, More preferably, it is 50 weight%, More preferably, it is 80 weight%, Most preferably, it is 90 weight%.
また、本発明のポリアリーレンスルフィド樹脂の分子量に特に制限はないが、上限値は重量平均分子量で20,000未満が好ましく、10,000未満がより好ましく、5000以下がさらに好ましく、3000以下が最も好ましい。また、下限値は、重量平均分子量で300以上が好ましく、400以上がより好ましく、500以上がさらに好ましい。 The molecular weight of the polyarylene sulfide resin of the present invention is not particularly limited, but the upper limit is preferably a weight average molecular weight of less than 20,000, more preferably less than 10,000, still more preferably 5000 or less, and most preferably 3000 or less. preferable. Further, the lower limit is preferably 300 or more, more preferably 400 or more, and further preferably 500 or more in terms of weight average molecular weight.
また、本発明のPAS樹脂粉体塗料は、主成分である環式ポリアリーレンスルフィド中のアルカリ金属含有量が少ないことから、これを焼付け、高重合度化して得られるPAS樹脂塗膜中に含まれるアルカリ金属含有量も低減されるという特徴を有する。PAS樹脂粉体塗料中のアルカリ金属含量は、好ましい態様において100ppm以下、さらに好ましくは50ppm以下、より好ましくは30ppm以下、更に好ましくは10ppm以下である。 The PAS resin powder coating of the present invention is contained in the PAS resin coating film obtained by baking and increasing the degree of polymerization because the alkali metal content in the cyclic polyarylene sulfide as the main component is small. The alkali metal content is also reduced. In a preferred embodiment, the alkali metal content in the PAS resin powder coating is 100 ppm or less, more preferably 50 ppm or less, more preferably 30 ppm or less, still more preferably 10 ppm or less.
PAS樹脂粉体塗料中のアルカリ金属含有量が100ppmを超えた場合、これを焼付けして得られるPAS樹脂塗膜の、例えば高度な電気絶縁特性が要求される用途における信頼性が低下するなど、用途に制限が生じるため好ましくない。ここで本発明におけるPAS樹脂粉体塗料中のアルカリ金属含有量とは、例えばPAS樹脂粉体塗料を電気炉等を用いて焼成した残渣である灰分中のアルカリ金属量から算出される値であり、前記灰分を例えばイオンクロマト法や原子吸光法により分析することで定量することができる。なお、アルカリ金属とは周期律表第IA属のリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウムのことを指すが、本発明のPASはナトリウム以外のアルカリ金属が含まないことが好ましい。ナトリウム以外のアルカリ金属を含む場合、塗膜の電気特性や熱的特性に悪影響を及ぼす傾向にある。また塗膜が各種溶剤と接した際の溶出金属量が増大する要因になる可能性があり、特に塗膜がリチウムを含む場合にこの傾向が強くなる。 When the alkali metal content in the PAS resin powder coating exceeds 100 ppm, the reliability of the PAS resin coating film obtained by baking this, for example, in applications where high electrical insulation properties are required is reduced. This is not preferable because the use is limited. Here, the alkali metal content in the PAS resin powder coating in the present invention is a value calculated from the amount of alkali metal in the ash that is a residue obtained by baking the PAS resin powder coating using an electric furnace or the like, for example. The ash content can be quantified by analyzing it by, for example, ion chromatography or atomic absorption. The alkali metal refers to lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, and francium belonging to Group IA of the periodic table, but the PAS of the present invention preferably contains no alkali metal other than sodium. When an alkali metal other than sodium is included, the electrical properties and thermal properties of the coating film tend to be adversely affected. In addition, there is a possibility that the amount of the eluted metal when the coating film comes into contact with various solvents increases, and this tendency becomes strong particularly when the coating film contains lithium.
また、本発明のPAS樹脂粉体塗料は実質的に塩素以外のハロゲン、即ちフッ素、臭素、ヨウ素、アスタチンを含まないことが好ましい。本発明のPAS樹脂粉体塗料がハロゲンとして塩素を含有する場合、通常使用される温度領域においては安定であるために塩素を少量含有しても塗膜の機械特性に対する影響が少ないが、塩素以外のハロゲンを含有する場合、それらの特異な性質が塗膜の特性、例えば電気特性や滞留安定性を悪化させる傾向にある。本発明のPAS樹脂粉体塗料がハロゲンとして塩素を含有する場合、その好ましい量は1重量%以下、より好ましくは0.5重量%以下、更に好ましくは0.2重量%以下である。 Moreover, it is preferable that the PAS resin powder coating material of the present invention does not substantially contain a halogen other than chlorine, that is, fluorine, bromine, iodine, or astatine. When the PAS resin powder paint of the present invention contains chlorine as a halogen, it is stable in the temperature range normally used, so even if it contains a small amount of chlorine, there is little influence on the mechanical properties of the coating film. When these halogens are contained, these unique properties tend to deteriorate the properties of the coating film, such as electrical properties and residence stability. When the PAS resin powder coating material of the present invention contains chlorine as a halogen, the preferable amount is 1% by weight or less, more preferably 0.5% by weight or less, and still more preferably 0.2% by weight or less.
一方、本発明のPAS樹脂粉体塗料は0価遷移金属化合物を含有しても良い。この0価遷移金属化合物によって、塗膜形成工程(焼き付け)の環式PASの開環重合反応が促進され、低温および/または短時間で焼き付けが完了するため、好ましい。このような0価遷移金属化合物の金属種としては、好ましい態様において、周期表第8族から第11族かつ第4周期から第6周期の金属が例示できる。さらに具体的には、ニッケル、パラジウム、白金、鉄、ルテニウム、ロジウム、銅、銀、金が例示できる。0価遷移金属化合物としては、各種錯体が適しているが、例えば配位子として、トリフェニルホスフィン、トリ−t−ブチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン、ジベンジリデンアセトン、ジメトキシジベンジリデンアセトン、シクロオクタジエン、カルボニルの錯体が挙げられる。具体的にはビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、ビス(トリ−t−ブチルホスフィン)パラジウム、ビス[1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン]パラジウム、ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)パラジウム、[P,P’−1,3−ビス(ジ−i−プロピルホスフィノ)プロパン][P−1,3−ビス(ジ−i−プロピルホスフィノ)プロパン]パラジウム、1,3−ビス(2,6−ジ−i−プロピルフェニル)イミダゾール−2−イリデン(1,4−ナフトキノン)パラジウム二量体、1,3−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)イミダゾール−2−イリデン(1,4−ナフトキノン)パラジウム二量体、ビス(3,5,3’,5’−ジメトキシジベンジリデンアセトン)パラジウム、ビス(トリ−t−ブチルホスフィン)白金、テトラキス(トリフェニルホスフィン)白金、テトラキス(トリフルオロホスフィン)白金、エチレンビス(トリフェニルホスフィン)白金、白金−2,4,6,8−テトラメチル−2,4,6,8−テトラビニルシクロテトラシロキサン錯体、テトラキス(トリフェニルホスフィン)ニッケル、テトラキス(トリフェニルホスファイト)ニッケル、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル、ドデカカルボニル三鉄、ペンタカルボニル鉄、ドデカカルボニル四ロジウム、ヘキサデカカルボニル六ロジウム、ドデカカルボニル三ルテニウムなどが例示できる。これらの重合触媒は、1種単独で用いてもよいし2種以上混合あるいは組み合わせて用いてもよい。 On the other hand, the PAS resin powder coating of the present invention may contain a zero-valent transition metal compound. This zero-valent transition metal compound is preferable because the ring-opening polymerization reaction of cyclic PAS in the coating film forming step (baking) is promoted and baking is completed at a low temperature and / or in a short time. As a metal seed | species of such a zerovalent transition metal compound, the metal of a periodic table 8th group to 11th group and a 4th period to a 6th period can be illustrated in a preferable aspect. More specifically, nickel, palladium, platinum, iron, ruthenium, rhodium, copper, silver and gold can be exemplified. Various complexes are suitable as the zero-valent transition metal compound. For example, triphenylphosphine, tri-t-butylphosphine, tricyclohexylphosphine, 1,2-bis (diphenylphosphino) ethane, 1 , 1'-bis (diphenylphosphino) ferrocene, dibenzylideneacetone, dimethoxydibenzylideneacetone, cyclooctadiene, and carbonyl complexes. Specifically, bis (dibenzylideneacetone) palladium, tris (dibenzylideneacetone) dipalladium, tetrakis (triphenylphosphine) palladium, bis (tri-t-butylphosphine) palladium, bis [1,2-bis (diphenylphosphine) Fino) ethane] palladium, bis (tricyclohexylphosphine) palladium, [P, P′-1,3-bis (di-i-propylphosphino) propane] [P-1,3-bis (di-i-propyl) Phosphino) propane] palladium, 1,3-bis (2,6-di-i-propylphenyl) imidazol-2-ylidene (1,4-naphthoquinone) palladium dimer, 1,3-bis (2,4 , 6-Trimethylphenyl) imidazol-2-ylidene (1,4-naphthoquinone) palladium dimer, bi (3,5,3 ′, 5′-dimethoxydibenzylideneacetone) palladium, bis (tri-t-butylphosphine) platinum, tetrakis (triphenylphosphine) platinum, tetrakis (trifluorophosphine) platinum, ethylenebis (tri Phenylphosphine) platinum, platinum-2,4,6,8-tetramethyl-2,4,6,8-tetravinylcyclotetrasiloxane complex, tetrakis (triphenylphosphine) nickel, tetrakis (triphenylphosphite) nickel, Examples thereof include bis (1,5-cyclooctadiene) nickel, dodecacarbonyl triiron, pentacarbonyl iron, dodecacarbonyl tetrarhodium, hexadecacarbonyl hexarhodium, dodecacarbonyl triruthenium and the like. These polymerization catalysts may be used alone or in combination of two or more.
上記0価遷移金属化合物の添加方法は、これら0価遷移金属化合物を直接、本発明の環式PASを含むPAS樹脂粉体塗料に添加してもよいし、系内で0価遷移金属化合物を形成させてもよい。ここで後者のように系内で0価遷移金属化合物を形成させるには、遷移金属の塩などの遷移金属化合物と配位子となる化合物を添加することで、系内で遷移金属の錯体を形成する方法、あるいは、遷移金属の塩などの遷移金属化合物と配位子となる化合物で形成された錯体を添加する方法などが挙げられる。0価以外の遷移金属塩は環式ポリアリーレンスルフィドの転化を促進しないため、配位子となる化合物の添加が必要である。以下に本発明で使用される遷移金属化合物と配位子、及び、遷移金属化合物と配位子で形成された錯体の例を挙げる。系内で0価遷移金属化合物を形成するための遷移金属化合物としては、例えば、種々の遷移金属の酢酸塩、ハロゲン化物などが例示できる。ここで遷移金属種としては例えば、ニッケル、パラジウム、白金、鉄、ルテニウム、ロジウム、銅、銀、金の酢酸塩、ハロゲン化物などが例示でき、具体的には酢酸ニッケル、塩化ニッケル、臭化ニッケル、ヨウ化ニッケル、硫化ニッケル、酢酸パラジウム、塩化パラジウム、臭化パラジウム、ヨウ化パラジウム、硫化パラジウム、塩化白金、臭化白金、酢酸鉄、塩化鉄、臭化鉄、ヨウ化鉄、酢酸ルテニウム、塩化ルテニウム、臭化ルテニウム、酢酸ロジウム、塩化ロジウム、臭化ロジウム、酢酸銅、塩化銅、臭化銅、酢酸銀、塩化銀、臭化銀、酢酸金、塩化金、臭化金などが挙げられる。また、系内で0価遷移金属化合物を形成するために同時に添加する配位子としては、環式ポリアリーレンスルフィドと遷移金属化合物とを加熱した際に0価の遷移金属を生成するものであれば特に限定はされないが、塩基性化合物が好ましく、例えばトリフェニルホスフィン、トリ−t−ブチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン、ジベンジリデンアセトン、炭酸ナトリウム、エチレンジアミンなどが挙げられる。また、遷移金属化合物と配位子となる化合物で形成された錯体としては、上記のような種々の遷移金属塩と配位子からなる錯体が挙げられる。具体的にはビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムジアセタート、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムジクロリド、[1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン]パラジウムジクロリド、[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウムジクロリド、ジクロロ(1,5’−シクロオクタジエン)パラジウム、ビス(エチレンジアミン)パラジウムジクロリド、ビス(トリフェニルホスフィン)ニッケルジクロリド、[1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン]ニッケルジクロリド、[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ニッケルジクロリド、ジクロロ(1,5’−シクロオクタジエン)白金などが例示できる。これらの遷移金属化合物及び配位子は、1種単独で用いてもよいし2種以上混合あるいは組み合わせて用いてもよい。 The zero-valent transition metal compound may be added by adding these zero-valent transition metal compounds directly to the PAS resin powder coating material containing the cyclic PAS of the present invention. It may be formed. Here, in order to form a zero-valent transition metal compound in the system as in the latter case, a transition metal compound such as a transition metal salt and a ligand compound are added to form a transition metal complex in the system. And a method of adding a complex formed of a transition metal compound such as a transition metal salt and a compound serving as a ligand. Since transition metal salts other than zero valence do not promote the conversion of cyclic polyarylene sulfide, it is necessary to add a compound serving as a ligand. Examples of transition metal compounds and ligands used in the present invention and complexes formed of transition metal compounds and ligands are given below. Examples of the transition metal compound for forming a zero-valent transition metal compound in the system include acetates and halides of various transition metals. Examples of the transition metal species include nickel, palladium, platinum, iron, ruthenium, rhodium, copper, silver, gold acetate, halide and the like. Specifically, nickel acetate, nickel chloride, nickel bromide. , Nickel iodide, nickel sulfide, palladium acetate, palladium chloride, palladium bromide, palladium iodide, palladium sulfide, platinum chloride, platinum bromide, iron acetate, iron chloride, iron bromide, iron iodide, ruthenium acetate, chloride Examples include ruthenium, ruthenium bromide, rhodium acetate, rhodium chloride, rhodium bromide, copper acetate, copper chloride, copper bromide, silver acetate, silver chloride, silver bromide, gold acetate, gold chloride, and gold bromide. The ligand added simultaneously to form a zero-valent transition metal compound in the system is one that generates a zero-valent transition metal when the cyclic polyarylene sulfide and the transition metal compound are heated. Although not particularly limited, basic compounds are preferable, and examples thereof include triphenylphosphine, tri-t-butylphosphine, tricyclohexylphosphine, 1,2-bis (diphenylphosphino) ethane, 1,1′-bis (diphenylphosphine). Fino) ferrocene, dibenzylideneacetone, sodium carbonate, ethylenediamine and the like. Moreover, as a complex formed with the compound used as a transition metal compound and a ligand, the complex which consists of the above various transition metal salts and a ligand is mentioned. Specifically, bis (triphenylphosphine) palladium diacetate, bis (triphenylphosphine) palladium dichloride, [1,2-bis (diphenylphosphino) ethane] palladium dichloride, [1,1′-bis (diphenylphosphine) Fino) ferrocene] palladium dichloride, dichloro (1,5′-cyclooctadiene) palladium, bis (ethylenediamine) palladium dichloride, bis (triphenylphosphine) nickel dichloride, [1,2-bis (diphenylphosphino) ethane] nickel Examples include dichloride, [1,1′-bis (diphenylphosphino) ferrocene] nickel dichloride, dichloro (1,5′-cyclooctadiene) platinum and the like. These transition metal compounds and ligands may be used alone or in combination of two or more.
使用する0価遷移金属化合物の濃度は、目的とするPAS樹脂粉体塗料の分子量ならびに0価遷移金属化合物の種類により異なるが、通常、PAS樹脂粉体塗料の硫黄原子に対して0.001〜20モル%、好ましくは0.005〜15モル%、さらに好ましくは0.01〜10モル%である。0.001モル%以上では環式ポリアリーレンスルフィドはポリアリーレンスルフィドへ十分に転化し、20モル%以下では前述した特性を有するポリアリーレンスルフィドを得ることができる。 The concentration of the zero-valent transition metal compound used varies depending on the molecular weight of the target PAS resin powder coating and the type of the zero-valent transition metal compound, but is usually 0.001 to the sulfur atom of the PAS resin powder coating. It is 20 mol%, preferably 0.005 to 15 mol%, more preferably 0.01 to 10 mol%. If it is 0.001 mol% or more, the cyclic polyarylene sulfide is sufficiently converted to polyarylene sulfide, and if it is 20 mol% or less, a polyarylene sulfide having the above-described properties can be obtained.
上記0価遷移金属化合物の添加に際しては、本発明のPAS樹脂粉体塗料にそのまま添加すればよいが、さらに添加した後、均一に分散させることが好ましい。均一に分散させる方法として、例えば機械的に分散させる方法、溶媒を用いて分散させる方法などが挙げられる。機械的に分散させる方法として、具体的には粉砕機、撹拌機、混合機、振とう機、乳鉢を用いる方法などが例示できる。溶媒を用いて分散させる方法として、具体的には環式ポリアリーレンスルフィドを適宜な溶媒に溶解または分散し、これに重合触媒を所定量加えた後、溶媒を除去する方法などが例示できる。また、重合触媒の分散に際して、重合触媒が固体である場合、より均一な分散が可能となるため重合触媒の平均粒径は1mm以下であることが好ましい。 When the zero-valent transition metal compound is added, it may be added as it is to the PAS resin powder coating material of the present invention. Examples of the uniform dispersion method include a mechanical dispersion method and a dispersion method using a solvent. Specific examples of the mechanical dispersion method include a pulverizer, a stirrer, a mixer, a shaker, and a method using a mortar. Specific examples of the method of dispersing using a solvent include a method of dissolving or dispersing cyclic polyarylene sulfide in an appropriate solvent, adding a predetermined amount of a polymerization catalyst thereto, and then removing the solvent. In addition, when the polymerization catalyst is dispersed, when the polymerization catalyst is a solid, it is preferable that the average particle size of the polymerization catalyst is 1 mm or less because more uniform dispersion is possible.
(2)環式ポリアリーレンスルフィド
本発明の粉体塗料に用いるPAS樹脂を構成する環式ポリアリーレンスルフィドとは、式−(Ar−S)−の繰り返し単位を主要構成単位とする環式化合物であり、好ましくは当該繰り返し単位を80重量%以上、より好ましくは90重量%以上、さらに好ましくは95重量%以上含有する下記一般式(1)のごとき化合物である。Arとしては前記式(A)〜式(L)などであらわされる単位などがあるが、なかでも式(A)が特に好ましく、この場合、本発明により得られる粉体塗料は優れた耐熱性などの特性が得られやすい。
(2) Cyclic polyarylene sulfide The cyclic polyarylene sulfide constituting the PAS resin used in the powder coating of the present invention is a cyclic compound having a repeating unit of the formula-(Ar-S)-as a main structural unit. And preferably a compound represented by the following general formula (1) containing 80% by weight or more of the repeating unit, more preferably 90% by weight or more, and still more preferably 95% by weight or more. Ar includes units represented by the above formulas (A) to (L), among which the formula (A) is particularly preferable. In this case, the powder coating obtained by the present invention has excellent heat resistance and the like. It is easy to obtain the characteristics.
なお、環式ポリアリーレンスルフィドにおいては前記式(A)〜式(L)などの繰り返し単位をランダムに含んでも良いし、ブロックで含んでも良く、それらの混合物のいずれかであってもよい。これらの代表的なものとして、環式ポリフェニレンスルフィド(前記式(A)、式(B)、式(F)〜式(K))、環式ポリフェニレンスルフィドスルホン(前記式(D))、環式ポリフェニレンスルフィドケトン(前記式(C))、環式ポリフェニレンスルフィドエーテル(前記式(E))、これらが含まれる環式ランダム共重合体、環式ブロック共重合体およびそれらの混合物などが挙げられる。特に好ましい環式ポリアリーレンスルフィドとしては、主要構成単位としてp−フェニレンスルフィド単位 In addition, in cyclic polyarylene sulfide, repeating units, such as said Formula (A)-Formula (L), may be included at random, may be included in a block, and any of those mixtures may be sufficient. Typical examples of these are cyclic polyphenylene sulfide (formula (A), formula (B), formula (F) to formula (K)), cyclic polyphenylene sulfide sulfone (formula (D)), cyclic Examples thereof include polyphenylene sulfide ketone (formula (C)), cyclic polyphenylene sulfide ether (formula (E)), cyclic random copolymers, cyclic block copolymers, and mixtures thereof. Particularly preferred cyclic polyarylene sulfides include p-phenylene sulfide units as the main structural unit.
を、−(Ar−S)−の繰り返し単位を主要構成単位とする環式化合物中に80重量%以上、特に90重量%以上含有する環式ポリフェニレンスルフィド(以下、環式PPSと略すこともある)が挙げられ、この場合、本発明により得られる粉体塗料は優れた耐熱性などの特性が得られやすい。 Is a cyclic polyphenylene sulfide (hereinafter, abbreviated as cyclic PPS) containing 80% by weight or more, particularly 90% by weight or more in a cyclic compound having a repeating unit of-(Ar-S)-as a main structural unit. In this case, the powder coating obtained by the present invention is likely to obtain excellent characteristics such as heat resistance.
環式ポリアリーレンスルフィドの前記(1)式中の繰り返し数mに特に制限は無いが、2〜50が好ましく、2〜25がより好ましく、4〜12がさらに好ましい範囲として例示できる。後述するように本発明のポリアリーレンスルフィド樹脂の塗膜形成工程(焼き付け)は、当該環式ポリアリーレンスルフィドが融解する温度範囲以上で行われる必要があるが、mが小さくなると環式ポリアリーレンスルフィドの融解温度が低くなる傾向にあるため、ポリアリーレンスルフィドプレポリマーの重合をより低い温度で行えるという点で、mを50以下にすることは有利となる。 Although there is no restriction | limiting in particular in the repeating number m in the said (1) Formula of cyclic polyarylene sulfide, 2-50 are preferable, 2-25 are more preferable, and 4-12 can be illustrated as a still more preferable range. As will be described later, the polyarylene sulfide resin coating film forming step (baking) of the present invention needs to be performed at a temperature higher than the temperature range at which the cyclic polyarylene sulfide is melted. Therefore, it is advantageous to set m to 50 or less in that the polymerization of the polyarylene sulfide prepolymer can be performed at a lower temperature.
また、環式ポリアリーレンスルフィドは、単一の繰り返し数を有する単独化合物、異なる繰り返し数を有する環式ポリアリーレンスルフィドの混合物のいずれでも良いが、異なる繰り返し数を有する環式ポリアリーレンスルフィドの混合物の方が、単一の繰り返し数を有する単独化合物よりも融解温度が低い傾向があり、異なる繰り返し数を有する環式ポリアリーレンスルフィドの混合物を用いることは、前記した重合温度をより低くできるため好ましい。 The cyclic polyarylene sulfide may be either a single compound having a single repeating number or a mixture of cyclic polyarylene sulfides having different repeating numbers, but may be a mixture of cyclic polyarylene sulfides having different repeating numbers. However, the melting temperature tends to be lower than that of a single compound having a single repeating number, and it is preferable to use a mixture of cyclic polyarylene sulfides having different repeating numbers because the polymerization temperature can be lowered.
このような環状PAS化合物は、公知のPASの製造方法によって、PASと環状PAS化合物を含むPAS混合物を得た後、該PAS混合物から環状PAS化合物を抽出することにより得ることができる。以下にその製造方法について説明する。 Such a cyclic PAS compound can be obtained by obtaining a PAS mixture containing PAS and a cyclic PAS compound by a known PAS production method and then extracting the cyclic PAS compound from the PAS mixture. The manufacturing method will be described below.
(3)環状PAS化合物の原料となるPAS混合物の製造方法
PAS混合物の製造方法としては、公知の技術を用いることができ、たとえば、少なくともp−ジクロロベンゼンに代表されるポリハロゲン化芳香族化合物、硫化ナトリウムに代表されるアルカリ金属硫化物及びN−メチル−2−ピロリドンに代表される有機極性溶媒を含有する混合物を加熱して、PAS混合物およびアルカリ金属ハライドを含む反応溶液を調製し、該反応液をたとえば水等で処理することでPAS混合物(PASと環状PAS化合物)を得る方法や、ジフェニルジスルフィド類もしくはチオフェノール類を酸化重合することでPAS混合物を得る方法が例示できる。ただし、これら方法で一般に得られるPAS混合物中に含まれる環状PAS化合物は通常5重量%未満と低いため、環状PAS化合物を5重量%以上含むPAS混合物を得るためには、たとえばPAS混合物の重合の際に、重合溶媒を多量に用いるなどの特殊な方法が必要であり、このような方法で効率よく多量のPAS混合物を得ることは経済的に不利であり、工業的には成立に難がある。
(3) Manufacturing method of PAS mixture used as raw material of cyclic PAS compound As a manufacturing method of the PAS mixture, a known technique can be used. For example, a polyhalogenated aromatic compound represented by at least p-dichlorobenzene, A mixture containing an alkali metal sulfide typified by sodium sulfide and an organic polar solvent typified by N-methyl-2-pyrrolidone is heated to prepare a reaction solution containing a PAS mixture and an alkali metal halide. Examples thereof include a method of obtaining a PAS mixture (PAS and cyclic PAS compound) by treating the liquid with water or the like, and a method of obtaining a PAS mixture by oxidative polymerization of diphenyl disulfides or thiophenols. However, since the cyclic PAS compound generally contained in the PAS mixture generally obtained by these methods is as low as less than 5% by weight, in order to obtain a PAS mixture containing 5% by weight or more of the cyclic PAS compound, for example, polymerization of the PAS mixture is performed. In this case, a special method such as using a large amount of a polymerization solvent is necessary, and it is economically disadvantageous to obtain a large amount of PAS mixture efficiently by such a method, and it is difficult to establish it industrially. .
前記以外のPAS混合物の製造方法としては、たとえば、少なくともp−ジクロロベンゼンに代表されるポリハロゲン化芳香族化合物、硫化ナトリウムに代表されるアルカリ金属硫化物及びN−メチル−2−ピロリドンに代表される有機極性溶媒を含有する混合物を加熱し重合した後、220℃以下に冷却して得られた、少なくとも顆粒状のPASと顆粒状PAS以外のPAS混合物、有機極性溶媒、水、およびハロゲン化アルカリ金属塩を含む反応液から顆粒状のPASを取り除いた際に得られる回収スラリーからPAS混合物を得る方法が好ましく例示できる。なお、ここで顆粒状PASとは平均目開き0.175mmの標準ふるい(80meshふるい)で回収できるPAS成分を指す。この方法によって得られるPAS混合物は重量平均分子量が5,000以下の低分子量PASを多く含み、たとえば前記顆粒状PASと比較して機械物性などの特性が大幅に劣るため、一般的工業材料用途への適用は困難であり工業利用上の価値のないものとして従来は認識されていた。そのため、この方法で得られるPAS混合物は通常、産業廃棄物として処理されていた。 Other methods for producing the PAS mixture include, for example, polyhalogenated aromatic compounds represented by at least p-dichlorobenzene, alkali metal sulfides represented by sodium sulfide, and N-methyl-2-pyrrolidone. At least granular PAS and a PAS mixture other than granular PAS, organic polar solvent, water, and alkali halide obtained by heating and polymerizing the mixture containing the organic polar solvent A preferred example is a method of obtaining a PAS mixture from a recovered slurry obtained when granular PAS is removed from a reaction solution containing a metal salt. Here, granular PAS refers to a PAS component that can be recovered with a standard sieve (80 mesh sieve) having an average aperture of 0.175 mm. The PAS mixture obtained by this method contains a large amount of low molecular weight PAS having a weight average molecular weight of 5,000 or less. For example, the properties such as mechanical properties are significantly inferior to those of the granular PAS. Has been conventionally recognized as being difficult and not worth industrial use. Therefore, the PAS mixture obtained by this method has usually been treated as industrial waste.
本発明者らは前記顆粒状PAS以外のPAS混合物を詳細に分析した結果、このPASには前記式(1)で表される環状PAS(m=2〜50)が10重量%以上含まれており、特にこれらはm=2〜50の混合物として得られることから、本発明の環状PAS化合物を得るための原料として好ましいことを見いだした。このことは、従来は産業廃棄物とされていたものから、産業上極めて利用価値の高い化合物を本発明の方法によって回収できるといった観点で、意義の大きなことである。 As a result of detailed analysis of the PAS mixture other than the granular PAS, the present inventors include 10% by weight or more of the cyclic PAS (m = 2 to 50) represented by the formula (1). In particular, since these were obtained as a mixture of m = 2 to 50, they were found to be preferable as a raw material for obtaining the cyclic PAS compound of the present invention. This is significant from the viewpoint of recovering a compound having an extremely high industrial utility value from what was conventionally regarded as industrial waste by the method of the present invention.
前記回収スラリーからPASを回収する方法としては、たとえば回収スラリーから少なくとも50重量%以上の有機極性溶媒を除去し、残留物を得て、これに水を添加した後、所望に応じて酸を加えて、少なくとも残存有機極性溶媒およびハロゲン化アルカリ金属塩を除去してPAS混合物を分離回収して得る方法や、回収スラリーからPAS混合物を析出させ固体状成分としてPASを回収する方法、たとえば回収スラリーに水を加えることでPASを析出させた後に公知の固液分離法であるデカンテーション、遠心分離及び濾過などの手法によって、固体成分としてPASを得る方法などを例示することができる。 As a method for recovering PAS from the recovered slurry, for example, at least 50% by weight or more of an organic polar solvent is removed from the recovered slurry, a residue is obtained, water is added thereto, and then an acid is added as desired. A method in which at least the residual organic polar solvent and the alkali metal halide are removed and the PAS mixture is separated and recovered, or a method in which the PAS mixture is precipitated from the recovered slurry and PAS is recovered as a solid component, such as a recovered slurry. Examples thereof include a method of obtaining PAS as a solid component by a known solid-liquid separation method such as decantation, centrifugation, and filtration after precipitation of PAS by adding water.
(4)環状PAS化合物含有溶液の調製
本発明ではPAS化合物を、前記式(1)記載の環状PAS化合物(m=2〜50)を溶解可能な溶剤と接触させて環状PAS化合物を含む溶液を調製する。
(4) Preparation of cyclic PAS compound-containing solution In the present invention, a solution containing a cyclic PAS compound is prepared by bringing the PAS compound into contact with a solvent capable of dissolving the cyclic PAS compound (m = 2 to 50) described in formula (1). Prepare.
ここで用いる溶剤としては環状PAS化合物を溶解可能な溶剤であれば特に制限はないが、溶解を行う環境において環状PAS化合物は溶解するが、PASは溶解しにくい溶剤が好ましく、PASは溶解しない溶剤がより好ましい。PASを前記溶剤と接触させる際の反応系圧力は常圧もしくは微加圧が好ましく、特に常圧が好ましく、このような圧力の反応系はそれを構築する反応器の部材が安価であるという利点がある。この観点から反応系圧力は、高価な耐圧容器を必要とする加圧条件は避けることが望ましい。用いる溶剤としてはPASや環状PAS化合物の分解や架橋など好ましくない副反応を実質的に引き起こさないものが好ましく、PAS混合物を溶剤と接触させる操作をたとえば常圧環流条件下で行う場合に好ましい溶剤としては、例えばベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒、クロロホルム、ブロモホルム、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、クロロベンゼン、2,6−ジクロロトルエン等のハロゲン系溶媒、アセトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルブチルケトン、アセトフェノン等のケトン系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジイソプロピルエーテル等のエーテル系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、トリメチルリン酸、N,N−ジメチルイミダゾリジノンなどの極性溶媒を例示できるが、中でもベンゼン、トルエン、キシレン、クロロホルム、ブロモホルム、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、クロロベンゼン、2,6−ジクロロトルエン、アセトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルブチルケトン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジイソプロピルエーテル、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、トリメチルリン酸、N,N−ジメチルイミダゾリジノンが好ましく、トルエン、キシレン、クロロホルム、塩化メチレン、テトラヒドロフランがより好ましく例示できる。 The solvent used here is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving the cyclic PAS compound. However, a solvent in which the cyclic PAS compound dissolves in a dissolving environment but PAS is difficult to dissolve, and a solvent in which PAS does not dissolve is preferred. Is more preferable. The pressure of the reaction system when the PAS is brought into contact with the solvent is preferably normal pressure or slight pressure, and particularly preferably normal pressure. The reaction system of such pressure is advantageous in that the components of the reactor for constructing it are inexpensive. There is. From this point of view, it is desirable that the reaction system pressure avoid pressurizing conditions that require an expensive pressure vessel. As the solvent to be used, those which do not substantially cause undesired side reactions such as decomposition and crosslinking of PAS and cyclic PAS compounds are preferable, and as a preferable solvent when the operation of bringing the PAS mixture into contact with the solvent is performed, for example, under atmospheric pressure reflux conditions. Are, for example, hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, xylene, halogen solvents such as chloroform, bromoform, methylene chloride, 1,2-dichloroethane, 1,1,1-trichloroethane, chlorobenzene, 2,6-dichlorotoluene, Ketone solvents such as acetone, diethyl ketone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl butyl ketone, acetophenone, ether solvents such as diethyl ether, tetrahydrofuran, diisopropyl ether, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethyl Examples include polar solvents such as cetamide, dimethyl sulfoxide, trimethyl phosphoric acid, N, N-dimethylimidazolidinone, among which benzene, toluene, xylene, chloroform, bromoform, methylene chloride, 1,2-dichloroethane, 1,1, 1-trichloroethane, chlorobenzene, 2,6-dichlorotoluene, acetone, diethyl ketone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl butyl ketone, diethyl ether, tetrahydrofuran, diisopropyl ether, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, Dimethyl sulfoxide, trimethyl phosphate and N, N-dimethylimidazolidinone are preferable, and toluene, xylene, chloroform, methylene chloride and tetrahydrofuran are more preferable. It can be shown.
PASを溶剤と接触させる際の雰囲気に特に制限はないが、接触させる際の温度や時間などの条件によってPASや溶剤が酸化劣化するような場合には、非酸化性雰囲気下で行うことが望ましい。なお、非酸化性雰囲気とは気相の酸素濃度が5体積%以下、好ましくは2体積%以下、更に好ましくは酸素を実質的に含有しない雰囲気、即ち窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス雰囲気であることを指し、この中でも特に経済性及び取扱いの容易さの面からは窒素雰囲気が好ましい。 There is no particular limitation on the atmosphere in which the PAS is brought into contact with the solvent. However, when the PAS or the solvent is oxidized and deteriorated depending on conditions such as the temperature and time at which the PAS is brought into contact with the solvent, it is desirable to perform in a non-oxidizing atmosphere. . Note that the non-oxidizing atmosphere is an atmosphere having a gas phase oxygen concentration of 5% by volume or less, preferably 2% by volume or less, more preferably an oxygen-free atmosphere such as nitrogen, helium, argon, or the like. Among these, a nitrogen atmosphere is particularly preferable from the viewpoints of economy and ease of handling.
PAS混合物を溶剤と接触させる温度に特に制限はないが、一般に温度が高いほど環状PAS化合物の溶剤への溶解は促進される傾向にある。前記したように、PAS混合物の溶剤との接触は大気圧下でおこなうことが好適であるので、上限温度は使用する溶剤の大気圧下での環流条件温度にすることが望ましく、前述した好ましい溶剤を用いる場合はたとえば20〜150℃を具体的な温度範囲として例示できる。 The temperature at which the PAS mixture is brought into contact with the solvent is not particularly limited, but generally, the higher the temperature, the more the dissolution of the cyclic PAS compound in the solvent tends to be promoted. As described above, since the contact of the PAS mixture with the solvent is preferably performed under atmospheric pressure, the upper limit temperature is preferably set to the reflux condition temperature under atmospheric pressure of the solvent used. For example, 20 to 150 ° C. can be exemplified as a specific temperature range.
PAS混合物を溶剤と接触させる時間は、用いる溶剤種や温度等によって異なるため一意的には限定できないが、たとえば1分〜50時間が例示でき、短すぎると環状PASの溶剤への溶解が不十分になる傾向にあり、また長すぎても溶剤への溶解は飽和状態に達し、それ以上の効果は得られない。 The time for bringing the PAS mixture into contact with the solvent varies depending on the type of solvent used, the temperature, etc., but cannot be uniquely limited. For example, 1 minute to 50 hours can be exemplified, and if it is too short, the cyclic PAS is not sufficiently dissolved in the solvent. If it is too long, dissolution in the solvent reaches a saturated state, and no further effect can be obtained.
PASを溶剤と接触させる方法は、公知の一般的な手法を用いれば良く特に限定はないが、たとえばPAS混合物と溶剤を混合し、必要に応じて攪拌した後溶液部分を回収する方法、各種フィルター上のPAS混合物に溶剤をシャワーすると同時に環状PASを溶剤に溶解させる方法、ソックスレー抽出法原理による方法などいかなる方法も用いることができる。PASと溶剤を接触させる際の溶剤の使用量に特に制限はないが、たとえばPAS重量に対する浴比で0.5〜100の範囲が例示できる。浴比が小さすぎるとPAS混合物と溶剤の混合が困難になるだけでなく、環状PAS化合物の溶剤への溶解が不十分になる傾向にある。浴比が大きい方が一般に環状PAS化合物の溶剤への溶解には有利であるが、大きすぎてもそれ以上の効果は望めず、逆に溶剤使用量増大による経済的不利益が生じることがある。なお、PASと溶剤の接触を繰り返し行う場合は、小さい浴比でも十分な効果を得られる場合が多い。またソックスレー抽出法は、その原理上、PASと溶剤の接触を繰り返し行う場合と類似の効果が得られるので、この場合も小さな浴比で十分な効果を得られる場合が多い。 The method of bringing PAS into contact with a solvent is not particularly limited as long as a known general method is used. For example, a method of collecting a PAS mixture and a solvent, stirring the solution as necessary, and then collecting a solution portion, various filters Any method can be used, such as a method in which the PAS mixture is showered with a solvent and at the same time the cyclic PAS is dissolved in the solvent, or a method based on the Soxhlet extraction principle. Although there is no restriction | limiting in particular in the usage-amount of the solvent at the time of making PAS and a solvent contact, For example, the range of 0.5-100 can be illustrated by the bath ratio with respect to PAS weight. When the bath ratio is too small, not only is the mixing of the PAS mixture and the solvent difficult, but the cyclic PAS compound tends to be insufficiently dissolved in the solvent. A larger bath ratio is generally advantageous for dissolving a cyclic PAS compound in a solvent, but if it is too large, no further effect can be expected, and conversely, there may be an economic disadvantage due to an increase in the amount of solvent used. . When the contact between the PAS and the solvent is repeated, a sufficient effect can often be obtained even with a small bath ratio. In addition, the Soxhlet extraction method, in principle, provides an effect similar to the case where the contact between the PAS and the solvent is repeated, and in this case, a sufficient effect can often be obtained with a small bath ratio.
PASを溶剤と接触させた後に、環状PAS化合物を溶解した溶液が、残りの固形状のPASを含む固液スラリー状で得られた場合、公知の固液分離法を用いて溶液部を回収する。固液分離方法としては、たとえば濾過による分離、遠心分離、デカンテーション等を例示できる。このようにして分離した溶液については、後述する溶剤の除去を行う。一方、残存した固体成分については、環状PAS化合物がまだ残存している場合、具体的には重量基準で0.05重量%以上の環状PAS化合物が残存している場合には、再度溶剤との接触及び溶液の回収を繰り返し行うことでより収率よく環状PAS化合物を得ることができる。また、環状PAS化合物がほとんど残存していない、具体的には環状PAS化合物の残存が重量基準で0.05重量%未満の場合には、残存溶剤を除去することで、残存した固体状のPASは、高純度なPASとして好適にリサイクル可能である。 After the PAS is brought into contact with the solvent, when the solution in which the cyclic PAS compound is dissolved is obtained in the form of a solid-liquid slurry containing the remaining solid PAS, the solution portion is recovered using a known solid-liquid separation method. . Examples of the solid-liquid separation method include separation by filtration, centrifugation, and decantation. For the solution thus separated, the solvent described later is removed. On the other hand, for the remaining solid component, when the cyclic PAS compound still remains, specifically, when 0.05% by weight or more of the cyclic PAS compound remains on a weight basis, A cyclic PAS compound can be obtained with higher yield by repeatedly performing contact and solution recovery. Further, when the cyclic PAS compound hardly remains, specifically, when the cyclic PAS compound remains less than 0.05% by weight, the residual solid PAS is removed by removing the residual solvent. Can be suitably recycled as high-purity PAS.
(5)環状PAS化合物溶液からの溶剤の除去
本発明では前述のようにして得られた前記式(1)で表される環状PAS化合物(m=2〜50)を含む溶液から溶剤の除去を行い、環状PAS化合物を得る。ここで溶剤の除去は、たとえば加熱し、常圧以下で処理する方法や、膜を利用した溶剤の除去を例示できるが、より収率よく、また効率よく環状PAS化合物を得るとの観点では常圧以下で加熱して溶剤を除去する方法が好ましい。なお、前述の様にして得られた環状PAS化合物を含む溶液は温度によっては固形物を含む場合もあるが、この場合の固形物も環状PAS化合物に属するものであるので、溶剤の除去時に溶剤に可溶の成分とともに回収する事が望ましく、これにより収率よく環状PAS化合物を得られるようになる。
(5) Removal of solvent from cyclic PAS compound solution In the present invention, the solvent is removed from the solution containing the cyclic PAS compound (m = 2 to 50) represented by the formula (1) obtained as described above. To obtain a cyclic PAS compound. The removal of the solvent can be exemplified by, for example, a method of heating and treating at normal pressure or less, and removal of the solvent using a membrane. However, from the viewpoint of obtaining a cyclic PAS compound with higher yield and efficiency. A method of removing the solvent by heating at a pressure lower than the pressure is preferred. The solution containing the cyclic PAS compound obtained as described above may contain a solid depending on the temperature. In this case, the solid belongs to the cyclic PAS compound. It is desirable to recover together with the soluble component, whereby a cyclic PAS compound can be obtained with good yield.
溶剤の除去は、少なくとも50重量%以上、好ましくは70重量%以上、更に好ましくは90重量%以上、よりいっそう好ましくは95重量%以上の溶剤を除去することが望ましい。加熱による溶剤の除去を行う際の温度は用いる溶剤の特性に依存するため一意的には限定できないが、通常、20〜150℃、好ましくは40〜120℃の範囲が選択できる。また、溶剤の除去を行う圧力は常圧以下が好ましく、これにより溶剤の除去をより低温で行うことが可能になる。 In removing the solvent, it is desirable to remove at least 50% by weight, preferably 70% by weight or more, more preferably 90% by weight or more, and still more preferably 95% by weight or more. Although the temperature at which the solvent is removed by heating depends on the characteristics of the solvent used, it cannot be limited uniquely. However, the temperature can usually be selected from 20 to 150 ° C, preferably from 40 to 120 ° C. In addition, the pressure for removing the solvent is preferably normal pressure or lower, which makes it possible to remove the solvent at a lower temperature.
(6)その他後処理
(3)〜(5)に記載の方法により得られた環状PAS化合物は十分に高純度であり、m=2〜50の環状PAS化合物として好適に用いることができるが、さらに以下に述べる後処理を付加的に施すことによってよりいっそう純度の高い環状PAS化合物やm=6の環状PAS単体を得ることが可能である。
(6) Other post-treatments The cyclic PAS compounds obtained by the methods described in (3) to (5) have sufficiently high purity, and can be suitably used as cyclic PAS compounds with m = 2 to 50. Furthermore, it is possible to obtain a cyclic PAS compound with higher purity and a cyclic PAS simple substance with m = 6 by additionally performing post-treatment described below.
前記(3)〜(5)までの操作によって得られた環状PAS化合物は、用いた溶剤の特性によっては、PAS中に含まれる不純物成分を含む場合がある。このような少量の不純物を含む環状PAS化合物を不純物は溶解するが、環状PAS化合物は溶解しない、もしくは環状PAS化合物の溶解しにくい第二の溶剤と接触させることで、不純物成分を選択的に除去することが可能な場合が多い。 The cyclic PAS compound obtained by the operations (3) to (5) may contain an impurity component contained in PAS depending on the characteristics of the solvent used. Impurities are dissolved in cyclic PAS compounds containing such small amounts of impurities, but cyclic PAS compounds are not dissolved or contacted with a second solvent in which cyclic PAS compounds are difficult to dissolve, thereby selectively removing impurity components. Often it is possible to do.
環状PAS化合物を前記第二の溶剤と接触させる際の反応系圧力は常圧もしくは微加圧が好ましく、特に常圧が好ましく、このような圧力の反応系はそれを構築する部材が安価であるという利点がある。この観点から反応系圧力は、高価な耐圧容器を必要とする加圧条件は避けることが望ましい。第二の溶剤として好ましい溶剤としては、目的とする環状PAS化合物の分解や架橋など好ましくない副反応を実質的に引き起こさないものが好ましく、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、フェノール、クレゾール、ポリエチレングリコールなどのアルコール・フェノール系溶媒、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、シクロペンタン等の炭化水素系溶媒アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルブチルケトン、アセトフェノン等のケトン系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ペンチル、酢酸オクチル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸ペンチル、サリチル酸メチル、蟻酸エチル、等のカルボン酸エステル系溶媒が例示でき、なかでもメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、シクロペンタンが好ましく、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、アセトン、酢酸エチルが特に好ましい。これらの溶媒は1種類または2種類以上の混合物として使用することができる。 The pressure of the reaction system when the cyclic PAS compound is contacted with the second solvent is preferably normal pressure or slight pressure, and particularly preferably normal pressure, and the reaction system having such pressure is inexpensive to construct the members. There is an advantage. From this point of view, it is desirable that the reaction system pressure avoid pressurizing conditions that require an expensive pressure vessel. As the preferred solvent as the second solvent, those which do not substantially cause undesirable side reactions such as decomposition and crosslinking of the target cyclic PAS compound are preferable. For example, methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, ethylene glycol, Alcohol / phenolic solvents such as propylene glycol, phenol, cresol, polyethylene glycol, hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, heptane, octane, cyclohexane, cyclopentane, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl butyl ketone, Ketone solvents such as acetophenone, methyl acetate, ethyl acetate, pentyl acetate, octyl acetate, methyl butyrate, ethyl butyrate, pentyl butyrate, methyl salicylate, ethyl formate, etc. Examples of rubonic acid solvents include methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, ethylene glycol, propylene glycol, pentane, hexane, heptane, octane, cyclohexane, and cyclopentane, and methanol, ethanol, propanol, and ethylene. Glycol, pentane, hexane, heptane, octane, cyclohexane, acetone and ethyl acetate are particularly preferred. These solvents can be used as one kind or a mixture of two or more kinds.
環状PAS化合物を第二の溶剤と接触させる温度に特に制限はないが、上限温度は使用する第二の溶剤の常圧下での環流条件温度にすることが望ましく、前述した好ましい第二の溶剤を用いる場合はたとえば20〜100℃が好ましい温度範囲として例示でき、より好ましくは25〜80℃が例示できる。 There is no particular limitation on the temperature at which the cyclic PAS compound is brought into contact with the second solvent, but the upper limit temperature is preferably the reflux condition temperature under normal pressure of the second solvent to be used. When using, 20-100 degreeC can be illustrated as a preferable temperature range, for example, More preferably, 25-80 degreeC can be illustrated.
環状PAS化合物を第二の溶剤と接触させる時間は、用いる溶剤種や温度等によって異なるため一意的には限定できないが、たとえば1分〜50時間が例示でき、短すぎると環状PAS化合物中の不純物の第二の溶剤への溶解が不十分になる傾向にあり、また長すぎても第二の溶剤への不純物の溶解は飽和状態に達し、それ以上の効果は得られない。 The time for contacting the cyclic PAS compound with the second solvent cannot be uniquely limited because it varies depending on the type of solvent used, the temperature, etc., but for example, 1 minute to 50 hours can be exemplified, and if it is too short, impurities in the cyclic PAS compound In this case, the dissolution of the impurities in the second solvent reaches a saturated state, and no further effect can be obtained.
環状PAS化合物を第二の溶剤と接触させる方法としては固体状の環状PAS化合物と第二の溶剤を必要に応じて攪拌して混合する方法、各種フィルター上の環状PAS化合物固体に第二の溶剤をシャワーすると同時に不純物を第二の溶剤に溶解させる方法、固体状の環状PAS化合物を第二の溶剤を用いたソックスレー抽出を用いる方法や、溶液状の環状PAS化合物もしくは溶剤を含む環状PAS化合物スラリーを第二の溶剤と接触させて、第二の溶剤の存在下で環状PAS化合物を析出させる方法などを用いることができる。なかでも溶剤を含む環状PAS化合物スラリーを第二の溶剤と接触させる方法は、操作後に得られる環状PAS化合物の純度が高く、有効な方法である。 As a method for bringing the cyclic PAS compound into contact with the second solvent, a method in which the solid cyclic PAS compound and the second solvent are stirred and mixed as necessary, and the second solvent is added to the cyclic PAS compound solid on various filters. A method of dissolving impurities in a second solvent at the same time as showering, a method using Soxhlet extraction of a solid cyclic PAS compound using a second solvent, a cyclic PAS compound slurry containing a solution-like cyclic PAS compound or solvent For example, a method in which the cyclic PAS compound is precipitated in the presence of the second solvent by bringing the compound into contact with the second solvent can be used. In particular, the method of bringing a cyclic PAS compound slurry containing a solvent into contact with the second solvent is an effective method because the cyclic PAS compound obtained after the operation has a high purity.
環状PAS化合物を第二の溶剤と接触させた後には、環状PAS化合物が第二の溶剤中に析出したスラリーが得られるので、公知の固液分離法を用いて固体状の環状PAS化合物を回収する。固液分離方法としては、たとえば濾過による分離、遠心分離、デカンテーション等を例示できる。固液分離後に得られた環状PAS化合物中に不純物がまだ残存している場合は、再度環状PAS化合物と第二の溶剤とを接触させて、さらに不純物を除去することも可能である。 After contacting the cyclic PAS compound with the second solvent, a slurry in which the cyclic PAS compound is precipitated in the second solvent is obtained, so that the solid cyclic PAS compound is recovered using a known solid-liquid separation method. To do. Examples of the solid-liquid separation method include separation by filtration, centrifugation, and decantation. If impurities still remain in the cyclic PAS compound obtained after solid-liquid separation, it is also possible to contact the cyclic PAS compound and the second solvent again to further remove the impurities.
(7)環状ポリアリーレンスルフィドの特性
かくして得られた環状PAS化合物は前記式(1)におけるmが2〜50であり、さらに前記式(1)で表されるm=2〜25の異なるmを有する環状PAS化合物が好ましく、さらにm=4〜12の環状PASの混合物であることが好ましい。mがこの範囲の場合、後述するように環状PASからなるポリアリーレンスルフィド樹脂の塗膜形成時の溶融加熱による高重合度化が速やかに進行することを見出し、本発明に到達した。
また(3)〜(6)に記載の方法により得られた環状PAS化合物は十分に高純度であるが、条件によっては、不純物として直鎖状PASオリゴマーが含有することもある。また前述したようにこの直鎖状PASオリゴマーとm=13以上の環状PAS化合物の区別は、現時点の最新分析技術では困難である。この直鎖状PASオリゴマーと推定されるオリゴマー成分の重量平均分子量(Mw)は、前記(3)で記載した環状PAS化合物の原料となるPASの製造方法により異なるが、通常、5000以下のものであり、場合によっては2000以下のものである。
(7) Characteristics of Cyclic Polyarylene Sulfide The cyclic PAS compound thus obtained has m in the formula (1) of 2 to 50, and m = 2 to 25 represented by the formula (1). The cyclic PAS compound is preferably a cyclic PAS mixture having m = 4 to 12. When m is in this range, as described later, it was found that the degree of polymerization by melting and heating during the formation of a coating film of a polyarylene sulfide resin composed of cyclic PAS rapidly proceeds, and the present invention has been achieved.
Moreover, although the cyclic PAS compound obtained by the method described in (3) to (6) is sufficiently high in purity, a linear PAS oligomer may be contained as an impurity depending on conditions. Further, as described above, it is difficult to distinguish this linear PAS oligomer from a cyclic PAS compound having m = 13 or more with the latest analysis technique at present. The weight average molecular weight (Mw) of the oligomer component estimated to be a linear PAS oligomer varies depending on the production method of PAS used as the raw material of the cyclic PAS compound described in (3) above, but is usually 5000 or less. Yes, in some cases it is 2000 or less.
なお環状PAS化合物中に不純物として残存する直鎖状のPASオリゴマーは、環状PAS化合物に比べ、熱安定性が悪く、揮発性ガス成分量が増加すること、さらに後述するが、環状PAS化合物中にこれらが不純物として多量に含まれていると、環状PAS化合物の溶融加熱によるPASへの転化が不十分になるという問題が発生する。 The linear PAS oligomer remaining as an impurity in the cyclic PAS compound has poor thermal stability and increases the amount of volatile gas components as compared with the cyclic PAS compound. If these are contained in a large amount as impurities, there arises a problem that the conversion of the cyclic PAS compound to PAS by melting and heating becomes insufficient.
そのため、(3)〜(6)に記載の方法により得られるPAS樹脂中の直鎖状PASオリゴマーの量は、PAS樹脂100重量%に対して、50重量%未満が好ましく、40重量%未満がより好ましく、さらに好ましくは30重量%未満である。 Therefore, the amount of linear PAS oligomer in the PAS resin obtained by the method described in (3) to (6) is preferably less than 50% by weight and less than 40% by weight with respect to 100% by weight of the PAS resin. More preferably, it is less than 30% by weight.
なおこの時の、環状PAS化合物中の直鎖状PASオリゴマー量は、現時点の分析技術によれば、m=13以上の環状PAS化合物との総量として、MALDI−TOF−MSにより定量することが可能である。 The amount of linear PAS oligomer in the cyclic PAS compound at this time can be quantified by MALDI-TOF-MS as the total amount with the cyclic PAS compound of m = 13 or more according to the present analysis technique. It is.
また特開平10−77408号公報に記載されているように、架橋タイプのPASから、環状PAS化合物をソックスレー抽出し、抽出液を冷却し、析出した白色固体を「再結晶法」により、環状PAS単体が高純度で得られることが開示されている。また架橋タイプのPASに比べ、回収量は少ないものの、直鎖状のPASからも、同じように抽出操作し、「再結晶」することにより同じように環状PAS単体を高純度で得ることが可能である。 Further, as described in JP-A-10-77408, a cyclic PAS compound is subjected to Soxhlet extraction from a crosslinked type PAS, the extract is cooled, and the precipitated white solid is subjected to cyclic PAS by a “recrystallization method”. It is disclosed that a simple substance can be obtained with high purity. Although the recovery amount is smaller than that of cross-linked PAS, it is possible to obtain cyclic PAS with high purity in the same way from linear PAS by the same extraction operation and “recrystallization”. It is.
すなわち(3)〜(6)に記載の方法によれば、得られる環状PAS化合物は異なるmを有する混合物であり、得られた環状PAS化合物は、単一のmからなる環状PAS単体に比べ、融解温度が低いという特徴があり、このことはたとえば環状PAS化合物を簡便な方法で、低い溶融加熱温度で高分子量体に転化することができ、後述するように、粉体塗料としたときに、より低温で焼付けが可能となる。 That is, according to the method described in (3) to (6), the obtained cyclic PAS compound is a mixture having different m, and the obtained cyclic PAS compound is compared with a single cyclic PA consisting of m, There is a feature that the melting temperature is low, which means that, for example, a cyclic PAS compound can be converted into a high molecular weight polymer at a low melting heating temperature by a simple method. Baking is possible at a lower temperature.
また、かくして得られる環式PASは、好ましい態様において、アルカリ金属含量が100ppm以下、より好ましくは50ppm以下、さらに好ましくは30ppm以下、最も好ましくは10ppmであることから、後述の塗膜形成(粉体塗装)よって得られるPAS樹脂塗膜が高純度となり、塗膜の電気特性、機械特性に優れるという特徴を有している。 Further, the cyclic PAS thus obtained has, in a preferred embodiment, an alkali metal content of 100 ppm or less, more preferably 50 ppm or less, further preferably 30 ppm or less, and most preferably 10 ppm. The PAS resin coating film obtained by (coating) has a high purity and is characterized by excellent electrical and mechanical properties of the coating film.
(8)本発明のPAS樹脂からなる粉体塗料の特性
かくして得られるPAS樹脂からなる粉末は、上記環式PASを含有していることから、従来の線上PAS樹脂粉末からなる粉体塗料と比較して、焼き付け時のガス発生量が少なく、しいては得られる塗膜のボイド発生を抑制できるため、粉体塗料として好適である。
(8) Characteristics of the powder coating material comprising the PAS resin of the present invention Since the powder comprising the PAS resin thus obtained contains the cyclic PAS, it is compared with the powder coating material comprising the conventional linear PAS resin powder. And since the amount of gas generation at the time of baking is small, and generation of voids in the resulting coating film can be suppressed, it is suitable as a powder coating material.
本発明の粉体塗料はPAS樹脂単独でもよいし、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じて、他の添加剤、例えば、二酸化チタン、弁柄(酸化鉄)、カーボンブラックのような着色顔料;ガラスビーズ、ガラス粉末、ガラス短繊維、ガラスフレーク、タルク、炭酸カルシウム、硫酸バリウムのような無機充填材;紫外線安定剤;防錆剤などを適量添加してもよい。また、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリイミド、ポリアミドイミド、エポキシ樹脂のような他のポリマーを添加してもよい。 The powder coating material of the present invention may be a PAS resin alone or, if necessary, other additives such as titanium dioxide, valve stem (iron oxide), carbon black and the like, as long as the object of the present invention is not impaired. An appropriate amount of inorganic pigments such as glass beads, glass powder, short glass fibers, glass flakes, talc, calcium carbonate, and barium sulfate; UV stabilizers; Further, other polymers such as polyamide, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene oxide, polyimide, polyamideimide, and epoxy resin may be added.
以上のような成分を添加する場合には、本発明のPAS樹脂と上記添加剤を例えばヘンシェルミキサーのような撹拌装置で均一に混合することができる。 When the above components are added, the PAS resin of the present invention and the above additives can be uniformly mixed with a stirring device such as a Henschel mixer.
(9)粉体塗装方法
本発明の組成物は、常法の粉体塗装法により、金属、ガラス、セラミックスのような被塗装物の表面に塗装され、ついで所定温度で所定時間加熱(以下焼付けと呼ぶ)が施される。また、粉体塗装に先立って、被塗装物の表面に適宜なプライマーを下塗りしておいてもよい。
(9) Powder coating method The composition of the present invention is coated on the surface of an object to be coated such as metal, glass or ceramic by a conventional powder coating method, and then heated at a predetermined temperature for a predetermined time (hereinafter baked). Called). Prior to powder coating, an appropriate primer may be primed on the surface of the object to be coated.
前記した本発明のPAS樹脂は、環式ポリアリーレンスルフィドが焼付け工程において、加熱溶融時に塗装面上で高重合度体に転化するため、従来PAS樹脂の焼付け時に発生するガスを低減でき、しいては塗膜のボイド発生を抑制することが可能となった。 In the PAS resin of the present invention described above, since the cyclic polyarylene sulfide is converted into a high polymerization degree on the coated surface at the time of heating and melting in the baking process, the gas generated during baking of the conventional PAS resin can be reduced. Can suppress the generation of voids in the coating film.
したがって焼付け温度はPAS樹脂特に主成分である環式PASが溶融解する温度であることが好ましく、このような温度条件であれば特に制限は無い。焼付け温度がPAS樹脂の溶融解温度未満では塗膜を得るのに長時間が必要となる傾向がある。 Accordingly, the baking temperature is preferably a temperature at which the PAS resin, particularly the cyclic PAS as the main component, melts and is not particularly limited as long as it is such a temperature condition. If the baking temperature is lower than the melting temperature of the PAS resin, a long time tends to be required to obtain a coating film.
なお、本発明のPAS樹脂が溶融解する温度は、組成や分子量、また、加熱時の環境により変化するため、一意的に示すことはできないが、例えばPAS樹脂を示差走査型熱量計で分析することで溶融解温度を把握することが可能である。但し、温度が高すぎると環式PAS間、焼付けにより生成したPAS間などでの架橋反応や分解反応に代表される好ましくない副反応が生じやすくなる傾向にあり、得られる塗膜の特性が低下する場合があるため、このような好ましくない副反応が顕著に生じる温度は避けることが望ましい。具体的な加熱温度の下限としては、180℃以上が例示でき、好ましくは200℃以上、より好ましくは220℃以上、さらに好ましくは240℃以上、よりいっそう好ましくは250℃以上である。この温度範囲では、環式ポリアリーレンスルフィドが溶融解し、短時間でポリアリーレンスルフィドを得ることができる。一方、温度が高すぎると環式ポリアリーレンスルフィド間、加熱により生成したポリアリーレンスルフィド間、及びポリアリーレンスルフィドと環式ポリアリーレンスルフィド間などでの架橋反応や分解反応に代表される好ましくない副反応が生じやすくなる傾向にあり、得られるポリアリーレンスルフィドの特性が低下する場合があるため、このような好ましくない副反応が顕著に生じる温度は避けることが望ましい。加熱温度の上限としては、400℃以下が例示でき、好ましくは360℃以下、より好ましくは320℃以下、さらに好ましくは300℃以下、よりいっそう好ましくは270℃以下である。この温度囲下では、好ましくない副反応による得られるポリアリーレンスルフィドの特性への悪影響を抑制できる傾向にあり、前述した特性を有するポリアリーレンスルフィドを得ることができる。 Note that the temperature at which the PAS resin of the present invention melts varies depending on the composition, molecular weight, and environment during heating and cannot be uniquely indicated. For example, the PAS resin is analyzed with a differential scanning calorimeter. It is possible to grasp the melting solution temperature. However, if the temperature is too high, undesirable side reactions such as cross-linking reactions and decomposition reactions between cyclic PASs and PASs produced by baking tend to occur, and the properties of the resulting coating film deteriorate. Therefore, it is desirable to avoid a temperature at which such an undesirable side reaction is remarkably generated. Specific examples of the lower limit of the heating temperature include 180 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or higher, more preferably 220 ° C. or higher, still more preferably 240 ° C. or higher, and even more preferably 250 ° C. or higher. In this temperature range, the cyclic polyarylene sulfide melts and can be obtained in a short time. On the other hand, if the temperature is too high, undesirable side reactions represented by crosslinking and decomposition reactions between cyclic polyarylene sulfides, between polyarylene sulfides produced by heating, and between polyarylene sulfides and cyclic polyarylene sulfides, etc. Therefore, it is desirable to avoid a temperature at which such undesirable side reactions are remarkably caused, since the characteristics of the resulting polyarylene sulfide may be deteriorated. As an upper limit of heating temperature, 400 degrees C or less can be illustrated, Preferably it is 360 degrees C or less, More preferably, it is 320 degrees C or less, More preferably, it is 300 degrees C or less, More preferably, it is 270 degrees C or less. Under this temperature range, adverse effects on the properties of the polyarylene sulfide obtained by an undesirable side reaction tend to be suppressed, and a polyarylene sulfide having the above-described properties can be obtained.
また、焼付け時間は使用するPAS樹脂中の環式ポリアリーレンスルフィドの含有率やm数、及び分子量などの各種特性、また、焼付け温度等の条件によって異なるため一様には規定できないが、前記した好ましくない副反応がなるべく起こらないように設定することが好ましい。具体的な焼付け時間としては0.05〜100時間が例示でき、0.1〜20時間が好ましく、0.1〜10時間がより好ましい。0.05時間未満では環式PASの高重合度体への転化が不十分になりやすく、100時間を超えると好ましくない副反応による得られる塗膜の特性への悪影響が顕在化する可能性が高くなる傾向にあるのみならず、経済的にも不利益を生じる場合がある。 In addition, the baking time cannot be uniformly defined because it varies depending on various properties such as the content, m number, and molecular weight of the cyclic polyarylene sulfide in the PAS resin to be used, and the conditions such as the baking temperature. It is preferable to set so that undesirable side reactions do not occur as much as possible. Specific examples of the baking time include 0.05 to 100 hours, preferably 0.1 to 20 hours, and more preferably 0.1 to 10 hours. If it is less than 0.05 hours, the conversion of cyclic PAS to a high degree of polymerization tends to be insufficient, and if it exceeds 100 hours, adverse effects on the properties of the resulting coating due to undesirable side reactions may become apparent. Not only does it tend to be high, it may also be economically disadvantageous.
(10)PAS樹脂の粉体塗装によって得られる塗膜の特性
本発明の環式ポリアリーレンスルフィドを含むPAS樹脂粉体塗料を焼付けして得られるPAS樹脂塗膜は、上述の通り焼付け工程において環式ポリアリーレンスルフィドが高重合度化するため、好ましい態様において、分子量分布の広がり、即ち重量平均分子量と数平均分子量の比(重量平均分子量/数平均分子量)で表される分散度が2.5以下であり、より好ましくは2.3以下、さらに好ましくは2.1以下、いっそう好ましくは2.0以下であり、低分子量成分の含有量が少ないという特徴を有する。分散度が2.5を越える場合はPAS塗膜に含まれる低分子成分の量が多くなり、このことは塗膜の機械特性低下および、塗膜形成時のガス発生量の増大になり、しいては塗膜にボイドが頻発し、均一平滑性の観点から望ましくない。なお、前記重量平均分子量及び数平均分子量は例えば示差屈折率検出器を具備したSEC(サイズ排除クロマトグラフィー)を使用して求めることができる。
(10) Properties of the coating film obtained by powder coating of PAS resin The PAS resin coating film obtained by baking the PAS resin powder coating material containing the cyclic polyarylene sulfide of the present invention is used in the baking process as described above. In order to increase the degree of polymerization of the polyarylene sulfide of the formula, in a preferred embodiment, the molecular weight distribution is broadened, that is, the degree of dispersion represented by the ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight (weight average molecular weight / number average molecular weight) is 2.5. Or less, more preferably 2.3 or less, still more preferably 2.1 or less, and even more preferably 2.0 or less, and the content of the low molecular weight component is small. When the degree of dispersion exceeds 2.5, the amount of low-molecular components contained in the PAS coating film increases, which decreases the mechanical properties of the coating film and increases the amount of gas generated during film formation. In this case, voids frequently occur in the coating film, which is not desirable from the viewpoint of uniform smoothness. The weight average molecular weight and number average molecular weight can be determined using, for example, SEC (size exclusion chromatography) equipped with a differential refractive index detector.
また、本発明のPAS樹脂塗膜は、原料である環式ポリアリーレンスルフィドを含むPAS樹脂粉体塗料中のアルカリ金属含有量が少ないことから、焼付け、高重合度化して得られる塗膜中に含まれるアルカリ金属含有量も低減されるという特徴を有する。塗膜中のアルカリ金属含量は、好ましい態様において100ppm以下、さらに好ましくは50ppm以下、より好ましくは30ppm以下、更に好ましくは10ppm以下である。 Moreover, since the PAS resin coating film of the present invention has a low alkali metal content in the PAS resin powder coating material containing cyclic polyarylene sulfide as a raw material, it is included in the coating film obtained by baking and increasing the degree of polymerization. The alkali metal content is also reduced. In a preferred embodiment, the alkali metal content in the coating film is 100 ppm or less, more preferably 50 ppm or less, more preferably 30 ppm or less, and still more preferably 10 ppm or less.
塗膜中のアルカリ金属含有量が100ppmを超えた場合、例えば高度な電気絶縁特性が要求される用途における信頼性が低下するなど、用途に制限が生じることになる。ここで本発明における塗膜中のアルカリ金属含有量とは、例えば粉体塗装して得られた塗装物から、塗膜を剥離し、電気炉等を用いて焼成した残渣である灰分中のアルカリ金属量から算出される値であり、前記灰分を例えばイオンクロマト法や原子吸光法により分析することで定量することができる。なお、アルカリ金属とは周期律表第IA属のリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウムのことを指すが、本発明のPASはナトリウム以外のアルカリ金属が含まないことが好ましい。ナトリウム以外のアルカリ金属を含む場合、塗膜の電気特性や熱的特性に悪影響を及ぼす傾向にある。また塗膜が各種溶剤と接した際の溶出金属量が増大する要因になる可能性があり、特に塗膜がリチウムを含む場合にこの傾向が強くなる。 When the alkali metal content in the coating film exceeds 100 ppm, the use is restricted, for example, the reliability in the use requiring high electrical insulation characteristics is lowered. Here, the alkali metal content in the coating film in the present invention means, for example, an alkali in ash that is a residue obtained by peeling the coating film from a coated product obtained by powder coating and firing using an electric furnace or the like. It is a value calculated from the amount of metal, and can be quantified by analyzing the ash by, for example, ion chromatography or atomic absorption. The alkali metal refers to lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, and francium belonging to Group IA of the periodic table, but the PAS of the present invention preferably contains no alkali metal other than sodium. When an alkali metal other than sodium is included, the electrical properties and thermal properties of the coating film tend to be adversely affected. In addition, there is a possibility that the amount of the eluted metal when the coating film comes into contact with various solvents increases, and this tendency becomes strong particularly when the coating film contains lithium.
また、本発明のPAS樹脂塗膜は実質的に塩素以外のハロゲン、即ちフッ素、臭素、ヨウ素、アスタチンを含まないことが好ましい。本発明の塗膜がハロゲンとして塩素を含有する場合、塗膜が通常使用される温度領域においては安定であるために塩素を少量含有しても機械特性に対する影響が少ないが、塩素以外のハロゲンを含有する場合、それらの特異な性質が塗膜の特性、例えば電気特性を悪化させる傾向にある。本発明の粉体塗料から得られる塗膜がハロゲンとして塩素を含有する場合、その好ましい量は1重量%以下、より好ましくは0.5重量%以下、更に好ましくは0.2重量%以下であり、この範囲ではPASの電気特性や滞留安定性がより良好となる傾向にある。 The PAS resin coating film of the present invention preferably contains substantially no halogen other than chlorine, that is, fluorine, bromine, iodine, or astatine. When the coating film of the present invention contains chlorine as a halogen, the coating film is stable in the temperature range in which it is normally used. When contained, these unique properties tend to deteriorate the properties of the coating film, such as electrical properties. When the coating film obtained from the powder coating material of the present invention contains chlorine as a halogen, the preferable amount is 1% by weight or less, more preferably 0.5% by weight or less, still more preferably 0.2% by weight or less. In this range, the electrical characteristics and residence stability of PAS tend to be better.
以上のことから、本発明のPAS樹脂塗膜は、ボイドが少なく表面平滑性に優れるだけでなく、アルカリ金属含有量が少なく、また低分子量成分が少ないことから、電気特性、機械特性に優れるため、塗膜のベース樹脂であるPAS本来の優れた特性を生かして、特に耐熱・耐薬品プレコート板、電気・電子部品、電線等の電気絶縁被覆、自動車部品、ケミカルプラント、給湯管、温泉配管、船舶・海水プラント、油田用パイプ等の耐熱・耐薬品・防食被覆などに有効に適用できる。 From the above, the PAS resin coating film of the present invention not only has few voids and excellent surface smoothness, but also has low alkali metal content and low molecular weight components, so it has excellent electrical and mechanical properties. Taking advantage of PAS, which is the base resin of the coating film, the heat insulation / chemical resistance pre-coated board, electrical / electronic parts, electrical insulation coatings such as electric wires, automobile parts, chemical plants, hot water pipes, hot spring pipes, It can be effectively applied to heat / chemical / corrosion-proof coatings for ships, seawater plants, oilfield pipes, etc.
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。これら例は例示的なものであって限定的なものではない。 The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. These examples are illustrative and not limiting.
<分子量測定>
環式ポリアリーレンスルフィドおよびポリアリーレンスルフィドの分子量はサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)の一種であるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、ポリスチレン換算で算出した。GPCの測定条件を以下に示す。
装置:センシュー科学 SSC−7100
カラム名:センシュー科学 GPC3506
溶離液:1−クロロナフタレン
検出器:示差屈折率検出器
カラム温度:210℃
プレ恒温槽温度:250℃
ポンプ恒温槽温度:50℃
検出器温度:210℃
流量:1.0mL/min
試料注入量:300μL (スラリー状:約0.2重量%)。
<Molecular weight measurement>
The molecular weight of cyclic polyarylene sulfide and polyarylene sulfide was calculated in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC), which is a type of size exclusion chromatography (SEC). The measurement conditions for GPC are shown below.
Equipment: Senshu Science SSC-7100
Column name: Senshu Science GPC3506
Eluent: 1-chloronaphthalene detector: differential refractive index detector Column temperature: 210 ° C
Pre-constant temperature: 250 ° C
Pump bath temperature: 50 ° C
Detector temperature: 210 ° C
Flow rate: 1.0 mL / min
Sample injection amount: 300 μL (slurry: about 0.2% by weight).
<アルカリ金属含有量の定量>
ポリアリーレンスルフィド及びポリアリーレンスルフィドプレポリマーの含有するアルカリ金属含有量の定量は下記により行った。
(a)試料を石英るつぼに秤とり、電気炉を用いて灰化した。
(b)灰化物を濃硝酸で溶解した後、希硝酸で定容とした。
(c)得られた定容液をICP重量分析法(装置;Agilent製4500)及びICP発光分光分析法(装置;PerkinElmer製Optima4300DV)に処した。
<Quantification of alkali metal content>
The alkali metal content contained in the polyarylene sulfide and the polyarylene sulfide prepolymer was determined as follows.
(A) The sample was weighed in a quartz crucible and incinerated using an electric furnace.
(B) After the ashed product was dissolved with concentrated nitric acid, the volume was adjusted to a constant volume with diluted nitric acid.
(C) The obtained constant volume solution was subjected to ICP gravimetric analysis (apparatus; 4500 manufactured by Agilent) and ICP emission spectroscopic analysis (apparatus; Optima 4300DV manufactured by PerkinElmer).
〔参考例、実施例1,2および比較例1,2;PAS樹脂粉体塗料の製造〕
[参考例]
<環式ポリアリーレンスルフィドの原料となるPAS混合物の製造例>
以下、本参考例において、本文(2)記載の環式ポリアリーレンスルフィドの原料となるPAS混合物の製造例について説明する。
[Reference Examples, Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2; Production of PAS resin powder coating]
[Reference example]
<Production example of PAS mixture as raw material for cyclic polyarylene sulfide>
Hereinafter, in this reference example, a production example of a PAS mixture as a raw material for the cyclic polyarylene sulfide described in the text (2) will be described.
<PAS混合物の調製>
撹拌機付きの1000Lのオートクレーブに、47.5%水硫化ナトリウム82.7kg(700モル)、96%水酸化ナトリウム29.6kg(710モル)、N−メチル−2−ピロリドン(以下NMPと略する場合もある)を114.4kg(1156モル)、酢酸ナトリウム17.2kg(210モル)、及びイオン交換水100kgを仕込み、常圧で窒素を通じながら約240℃まで約3時間かけて徐々に加熱し、精留塔を介して水143kgおよびNMP2.8kgを留出した後、反応容器を160℃に冷却した。なお、この脱液操作の間に仕込んだイオウ成分1モル当たり0.02モルの硫化水素が系外に飛散した。
<Preparation of PAS mixture>
In a 1000 L autoclave with a stirrer, 42.7% sodium hydrosulfide 82.7 kg (700 mol), 96% sodium hydroxide 29.6 kg (710 mol), N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter abbreviated as NMP) In some cases, 114.4 kg (1156 mol) of sodium acetate, 17.2 kg (210 mol) of sodium acetate, and 100 kg of ion-exchanged water are gradually heated to about 240 ° C. over about 3 hours while flowing nitrogen at normal pressure. After distilling 143 kg of water and 2.8 kg of NMP through the rectification tower, the reaction vessel was cooled to 160 ° C. In addition, 0.02 mol of hydrogen sulfide per 1 mol of the sulfur component charged during this liquid removal operation was scattered out of the system.
次に、p−ジクロロベンゼン103kg(703モル)、NMP90kg(910モル)を加え、反応容器を窒素ガス下に密封した。240rpmで撹拌しながら、0.6℃/分の速度で270℃まで昇温し、この温度で140分保持した。水12.6kg(700モル)を15分かけて圧入しながら250℃まで1.3℃/分の速度で冷却した。その後220℃まで0.4℃/分の速度で冷却してから、室温近傍まで急冷し、スラリー(A)を得た。このスラリー(A)を200kgのNMPで希釈しスラリー(B)を得た。 Next, 103 kg (703 mol) of p-dichlorobenzene and 90 kg (910 mol) of NMP were added, and the reaction vessel was sealed under nitrogen gas. While stirring at 240 rpm, the temperature was raised to 270 ° C. at a rate of 0.6 ° C./min and held at this temperature for 140 minutes. While 12.6 kg (700 mol) of water was injected over 15 minutes, it was cooled to 250 ° C. at a rate of 1.3 ° C./min. Thereafter, the slurry was cooled to 220 ° C. at a rate of 0.4 ° C./min, and then rapidly cooled to near room temperature to obtain a slurry (A). This slurry (A) was diluted with 200 kg of NMP to obtain a slurry (B).
80℃に加熱したスラリー(B)200kgを50kg/1バッチスケールで、ふるい(80mesh、目開き0.175mm)で濾別し、濾液成分としてスラリー(C)を約150kg、メッシュオン成分としてスラリーを含んだ顆粒状PAS樹脂(粗PAS樹脂(D))50kg得た。 200 kg of the slurry (B) heated to 80 ° C. is filtered with a sieve (80 mesh, opening 0.175 mm) at a 50 kg / 1 batch scale, and about 150 kg of the slurry (C) is used as a filtrate component, and the slurry is used as a mesh-on component. 50 kg of granular PAS resin (crude PAS resin (D)) was obtained.
得られたスラリー(C)150kgを50kg/1バッチで脱揮装置に仕込み、窒素で置換してから、減圧下100〜150℃で1.5時間処理した後に、真空乾燥機で150℃、1時間処理して固形物を得た。この固形物にイオン交換水200kg(スラリー(C)の1.2倍量)を加えた後、70℃で30分撹拌して再スラリー化した。このスラリーを目開き10〜16μmのフィルターで減圧吸引濾過した。得られた白色ケークにイオン交換水200kgを加えて70℃で30分撹拌して再スラリー化し、同様に吸引濾過後、70℃で5時間真空乾燥し、目的のPAS混合物を2kg得た。 150 kg of the obtained slurry (C) was charged into a devolatilizer at 50 kg / 1 batch and replaced with nitrogen, and treated at 100 to 150 ° C. under reduced pressure for 1.5 hours, and then 150 ° C. and 1 ° C. in a vacuum dryer. Time treatment gave a solid. After adding 200 kg of ion-exchanged water (1.2 times the amount of slurry (C)) to this solid, it was stirred at 70 ° C. for 30 minutes to make a slurry again. This slurry was subjected to vacuum suction filtration with a filter having an opening of 10 to 16 μm. 200 kg of ion-exchanged water was added to the obtained white cake, and the mixture was stirred again at 70 ° C. for 30 minutes to make a slurry again. Similarly, after suction filtration, vacuum drying was performed at 70 ° C. for 5 hours to obtain 2 kg of the desired PAS mixture.
次に、得られたPAS混合物を用いた環式ポリアリーレンスルフィドを含有するPAS樹脂粉体塗料の製造例について下記に説明する。 Next, production examples of PAS resin powder coatings containing cyclic polyarylene sulfide using the obtained PAS mixture will be described below.
[実施例1]
<環式ポリアリーレンスルフィドを含むPAS樹脂粉体塗料の製造1(PAS−1)>
上記参考例で得られたPAS混合物2kgに、溶剤としてクロロホルム50kgを用いて、浴温約80℃で抽出法により3時間PPS混合物と溶剤を接触させ、抽出液を得た。得られた抽出液は室温で一部固形状成分を含むスラリー状であった。この抽出液スラリーからエバポレーターを用いてクロロホルムを留去した後、真空乾燥機70℃で3時間処理して白色粉末840g(PAS混合物に対する収率42%)を得た。
[Example 1]
<Production of PAS resin powder coating material containing cyclic polyarylene sulfide 1 (PAS-1)>
Using 2 kg of the PAS mixture obtained in the above Reference Example and 50 kg of chloroform as a solvent, the PPS mixture and the solvent were contacted by an extraction method at a bath temperature of about 80 ° C. for 3 hours to obtain an extract. The obtained extract was in the form of a slurry partially containing solid components at room temperature. Chloroform was distilled off from the extract slurry using an evaporator and then treated at 70 ° C. for 3 hours in a vacuum dryer to obtain 840 g of white powder (42% yield based on PAS mixture).
このようにして得られたPAS−1のナトリウム含有量は4ppm、塩素含有量は2.2wt%であり、Na以外のアルカリ金属及び塩素以外のハロゲンは検出限界以下であった。この固形物の赤外分光分析における吸収スペクトルより、当該固形物はポリフェニレンスルフィドであることが判明した。 The sodium content of PAS-1 thus obtained was 4 ppm, the chlorine content was 2.2 wt%, and alkali metals other than Na and halogens other than chlorine were below the detection limit. From the absorption spectrum in the infrared spectroscopic analysis of this solid matter, it was found that the solid matter was polyphenylene sulfide.
また高速液体クロマトグラフィーより成分分割した成分のマススペクトル分析、更にMALDI−TOF−MSによる分子量情報より、このPAS−1は繰り返し単位数4〜11の環式ポリフェニレンスルフィド及び繰り返し単位数2〜11の線状ポリフェニレンスルフィドからなる混合物であり、環式ポリフェニレンスルフィドと線状ポリフェニレンスルフィドの重量比は約9:1であることがわかった。これより得られたPAS−1は環式ポリフェニレンスルフィドを90重量%、線状ポリフェニレンスルフィドを10%含むことが判明した。なお、GPC測定を行った結果、PAS−1は室温で1−クロロナフタレンに全溶であり、重量平均分子量は900であった。 Further, from mass spectral analysis of components separated by high performance liquid chromatography and molecular weight information by MALDI-TOF-MS, this PAS-1 has cyclic polyphenylene sulfide having 4 to 11 repeating units and 2 to 11 repeating units. It was a mixture of linear polyphenylene sulfide, and the weight ratio of cyclic polyphenylene sulfide to linear polyphenylene sulfide was found to be about 9: 1. The PAS-1 obtained from this was found to contain 90% by weight of cyclic polyphenylene sulfide and 10% of linear polyphenylene sulfide. As a result of GPC measurement, PAS-1 was completely dissolved in 1-chloronaphthalene at room temperature, and the weight average molecular weight was 900.
[比較例1]
<従来技術によるPAS樹脂粉体塗料の製造1(PAS−2)>
参考例で得られた粗PAS樹脂(D)20kgにNMP約50リットルを加えて85℃で30分間洗浄し、ふるい(80mesh、目開き0.175mm)で濾別した。得られた固形物を50リットルのイオン交換水で希釈して、70℃で30分撹拌後、80メッシュふるいで濾過して固形物を回収する操作を合計5回繰り返した。このようにして得られた固形物を、130℃で熱風乾燥し、PAS−2を得た。得られたポリマーの赤外分光分析による吸収スペクトルは参考例で得られたPAS混合物の吸収と一致した。
[Comparative Example 1]
<Manufacture of PAS resin powder coating 1 by conventional technology (PAS-2)>
About 20 liters of NMP was added to 20 kg of the crude PAS resin (D) obtained in the Reference Example, washed at 85 ° C. for 30 minutes, and filtered through a sieve (80 mesh, opening 0.175 mm). The operation of diluting the obtained solid with 50 liters of ion exchanged water, stirring at 70 ° C. for 30 minutes, and filtering through an 80 mesh sieve to collect the solid was repeated 5 times in total. The solid thus obtained was dried with hot air at 130 ° C. to obtain PAS-2. The absorption spectrum of the obtained polymer by infrared spectroscopic analysis was consistent with the absorption of the PAS mixture obtained in Reference Example.
得られたPAS―2のGPC測定の結果、得られたPAS−2の重量平均分子量は59600、分散度は3.78であることがわかった。また元素分析を行った結果、Na含有量は1040ppmであった。さらに、PAS−2について加熱時の発生ガス成分の分析を行った結果、加熱前のPPSの重量に対してγ−ブチロラクトンが618ppm、4−クロロ−N−メチルアニリンが416ppm検出された。なおここで、Na以外のアルカリ金属や塩素以外のハロゲンは検出されなかった。 As a result of GPC measurement of the obtained PAS-2, it was found that the obtained PAS-2 had a weight average molecular weight of 59600 and a dispersity of 3.78. Further, as a result of elemental analysis, the Na content was 1040 ppm. Furthermore, as a result of analyzing the gas components generated during heating for PAS-2, 618 ppm of γ-butyrolactone and 416 ppm of 4-chloro-N-methylaniline were detected with respect to the weight of PPS before heating. Here, alkali metals other than Na and halogens other than chlorine were not detected.
[実施例2]
<環式ポリアリーレンスルフィドを含むPAS樹脂粉体塗料の製造2(PAS−3)>
上記実施例1で得られたPAS−1粉末67gと、上記比較例1で得られたPAS−2粉末33gをドライブレンドし、PAS−3粉末100gを得た。
[Example 2]
<Production of PAS resin powder coating material containing cyclic polyarylene sulfide 2 (PAS-3)>
67 g of the PAS-1 powder obtained in Example 1 and 33 g of the PAS-2 powder obtained in Comparative Example 1 were dry blended to obtain 100 g of PAS-3 powder.
PAS−3のナトリウム含有量は10ppm、塩素含有量は2.2wt%であり、Na以外のアルカリ金属及び塩素以外のハロゲンは検出限界以下であった。この固形物の赤外分光分析における吸収スペクトルより、当該固形物はポリフェニレンスルフィドであることが判明した。 PAS-3 had a sodium content of 10 ppm and a chlorine content of 2.2 wt%, and alkali metals other than Na and halogens other than chlorine were below the detection limit. From the absorption spectrum in the infrared spectroscopic analysis of this solid matter, it was found that the solid matter was polyphenylene sulfide.
また、得られたPAS−3の高速液体クロマトグラフィー分析の結果から、環式ポリアリーレンスルフィドおよび線状ポリアリーレンスルフィドからなる混合物であり、環式ポリアリーレンスルフィドと線状ポリアリーレンスルフィドの重量比は約1:1.5(環式PPS重量/線状PPS重量=0.67)であることがわかった。これら分析結果より、得られたPAS−3は環式ポリアリーレンスルフィドを60重量%、線状ポリアリーレンスルフィドを40%含むポリアリーレンスルフィド混合物であることが判明した。また、GPC測定を行った結果、PAS−3の重量平均分子量は8200であった。 Further, from the result of high performance liquid chromatography analysis of the obtained PAS-3, it is a mixture composed of cyclic polyarylene sulfide and linear polyarylene sulfide, and the weight ratio of cyclic polyarylene sulfide and linear polyarylene sulfide is It was found to be about 1: 1.5 (cyclic PPS weight / linear PPS weight = 0.67). From these analysis results, it was found that the obtained PAS-3 was a polyarylene sulfide mixture containing 60% by weight of cyclic polyarylene sulfide and 40% of linear polyarylene sulfide. Moreover, as a result of performing GPC measurement, the weight average molecular weight of PAS-3 was 8200.
[実施例3]
<環式ポリアリーレンスルフィドを含むPAS樹脂粉体塗料の製造3(PAS−4)>
攪拌機を具備したステンレス製オートクレーブに、水硫化ナトリウムの48重量%水溶液を14.03g(0.120モル)、96%水酸化ナトリウムを用いて調製した48重量%水溶液12.50g(0.144モル)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)615.0g(6.20モル)、及びp−ジクロロベンゼン(p−DCB)18.08g(0.123モル)を仕込んだ。反応容器内を十分に窒素置換した後、窒素ガス下に密封した。400rpmで撹拌しながら、室温から200℃まで約1時間かけて昇温した。この段階で、反応容器内の圧力はゲージ圧で0.35MPaであった。次いで200℃から270℃まで約30分かけて昇温した。この段階の反応容器内の圧力はゲージ圧で1.05MPaであった。270℃で1時間保持した後、室温近傍まで急冷してから内容物を回収した。
[Example 3]
<Production of PAS resin powder coating material containing cyclic polyarylene sulfide 3 (PAS-4)>
A stainless steel autoclave equipped with a stirrer was charged with 14.03 g (0.120 mol) of a 48 wt% aqueous solution of sodium hydrosulfide and 12.50 g (0.144 mol) of a 48 wt% aqueous solution prepared using 96% sodium hydroxide. ), 615.0 g (6.20 mol) of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and 18.08 g (0.123 mol) of p-dichlorobenzene (p-DCB). The reaction vessel was sufficiently purged with nitrogen, and then sealed under nitrogen gas. While stirring at 400 rpm, the temperature was raised from room temperature to 200 ° C. over about 1 hour. At this stage, the pressure in the reaction vessel was 0.35 MPa as a gauge pressure. Next, the temperature was raised from 200 ° C. to 270 ° C. over about 30 minutes. The pressure in the reaction vessel at this stage was 1.05 MPa as a gauge pressure. After maintaining at 270 ° C. for 1 hour, the contents were recovered after quenching to near room temperature.
得られた内容物500gを約1500gのイオン交換水で希釈したのちに平均目開き10〜16μmのガラスフィルターで濾過した。フィルターオン成分を約300gのイオン交換水に分散させ、70℃で30分攪拌し、再度前記同様の濾過を行う操作を計3回行い、白色固体を得た。これを80℃で一晩真空乾燥し、乾燥固体を得た。 500 g of the obtained contents were diluted with about 1500 g of ion-exchanged water, and then filtered through a glass filter having an average opening of 10 to 16 μm. The filter-on component was dispersed in about 300 g of ion-exchanged water, stirred at 70 ° C. for 30 minutes, and filtered again in the same manner three times to obtain a white solid. This was vacuum dried at 80 ° C. overnight to obtain a dry solid.
得られた固形物を円筒濾紙に仕込み、溶剤としてクロロホルムを用いて約5時間ソックスレー抽出を行うことで固形分に含まれる低分子量成分を分離した。 The obtained solid was charged into a cylindrical filter paper, and Soxhlet extraction was performed for about 5 hours using chloroform as a solvent to separate low molecular weight components contained in the solid.
クロロホルム抽出操作にて得られた抽出液から溶媒を除去した後、約5gのクロロホルムを加えてスラリーを調製し、これを約300gのメタノールに攪拌しながら滴下した。これにより得られた沈殿物を濾過回収し、70℃で5時間真空乾燥を行い、1.19gの白色粉末を得た。この白色粉末は赤外分光分析における吸収スペクトルよりフェニレンスルフィド単位からなる化合物であることを確認した。また、高速液体クロマトグラフィーにより成分分割した成分のマススペクトル分析(装置;日立製M−1200H)、さらにMALDI−TOF−MSによる分子量情報より、この白色粉末はp−フェニレンスルフィド単位を主要構成単位とし繰り返し単位数4〜13の環式化合物を約99重量%含み、本発明のPAS樹脂粉体塗料に好適に用いられる環式ポリフェニレンスルフィドであることが判明した。得られたPAS−4のナトリウム含有量は4ppm、塩素含有量は2.2wt%であり、Na以外のアルカリ金属及び塩素以外のハロゲンは検出限界以下であった。また、GPC測定を行った結果、環式ポリフェニレンスルフィドは室温で1−クロロナフタレンに全溶であり、重量平均分子量は900であった。 After removing the solvent from the extract obtained by the chloroform extraction operation, about 5 g of chloroform was added to prepare a slurry, which was added dropwise to about 300 g of methanol with stirring. The precipitate thus obtained was collected by filtration and vacuum dried at 70 ° C. for 5 hours to obtain 1.19 g of a white powder. This white powder was confirmed to be a compound composed of phenylene sulfide units from an absorption spectrum in infrared spectroscopic analysis. Moreover, this white powder has p-phenylene sulfide unit as the main constituent unit based on the mass spectrum analysis of the component divided by high performance liquid chromatography (apparatus; M-1200H manufactured by Hitachi) and molecular weight information by MALDI-TOF-MS. It was found to be a cyclic polyphenylene sulfide containing about 99% by weight of a cyclic compound having 4 to 13 repeating units and suitable for use in the PAS resin powder coating material of the present invention. The obtained PAS-4 had a sodium content of 4 ppm and a chlorine content of 2.2 wt%, and alkali metals other than Na and halogens other than chlorine were below the detection limit. As a result of GPC measurement, the cyclic polyphenylene sulfide was completely dissolved in 1-chloronaphthalene at room temperature, and the weight average molecular weight was 900.
[実施例4]
上記実施例1で得られたPAS−1粉末に、PAS−1の硫黄原子に対してテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム1モル%をドライブレンドし、PAS−5を得た。得られたPAS−5のナトリウム含有量は4ppm、塩素含有量は2.2wt%であり、Na以外のアルカリ金属及び塩素以外のハロゲンは検出限界以下であり、PAS−1と同等であった。また、高速液体クロマトグラフィーより成分分割した成分のマススペクトル分析、更にMALDI−TOF−MSによる分子量情報より、このPAS−1は繰り返し単位数4〜11の環式ポリフェニレンスルフィド及び繰り返し単位数2〜11の線状ポリフェニレンスルフィドからなる混合物であり、環式ポリフェニレンスルフィドと線状ポリフェニレンスルフィドの重量比は約9:1であり、GPC測定を行った結果、PAS−5は室温で1−クロロナフタレンに全溶であり、重量平均分子量は900であり、いずれもPAS−1と同等であった。
[Example 4]
The PAS-1 powder obtained in Example 1 above was dry blended with 1 mol% of tetrakis (triphenylphosphine) palladium with respect to the sulfur atom of PAS-1 to obtain PAS-5. The obtained PAS-5 had a sodium content of 4 ppm and a chlorine content of 2.2 wt%. Alkali metals other than Na and halogens other than chlorine were below the detection limit and were equivalent to PAS-1. Further, from mass spectral analysis of components separated by high performance liquid chromatography and molecular weight information by MALDI-TOF-MS, this PAS-1 is a cyclic polyphenylene sulfide having 4 to 11 repeating units and 2 to 11 repeating units. The weight ratio of cyclic polyphenylene sulfide to linear polyphenylene sulfide was about 9: 1. As a result of GPC measurement, PAS-5 was completely converted into 1-chloronaphthalene at room temperature. The weight average molecular weight was 900 and both were equivalent to PAS-1.
[実施例5]
上記実施例1で得られたPAS−1粉末に、PAS−1の硫黄原子に対してトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム1モル%をドライブレンドし、PAS−6を得た。得られたPAS−6のナトリウム含有量は4ppm、塩素含有量は2.2wt%であり、Na以外のアルカリ金属及び塩素以外のハロゲンは検出限界以下であり、PAS−1と同等であった。また、高速液体クロマトグラフィーより成分分割した成分のマススペクトル分析、更にMALDI−TOF−MSによる分子量情報より、このPAS−1は繰り返し単位数4〜11の環式ポリフェニレンスルフィド及び繰り返し単位数2〜11の線状ポリフェニレンスルフィドからなる混合物であり、環式ポリフェニレンスルフィドと線状ポリフェニレンスルフィドの重量比は約9:1であり、GPC測定を行った結果、PAS−6は室温で1−クロロナフタレンに全溶であり、重量平均分子量は900であり、いずれもPAS−1と同等であった。
[Example 5]
The PAS-1 powder obtained in Example 1 above was dry blended with 1 mol% of tris (dibenzylideneacetone) dipalladium with respect to the sulfur atom of PAS-1 to obtain PAS-6. The obtained PAS-6 had a sodium content of 4 ppm and a chlorine content of 2.2 wt%. Alkali metals other than Na and halogens other than chlorine were below the detection limit and were equivalent to PAS-1. Further, from mass spectral analysis of components separated by high performance liquid chromatography and molecular weight information by MALDI-TOF-MS, this PAS-1 is a cyclic polyphenylene sulfide having 4 to 11 repeating units and 2 to 11 repeating units. The weight ratio of cyclic polyphenylene sulfide to linear polyphenylene sulfide was about 9: 1. As a result of GPC measurement, PAS-6 was completely converted to 1-chloronaphthalene at room temperature. The weight average molecular weight was 900 and both were equivalent to PAS-1.
[実施例6]
上記実施例1で得られたPAS−1粉末に、PAS−1の硫黄原子に対してテトラキス(トリフェニルホスフィン)ニッケル1モル%をドライブレンドし、PAS−7を得た。得られたPAS−7のナトリウム含有量は4ppm、塩素含有量は2.2wt%であり、Na以外のアルカリ金属及び塩素以外のハロゲンは検出限界以下であり、PAS−1と同等であった。また、高速液体クロマトグラフィーより成分分割した成分のマススペクトル分析、更にMALDI−TOF−MSによる分子量情報より、このPAS−1は繰り返し単位数4〜11の環式ポリフェニレンスルフィド及び繰り返し単位数2〜11の線状ポリフェニレンスルフィドからなる混合物であり、環式ポリフェニレンスルフィドと線状ポリフェニレンスルフィドの重量比は約9:1であり、GPC測定を行った結果、PAS−7は室温で1−クロロナフタレンに全溶であり、重量平均分子量は900であり、いずれもPAS−1と同等であった。
[Example 6]
The PAS-1 powder obtained in Example 1 above was dry blended with 1 mol% of tetrakis (triphenylphosphine) nickel with respect to the sulfur atom of PAS-1 to obtain PAS-7. The obtained PAS-7 had a sodium content of 4 ppm and a chlorine content of 2.2 wt%. Alkali metals other than Na and halogens other than chlorine were below the detection limit and were equivalent to PAS-1. Further, from mass spectral analysis of components separated by high performance liquid chromatography and molecular weight information by MALDI-TOF-MS, this PAS-1 is a cyclic polyphenylene sulfide having 4 to 11 repeating units and 2 to 11 repeating units. The weight ratio of cyclic polyphenylene sulfide to linear polyphenylene sulfide was about 9: 1. As a result of GPC measurement, PAS-7 was completely converted to 1-chloronaphthalene at room temperature. The weight average molecular weight was 900 and both were equivalent to PAS-1.
[実施例7]
上記実施例3で得られたPAS−4粉末に、PAS−4の硫黄原子に対してテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム1モル%をドライブレンドし、PAS−8を得た。得られたPAS−8のナトリウム含有量は4ppm、塩素含有量は2.2wt%であり、Na以外のアルカリ金属及び塩素以外のハロゲンは検出限界以下であり、PAS−1と同等であった。また、高速液体クロマトグラフィーより成分分割した成分のマススペクトル分析、更にMALDI−TOF−MSによる分子量情報より、このPAS−8は繰り返し単位数4〜11の環式ポリフェニレンスルフィド及び繰り返し単位数2〜11の線状ポリフェニレンスルフィドからなる混合物であり、環式ポリフェニレンスルフィドの含有量は99%であり、GPC測定を行った結果、PAS−8は室温で1−クロロナフタレンに全溶であり、重量平均分子量は900であり、いずれもPAS−4と同等であった。
[Example 7]
The PAS-4 powder obtained in Example 3 was dry blended with 1 mol% of tetrakis (triphenylphosphine) palladium with respect to the sulfur atom of PAS-4 to obtain PAS-8. The obtained PAS-8 had a sodium content of 4 ppm and a chlorine content of 2.2 wt%. Alkali metals other than Na and halogens other than chlorine were below the detection limit and were equivalent to PAS-1. Further, from mass spectral analysis of components separated by high performance liquid chromatography and molecular weight information by MALDI-TOF-MS, this PAS-8 is a cyclic polyphenylene sulfide having 4 to 11 repeating units and 2 to 11 repeating units. As a result of GPC measurement, PAS-8 was completely dissolved in 1-chloronaphthalene at a room temperature, and the weight average molecular weight was a mixture of the following linear polyphenylene sulfide. Was 900, both of which were equivalent to PAS-4.
[比較例2]
<従来技術によるPAS樹脂粉体塗料の製造(PAS−9)>
撹拌機および底に弁の付いた20リットルオートクレーブに、47%水硫化ナトリウム(三協化成)2383g(20.0モル)、96%水酸化ナトリウム831g(19.9モル)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)3960g(40.0モル)、およびイオン交換水3000gを仕込み、常圧で窒素を通じながら225℃まで約3時間かけて徐々に加熱し、水4200gおよびNMP80gを留出した後、反応容器を160℃に冷却した。仕込みアルカリ金属硫化物1モル当たりの系内残存水分量は0.17モルであった。また、仕込みアルカリ金属硫化物1モル当たりの硫化水素の飛散量は0.021モルであった。
[Comparative Example 2]
<Manufacture of PAS resin powder coating by conventional technology (PAS-9)>
In a 20 liter autoclave with a stirrer and a valve at the bottom, 2383 g (20.0 mol) of 47% sodium hydrosulfide (Sankyo Kasei), 831 g (19.9 mol) of 96% sodium hydroxide, N-methyl-2 -3960 g (40.0 mol) of pyrrolidone (NMP) and 3000 g of ion-exchanged water were charged, gradually heated to 225 ° C over about 3 hours while flowing nitrogen at normal pressure, and after distilling 4200 g of water and 80 g of NMP, The reaction vessel was cooled to 160 ° C. The residual water content in the system per mole of the alkali metal sulfide charged was 0.17 mole. The amount of hydrogen sulfide scattered per mole of the alkali metal sulfide charged was 0.021 mol.
次に、p−ジクロロベンゼン(シグマアルドリッチ)2942g(20.0モル)、NMP1515g(15.3モル)を加え、反応容器を窒素ガス下に密封した。その後、400rpmで撹拌しながら、200℃から227℃まで0.8℃/分の速度で昇温し、次いで274℃まで0.6℃/分の速度で昇温し、274℃で50分保持した後、282℃まで昇温した。オートクレーブ底部の抜き出しバルブを開放し、窒素で加圧しながら、内容物を撹拌機付き容器に15分かけてフラッシュし、250℃でしばらく撹拌して大半のNMPを除去し、PAS−9と塩類を含む固形物を回収した。 Next, 2942 g (20.0 mol) of p-dichlorobenzene (Sigma Aldrich) and 1515 g (15.3 mol) of NMP were added, and the reaction vessel was sealed under nitrogen gas. Then, while stirring at 400 rpm, the temperature was increased from 200 ° C. to 227 ° C. at a rate of 0.8 ° C./min, then increased to 274 ° C. at a rate of 0.6 ° C./min, and held at 274 ° C. for 50 minutes. Then, the temperature was raised to 282 ° C. Open the valve at the bottom of the autoclave, pressurize with nitrogen, flush the contents to a container with a stirrer over 15 minutes, stir at 250 ° C for a while to remove most of NMP, and remove PAS-9 and salts. The containing solid was recovered.
得られた固形物およびイオン交換水15120gを撹拌機付きオートクレーブに入れ、70℃で30分洗浄した後、ガラスフィルターで吸引濾過した。次いで70℃に加熱した17280gのイオン交換水をガラスフィルターに注ぎ込み、吸引濾過してケークを得た。 The obtained solid and 15120 g of ion-exchanged water were placed in an autoclave equipped with a stirrer, washed at 70 ° C. for 30 minutes, and suction filtered through a glass filter. Next, 17280 g of ion-exchanged water heated to 70 ° C. was poured into a glass filter, and suction filtered to obtain a cake.
得られたケーク、イオン交換水11880gおよび酢酸12gを撹拌機付きオートクレーブに仕込み、オートクレーブ内部を窒素で置換した後、192℃まで昇温し、30分保持した。その後オートクレーブを冷却して内容物を取り出した。 The obtained cake, 11880 g of ion-exchanged water and 12 g of acetic acid were charged into an autoclave equipped with a stirrer, and the inside of the autoclave was replaced with nitrogen, and then the temperature was raised to 192 ° C. and held for 30 minutes. Thereafter, the autoclave was cooled and the contents were taken out.
内容物をガラスフィルターで吸引濾過した後、これに70℃のイオン交換水17280gを注ぎ込み吸引濾過してケークを得た。得られたケークを80℃で熱風乾燥し、さらに120℃、24時間真空乾燥することにより、乾燥PAS−9を得た。ついで、乾燥機内に窒素を通じながら220℃で5時間処理した。得られたPAS−9は、重量平均分子量が20000、分散度3.12であった。また、得られたPAS−9のNa含有量は980ppmでこれ以外のアルカリ金属は検出されなかった。さらに320℃/60分加熱した際の発生ガス成分であるラクトン型化合物としてγ−ブチロラクトン(γ−BL)が420ppm、アニリン型化合物として4−クロロ−N−メチルアニリン(MeAn)が775ppm検出された。また、塩素以外のハロゲンは検出されなかった。 The contents were subjected to suction filtration with a glass filter, and then 17280 g of ion-exchanged water at 70 ° C. was poured into the contents, followed by suction filtration to obtain a cake. The obtained cake was dried with hot air at 80 ° C. and further vacuum-dried at 120 ° C. for 24 hours to obtain dry PAS-9. Subsequently, it processed at 220 degreeC for 5 hours, passing nitrogen through a dryer. The obtained PAS-9 had a weight average molecular weight of 20000 and a degree of dispersion of 3.12. Moreover, Na content of obtained PAS-9 was 980 ppm, and alkali metals other than this were not detected. Furthermore, 420 ppm of γ-butyrolactone (γ-BL) was detected as a lactone type compound that was a generated gas component when heated at 320 ° C. for 60 minutes, and 775 ppm of 4-chloro-N-methylaniline (MeAn) was detected as an aniline type compound. . Further, halogens other than chlorine were not detected.
〔実施例8〜17および比較例3,4;PAS樹脂粉体塗料を用いた塗膜の製造〕
上記実施例1〜7および比較例1,2で得られたPAS樹脂粉体塗料を用い、以下の手順にて塗装、焼付けを行った。
[Examples 8 to 17 and Comparative Examples 3 and 4; Production of coating film using PAS resin powder coating]
Using the PAS resin powder coating materials obtained in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2, coating and baking were performed according to the following procedure.
まず、厚み1.0mm、縦50mm、横50mmのステンレス板(SUS304)の表
面をトリクレンで脱脂した。その表面に60〜80μmの膜厚になるように静電粉体塗装を施した。次いで、塗装物を表1、表2に示す温度に設定したオーブン中、表1、表2に示した時間で焼き付けを施した。その後、オーブンから取り出して室温で自然放冷し、実施例8〜17および比較例3,4の塗装物を得た。
First, the surface of a stainless steel plate (SUS304) having a thickness of 1.0 mm, a length of 50 mm, and a width of 50 mm was degreased with trichlene. The surface was coated with electrostatic powder so as to have a film thickness of 60 to 80 μm. Next, the coating was baked in the ovens set at the temperatures shown in Tables 1 and 2 at the times shown in Tables 1 and 2. Then, it took out from oven and allowed to cool naturally at room temperature, and the coated material of Examples 8-17 and Comparative Examples 3 and 4 was obtained.
得られた塗膜について、下記の方法にて評価を行った。評価結果を表1に示した。 The obtained coating film was evaluated by the following method. The evaluation results are shown in Table 1.
<塗膜のボイド評価>
上記PAS樹脂を粉体塗装したSUS角板(厚み1.0mm、縦50mm、横50mm)を5枚作成し、角板中のボイド数の合計を目視にてカウントした。
◎ ボイド数 5個未満
○ ボイド数 5個以上、20個未満
× ボイド数 20個以上。
<Void evaluation of coating film>
Five SUS square plates (thickness 1.0 mm, vertical 50 mm, horizontal 50 mm) coated with powder of the above PAS resin were prepared, and the total number of voids in the square plate was counted visually.
◎ Number of voids Less than 5 ○ Number of voids 5 or more, less than 20 × number of voids 20 or more.
<塗膜の表面平滑性>
上記PAS樹脂を粉体塗装したSUS角板(厚み1.0mm、縦50mm、横50mm)について、下記基準に基づき、目視にて判定した。
◎ 非常に優れている
○ 優れている
× 外観不良(肌荒れ、ハジキ、フクレあり)。
<Surface smoothness of coating film>
The SUS square plate (thickness 1.0 mm, length 50 mm, width 50 mm) coated with powder of the PAS resin was visually determined based on the following criteria.
◎ Very good ○ Excellent × Appearance defect (Rough skin, repellency, swelling)
<PAS塗膜の分子量、分子量分布>
剥離したPAS塗膜について、上述のPAS樹脂と同様の方法でGPC測定を行い、ポリスチレン換算分子量を測定した。
<Molecular weight and molecular weight distribution of PAS coating film>
About the peeled PAS coating film, GPC measurement was performed by the same method as the above-mentioned PAS resin, and the polystyrene conversion molecular weight was measured.
<PAS塗膜のアルカリ金属含有量の定量>
剥離したPAS塗膜について、下記の方法によってアルカリ金属含有量を測定した。
(a) 試料を石英るつぼに秤とり、電気炉を用いて灰化した。
(b) 灰化物を濃硝酸で溶解した後、希硝酸で定容とした。
(c) 得られた定容液をICP重量分析法(装置;Agilent製4500)及びICP発光分光分析法(装置;PerkinElmer製Optima4300DV)に処した。
<Quantification of alkali metal content of PAS coating film>
About the peeled PAS coating film, alkali metal content was measured by the following method.
(a) The sample was weighed in a quartz crucible and incinerated using an electric furnace.
(b) After the ashed product was dissolved with concentrated nitric acid, the volume was adjusted to a constant volume with diluted nitric acid.
(c) The obtained constant volume solution was subjected to ICP gravimetric analysis (apparatus; 4500 manufactured by Agilent) and ICP emission spectroscopic analysis (apparatus; Optima 4300DV manufactured by PerkinElmer).
<PAS塗膜のガス発生量>
ガス発生量は、加熱時重量減少率は熱重量分析機を用い下記条件で行った。なお、試料は上記実施例3〜7、比較例3、4で得られた塗装物からPAS塗膜を剥離して用いた。
装置:パーキンエルマー社製 TGA7
測定雰囲気:窒素気流下
試料仕込み重量:約10mg
測定条件:
(a)プログラム温度50℃で1分保持
(b)プログラム温度50℃から400℃まで昇温。この際の昇温速度20℃/分
<Gas generation amount of PAS coating film>
The amount of gas generated was measured under the following conditions using a thermogravimetric analyzer. In addition, the sample peeled and used the PAS coating film from the coating material obtained by the said Examples 3-7 and the comparative examples 3 and 4.
Apparatus: Perkin Elmer TGA7
Measurement atmosphere: Sample preparation weight under nitrogen stream: Approximately 10 mg
Measurement condition:
(A) Hold for 1 minute at a program temperature of 50 ° C. (b) Increase the temperature from the program temperature of 50 ° C. to 400 ° C. Temperature increase rate at this time 20 ° C / min
重量減少率△Wrは(b)の昇温において、100℃時の試料重量(W1)を基準として、330℃到達時の試料重量(W2)から下式を用いて算出した。
ΔWr=(W1−W2)/W1×100(重量%)。
The weight reduction rate ΔWr was calculated from the sample weight (W2) at the time of reaching 330 ° C. using the following equation, based on the sample weight (W1) at the time of 100 ° C. at the temperature rise of (b).
ΔWr = (W1−W2) / W1 × 100 (% by weight).
表1、表2の結果から明らかなように、本発明の環式ポリアリーレンスルフィドを含むPAS樹脂は、高純度の環式ポリアリーレンスルフィドが粉体塗装における焼付け時に高重合度化するため、得られる塗膜を形成するPAS樹脂は低分子量成分の含有量が少なく、ボイドの少ない均一性に優れた塗膜となることがわかる。一方、従来技術で得られるPAS樹脂粉末を粉体塗料とした場合は、焼付け時に低分子量成分の分解ガス発生量が多く、ボイド発生が多いことがわかる。 As is apparent from the results in Tables 1 and 2, the PAS resin containing the cyclic polyarylene sulfide of the present invention has a high degree of polymerization when the high-purity cyclic polyarylene sulfide is baked in powder coating. It can be seen that the PAS resin that forms the resulting coating film has a low content of low molecular weight components and a coating film with excellent void uniformity. On the other hand, when the PAS resin powder obtained by the prior art is used as a powder coating, it can be seen that the amount of decomposition gas of low molecular weight components is large during baking and the generation of voids is large.
また、本発明の環式ポリアリーレンスルフィドを粉体塗装して得られるPAS樹脂塗膜は、アルカリ金属の含有量が少ないことがわかり、特に耐熱・耐薬品プレコート板、電気・電子部品、電線等の電気絶縁被覆、自動車部品、ケミカルプラント、給湯管、温泉配管、船舶・海水プラント、油田用パイプ等の耐熱・耐薬品・防食被覆などに好適であることがわかる。 In addition, the PAS resin coating film obtained by powder coating the cyclic polyarylene sulfide of the present invention is found to have a low alkali metal content, especially heat- and chemical-resistant pre-coated plates, electric / electronic parts, electric wires, etc. It can be seen that it is suitable for heat insulation, chemical resistance and anticorrosion coatings for electrical insulation coatings, automobile parts, chemical plants, hot water supply pipes, hot spring piping, marine / seawater plants, oil field pipes, etc.
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