JP2014108964A - Method of manufacturing cyclic polyarylene sulfide - Google Patents
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- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
Abstract
Description
本発明は環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法に関する。より詳しくは、少なくともスルフィド化剤、ジハロゲン化芳香族化合物及び有機極性溶媒を含む反応混合物を加熱して反応させて環式ポリアリーレンスルフィドを製造する方法であって、純度の高い環式ポリアリーレンスルフィドを簡便な方法で効率よく製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a cyclic polyarylene sulfide. More specifically, a method for producing a cyclic polyarylene sulfide by heating and reacting a reaction mixture containing at least a sulfidizing agent, a dihalogenated aromatic compound and an organic polar solvent, wherein the cyclic polyarylene sulfide has a high purity. It is related with the method of manufacturing efficiently by a simple method.
芳香族環式化合物はその環状であることから生じる特性、すなわちその構造に由来する特異性により、近年注目を集めている。具体的には、高機能材料用途や機能材料への応用展開可能性、たとえば包接能を有する化合物としての活用や、開環重合による高分子量直鎖状高分子の合成のための有効なモノマーとしての活用などが期待されている。環式ポリアリーレンスルフィド(以下、ポリアリーレンスルフィドをPASと略する場合もある)も芳香族環式化合物の範疇に属し、上記同様に注目に値する化合物である。 Aromatic cyclic compounds have attracted attention in recent years due to the properties resulting from their cyclicity, ie, the specificity derived from their structure. Specifically, it is an effective monomer for use in high-functional material applications and functional materials, for example, as a compound having inclusion ability, and for the synthesis of high-molecular-weight linear polymers by ring-opening polymerization. It is expected to be used as Cyclic polyarylene sulfide (hereinafter, polyarylene sulfide may be abbreviated as PAS) also belongs to the category of aromatic cyclic compounds and is a notable compound as described above.
環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法としては、たとえばジアリールジスルフィド化合物を超希釈条件下で酸化重合する方法が提案されている(たとえば特許文献1参照。)。この方法では環式ポリアリーレンスルフィドが高選択率で生成し、線状ポリアリーレンスルフィドはごく少量しか生成しないと推測され、確かに環式ポリアリーレンスルフィドが高生成率で得られる。しかしながら、この方法では超希釈条件で反応を行うことが必須とされており、反応容器単位容積あたりに得られる環式ポリアリーレンスルフィドはごくわずかであり、効率的に環式ポリアリーレンスルフィドを得るとの観点では課題の多い方法であった。また該方法の反応温度は室温近傍であるため、反応に数十時間の長時間が必要であり生産性に劣る方法であった。さらに該方法で副生する線状ポリアリーレンスルフィドは原料のジアリールジスルフィド由来のジスルフィド結合を含む分子量の低いものであり、熱安定性の低い実用価値の無いものであった。また、この方法で副生する線状ポリアリーレンスルフィドは、目的物である環式ポリアリーレンスルフィドと分子量が近いために、環式ポリアリーレンスルフィドと副生する線状ポリアリーレンスルフィドの分離が困難であり高純度な環式ポリアリーレンスルフィドを効率よく得ることは極めて困難であった。加えて、該方法では酸化重合の進行のために例えばジクロロジシアノベンゾキノンなど高価な酸化剤が原料のジアリールジスルフィドと等量必要であり、安価に環式ポリアリーレンスルフィドを得ることはできなかった。ジアリールジスルフィド化合物を超希釈条件下で酸化重合する他の方法として、酸化重合を金属触媒の存在下で行い、酸化剤として酸素を利用する方法も提案されている。この方法では酸化剤が安価であるが、反応の制御が困難で多種多量の副生オリゴマーが生成し、また、反応に極めて長時間が必要など課題が多い。このように、ジアリールジスルフィド化合物を超希釈条件下で酸化重合する方法は、いずれの場合でも純度の高い環式ポリアリーレンスルフィドを安価に効率良く得ることはできなかった。 As a method for producing a cyclic polyarylene sulfide, for example, a method in which a diaryl disulfide compound is oxidatively polymerized under ultradilution conditions has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this method, it is presumed that cyclic polyarylene sulfide is produced with high selectivity, and that only a small amount of linear polyarylene sulfide is produced, and cyclic polyarylene sulfide is certainly obtained with high production rate. However, in this method, it is essential to carry out the reaction under ultra-dilution conditions, and the amount of cyclic polyarylene sulfide obtained per unit volume of the reaction vessel is very small, and cyclic polyarylene sulfide can be obtained efficiently. From this point of view, it was a method with many problems. Moreover, since the reaction temperature of this method is around room temperature, the reaction requires a long time of several tens of hours, and the method is inferior in productivity. Furthermore, the linear polyarylene sulfide produced as a by-product by the method has a low molecular weight including a disulfide bond derived from the starting diaryl disulfide, and has low thermal stability and no practical value. In addition, the linear polyarylene sulfide produced as a by-product in this method has a molecular weight close to that of the target cyclic polyarylene sulfide, so that it is difficult to separate the cyclic polyarylene sulfide and the produced linear polyarylene sulfide. It was extremely difficult to efficiently obtain a highly pure cyclic polyarylene sulfide. In addition, this method requires an equivalent amount of an expensive oxidizing agent such as dichlorodicyanobenzoquinone as the raw material diaryl disulfide for the progress of oxidative polymerization, and cyclic polyarylene sulfide cannot be obtained at low cost. As another method for oxidative polymerization of diaryl disulfide compounds under ultra-dilution conditions, a method in which oxidative polymerization is performed in the presence of a metal catalyst and oxygen is used as an oxidizing agent has been proposed. In this method, the oxidizing agent is inexpensive, but there are many problems such that the reaction is difficult to control and a large amount of by-product oligomers are produced, and the reaction requires a very long time. As described above, the oxidative polymerization method of the diaryl disulfide compound under ultradilution conditions cannot efficiently obtain a cyclic polyarylene sulfide having a high purity at any cost.
環式ポリアリーレンスルフィドの他の製造方法として、4−ブロモチオフェノールの銅塩をキノリン中の超希釈条件下で加熱する方法が開示されている。この方法も前記特許文献1と同様に超希釈条件が必須であり、また反応に長時間が必要であり生産性の極めて低い方法であった。さらにこの方法では副生する臭化銅を生成物である環式ポリアリーレンスルフィドから分離することが困難であり、得られる環式ポリアリーレンスルフィドは純度の低いものであった(例えば特許文献2参照。)。 As another method for producing cyclic polyarylene sulfide, a method in which a copper salt of 4-bromothiophenol is heated under ultra-diluted conditions in quinoline is disclosed. In this method as well, the ultra-dilution conditions are indispensable as in the case of Patent Document 1, and a long time is required for the reaction, and the method is extremely low in productivity. Furthermore, in this method, it is difficult to separate the by-produced copper bromide from the product cyclic polyarylene sulfide, and the resulting cyclic polyarylene sulfide has low purity (see, for example, Patent Document 2). .)
汎用的な原料から高生成率で環式ポリアリーレンスルフィドを製造する方法として、スルフィド化剤とジハロゲン化芳香族化合物を、スルフィド化剤のイオウ成分1モルに対して1.25リットル以上の有機極性溶媒中で反応させる方法が開示されている(例えば特許文献3参照。)。しかしこの方法では原料モノマーに対する環式ポリアリーレンスルフィドの生成率が低く、多量の線状ポリアリーレンスルフィドが副生するため、改善が望まれていた。 As a method for producing cyclic polyarylene sulfide from a general-purpose raw material at a high production rate, a sulfidizing agent and a dihalogenated aromatic compound are used in an organic polarity of 1.25 liters or more with respect to 1 mol of a sulfur component of the sulfidizing agent. The method of making it react in a solvent is disclosed (for example, refer patent document 3). However, in this method, since the production rate of cyclic polyarylene sulfide relative to the raw material monomer is low and a large amount of linear polyarylene sulfide is by-produced, improvement has been desired.
環式ポリアリーレンスルフィドを高生成率で得る方法として、1,4−ビス−(4’−ブロモフェニルチオ)ベンゼンなどのジハロゲン化芳香族化合物と硫化ナトリウムとをN−メチルピロリドン中で還流温度下に接触させる方法が開示されている(例えば非特許文献1参照。)。この方法では、反応混合物中のイオウ成分1モルに対する有機極性溶媒量が1.25リットル以上であるため環式ポリアリーレンスルフィドが得られると推測できる。しかしながらこの方法は、原料に線状ポリアリーレンスルフィドを用いていないためジハロゲン化芳香族化合物を多量に用いることが必要であり、また用いているジハロゲン化芳香族化合物が極めて特殊な化合物であるため、工業的な実現性に乏しい方法であり改善が望まれていた。 As a method for obtaining a cyclic polyarylene sulfide at a high production rate, a dihalogenated aromatic compound such as 1,4-bis- (4′-bromophenylthio) benzene and sodium sulfide are refluxed in N-methylpyrrolidone at a reflux temperature. Has been disclosed (for example, see Non-Patent Document 1). In this method, it can be estimated that a cyclic polyarylene sulfide can be obtained because the amount of the organic polar solvent with respect to 1 mol of the sulfur component in the reaction mixture is 1.25 liters or more. However, since this method does not use linear polyarylene sulfide as a raw material, it is necessary to use a large amount of a dihalogenated aromatic compound, and since the dihalogenated aromatic compound used is a very special compound, It was a method with poor industrial feasibility, and improvement was desired.
上記課題を解決する方法として、線状ポリアリーレンスルフィドとスルフィド化剤、ジハロゲン化芳香族化合物を反応混合物中のイオウ成分1モルあたり1.25リットル以上の有機極性溶媒中で加熱して反応させる方法が開示されている(例えば特許文献4参照。)。この方法では、線状ポリアリーレンスルフィドを原料に用いているため使用するモノマー量を低減でき、そのためモノマーに対する環式ポリアリーレンスルフィドの生成率が向上し、工業的な実現性が期待できる方法である。しかしながらこの方法では、全ての反応原料、すなわち線状ポリアリーレンスルフィド、スルフィド化剤、ジハロゲン化芳香族化合物及び有機極性溶媒を一括に仕込み反応させる方法しか検証がなされておらず、そのため本発明の特長であるジハロゲン化芳香族化合物の追加による環式ポリアリーレンスルフィドの生成率向上および不純物の低減については検証が行われていない。 As a method for solving the above-mentioned problem, a method in which linear polyarylene sulfide, a sulfidizing agent and a dihalogenated aromatic compound are reacted by heating in an organic polar solvent of 1.25 liters or more per mole of sulfur component in the reaction mixture. (For example, refer to Patent Document 4). In this method, the amount of monomer to be used can be reduced because linear polyarylene sulfide is used as a raw material. Therefore, the production rate of cyclic polyarylene sulfide with respect to the monomer is improved, and industrial feasibility can be expected. . However, in this method, only a method in which all reaction raw materials, that is, linear polyarylene sulfide, a sulfidizing agent, a dihalogenated aromatic compound, and an organic polar solvent are charged and reacted together has been verified. No verification has been made on the improvement of the yield of cyclic polyarylene sulfide and the reduction of impurities by the addition of a dihalogenated aromatic compound.
ジハロゲン化芳香族化合物の追加を伴う、多段階での環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法として、線状ポリアリーレンスルフィド、スルフィド化剤、有機極性溶媒、およびスルフィド化剤のイオウ成分1モル当たり0.9モル未満のジハロゲン化芳香族化合物を含む反応混合物を加熱する反応(A)を行い、ジハロゲン化芳香族化合物を追加し、反応混合物中のイオウ成分1モル当たり1.25リットル以上の有機極性溶媒中で加熱する反応(B)を行う方法が開示されている(例えば特許文献5。)。本方法では、反応(A)で生じた低分子量のプレポリマーを、反応(B)でジハロゲン化芳香族化合物を追加して環化することが特長である。本方法では、プレポリマーを効率よく生成させるために、反応(A)においては反応混合物中に実質的にジハロゲン化芳香族化合物が存在しないことが好ましく、実際、従来は、ジハロゲン化芳香族化合物を含まない方法しか検証がなされていなかった。また、プレポリマーを効率よく生成させるために、反応(A)における反応混合物中の有機極性溶媒は、イオウ成分1モル当たり1.25リットル未満であることが好ましく、実際、従来は、反応混合物中の有機極性溶媒がイオウ成分1モル当たり1リットルである方法しか検証がなされていなかった。したがって、本発明のごとく、ジハロゲン化芳香族化合物を追加する前の反応混合物中にジハロゲン化芳香族化合物を積極的に共存させ、かつ、全反応工程を通して有機極性溶媒がイオウ成分1モル当たり1.25リットル以上の、より希薄な条件にて環式ポリアリーレンスルフィドを製造する場合の生成率に対する効果は未知であった。 As a method for producing a cyclic polyarylene sulfide in a multi-stage process with the addition of a dihalogenated aromatic compound, a linear polyarylene sulfide, a sulfidizing agent, an organic polar solvent, and a sulfur component of 0.1 mol per sulfur component of the sulfidizing agent are used. Conduct reaction (A) in which the reaction mixture containing less than 9 mol of dihalogenated aromatic compound is heated, add dihalogenated aromatic compound, and 1.25 liters or more of organic polar solvent per mol of sulfur component in the reaction mixture A method of performing the reaction (B) of heating in the medium is disclosed (for example, Patent Document 5). This method is characterized in that the low molecular weight prepolymer produced in the reaction (A) is cyclized by adding a dihalogenated aromatic compound in the reaction (B). In this method, in order to efficiently produce a prepolymer, it is preferable that substantially no dihalogenated aromatic compound is present in the reaction mixture in the reaction (A). Only methods that did not include were verified. In order to efficiently produce the prepolymer, the organic polar solvent in the reaction mixture in the reaction (A) is preferably less than 1.25 liters per mole of sulfur component. Only a method in which the organic polar solvent was 1 liter per mole of sulfur component has been verified. Therefore, as in the present invention, the dihalogenated aromatic compound is allowed to actively coexist in the reaction mixture before addition of the dihalogenated aromatic compound, and the organic polar solvent is used in an amount of 1. The effect on the production rate when producing cyclic polyarylene sulfide under more dilute conditions of 25 liters or more was unknown.
ここで、前記の特許文献3及び4において環式ポリアリーレンスルフィドを回収するに当たっては、反応によって得られた反応混合物からまず有機極性溶媒の一部もしくは大部分を除去することで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を主成分とする混合固体を回収した後に、環式ポリアリーレンスルフィドを溶解可能な溶剤と接触させて環式ポリアリーレンスルフィドを含む溶液を調製し、次いで該溶液から溶解に用いた溶剤を除去することで環式ポリアリーレンスルフィドを得る方法が開示されている。 Here, in recovering the cyclic polyarylene sulfide in Patent Documents 3 and 4, the cyclic polyarylene sulfide is first removed by removing a part or most of the organic polar solvent from the reaction mixture obtained by the reaction. And a mixed solid mainly composed of linear polyarylene sulfide is recovered, and then a solution containing cyclic polyarylene sulfide is prepared by contacting with a solvent capable of dissolving cyclic polyarylene sulfide, and then dissolved from the solution. A method for obtaining a cyclic polyarylene sulfide by removing the solvent used is disclosed.
また上記回収方法と類似した、純度の高い環式ポリアリーレンスルフィドを得る方法としては、少なくとも線状の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を含むポリアリーレンスルフィド混合物を、環式ポリアリーレンスルフィドを溶解可能な溶剤と接触させて環式ポリアリーレンスルフィドを含む溶液を調製し、次いで該溶液から環式ポリアリーレンスルフィドを得る方法が開示されている(たとえば特許文献6参照。)。これらの方法では、確かに純度の高い環式ポリアリーレンスルフィドを得られるものの、純度の高い環式ポリアリーレンスルフィドを得るためには、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及び有機極性溶媒からなる反応混合物を製造する工程、反応混合物から有機極性溶媒を除去して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を含む混合固体を製造する工程、混合固体を溶剤と接触させることで環式ポリアリーレンスルフィドを含む溶液を得る工程、この溶液から溶剤を除去する工程が必須であり、非常に煩雑であると言える。 Similar to the above recovery method, a highly pure cyclic polyarylene sulfide can be obtained by dissolving a polyarylene sulfide mixture containing at least linear polyarylene sulfide and cyclic polyarylene sulfide, and dissolving the cyclic polyarylene sulfide. A method is disclosed in which a solution containing a cyclic polyarylene sulfide is prepared by contacting with a possible solvent, and then a cyclic polyarylene sulfide is obtained from the solution (see, for example, Patent Document 6). Although these methods can surely obtain a high-purity cyclic polyarylene sulfide, in order to obtain a high-purity cyclic polyarylene sulfide, a cyclic polyarylene sulfide, a linear polyarylene sulfide and an organic polar solvent are used. A step of producing a reaction mixture, a step of removing a polar organic solvent from the reaction mixture to produce a mixed solid containing cyclic polyarylene sulfide and a linear polyarylene sulfide, and contacting the mixed solid with a solvent The step of obtaining a solution containing arylene sulfide and the step of removing the solvent from this solution are essential and can be said to be very complicated.
上記のごとき環式ポリアリーレンスルフィドを回収する際の課題、すなわち、純度の高い環式ポリアリーレンスルフィドを効率よく且つ簡便な方法で回収する方法として、有機極性溶媒中で少なくともスルフィド化剤とジハロゲン化芳香族化合物を接触させて反応させて得られる少なくとも線状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を含む反応混合物から環式ポリアリーレンスルフィドを回収する方法であって、反応混合物を有機極性溶媒の常圧における沸点以下の温度領域で固液分離することにより得られた濾液から有機極性溶媒を除去することを特徴とする環式ポリアリーレンスルフィドの回収方法(たとえば特許文献7参照)や、少なくともポリアリーレンスルフィド、環式ポリアリーレンスルフィド及び有機極性溶媒を含む混合物から有機極性溶媒の一部を留去したのちに固液分離して環式ポリアリーレンスルフィドを回収する方法(たとえば特許文献8参照)が開示されている。これらの方法は、固液分離という簡易な方法で目的物である環式ポリアリーレンスルフィドを分離、回収しており、確かに上述の従来技術の課題を改善しようとする方法であるが、環式ポリアリーレンスルフィドを含む反応生成物を得る工程において、本発明の特徴であるジハロゲン化芳香族化合物の追加と更なる反応を行っていないため、反応生成物を固液分離のプロセスにおいて長時間の分離時間を要するという課題が依然残っており、また、得られる環式ポリアリーレンスルフィドの純度も不十分であり、改善が強く望まれていた。 As a method for recovering cyclic polyarylene sulfide as described above, that is, as a method for recovering highly pure cyclic polyarylene sulfide by an efficient and simple method, at least a sulfidizing agent and dihalogenation in an organic polar solvent A method for recovering a cyclic polyarylene sulfide from a reaction mixture containing at least a linear polyarylene sulfide and a cyclic polyarylene sulfide obtained by bringing an aromatic compound into contact with each other, wherein the reaction mixture is an organic polar solvent. A method for recovering a cyclic polyarylene sulfide characterized by removing an organic polar solvent from a filtrate obtained by solid-liquid separation in a temperature range below the boiling point in pressure (see, for example, Patent Document 7), and at least polyarylene Sulfides, cyclic polyarylene sulfides and organic electrodes How to from a mixture comprising the solvent and solid-liquid separation After distilling off part of the organic polar solvent recovery cyclic polyarylene sulfide (for example, see Patent Document 8) have been disclosed. These methods separate and recover the target cyclic polyarylene sulfide by a simple method of solid-liquid separation, and are certainly methods for improving the above-mentioned problems of the prior art. In the step of obtaining a reaction product containing polyarylene sulfide, addition of a dihalogenated aromatic compound, which is a feature of the present invention, and further reaction are not performed, so that the reaction product is separated for a long time in the solid-liquid separation process. The problem of requiring time still remains, and the purity of the obtained cyclic polyarylene sulfide is insufficient, and improvement has been strongly desired.
本発明は、上記従来技術の課題を解決し、純度の高い環式ポリアリーレンスルフィドを簡便な方法で効率よく製造する方法を提供することを課題とする。 This invention solves the subject of the said prior art, and makes it a subject to provide the method of manufacturing a highly purified cyclic polyarylene sulfide efficiently by a simple method.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
1.少なくともスルフィド化剤(a)、ジハロゲン化芳香族化合物(b)および有機極性溶媒(c)を含む反応混合物であって、該反応混合物中のイオウ成分1モルに対して1.25リットル以上50リットル以下の前記有機極性溶媒(c)を含む前記の反応混合物を加熱して反応させて、環式ポリアリーレンスルフィドを製造する方法であって、
前記反応混合物中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が0.80モル以上0.95モル未満である前記反応混合物を加熱して、前記反応混合物中の前記ジハロゲン化芳香族化合物(b)が、反応混合物中のアリーレン単位の量を基準として10モル%以下になるまで反応させて反応混合物(1)を得る工程1と、
工程1に次いで、反応混合物(1)中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が0.95モル以上1.05モル未満となるようにジハロゲン化芳香族化合物(b)を追加し、ジハロゲン化芳香族化合物(b)が、アリーレン単位の量を基準として10モル%以下になるまで加熱して反応させて反応混合物(2)を得る工程2と、
工程2に次いで、反応混合物(2)中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が1.05モル以上1.50モル以下となるようにジハロゲン化芳香族化合物(b)を追加した後にさらに加熱して反応を行い、少なくとも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を含む反応生成物を得る工程3と、を含む環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法。
2.工程1において、反応混合物中のジハロゲン化芳香族化合物(b)が、反応混合物中のアリーレン単位の量を基準として7モル%以下になるまで反応させることを特徴とする第1項に記載の環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法。
3.工程2において、ジハロゲン化芳香族化合物(b)が、アリーレン単位の量を基準として7モル%以下になるまで加熱して反応させることを特徴とする第1項または第2項に記載の環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法。
4.工程3に次いで、
反応生成物を、有機極性溶媒(c)の常圧における沸点以下の温度領域で固液分離することで、環式ポリアリーレンスルフィドと有機極性溶媒(c)とを含む濾液を得る工程4を行う第1項から第3項のいずれか1項に記載の環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法。
5.反応混合物が、さらに線状ポリアリーレンスルフィド(d)を含む第1項から第4項のいずれか1項に記載の環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法。
6.反応混合物が、工程1の反応開始時点において線状ポリアリーレンスルフィド(d)を含む第5項に記載の環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法。
7.第5項または第6項に記載の環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法であって、
少なくともスルフィド化剤(a)、ジハロゲン化芳香族化合物(b)および有機極性溶媒(c)を含む反応混合物であって、反応混合物中のイオウ成分1モルに対して1.25リットル以上50リットル以下の有機極性溶媒(c)を含む反応混合物を、
反応混合物中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が0.80モル以上0.95モル未満である反応混合物を加熱して、反応混合物中のジハロゲン化芳香族化合物(b)が、反応混合物中のアリーレン単位の量を基準として10モル%以下になるまで反応させて反応混合物(1)を得る工程1と、
工程1に次いで、反応混合物(1)中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が0.95モル以上1.05モル未満となるようにジハロゲン化芳香族化合物(b)を追加し、ジハロゲン化芳香族化合物(b)が、アリーレン単位の量を基準として10モル%以下になるまで加熱して反応させて反応混合物(2)を得る工程2と、
工程2に次いで、反応混合物(2)中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が1.05モル以上1.50モル以下となるようにジハロゲン化芳香族化合物(b)を追加した後にさらに加熱して反応を行い、少なくとも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を含む反応生成物を得る工程3と、
を含む方法で加熱して反応させることにより得られた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とを含むポリアリーレンスルフィド混合物から、環式ポリアリーレンスルフィドを分離することによって得られた線状ポリアリーレンスルフィドを、線状ポリアリーレンスルフィド(d)として用いる環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法。
8.第5項または第6項に記載の環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法であって、
少なくとも線状ポリアリーレンスルフィド(d)、スルフィド化剤(a)、ジハロゲン化芳香族化合物(b)および有機極性溶媒(c)を含む反応混合物であって、反応混合物中のイオウ成分1モルに対して1.25リットル以上50リットル以下の有機極性溶媒(c)を含む反応混合物を、
反応混合物中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が0.80モル以上0.95モル未満である反応混合物を加熱して、反応混合物中のジハロゲン化芳香族化合物(b)が、反応混合物中のアリーレン単位の量を基準として10モル%以下になるまで反応させて反応混合物(1)を得る工程1と、
工程1に次いで、反応混合物(1)中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が0.95モル以上1.05モル未満となるようにジハロゲン化芳香族化合物(b)を追加し、ジハロゲン化芳香族化合物(b)が、アリーレン単位の量を基準として10モル%以下になるまで加熱して反応させて反応混合物(2)を得る工程2と、
工程2に次いで、反応混合物(2)中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が1.05モル以上1.50モル以下となるようにジハロゲン化芳香族化合物(b)を追加した後にさらに加熱して反応を行い、少なくとも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を含む反応生成物を得る工程3と、
を含む方法で加熱して反応させることにより得られた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とを含むポリアリーレンスルフィド混合物から、環式ポリアリーレンスルフィドを分離することによって得られた線状ポリアリーレンスルフィドを、線状ポリアリーレンスルフィド(d)として用いる環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法。
9.工程1の反応開始時点における反応混合物に線状ポリアリーレンスルフィドを含む場合に、その線状ポリアリーレンスルフィドの含有量が、反応混合物中のスルフィド化剤のイオウ成分1モル当たり0.001モル以上9モル未満であることを特徴とする第5項または第6項に記載の環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法。
10.工程1終了時に、反応混合物(1)中のアリールモノチオラート化合物の含有量が、反応混合物(1)中のアリーレン単位1モル当たり0.01モル未満であることを特徴とする第1項から第9項のいずれか1項に記載の環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法。
11.工程2および工程3における加熱を、工程1における加熱温度より高い温度で行うことを特徴とする第1項から第10項のいずれか1項に記載の環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.
1. A reaction mixture comprising at least a sulfidizing agent (a), a dihalogenated aromatic compound (b) and an organic polar solvent (c), wherein 1.25 liters or more and 50 liters per mole of sulfur component in the reaction mixture A method for producing a cyclic polyarylene sulfide by heating and reacting the reaction mixture containing the following organic polar solvent (c):
The dihalogenated aromatic compound (b) in the reaction mixture is heated by heating the reaction mixture having an arylene unit of 0.80 mol or more and less than 0.95 mol per mol of the sulfur component in the reaction mixture. A step 1 of obtaining a reaction mixture (1) by reacting until the amount of arylene units in the reaction mixture is 10 mol% or less based on the amount;
Following step 1, the dihalogenated aromatic compound (b) is added so that the arylene unit per mole of sulfur component in the reaction mixture (1) is 0.95 mol or more and less than 1.05 mol, and the dihalogenated aromatic compound is added. A step 2 in which the group compound (b) is reacted by heating until the amount of the arylene unit is 10 mol% or less based on the amount of the arylene unit, and a reaction mixture (2) is obtained;
Following step 2, the dihalogenated aromatic compound (b) is added to the reaction mixture (2) so that the number of arylene units per mole of sulfur component is 1.05 mol or more and 1.50 mol or less, followed by further heating. And a step 3 of obtaining a reaction product containing at least a cyclic polyarylene sulfide and a linear polyarylene sulfide, and producing a cyclic polyarylene sulfide.
2. The ring according to item 1, wherein in step 1, the dihalogenated aromatic compound (b) in the reaction mixture is reacted until it becomes 7 mol% or less based on the amount of the arylene unit in the reaction mixture. A process for producing a polyarylene sulfide.
3. The cyclic compound according to item 1 or 2, wherein in step 2, the dihalogenated aromatic compound (b) is reacted by heating to 7 mol% or less based on the amount of the arylene unit. A method for producing polyarylene sulfide.
4). Following step 3,
Step 4 of obtaining a filtrate containing the cyclic polyarylene sulfide and the organic polar solvent (c) is performed by solid-liquid separation of the reaction product in a temperature range below the boiling point of the organic polar solvent (c) at normal pressure. The method for producing the cyclic polyarylene sulfide according to any one of Items 1 to 3.
5. Item 5. The method for producing cyclic polyarylene sulfide according to any one of Items 1 to 4, wherein the reaction mixture further contains a linear polyarylene sulfide (d).
6). 6. The method for producing cyclic polyarylene sulfide according to item 5, wherein the reaction mixture contains linear polyarylene sulfide (d) at the start of the reaction in Step 1.
7). A method for producing the cyclic polyarylene sulfide according to item 5 or 6,
A reaction mixture containing at least a sulfidizing agent (a), a dihalogenated aromatic compound (b), and an organic polar solvent (c), wherein 1.25 to 50 liters per mole of sulfur component in the reaction mixture A reaction mixture comprising an organic polar solvent (c) of
The reaction mixture in which the number of arylene units per mole of sulfur component in the reaction mixture is 0.80 mol or more and less than 0.95 mol is heated, and the dihalogenated aromatic compound (b) in the reaction mixture is heated in the reaction mixture. A step 1 of obtaining a reaction mixture (1) by reacting until the amount of the arylene unit is 10 mol% or less based on the amount of the arylene unit;
Following step 1, the dihalogenated aromatic compound (b) is added so that the arylene unit per mole of sulfur component in the reaction mixture (1) is 0.95 mol or more and less than 1.05 mol, and the dihalogenated aromatic compound is added. A step 2 in which the group compound (b) is reacted by heating until the amount of the arylene unit is 10 mol% or less based on the amount of the arylene unit, and a reaction mixture (2) is obtained;
Following step 2, the dihalogenated aromatic compound (b) is added to the reaction mixture (2) so that the number of arylene units per mole of sulfur component is 1.05 mol or more and 1.50 mol or less, followed by further heating. Step 3 to obtain a reaction product containing at least cyclic polyarylene sulfide and linear polyarylene sulfide;
The linear polyarylene sulfide obtained by separating the cyclic polyarylene sulfide from the polyarylene sulfide mixture containing the cyclic polyarylene sulfide and the linear polyarylene sulfide obtained by heating and reacting by a method including A process for producing a cyclic polyarylene sulfide using the arylene sulfide as the linear polyarylene sulfide (d).
8). A method for producing the cyclic polyarylene sulfide according to item 5 or 6,
A reaction mixture comprising at least a linear polyarylene sulfide (d), a sulfidizing agent (a), a dihalogenated aromatic compound (b) and an organic polar solvent (c), and relative to 1 mol of a sulfur component in the reaction mixture Reaction mixture containing 1.25 liters to 50 liters of organic polar solvent (c),
The reaction mixture in which the number of arylene units per mole of sulfur component in the reaction mixture is 0.80 mol or more and less than 0.95 mol is heated, and the dihalogenated aromatic compound (b) in the reaction mixture is heated in the reaction mixture. A step 1 of obtaining a reaction mixture (1) by reacting until the amount of the arylene unit is 10 mol% or less based on the amount of the arylene unit;
Following step 1, the dihalogenated aromatic compound (b) is added so that the arylene unit per mole of sulfur component in the reaction mixture (1) is 0.95 mol or more and less than 1.05 mol, and the dihalogenated aromatic compound is added. A step 2 in which the group compound (b) is reacted by heating until the amount of the arylene unit is 10 mol% or less based on the amount of the arylene unit, and a reaction mixture (2) is obtained;
Following step 2, the dihalogenated aromatic compound (b) is added to the reaction mixture (2) so that the number of arylene units per mole of sulfur component is 1.05 mol or more and 1.50 mol or less, followed by further heating. Step 3 to obtain a reaction product containing at least cyclic polyarylene sulfide and linear polyarylene sulfide;
The linear polyarylene sulfide obtained by separating the cyclic polyarylene sulfide from the polyarylene sulfide mixture containing the cyclic polyarylene sulfide and the linear polyarylene sulfide obtained by heating and reacting by a method including A process for producing a cyclic polyarylene sulfide using the arylene sulfide as the linear polyarylene sulfide (d).
9. When linear polyarylene sulfide is contained in the reaction mixture at the start of the reaction in Step 1, the content of the linear polyarylene sulfide is 0.001 mol or more per mol of sulfur component of the sulfidizing agent in the reaction mixture. Item 7. The method for producing a cyclic polyarylene sulfide according to Item 5 or 6, wherein the number is less than a mole.
10. At the end of step 1, the content of the aryl monothiolate compound in the reaction mixture (1) is less than 0.01 mole per mole of arylene units in the reaction mixture (1). 10. The method for producing a cyclic polyarylene sulfide according to any one of items 9 to 9.
11. The method for producing a cyclic polyarylene sulfide according to any one of Items 1 to 10, wherein the heating in Step 2 and Step 3 is performed at a temperature higher than the heating temperature in Step 1.
本発明によれば、純度の高い環式ポリアリーレンスルフィドを簡便な方法で効率よく製造する方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the method of manufacturing a highly purified cyclic polyarylene sulfide efficiently by a simple method can be provided.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。本発明の実施の形態は、環式ポリアリーレンスルフィド(以下、環式PASと略すこともある)の製造方法に係るものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. Embodiments of the present invention relate to a method for producing cyclic polyarylene sulfide (hereinafter sometimes abbreviated as cyclic PAS).
(1)スルフィド化剤
本発明の実施形態で用いられるスルフィド化剤とは、ジハロゲン化芳香族化合物にスルフィド結合を導入できるもの、およびアリーレンスルフィド結合に作用してアリーレンチオラートを生成するものであれば良く、例えばアルカリ金属硫化物、アルカリ金属水硫化物、および硫化水素が挙げられる。
(1) Sulfidation agent The sulfidation agent used in the embodiment of the present invention is any one that can introduce a sulfide bond into a dihalogenated aromatic compound and that can produce an arylene thiolate by acting on an arylene sulfide bond. Good examples include alkali metal sulfides, alkali metal hydrosulfides, and hydrogen sulfide.
アルカリ金属硫化物の具体例としては、例えば硫化リチウム、硫化ナトリウム、硫化カリウム、硫化ルビジウム、硫化セシウムおよびこれら2種以上の混合物を挙げることができる。なかでも硫化リチウムおよび/または硫化ナトリウムが好ましく、硫化ナトリウムがより好ましく用いられる。これらのアルカリ金属硫化物は、水和物または水性混合物として、あるいは無水物の形で用いることができる。なお、水性混合物とは水溶液、もしくは水溶液と固体成分の混合物、もしくは水と固体成分の混合物のことをさす。一般的に入手できる安価なアルカリ金属硫化物は水和物または水性混合物であるので、このような形態のアルカリ金属硫化物を用いることが好ましい。 Specific examples of the alkali metal sulfide include lithium sulfide, sodium sulfide, potassium sulfide, rubidium sulfide, cesium sulfide and a mixture of two or more of these. Of these, lithium sulfide and / or sodium sulfide are preferable, and sodium sulfide is more preferably used. These alkali metal sulfides can be used as hydrates or aqueous mixtures or in the form of anhydrides. The aqueous mixture refers to an aqueous solution, a mixture of an aqueous solution and a solid component, or a mixture of water and a solid component. Since generally available inexpensive alkali metal sulfides are hydrates or aqueous mixtures, it is preferred to use such forms of alkali metal sulfides.
アルカリ金属水硫化物の具体例としては、例えば水硫化リチウム、水硫化ナトリウム、水硫化カリウム、水硫化リチウム、水硫化ルビジウム、水硫化セシウムおよびこれら2種以上の混合物を挙げることができる。なかでも水硫化リチウムおよび/または水硫化ナトリウムが好ましく、水硫化ナトリウムがより好ましく用いられる。 Specific examples of the alkali metal hydrosulfide include, for example, lithium hydrosulfide, sodium hydrosulfide, potassium hydrosulfide, lithium hydrosulfide, rubidium hydrosulfide, cesium hydrosulfide, and a mixture of two or more thereof. Of these, lithium hydrosulfide and / or sodium hydrosulfide are preferable, and sodium hydrosulfide is more preferably used.
また、アルカリ金属水硫化物とアルカリ金属水酸化物から、反応系の中で生成されるアルカリ金属硫化物も用いることができる。また、あらかじめアルカリ金属水硫化物とアルカリ金属水酸化物を接触させて調製したアルカリ金属硫化物を用いることもできる。これらのアルカリ金属水硫化物及びアルカリ金属水酸化物は、水和物、水性混合物、および無水物から選択される化合物の形で用いることができる。水和物または水性混合物が、入手のし易さ、コストの観点から好ましい。 Moreover, the alkali metal sulfide produced | generated in a reaction system from an alkali metal hydrosulfide and an alkali metal hydroxide can also be used. Alternatively, an alkali metal sulfide prepared by previously contacting an alkali metal hydrosulfide and an alkali metal hydroxide can be used. These alkali metal hydrosulfides and alkali metal hydroxides can be used in the form of compounds selected from hydrates, aqueous mixtures, and anhydrides. Hydrates or aqueous mixtures are preferred from the standpoint of availability and cost.
さらに、水酸化リチウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物と硫化水素から、反応系の中で生成されるアルカリ金属硫化物も用いることができる。また、あらかじめ水酸化リチウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物と硫化水素を接触させて調製したアルカリ金属硫化物を用いることもできる。硫化水素は気体状、液体状、水溶液状のいずれの形態で用いても差し障り無い。 Furthermore, alkali metal sulfides generated in the reaction system from alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide and sodium hydroxide and hydrogen sulfide can also be used. Further, alkali metal sulfides prepared by previously contacting alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide and sodium hydroxide with hydrogen sulfide can also be used. Hydrogen sulfide can be used in any form of gas, liquid, and aqueous solution.
本発明の実施形態においてスルフィド化剤の量は、脱水操作などによりジハロゲン化芳香族化合物との反応開始前にスルフィド化剤の一部損失が生じる場合には、実際の仕込み量から当該損失分を差し引いた残存量を意味するものとする。 In the embodiment of the present invention, the amount of the sulfidizing agent is determined based on the actual charge amount when a partial loss of the sulfidizing agent occurs before the reaction with the dihalogenated aromatic compound due to dehydration operation or the like. It shall mean the remaining amount after deduction.
なお、スルフィド化剤と共に、アルカリ金属水酸化物および/またはアルカリ土類金属水酸化物を併用することも可能である。アルカリ金属水酸化物の具体例としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウムが挙げられ、アルカリ土類金属水酸化物の具体例としては、例えば水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウムが挙げられるが、なかでも、入手容易性の観点で水酸化ナトリウムが好ましく用いられる。なお、これらは単独で用いても良く、2種以上の混合物として用いても良い。また、これらのアルカリ金属水酸化物および/またはアルカリ土類金属水酸化物は、固体状態、水溶液の状態など、どのような形状のものも使用できる。 An alkali metal hydroxide and / or an alkaline earth metal hydroxide can be used in combination with the sulfidizing agent. Specific examples of the alkali metal hydroxide include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, rubidium hydroxide and cesium hydroxide. Specific examples of the alkaline earth metal hydroxide include water. Although calcium oxide, magnesium hydroxide, strontium hydroxide, and barium hydroxide are mentioned, sodium hydroxide is preferably used from the viewpoint of availability. In addition, these may be used independently and may be used as a 2 or more types of mixture. These alkali metal hydroxides and / or alkaline earth metal hydroxides can be used in any shape such as a solid state or an aqueous solution state.
スルフィド化剤として、アルカリ金属水硫化物を用いる場合には、アルカリ金属水酸化物を同時に使用することが特に好ましい。この場合のアルカリ金属水酸化物の使用量は、アルカリ金属水硫化物1モルに対し0.95モル以上とすることができ、好ましくは1.00モル以上であり、更に好ましくは1.005モル以上である。また、1.50モル以下とすることができ、好ましくは1.25モル以下であり、更に好ましくは1.200モル以下である。スルフィド化剤として硫化水素を用いる場合には、アルカリ金属水酸化物を同時に使用することが特に好ましい。この場合のアルカリ金属水酸化物の使用量は、硫化水素1モルに対し2.0モル以上とすることができ、好ましくは2.01モル以上であり、更に好ましくは2.04モル以上である。また、3.0モル以下とすることができ、好ましくは2.50モル以下であり、更に好ましくは2.40モル以下である。 When an alkali metal hydrosulfide is used as the sulfiding agent, it is particularly preferable to use an alkali metal hydroxide at the same time. In this case, the amount of alkali metal hydroxide used can be 0.95 mol or more, preferably 1.00 mol or more, more preferably 1.005 mol, per 1 mol of alkali metal hydrosulfide. That's it. Moreover, it can be 1.50 mol or less, Preferably it is 1.25 mol or less, More preferably, it is 1.200 mol or less. When hydrogen sulfide is used as the sulfiding agent, it is particularly preferable to use an alkali metal hydroxide at the same time. In this case, the amount of the alkali metal hydroxide used can be 2.0 mol or more, preferably 2.01 mol or more, more preferably 2.04 mol or more with respect to 1 mol of hydrogen sulfide. . Moreover, it can be 3.0 mol or less, Preferably it is 2.50 mol or less, More preferably, it is 2.40 mol or less.
(2)ジハロゲン化芳香族化合物
本発明の実施形態で使用されるジハロゲン化芳香族化合物とは、芳香環の二価基であるアリーレン基と、2つのハロゲノ基とを有する芳香族化合物である。ジハロゲン化芳香族化合物1モルは、アリーレン単位1モルとハロゲノ基2モルを有している。たとえば、アリーレン基としてベンゼン環の二価基であるフェニレン基を有すると共に2つのハロゲノ基を有する化合物として、p−ジクロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン、p−ジブロモベンゼン、o−ジブロモベンゼン、m−ジブロモベンゼン、1−ブロモ−4−クロロベンゼン、および1−ブロモ−3−クロロベンゼンなどのジハロゲン化ベンゼンを挙げることができる。さらに、ジハロゲン化芳香族化合物としては、1−メトキシ−2,5−ジクロロベンゼン、1−メチル−2,5−ジクロロベンゼン、1,4−ジメチル−2,5−ジクロロベンゼン、1,3−ジメチル−2,5−ジクロロベンゼン、および3,5−ジクロロ安息香酸などのハロゲン以外の置換基をも含む化合物を挙げることができる。なかでも、p−ジクロロベンゼンに代表されるp−ジハロゲン化ベンゼンを主成分にするジハロゲン化芳香族化合物が好ましい。特に好ましくは、p−ジクロロベンゼンを80〜100モル%含むものであり、さらに好ましくは90〜100モル%含むものである。また、環式PAS共重合体を得るために異なる2種以上のジハロゲン化芳香族化合物を組み合わせて用いることも可能である。
(2) Dihalogenated aromatic compound The dihalogenated aromatic compound used in the embodiment of the present invention is an aromatic compound having an arylene group which is a divalent group of an aromatic ring and two halogeno groups. One mole of the dihalogenated aromatic compound has 1 mole of an arylene unit and 2 moles of a halogeno group. For example, compounds having a phenylene group which is a divalent group of a benzene ring as an arylene group and two halogeno groups include p-dichlorobenzene, o-dichlorobenzene, m-dichlorobenzene, p-dibromobenzene, o-dibromo. Mention may be made of dihalogenated benzenes such as benzene, m-dibromobenzene, 1-bromo-4-chlorobenzene, and 1-bromo-3-chlorobenzene. Further, examples of the dihalogenated aromatic compound include 1-methoxy-2,5-dichlorobenzene, 1-methyl-2,5-dichlorobenzene, 1,4-dimethyl-2,5-dichlorobenzene, and 1,3-dimethyl. Mention may also be made of compounds containing substituents other than halogen, such as -2,5-dichlorobenzene and 3,5-dichlorobenzoic acid. Especially, the dihalogenated aromatic compound which has p-dihalogenated benzene represented by p-dichlorobenzene as a main component is preferable. Particularly preferably, it contains 80 to 100 mol%, more preferably 90 to 100 mol% of p-dichlorobenzene. It is also possible to use a combination of two or more different dihalogenated aromatic compounds in order to obtain a cyclic PAS copolymer.
(3)線状ポリアリーレンスルフィド
本発明の実施形態における線状ポリアリーレンスルフィド(以下、線状PASと略する場合もある)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%以上含有する線状のホモポリマーまたは線状のコポリマーである。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。
(3) Linear polyarylene sulfide In the embodiment of the present invention, the linear polyarylene sulfide (hereinafter sometimes abbreviated as linear PAS) is composed mainly of a repeating unit of formula, — (Ar—S) —. The unit is preferably a linear homopolymer or a linear copolymer containing 80 mol% or more of the repeating unit. Ar includes units represented by the following formulas (A) to (L), among which the formula (A) is particularly preferable.
(ただし、式中のR1,R2は水素、炭素数1から6のアルキル基、炭素数1から6のアルコキシ基、および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。) (In the formula, R1 and R2 are substituents selected from hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and a halogen group, and R1 and R2 are the same or different. May be.)
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)−であらわされる主要構成単位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 the main structural unit represented by-(Ar-S)-.
また、本発明の実施形態における線状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。 Further, the linear PAS in the embodiment of 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、これらの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。特に好ましい線状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 thereof include polyphenylene sulfide, polyphenylene sulfide sulfone, polyphenylene sulfide ketone, random copolymers thereof, block copolymers thereof and mixtures thereof. A particularly preferred linear PAS is a p-phenylene sulfide unit as the main structural unit of the polymer.
を80モル%以上、望ましくは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)、ポリフェニレンスルフィドスルホン、およびポリフェニレンスルフィドケトンが挙げられる。 Of polyphenylene sulfide (hereinafter sometimes abbreviated as PPS), polyphenylene sulfide sulfone, and polyphenylene sulfide ketone.
本発明の実施形態の環状PASの製造方法においては、線状PASを原料として用いることができる。その場合に使用する線状PASの溶融粘度に特に制限は無いが、一般的な線状PASの溶融粘度としては0.1〜1000Pa・s(300℃、剪断速度1000/秒)の範囲が例示でき、0.1〜500Pa・sの範囲が例示できる。また、線状PASの分子量にも特に制限は無く、一般的なPASを用いることが可能である。この様なPASの重量平均分子量は5,000以上とすることができ、7,500以上が好ましく、10,000以上がより好ましい。また、PASの重量平均分子量は1,000,000以下とすることができ、500,000以下が好ましく、100,000以下がより好ましい。一般に重量平均分子量が低いほど有機極性溶媒への溶解性が高くなるため、反応に要する時間が短くできるという利点があるが、前述した範囲であれば本質的な問題なく使用が可能である。 In the method for producing the cyclic PAS according to the embodiment of the present invention, linear PAS can be used as a raw material. The melt viscosity of the linear PAS used in that case is not particularly limited, but the melt viscosity of a general linear PAS is exemplified by a range of 0.1 to 1000 Pa · s (300 ° C., shear rate 1000 / sec). A range of 0.1 to 500 Pa · s can be exemplified. Further, the molecular weight of the linear PAS is not particularly limited, and general PAS can be used. The weight average molecular weight of such a PAS can be 5,000 or more, preferably 7,500 or more, and more preferably 10,000 or more. Further, the weight average molecular weight of PAS can be 1,000,000 or less, preferably 500,000 or less, and more preferably 100,000 or less. In general, the lower the weight average molecular weight, the higher the solubility in an organic polar solvent. Therefore, there is an advantage that the time required for the reaction can be shortened, but within the above-mentioned range, it can be used without any substantial problem.
このような線状PASの製造方法は特に限定はされず、いかなる製法によるものでも使用することが可能である。例えば特公昭45−3368号公報、特公昭52−12240号公報および特公昭63−3375号公報に代表される、少なくとも1個の核置換ハロゲンを含有する芳香族化合物またはチオフェンとアルカリ金属モノスルフィドとを、極性有機溶媒中で高められた温度において反応せしめる方法により線状PASを製造することができる。また、好ましくは例えば特開平05−163349号公報に代表される、スルフィド化剤とジハロゲン化芳香族化合物とを有機極性溶媒中で接触させることによって線状PASを得ることができる。またこれら方法により製造されたPASを用いた成形品や成形屑、あるいはこれら方法により製造されたPAS由来の廃プラスチックやオフスペック品なども幅広く線状PASとして使用することが可能である。 The production method of such a linear PAS is not particularly limited, and any production method can be used. For example, an aromatic compound or thiophene containing at least one nucleus-substituted halogen and an alkali metal monosulfide represented by Japanese Patent Publication No. 45-3368, Japanese Patent Publication No. 52-12240 and Japanese Patent Publication No. 63-3375 Can be produced by a method in which the reaction is carried out at an elevated temperature in a polar organic solvent. Preferably, linear PAS can be obtained by bringing a sulfidizing agent and a dihalogenated aromatic compound into contact with each other in an organic polar solvent, as represented by, for example, JP-A No. 05-163349. In addition, molded products and molding waste using PAS produced by these methods, or waste plastics and off-spec products derived from PAS produced by these methods can be used widely as linear PAS.
また、一般的に環式化合物の製造は、環式化合物の生成と線状化合物の生成の競争反応であるため、環式ポリアリーレンスルフィドの製造を目的とする方法においては、目的物の環式ポリアリーレンスルフィド以外に線状ポリアリーレンスルフィドが少なからず副生物として生成する。本発明の実施形態ではこの様な副生線状ポリアリーレンスルフィドも問題なく原料に用いることが可能である。例えば前述した特許文献3に代表される環式PASの製造方法、すなわち、スルフィド化剤とジハロゲン化芳香族化合物とをスルフィド化剤のイオウ成分1モルに対して1.25リットル以上の有機極性溶媒を用いて加熱して反応させる製造方法により、得られた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とを含むポリアリーレンスルフィド混合物から、環式ポリアリーレンスルフィドを分離することによって得られた線状ポリアリーレンスルフィドを原料に用いる方法は、特に好ましい方法といえる。また、前述した特許文献4に代表される環式PASの製造方法、すなわち、線状ポリアリーレンスルフィド、スルフィド化剤、およびジハロゲン化芳香族化合物を反応混合物中のイオウ成分1モルに対して1.25リットル以上の有機極性溶媒を用いて加熱して反応させる製造方法により、得られた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を含むポリアリーレンスルフィド混合物から、環式ポリアリーレンスルフィドを分離することによって得られた線状ポリアリーレンスルフィドを原料に用いる方法も好ましい方法といえる。 In general, since the production of a cyclic compound is a competitive reaction between the production of a cyclic compound and the production of a linear compound, in a method aimed at producing a cyclic polyarylene sulfide, In addition to polyarylene sulfide, linear polyarylene sulfide is produced as a by-product. In the embodiment of the present invention, such a by-product linear polyarylene sulfide can be used as a raw material without any problem. For example, the method for producing cyclic PAS represented by Patent Document 3 described above, that is, an organic polar solvent having a sulfidizing agent and a dihalogenated aromatic compound in an amount of 1.25 liters or more per 1 mol of the sulfur component of the sulfidizing agent. By using the production method in which the reaction is carried out by heating, the linear polyarylene sulfide obtained by separating the cyclic polyarylene sulfide from the obtained polyarylene sulfide mixture containing the cyclic polyarylene sulfide and the linear polyarylene sulfide. The method using polyarylene sulfide as a raw material is a particularly preferable method. In addition, the method for producing cyclic PAS represented by Patent Document 4 described above, that is, linear polyarylene sulfide, sulfidizing agent, and dihalogenated aromatic compound are added in an amount of 1. with respect to 1 mol of sulfur component in the reaction mixture. Separation of cyclic polyarylene sulfide from the resulting polyarylene sulfide mixture containing cyclic polyarylene sulfide and linear polyarylene sulfide by a production method in which the reaction is conducted by heating using an organic polar solvent of 25 liters or more. The method using the linear polyarylene sulfide obtained by the above as a raw material is also a preferable method.
さらに、少なくとも線状ポリアリーレンスルフィド(d)、スルフィド化剤(a)、ジハロゲン化芳香族化合物(b)および有機極性溶媒(c)を含む反応混合物であって、反応混合物中のイオウ成分1モルに対して1.25リットル以上50リットル以下の有機極性溶媒(c)を含む反応混合物を加熱して反応させて、環式ポリアリーレンスルフィドを製造する方法において、反応混合物中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が0.80モル以上0.95モル未満である反応混合物を加熱して反応させて反応混合物(1)を得て(工程1)、工程1に次いで、反応混合物(1)中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が0.95モル以上1.05モル未満となるようにジハロゲン化芳香族化合物(b)を追加した後に加熱して反応させて反応混合物(2)を得て(工程2)、工程2に次いで、反応混合物(2)中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が1.05モル以上1.50モル以下となるようにジハロゲン化芳香族化合物(b)を追加した後にさらに反応を行うことにより得られた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を含むポリアリーレンスルフィド混合物から、環式ポリアリーレンスルフィドを分離することによって得られた線状ポリアリーレンスルフィドを用いることは、ことさら好ましい方法である。 And a reaction mixture comprising at least a linear polyarylene sulfide (d), a sulfidizing agent (a), a dihalogenated aromatic compound (b) and an organic polar solvent (c), wherein 1 mol of a sulfur component in the reaction mixture In a process for producing a cyclic polyarylene sulfide by heating a reaction mixture containing 1.25 liters to 50 liters of an organic polar solvent (c) relative to 1 mol of sulfur component in the reaction mixture The reaction mixture having an arylene unit of 0.80 mol or more and less than 0.95 mol is heated and reacted to obtain a reaction mixture (1) (step 1), followed by step 1 and then in the reaction mixture (1). The dihalogenated aromatic compound (b) is added and heated so that the number of arylene units per mole of sulfur component is 0.95 mol or more and less than 1.05 mol. A reaction mixture (2) is obtained by the reaction (step 2). Next to step 2, the arylene unit per mole of sulfur component in the reaction mixture (2) is 1.05 mol or more and 1.50 mol or less. The cyclic polyarylene sulfide is separated from the polyarylene sulfide mixture containing the cyclic polyarylene sulfide and the linear polyarylene sulfide obtained by further reacting after adding the dihalogenated aromatic compound (b) to It is a particularly preferable method to use the linear polyarylene sulfide obtained by the above method.
従来、環式化合物、例えば環式ポリアリーレンスルフィドの製造において副生する線状化合物、すなわち低分子量の線状ポリアリーレンスルフィドは、利用価値の無いものとして廃棄されていた。従って環式化合物の製造においては、この副生線状化合物に起因する廃棄物量が多い、また原料モノマーに対する生成率が低いという課題があった。本発明の実施形態ではこの副生線状ポリアリーレンスルフィドを原料として使用することが可能であり、このことは廃棄物量の著しい低減や原料モノマーに対する生成率の飛躍的な向上を可能とするという観点で意義の大きいものである。 Conventionally, a linear compound by-produced in the production of a cyclic compound, for example, a cyclic polyarylene sulfide, that is, a low molecular weight linear polyarylene sulfide has been discarded as having no utility value. Therefore, in the production of the cyclic compound, there are problems that the amount of waste resulting from the by-product linear compound is large and the production rate with respect to the raw material monomer is low. In the embodiment of the present invention, this byproduct linear polyarylene sulfide can be used as a raw material, and this is a viewpoint that enables a significant reduction in the amount of waste and a dramatic improvement in the production rate with respect to the raw material monomer. It is very significant.
なお、線状ポリアリーレンスルフィドの形態に特に制限はなく、乾燥状態の粉末状、粉粒状、粒状、ペレット状でも良い。線状ポリアリーレンスルフィドは、反応溶媒である有機極性溶媒を含む状態で用いることも可能であり、また、本質的に反応を阻害しない第三成分を含む状態で用いることも可能である。この様な第三成分としては例えば無機フィラーやアルカリ金属ハロゲン化物が例示できる。ここで、アルカリ金属ハロゲン化物としては、アルカリ金属(すなわちリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウム)とハロゲン(すなわちフッ素、塩素、臭素、ヨウ素およびアスタチン)とから構成されるいかなる組み合わせのものをも含み、具体例としては塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、およびフッ化セシウムなどが例示できる。前述したスルフィド化剤とジハロゲン化芳香族化合物との反応によって生じるアルカリ金属ハロゲン化物が好ましく例示できる。一般的に入手が容易なスルフィド化剤およびジハロゲン化芳香族化合物の組み合わせから生じるアルカリ金属ハロゲン化物としては、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウムおよびヨウ化ナトリウムが例示でき、塩化ナトリウム、塩化カリウム、臭化ナトリウム、および臭化カリウムが好ましいものとして例示でき、塩化ナトリウムがより好ましいものである。また、無機フィラーやアルカリ金属ハロゲン化物を含む樹脂組成物の形態の線状ポリアリーレンスルフィドを用いることも可能である。 In addition, there is no restriction | limiting in particular in the form of linear polyarylene sulfide, A dry powder form, a granular form, a granular form, and a pellet form may be sufficient. The linear polyarylene sulfide can be used in a state containing an organic polar solvent which is a reaction solvent, and can also be used in a state containing a third component which does not essentially inhibit the reaction. Examples of such a third component include inorganic fillers and alkali metal halides. Here, the alkali metal halide includes any combination of alkali metals (ie, lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium) and halogens (ie, fluorine, chlorine, bromine, iodine and astatine). Specific examples include lithium chloride, sodium chloride, potassium chloride, lithium bromide, sodium bromide, potassium bromide, lithium iodide, sodium iodide, potassium iodide, and cesium fluoride. Preferable examples include alkali metal halides generated by the reaction of the aforementioned sulfiding agent and dihalogenated aromatic compound. Alkali metal halides resulting from combinations of sulfidizing agents and dihalogenated aromatic compounds that are generally readily available include lithium chloride, sodium chloride, potassium chloride, lithium bromide, sodium bromide, potassium bromide and iodide. Sodium can be exemplified, and sodium chloride, potassium chloride, sodium bromide, and potassium bromide can be exemplified as preferred, and sodium chloride is more preferred. It is also possible to use linear polyarylene sulfide in the form of a resin composition containing an inorganic filler or an alkali metal halide.
本発明の実施形態の環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法においては、上記のとおり線状PASが副生成物として生成する。本発明の実施形態において生成する線状PASの溶融粘度に特に制限は無いが、一般的な線状PASの溶融粘度としては0.1〜1000Pa・s(300℃、剪断速度1000/秒)の範囲が例示でき、0.1〜500Pa・sの範囲が生成しやすい傾向にある範囲といえる。また、線状PASの分子量に特に制限はないが、一般的なPASの重量平均分子量としては1,000〜1,000,000が例示でき、本発明の実施形態の環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法で生成する線状PASは2,500〜500,000の範囲である傾向があり、5,000〜100,000の範囲である傾向が強い。一般に重量平均分子量が高いほど、線状のPASとしての特性が強く発現するため、後述する環式PASと線状PASの分離においては分離が行いやすくなる傾向があるが、前述した範囲であれば本質的な問題なく使用が可能である。 In the method for producing the cyclic polyarylene sulfide according to the embodiment of the present invention, linear PAS is generated as a by-product as described above. The melt viscosity of the linear PAS produced in the embodiment of the present invention is not particularly limited, but the melt viscosity of a general linear PAS is 0.1 to 1000 Pa · s (300 ° C., shear rate 1000 / sec). A range can be illustrated, and it can be said that a range of 0.1 to 500 Pa · s tends to be generated. Further, the molecular weight of the linear PAS is not particularly limited, but the weight average molecular weight of a general PAS can be exemplified as 1,000 to 1,000,000, and the production of the cyclic polyarylene sulfide of the embodiment of the present invention The linear PAS produced by the method tends to be in the range of 2,500 to 500,000, and tends to be in the range of 5,000 to 100,000. In general, the higher the weight average molecular weight, the more strongly the characteristics as linear PAS are expressed. Therefore, in the separation of cyclic PAS and linear PAS described later, the separation tends to be easily performed. It can be used without any essential problems.
(4)有機極性溶媒
本発明の実施形態ではスルフィド化剤とジハロゲン化芳香族化合物との反応を行う際や、反応で得られた反応生成物の固液分離を行う際に有機極性溶媒を用いるが、この有機極性溶媒としては有機アミド溶媒が好ましい。具体例としては、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、およびN−シクロヘキシル−2−ピロリドンなどのN−アルキルピロリドン類や、N−メチル−ε−カプロラクタムおよびε−カプロラクタムなどのカプロラクタム類や、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、およびヘキサメチルリン酸トリアミドなどに代表されるアプロチック有機溶媒、及びこれらの混合物などが、反応の安定性が高いために好ましく使用される。これらのなかでもN−メチル−2−ピロリドンおよび1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンが好ましく用いられる。本発明の実施形態において、少なくともスルフィド化剤、ジハロゲン化芳香族化合物および有機極性溶媒からなる反応混合物を反応させる際の有機極性溶媒の使用量は、反応混合物中のイオウ成分1モルに対し1.25リットル以上50リットル以下である。有機極性溶媒の使用量の好ましい下限としては1.5リットル以上であり、さらに好ましくは2リットル以上である。一方、好ましい上限としては20リットル以下であり、15リットル以下が更に好ましい。なお、ここでの溶媒使用量は常温常圧下における溶媒の体積を基準とする。イオウ成分1モル当たりの有機極性溶媒の使用量が1.25リットルより少ない場合、スルフィド化剤およびジハロゲン化芳香族化合物の反応によって生成する環式ポリアリーレンスルフィドの生成率が極めて低くなる一方で、環式ポリアリーレンスルフィドの生成に付随して副生する線状ポリアリーレンスルフィドの生成率が高まるため、単位原料当たりの環式ポリアリーレンスルフィドの生産性に劣る。なおここで、環式ポリアリーレンスルフィドの生成率とは、後で詳述する環式ポリアリーレンスルフィドの製造において、反応混合物の調製に用いたイオウ含有原料(スルフィド化剤および使用する場合には線状ポリアリーレンスルフィド)に含まれるイオウ成分の全てが環式ポリアリーレンスルフィドに転化すると仮定した場合の環式ポリアリーレンスルフィドの生成量に対する、環式ポリアリーレンスルフィドの製造で実際に生成した環式ポリアリーレンスルフィド量の比率のことである。環式ポリアリーレンスルフィドの生成率が100%であれば、用いたイオウ含有原料中のイオウ成分の全てが環式ポリアリーレンスルフィドに転化したことを意味する。
(4) Organic polar solvent In the embodiment of the present invention, an organic polar solvent is used when a reaction between a sulfidizing agent and a dihalogenated aromatic compound is performed, or when a reaction product obtained by the reaction is subjected to solid-liquid separation. However, the organic polar solvent is preferably an organic amide solvent. Specific examples include N-alkylpyrrolidones such as N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, and N-cyclohexyl-2-pyrrolidone, N-methyl-ε-caprolactam, and ε-caprolactam. Caprolactams, aprotic organic solvents represented by 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, and hexamethylphosphoric triamide, and mixtures thereof Are preferably used because of high stability of the reaction. Among these, N-methyl-2-pyrrolidone and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone are preferably used. In the embodiment of the present invention, the amount of the organic polar solvent used in the reaction of at least the sulfidizing agent, the dihalogenated aromatic compound and the organic polar solvent is 1 with respect to 1 mol of the sulfur component in the reaction mixture. It is 25 liters or more and 50 liters or less. The preferable lower limit of the amount of the organic polar solvent used is 1.5 liters or more, more preferably 2 liters or more. On the other hand, the upper limit is preferably 20 liters or less, and more preferably 15 liters or less. Here, the amount of solvent used is based on the volume of the solvent under normal temperature and pressure. When the amount of the organic polar solvent used per mole of sulfur component is less than 1.25 liters, the production rate of the cyclic polyarylene sulfide produced by the reaction of the sulfidizing agent and the dihalogenated aromatic compound is extremely low. Since the production rate of linear polyarylene sulfide by-produced accompanying the production of cyclic polyarylene sulfide is increased, the productivity of cyclic polyarylene sulfide per unit raw material is poor. Here, the production rate of cyclic polyarylene sulfide refers to the sulfur-containing raw material used in the preparation of the reaction mixture in the production of cyclic polyarylene sulfide described in detail later (sulfiding agent and, if used, linear). The cyclic polyarylene sulfide actually produced in the production of the cyclic polyarylene sulfide relative to the amount of the cyclic polyarylene sulfide produced when it is assumed that all sulfur components contained in the cyclic polyarylene sulfide) are converted into the cyclic polyarylene sulfide. It is the ratio of the amount of arylene sulfide. If the production rate of cyclic polyarylene sulfide is 100%, it means that all the sulfur components in the sulfur-containing raw material used have been converted to cyclic polyarylene sulfide.
ここで環式ポリアリーレンスルフィドの生成率は、使用する有機極性溶媒の量が多いほど用いたイオウ含有原料をより効率よく目的物(環式ポリアリーレンスルフィド)に転化させるとの観点で好ましい。ただし、極めて高い生成率を達成するために環式ポリアリーレンスルフィドの製造に際して、使用する有機極性溶媒の使用量を極端に多くすると、反応容器の単位体積当たりの環式PASの生成量が低下する傾向に有り、また、反応に要する時間が長時間化する傾向がある。更に、環式ポリアリーレンスルフィドを単離回収する操作を行う場合には、有機極性溶媒使用量が多すぎると、反応生成物中の単位量当たりの環式ポリアリーレンスルフィド量が微量になるため、回収操作が困難となる。環式ポリアリーレンスルフィドの生成率と生産性を両立するとの観点で前記した有機極性溶媒の使用量範囲とする事が好ましい。 Here, the production rate of the cyclic polyarylene sulfide is preferable from the viewpoint of converting the used sulfur-containing raw material into the target product (cyclic polyarylene sulfide) more efficiently as the amount of the organic polar solvent used is larger. However, when the amount of the organic polar solvent used is extremely increased in the production of the cyclic polyarylene sulfide in order to achieve an extremely high production rate, the amount of cyclic PAS produced per unit volume of the reaction vessel decreases. There is a tendency, and the time required for the reaction tends to increase. Furthermore, when performing the operation of isolating and recovering the cyclic polyarylene sulfide, if the amount of the organic polar solvent used is too much, the amount of the cyclic polyarylene sulfide per unit amount in the reaction product becomes very small. The collection operation becomes difficult. It is preferable to make it the usage-amount range of an organic polar solvent mentioned above from a viewpoint of making the production | generation rate and productivity of cyclic polyarylene sulfide compatible.
なお、一般的な環式化合物の製造における溶媒の使用量は極めて多い場合が多く、本発明の実施形態の好ましい使用量範囲では効率よく環式化合物を得られないことが多い。本発明の実施形態では一般的な環式化合物製造の場合と比べて、溶媒使用量が比較的少ない条件下、即ち前記した好ましい溶媒使用量上限値以下の場合でも、効率よく環式PASが得られる。この理由は現時点定かではないが、本発明の実施形態の方法では、反応混合物の還流温度を超えて反応を行うため、極めて反応効率が高く原料の消費速度が高いことが、環状化合物の生成に好適に作用しているものと推測している。ここで、反応混合物における有機極性溶媒の使用量とは、反応系内に導入した有機極性溶媒から、反応系外に除去された有機極性溶媒を差し引いた量である。 It should be noted that the amount of solvent used in the production of general cyclic compounds is often very large, and in many cases the cyclic compound cannot be obtained efficiently within the preferred amount range of embodiments of the present invention. In the embodiment of the present invention, cyclic PAS can be efficiently obtained even under conditions where the amount of solvent used is relatively small, that is, when the amount is not more than the above-mentioned upper limit value of the preferred amount of solvent used, compared to the case of general cyclic compound production. It is done. The reason for this is not clear at the present time, but in the method of the embodiment of the present invention, the reaction is carried out above the reflux temperature of the reaction mixture, so that the reaction efficiency is very high and the consumption rate of the raw material is high. It is presumed that it works properly. Here, the usage amount of the organic polar solvent in the reaction mixture is an amount obtained by subtracting the organic polar solvent removed from the reaction system from the organic polar solvent introduced into the reaction system.
(5)環式ポリアリーレンスルフィド
本発明の実施形態におけ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モル%以上含有する下記一般式(Q)のごとき化合物が例示できる。
(5) Cyclic polyarylene sulfide The cyclic polyarylene sulfide in the embodiment of the present invention is a cyclic compound having a repeating unit of the formula-(Ar-S)-as a main structural unit, preferably the repeating unit. Can be exemplified by compounds such as those represented by the following general formula (Q).
ここでArとしては前記の式(A)〜式(L)などであらわされる単位を例示できるが、なかでも式(A)〜式(C)が好ましく、式(A)及び式(B)がより好ましく、式(A)が特に好ましい。 Here, examples of Ar can include units represented by the above formulas (A) to (L), among which the formulas (A) to (C) are preferable, and the formulas (A) and (B) are More preferred is formula (A).
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、環式ポリフェニレンスルフィドスルホン、環式ポリフェニレンスルフィドケトン、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及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 include cyclic polyphenylene sulfide, cyclic polyphenylene sulfide sulfone, cyclic polyphenylene sulfide ketone, cyclic random copolymers containing these, cyclic block copolymers, and mixtures thereof. . Particularly preferred cyclic polyarylene sulfides include p-phenylene sulfide units as the main structural unit.
を80モル%以上、特に90モル%以上含有する環式ポリフェニレンスルフィドが挙げられる。 Is a cyclic polyphenylene sulfide containing 80 mol% or more, particularly 90 mol% or more.
環式ポリアリーレンスルフィドの前記式(Q)中の繰り返し数mに特に制限はないが4〜50の混合物が好ましく、4〜30がより好ましく、4〜25が更に好ましい。後で述べる様に環式ポリアリーレンスルフィドを含有するポリアリーレンスルフィドプレポリマーを原料として高分子量のポリアリーレンスルフィド(以下、ポリアリーレンスルフィドプレポリマーを原料として得られる高分子量のポリアリーレンスルフィドを、単にポリアリーレンスルフィドまたはPASとも呼ぶ)を製造する場合には、このポリアリーレンスルフィドプレポリマーの加熱を、ポリアリーレンスルフィドプレポリマーが溶融する温度で行うことが望ましく、これにより効率良くポリアリーレンスルフィドが得られることとなる。 Although there is no restriction | limiting in particular in the repeating number m in the said formula (Q) of cyclic polyarylene sulfide, The mixture of 4-50 is preferable, 4-30 are more preferable, and 4-25 are still more preferable. As described later, a polyarylene sulfide prepolymer containing a cyclic polyarylene sulfide is used as a raw material and a high molecular weight polyarylene sulfide (hereinafter, a high molecular weight polyarylene sulfide obtained using a polyarylene sulfide prepolymer as a raw material is simply converted into (Also referred to as arylene sulfide or PAS), it is desirable that the polyarylene sulfide prepolymer is heated at a temperature at which the polyarylene sulfide prepolymer melts, so that the polyarylene sulfide can be obtained efficiently. It becomes.
ここで環式ポリアリーレンスルフィドの繰り返し数mが前記範囲の場合には、環式PASの溶融温度が275℃以下、好ましくは260℃以下、より好ましくは255℃以下になる傾向がある。そのため、このような環式PASを含むポリアリーレンスルフィドプレポリマーの融解温度もこれに応じて低温化する傾向がある。従って、環式PASのmの範囲が前述の範囲の場合には、ポリアリーレンスルフィドの製造に際し、ポリアリーレンスルフィドプレポリマーの加熱温度を低く設定することが可能となるため望ましい。なおここで環式PAS及びポリアリーレンスルフィドの融解温度とは、示唆走査熱量計にて、50℃で1分保持後に、走査速度20℃/分で360℃まで昇温した際に観察される吸熱ピークのピーク温度のことを示す。 Here, when the cyclic polyarylene sulfide repeat number m is in the above range, the cyclic PAS tends to have a melting temperature of 275 ° C. or lower, preferably 260 ° C. or lower, more preferably 255 ° C. or lower. Therefore, the melting temperature of such a polyarylene sulfide prepolymer containing cyclic PAS also tends to be lowered accordingly. Therefore, when the range of m of the cyclic PAS is in the above range, it is desirable that the heating temperature of the polyarylene sulfide prepolymer can be set low in the production of the polyarylene sulfide. Here, the melting temperature of cyclic PAS and polyarylene sulfide is the endotherm observed when the temperature is raised to 360 ° C. at a scanning rate of 20 ° C./min after holding at 50 ° C. for 1 minute with a suggested scanning calorimeter. Indicates the peak temperature of the peak.
また、本発明の実施形態における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溶融解温度が低く、融解に要する熱量も小さくなる傾向があるため好ましい。また、本発明の実施形態の環式ポリアリーレンスルフィドにおいて、環式ポリアリーレンスルフィドの総量に対する前記式(A)のm=6の環式PASの含有量は50重量%未満であることが好ましく、40重量%未満がより好ましく、30重量%未満がさらに好ましい([m=6の環式PAS(重量)]/[環式PAS混合物(重量)]×100(%))。ここで例えば特許文献特開平10−77408号公報には環式PASのArがパラフェニレンスルフィド単位であって繰り返し数mが6のシクロヘキサ(p−フェニレンスルフィド)を得る方法が開示されているが、このm=6の環式PASは348℃に融解ピーク温度を有するとされ、このような環式PASを加工する際には極めて高い加工温度が必要となる。 The cyclic polyarylene sulfide in the embodiment of the present invention may be either a single compound having a single repeating number or a mixture of cyclic polyarylene sulfides having different repeating numbers, but cyclic compounds having different repeating numbers. A mixture of polyarylene sulfides is preferred because it has a lower melting solution temperature and a smaller amount of heat required for melting than a single compound having a single repeating number. In the cyclic polyarylene sulfide of the embodiment of the present invention, the content of the cyclic PAS of m = 6 in the formula (A) with respect to the total amount of the cyclic polyarylene sulfide is preferably less than 50% by weight, It is more preferably less than 40% by weight and even more preferably less than 30% by weight ([cyclic PAS (weight) of m = 6] / [cyclic PAS mixture (weight)] × 100 (%)). Here, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-77408 discloses a method of obtaining cyclohexa (p-phenylene sulfide) in which Ar in the cyclic PAS is a paraphenylene sulfide unit and the repeating number m is 6. This cyclic PAS with m = 6 is said to have a melting peak temperature at 348 ° C., and an extremely high processing temperature is required when processing such a cyclic PAS.
従って、環式ポリアリーレンスルフィドを含むポリアリーレンスルフィドプレポリマーを用いてポリアリーレンスルフィドを製造する場合において、加熱に必要な温度をより低い温度にしうるとの観点から本発明の実施形態の環式PASにおいては、特に前記式(A)のm=6の環式PASの含有量を先述の範囲とすることが好ましい。同様にポリアリーレンスルフィドの製造する場合における溶融加工温度をより低い温度にしうるとの観点から、本発明の実施形態では環式PASとして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が好ましいことは前述したとおりである。ここで、環式PAS混合物に含まれる環式PASのうち前記式(A)のmが4〜13の環式PASの総量を100重量%とした場合に、mが5〜8の環式PASをそれぞれ5重量%以上含む環式PAS混合物を用いることが好ましく、mが5〜8の環式PASをそれぞれ7重量%以上含む環式PAS混合物を用いることがより好ましい。このような組成比の環式PAS混合物は特に融解ピーク温度が低くなり、且つ融解熱量も小さくなる傾向にあり溶融温度の低下の観点で特に好ましい。 Therefore, in the case of producing polyarylene sulfide using a polyarylene sulfide prepolymer containing cyclic polyarylene sulfide, the cyclic PAS according to the embodiment of the present invention can be used from the viewpoint that the temperature required for heating can be lowered. In particular, it is preferable that the content of the cyclic PAS of m = 6 in the formula (A) is in the above-mentioned range. Similarly, from the viewpoint that the melt processing temperature in the production of polyarylene sulfide can be lowered, in the embodiment of the present invention, a mixture of cyclic polyarylene sulfides having different repeating numbers may be used as cyclic PAS. Preferred is as described above. Here, in the cyclic PAS contained in the cyclic PAS mixture, when the total amount of cyclic PAS in which m in the formula (A) is 4 to 13 is 100% by weight, the cyclic PAS in which m is 5 to 8 It is preferable to use a cyclic PAS mixture containing 5% by weight or more of each, and it is more preferable to use a cyclic PAS mixture containing 7% by weight or more of cyclic PAS having m of 5 to 8. A cyclic PAS mixture having such a composition ratio is particularly preferred from the viewpoint of lowering the melting temperature because the melting peak temperature tends to be low and the heat of fusion tends to be small.
なおここで、環式PAS混合物における環式ポリアリーレンスルフィドの総量に対する繰り返し数mの異なる環式PASの各々の含有率は、環式PAS混合物をUV検出器を具備した高速液体クロマトグラフィーで成分分割した際に環式PASに帰属される全ピーク面積に対する、所望するm数を有する環式PAS単体に帰属されるピーク面積の割合として求めることができる。なお、この高速液体クロマトグラフィーで成分分割された各ピークの定性は、各ピークを分取液体クロマトグラフィーで分取し、赤外分光分析における吸収スペクトルや質量分析を行うことで可能である。 Here, the content of each cyclic PAS having a different number of repetitions m with respect to the total amount of cyclic polyarylene sulfide in the cyclic PAS mixture was divided into components by high performance liquid chromatography equipped with a UV detector. The ratio of the peak area attributed to the single cyclic PAS having the desired m number to the total peak area attributed to the cyclic PAS can be obtained. In addition, the qualitative characteristics of each peak divided into components by this high performance liquid chromatography can be obtained by separating each peak by preparative liquid chromatography and performing an absorption spectrum or mass analysis in infrared spectroscopic analysis.
(6)アリールモノチオラート化合物
本発明におけるアリールモノチオラート化合物とは、式、(Ar−S)x M のごとき化合物である。ここで、x=1〜3であり、Mはカチオンである。Mは工程1の反応系内に存在するいずれかの成分に由来するものであり、反応を阻害しない第三の成分を添加した場合にはその物質に由来するものであってもよい。Mはカチオン性化学種であれば単体イオンでも化合物イオンでもよく特に制限はないが、Mの例としては、例えばアルカリ金属イオンであるリチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、ルビジウムイオン、セシウムイオン、アルカリ土類金属イオンである水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウムなどが挙げられ、本発明の好ましいスルフィド化剤である水硫化ナトリウムを反応に用いた場合には、Mはナトリウムイオンとなる。また、Arとしては下記の式(R)〜式(Y)などで表される単位が例示できるが、本発明で好ましく用いられるジハロゲン化芳香族化合物であるp−ジクロロベンゼンを反応に用いた場合には、Arは式(R)の構造となる。
(6) Aryl monothiolate compound The aryl monothiolate compound in the present invention is a compound of the formula (Ar-S) xM. Here, x = 1 to 3 and M is a cation. M is derived from any component present in the reaction system of Step 1, and may be derived from the substance when a third component that does not inhibit the reaction is added. M may be a single ion or a compound ion as long as it is a cationic chemical species, and there are no particular limitations. Examples of M include, for example, lithium ions, sodium ions, potassium ions, rubidium ions, cesium ions, alkali ions, which are alkali metal ions. Examples thereof include calcium hydroxide, magnesium hydroxide, strontium hydroxide and barium hydroxide which are earth metal ions. When sodium hydrosulfide which is a preferred sulfiding agent of the present invention is used in the reaction, M is sodium. Become an ion. Examples of Ar include units represented by the following formulas (R) to (Y), etc., and p-dichlorobenzene, which is a dihalogenated aromatic compound preferably used in the present invention, is used in the reaction. , Ar has the structure of formula (R).
(ただし、式中のR1,R2は水素、炭素数1から6のアルキル基、炭素数1から6のアルコキシ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。) (In the formula, R1 and R2 are substituents selected from hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and R1 and R2 may be the same or different. )
以上の定義から、アリールモノチオラート化合物の具体例としては、例えばナトリウムチオフェノラート、ナトリウムビフェニル−4−チオラート、ナトリウムナフタレン−1−チオラート、ナトリウムナフタレン−2−チオラート、ナトリウム4−フェノキシベンゼンチオラート、ナトリウム4−ベンゾフェノンチオラート、ナトリウム4−ベンジルベンゼンチオラートなどが例示できるが、本発明で好ましく用いられるスルフィド化剤である水硫化ナトリウムと、同様に好ましく用いられるジハロゲン化芳香族化合物であるp−ジクロロベンゼンを用いた場合には、ナトリウムチオフェノラートとなる。なお、上記したようなアリールモノチオラート化合物は一般に弱塩基性化合物であるため、酸処理することによりアリールチオールに変化しうる。したがって、反応系内の酸性度やその他条件次第では、アリールモノチオラート化合物は、少なくとも一部がアリールチオールとして存在することもある。本発明では、アリールモノチオラート化合物の量とは、系内に存在するアリールモノチオラート化合物とアリールチオールを合計した量とする。その定量方法としては、例えば酸処理後にガスクロマトグラフィーや高速液体クロマトグラフィーなどで分析し、アリールチオールとして定量する方法が例示できる。 From the above definition, specific examples of the aryl monothiolate compound include sodium thiophenolate, sodium biphenyl-4-thiolate, sodium naphthalene-1-thiolate, sodium naphthalene-2-thiolate, sodium 4-phenoxybenzenethiolate, sodium. Examples include 4-benzophenone thiolate and sodium 4-benzylbenzene thiolate, but sodium hydrosulfide which is a sulfidizing agent preferably used in the present invention and p-dichlorobenzene which is a dihalogenated aromatic compound which is also preferably used. When used, it becomes sodium thiophenolate. In addition, since the above-mentioned aryl monothiolate compound is generally a weakly basic compound, it can be changed to an aryl thiol by acid treatment. Therefore, depending on the acidity in the reaction system and other conditions, at least a part of the aryl monothiolate compound may exist as an aryl thiol. In the present invention, the amount of the aryl monothiolate compound is the total amount of the aryl monothiolate compound and aryl thiol present in the system. As the quantification method, for example, a method of analyzing by acid chromatography or high performance liquid chromatography after acid treatment and quantifying as aryl thiol can be exemplified.
(7)環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法
本発明の実施形態では、少なくともスルフィド化剤(a)、ジハロゲン化芳香族化合物(b)および有機極性溶媒(c)を含む反応混合物を加熱して反応させることによる環式ポリアリーレンスルフィドの製造において、以下の工程1、工程2及び工程3を含むことが特徴であり、これにより高純度の環式ポリアリーレンスルフィドを効率よく短時間に得ることが実現可能である。
工程1;反応混合物中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が0.80モル以上0.95モル未満である反応混合物を加熱して、反応混合物中のジハロゲン化芳香族化合物(b)が、反応混合物中のアリーレン単位の量を基準として10モル%以下になるまで反応させて反応混合物(1)を得る工程。
工程2;工程1に次いで、反応混合物(1)中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が0.95モル以上1.05モル未満となるようにジハロゲン化芳香族化合物(b)を追加し、ジハロゲン化芳香族化合物(b)が、アリーレン単位の量を基準として10モル%以下になるまで加熱して反応させて反応混合物(2)を得る工程。
工程3;工程2に次いで、反応混合物(2)中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が1.05モル以上1.50モル以下となるようにジハロゲン化芳香族化合物(b)を追加した後にさらに反応を行い、少なくとも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を含む反応生成物を得る工程。
(7) Method for Producing Cyclic Polyarylene Sulfide In an embodiment of the present invention, a reaction mixture containing at least a sulfidizing agent (a), a dihalogenated aromatic compound (b) and an organic polar solvent (c) is heated to react. In the production of cyclic polyarylene sulfides, the following steps 1, 2 and 3 are included, which makes it possible to obtain high-purity cyclic polyarylene sulfides efficiently and in a short time. Is possible.
Step 1: Heating the reaction mixture having an arylene unit of 0.80 mol or more and less than 0.95 mol per mol of sulfur component in the reaction mixture, the dihalogenated aromatic compound (b) in the reaction mixture is reacted. A step of reacting until the amount of arylene units in the mixture is 10 mol% or less based on the amount of the arylene units to obtain a reaction mixture (1).
Step 2: Following step 1, the dihalogenated aromatic compound (b) is added so that the number of arylene units per mole of sulfur component in the reaction mixture (1) is 0.95 mol or more and less than 1.05 mol, A step of reacting the dihalogenated aromatic compound (b) by heating until the dihalogenated aromatic compound (b) is 10 mol% or less based on the amount of the arylene unit to obtain a reaction mixture (2).
Step 3; After step 2, after adding the dihalogenated aromatic compound (b) so that the number of arylene units per mole of the sulfur component in the reaction mixture (2) is 1.05 mol or more and 1.50 mol or less A step of further performing a reaction to obtain a reaction product containing at least a cyclic polyarylene sulfide and a linear polyarylene sulfide.
以下、工程1、工程2及び工程3について詳述する。 Hereinafter, Step 1, Step 2, and Step 3 will be described in detail.
(8)環式ポリアリーレンスルフィドの製造;工程1
工程1では、上記原料成分を含む反応混合物を加熱して反応させ、反応混合物(1)を得る。ここでは、反応混合物に含まれる少なくともスルフィド化剤とジハロゲン化芳香族化合物とが反応することで目的物である環式ポリアリーレンスルフィドの生成が進行する。また、少なくとも一方の末端にチオラート基を有するオリゴマーの生成や線状PASの生成などの反応も同時に進行する。
(8) Production of cyclic polyarylene sulfide; Step 1
In step 1, the reaction mixture containing the raw material components is heated and reacted to obtain a reaction mixture (1). Here, at least the sulfidizing agent and the dihalogenated aromatic compound contained in the reaction mixture react with each other, so that the production of the cyclic polyarylene sulfide as the target product proceeds. In addition, reactions such as the formation of oligomers having a thiolate group at at least one end and the formation of linear PAS proceed simultaneously.
ここで、反応混合物とは、少なくともスルフィド化剤(a)、ジハロゲン化芳香族化合物(b)および有機極性溶媒(c)を含む混合物のことであり、加熱を行うことで環式ポリアリーレンスルフィドを生成する混合物のことを指す。反応混合物には前記必須成分以外に環式PASの生成を著しく阻害しない第三成分や、反応を加速する効果を有する第三成分や、環式PASの生成を加速する効果を有する第三成分や、後述するように線状PASを加えることも可能である。上記した原料を反応器に仕込む際の温度に特に制限はなく、例えば室温近傍で原料を仕込んだ後に反応を行っても良いし、あらかじめ後述する反応に好ましい温度に温調した反応容器に原料を仕込んで反応を行うことも可能である。 Here, the reaction mixture is a mixture containing at least a sulfidizing agent (a), a dihalogenated aromatic compound (b) and an organic polar solvent (c), and the cyclic polyarylene sulfide is converted by heating. It refers to the resulting mixture. In addition to the essential components, the reaction mixture includes a third component that does not significantly inhibit the formation of cyclic PAS, a third component that has the effect of accelerating the reaction, a third component that has the effect of accelerating the formation of cyclic PAS, It is also possible to add a linear PAS as will be described later. There is no particular limitation on the temperature at which the above raw materials are charged into the reactor. For example, the reaction may be performed after the raw materials are charged near room temperature. It is also possible to carry out the reaction by charging.
なお、反応混合物(1)とは、上記の反応混合物を、以下に詳述する条件のもと加熱し、反応混合物中のジハロゲン化芳香族化合物(b)が、反応混合物中のアリーレン単位の量を基準として10モル%以下になるまで反応した時点、すなわち、工程1が完了し、工程2に移行可能になった混合物のことを指す。 The reaction mixture (1) means that the reaction mixture is heated under the conditions described in detail below, and the dihalogenated aromatic compound (b) in the reaction mixture is an amount of arylene units in the reaction mixture. Is the time when the reaction is carried out until 10 mol% or less, that is, the mixture in which step 1 is completed and transfer to step 2 becomes possible.
また、少なくとも一方の末端にチオラート基を有するオリゴマーとは、スルフィド化剤(a)とジハロゲン化芳香族化合物(b)の反応が進行することで生成した、少なくとも一方の末端にチオラート基を有する線状ポリアリーレンスルフィドオリゴマーのことであって、そのアリーレンスルフィド単位の繰り返し数が通常3〜50、好ましくは3〜30、より好ましくは3〜25であるオリゴマーのことである。この少なくとも一方の末端にチオラート基を有するオリゴマーと線状ポリアリーレンスルフィドは、本発明における定義上一部重なる部分があるが、その定義が重なる部分については、本発明においては、少なくとも一方の末端にチオラート基を有するオリゴマーの定義を優先する。この少なくとも一方の末端にチオラート基を有するオリゴマーは、末端の一方だけがチオラート基である場合は分子内環化反応して環式PASを生成することが可能といえる。また、末端の両方がチオラート基である場合には、片末端がジハロゲン化芳香族化合物と反応し、次いでもう片方の末端と反応することで分子内環化反応して環式PASを生成することが可能といえる。従って、少なくとも一方の末端にチオラート基を有するオリゴマーは、環式ポリアリーレンスルフィドの前駆体と見なすことができ、これを多く生成することで最終的な環式ポリアリーレンスルフィドの生成率を高めることが可能と考えられる。 In addition, an oligomer having a thiolate group at at least one end means a line having a thiolate group at at least one end generated by the reaction of the sulfidizing agent (a) and the dihalogenated aromatic compound (b). It is a polyarylene sulfide oligomer having an arylene sulfide unit and the number of repeating arylene sulfide units is usually 3 to 50, preferably 3 to 30, more preferably 3 to 25. The oligomer having a thiolate group at at least one end and the linear polyarylene sulfide have a portion that partially overlaps by definition in the present invention. Preference is given to the definition of oligomers having thiolate groups. It can be said that the oligomer having a thiolate group at at least one end can generate a cyclic PAS by intramolecular cyclization when only one end is a thiolate group. In addition, when both ends are thiolate groups, one end reacts with a dihalogenated aromatic compound, and then reacts with the other end to generate an intramolecular cyclization reaction to produce a cyclic PAS. Can be said. Therefore, an oligomer having a thiolate group at at least one end can be regarded as a precursor of cyclic polyarylene sulfide, and by producing a large amount thereof, the production rate of the final cyclic polyarylene sulfide can be increased. It seems possible.
また、工程1では反応混合物の原料成分としてスルフィド化剤(a)とジハロゲン化芳香族化合物(b)に加え、線状ポリアリーレンスルフィド(d)を含んでいてもよい。この場合は、スルフィド化剤およびジハロゲン化芳香族化合物に加えて線状ポリアリーレンスルフィドも反応して、目的物である環式ポリアリーレンスルフィドの生成が進行する。ここで原料成分として仕込む線状ポリアリーレンスルフィド(d)は、工程1の反応開始時点で反応混合物に含まれていることが望ましく、それにより環式ポリアリーレンスルフィドの生成効率は向上する。ここで言う反応開始時点とは、反応混合物の加熱を開始する時点を指し、スルフィド化剤(a)およびジハロゲン化芳香族化合物(b)の実質的な反応消費が進行していない状態を言う。ここでの実質的な反応消費とは、環式PASと、前記の通り本発明の実施形態の方法で副生しやすい重量平均分子量が2,500〜500,000の範囲の線状PASとが、生成するのに十分なスルフィド化剤(a)とジハロゲン化芳香族化合物(b)の反応消費をいう。すなわち、スルフィド化剤(a)およびジハロゲン化芳香族化合物(b)が全く反応消費していない状態ではなく、加熱せずとも起こりうるようなごくわずかな量のスルフィド化剤(a)およびジハロゲン化芳香族化合物(b)の反応消費は進行していても構わない。したがって、線状ポリアリーレンスルフィド(d)は、工程1に先立って、原料成分であるスルフィド化剤(a)とジハロゲン化芳香族化合物(b)および有機極性溶媒(c)と混合されていることが望ましく、それらを混合する順番や方法に特に制限はない。また、線状ポリアリーレンスルフィド(d)として本発明の実施形態の方法で副生する線状ポリアリーレンスルフィドを使用した際には、経済的に効率的といえる。 In Step 1, in addition to the sulfidizing agent (a) and the dihalogenated aromatic compound (b), a linear polyarylene sulfide (d) may be included as a raw material component of the reaction mixture. In this case, in addition to the sulfidizing agent and the dihalogenated aromatic compound, the linear polyarylene sulfide also reacts, and the production of the target cyclic polyarylene sulfide proceeds. Here, it is desirable that the linear polyarylene sulfide (d) to be charged as a raw material component is contained in the reaction mixture at the start of the reaction in Step 1, thereby improving the generation efficiency of the cyclic polyarylene sulfide. The reaction start time point here refers to a time point at which heating of the reaction mixture is started, and refers to a state in which substantial reaction consumption of the sulfidizing agent (a) and the dihalogenated aromatic compound (b) has not progressed. The substantial reaction consumption here includes cyclic PAS and linear PAS having a weight average molecular weight in the range of 2,500 to 500,000, which is easily produced as a by-product in the method of the embodiment of the present invention as described above. , Refers to the reaction consumption of a sufficient sulfidizing agent (a) and dihalogenated aromatic compound (b) to form. That is, the sulfidizing agent (a) and the dihalogenated aromatic compound (b) are not in a state where no reaction is consumed at all, but a very small amount of the sulfidizing agent (a) and dihalogenated which can occur without heating. The reaction consumption of the aromatic compound (b) may proceed. Therefore, the linear polyarylene sulfide (d) is mixed with the sulfidizing agent (a), the dihalogenated aromatic compound (b), and the organic polar solvent (c), which are raw material components, prior to Step 1. The order and method of mixing them are not particularly limited. Moreover, it can be said that it is economically efficient when the linear polyarylene sulfide byproduced by the method of the embodiment of the present invention is used as the linear polyarylene sulfide (d).
ここで、本発明の好ましい態様では、工程1終了時の反応混合物(1)中の全PAS成分の重量平均分子量は1,000以上10,000以下の範囲にあることが多いが、好ましい上限としては7,000以下、より好ましくは5,000以下、さらに好ましくは4,000以下が例示でき、好ましい下限としては2,000以上が例示できる。 Here, in a preferred embodiment of the present invention, the weight average molecular weight of all PAS components in the reaction mixture (1) at the end of Step 1 is often in the range of 1,000 or more and 10,000 or less. Is 7,000 or less, more preferably 5,000 or less, still more preferably 4,000 or less, and a preferred lower limit is 2,000 or more.
ここで全PAS成分とは、工程1の終了時に反応系内に存在する、少なくとも一方の末端にチオラート基を有するオリゴマーおよび環式PASおよび線状PASの混合物を意味し、工程1終了時に得られる反応混合物(1)を大過剰の水に分散させることで水に不溶な成分を分離し、次いで乾燥することで固形分として回収が可能である。この全PAS成分の重量平均分子量が上記した好ましい範囲では、環化に適した少なくとも一方の末端にチオラート基を有するオリゴマーの割合が高くなる傾向にあるため、次いで工程2、工程3を行った場合に効率よく環化が進行し、最終的な環式PASの生成率が高くなる。また、上記した好ましい下限以上とすることで、工程1におけるアリールモノチオラート化合物の副生を抑制できる傾向にあり、次いで工程2、工程3を行った場合に、アリールモノチオラート化合物由来の不純物生成を抑制することが可能である。この理由については明らかでないが、少なくとも一方の末端にチオラート基を有するオリゴマーの分子量が前記下限以上になると、チオラート末端に由来する電子的な不安定さが緩和され、それにより酸化的な分解反応の進行が抑えられるため、と推測している。 Here, the total PAS component means a mixture of an oligomer having a thiolate group at at least one end and a cyclic PAS and a linear PAS present in the reaction system at the end of Step 1, and obtained at the end of Step 1. A component insoluble in water is separated by dispersing the reaction mixture (1) in a large excess of water, and then dried, and can be recovered as a solid content. When the weight average molecular weight of all the PAS components is within the above-described preferable range, the ratio of the oligomer having a thiolate group at at least one end suitable for cyclization tends to increase. The cyclization proceeds efficiently, and the final cyclic PAS production rate increases. Moreover, by setting it as the above preferable minimum or more, it tends to be possible to suppress the by-production of the aryl monothiolate compound in Step 1, and when Step 2 and Step 3 are performed, impurity generation derived from the aryl monothiolate compound is generated. It is possible to suppress. Although the reason for this is not clear, when the molecular weight of the oligomer having a thiolate group at at least one terminal is equal to or higher than the lower limit, the electronic instability derived from the thiolate terminal is alleviated, thereby causing an oxidative decomposition reaction. I guess it is because the progress is suppressed.
ここで、工程1で用いる反応混合物は、反応混合物中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が、0.80モル以上0.95モル未満である。反応混合物中のアリーレン単位が反応混合物中のイオウ成分1モル当たり0.8モル未満では、工程1終了時のアリールモノチオラート化合物の副生が多くなり、反応後に得られる反応生成物における不純物量が増大する傾向がある。このことは環式PASを回収単離する場合においても、単離後の環式PASに含まれる不純物含有量の増大に直結するため避ける必要がある。また、反応混合物中のアリーレン単位が反応混合物中のイオウ成分1モル当たり0.95モル以上では、反応後に得られる反応生成物における不純物量が低減する一方で、環式PASの前駆体となる少なくとも一方の末端にチオラート基を有するオリゴマーの量が減る傾向となり、環式PASの生成率が不十分となる傾向がある。以上の理由から、工程1では、反応混合物中のアリーレン単位が反応混合物中のイオウ成分1モル当たり0.8モル以上0.95モル未満の範囲となるようにする必要がある。上記アリーレン単位の下限値は、0.82モルが好ましく、0.87モルがより好ましい。また、上記アリーレン単位の上限値は、0.93モル未満が好ましい。上記した好ましい範囲では、続く工程2、工程3を行うことで、最終的に特に高純度かつ高生成率で環式PASを得ることが可能である。 Here, the reaction mixture used in Step 1 has an arylene unit per mole of sulfur component in the reaction mixture of 0.80 mol or more and less than 0.95 mol. If the arylene unit in the reaction mixture is less than 0.8 mole per mole of sulfur component in the reaction mixture, the by-product of the aryl monothiolate compound at the end of Step 1 is increased, and the amount of impurities in the reaction product obtained after the reaction is small. There is a tendency to increase. This must be avoided even in the case of recovering and isolating cyclic PAS because it directly leads to an increase in the impurity content contained in the isolated cyclic PAS. In addition, when the arylene unit in the reaction mixture is 0.95 mol or more per mol of the sulfur component in the reaction mixture, the amount of impurities in the reaction product obtained after the reaction is reduced, while at least becoming a precursor of the cyclic PAS. There is a tendency for the amount of oligomer having a thiolate group at one end to decrease, and the production rate of cyclic PAS tends to be insufficient. For the above reasons, in step 1, the arylene unit in the reaction mixture needs to be in the range of 0.8 mol or more and less than 0.95 mol per mol of the sulfur component in the reaction mixture. The lower limit of the arylene unit is preferably 0.82 mol, and more preferably 0.87 mol. The upper limit of the arylene unit is preferably less than 0.93 mol. In the above-described preferred range, it is possible to finally obtain cyclic PAS with particularly high purity and high production rate by performing the subsequent steps 2 and 3.
ここで、反応混合物に含まれるアリーレン単位とは、原料として仕込んだスルフィド化剤(a)とジハロゲン化芳香族化合物(b)との反応が全く進行していない段階においては、アリーレン単位を含む原料がジハロゲン化芳香族化合物(b)のみの場合は、反応混合物に含まれるジハロゲン化芳香族化合物(b)に由来するアリーレン単位をさす。また、反応が進行した段階、もしくは原料に線状ポリアリーレンスルフィド(d)を含む場合においては、反応混合物中に含まれるジハロゲン化芳香族化合物に由来するアリーレン単位と、反応混合物中に存在するアリーレンスルフィド化合物に由来するアリーレン単位の合計をさす。 Here, the arylene unit contained in the reaction mixture is a raw material containing an arylene unit at a stage where the reaction between the sulfidizing agent (a) charged as a raw material and the dihalogenated aromatic compound (b) does not proceed at all. In the case where is only a dihalogenated aromatic compound (b), it means an arylene unit derived from the dihalogenated aromatic compound (b) contained in the reaction mixture. In the case where the reaction has progressed or when the raw material contains linear polyarylene sulfide (d), the arylene unit derived from the dihalogenated aromatic compound contained in the reaction mixture and the arylene present in the reaction mixture The total number of arylene units derived from sulfide compounds.
なおここで、本発明の実施形態においてアリーレンスルフィド化合物は、スルフィド化剤(a)と、ジハロゲン化芳香族化合物(b)および/または線状ポリアリーレンスルフィド(d)とが反応することにより生成する。したがって、反応の進行に伴い、消費したジハロゲン化芳香族化合物の量に相当するアリーレンスルフィド単位が新たに生成することとなる。すなわち、反応中に反応混合物に対してアリーレン含有成分が除去されたり追加されたりしない場合、反応が進行した段階であっても反応混合物中のアリーレン単位の量は仕込み段階と変わらないといえる。 Here, in the embodiment of the present invention, the arylene sulfide compound is produced by reacting the sulfidizing agent (a) with the dihalogenated aromatic compound (b) and / or the linear polyarylene sulfide (d). . Therefore, as the reaction proceeds, an arylene sulfide unit corresponding to the amount of the dihalogenated aromatic compound consumed is newly generated. That is, when the arylene-containing component is not removed or added to the reaction mixture during the reaction, it can be said that the amount of arylene units in the reaction mixture is the same as that in the preparation stage even at the stage where the reaction has progressed.
また、反応混合物中のアリーレン単位の量は、ジハロゲン化芳香族に由来するアリーレン単位および反応系内に存在するアリーレンスルフィド化合物の量をそれぞれ定量して求めることも可能である。ここで反応混合物中のジハロゲン化芳香族化合物量は後述するガスクロマトグラフィー法で求めることができる。また、反応混合物中のアリーレンスルフィド化合物の量は、反応混合物の一部を大過剰の水に分散させて水に不溶な成分を回収し、回収した成分を乾燥して得られる固形分の量を測定することにより求めることが可能である。 The amount of the arylene unit in the reaction mixture can also be determined by quantifying the amount of the arylene unit derived from the dihalogenated aromatic and the amount of the arylene sulfide compound present in the reaction system. Here, the amount of the dihalogenated aromatic compound in the reaction mixture can be determined by a gas chromatography method described later. In addition, the amount of the arylene sulfide compound in the reaction mixture is determined by determining the amount of solid content obtained by dispersing a part of the reaction mixture in a large excess of water, recovering insoluble components in water, and drying the recovered components. It can be obtained by measuring.
また、反応混合物に含まれるイオウ成分のモル量とは、反応混合物中に存在するイオウ原子のモル量と同義である。例えば反応混合物中にアルカリ金属硫化物が1モル存在し、イオウを含む他の成分が存在しない場合、反応混合物に含まれるイオウ成分は1モルに相当する。また、反応混合物中にアルカリ金属水硫化物が0.5モルとアリーレンスルフィド単位が0.5モル存在する場合、反応混合物に含まれるイオウ成分は1モルに相当する。 Moreover, the molar amount of the sulfur component contained in the reaction mixture is synonymous with the molar amount of sulfur atoms present in the reaction mixture. For example, when 1 mole of alkali metal sulfide is present in the reaction mixture and no other component containing sulfur is present, the sulfur component contained in the reaction mixture corresponds to 1 mole. Further, when 0.5 mole of alkali metal hydrosulfide and 0.5 mole of arylene sulfide unit are present in the reaction mixture, the sulfur component contained in the reaction mixture corresponds to 1 mole.
したがって、原料として仕込んだスルフィド化剤(a)およびジハロゲン化芳香族化合物(b)の反応が全く進行していない段階においては、イオウ原子を有する原料がスルフィド化剤(a)のみの場合は、反応混合物に含まれるイオウ成分のモル量とは、スルフィド化剤(a)に由来するイオウ成分のモル量をさす。また、反応が進行した段階、もしくは原料に線状ポリアリーレンスルフィド(d)を含む場合においては、反応混合物に含まれるイオウ成分のモル量とは、反応混合物中に含まれるスルフィド化剤に由来するイオウ成分と、反応系内に存在するアリーレンスルフィド化合物に由来するイオウ成分の合計のモル量をさす。 Therefore, when the reaction of the sulfidizing agent (a) and the dihalogenated aromatic compound (b) charged as raw materials is not progressing at all, when the raw material having sulfur atoms is only the sulfidizing agent (a), The molar amount of the sulfur component contained in the reaction mixture refers to the molar amount of the sulfur component derived from the sulfidizing agent (a). Further, when the reaction has progressed, or when the raw material contains linear polyarylene sulfide (d), the molar amount of the sulfur component contained in the reaction mixture is derived from the sulfidizing agent contained in the reaction mixture. This refers to the total molar amount of the sulfur component and the sulfur component derived from the arylene sulfide compound present in the reaction system.
ここで、前記の通り本発明の実施形態においてアリーレンスルフィド化合物は、スルフィド化剤(a)と、ジハロゲン化芳香族化合物(b)および/または線状ポリアリーレンスルフィド(d)とが反応することにより生成するため、反応の進行においては、消費したスルフィド化剤の量に相当するアリーレンスルフィド単位が新たに生成することとなる。すなわち、反応中に反応混合物においてスルフィド化剤の除去や欠損や追加などがない場合、反応が進行した段階であっても反応混合物に含まれるイオウ成分の量は仕込み段階と変わらないといえる。 Here, as described above, in the embodiment of the present invention, the arylene sulfide compound is obtained by reacting the sulfidizing agent (a) with the dihalogenated aromatic compound (b) and / or the linear polyarylene sulfide (d). Therefore, in the progress of the reaction, an arylene sulfide unit corresponding to the amount of the sulfidizing agent consumed is newly generated. That is, if there is no removal, loss or addition of the sulfidizing agent in the reaction mixture during the reaction, it can be said that the amount of sulfur component contained in the reaction mixture is the same as in the preparation stage even at the stage where the reaction has progressed.
また、反応混合物中のイオウ成分の量は、スルフィド化剤に由来するイオウ成分量および反応系内に存在するアリーレンスルフィド化合物の量をそれぞれ定量して求めることも可能である。ここで反応混合物中のスルフィド化剤の量は後述するイオンクロマトグラフィー手法で求めることができる。また、反応混合物中のアリーレンスルフィド化合物の定量方法は前述の通りである。 Further, the amount of the sulfur component in the reaction mixture can be determined by quantifying the amount of the sulfur component derived from the sulfidizing agent and the amount of the arylene sulfide compound present in the reaction system. Here, the amount of the sulfidizing agent in the reaction mixture can be determined by an ion chromatography method described later. The method for quantifying the arylene sulfide compound in the reaction mixture is as described above.
従来、反応混合物中のイオウ成分に対するアリーレン単位が微過剰、もしくは不足する条件で環式PAS製造を行った場合には、目的物が得られにくく、また後で詳述するように環式ポリアリーレンスルフィドの回収を行う際の固液分離を行う際の分離性が低下するといった課題があった。しかしながら本発明の実施形態では、工程1に引き続き工程2、工程3を行うことを特徴とするため、このような範囲で反応を行っても問題なく目的物が得られ、さらに環式ポリアリーレンスルフィドの生成率が向上するといった効果があることを見出し、本発明の実施形態を完成させるに至った。また、イオウ成分に対するアリーレン単位が不足する上記条件では、後述する反応生成物から環式ポリアリーレンスルフィドを回収する固液分離において高い分離性を得ることが可能であり、このことも本発明の実施形態の特徴の一つといえる。本発明の実施形態において、工程1での反応混合物中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位を上記の好ましい範囲とすることは、環式ポリアリーレンスルフィドの生成率がより向上する効果があることから好ましい方法である。 Conventionally, when cyclic PAS production is carried out under conditions where the arylene unit for the sulfur component in the reaction mixture is slightly excessive or insufficient, it is difficult to obtain the desired product, and cyclic polyarylene is described in detail later. There has been a problem that the separability when performing solid-liquid separation when collecting sulfide is reduced. However, the embodiment of the present invention is characterized in that Step 2 and Step 3 are performed subsequent to Step 1, so that the target product can be obtained without any problem even if the reaction is carried out in such a range, and the cyclic polyarylene sulfide is further obtained. It has been found that there is an effect that the generation rate of the is improved, and the embodiments of the present invention have been completed. Further, under the above conditions where the arylene unit for the sulfur component is insufficient, it is possible to obtain high separability in solid-liquid separation for recovering cyclic polyarylene sulfide from the reaction product described later. This is one of the characteristics of the form. In the embodiment of the present invention, setting the arylene unit per mole of the sulfur component in the reaction mixture in Step 1 to the above preferable range has an effect of further improving the yield of cyclic polyarylene sulfide. This is the preferred method.
本発明の実施形態の工程1では、前記の通り反応混合物中の原料成分として線状ポリアリーレンスルフィド(d)を含んでいてもよく、この場合に反応混合物における線状ポリアリーレンスルフィド(d)の含有量は、反応混合物中の原料組成が上記の範囲にあれば特に制限はないが、反応混合物中のスルフィド化剤のイオウ成分1モル当たり0.001モル以上9モル未満であることが好ましい。線状PASの使用量が上記の好ましい範囲では、使用するスルフィド化剤およびジハロゲン化芳香族化合物の量に対して生成する環式PASの収量が増加する。すなわち同量の環式PASを得るために用いるスルフィド化剤とジハロゲン化芳香族化合物の使用量を節約でき、経済的に有利であるという効果が得られ、また、最終的な環式PAS生成率が大きく低下しないため、効率よく環式PASを製造することが可能である。 In step 1 of the embodiment of the present invention, as described above, linear polyarylene sulfide (d) may be included as a raw material component in the reaction mixture. In this case, the linear polyarylene sulfide (d) in the reaction mixture may be included. The content is not particularly limited as long as the raw material composition in the reaction mixture is within the above range, but is preferably 0.001 mol or more and less than 9 mol per mol of the sulfur component of the sulfidizing agent in the reaction mixture. When the amount of linear PAS used is in the above preferred range, the yield of cyclic PAS produced increases with respect to the amount of sulfiding agent and dihalogenated aromatic compound used. In other words, the amount of the sulfidizing agent and dihalogenated aromatic compound used to obtain the same amount of cyclic PAS can be saved, and the effect of being economically advantageous can be obtained, and the final cyclic PAS production rate can be obtained. Therefore, it is possible to efficiently produce a cyclic PAS.
工程1においては上記組成の反応混合物を加熱して反応を行う。この反応における温度は、常圧下における反応混合物の還流温度を越える温度が望ましい。この望ましい温度は反応に用いるスルフィド化剤、ジハロゲン化芳香族化合物及び有機極性溶媒の種類、量によって多様化するため一意的に決めることはできないが、通常120℃以上、好ましくは180℃以上、より好ましくは220℃以上、さらに好ましくは225℃以上とすることができる。また、350℃以下、好ましくは320℃以下、より好ましくは310℃以下、さらに好ましくは300℃以下とすることができる。この好ましい温度範囲ではスルフィド化剤(a)とジハロゲン化芳香族化合物(b)の実質の反応消費が速やかに進行して環式PASおよび線状PASが生成し、短時間で反応が進行する傾向にある。なおここで常圧とは、大気の標準状態近傍における圧力のことであり、大気の標準状態とは、約25℃近傍の温度、絶対圧で101kPa近傍の大気圧条件のことである。また、還流温度とは、反応混合物の液体成分が沸騰と凝縮を繰り返している状態の温度である。本発明の実施形態では反応混合物を常圧下の還流温度を超えて加熱することが望ましいことを前述したが、反応混合物をこのような加熱状態にする方法としては、例えば反応混合物を、常圧を越える圧力下で反応させる方法や、反応混合物を密閉容器内で加熱する方法が例示できる。また、反応は一定温度で行なう1段階反応、段階的に温度を上げていく多段反応、あるいは連続的に温度を変化させていく形式の反応のいずれでもかまわない。 In step 1, the reaction mixture having the above composition is heated to carry out the reaction. The temperature in this reaction is preferably a temperature exceeding the reflux temperature of the reaction mixture under normal pressure. This desirable temperature cannot be uniquely determined because it varies depending on the kind and amount of the sulfidizing agent, dihalogenated aromatic compound and organic polar solvent used in the reaction, but is usually 120 ° C or higher, preferably 180 ° C or higher. Preferably it is 220 degreeC or more, More preferably, it can be 225 degreeC or more. Moreover, it can be 350 degrees C or less, Preferably it is 320 degrees C or less, More preferably, it is 310 degrees C or less, More preferably, it can be 300 degrees C or less. In this preferable temperature range, the substantial reaction consumption of the sulfidizing agent (a) and the dihalogenated aromatic compound (b) proceeds rapidly to form cyclic PAS and linear PAS, and the reaction proceeds in a short time. It is in. Here, the normal pressure is a pressure in the vicinity of the standard state of the atmosphere, and the standard state of the atmosphere is an atmospheric pressure condition in which the temperature is about 25 ° C. and the absolute pressure is about 101 kPa. The reflux temperature is the temperature at which the liquid component of the reaction mixture repeats boiling and condensation. In the embodiments of the present invention, it has been described above that it is desirable to heat the reaction mixture beyond the reflux temperature under normal pressure. However, as a method for bringing the reaction mixture into such a heated state, for example, the reaction mixture is heated to normal pressure. Examples thereof include a method of reacting under a pressure exceeding the pressure and a method of heating the reaction mixture in a closed container. The reaction may be either a one-step reaction performed at a constant temperature, a multi-stage reaction in which the temperature is raised stepwise, or a reaction in which the temperature is continuously changed.
工程1における反応時間は使用する原料の種類や量あるいは反応温度に依存するので一概に規定できないが、0.1時間以上が好ましく、0.5時間以上がより好ましい。ここで、後述するように工程1に次いで工程2を行うにあたっては、工程1において反応混合物中のスルフィド化剤およびジハロゲン化芳香族化合物を十分に反応消費してから工程2を行うことが好ましいが、前述の好ましい反応時間とすることで、これら原料成分を十分に反応消費できる傾向にある。一方、反応時間に特に上限は無いが、40時間以内でも十分に反応が進行し、好ましくは10時間以内、より好ましくは6時間以内も採用できる。 The reaction time in Step 1 depends on the type and amount of the raw material used or the reaction temperature, and thus cannot be defined unconditionally, but is preferably 0.1 hours or longer, more preferably 0.5 hours or longer. Here, as described later, when performing step 2 after step 1, it is preferable to perform step 2 after sufficiently consuming the sulfidizing agent and dihalogenated aromatic compound in the reaction mixture in step 1. By setting the above-mentioned preferable reaction time, these raw material components tend to be sufficiently consumed by reaction. On the other hand, the reaction time is not particularly limited, but the reaction proceeds sufficiently even within 40 hours, preferably within 10 hours, more preferably within 6 hours.
また、本発明では、工程1終了時に、反応混合物(1)中のアリールモノチオラート化合物の含有量が、反応混合物(1)中のアリーレン単位1モル当たり0.01モル未満であることが好ましい。上記の好ましい範囲では、続く工程2、工程3で生成する低分子量の不純物量を抑えることができ、最終的に純度良く環式PASを得ることが可能である。なお、工程1終了時のアリールモノチオラート化合物量が少ないほど、後の工程2や工程3での不純物生成を抑えられるため、反応混合物(1)中のアリーレン単位1モル当たり0.005モル未満がより好ましく、0.001モル未満がさらに好ましい。 In the present invention, at the end of Step 1, the content of the aryl monothiolate compound in the reaction mixture (1) is preferably less than 0.01 mol per mol of arylene units in the reaction mixture (1). In the above preferred range, the amount of low molecular weight impurities produced in the subsequent steps 2 and 3 can be suppressed, and it is possible to finally obtain a cyclic PAS with high purity. The smaller the amount of the aryl monothiolate compound at the end of the step 1, the less the generation of impurities in the subsequent step 2 and step 3, so that less than 0.005 mol per mol of the arylene unit in the reaction mixture (1). More preferred is less than 0.001 mol.
工程1における圧力に特に制限はなく、また圧力は、反応混合物を構成する原料、その組成、および反応温度等により変化するため一意的に規定することはできないが、好ましい圧力の下限としてゲージ圧で0.05MPa以上、より好ましくは0.3MPa以上が例示できる。なお、本発明の実施形態の好ましい反応温度においては反応物の自圧による圧力上昇が発生するため、この様な反応温度における好ましい圧力の下限としてゲージ圧で0.25MPa以上、より好ましくは0.3MPa以上を例示できる。また、好ましい圧力の上限としては、10MPa以下、より好ましくは5MPa以下が例示できる。この様な好ましい圧力範囲では、線状ポリアリーレンスルフィド、スルフィド化剤およびジハロゲン化芳香族化合物を接触させて反応させるのに要する時間が短くできる傾向にある。また、反応混合物を加熱する際の圧力を前記好ましい圧力範囲とするために、反応を開始する前や反応中など随意の段階で、好ましくは反応を開始する前に、後述する不活性ガスにより反応系内を加圧することも好ましい方法である。なお、ここでゲージ圧とは大気圧を基準とした相対圧力のことであり、絶対圧から大気圧を差し引いた圧力差と同意である。 The pressure in step 1 is not particularly limited, and the pressure varies depending on the raw materials constituting the reaction mixture, the composition thereof, the reaction temperature, etc., and thus cannot be uniquely defined. An example is 0.05 MPa or more, more preferably 0.3 MPa or more. In addition, since the pressure rise by the self-pressure of the reactant occurs at the preferable reaction temperature of the embodiment of the present invention, the lower limit of the preferable pressure at such a reaction temperature is 0.25 MPa or more, more preferably 0. 3 MPa or more can be illustrated. Moreover, as a preferable upper limit of pressure, 10 MPa or less, More preferably, 5 MPa or less can be illustrated. In such a preferable pressure range, the time required to cause the linear polyarylene sulfide, the sulfidizing agent and the dihalogenated aromatic compound to react with each other tends to be shortened. Further, in order to set the pressure at the time of heating the reaction mixture to the above preferable pressure range, the reaction mixture is reacted with an inert gas described later at an optional stage such as before starting the reaction or during the reaction, preferably before starting the reaction. It is also a preferable method to pressurize the system. Here, the gauge pressure is a relative pressure based on the atmospheric pressure, and is equivalent to a pressure difference obtained by subtracting the atmospheric pressure from the absolute pressure.
なお、反応を行う方法に特に制限は無いが、撹拌条件下で行なうことが好ましい。 In addition, there is no restriction | limiting in particular in the method of performing reaction, However, It is preferable to carry out on stirring conditions.
また、スルフィド化剤(a)、ジハロゲン化芳香族化合物(b)、及び有機極性溶媒(c)、および線状ポリアリーレンスルフィド(d)としては、水を含むものを用いることも可能である。ただし、反応開始時点、すなわち反応混合物として仕込んだスルフィド化剤(a)およびジハロゲン化芳香族化合物(b)の実質的な反応消費が進行していない段階における水分量は、反応混合物中のイオウ成分1モル当たり、0.2モル以上とすることが好ましく、0.5モル以上とすることがより好ましく、0.6モル以上とすることがさらに好ましい。また、上記水分量は、反応混合物中のイオウ成分1モル当たり、20.0モル以下とすることが好ましく、10.0モル以下とすることがより好ましく、8.0モル以下とすることがさらに好ましい。反応混合物を形成する線状ポリアリーレンスルフィド、スルフィド化剤、有機極性溶媒、ジハロゲン化芳香族化合物、及びその他成分が水を含む場合で、反応混合物中の水分量が前記範囲を超える場合には、反応を開始する前や反応の途中において、反応系内の水分量を減じる操作を行い、水分量を前記範囲内にすることも可能であり、これにより短時間に効率よく反応が進行する傾向にある。また、反応混合物の水分量が前記好ましい範囲未満の場合は、前記水分量になるように水を添加することも好ましい方法である。 Further, as the sulfidizing agent (a), the dihalogenated aromatic compound (b), the organic polar solvent (c), and the linear polyarylene sulfide (d), those containing water can be used. However, the amount of water at the start of the reaction, that is, at the stage where the substantial reaction consumption of the sulfidizing agent (a) and the dihalogenated aromatic compound (b) charged as a reaction mixture has not progressed is the sulfur component in the reaction mixture. The amount is preferably 0.2 mol or more, more preferably 0.5 mol or more, and further preferably 0.6 mol or more per mol. The water content is preferably 20.0 mol or less, more preferably 10.0 mol or less, and more preferably 8.0 mol or less per mol of sulfur component in the reaction mixture. preferable. When the linear polyarylene sulfide forming the reaction mixture, the sulfidizing agent, the organic polar solvent, the dihalogenated aromatic compound, and other components contain water, and the amount of water in the reaction mixture exceeds the above range, Before starting the reaction or in the middle of the reaction, it is possible to reduce the amount of water in the reaction system, and to keep the amount of water within the above range, which tends to allow the reaction to proceed efficiently in a short time. is there. In addition, when the water content of the reaction mixture is less than the above preferable range, it is also a preferable method to add water so that the water content becomes the above water content.
反応系内の水分量が前記好ましい範囲内(反応混合物中のイオウ成分1モル当たり0.2〜20.0モル)の場合、原料である線状ポリアリーレンスルフィド、スルフィド化剤およびジハロゲン化芳香族化合物の反応効率が高くなる傾向があり、短時間に効率よく環式ポリアリーレンスルフィドが得られる傾向にある。また、原料の反応効率が高いことは、本発明の実施形態の目的である環式ポリアリーレンスルフィドの生成反応と競争的に進行する副反応、すなわち不純物の生成反応を相対的に抑制する効果をもたらすと推測でき、好ましい水分量で反応を行なうことで不純物率の低い環式ポリアリーレンスルフィドが得られる傾向となる。 When the amount of water in the reaction system is within the above preferred range (0.2 to 20.0 moles per mole of sulfur component in the reaction mixture), the raw material, linear polyarylene sulfide, sulfidizing agent, and dihalogenated aromatic The reaction efficiency of the compound tends to increase, and the cyclic polyarylene sulfide tends to be obtained efficiently in a short time. In addition, the high reaction efficiency of the raw material has the effect of relatively suppressing side reactions that proceed competitively with the cyclic polyarylene sulfide formation reaction that is the object of the embodiment of the present invention, that is, the impurity formation reaction. It can be estimated that the cyclic polyarylene sulfide having a low impurity ratio is obtained by carrying out the reaction with a preferable amount of water.
なお本発明の工程1では、ジハロゲン化芳香族化合物(b)が反応混合物中のアリーレン単位を基準として10モル%以下になるまで反応させることが必要であり、言い換えると、工程1でのジハロゲン化芳香族化合物(b)の反応残存率が10%以下になるまで反応を進行させる必要がある。工程1におけるジハロゲン化芳香族化合物の残存量は、通常、ガスクロマトグラフィーによって求めることができ、その結果をもとに以下の式に従い、アリーレン単位を基準とした場合のジハロゲン化芳香族化合物(b)の反応残存率を計算する。
工程1におけるジハロゲン化芳香族化合物(b)の反応残存率(%)=工程1終了時のジハロゲン化芳香族化合物(b)の残存量(モル)÷工程1終了時のアリーレン単位の量(モル)×100
In step 1 of the present invention, it is necessary to react the dihalogenated aromatic compound (b) until it is 10 mol% or less based on the arylene unit in the reaction mixture, in other words, the dihalogenation in step 1 It is necessary to proceed the reaction until the residual reaction rate of the aromatic compound (b) becomes 10% or less. The residual amount of the dihalogenated aromatic compound in step 1 can be usually obtained by gas chromatography, and the dihalogenated aromatic compound (b) based on the arylene unit is determined according to the following formula based on the result. ) To calculate the residual reaction rate.
Remaining reaction rate (%) of dihalogenated aromatic compound (b) in step 1 = remaining amount of dihalogenated aromatic compound (b) at the end of step 1 (mole) ÷ amount of arylene units at the end of step 1 (mole) ) × 100
工程1におけるジハロゲン化芳香族化合物(b)の反応残存率が10%より大きい状態で工程2に移行すると、最終的な環式PASの純度および生成率が不十分となる傾向がある。さらに、環式PASをより高純度かつ高生成率で得るために、ジハロゲン化芳香族化合物(b)の反応残存率が7%以下になるまで工程1の反応を行うことが好ましい。このような好ましい反応を行ってから工程2に移行することで、未反応原料に由来する不純物の量が減少するため、得られる環式PASの純度が向上する傾向がある。 If the residual reaction rate of the dihalogenated aromatic compound (b) in step 1 is shifted to step 2 in a state where the reaction residual rate is greater than 10%, the final cyclic PAS purity and production rate tend to be insufficient. Furthermore, in order to obtain cyclic PAS with higher purity and higher production rate, it is preferable to carry out the reaction in Step 1 until the residual reaction rate of the dihalogenated aromatic compound (b) is 7% or less. Since the amount of impurities derived from unreacted raw materials is reduced by moving to Step 2 after performing such a preferred reaction, the purity of the obtained cyclic PAS tends to be improved.
(9)環式ポリアリーレンスルフィドの製造;工程2
工程2では、工程1に次いで、反応混合物(1)中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が0.95モル以上1.05モル未満となるようにジハロゲン化芳香族化合物(b)を追加し、ジハロゲン化芳香族化合物(b)が、アリーレン単位の量を基準として10モル%以下になるまで加熱して反応させて反応混合物(2)を得る。この工程では主に、工程1で生成させた、少なくとも一方の末端にチオラート基を有するオリゴマーとジハロゲン化芳香族化合物との反応により環式PASが高選択的に生成する反応、また、線状PASの成長反応などが進行する。
(9) Production of cyclic polyarylene sulfide; Step 2
In step 2, after step 1, dihalogenated aromatic compound (b) was added so that the arylene unit per mole of sulfur component in reaction mixture (1) was 0.95 mol or more and less than 1.05 mol. The dihalogenated aromatic compound (b) is reacted by heating until it is 10 mol% or less based on the amount of the arylene unit to obtain a reaction mixture (2). In this step, a reaction in which cyclic PAS is produced with high selectivity by the reaction of an oligomer having a thiolate group at at least one end and a dihalogenated aromatic compound produced in Step 1, The growth reaction progresses.
なお、反応混合物(2)とは、反応混合物(1)を、以下に詳述する条件のもと加熱し、ジハロゲン化芳香族化合物(b)が、アリーレン単位の量を基準として10モル%以下になるまで反応した時点、すなわち、工程2が完了し、工程3に移行可能になった時点における混合物のことを指す。 The reaction mixture (2) is the reaction mixture (1) heated under the conditions described in detail below, and the dihalogenated aromatic compound (b) is 10 mol% or less based on the amount of the arylene unit. It means the mixture at the time when the reaction is completed, that is, when the step 2 is completed and the process can be shifted to the step 3.
本発明において工程2では、アリーレン単位が反応混合物(1)中のイオウ成分1モル当たり0.95モル以上1.05モル未満の範囲となるようにジハロゲン化芳香族化合物(b)を追加する必要がある。上記の範囲では、少なくとも一方の末端にチオラート基を有するオリゴマーが、ジハロゲン化芳香族化合物と反応して両末端が封鎖された不純物となる副反応の進行が抑制できるため、高選択率で環式PASを得ることが可能である。ここで、アリーレン単位の好ましい範囲としては、下限として、イオウ成分1モル当たり0.97モル以上が好ましく例示できる。一方、上限としては、イオウ成分1モル当たり1.03モル以下が好ましく例示できる。上記した好ましい範囲では、続く工程3を行うことで、最終的に特に高純度かつ高生成率で環式PASを得ることが可能である。アリーレン単位がイオウ成分1モル当たり0.95モル未満では、続いて工程3を行うときに、多くのジハロゲン化芳香族化合物を追加する必要が出てくるため、この操作によって系内のジハロゲン化芳香族化合物濃度が急上昇し、少なくとも一方の末端にチオラート基を有するオリゴマーの環化選択率が低下して不純物量が増加する傾向がある。また、アリーレン単位がイオウ成分1モル当たり1.05モル以上では、一度に多くのジハロゲン化芳香族化合物を追加することで、系内のジハロゲン化芳香族化合物濃度が急上昇し、やはり同様に、少なくとも一方の末端にチオラート基を有するオリゴマーの環化選択率が低下して不純物量が増加する傾向がある。以上の理由から、工程2では、アリーレン単位が反応混合物(1)中のイオウ成分1モル当たり0.95モル以上1.05モル未満の範囲となるようにする必要がある。 In step 2 of the present invention, it is necessary to add the dihalogenated aromatic compound (b) so that the arylene unit is in the range of 0.95 mol or more and less than 1.05 mol per mol of the sulfur component in the reaction mixture (1). There is. In the above range, the oligomer having a thiolate group at at least one end can suppress the progress of a side reaction that reacts with a dihalogenated aromatic compound to become an impurity in which both ends are blocked. It is possible to obtain a PAS. Here, as a preferable range of the arylene unit, 0.97 mol or more per 1 mol of the sulfur component can be preferably exemplified as a lower limit. On the other hand, the upper limit is preferably 1.03 mol or less per mol of sulfur component. In the above-described preferred range, it is possible to finally obtain cyclic PAS with particularly high purity and high production rate by performing the subsequent step 3. If the arylene unit is less than 0.95 mol per mol of the sulfur component, it is necessary to add a large amount of dihalogenated aromatic compound when the step 3 is subsequently performed. There is a tendency that the group compound concentration increases rapidly, the cyclization selectivity of the oligomer having a thiolate group at at least one end decreases, and the amount of impurities increases. In addition, when the arylene unit is 1.05 mol or more per 1 mol of sulfur component, the concentration of the dihalogenated aromatic compound in the system rapidly increases by adding many dihalogenated aromatic compounds at one time. The cyclization selectivity of the oligomer having a thiolate group at one end tends to decrease and the amount of impurities increases. For the above reasons, in step 2, the arylene unit needs to be in the range of 0.95 mol or more and less than 1.05 mol per mol of the sulfur component in the reaction mixture (1).
ここで、工程2におけるアリーレン単位とは、工程1における反応混合物(1)中のアリーレン単位と、工程2で追加したジハロゲン化芳香族化合物(b)に由来するアリーレン単位を合計したものを指す。 Here, the arylene unit in step 2 refers to the total of the arylene unit in the reaction mixture (1) in step 1 and the arylene unit derived from the dihalogenated aromatic compound (b) added in step 2.
一方、工程2におけるイオウ成分については、イオウ成分の追加や揮散がない限り、工程1におけるイオウ成分と同一である。 On the other hand, the sulfur component in step 2 is the same as the sulfur component in step 1 as long as no sulfur component is added or volatilized.
なお、ジハロゲン化芳香族化合物(b)を反応系内に添加する具体的な手法としては、所定量のジハロゲン化芳香族化合物を添加ポットを介して反応系に導入する方法、溶融状態のジハロゲン化芳香族化合物または有機極性溶媒を用いて溶液としたジハロゲン化芳香族化合物をポンプにより反応系内に圧入する方法などが例示できる。 As a specific method for adding the dihalogenated aromatic compound (b) into the reaction system, a method of introducing a predetermined amount of the dihalogenated aromatic compound into the reaction system through an addition pot, or dihalogenation in a molten state Examples thereof include a method in which a dihalogenated aromatic compound made into a solution using an aromatic compound or an organic polar solvent is pressed into the reaction system by a pump.
工程2での反応を行う温度は、工程1の場合と同様、常圧下の還流温度を超える温度が望ましい。この望ましい温度は反応に用いるスルフィド化剤、ジハロゲン化芳香族化合物および有機極性溶媒の種類、量によって多様化するため一意的に決めることはできないが、下限としては通常120℃以上、好ましくは180℃以上、より好ましくは220℃以上、さらに好ましくは225℃以上、よりいっそう好ましくは250℃以上の範囲が例示できる。また、上限としては、通常350℃以下、好ましくは320℃以下、より好ましくは310℃以下、さらに好ましくは300℃以下の範囲が例示できる。上記の好ましい温度範囲では、反応が短時間で進行する傾向にある。 The temperature at which the reaction in step 2 is performed is preferably a temperature exceeding the reflux temperature under normal pressure, as in step 1. This desirable temperature cannot be uniquely determined because it varies depending on the kind and amount of the sulfidizing agent, dihalogenated aromatic compound and organic polar solvent used in the reaction, but the lower limit is usually 120 ° C. or higher, preferably 180 ° C. As mentioned above, a range of 220 ° C. or higher, more preferably 225 ° C. or higher, and even more preferably 250 ° C. or higher can be exemplified. Moreover, as an upper limit, 350 degrees C or less normally, Preferably it is 320 degrees C or less, More preferably, it is 310 degrees C or less, More preferably, the range of 300 degrees C or less can be illustrated. In the above preferred temperature range, the reaction tends to proceed in a short time.
また、工程2での加熱は、工程1における加熱温度より高い温度で行うことがより好ましい。このようにすることでジハロゲン化芳香族化合物の消費反応が促進され、少なくとも一方の末端にチオラート基を有するオリゴマーの環化効率を高めることができる。 Moreover, it is more preferable to perform the heating in the step 2 at a temperature higher than the heating temperature in the step 1. By doing so, the consumption reaction of the dihalogenated aromatic compound is promoted, and the cyclization efficiency of the oligomer having a thiolate group at at least one terminal can be increased.
工程2における反応時間は、使用する原料の種類や量あるいは反応温度に依存するので一概に規定できないが、下限としては通常0.1時間以上、好ましくは0.25時間以上が例示できる。一方、上限としては、20時間以内でも十分に反応が進行し、好ましくは5時間以内、より好ましくは3時間以内も採用できる。 The reaction time in Step 2 depends on the type and amount of the raw material used or the reaction temperature, and thus cannot be defined unconditionally, but the lower limit is usually 0.1 hour or longer, preferably 0.25 hour or longer. On the other hand, as the upper limit, the reaction proceeds sufficiently even within 20 hours, preferably within 5 hours, more preferably within 3 hours.
ここで、工程2における圧力や水分量などの諸条件については、前項(8)工程1における好ましい条件を採用することが可能である。 Here, with respect to various conditions such as pressure and moisture content in the step 2, it is possible to adopt the preferable conditions in the step (8) in the previous item.
なお本発明の工程2では、ジハロゲン化芳香族化合物(b)がアリーレン単位を基準として10モル%以下になるまで反応させることが必要であり、言い換えると、工程2でのジハロゲン化芳香族化合物(b)の反応残存率が10%以下になるまで反応を進行させる必要がある。なお、前述の工程1でも、ジハロゲン化芳香族化合物(b)の反応残存率が10%以下になるまで反応を進行させるが、工程2に移行してからジハロゲン化芳香族化合物の追加を行うため、工程2では工程1よりもさらに反応を進行させることを意味している。工程2におけるジハロゲン化芳香族化合物の残存量は、通常、ガスクロマトグラフィーによって求めることができ、その結果をもとに以下の式に従い、アリーレン単位を基準とした場合のジハロゲン化芳香族化合物(b)の反応残存率を計算する。
工程2におけるジハロゲン化芳香族化合物(b)の反応残存率(%)=工程2終了時のジハロゲン化芳香族化合物(b)の残存量(モル)÷工程2終了時のアリーレン単位の量(モル)×100
In Step 2 of the present invention, it is necessary to react until the dihalogenated aromatic compound (b) is 10 mol% or less based on the arylene unit. In other words, the dihalogenated aromatic compound (Step 2) It is necessary to proceed the reaction until the residual reaction rate of b) is 10% or less. In Step 1 described above, the reaction is allowed to proceed until the residual reaction rate of the dihalogenated aromatic compound (b) is 10% or less. However, since the process proceeds to Step 2, the dihalogenated aromatic compound is added. In step 2, this means that the reaction is further advanced than in step 1. The residual amount of the dihalogenated aromatic compound in step 2 can be usually obtained by gas chromatography, and the dihalogenated aromatic compound (b) based on the arylene unit is determined according to the following formula based on the result. ) To calculate the residual reaction rate.
Remaining reaction rate (%) of dihalogenated aromatic compound (b) in step 2 = remaining amount (mole) of dihalogenated aromatic compound (b) at the end of step 2 / amount of arylene units at the end of step 2 (mole) ) × 100
工程2でのジハロゲン化芳香族化合物(b)の反応残存率が10%より大きい状態で工程3に移行すると、最終的に高純度かつ高生成率で環式PASを得ることができなくなる。さらに、環式PASをより高純度かつ高生成率で得るために、ジハロゲン化芳香族化合物(b)の反応残存率が7%以下になるまで工程2の反応を行うことが好ましい。このような好ましい反応を行ってから工程3に移行することで、不純物成分の生成が抑制できる傾向が強く、得られる環式PASの純度が向上する傾向がある。 If the reaction remaining rate of the dihalogenated aromatic compound (b) in Step 2 is greater than 10%, the process proceeds to Step 3 to finally fail to obtain cyclic PAS with high purity and high production rate. Furthermore, in order to obtain cyclic PAS with higher purity and higher production rate, it is preferable to carry out the reaction in Step 2 until the residual reaction rate of the dihalogenated aromatic compound (b) is 7% or less. By moving to Step 3 after performing such a preferred reaction, there is a strong tendency to suppress the formation of impurity components, and the purity of the resulting cyclic PAS tends to be improved.
(10)環式ポリアリーレンスルフィドの製造;工程3
工程3では工程2に次いで、反応混合物(2)中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が1.05モル以上1.50モル以下となるようにジハロゲン化芳香族化合物(b)を追加した後にさらに反応を行うことで少なくとも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を含む反応生成物を得る。
(10) Production of cyclic polyarylene sulfide; Step 3
In Step 3, after adding Step 2, after adding the dihalogenated aromatic compound (b) so that the arylene unit per mole of the sulfur component in the reaction mixture (2) is 1.05 mol or more and 1.50 mol or less. Further reaction is performed to obtain a reaction product containing at least cyclic polyarylene sulfide and linear polyarylene sulfide.
なお、反応生成物とは、反応混合物(2)を、以下に詳述する条件のもと加熱することで得られる、少なくとも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を含む混合物のことを指す。この反応生成物について、後述する環式ポリアリーレンスルフィドの回収方法を行うことで、環式ポリアリーレンスルフィドの単離回収が可能である。 The reaction product refers to a mixture containing at least a cyclic polyarylene sulfide and a linear polyarylene sulfide obtained by heating the reaction mixture (2) under the conditions described in detail below. . For this reaction product, the cyclic polyarylene sulfide can be isolated and recovered by carrying out the method for recovering the cyclic polyarylene sulfide described later.
工程3におけるジハロゲン化芳香族化合物の追加量は、工程2における反応混合物(2)中のアリーレン単位と、新たに追加するジハロゲン化芳香族化合物に由来するアリーレン単位の総量が、反応混合物(2)中のイオウ成分1モル当たり1.05モル以上1.50モル以下の範囲となる追加量である。ここで、ジハロゲン化芳香族化合物の追加後の上記アリーレン単位の総量の下限は、反応混合物(2)中のイオウ成分1モル当たり1.05モル以上であり、1.06モル以上が好ましい。また、上限は1.50モル以下であり、1.30モル以下が好ましく、より好ましくは1.20モル以下、よりいっそう好ましくは1.15モル以下、更に好ましくは1.12モル以下である。上記アリーレン単位の総量をこのような範囲として工程3の反応を行うことで、環式ポリアリーレンスルフィドの生成率が向上する傾向にあり、特に原料成分として線状ポリアリーレンスルフィドを用いた場合にはその傾向が顕著となる。さらに、従来技術で課題であった、後述する環式ポリアリーレンスルフィドの回収を行う際の、固液分離操作における分離性が著しく向上するのみならず、回収される環式ポリアリーレンスルフィドの純度が極めて高いといった優れた効果が得られる。これに対して、ジハロゲン化芳香族化合物の追加量が前記範囲を下回る場合には、環式ポリアリーレンスルフィドの生成率の明らかな向上は認められず、環式ポリアリーレンスルフィドを回収するために固液分離を行う際の分離性が低下する。一方で前記範囲を超える場合には、環式ポリアリーレンスルフィドの生成率も向上し、固液分離の際には高い分離性が得られる傾向にあるが、未反応のジハロゲン化芳香族化合物の残留量が増えることになり、このような残留物を回収するための設備が別途必要になり、操作が煩雑になる。また、回収に要するコストが増大するといったデメリットを生じることとなる。以上の理由から、工程3では、反応混合物(2)中のアリーレン単位が反応混合物(2)中のイオウ成分1モル当たり1.05モル以上1.5モル以下の範囲となるようにする必要がある。 The additional amount of the dihalogenated aromatic compound in Step 3 is such that the total amount of the arylene units in the reaction mixture (2) in Step 2 and the arylene units derived from the newly added dihalogenated aromatic compound is the reaction mixture (2). It is an additional amount that is in the range of 1.05 mol or more and 1.50 mol or less per mol of sulfur component. Here, the lower limit of the total amount of the arylene units after the addition of the dihalogenated aromatic compound is 1.05 mol or more, preferably 1.06 mol or more, per mol of the sulfur component in the reaction mixture (2). The upper limit is 1.50 mol or less, preferably 1.30 mol or less, more preferably 1.20 mol or less, still more preferably 1.15 mol or less, and still more preferably 1.12 mol or less. By carrying out the reaction in Step 3 with the total amount of the arylene units in such a range, the production rate of cyclic polyarylene sulfide tends to be improved, particularly when linear polyarylene sulfide is used as a raw material component. The tendency becomes remarkable. Furthermore, when recovering cyclic polyarylene sulfide described later, which was a problem in the prior art, not only the separation performance in the solid-liquid separation operation is remarkably improved, but also the purity of the recovered cyclic polyarylene sulfide is increased. Excellent effects such as extremely high can be obtained. On the other hand, when the additional amount of the dihalogenated aromatic compound is less than the above range, no obvious improvement in the production rate of the cyclic polyarylene sulfide is observed, and the solid content is recovered in order to recover the cyclic polyarylene sulfide. Separability during liquid separation is reduced. On the other hand, when the above range is exceeded, the yield of cyclic polyarylene sulfide is also improved, and high separability tends to be obtained during solid-liquid separation, but the residual unreacted dihalogenated aromatic compound remains. This increases the amount, necessitates a separate facility for recovering such residue, and complicates the operation. In addition, there is a disadvantage that the cost required for collection increases. For the above reasons, in step 3, the arylene unit in the reaction mixture (2) needs to be in the range of 1.05 mol or more and 1.5 mol or less per mol of the sulfur component in the reaction mixture (2). is there.
ここで、工程3における反応混合物(2)中のアリーレン単位とは、工程2における反応混合物(2)中のアリーレン単位と、反応が工程3に移行してから追加したジハロゲン化芳香族化合物(b)に由来するアリーレン単位を合計したものを指す。 Here, the arylene unit in the reaction mixture (2) in the step 3 refers to the arylene unit in the reaction mixture (2) in the step 2 and the dihalogenated aromatic compound (b ) Refers to the total of allylene units derived from.
一方、工程3における反応混合物(2)中のイオウ成分については、イオウ成分の追加や揮散がない限り、工程2におけるイオウ成分と同一である。 On the other hand, the sulfur component in the reaction mixture (2) in step 3 is the same as the sulfur component in step 2 as long as no sulfur component is added or volatilized.
なお、反応系内にジハロゲン化芳香族化合物を添加する具体的な手法としては、所定量のジハロゲン化芳香族化合物を、添加ポットを介して反応系に導入する方法、あるいは、溶融状態のジハロゲン化芳香族化合物または有機極性溶媒を用いて溶液としたジハロゲン化芳香族化合物を、ポンプにより反応系内に圧入する方法などが例示できる。 As a specific method for adding the dihalogenated aromatic compound into the reaction system, a predetermined amount of the dihalogenated aromatic compound is introduced into the reaction system through an addition pot, or a dihalogenated compound in a molten state is used. Examples thereof include a method in which a dihalogenated aromatic compound made into a solution using an aromatic compound or an organic polar solvent is pressed into the reaction system by a pump.
ここで本発明の実施形態の方法において、スルフィド化剤に由来するイオウ成分の定量は、例えば、電気伝導度検出器や電気化学検出器を具備したイオンクロマトグラフィー手法を用いて行うことができる。イオンクロマトグラフィー手法を用いた具体的評価方法としては、試料中に過酸化水素水を添加して、試料中に含まれる硫化物イオンの酸化を行った後に、電気伝導度検出器を用いた分析により、硫化物イオンの酸化によって生成する硫酸イオン量を算出する方法が例示できる。 Here, in the method of the embodiment of the present invention, the sulfur component derived from the sulfidizing agent can be quantified using, for example, an ion chromatography method equipped with an electrical conductivity detector or an electrochemical detector. As a specific evaluation method using ion chromatography, hydrogen peroxide solution is added to the sample to oxidize sulfide ions contained in the sample, and then analysis using an electrical conductivity detector Thus, a method of calculating the amount of sulfate ions generated by oxidation of sulfide ions can be exemplified.
工程3においてはジハロゲン化芳香族化合物を追加した後にさらに反応を行うが、この反応における温度や圧力や水分量など諸条件は前項(8)に記載した工程1における好ましい条件を採用することが可能である。 In step 3, the reaction is further carried out after the addition of the dihalogenated aromatic compound, and it is possible to adopt the preferred conditions in step 1 described in the previous section (8) for various conditions such as temperature, pressure and water content in this reaction. It is.
工程3における反応温度は、具体的には常圧下における反応混合物(2)の還流温度を越える温度が望ましい。また、工程3では工程1で採用した温度よりも高い温度を採用することも可能であり、具体的には180℃以上とすることができ、より好ましくは220℃以上であり、さらに好ましくは225℃以上であり、よりいっそう好ましくは250℃以上であり、殊更好ましくは260℃以上とすることができる。また、工程3の温度は、320℃以下とすることができ、より好ましくは310℃以下であり、さらに好ましくは300℃以下とすることができる。この好ましい温度範囲では短時間で反応が進行する傾向にあるのみならず、工程1よりも高い温度を採用した場合には、不純物成分量も低減される傾向にある。 Specifically, the reaction temperature in step 3 is preferably a temperature exceeding the reflux temperature of the reaction mixture (2) under normal pressure. Further, in step 3, a temperature higher than the temperature used in step 1 can be adopted, specifically 180 ° C. or higher, more preferably 220 ° C. or higher, and further preferably 225. It can be set to 260 ° C. or higher, more preferably 250 ° C. or higher. Moreover, the temperature of the process 3 can be 320 degrees C or less, More preferably, it is 310 degrees C or less, More preferably, it can be 300 degrees C or less. In this preferable temperature range, not only the reaction tends to proceed in a short time, but also when the temperature higher than that in Step 1 is adopted, the amount of impurity components also tends to be reduced.
工程3における反応時間は使用する原料の種類や量あるいは反応温度に依存するので一概に規定できないが、好ましい反応時間の下限としては0.1時間以上が例示でき、0.25時間以上がより好ましい。一方好ましい反応時間の上限としては、20時間以内でも十分に反応が進行し、好ましくは5時間以内、より好ましくは3時間以内も採用できる。 The reaction time in Step 3 depends on the type and amount of the raw material used or the reaction temperature, and thus cannot be specified unconditionally. However, the lower limit of the preferable reaction time can be exemplified by 0.1 hour or more, more preferably 0.25 hour or more. . On the other hand, as a preferable upper limit of the reaction time, the reaction proceeds sufficiently even within 20 hours, preferably within 5 hours, more preferably within 3 hours.
なお、工程1、工程2、工程3の各反応は、バッチ式および連続方法などの公知の各種重合方式、反応方式を採用することができる。また、製造における雰囲気は非酸化性雰囲気下が望ましく、窒素、ヘリウム、およびアルゴンなどの不活性ガス雰囲気下で行なうことが好ましく、経済性および取り扱いの容易さの面からは窒素雰囲気下が好ましい。 In addition, each reaction of the process 1, the process 2, and the process 3 can employ | adopt various well-known polymerization systems and reaction systems, such as a batch type and a continuous method. Further, the atmosphere in the production is preferably a non-oxidizing atmosphere, preferably in an inert gas atmosphere such as nitrogen, helium, and argon. From the viewpoint of economy and ease of handling, a nitrogen atmosphere is preferable.
(11)反応生成物の固液分離;工程4
本発明の実施形態においては、前記した工程1と工程2と工程3を行うことで少なくとも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を含む反応生成物を得る。ここで通常は、工程1及び工程2及び工程3で用いた有機極性溶媒も反応生成物に含まれる。
(11) Solid-liquid separation of reaction product; Step 4
In the embodiment of the present invention, a reaction product containing at least cyclic polyarylene sulfide and linear polyarylene sulfide is obtained by performing the above-described Step 1, Step 2, and Step 3. Here, usually, the organic polar solvent used in Step 1, Step 2, and Step 3 is also included in the reaction product.
本発明の実施形態では、上記工程1および工程2および工程3に次いで工程4として、上記で得られた反応生成物を、有機極性溶媒の常圧における沸点以下の温度領域で固液分離することで、環式ポリアリーレンスルフィドと有機極性溶媒を含む濾液を得る工程を実施することが好ましい。反応生成物を用いてこの工程4を行なうことで、反応生成物における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を簡便に分離することが可能である。 In the embodiment of the present invention, as step 4 subsequent to step 1, step 2 and step 3, the reaction product obtained above is subjected to solid-liquid separation in a temperature range below the boiling point of the organic polar solvent at normal pressure. It is preferable to carry out a step of obtaining a filtrate containing a cyclic polyarylene sulfide and an organic polar solvent. By performing this step 4 using the reaction product, it is possible to easily separate the cyclic polyarylene sulfide and the linear polyarylene sulfide in the reaction product.
ここで反応生成物の固液分離を行う温度は、有機極性溶媒の常圧における沸点以下が望ましい。具体的な温度については有機溶極性媒の種類にもよるが、10℃以上とすることができ、15℃以上がより好ましく、20℃以上が更に好ましい。また、200℃以下とすることができ、150℃以下がより好ましく、120℃以下が更に好ましい。上記範囲では、環式ポリアリーレンスルフィドは有機極性溶媒に対する溶解性が高く、一方で反応生成物中に含まれる環式ポリアリーレンスルフィド以外の成分、中でも必然的に含まれる線状ポリアリーレンスルフィドは有機極性溶媒に溶けにくくなる傾向にあるため、このような温度領域で固液分離を行うことは、精度良く純度の高い環式ポリアリーレンスルフィドを濾液成分として得るために有効である。 The temperature at which the reaction product is subjected to solid-liquid separation is preferably below the boiling point of the organic polar solvent at normal pressure. Although it depends on the type of the organic soluble polar medium, the specific temperature may be 10 ° C or higher, more preferably 15 ° C or higher, and further preferably 20 ° C or higher. Moreover, it can be 200 degrees C or less, 150 degrees C or less is more preferable, and 120 degrees C or less is still more preferable. Within the above range, cyclic polyarylene sulfide is highly soluble in organic polar solvents, while components other than cyclic polyarylene sulfide contained in the reaction product, especially linear polyarylene sulfide contained inevitably, are organic. Since it tends to be difficult to dissolve in a polar solvent, performing solid-liquid separation in such a temperature range is effective for obtaining a highly pure cyclic polyarylene sulfide as a filtrate component with high accuracy.
また、固液分離を行なう方法は特に限定されず、フィルターを用いる濾過である加圧濾過や減圧濾過、固形分と溶液の比重差による分離である遠心分離や沈降分離、さらにこれらを組み合わせた方法などを採用可能である。より簡易な方法としては、フィルターを用いる加圧濾過や減圧濾過方式が好ましく採用可能である。濾過操作に用いるフィルターは、固液分離を行なう条件において安定であるものであれば良く、例えばワイヤーメッシュフィルター、焼結板、濾布、濾紙など一般に用いられる濾材を好適に用いることができる。 In addition, the method for performing solid-liquid separation is not particularly limited, and pressure filtration or vacuum filtration that is filtration using a filter, centrifugation or sedimentation separation that is separation based on a specific gravity difference between a solid content and a solution, and a combination of these methods Etc. can be adopted. As a simpler method, pressure filtration using a filter or vacuum filtration can be preferably employed. The filter used for the filtration operation is not particularly limited as long as it is stable under the conditions for solid-liquid separation. For example, commonly used filter media such as a wire mesh filter, a sintered plate, a filter cloth, and filter paper can be suitably used.
また、このフィルターの孔径は、固液分離操作に供するスラリーの粘度、圧力、温度、および反応生成物中の固形成分の粒子径などに依存して広範囲に調整しうる。特に、この固液分離操作において反応生成物から固形分として回収される線状ポリアリーレンスルフィドの粒子径、すなわち固液分離の対象となる反応生成物中に存在する固形分の粒子径に応じてメッシュ径または細孔径などのフィルター孔径を選定することは有効である。なお、固液分離の対象となる反応生成物中の固形分の平均粒子径(メディアン径)は、反応生成物の組成、温度、および濃度などにより広範囲に変化しうるが、本発明者らの知りうる限り、その平均粒子径は1〜200μmである傾向がある。従って、フィルターの好ましい平均孔径としては、0.1μm以上が例示でき、0.25μm以上が好ましく、0.5μm以上がより好ましい。また、100μm以下が例示でき、20μm以下が好ましく、15μm以下がより好ましい。上記範囲の平均孔径を有する濾材を用いることで、濾材を透過する線状ポリアリーレンスルフィドが減少する傾向にあり、純度の高い環式ポリアリーレンスルフィドが得られやすくなる傾向にある。 In addition, the pore size of the filter can be adjusted over a wide range depending on the viscosity, pressure, temperature, particle size of the solid component in the reaction product, and the like of the slurry subjected to the solid-liquid separation operation. In particular, depending on the particle diameter of the linear polyarylene sulfide recovered as a solid content from the reaction product in this solid-liquid separation operation, that is, the particle diameter of the solid content present in the reaction product to be subjected to solid-liquid separation. It is effective to select a filter pore diameter such as a mesh diameter or a pore diameter. The average particle size (median diameter) of the solid content in the reaction product to be subjected to solid-liquid separation can vary widely depending on the composition, temperature, concentration, etc. of the reaction product. As far as is known, the average particle size tends to be 1 to 200 μm. Therefore, a preferable average pore diameter of the filter can be exemplified by 0.1 μm or more, preferably 0.25 μm or more, and more preferably 0.5 μm or more. Moreover, 100 micrometers or less can be illustrated, 20 micrometers or less are preferable and 15 micrometers or less are more preferable. By using a filter medium having an average pore size in the above range, the linear polyarylene sulfide that permeates the filter medium tends to decrease, and a cyclic polyarylene sulfide having a high purity tends to be easily obtained.
また、固液分離を行う際の雰囲気に特に制限はないが、接触させる際の時間や温度などの条件によって環式ポリアリーレンスルフィドや有機極性溶剤、線状PASが酸化劣化するような場合は、非酸化性雰囲気下で行なうことが好ましい。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、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気であることを指す。この中でも特に、経済性及び取り扱いの容易さの面からは、窒素雰囲気下で行なうことが好ましい。 In addition, there is no particular limitation on the atmosphere when performing solid-liquid separation, but cyclic polyarylene sulfide, organic polar solvent, and linear PAS are oxidatively deteriorated depending on conditions such as time and temperature at the time of contact, It is preferably performed 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, and more preferably substantially free of oxygen, that is, an inert gas such as nitrogen, helium, or argon. Refers to the atmosphere. Among these, it is particularly preferable to carry out in a nitrogen atmosphere from the viewpoint of economy and ease of handling.
固液分離に用いる濾過器の種別としては、ふるいや振動スクリーン、遠心分離機や沈降分離器、加圧濾過機や吸引濾過器などを例示できるが、これらに限定されるものではない。なお、前記の様に固液分離の好ましい雰囲気である非酸化性雰囲気下で実施するとの観点においては、固液分離操作時に非酸化性雰囲気を維持しやすい機構を有する濾過器を選択することが好ましい。たとえば、濾過器内を不活性ガスにより置換後に密閉した後に濾過操作を行うことが可能な濾過器や、不活性ガスを流しながら濾過操作を実施できる機構を具備する濾過器を用いることが例示できる。前記で例示した濾過器の中でも、遠心分離器、沈降分離器、および加圧濾過器は、このような機能を容易に付加可能であることから好ましい濾過器であるといえ、中でも機構が簡易であり経済性に優れるとの観点から加圧濾過器がより好ましい。 Examples of the filter used for solid-liquid separation include, but are not limited to, a sieve, a vibrating screen, a centrifuge, a sedimentation separator, a pressure filter, a suction filter, and the like. In addition, from the viewpoint of performing in a non-oxidizing atmosphere which is a preferable atmosphere for solid-liquid separation as described above, it is possible to select a filter having a mechanism that can easily maintain a non-oxidizing atmosphere during solid-liquid separation operation. preferable. For example, a filter capable of performing a filtration operation after sealing the inside of the filter after being replaced with an inert gas, or a filter having a mechanism capable of performing a filtration operation while flowing an inert gas can be used. . Among the filters exemplified above, a centrifugal separator, a sedimentation separator, and a pressure filter can be said to be preferable because such functions can be easily added, and the mechanism is particularly simple. A pressure filter is more preferable from the viewpoint of excellent economic efficiency.
固液分離を行なう際の圧力に制限はないが、より短時間で固液分離を行うために、先に例示した加圧濾過器を用いて加圧条件下で固液分離を行うことも可能であり、具体的にはゲージ圧で2.0MPa以下を好ましい圧力範囲として例示でき、1.0MPa以下がより好ましく、0.8MPa以下が更に好ましく、0.5MPa以下がよりいっそう好ましい範囲として例示できる。一般に圧力が増大するに伴い、固液分離を行なう機器の耐圧性を高くする必要が生じ、そのような機器はそれを構成する各部位に高度なシール性を有するものが必要となり必然的に機器費が増大することになる。上記好ましい圧力範囲では一般に入手可能な固液分離器を使用できる。 There is no restriction on the pressure when performing solid-liquid separation, but in order to perform solid-liquid separation in a shorter time, it is also possible to perform solid-liquid separation under pressure using the pressure filter exemplified above Specifically, it can be exemplified as a preferable pressure range of 2.0 MPa or less in gauge pressure, more preferably 1.0 MPa or less, still more preferably 0.8 MPa or less, and even more preferably 0.5 MPa or less. . In general, as the pressure increases, it is necessary to increase the pressure resistance of the equipment that performs solid-liquid separation, and such equipment must have a high degree of sealing performance at each part constituting it, and inevitably equipment. Expenses will increase. Generally available solid-liquid separators can be used in the above preferred pressure range.
なお本発明の実施形態の環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法における特徴である工程1及び工程2及び工程3を行うことで、得られる反応生成物を固液分離した際に極めて効率の良い固液分離が可能であり、固液分離性に優れた効果が得られることも、本発明の実施形態の大きな特長である。ここで固液分離性とは、一定量の反応生成物を固液分離した際に固液分離に要する時間で評価することが可能である。その具体的評価方法としては、たとえば密閉可能な加圧濾過装置に、所定の規格(孔径、材質)であって一定面積の濾材(フィルター)を設置し、ここに所定量の反応生成物を仕込み、一定条件(温度、圧力など)において、所定量の濾液を得るために要した時間を測定することで、重量/(面積・時間)を単位とする濾過速度で比較評価することが可能である。より具体的には、平均孔径10μmのPTFE製メンブランフィルターを用いて、100℃、0.1MPaの条件下で反応生成物を濾過した際に、所定量の濾液を得るために要する時間を測定することで評価が可能である。従来の環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法で得られる反応生成物は、このような固液分離性評価において、極めて濾過性・濾過速度面で劣るという課題があり、これは従来技術が本発明の実施形態での必須工程である工程1及び工程2及び工程3を採用していないからである。ここで本発明の実施形態では濾過速度として、50kg/(m2・hr)以上といった極めて高い値が得られる傾向にあり、環式ポリアリーレンスルフィド製造の工程1及び2及び3において前述してきた各種条件において好ましい数値範囲を選択することで、100kg/(m2・hr)以上の極めて高い値や、150kg/(m2・hr)に到達する著しく高い濾過速度を達成することも可能である。 In addition, by performing Step 1, Step 2, and Step 3 which are features in the method for producing the cyclic polyarylene sulfide of the embodiment of the present invention, an extremely efficient solid-liquid is obtained when the resulting reaction product is subjected to solid-liquid separation. Separation is possible and an excellent effect of solid-liquid separation is also a significant feature of the embodiment of the present invention. Here, the solid-liquid separation property can be evaluated by the time required for solid-liquid separation when a certain amount of reaction product is solid-liquid separated. As a specific evaluation method, for example, a filter medium (filter) having a predetermined standard (pore diameter, material) and a predetermined area is installed in a pressure filtration device that can be sealed, and a predetermined amount of reaction product is charged therein. By measuring the time required to obtain a predetermined amount of filtrate under certain conditions (temperature, pressure, etc.), it is possible to make a comparative evaluation at a filtration rate in units of weight / (area / time). . More specifically, when a reaction product is filtered under conditions of 100 ° C. and 0.1 MPa using a PTFE membrane filter having an average pore diameter of 10 μm, the time required to obtain a predetermined amount of filtrate is measured. Evaluation is possible. The reaction product obtained by the conventional method for producing cyclic polyarylene sulfide has the problem that in such solid-liquid separation evaluation, the filterability and filtration speed are extremely poor. This is because Step 1, Step 2, and Step 3, which are essential steps in the embodiment, are not employed. Here, in the embodiment of the present invention, as the filtration rate, an extremely high value such as 50 kg / (m 2 · hr) or more tends to be obtained, and the various kinds of those described above in the steps 1 and 2 and 3 of producing the cyclic polyarylene sulfide. By selecting a preferable numerical range in the conditions, it is possible to achieve a very high value of 100 kg / (m 2 · hr) or higher and a remarkably high filtration rate reaching 150 kg / (m 2 · hr).
また、反応生成物を固液分離するのに先立って、反応生成物に含まれる有機極性溶媒の一部を留去して反応生成物中の有機極性溶媒量を減じる操作を付加的に行うことも可能である。これにより固液分離操作の対象となる反応生成物量が減少するため、固液分離操作に要する時間が短縮できる傾向にある。 In addition, prior to solid-liquid separation of the reaction product, an additional operation of distilling off part of the organic polar solvent contained in the reaction product to reduce the amount of the organic polar solvent in the reaction product is performed. Is also possible. As a result, the amount of the reaction product to be subjected to the solid-liquid separation operation is reduced, so that the time required for the solid-liquid separation operation tends to be shortened.
有機極性溶媒を留去する方法としては、反応生成物から有機極性溶媒を分離し反応生成物に含有される有機極性溶媒量を低減できれば、いずれの方法でも特に問題はない。好ましい方法としては、減圧下あるいは加圧下に有機極性溶媒を蒸留する方法、フラッシュ移送により溶媒を除去する方法などが例示でき、なかでも減圧下あるいは加圧下に有機極性溶媒を蒸留する方法が好ましい。また減圧下あるいは加圧下に有機極性溶媒を蒸留する際、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスをキャリアーガスとして用いても良い。 As a method for distilling off the organic polar solvent, any method is not particularly limited as long as the organic polar solvent is separated from the reaction product and the amount of the organic polar solvent contained in the reaction product can be reduced. Preferable methods include a method of distilling the organic polar solvent under reduced pressure or increased pressure, a method of removing the solvent by flash transfer, etc., and a method of distilling the organic polar solvent under reduced pressure or increased pressure is particularly preferable. Further, when distilling the organic polar solvent under reduced pressure or under pressure, an inert gas such as nitrogen, helium, or argon may be used as a carrier gas.
有機極性溶媒の留去を行う温度については、有機極性溶媒の種類や、反応生成物の組成によって多様化するため、一意的には決めることはできないが、180℃以上が好ましく、200℃以上がより好ましい。また、300℃以下が好ましく、280℃以下がより好ましく、250℃以下がさらに好ましい。 The temperature at which the organic polar solvent is distilled off varies depending on the type of the organic polar solvent and the composition of the reaction product, and cannot be uniquely determined, but is preferably 180 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or higher. More preferred. Moreover, 300 degrees C or less is preferable, 280 degrees C or less is more preferable, and 250 degrees C or less is further more preferable.
ここでの固液分離によれば、反応生成物に含まれる環式ポリアリーレンスルフィドの大部分を濾液成分として分離可能であり、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上を濾液成分として回収しうる。また、固液分離によって固形分として分離される線状ポリアリーレンスルフィドに環式ポリアリーレンスルフィドの一部が残留する場合には、固形分に対してフレッシュな有機極性溶媒を用いて洗浄することで、環式ポリアリーレンスルフィドの固形分への残留量を低減することも可能である。ここで用いる溶剤は環式ポリアリーレンスルフィドが溶解しうるものであれば良く、前述した工程1や工程2や工程3で用いた有機極性溶媒と同じ溶媒を用いることが好ましい。 According to the solid-liquid separation here, most of the cyclic polyarylene sulfide contained in the reaction product can be separated as a filtrate component, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and still more preferably 95. % Or more can be recovered as a filtrate component. In addition, when a part of the cyclic polyarylene sulfide remains in the linear polyarylene sulfide separated as a solid content by solid-liquid separation, it can be washed with a fresh organic polar solvent for the solid content. It is also possible to reduce the residual amount of cyclic polyarylene sulfide in the solid content. The solvent used here may be any solvent that can dissolve the cyclic polyarylene sulfide, and it is preferable to use the same solvent as the organic polar solvent used in Step 1, Step 2, and Step 3 described above.
(12)環式ポリアリーレンスルフィドの分離
本発明の実施形態では、前記固液分離により得られた濾液成分から、環式ポリアリーレンスルフィドを分離することで、環式ポリアリーレンスルフィドを回収することが可能である。回収方法に特に制限は無く、例えば必要に応じて濾液中の有機極性溶媒の一部もしくは大部分を蒸留等の操作により除去した後に、環式ポリアリーレンスルフィドに対する溶解性が低く且つ有機極性溶媒と混和する特性を有する溶剤と濾液とを、必要に応じて加熱下で接触させて、環式ポリアリーレンスルフィドを固体として回収する方法が例示できる。この様な特性を有する溶剤は一般に比較的極性の高い溶剤であり、濾液の中の有機極性溶媒や濾液の中に含まれる副生物の種類により好ましい溶剤は異なるので限定はできないが、例えば水や、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、およびヘキサノールに代表されるアルコール類や、アセトンに代表されるケトン類や、酢酸エチルおよび酢酸ブチルなどに代表される酢酸エステル類が例示できる。入手性、経済性の観点から水、メタノール及びアセトンが好ましく、水が特に好ましい。また、上記回収操作においては、濾液に対して水を加えることで濾液の中に含まれる環式ポリアリーレンスルフィドの50重量%以上を固形分として分離して回収する事が好ましい。
(12) Separation of cyclic polyarylene sulfide In the embodiment of the present invention, the cyclic polyarylene sulfide can be recovered by separating the cyclic polyarylene sulfide from the filtrate component obtained by the solid-liquid separation. Is possible. There is no particular limitation on the recovery method. For example, if necessary, after removing a part or most of the organic polar solvent in the filtrate by an operation such as distillation, the solubility in the cyclic polyarylene sulfide is low and the organic polar solvent is used. A method of recovering cyclic polyarylene sulfide as a solid by bringing a solvent having a miscible property and a filtrate into contact with each other under heating as necessary can be exemplified. The solvent having such characteristics is generally a relatively polar solvent, and the preferred solvent differs depending on the organic polar solvent in the filtrate and the type of by-product contained in the filtrate. Examples thereof include alcohols typified by methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, and hexanol, ketones typified by acetone, and acetates typified by ethyl acetate and butyl acetate. From the viewpoints of availability and economy, water, methanol and acetone are preferable, and water is particularly preferable. In the above recovery operation, it is preferable to separate and recover 50% by weight or more of the cyclic polyarylene sulfide contained in the filtrate as a solid content by adding water to the filtrate.
ここで、濾液における環式ポリアリーレンスルフィドの重量分率は一般に含有率が高いほど回収操作後に得られる環式ポリアリーレンスルフィドの収量が増大し、効率よく環式ポリアリーレンスルフィドを回収できる。この観点から、濾液における環式ポリアリーレンスルフィドの含有率は0.5重量%以上が好ましく、1重量%以上がより好ましく、2重量%以上がよりいっそう好ましく、5重量%以上がことさら好ましい。一方、濾液における環式ポリアリーレンスルフィドの含有率の上限は特に無いが、含有率が高すぎると不溶成分が生じる傾向となり、回収操作に不都合を生じることもある。この回収操作上の不都合としてはたとえば、好ましい操作である水を加える操作を行う前の濾液の性状(固形分を含むスラリー状の場合もある)が不均一になり、局所的な組成が異なり回収物の純度が低下するなどである。またこのような不都合が生じる傾向は用いる有機極性溶媒の特性や反応混合物調製時の条件などに依存するため、濾液における環式ポリアリーレンスルフィドの含有率の上限を定めることはできないが、通常20重量%以下、好ましくは15重量%以下、より好ましくは10重量%以下の含有率が望ましい。 Here, as the weight fraction of the cyclic polyarylene sulfide in the filtrate is generally higher, the yield of the cyclic polyarylene sulfide obtained after the recovery operation increases and the cyclic polyarylene sulfide can be efficiently recovered. From this viewpoint, the content of cyclic polyarylene sulfide in the filtrate is preferably 0.5% by weight or more, more preferably 1% by weight or more, still more preferably 2% by weight or more, and even more preferably 5% by weight or more. On the other hand, the upper limit of the content of cyclic polyarylene sulfide in the filtrate is not particularly limited, but if the content is too high, insoluble components tend to be generated, which may cause inconvenience in the recovery operation. The inconvenience in this recovery operation is, for example, that the properties of the filtrate (sometimes in the form of a slurry containing solids) before the operation of adding water, which is a preferable operation, becomes uneven, and the local composition differs. The purity of the product is reduced. In addition, since the tendency for such inconvenience depends on the characteristics of the organic polar solvent used and the conditions at the time of preparing the reaction mixture, the upper limit of the content of cyclic polyarylene sulfide in the filtrate cannot be determined. % Or less, preferably 15% by weight or less, more preferably 10% by weight or less.
また、前記したごとき回収操作における不都合を回避して濾液における環式ポリアリーレンスルフィドの含有率をより高くするために、濾液を加熱することも可能である。この加熱温度は用いる有機極性溶媒の特性に応じて異なるため一意的に決めることはできないが、50℃以上が好ましく、70℃以上がより好ましく、90℃以上がさらに好ましい。一方で、加熱温度の上限温度としては、使用する有機極性溶媒の常圧における沸点以下が好ましい。このような温度範囲内では、濾液の中の環式ポリアリーレンスルフィド含有量を高く保ちつつ安定した回収操作を行える傾向にあり好ましい。なお、この混合物を調製するにあたり、撹拌や震蕩等の操作を施すことも可能であり、より均一な濾液の状態を保つとの観点でも望ましい操作といえる。 In addition, the filtrate can be heated in order to avoid the inconvenience in the recovery operation as described above and to increase the content of cyclic polyarylene sulfide in the filtrate. Since this heating temperature differs depending on the characteristics of the organic polar solvent used, it cannot be uniquely determined, but is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 70 ° C. or higher, and further preferably 90 ° C. or higher. On the other hand, the upper limit temperature of the heating temperature is preferably not higher than the boiling point at normal pressure of the organic polar solvent to be used. Within such a temperature range, the cyclic polyarylene sulfide content in the filtrate tends to be stable while maintaining a high content, which is preferable. In preparing this mixture, it is possible to perform operations such as stirring and shaking, which is desirable from the viewpoint of maintaining a more uniform state of the filtrate.
本回収法においては、濾液に水を加えることで、有機極性溶媒に溶解している環式ポリアリーレンスルフィドを固形分として析出させて回収することが好ましい。ここで濾液に水を加える方法に特に制限は無いが、水を加えたことで粗大な固形分が生成するような添加方法は避けるべきであり、好ましくは濾液を撹拌しながら水を滴下する方法が好ましい。水を加える温度に制限は無いが、温度が低いほど水を加えた際に粗大な固形分が生成する傾向が高まるため、このような操作上の不都合を回避し混合物の均一性を保つとの観点で50℃以上が好ましく、70℃以上がより好ましく、90℃以上がさらに好ましい。一方で水を加える温度の上限温度としては、使用する有機極性溶媒の常圧における沸点以下が好ましい。このような好ましい温度範囲で水を加える操作を行うことで、操作の観点及び設備の観点でより簡易な方法で回収操作を実施できる傾向にある。 In this recovery method, it is preferable to add and recover the cyclic polyarylene sulfide dissolved in the organic polar solvent as a solid by adding water to the filtrate. Here, there is no particular limitation on the method of adding water to the filtrate, but an addition method in which a coarse solid content is generated by adding water should be avoided. Preferably, water is added dropwise while stirring the filtrate. Is preferred. There is no limit to the temperature at which water is added, but the lower the temperature, the greater the tendency for coarse solids to form when water is added, thus avoiding such operational inconveniences and maintaining the uniformity of the mixture. From a viewpoint, 50 degreeC or more is preferable, 70 degreeC or more is more preferable, and 90 degreeC or more is further more preferable. On the other hand, the upper limit temperature for adding water is preferably not more than the boiling point at normal pressure of the organic polar solvent to be used. By performing the operation of adding water in such a preferable temperature range, the recovery operation tends to be performed by a simpler method from the viewpoint of operation and from the viewpoint of equipment.
また、上記で例示した環式PASを含む濾液に水を加えて環式PASを回収する方法は、環式PASを含む濾液から環式PASを回収方法として従来採用されてきた再沈法と比べて少量の溶媒の使用でも効率よく環式PASを回収することが可能であるため、環式PASと有機溶媒を含む濾液に加える水の重量を、大幅に削減することが可能である。具体的には、濾液に加える水の重量を、水を加えた後の有機極性溶媒と水の総量を基準とした水分率で50重量%以下にすることも可能であり、より好ましい条件では40重量%以下、さらに好ましい条件では35重量%以下の条件を設定することも可能となる。一方で、加える水の重量の下限に特に制限はないが、より効率よく環式PASを固形分として回収するためには、同じく5重量%以上が好ましく、10重量%以上がより好ましい。本発明の実施形態の好ましい方法においては、濾液の中に含まれる環式PASの50重量%以上を固形分として回収することが可能であるが、前記のような好ましい水の使用量の範囲では環式PASの80重量%以上を固形分として回収できる傾向にあり、より好ましくは90重量%以上を、さらに好ましくは95%以上を、よりいっそう好ましくは98重量%以上を回収することも可能である。 Further, the method of recovering cyclic PAS by adding water to the filtrate containing cyclic PAS exemplified above is compared with the reprecipitation method conventionally employed as a method for recovering cyclic PAS from the filtrate containing cyclic PAS. Therefore, the cyclic PAS can be efficiently recovered even with the use of a small amount of solvent, so that the weight of water added to the filtrate containing the cyclic PAS and the organic solvent can be greatly reduced. Specifically, the weight of water added to the filtrate can be 50% by weight or less in terms of the moisture content based on the total amount of the organic polar solvent and water after adding water. It is also possible to set a condition of 35% by weight or less under more preferable conditions. On the other hand, the lower limit of the weight of water to be added is not particularly limited, but in order to more efficiently recover cyclic PAS as a solid content, it is preferably 5% by weight or more and more preferably 10% by weight or more. In the preferable method of the embodiment of the present invention, it is possible to recover 50% by weight or more of the cyclic PAS contained in the filtrate as a solid content. There is a tendency that 80% by weight or more of cyclic PAS can be recovered as a solid content, more preferably 90% by weight or more, still more preferably 95% or more, and even more preferably 98% by weight or more can be recovered. is there.
なおここで、濾液の中の水の量とは、固液分離を行う前の反応生成物中に含まれる水と、濾液に添加する水の量の総量のことであり、濾液に添加する水の量は反応生成物に含まれる水の量を考慮して決定する必要がある。 Here, the amount of water in the filtrate is the total amount of water contained in the reaction product before solid-liquid separation and the amount of water added to the filtrate, and the amount of water added to the filtrate. It is necessary to determine the amount of water in consideration of the amount of water contained in the reaction product.
上記までの操作の実施により得られた環式PASと有機極性溶媒及び水を含む濾液混合物中には、濾液の中に含まれていた環式PASのうち50重量%以上が固形分として存在する傾向となる。従って公知の固液分離法を用いて環式PASを固体として回収することができ、固液分離法としては、例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。ここで環式PASを効率よく回収するためには、濾液混合物を50℃未満の状態にしてから固液分離を行うことが好ましく、より好ましくは40℃以下、さらに好ましくは30℃以下で行うことが好ましい。なお、このような好ましい温度としてから環式PASの回収を行うことは、環式PASを効率よく回収できるという効果のみならず、より簡易な設備で環式PASの回収を行えるようになるとの観点でも好ましい条件といえる。なお、濾液混合物の温度の下限は特に無いが、温度が低下することで濾液混合物の粘度が高くなりすぎるような条件や、固化するような条件は避けることが望ましく、一般的には常温近傍とすることが最も望ましい。 In the filtrate mixture containing the cyclic PAS, the organic polar solvent and water obtained by carrying out the above operations, 50% by weight or more of the cyclic PAS contained in the filtrate is present as a solid content. It becomes a trend. Therefore, cyclic PAS can be recovered as a solid using a known solid-liquid separation method. Examples of the solid-liquid separation method include separation by filtration, centrifugation, and decantation. Here, in order to efficiently recover cyclic PAS, it is preferable to perform solid-liquid separation after the filtrate mixture is in a state of less than 50 ° C., more preferably 40 ° C. or less, and further preferably 30 ° C. or less. Is preferred. It should be noted that the recovery of the cyclic PAS after such a preferable temperature is not only effective in recovering the cyclic PAS, but also the viewpoint that the cyclic PAS can be recovered with simpler equipment. However, this is a preferable condition. There is no particular lower limit to the temperature of the filtrate mixture, but it is desirable to avoid conditions that cause the viscosity of the filtrate mixture to become too high due to a decrease in temperature, or conditions that cause solidification, and are generally around normal temperature. It is most desirable to do.
このような固液分離を行うことで濾液混合物中に存在する環式PASの50重量%以上を固形分として単離・回収することができる傾向にある。このようにして分離した固形状の環式PASが濾液混合物中の液成分(母液)を含む場合には、固形状の環式PASを各種溶剤を用いて洗浄することで、母液を低減することも可能である。ここで固液状の環式PASの洗浄に用いる各種溶剤としては環式PASに対する溶解性が低い溶剤が望ましく、たとえば水や、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、およびヘキサノールに代表されるアルコール類や、アセトンに代表されるケトン類や、酢酸エチルおよび酢酸ブチルなどに代表される酢酸エステル類が例示できる。入手性、経済性の観点から水、メタノール及びアセトンが好ましく、水が特に好ましい。このような溶剤を用いた洗浄を付加的に行うことで、固形状の環式PASが含有する母液量を低減できるのみならず、環式PASが含む溶剤に可溶な不純物を低減できるという効果もある。この洗浄方法としては、固形分ケークが堆積した分離フィルター上に溶剤を加えて固液分離する方法や、固形分ケークに溶剤を加えて撹拌することでスラリー化した後に再度固液分離する方法などが例示できる。また、前述の母液を含有、もしくは洗浄操作に用いた溶剤成分を含有する等、液成分を含む湿潤状態の環式PASに対して、たとえば一般的な乾燥処理を施してもよい。これにより、液成分を除去して、乾燥状態の環式PASを得ることも可能である。 By performing such solid-liquid separation, 50% by weight or more of the cyclic PAS present in the filtrate mixture tends to be isolated and recovered as a solid content. When the solid cyclic PAS thus separated contains the liquid component (mother liquor) in the filtrate mixture, the mother liquor can be reduced by washing the solid cyclic PAS with various solvents. Is also possible. Here, as various solvents used for washing solid-liquid cyclic PAS, solvents having low solubility in cyclic PAS are desirable. For example, water, alcohols typified by methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, and hexanol are used. Examples thereof include ketones typified by acetone, and acetates typified by ethyl acetate and butyl acetate. From the viewpoints of availability and economy, water, methanol and acetone are preferable, and water is particularly preferable. By additionally performing cleaning using such a solvent, not only can the amount of mother liquor contained in solid cyclic PAS be reduced, but also the effect that impurities soluble in the solvent contained in cyclic PAS can be reduced. There is also. As this cleaning method, a method of adding a solvent to the separation filter on which the solid cake is deposited and solid-liquid separation, a method of adding a solvent to the solid cake and stirring to make a slurry, and then a solid-liquid separation again, etc. Can be illustrated. Further, for example, a general drying process may be performed on a cyclic PAS in a wet state containing a liquid component, for example, containing the above-mentioned mother liquor or containing a solvent component used for a washing operation. Thereby, it is also possible to remove the liquid component and obtain a cyclic PAS in a dry state.
なお環式PASの回収操作を行う際の雰囲気は非酸化性雰囲気で行うことが好ましい。これにより環式PASを回収する際の環式PASの架橋反応や分解反応、酸化反応などの好ましくない副反応の発生を抑制できるのみならず、回収操作に用いる有機極性溶媒の酸化劣化等、好ましくない副反応を抑制できる傾向にある。なお、非酸化性雰囲気とは、回収操作の対象である各種成分が接する気相における酸素濃度が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す。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。 In addition, it is preferable to perform the atmosphere at the time of performing collection | recovery operation of cyclic PAS in a non-oxidizing atmosphere. This not only can suppress the occurrence of undesirable side reactions such as crosslinking reaction, decomposition reaction, oxidation reaction, etc. of cyclic PAS when recovering cyclic PAS, No side reactions tend to be suppressed. Note that the non-oxidizing atmosphere is an atmosphere in which the oxygen concentration in the gas phase in contact with various components to be recovered is 5% by volume or less, preferably 2% by volume or less, more preferably substantially free of oxygen, It refers to an inert gas atmosphere such as nitrogen, helium, or argon. Among these, a nitrogen atmosphere is particularly preferable from the viewpoints of economy and ease of handling.
(13)本発明の実施形態で回収される環式PASの特性
かくして得られた環式PASは、通常、環式PASを50重量%以上、好ましくは70重量%以上、より好ましくは80重量%以上含む純度の高いものであり、一般的に得られる線状のPASとは異なる特性を有する工業的にも利用価値の高いものである。また、本発明の実施形態の製造方法により得られる環式PASは、前記式(Q)におけるmが単一ではなく、m=4〜50の異なるmを有する前記式(Q)が得られやすいという特徴を有する。ここで好ましいmの範囲は4〜30,より好ましくは4〜25である。mがこの範囲の場合、後述するように環式PASを各種樹脂に配合して用いる際に、より低い温度でPASを溶融解させ得る傾向にあり、また、後で詳述するように環式PASを含むプレポリマーを高重合度体へ転化させる場合に重合反応が進行しやすく、高分子量体が得られやすくなる傾向にある。この理由は現時点判然とはしないが、この範囲の環式PASは分子が環式であるがために生じる結合のゆがみが大きく、重合時に開環反応が起こりやすいためと推測している。また、mが単一の環式PASは単結晶として得られるため、極めて高い融解温度を有するが、本発明の実施形態では環式PASは異なるmを有する混合物が得られやすく、これにより環式PASの融解温度が低いという特徴がある。このことは、環式PASを溶融して用いる際の加熱温度を低くできるという優れた特徴を発現することになる。
(13) Characteristics of the cyclic PAS recovered in the embodiment of the present invention The cyclic PAS thus obtained usually has a cyclic PAS of 50% by weight or more, preferably 70% by weight or more, more preferably 80% by weight. It has a high purity, and has high utility value even industrially having characteristics different from generally obtained linear PAS. Moreover, in the cyclic PAS obtained by the production method of the embodiment of the present invention, m in the formula (Q) is not single, and the formula (Q) having m different from m = 4 to 50 is easily obtained. It has the characteristics. Here, a preferable range of m is 4 to 30, more preferably 4 to 25. When m is within this range, as described later, when cyclic PAS is used in various resins, the PAS tends to be melted at a lower temperature. When a prepolymer containing PAS is converted to a high degree of polymerization, the polymerization reaction tends to proceed, and a high molecular weight product tends to be easily obtained. The reason for this is not clear at this time, but it is assumed that cyclic PAS in this range has a large bond distortion due to the fact that the molecule is cyclic, and that a ring-opening reaction easily occurs during polymerization. Also, since cyclic PAS with a single m is obtained as a single crystal, it has a very high melting temperature. However, in embodiments of the present invention, it is easy to obtain a mixture having different m in cyclic PAS. It is characterized by a low melting temperature of PAS. This expresses an excellent feature that the heating temperature when the cyclic PAS is melted and used can be lowered.
また、本発明の実施形態による環式PASは、アリーレンスルフィド単位からなる環式PASとは構造の異なる、低分子量の化合物(以下低分子量PASと称する場合もある)の含有量が極めて少ないという優れた特性を有する。このような低分子量の化合物は、その特性が、環式PASや十分な分子量を有する線状PASとは異なり、たとえば耐熱性に劣るため成形加工時など加熱した際にアウトガスの増大要因となる。また、低分子量の化合物は、環式PASを後述する高分子量体のプレポリマーとして活用する際に、高分子量化を阻害する成分として作用するなど悪影響を生じる。本発明の実施形態の環式PASの製造方法は、工程1と工程2を備えることで、このような低分子PASが著しく低減された高純度なPASを得ることが可能であるという優れた特長も有する。 Further, the cyclic PAS according to the embodiment of the present invention is excellent in that the content of a low molecular weight compound (hereinafter sometimes referred to as a low molecular weight PAS) having a different structure from that of the cyclic PAS comprising an arylene sulfide unit is extremely small. It has the characteristics. Such low molecular weight compounds are different in characteristics from cyclic PAS and linear PAS having sufficient molecular weight, and are inferior in heat resistance, for example, and thus increase the outgas when heated during molding processing. In addition, the low molecular weight compound has an adverse effect such as acting as a component that inhibits the high molecular weight when the cyclic PAS is used as a prepolymer of a high molecular weight substance described later. The method for producing a cyclic PAS according to an embodiment of the present invention is characterized in that it is possible to obtain a high-purity PAS in which such low molecular PAS is remarkably reduced by including the steps 1 and 2. Also have.
ここで環式PASに不純物として含有される低分子量PAS含有量は、UV検出器とODSカラムを具備した高速液体クロマトグラフィーにより成分分割したピーク面積から算出することが可能である。このような手法により、低分子量PAS成分を含む環式PASの単離固体における低分子量PAS成分の重量分率を算出することができる。また、高速液体クロマトグラフィー分析で検出されたピーク面積を基準として、検出ピーク総面積を母数とした際の低分子量PASに帰属されるピーク(環式PASに帰属されるピーク以外のピークに該当)の総面積の割合、すなわちピーク面積比として低分子量PAS成分の含有率を算出することも可能である。 Here, the low molecular weight PAS content contained as an impurity in the cyclic PAS can be calculated from the peak area obtained by component separation by high performance liquid chromatography equipped with a UV detector and an ODS column. By such a method, the weight fraction of the low molecular weight PAS component in the isolated solid of cyclic PAS containing the low molecular weight PAS component can be calculated. Also, based on the peak area detected by high performance liquid chromatography analysis, the peak attributed to the low molecular weight PAS when the total detected peak area is used as the parameter (corresponds to the peak other than the peak attributed to cyclic PAS) It is also possible to calculate the content ratio of the low molecular weight PAS component as a ratio of the total area of (1), that is, the peak area ratio.
本発明の実施形態においては、環式PASに含まれる低分子量PAS含有量が極めて少ない高純度な環式PASが得られることは前述したとおりであるが、本発明の実施形態の好ましい製造法によれば、上記評価手法における低分子量PASの重量分率として7重量%以下、好ましくは5重量%以下、より好ましくは3重量%以下の極めて高純度な環式PASを得ることが可能である。また、低分子化合物のピーク面積比で評価する場合、環式ポリフェニレンスルフィド以外に由来するピークの割合を不純物率と定義すると、本発明の実施形態の好ましい製法によれば、不純物率が9重量%以下、好ましくは6重量%以下、より好ましくは4重量%以下の環式PASを得ることが可能である。 In the embodiment of the present invention, as described above, a high-purity cyclic PAS having a very low content of low molecular weight PAS contained in the cyclic PAS can be obtained. Therefore, it is possible to obtain an extremely high-purity cyclic PAS having a weight fraction of low molecular weight PAS in the evaluation method of 7% by weight or less, preferably 5% by weight or less, more preferably 3% by weight or less. Further, when the ratio of the peak area of the low molecular weight compound is evaluated, if the ratio of the peak derived from other than the cyclic polyphenylene sulfide is defined as the impurity ratio, the impurity ratio is 9% by weight according to the preferred production method of the embodiment of the present invention. In the following, it is possible to obtain a cyclic PAS of preferably 6% by weight or less, more preferably 4% by weight or less.
(14)本発明の実施形態で回収される環式PASを配合した樹脂組成物
本発明の実施形態で得られた環式PASを各種樹脂に配合して用いることも可能であり、このような環式PASを配合した樹脂組成物は、溶融加工時にすぐれた流動性を発現する傾向が強く、また滞留安定性にも優れる傾向にある。この様な特性、特に流動性の向上は、樹脂組成物を溶融加工する際の加熱温度が低くても溶融加工性に優れるという特徴を発現するため、射出成形品や繊維、フィルム等の押出成形品に加工する際の溶融加工性の向上をもたらす点で大きなメリットとなる。環式PASを配合した際にこの様な特性の向上が発現する理由は定かではないが、環式PASの構造の特異性、すなわち環状構造であるために通常の線状化合物と比較してコンパクトな構造をとりやすいため、マトリックスである各種樹脂との絡み合いが少なくなりやすいこと、各種樹脂に対して可塑剤として作用すること、またマトリックス樹脂どうしの絡み合い抑制にも奏効するためと推測している。
(14) Resin composition blended with cyclic PAS recovered in the embodiment of the present invention The cyclic PAS obtained in the embodiment of the present invention can be blended with various resins and used. A resin composition blended with cyclic PAS has a strong tendency to exhibit excellent fluidity during melt processing, and tends to have excellent residence stability. Such improved properties, particularly fluidity, express the characteristics of excellent melt processability even when the heating temperature during melt processing of the resin composition is low, so that extrusion molding of injection molded products, fibers, films, etc. This is a great merit in that it improves the melt processability when processed into a product. The reason why such improvement in properties is manifested when cyclic PAS is blended is not clear, but because of the specificity of cyclic PAS structure, that is, the cyclic structure, it is compact compared to ordinary linear compounds. It is assumed that the entanglement with various resins that are matrixes tends to be reduced, that it acts as a plasticizer for various resins, and that the entanglement between matrix resins is also suppressed. .
環式PASを各種樹脂に配合する際の配合量に特に制限は無いが、各種樹脂100重量部に対して本発明の実施形態の環式PASを、0.1重量部以上、好ましくは0.5重量部以上配合することで、顕著な特性の向上を得ることが可能である。また、50重量部以下、好ましくは20重量部以下、より好ましくは10重量部以下配合することで、顕著な特性の向上を得ることが可能である。 Although there is no restriction | limiting in particular in the compounding quantity at the time of mix | blending cyclic PAS with various resin, The cyclic PAS of embodiment of this invention is 0.1 weight part or more with respect to 100 weight part of various resin, Preferably it is 0.8. By blending 5 parts by weight or more, it is possible to obtain a remarkable improvement in characteristics. Moreover, it is possible to obtain a remarkable improvement in characteristics by blending 50 parts by weight or less, preferably 20 parts by weight or less, more preferably 10 parts by weight or less.
また、上記樹脂組成物には必要に応じて更に繊維状および/または非繊維状の充填材を配合することも可能である。その配合量は、前記各種樹脂100重量部に対して0.5重量部以上とすることができ、好ましくは1重量部以上である。また、400重量部以下とすることができ、好ましくは300重量部以下であり、より好ましくは200重量部以下であり、更に好ましくは100重量部以下である。充填材の配合量をこのような範囲とすることで、樹脂組成物において優れた流動性を維持しつつ機械的強度が向上できる傾向にある。充填剤の種類としては、繊維状、板状、粉末状、粒状などのいずれの充填剤も使用することができる。これら充填剤の好ましい具体例としてはガラス繊維、タルク、ワラストナイト、モンモリロナイト、および合成雲母などの層状珪酸塩が例示でき、特に好ましくはガラス繊維である。ガラス繊維の種類は、一般に樹脂の強化用に用いるものなら特に限定はなく、例えば長繊維タイプや短繊維タイプのチョップドストランド、ミルドファイバーなどから選択して用いることができる。また、上記の充填剤は2種以上を併用して使用することもできる。なお、本発明の実施形態に使用する上記の充填剤は、その表面を公知のカップリング剤(例えば、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤など)、その他の表面処理剤で処理して用いることもできる。また、ガラス繊維は、エチレン/酢酸ビニル共重合体などの熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂で被覆あるいは集束されていてもよい。 Moreover, it is also possible to mix | blend a fibrous and / or non-fibrous filler with the said resin composition as needed. The blending amount can be 0.5 parts by weight or more, preferably 1 part by weight or more with respect to 100 parts by weight of the various resins. Moreover, it can be 400 weight part or less, Preferably it is 300 weight part or less, More preferably, it is 200 weight part or less, More preferably, it is 100 weight part or less. By setting the blending amount of the filler within such a range, the mechanical strength tends to be improved while maintaining excellent fluidity in the resin composition. As the kind of filler, any filler such as fibrous, plate-like, powdery, and granular can be used. Specific examples of these fillers include layered silicates such as glass fiber, talc, wollastonite, montmorillonite, and synthetic mica, and glass fiber is particularly preferable. The type of glass fiber is not particularly limited as long as it is generally used for reinforcing a resin, and can be selected from, for example, a long fiber type, a short fiber type chopped strand, a milled fiber, or the like. Moreover, said filler can also be used in combination of 2 or more types. In addition, said filler used for embodiment of this invention processes the surface with a well-known coupling agent (For example, a silane coupling agent, a titanate coupling agent, etc.) and other surface treatment agents. It can also be used. Further, the glass fiber may be coated or bundled with a thermoplastic resin such as an ethylene / vinyl acetate copolymer or a thermosetting resin such as an epoxy resin.
また、樹脂組成物の熱安定性を保持するために、フェノール系およびリン系化合物の中から選ばれた1種以上の耐熱剤を含有せしめることも可能である。かかる耐熱剤の配合量は、耐熱性改良効果の点から、前記各種樹脂100重量部に対して、0.01重量部以上、特に0.02重量部以上であることが好ましい。また、成形時に発生するガス成分の観点からは、前記各種樹脂100重量部に対して5重量部以下、特に1重量部以下であることが好ましい。また、フェノール系及びリン系化合物を併用して使用することは、特に耐熱性、熱安定性、流動性保持効果が大きく好ましい。 Moreover, in order to maintain the thermal stability of the resin composition, it is also possible to contain one or more heat-resistant agents selected from phenolic and phosphorus compounds. The blending amount of the heat-resistant agent is preferably 0.01 parts by weight or more, more preferably 0.02 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the various resins, from the viewpoint of the heat resistance improvement effect. From the viewpoint of gas components generated during molding, it is preferably 5 parts by weight or less, particularly 1 part by weight or less with respect to 100 parts by weight of the various resins. In addition, it is particularly preferable to use a phenolic compound and a phosphorus compound in combination because of their large heat resistance, heat stability, and fluidity retention effect.
さらに、前記樹脂組成物には以下のような化合物、すなわち、有機チタネート系化合物および有機ボラン系化合物などのカップリング剤や、ポリアルキレンオキサイドオリゴマ系化合物、チオエーテル系化合物、エステル系化合物、および有機リン系化合物などの可塑剤や、タルク、カオリン、有機リン化合物、およびポリエーテルエーテルケトンなどの結晶核剤や、モンタン酸ワックス類、ステアリン酸リチウム、およびステアリン酸アルミ等の金属石鹸や、エチレンジアミン・ステアリン酸・セバシン酸重宿合物、およびシリコーン系化合物などの離型剤や、次亜リン酸塩などの着色防止剤や、その他、滑剤、紫外線防止剤、着色剤、難燃剤、および発泡剤などの通常の添加剤を配合することができる。上記化合物はいずれも前記各種樹脂100重量部に対して20重量部未満、好ましくは10重量部以下、更に好ましくは1重量部以下の添加でその効果が有効に発現する傾向にある。 Further, the resin composition includes the following compounds, that is, coupling agents such as organic titanate compounds and organic borane compounds, polyalkylene oxide oligomer compounds, thioether compounds, ester compounds, and organic phosphorus compounds. Plasticizers such as base compounds, crystal nucleating agents such as talc, kaolin, organophosphorus compounds, and polyether ether ketone, metal soaps such as montanic acid waxes, lithium stearate, and aluminum stearate, ethylenediamine, stearin Release agents such as acid and sebacic acid heavy compound and silicone compounds, anti-coloring agents such as hypophosphite, other lubricants, anti-ultraviolet agents, coloring agents, flame retardants, foaming agents, etc. The usual additives can be blended. All of the above compounds tend to exhibit their effects effectively when added in an amount of less than 20 parts by weight, preferably 10 parts by weight or less, more preferably 1 part by weight or less, based on 100 parts by weight of the various resins.
上記のごとき環式PASを配合してなる樹脂組成物を製造する方法は特に限定されるものではないが、例えば環式PAS、各種樹脂および必要に応じてその他の充填材や各種添加剤を予めブレンドした後、各種樹脂および環式PASの融点以上において一軸または二軸押出機、バンバリーミキサー、ニーダー、ミキシングロールなどの通常公知の溶融混合機で溶融混練する方法や、樹脂組成物の材料を溶液中で混合した後に溶媒を除く方法などが用いられる。ここで環式PASとして環式PASの単体、すなわち前記式(Q)のmが単一のものを用いる場合や、異なるmの混合物であっても結晶性が高く融点が高いものを用いる場合は、環式PASを環式PASが溶解する溶媒に予め溶解して溶融混合機に供給し、溶融混練の際に溶媒を除去する方法、環式PASをその融点以上で一旦溶解した後に急冷することで結晶化を抑え、非晶状としたものを溶融混合機に供給する方法、あるいはプリメルターを環式PASの融点以上に設定し、プリメルター内で環式PASのみを溶融させ、融液として溶融混合機に供給する方法などを採用することができる。 The method for producing the resin composition comprising the cyclic PAS as described above is not particularly limited. For example, the cyclic PAS, various resins, and other fillers and various additives as necessary may be added in advance. After blending, a method of melting and kneading with a generally known melt mixer such as a single-screw or twin-screw extruder, Banbury mixer, kneader, mixing roll or the like at a melting point of various resins and cyclic PAS, or a resin composition material A method of removing the solvent after mixing in the medium is used. Here, when cyclic PAS is used as a simple substance of cyclic PAS, that is, when m of the above formula (Q) is a single one, or when a mixture of different m is used having a high crystallinity and a high melting point. , A method in which cyclic PAS is previously dissolved in a solvent in which cyclic PAS is dissolved and supplied to a melt mixer, and the solvent is removed during melt-kneading, and cyclic PAS is once dissolved above its melting point and then rapidly cooled. In this method, the crystallization is suppressed and the amorphous material is supplied to the melt mixer, or the premelter is set to a melting point or higher of the cyclic PAS, and only the cyclic PAS is melted in the premelter and melt-mixed as a melt. A method of supplying to the machine can be adopted.
ここで環式PASを配合する各種樹脂に特に制限は無く、結晶性樹脂にも非晶性樹脂にも適用可能であり、また、熱可塑性樹脂にも熱硬化性樹脂にも適用が可能である。 Here, there are no particular restrictions on the various resins that contain cyclic PAS, which can be applied to crystalline resins and amorphous resins, and can also be applied to thermoplastic resins and thermosetting resins. .
ここで結晶性樹脂の具体例としては例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、およびシンジオタクチックポリスチレンなどのポリオレフィン系樹脂や、ポリビニルアルコール樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリケトン樹脂、ポリイミド樹脂およびこれらの共重合体などが挙げられ、1種または2種以上併用してもよい。中でも、耐熱性、成形性、流動性および機械特性の点で、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアミド樹脂、およびポリエステル樹脂が好ましい。また、得られる成形品の透明性の面からはポリエステル樹脂が好ましい。各種樹脂として結晶性樹脂を用いる場合は、上述した流動性の向上の他に結晶化特性も向上する傾向がある。また、各種樹脂としてポリフェニレンスルフィド樹脂を用いることも特に好ましく、この場合、流動性の向上と共に、結晶性の向上、さらにはこれらが奏効した効果として射出成形時のバリ発生が顕著に抑制されるという特徴が発現しやすい傾向にある。 Specific examples of the crystalline resin include polyolefin resins such as polyethylene resin, polypropylene resin, and syndiotactic polystyrene, polyvinyl alcohol resin, polyvinylidene chloride resin, polyester resin, polyamide resin, polyacetal resin, polyphenylene sulfide. Resins, polyetheretherketone resins, polyetherketone resins, polyketone resins, polyimide resins and copolymers thereof may be used, and one or more of them may be used in combination. Of these, polyphenylene sulfide resins, polyamide resins, and polyester resins are preferred in terms of heat resistance, moldability, fluidity, and mechanical properties. Moreover, a polyester resin is preferable from the viewpoint of transparency of the obtained molded product. When a crystalline resin is used as the various resins, there is a tendency to improve the crystallization characteristics in addition to the improvement in fluidity described above. In addition, it is particularly preferable to use polyphenylene sulfide resin as various resins. In this case, it is said that the improvement of the crystallinity and the effect of these effects are significantly suppressed in the injection molding as well as the fluidity. Features tend to develop easily.
非晶性樹脂としては非晶性を有する溶融成形可能な樹脂であれば、特に限定されないが、耐熱性の点で、ガラス転移温度が50℃以上であることが好ましく、60℃以上であることがより好ましく、70℃以上であることがさらに好ましく、80℃以上であることが特に好ましい。ガラス転移温度の上限は、特に限定されないが、成形性などの点から300℃以下であることが好ましく、280℃以下であることがより好ましい。なお、本発明の実施形態において、非晶性樹脂のガラス転移温度は、示差熱量測定において非晶性樹脂を30℃〜予測されるガラス転移温度以上まで、20℃/分の昇温条件で昇温し1分間保持した後、20℃/分の降温条件で0℃まで一旦冷却し、1分間保持した後、再度20℃/分の昇温条件で測定した際に観察されるガラス転移温度(Tg)を指す。このような非結晶性樹脂の具体例としては、非晶性ナイロン樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリアリレート樹脂、ABS樹脂、ポリ(メタ)アクリレート樹脂、ポリ(メタ)アクリレート共重合、ポリスルホン樹脂、およびポリエーテルスルホン樹脂から選ばれる少なくとも1種が例示でき、1種または2種以上併用してもよい。これら非晶性樹脂の中でも、特に高い透明性を有するポリカーボネート(PC)樹脂、ABS樹脂の中でも透明ABS樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリ(メタ)アクリレート樹脂、ポリ(メタ)アクリレート共重合、およびポリエーテルスルホン樹脂を好ましく使用することができる。各種樹脂として透明性に優れる非晶性樹脂を用いる場合には、前述の溶融加工時の流動性向上に加えて、高い透明性を維持させることができるという特徴を発現できる。ここで、非晶性樹脂組成物に高い透明性を発現させたい場合には、環式PASとして前記式(Q)のmが異なる環式PASを用いることが好ましい。なお、環式PASとして環式PASの単体、すなわち前記式(Q)のmが単一のものを用いる場合、この様な環式PASは融点が高い傾向にあるため、非晶性樹脂と溶融混練する際に十分に溶融分散せずに樹脂中に凝集物となったり透明性が低下する傾向にあるが、前述したように前記式(Q)のmが異なる環式PASはその融解温度が低い傾向にあり、このことは溶融混練時の均一性の向上に効果的である。ここで、本発明の実施形態の製造方法により得られる環式PASは、前記式(Q)におけるmが単一ではなく、m=4〜50の異なるmを有する前記式(Q)が得られやすいという特徴を有するため、高い透明性を有する非晶性樹脂組成物を得たい場合に特に有利である。 The amorphous resin is not particularly limited as long as it is an amorphous resin that can be melt-molded. However, in terms of heat resistance, the glass transition temperature is preferably 50 ° C. or higher, and is 60 ° C. or higher. Is more preferably 70 ° C. or higher, and particularly preferably 80 ° C. or higher. The upper limit of the glass transition temperature is not particularly limited, but is preferably 300 ° C. or less, more preferably 280 ° C. or less from the viewpoint of moldability. In the embodiment of the present invention, the glass transition temperature of the amorphous resin is increased under the temperature rising condition of 20 ° C./min from 30 ° C. to the predicted glass transition temperature or higher in the differential calorimetry. After being warmed and held for 1 minute, it was once cooled to 0 ° C. under a temperature drop condition of 20 ° C./minute, held for 1 minute, and then observed again when measured under a temperature rise condition of 20 ° C./minute ( Tg). Specific examples of such an amorphous resin include amorphous nylon resin, polycarbonate (PC) resin, polyarylate resin, ABS resin, poly (meth) acrylate resin, poly (meth) acrylate copolymer, polysulfone resin, And at least one selected from polyethersulfone resins, and may be used alone or in combination of two or more. Among these amorphous resins, polycarbonate (PC) resin having particularly high transparency, and among ABS resins, transparent ABS resin, polyarylate resin, poly (meth) acrylate resin, poly (meth) acrylate copolymer, and polyether A sulfone resin can be preferably used. In the case of using an amorphous resin excellent in transparency as various resins, in addition to the improvement in fluidity at the time of melt processing described above, it is possible to express the feature that high transparency can be maintained. Here, when it is desired to develop high transparency in the amorphous resin composition, it is preferable to use a cyclic PAS having a different m in the formula (Q) as the cyclic PAS. When a cyclic PAS is used alone, that is, when m in the formula (Q) is single, such a cyclic PAS tends to have a high melting point. When kneading, the cyclic PAS having a different m in the formula (Q) has a melting temperature as described above. This tends to be low, which is effective in improving the uniformity during melt-kneading. Here, in the cyclic PAS obtained by the production method according to the embodiment of the present invention, m in the formula (Q) is not single, and the formula (Q) having m different from 4 to 50 is obtained. Since it has the characteristic that it is easy, it is especially advantageous when it is desired to obtain an amorphous resin composition having high transparency.
上記で得られる、各種樹脂に環式PASを配合した樹脂組成物は通常公知の射出成形、押出成形、ブロー成形、プレス成形、紡糸などの任意の方法で成形することができ、各種成形品に加工し利用することができる。成形品としては、射出成形品、押出成形品、ブロー成形品、フィルム、シート、繊維などとして利用できる。またこれにより得られた各種成形品は、自動車部品、電気・電子部品、建築部材、各種容器、日用品、生活雑貨および衛生用品など各種用途に利用することができる。また、上記樹脂組成物およびそれからなる成形品は、リサイクルすることが可能である。例えば、樹脂組成物およびそれからなる成形品を粉砕し、好ましくは粉末状とした後、必要に応じて添加剤を配合して得られる樹脂組成物は、上記樹脂組成物と同じように使用でき、成形品とすることも可能である。 The resin composition obtained by blending cyclic PAS with various resins obtained above can be molded by any known method such as injection molding, extrusion molding, blow molding, press molding, spinning, etc. Can be processed and used. As molded products, they can be used as injection molded products, extrusion molded products, blow molded products, films, sheets, fibers, and the like. The various molded articles thus obtained can be used for various applications such as automobile parts, electrical / electronic parts, building members, various containers, daily necessities, household goods and sanitary goods. Moreover, the said resin composition and a molded article consisting thereof can be recycled. For example, a resin composition obtained by pulverizing a resin composition and a molded product comprising the resin composition, preferably in a powder form, and then adding additives as necessary, can be used in the same manner as the resin composition described above. It can also be a molded product.
(15)環式PASの高重合度体への転化
本発明の実施形態によって回収される環式PASは前記(13)項に述べたごとき優れた特性を有するので、PASポリマーすなわち高重合度体を得る際のプレポリマーとして好適に用いることが可能である。なおここでプレポリマーとしては本発明の実施形態の環式PASの回収方法で得られる環式PAS単独でも良いし、所定量の他の成分を含むものでも差し障り無い。ただし、環式PAS以外の成分を含む場合は、線状PASや分岐構造を有するPASなど、PAS成分であることが特に好ましい。少なくとも本発明の実施形態の環式PASを含み、以下に例示する方法により高重合度体へ変換可能なものがポリアリーレンスルフィドプレポリマーであり、以下PASプレポリマーと称する場合もある。
(15) Conversion of cyclic PAS to high polymerization degree Since the cyclic PAS recovered by the embodiment of the present invention has excellent characteristics as described in the above section (13), it is a PAS polymer, that is, a high polymerization degree. It is possible to use suitably as a prepolymer at the time of obtaining. Here, as the prepolymer, the cyclic PAS obtained by the cyclic PAS recovery method of the embodiment of the present invention may be used alone, or it may contain a predetermined amount of other components. However, when a component other than the cyclic PAS is included, a PAS component such as a linear PAS or a PAS having a branched structure is particularly preferable. A polyarylene sulfide prepolymer that contains at least the cyclic PAS of the embodiment of the present invention and can be converted into a high degree of polymerization by the method exemplified below is sometimes referred to as a PAS prepolymer.
環式PASの高重合度体への転化は環式PASを原料にして高分子量体が生成する条件下で行えばよく、例えば本発明の実施形態の環式PAS製造方法による環式PASを含む、PASプレポリマーを加熱して高重合度体に転化させる方法が好ましい方法として例示できる。この加熱の温度は前記PASプレポリマー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。加熱温度がPASプレポリマーの溶融解温度未満では分子量の高いPASを得るのに長時間が必要となる傾向がある。なお、PASプレポリマーが溶融解する温度は、PASプレポリマーの組成や分子量、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プレポリマー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。なお、加熱温度が高すぎるとPASプレポリマー間、加熱により生成したPAS間、及び加熱により生成したPASとPASプレポリマー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PASの特性が低下する場合がある。そのため、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。このような好ましくない副反応の顕在化を抑制しやすい加熱温度としては、180℃以上が例示でき、好ましくは200℃以上であり、より好ましくは250℃以上である。また、上記加熱温度としては、400℃以下が例示でき、好ましくは380℃以下であり、より好ましくは360℃以下である。一方、ある程度の副反応が起こっても差し障り無い場合には、250℃以上、好ましくは280℃以上の温度範囲も選択可能である。また、450℃以下、好ましくは420℃以下の温度範囲も選択可能である。この場合には、極短時間で高分子量体への転化を行えるという利点がある。 The conversion of the cyclic PAS to a high degree of polymerization may be performed under conditions where a high molecular weight product is formed from the cyclic PAS as a raw material, including, for example, the cyclic PAS produced by the cyclic PAS production method of the embodiment of the present invention. A method of heating the PAS prepolymer to convert it to a high degree of polymerization can be exemplified as a preferred method. The heating temperature is preferably a temperature at which the PAS prepolymer melts, and there is no particular limitation as long as it is such a temperature condition. If the heating temperature is lower than the melt solution temperature of the PAS prepolymer, a long time tends to be required to obtain a PAS having a high molecular weight. Although the temperature at which the PAS prepolymer melts varies depending on the composition and molecular weight of the PAS prepolymer and the environment during heating, it cannot be uniquely indicated. For example, the PAS prepolymer is a differential scanning calorimeter. It is possible to grasp the melting solution temperature by analyzing with. If the heating temperature is too high, undesirable side reactions such as cross-linking reactions and decomposition reactions between PAS prepolymers, between PASs generated by heating, and between PAS and PAS prepolymers generated by heating are likely to occur. In some cases, the characteristics of the obtained PAS may deteriorate. Therefore, it is desirable to avoid a temperature at which such an undesirable side reaction is remarkably generated. Examples of the heating temperature at which the manifestation of such undesirable side reactions can be suppressed include 180 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or higher, and more preferably 250 ° C. or higher. Moreover, 400 degreeC or less can be illustrated as said heating temperature, Preferably it is 380 degrees C or less, More preferably, it is 360 degrees C or less. On the other hand, if there is no problem even if a certain degree of side reaction occurs, a temperature range of 250 ° C. or higher, preferably 280 ° C. or higher can be selected. Further, a temperature range of 450 ° C. or lower, preferably 420 ° C. or lower can be selected. In this case, there is an advantage that the conversion to a high molecular weight can be performed in a very short time.
前記加熱を行う時間は、使用するPASプレポリマーにおける環式PASの含有率やm数、及び分子量などの各種特性、また、加熱の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。加熱時間としては、0.05時間以上が例示でき、0.1時間以上が好ましい。また、100時間以下が例示でき、20時間以下が好ましく、10時間以下がより好ましい。加熱時間が0.05時間未満では、PASプレポリマーのPASへの転化が不十分になりやすい。また、加熱時間が100時間を超えると、得られるPASの特性に対して、好ましくない副反応による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。 The time for performing the heating cannot be uniformly defined because it varies depending on various properties such as the content and m number of the cyclic PAS in the PAS prepolymer to be used and the molecular weight, and the conditions such as the temperature of the heating. It is preferable to set so that the undesirable side reaction does not occur as much as possible. Examples of the heating time include 0.05 hours or more, and preferably 0.1 hours or more. Moreover, 100 hours or less can be illustrated, 20 hours or less are preferable and 10 hours or less are more preferable. When the heating time is less than 0.05 hours, the conversion of the PAS prepolymer to PAS tends to be insufficient. In addition, when the heating time exceeds 100 hours, there is a tendency not only to increase the possibility of adverse effects due to undesirable side reactions on the properties of the PAS to be obtained, but also to cause economic disadvantages. There is a case.
また、PASプレポリマーの加熱による高重合度体への転化に際しては、転化を促進する各種触媒成分を使用することも可能である。このような触媒成分としてはイオン性化合物やラジカル発生能を有する化合物が例示できる。イオン性化合物としては、たとえばチオフェノールのナトリウム塩やリチウム塩等、および硫黄のアルカリ金属塩が例示できる。また、ラジカル発生能を有する化合物としては、たとえば加熱により硫黄ラジカルを発生する化合物を例示でき、より具体的にはジスルフィド結合を含有する化合物が例示できる。なお、各種触媒成分を使用する場合、触媒成分は通常はPASに取り込まれ、得られるPASは触媒成分を含有するものになることが多い。特に触媒成分としてアルカリ金属及び/または他の金属成分を含有するイオン性の化合物を用いた場合、これに含まれる金属成分の大部分は得られるPAS中に残存する傾向が強い。また、各種触媒成分を使用して得られたPASは、PASを加熱した際の重量減少が増大する傾向にある。従って、より純度の高いPASを所望する場合および/または加熱した際の重量減少の少ないPASを所望する場合には、触媒成分の使用をできるだけ少なくする、好ましくは使用しないことが望まれる。従って、各種触媒成分を使用してPASプレポリマーを高重合度体へ転化する際には、PASプレポリマーと触媒成分を含む反応系内のアルカリ金属量が100ppm以下、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以下であって、なお且つ、反応系内の全イオウ原子の重量に対するジスルフィド基を構成するイオウ原子の重量が1重量%未満、好ましくは0.5重量%未満、より好ましくは0.3重量%未満、更に好ましくは0.1重量%未満になるように触媒成分の添加量を調整して行うことが好ましい。 In addition, when the PAS prepolymer is converted to a high degree of polymerization by heating, various catalyst components that promote the conversion can be used. Examples of such catalyst components include ionic compounds and compounds having radical generating ability. Examples of the ionic compound include thiophenol sodium salt and lithium salt, and sulfur alkali metal salt. Moreover, as a compound which has radical generating ability, the compound which generate | occur | produces a sulfur radical by heating can be illustrated, for example, More specifically, the compound containing a disulfide bond can be illustrated. When various catalyst components are used, the catalyst component is usually taken into PAS, and the obtained PAS often contains the catalyst component. In particular, when an ionic compound containing an alkali metal and / or other metal component is used as a catalyst component, most of the metal component contained therein tends to remain in the obtained PAS. In addition, PAS obtained using various catalyst components tends to increase in weight loss when PAS is heated. Therefore, when a higher purity PAS is desired and / or when a PAS with less weight loss when heated is desired, it is desirable to use as little as possible, preferably not, a catalyst component. Therefore, when converting the PAS prepolymer to a high degree of polymerization using various catalyst components, the amount of alkali metal in the reaction system containing the PAS prepolymer and the catalyst component is 100 ppm or less, preferably 50 ppm or less, more preferably Is 30 ppm or less, more preferably 10 ppm or less, and the weight of sulfur atoms constituting the disulfide group is less than 1% by weight, preferably less than 0.5% by weight, based on the weight of all sulfur atoms in the reaction system. More preferably, the addition amount of the catalyst component is adjusted so as to be less than 0.3% by weight, and more preferably less than 0.1% by weight.
PASプレポリマーの加熱による高重合度体への転化は、通常溶媒の非存在下で行うが、溶媒の存在下で行うことも可能である。溶媒としては、PASプレポリマーの加熱による高重合度体への転化の阻害や生成したPAS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であれば特に制限はない。例えばN−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、およびジメチルアセトアミドなどの含窒素極性溶媒や、ジメチルスルホキシドおよびジメチルスルホンなどのスルホキシド・スルホン系溶媒や、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、およびアセトフェノンなどのケトン系溶媒や、ジメチルエーテル、ジプロピルエーテル、およびテトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒や、クロロホルム、塩化メチレン、トリクロロエチレン、2塩化エチレン、ジクロルエタン、テトラクロルエタン、およびクロルベンゼンなどのハロゲン系溶媒や、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、およびポリエチレングリコールなどのアルコール・フェノール系溶媒や、ベンゼン、トルエン、およびキシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒などがあげられる。また、二酸化炭素、窒素、水等の無機化合物を超臨界流体状態として溶媒に用いることも可能である。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。 Conversion of the PAS prepolymer to a high degree of polymerization by heating is usually performed in the absence of a solvent, but can also be performed in the presence of a solvent. The solvent is not particularly limited as long as it does not substantially cause undesirable side reactions such as inhibition of conversion to a high degree of polymerization by heating the PAS prepolymer and decomposition or crosslinking of the produced PAS. For example, nitrogen-containing polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, and dimethylacetamide, sulfoxide-sulfon solvents such as dimethyl sulfoxide and dimethyl sulfone, and ketone systems such as acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, and acetophenone Solvents, ether solvents such as dimethyl ether, dipropyl ether, and tetrahydrofuran; halogen solvents such as chloroform, methylene chloride, trichloroethylene, ethylene chloride, dichloroethane, tetrachloroethane, and chlorobenzene; methanol, ethanol, propanol , Butanol, pentanol, ethylene glycol, propylene glycol, phenol, cresol, and polyethylene glycol Or alcohol phenol based solvents, benzene, toluene, and the like aromatic hydrocarbon solvents such as xylene. It is also possible to use an inorganic compound such as carbon dioxide, nitrogen, or water as a solvent in a supercritical fluid state. These solvents can be used as one kind or a mixture of two or more kinds.
前記、PASプレポリマーの加熱による高重合度体への転化は、通常の重合反応装置を用いる方法で行うのはもちろんのこと、成形品を製造する型内で行っても良いし、押出機や溶融混練機を用いて行うなど、加熱機構を具備した装置であれば特に制限無く行うことが可能であり、バッチ方式、連続方式など公知の方法が採用できる。 The conversion of the PAS prepolymer to a high degree of polymerization by heating may be performed in a mold for producing a molded product, as well as by a method using a normal polymerization reaction apparatus, an extruder, Any apparatus equipped with a heating mechanism, such as a melt kneader, can be used without particular limitation, and known methods such as a batch method and a continuous method can be employed.
PASプレポリマーの加熱による高重合度体への転化の際の雰囲気は非酸化性雰囲気で行うことが好ましく、減圧条件下で行うことも好ましい。また、減圧条件下で行う場合、反応系内の雰囲気を一度非酸化性雰囲気としてから減圧条件にすることが好ましい。これによりPASプレポリマー間、加熱により生成したPAS間、及び加熱により生成したPASとPASプレポリマー間などで架橋反応や分解反応等の好ましくない副反応の発生を抑制できる傾向にある。なお、非酸化性雰囲気とは、PAS成分が接する気相における酸素濃度が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す。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。また、減圧条件下とは、反応を行う系内が大気圧よりも低いことを指し、上限として50kPa以下が好ましく、20kPa以下がより好ましく、10kPa以下が更に好ましい。下限としては0.1kPa以上が例示でき、0.2kPa以上がより好ましい。減圧条件が好ましい上限を越える場合は、架橋反応など好ましくない副反応が起こりやすくなる傾向にある。一方、減圧条件が好ましい下限未満では、反応温度によってはPASプレポリマーに含まれる分子量の低い環式ポリアリーレンスルフィドが揮散しやすくなる傾向にある。 The atmosphere during the conversion of the PAS prepolymer to a high degree of polymerization by heating is preferably a non-oxidizing atmosphere, and is also preferably performed under reduced pressure. Moreover, when it carries out under pressure reduction conditions, it is preferable to make it the pressure reduction conditions after making the atmosphere in a reaction system once non-oxidizing atmosphere. Thereby, it is in the tendency which can suppress generation | occurrence | production of undesirable side reactions, such as a crosslinking reaction and a decomposition reaction between PAS prepolymers, between PAS produced | generated by heating, and between PAS produced | generated by heating, and a PAS prepolymer. Note that the non-oxidizing atmosphere is an atmosphere in which the oxygen concentration in the gas phase in contact with the PAS component is 5% by volume or less, preferably 2% by volume or less, and more preferably contains substantially no oxygen, that is, nitrogen, helium, argon, etc. The inert gas atmosphere. Among these, a nitrogen atmosphere is particularly preferable from the viewpoints of economy and ease of handling. The reduced pressure condition means that the reaction system is lower than the atmospheric pressure, and the upper limit is preferably 50 kPa or less, more preferably 20 kPa or less, and even more preferably 10 kPa or less. An example of the lower limit is 0.1 kPa or more, and 0.2 kPa or more is more preferable. When the decompression condition exceeds the preferable upper limit, an undesirable side reaction such as a crosslinking reaction tends to occur. On the other hand, when the pressure reduction condition is less than the preferred lower limit, the cyclic polyarylene sulfide having a low molecular weight contained in the PAS prepolymer tends to be volatilized depending on the reaction temperature.
前記したPASプレポリマーの高重合度体への転化は、繊維状物質の共存下で行うことも可能である。ここで繊維状物質とは、細い糸状の物質のことであって、天然繊維のごとく細長く引き延ばされた構造である任意の物質が好ましい。繊維状物質存在下でPASプレポリマーの高重合度体への転化を行うことで、PASと繊維状物質からなる複合材料構造体を容易に作成する事ができる。このような構造体は、繊維状物質によって補強されるため、PAS単独の場合に比べて、たとえば機械物性に優れる傾向にある。 The conversion of the PAS prepolymer to a high degree of polymerization can be performed in the presence of a fibrous material. Here, the fibrous substance is a fine thread-like substance, and an arbitrary substance having a structure elongated like a natural fiber is preferable. By converting the PAS prepolymer to a high polymerization degree in the presence of the fibrous substance, a composite material structure composed of PAS and the fibrous substance can be easily prepared. Since such a structure is reinforced by a fibrous material, it tends to have superior mechanical properties, for example, compared to the case of PAS alone.
ここで、各種繊維状物質の中でも長繊維からなる強化繊維を用いることが好ましく、これによりPASを高度に強化する事が可能になる。一般に樹脂と繊維状物質からなる複合材料構造体を作製する際には、樹脂が溶融した際の粘度が高いことに起因して、樹脂と繊維状物質のぬれが悪くなる傾向にあり、均一な複合材料ができなかったり、期待通りの機械物性が発現しないことが多い。ここでぬれとは、溶融樹脂のごとき流体物質と、繊維状化合物のごとき固体基質との間に実質的に空気または他のガスが捕捉されないようにこの流体物質と固体基質との物理的状態の良好且つ維持された接触があることを意味する。ここで流体物質の粘度が低い方が繊維状物質とのぬれは良好になる傾向にある。本発明の実施形態のPASプレポリマーは、融解した際の粘度が、一般的な熱可塑性樹脂、たとえば従来知られる方法により製造されたPASと比べて著しく低いため、繊維状物質とのぬれが良好になりやすい。PASプレポリマーと繊維状物質が良好なぬれを形成した後、本発明の実施形態のPASの製造方法によればPASプレポリマーが高重合度体に転化するので、繊維状物質と高重合度体(ポリアリーレンスルフィド)が良好なぬれを形成した複合材料構造体を容易に得ることができる。 Here, among the various fibrous materials, it is preferable to use reinforcing fibers made of long fibers, which makes it possible to highly reinforce PAS. In general, when producing a composite material structure composed of a resin and a fibrous substance, the resin and the fibrous substance tend to become poorer due to the high viscosity when the resin is melted. In many cases, composite materials cannot be produced or expected mechanical properties do not appear. Here, wetting is the physical state of the fluid material and the solid substrate so that substantially no air or other gas is trapped between the fluid material such as a molten resin and the solid substrate such as a fibrous compound. Means there is good and maintained contact. Here, the lower the viscosity of the fluid substance, the better the wetting with the fibrous substance. The PAS prepolymer of the embodiment of the present invention has good wettability with a fibrous material because its viscosity when melted is significantly lower than that of a general thermoplastic resin, for example, PAS produced by a conventionally known method. It is easy to become. After the PAS prepolymer and the fibrous material form good wetting, the PAS prepolymer is converted into a high polymerization degree according to the method for producing a PAS of the embodiment of the present invention. A composite material structure in which (polyarylene sulfide) forms good wetting can be easily obtained.
繊維状物質としては長繊維からなる強化繊維が好ましいことは前述したとおりであり、本発明の実施形態に用いられる強化繊維に特に制限はないが、好適に用いられる強化繊維としては、一般に高性能強化繊維として用いられる耐熱性及び引張強度の良好な繊維が挙げられる。例えば、その強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、およびボロン繊維が挙げられる。この内、比強度、比弾性率が良好で、軽量化に大きな寄与が認められる炭素繊維や黒鉛繊維が最も良好なものとして例示できる。炭素繊維や黒鉛繊維としては、用途に応じて、あらゆる種類の炭素繊維や黒鉛繊維を用いることが可能であるが、引張強度450Kgf/mm2 、引張伸度1.6%以上の高強度高伸度炭素繊維が最も適している。長繊維状の強化繊維を用いる場合、その長さは、5cm以上であることが好ましい。この長さの範囲では、強化繊維の強度を複合材料として十分に発現させることが容易となる。また、炭素繊維や黒鉛繊維は、他の強化繊維を混合して用いてもかまわない。また、強化繊維は、その形状や配列を限定されず、例えば、単一方向、ランダム方向、シート状、マット状、織物状、組み紐状であっても使用可能である。また、特に、比強度、比弾性率が高いことを要求される用途には、強化繊維が単一方向に引き揃えられた配列が最も適しているが、取り扱いの容易なクロス(織物)状の配列も本発明の実施形態には適している。 As mentioned above, the fibrous fiber is preferably a reinforcing fiber composed of long fibers, and the reinforcing fiber used in the embodiment of the present invention is not particularly limited. Examples thereof include fibers having good heat resistance and tensile strength used as reinforcing fibers. For example, examples of the reinforcing fiber include glass fiber, carbon fiber, graphite fiber, aramid fiber, silicon carbide fiber, alumina fiber, and boron fiber. Among these, carbon fiber and graphite fiber, which have good specific strength and specific elastic modulus and have a great contribution to weight reduction, can be exemplified as the best. As carbon fiber or graphite fiber, any kind of carbon fiber or graphite fiber can be used depending on the application, but high strength and high elongation with a tensile strength of 450 kgf / mm 2 and a tensile elongation of 1.6% or more. Carbon fiber is most suitable. In the case of using long fiber-like reinforcing fibers, the length is preferably 5 cm or more. In the range of this length, it becomes easy to sufficiently develop the strength of the reinforcing fiber as a composite material. Carbon fibers and graphite fibers may be used in combination with other reinforcing fibers. Moreover, the shape and arrangement | sequence of a reinforced fiber are not limited, For example, even if it is a single direction, a random direction, a sheet form, a mat form, a textile form, and a braid form, it can be used. In particular, for applications that require high specific strength and specific elastic modulus, an array in which reinforcing fibers are aligned in a single direction is most suitable. Arrangements are also suitable for embodiments of the present invention.
また、前記したPASプレポリマーの高重合度体への転化は、充填剤の存在下で行うことも可能である。充填剤としては、たとえば非繊維状ガラス、非繊維状炭素や、無機充填剤、たとえば炭酸カルシウム、酸化チタン、アルミナなどを例示できる。 The conversion of the PAS prepolymer to a high degree of polymerization can be performed in the presence of a filler. Examples of the filler include non-fibrous glass, non-fibrous carbon, and inorganic fillers such as calcium carbonate, titanium oxide, and alumina.
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。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。最初に、実施例および比較例の環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法で得られる試料の評価方法について説明する。 The present invention will be specifically described below with reference to examples. These examples are illustrative and not limiting. First, a method for evaluating samples obtained by the methods for producing cyclic polyarylene sulfides of Examples and Comparative Examples will be described.
<環式ポリフェニレンスルフィドの分析>
環式ポリフェニレンスルフィド化合物の定性定量分析は高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて実施した。HPLCの測定条件を以下に示す。
装置:島津株式会社製 LC−10Avpシリーズ
カラム:関東化学社製 Mightysil RP−18 GP150−4.6(5μm)
検出器:フォトダイオードアレイ検出器(波長270nm)
<Analysis of cyclic polyphenylene sulfide>
Qualitative quantitative analysis of the cyclic polyphenylene sulfide compound was performed using high performance liquid chromatography (HPLC). The measurement conditions for HPLC are shown below.
Apparatus: LC-10Avp series manufactured by Shimadzu Corporation Column: Mightysil RP-18 GP150-4.6 (5 μm) manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.
Detector: Photodiode array detector (wavelength 270 nm)
なお、HPLCで成分分割した各成分の構造決定は、液体クロマトグラフ質量分析(LC―MS)による分析と、分取液体クロマトグラフ(分取LC)での分取物のマトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析(MALDI−MS)、核磁気共鳴分光法(NMR)による分析、および赤外分光測定(IR測定)により行った。これにより、繰り返し単位数4〜15の環式ポリフェニレンスルフィドが、本条件のHPLC測定により定性定量できることを確認した。 The structure of each component separated by HPLC is determined by liquid chromatography / mass spectrometry (LC-MS) and by matrix-assisted laser desorption / ionization of the fraction in preparative liquid chromatography (preparative LC). The analysis was performed by mass spectrometry (MALDI-MS), analysis by nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), and infrared spectroscopy (IR measurement). Thereby, it was confirmed that cyclic polyphenylene sulfide having 4 to 15 repeating units can be qualitatively quantified by HPLC measurement under these conditions.
上記HPLC分析において検出されたピークを、環式ポリフェニレンスルフィドに由来するピークとそれ以外に由来するピークに分類した。検出された全てのピークの検出面積の積算値に対する環式ポリフェニレンスルフィド以外に由来するピークの検出面積の積算値の割合(面積比)を、不純物率と定義し、環式ポリフェニレンスルフィドの不純物量を比較した。 The peaks detected in the HPLC analysis were classified into peaks derived from cyclic polyphenylene sulfide and peaks derived from the others. The ratio (area ratio) of the integrated value of the detected area of the peak derived from other than the cyclic polyphenylene sulfide to the integrated value of the detected area of all the detected peaks is defined as the impurity ratio, and the amount of impurities of the cyclic polyphenylene sulfide is defined as the impurity ratio. Compared.
<ジハロゲン化芳香族化合物の分析>
反応混合物や反応生成物及び反応途中の中間生成物中のジハロゲン化芳香族化合物の定量(p−ジクロロベンゼンの定量)は、ガスクロマトグラフィーを用いて以下の条件にて実施した。
装置:島津製作所製 GC−2010
カラム:J&W社製 DB−5 0.32mm×30m(0.25μm)
キャリアーガス:ヘリウム
検出器:水素炎イオン化検出器(FID)
<Analysis of dihalogenated aromatic compounds>
Quantification of the dihalogenated aromatic compound in the reaction mixture, reaction product and intermediate product during the reaction (quantification of p-dichlorobenzene) was carried out using gas chromatography under the following conditions.
Device: GC-2010 manufactured by Shimadzu Corporation
Column: DB-5 manufactured by J & W, Inc. 0.32 mm × 30 m (0.25 μm)
Carrier gas: Helium detector: Flame ionization detector (FID)
<ナトリウムチオフェノラートの分析>
ナトリウムチオフェノラートの分析は、工程1終了時の反応混合物(1)を少量分取、酸性水溶液処理し、次いでクロロホルムで抽出したクロロホルム溶液をガスクロマトグラフィー分析することにより、チオフェノールとして定量することで行った。この定量値が、本発明で言うところのアリールモノチオラート化合物の量に等しい。ガスクロマトグラフィーの測定条件はジハロゲン化芳香族化合物の分析と同様とした。
上記ガスクロマトグラフィー分析で検出されたピークのうち、別途測定した標品の保持時間とピーク面積をもとにチオフェノールの定量を実施した。
<Analysis of sodium thiophenolate>
Sodium thiophenolate is analyzed by taking a small amount of the reaction mixture (1) at the end of Step 1, treating with an acidic aqueous solution, and then quantifying it as thiophenol by gas chromatography analysis of the chloroform solution extracted with chloroform. I went there. This quantitative value is equal to the amount of the aryl monothiolate compound referred to in the present invention. The measurement conditions of gas chromatography were the same as the analysis of the dihalogenated aromatic compound.
Among the peaks detected by the gas chromatographic analysis, thiophenol was quantified based on the retention time and peak area of the sample measured separately.
<反応生成物の固液分離性評価>
反応生成物の固液分離性の評価は以下の条件で実施した。
<Evaluation of solid-liquid separation of reaction product>
Evaluation of the solid-liquid separability of the reaction product was performed under the following conditions.
得られた反応生成物200gを分取し、300mL容のフラスコに仕込んだ。反応生成物をマグネチックスターラーを用いて撹拌すると共に、反応生成物のスラリーに窒素バブリングを行いながら、オイルバスにて100℃に加熱した。 200 g of the obtained reaction product was collected and charged into a 300 mL flask. The reaction product was stirred with a magnetic stirrer and heated to 100 ° C. in an oil bath while nitrogen bubbling was performed on the reaction product slurry.
ADVANTEC社製の万能型タンク付フィルターホルダーKST−90−UH(有効濾過面積約45平行センチメートル)に、直径90mm,平均細孔直径10μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製メンブレンフィルターをセットし、タンク部分をバンドヒーターにて100℃に調温した。 A polytetrafluoroethylene (PTFE) membrane filter having a diameter of 90 mm and an average pore diameter of 10 μm is set on a filter holder KST-90-UH (effective filtration area of about 45 parallel centimeters) manufactured by ADVANTEC, The tank part was adjusted to 100 ° C. with a band heater.
100℃に加熱した反応生成物をタンクに仕込み、タンクを密閉後、タンク内を窒素にて0.1MPaに加圧した。加圧後にフィルターホルダーの下部から濾過液が排出され始めた時点を起点として、50gの濾液が排出される間での時間を計測し、単位濾過面積基準の濾過速度(kg/(m2・hr))を算出した。 The reaction product heated to 100 ° C. was charged into the tank, and after sealing the tank, the inside of the tank was pressurized to 0.1 MPa with nitrogen. Starting from the time when the filtrate begins to be discharged from the lower part of the filter holder after pressurization, the time until 50 g of the filtrate is discharged is measured, and the filtration rate based on the unit filtration area (kg / (m 2 · hr )) Was calculated.
<分子量測定方法>
工程1終了時の反応混合物から回収した全PAS成分の重量平均分子量は下記条件にて測定し、標準ポリスチレン換算として求めた。
装置:センシュー科学製 SSC−7100
カラム:Shodex UT806M×2
カラム温度:210℃
移動相:1−クロロナフタレン
検出器:示差屈折率検出器
検出器温度:210℃
<Molecular weight measurement method>
The weight average molecular weight of all the PAS components recovered from the reaction mixture at the end of step 1 was measured under the following conditions and determined as standard polystyrene conversion.
Apparatus: SSC-7100 manufactured by Senshu Scientific
Column: Shodex UT806M × 2
Column temperature: 210 ° C
Mobile phase: 1-chloronaphthalene detector: differential refractive index detector Detector temperature: 210 ° C.
[実施例1]
<反応混合物の調製>
SUS316L製の攪拌機付きオートクレーブに、スルフィド化剤(a)として48重量%の水硫化ナトリウム水溶液25.7g(水硫化ナトリウムとして0.220モル)、48重量%の水酸化ナトリウム水溶液19.2g(水酸化ナトリウムとして0.230モル)、ジハロゲン化芳香族化合物(b)としてp−ジクロロベンゼン(p−DCB)29.1g(0.198モル)、および、有機極性溶媒(c)としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)564g(0.550L)を仕込むことで反応混合物を調製した。原料に含まれる水分量は23.3g(1.30モル)であり、反応混合物中のイオウ成分(スルフィド化剤として仕込んだ水硫化ナトリウムに相当)1モル当たりの溶媒量は2.50Lであった。また、反応混合物中のイオウ成分(スルフィド化剤として仕込んだ水硫化ナトリウムに相当)1モル当たりのアリーレン単位(ジハロゲン化芳香族化合物として仕込んだp−DCBに相当)は0.900モルであった。
[Example 1]
<Preparation of reaction mixture>
In an autoclave equipped with a stirrer made of SUS316L, 25.7 g of a 48 wt% sodium hydrosulfide aqueous solution (0.220 mol as sodium hydrosulfide) as a sulfiding agent (a), 19.2 g of 48 wt% sodium hydroxide aqueous solution (water) 0.230 mol) as sodium oxide, 29.1 g (0.198 mol) of p-dichlorobenzene (p-DCB) as dihalogenated aromatic compound (b), and N-methyl- as organic polar solvent (c) A reaction mixture was prepared by charging 564 g (0.550 L) of 2-pyrrolidone (NMP). The amount of water contained in the raw material was 23.3 g (1.30 mol), and the amount of solvent per mol of the sulfur component in the reaction mixture (corresponding to sodium hydrosulfide charged as a sulfidizing agent) was 2.50 L. It was. Further, the sulfur component in the reaction mixture (corresponding to sodium hydrosulfide charged as a sulfidizing agent) per 1 mol of arylene unit (corresponding to p-DCB charged as a dihalogenated aromatic compound) was 0.900 mol. .
<工程1>
オートクレーブ内を窒素ガスで置換後に密封し、400rpmで撹拌しながら約1時間かけて室温から200℃まで昇温した。次いで200℃から250℃まで約0.5時間かけて昇温した。この段階の反応器内の圧力はゲージ圧で0.77MPaであった。その後250℃で2時間保持することで反応混合物を加熱して反応させ、反応混合物(1)を得た。
<Step 1>
The inside of the autoclave was sealed after being replaced with nitrogen gas, and the temperature was raised from room temperature to 200 ° C. over about 1 hour while stirring at 400 rpm. Next, the temperature was raised from 200 ° C. to 250 ° C. over about 0.5 hour. The pressure in the reactor at this stage was 0.77 MPa in terms of gauge pressure. Thereafter, the reaction mixture was kept at 250 ° C. for 2 hours to be reacted by heating to obtain a reaction mixture (1).
<工程2>
高圧バルブを介してオートクレーブ上部に設置した100mL容の小型タンクにp−DCBのNMP溶液(p−DCB3.23gをNMP20.0gに溶解)を仕込んだ。次に小型タンク内を約1.5MPaに加圧後タンク下部のバルブを開き、p−DCB溶液をオートクレーブ内に仕込んだ。小型タンクの壁面をNMP8.2gで洗浄後、このNMPもオートクレーブ内に仕込んだ。本操作により、イオウ成分1モル当たりのアリーレン単位(工程1と工程2でジハロゲン化芳香族化合物として仕込んだp−DCBの合計量に相当)は1.00モルとなった。この追加の仕込み終了後、10分かけて内温を260℃まで昇温し、260℃にて1時間加熱を継続して反応を進行させ、反応混合物(2)を得た。
<Process 2>
An NMP solution of p-DCB (3.23 g of p-DCB was dissolved in 20.0 g of NMP) was charged into a 100 mL small tank installed at the top of the autoclave via a high pressure valve. Next, after pressurizing the inside of the small tank to about 1.5 MPa, the valve at the bottom of the tank was opened, and the p-DCB solution was charged into the autoclave. After washing the wall surface of the small tank with 8.2 g of NMP, this NMP was also charged into the autoclave. By this operation, the arylene unit per mole of the sulfur component (corresponding to the total amount of p-DCB charged as the dihalogenated aromatic compound in Step 1 and Step 2) was 1.00 mole. After the completion of this additional preparation, the internal temperature was raised to 260 ° C. over 10 minutes, and the reaction was continued by heating at 260 ° C. for 1 hour to obtain a reaction mixture (2).
<工程3>
工程2に次いで、再び高圧バルブを介してオートクレーブ上部に設置した100mL容の小型タンクにp−DCBのNMP溶液(p−DCB3.23gをNMP20.0gに溶解)を仕込んだ。小型タンク内を約1.5MPaに加圧後タンク下部のバルブを開き、p−DCB溶液をオートクレーブ内に仕込んだ。小型タンクの壁面をNMP8.2gで洗浄後、このNMPもオートクレーブ内に仕込んだ。本操作により、反応混合物(2)中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位(工程1と工程2と工程3でジハロゲン化芳香族化合物として仕込んだp−DCBの合計量に相当)は1.10モルとなった。この追加の仕込み終了後、内温260℃を維持してさらに1時間加熱を継続して反応を進行させた。工程3の終了後、オートクレーブ上部に設置した高圧バルブを徐々に開放することで主としてNMPからなる蒸気を排出し、この蒸気成分を水冷冷却管にて凝集させることで、522gの液成分を回収した後に高圧バルブを閉じて密閉した。その後、オートクレーブを室温近傍まで急冷し、反応生成物を回収した。
<Step 3>
Following the step 2, the NMP solution of p-DCB (3.23 g of p-DCB was dissolved in 20.0 g of NMP) was charged again into a 100 mL small tank installed at the top of the autoclave through the high pressure valve. After pressurizing the inside of the small tank to about 1.5 MPa, the valve at the bottom of the tank was opened, and the p-DCB solution was charged into the autoclave. After washing the wall surface of the small tank with 8.2 g of NMP, this NMP was also charged into the autoclave. By this operation, the arylene unit per mole of the sulfur component in the reaction mixture (2) (corresponding to the total amount of p-DCB charged as the dihalogenated aromatic compound in Step 1, Step 2 and Step 3) was 1.10. It became a mole. After the completion of this additional preparation, the reaction was continued by maintaining the internal temperature of 260 ° C. and further heating for 1 hour. After the completion of step 3, the high-pressure valve installed at the top of the autoclave was gradually opened to discharge the steam mainly composed of NMP, and this steam component was aggregated in a water-cooled cooling tube to recover 522 g of liquid component. Later, the high pressure valve was closed and sealed. Thereafter, the autoclave was quenched to near room temperature, and the reaction product was recovered.
<反応生成物分析評価>
得られた反応生成物の一部を大過剰の水に分散させることで水に不溶な成分を回収し、次いで乾燥することで固形分を得た。赤外分光分析による構造解析の結果、この固形分はフェニレンスルフィド単位からなる化合物であることが確認できた。
<Reaction product analysis evaluation>
A part of the obtained reaction product was dispersed in a large excess of water to recover components insoluble in water, and then dried to obtain a solid content. As a result of structural analysis by infrared spectroscopic analysis, it was confirmed that the solid content was a compound composed of phenylene sulfide units.
得られた反応生成物を高速液体クロマトグラフィーにより分析した結果、反応混合物中のスルフィド化剤がすべて環式ポリフェニレンスルフィドに転化すると仮定した場合の環式ポリフェニレンスルフィドの生成率は21.1%であった。また、反応液の高速液体クロマトグラフィーによって検出された全ピーク面積に対する環式PAS以外に由来するピーク面積の割合、すなわち不純物率は2.4%であった。また、得られた反応液について固液分離性を評価したところ、315kg/(m2・hr)であった。 As a result of analyzing the obtained reaction product by high performance liquid chromatography, it was found that the production rate of cyclic polyphenylene sulfide was 21.1% when all the sulfidizing agents in the reaction mixture were converted to cyclic polyphenylene sulfide. It was. The ratio of the peak area derived from other than cyclic PAS to the total peak area detected by high performance liquid chromatography of the reaction solution, that is, the impurity ratio was 2.4%. Moreover, when the solid-liquid separability was evaluated about the obtained reaction liquid, it was 315 kg / (m < 2 > * hr).
また、工程1まで行った段階で操作を終了して回収した反応混合物(1)についてガスクロマトグラフィーを行った結果、工程1の終了段階におけるジハロゲン化芳香族化合物の残存量は反応混合物(1)中のアリーレン単位の量を基準として5.00%であり、工程1での反応が十分に進行した後に工程2に移行したことが確認できた。また、ナトリウムチオフェノラートは全く検出されなかった。さらに、工程1終了時の反応混合物(1)の一部を大過剰の水に分散させることで水に不溶な成分を回収し、次いで乾燥することで得られた固形分について重量平均分子量を測定するとMw=3,400であった。 Further, as a result of performing gas chromatography on the reaction mixture (1) recovered after completion of the operation in the stage up to Step 1, the residual amount of the dihalogenated aromatic compound at the end stage of Step 1 is the reaction mixture (1). It was 5.00% on the basis of the amount of the arylene unit therein, and it was confirmed that the reaction in Step 1 proceeded to Step 2 after sufficiently proceeding. Moreover, sodium thiophenolate was not detected at all. Further, a part of the reaction mixture (1) at the end of step 1 is dispersed in a large excess of water to recover water-insoluble components and then dried to measure the weight average molecular weight of the solid content obtained by drying. Then, Mw = 3,400.
工程1に次いで工程2まで行った段階で操作を終了して回収した反応混合物(2)を分析した結果、工程2の終了段階におけるジハロゲン化芳香族化合物の残存量は反応混合物(2)中のアリーレン単位の量を基準として5.40%であり、工程2での反応が十分に進行した後に工程3に移行したことが確認できた。 As a result of analyzing the reaction mixture (2) recovered after completion of the operation at the stage where the process was performed up to the process 2 after the process 1, the residual amount of the dihalogenated aromatic compound at the completion stage of the process 2 was found in the reaction mixture (2). It was 5.40% based on the amount of the arylene unit, and it was confirmed that the reaction in Step 2 proceeded to Step 3 after sufficiently proceeding.
以上より、本発明の環式PASの製造方法によれば、不純物含有率の少ない高純度な環式PASを高生成率で得ることができ、また、環式PASの製造工程における固液分離の効率が極めて高く、生産性の観点でも極めて優れていることがわかった。 As described above, according to the method for producing a cyclic PAS of the present invention, a high-purity cyclic PAS with a low impurity content can be obtained at a high production rate, and solid-liquid separation in the production process of the cyclic PAS can be achieved. It was found that the efficiency was extremely high and the productivity was extremely excellent.
[比較例1]
ここでは、DCBの追加操作を行わず、原料の仕込みから反応終了までを通じて、反応混合物中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が1.00モルとなる条件で環式PASの製造を行った例を示す。
[Comparative Example 1]
Here, an example in which cyclic PAS was produced under the condition that the number of arylene units per 1 mol of sulfur component in the reaction mixture was 1.00 mol from the charging of the raw material to the completion of the reaction without performing additional DCB operation. Indicates.
<反応混合物の調製>
攪拌機付きオートクレーブ(材質はSUS316L)に、スルフィド化剤(a)として48重量%の水硫化ナトリウム水溶液28.1g(水硫化ナトリウムとして0.241モル)、48重量%の水酸化ナトリウム水溶液21.1g(水酸化ナトリウムとして0.253モル)、ジハロゲン化芳香族化合物(b)としてp−ジクロロベンゼン(p−DCB)35.4g(0.241モル)、及び、有機極性溶媒(c)としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)600g(0.585L)を仕込むことで反応混合物を調製した。原料に含まれる水分量は25.6g(1.42モル)であり、反応混合物中のイオウ成分1モル当たり(スルフィド化剤として仕込んだ水硫化ナトリウムに含まれるイオウ原子1モル当たり)の溶媒量は2.43Lであった。また、反応混合物中のイオウ成分1モル当たり(スルフィド化剤として仕込んだ水硫化ナトリウムに含まれるイオウ原子1モル当たり)の、アリーレン単位(ジハロゲン化芳香族化合物として仕込んだp−DCBに相当)の量は1.00モルであった。その後、オートクレーブ内を窒素ガスで置換後に密封し、400rpmで撹拌しながら約1時間かけて室温から200℃まで昇温した。次いで200℃から250℃まで約0.5時間かけて昇温した。この段階の反応器内の圧力はゲージ圧で1.0MPaであった。その後250℃で2時間保持することで反応混合物を加熱し反応させた。
<Preparation of reaction mixture>
In an autoclave with a stirrer (material is SUS316L), 28.1 g of a 48 wt% sodium hydrosulfide aqueous solution (0.241 mol as sodium hydrosulfide) as a sulfidizing agent (a), 21.1 g of a 48 wt% sodium hydroxide aqueous solution (0.253 mol as sodium hydroxide), 35.4 g (0.241 mol) of p-dichlorobenzene (p-DCB) as dihalogenated aromatic compound (b), and N— as organic polar solvent (c) A reaction mixture was prepared by charging 600 g (0.585 L) of methyl-2-pyrrolidone (NMP). The amount of water contained in the raw material is 25.6 g (1.42 mol), and the amount of solvent per mole of sulfur component in the reaction mixture (per mole of sulfur atoms contained in sodium hydrosulfide charged as a sulfidizing agent) Was 2.43 L. In addition, an arylene unit (corresponding to p-DCB charged as a dihalogenated aromatic compound) per mole of sulfur component in the reaction mixture (per mole of sulfur atom contained in sodium hydrosulfide charged as a sulfidizing agent). The amount was 1.00 mol. Thereafter, the inside of the autoclave was replaced with nitrogen gas and sealed, and the temperature was raised from room temperature to 200 ° C. over about 1 hour while stirring at 400 rpm. Next, the temperature was raised from 200 ° C. to 250 ° C. over about 0.5 hour. The pressure in the reactor at this stage was 1.0 MPa as a gauge pressure. Thereafter, the reaction mixture was heated at 250 ° C. for 2 hours to be reacted.
その後、高圧バルブを介してオートクレーブ上部に設置した100mL容の小型タンクにNMPのみを15g仕込み、小型タンク内を約1.5MPaに加圧後タンク下部のバルブを開き、NMPをオートクレーブ内に仕込んだ。この操作後に、250℃でさらに1時間加熱を継続して反応を進行させた。その後約15分かけて230℃まで冷却した後、オートクレーブ上部に設置した高圧バルブを徐々に開放することで主としてNMPからなる蒸気を排出し、この蒸気成分を水冷冷却管にて凝集させることで、394gの液成分を回収した後に高圧バルブを閉じて密閉した。次いで室温近傍まで急冷して、反応生成物を回収した。 After that, 15 g of NMP alone was charged into a 100 mL small tank installed at the top of the autoclave via a high pressure valve, and after opening the small tank to about 1.5 MPa, the valve at the bottom of the tank was opened, and NMP was charged into the autoclave. . After this operation, the reaction was continued by continuing heating at 250 ° C. for another hour. After cooling to 230 ° C. over about 15 minutes, the steam composed mainly of NMP is discharged by gradually opening the high-pressure valve installed at the top of the autoclave, and this steam component is aggregated in the water-cooled cooling pipe. After recovering 394 g of liquid components, the high pressure valve was closed and sealed. Next, the reaction product was recovered by quenching to near room temperature.
<反応生成物の分析評価>
得られた反応生成物の一部を大過剰の水に分散させることで水に不溶な成分を回収し、回収した水に不溶な成分を乾燥させることで固形分を得た。赤外分光分析による構造解析の結果、この固形分はフェニレンスルフィド単位からなる化合物であることが確認できた。
<Analysis and evaluation of reaction products>
A part of the obtained reaction product was dispersed in a large excess of water to recover a component insoluble in water, and a component insoluble in the recovered water was dried to obtain a solid content. As a result of structural analysis by infrared spectroscopic analysis, it was confirmed that the solid content was a compound composed of phenylene sulfide units.
得られた反応生成物および反応後の脱液操作で回収した液成分を高速液体クロマトグラフィーにより分析した結果、反応混合物中のスルフィド化剤がすべて環式ポリフェニレンスルフィドに転化すると仮定した場合との比較により求めた環式ポリフェニレンスルフィドの生成率は15.6%であった。また、反応液の高速液体クロマトグラフィーによって検出された全ピーク面積に対する環式PAS以外に由来するピーク面積の割合、すなわち不純物率は1.5%であった。また得られた反応生成物の固液分離性を評価した結果、濾過速度は3kg/(m2・hr)であった。 As a result of analyzing the obtained reaction product and the liquid components recovered in the liquid removal operation after the reaction by high performance liquid chromatography, it is compared with the case where all the sulfidizing agents in the reaction mixture are assumed to be converted to cyclic polyphenylene sulfide. The production rate of the cyclic polyphenylene sulfide determined by 1 was 15.6%. Moreover, the ratio of the peak area derived from other than cyclic PAS to the total peak area detected by high performance liquid chromatography of the reaction solution, that is, the impurity ratio was 1.5%. Moreover, as a result of evaluating the solid-liquid separability of the obtained reaction product, the filtration rate was 3 kg / (m 2 · hr).
このように、本発明の特長であるジハロゲン化芳香族化合物の追加を行わず、原料の仕込みから反応終了までを通じて、反応混合物中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が1.00モルとなる条件で環式PASの製造を行った場合、環式PASの不純物率は低く抑えることができるものの、環式PASの生成率は低く、また、環式PASの製造工程における固液分離の効率も非常に悪いことがわかった。 As described above, the condition that the number of arylene units per 1 mol of the sulfur component in the reaction mixture is 1.00 mol from the addition of the raw material to the completion of the reaction without adding the dihalogenated aromatic compound, which is a feature of the present invention. When the cyclic PAS is produced in the above, the impurity ratio of the cyclic PAS can be kept low, but the production rate of the cyclic PAS is low, and the efficiency of solid-liquid separation in the cyclic PAS production process is also very high. It turned out to be bad.
[比較例2]
ここでは、比較例1の反応混合物の調製において、p−DCBを38.9g(0.265モル)として、反応混合物におけるイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位の量を1.10モルとした以外は、比較例1と同様にして環式PASの製造を行った例を示す。
[Comparative Example 2]
Here, in the preparation of the reaction mixture of Comparative Example 1, except that p-DCB was 38.9 g (0.265 mol) and the amount of arylene units per mol of sulfur component in the reaction mixture was 1.10 mol. An example in which cyclic PAS was produced in the same manner as in Comparative Example 1 is shown.
<反応生成物の分析評価>
得られた反応生成物の一部を大過剰の水に分散させることで水に不溶な成分を回収し、回収した水に不溶な成分を乾燥させることで固形分を得た。赤外分光分析による構造解析の結果、この固形分はフェニレンスルフィド単位からなる化合物であることが確認できた。
<Analysis and evaluation of reaction products>
A part of the obtained reaction product was dispersed in a large excess of water to recover a component insoluble in water, and a component insoluble in the recovered water was dried to obtain a solid content. As a result of structural analysis by infrared spectroscopic analysis, it was confirmed that the solid content was a compound composed of phenylene sulfide units.
得られた反応生成物を高速液体クロマトグラフィーにより分析した結果、反応混合物中のスルフィド化剤がすべて環式ポリフェニレンスルフィドに転化すると仮定した場合との比較により求めた環式ポリフェニレンスルフィドの生成率は16.0%であった。また、反応液の高速液体クロマトグラフィーによって検出された全ピーク面積に対する環式PAS以外に由来するピーク面積の割合、すなわち不純物率は10.1%であった。また得られた反応物の固液分離性を評価した結果、濾過速度は350kg/(m2・hr)であった。 As a result of analyzing the obtained reaction product by high performance liquid chromatography, the production rate of cyclic polyphenylene sulfide determined by comparison with the case where all the sulfidizing agents in the reaction mixture were assumed to be converted to cyclic polyphenylene sulfide was 16 0.0%. The ratio of the peak area derived from other than cyclic PAS to the total peak area detected by high performance liquid chromatography of the reaction solution, that is, the impurity ratio was 10.1%. Moreover, as a result of evaluating the solid-liquid separability of the obtained reaction product, the filtration rate was 350 kg / (m 2 · hr).
このように、本発明の特長であるジハロゲン化芳香族化合物の追加を行わず、原料の仕込みから反応終了までを通じて、反応混合物中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が1.10モルとなる条件で環式PASの製造を行った場合、環式PASの製造工程における固液分離の効率は高いものの、環式PASの生成率は低く、また、反応生成物中の不純物率が非常に高くなることがわかった。 As described above, the condition that the arylene unit per mole of the sulfur component in the reaction mixture is 1.10 moles from the addition of the raw materials to the completion of the reaction without adding the dihalogenated aromatic compound, which is a feature of the present invention. When the cyclic PAS is produced in the above, the solid-liquid separation efficiency in the cyclic PAS production process is high, but the production rate of the cyclic PAS is low, and the impurity ratio in the reaction product is very high. I understood it.
Claims (11)
前記反応混合物中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が0.80モル以上0.95モル未満である前記反応混合物を加熱して、前記反応混合物中のジハロゲン化芳香族化合物(b)が、前記反応混合物中のアリーレン単位の量を基準として10モル%以下になるまで反応させて反応混合物(1)を得る工程1と、
工程1に次いで、反応混合物(1)中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が0.95モル以上1.05モル未満となるようにジハロゲン化芳香族化合物(b)を追加し、ジハロゲン化芳香族化合物(b)が、アリーレン単位の量を基準として10モル%以下になるまで加熱して反応させて反応混合物(2)を得る工程2と、
工程2に次いで、反応混合物(2)中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が1.05モル以上1.50モル以下となるようにジハロゲン化芳香族化合物(b)を追加した後にさらに加熱して反応を行い、少なくとも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を含む反応生成物を得る工程3と、
を含む環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法。 A reaction mixture comprising at least a sulfidizing agent (a), a dihalogenated aromatic compound (b) and an organic polar solvent (c), wherein 1.25 liters or more and 50 liters per mole of sulfur component in the reaction mixture A method for producing a cyclic polyarylene sulfide by heating and reacting the reaction mixture containing the following organic polar solvent (c):
The dihalogenated aromatic compound (b) in the reaction mixture is heated by heating the reaction mixture having an arylene unit of 0.80 mol or more and less than 0.95 mol per mol of the sulfur component in the reaction mixture. A step 1 of obtaining a reaction mixture (1) by reacting until the amount of arylene units in the reaction mixture is 10 mol% or less based on the amount;
Following step 1, the dihalogenated aromatic compound (b) is added so that the arylene unit per mole of sulfur component in the reaction mixture (1) is 0.95 mol or more and less than 1.05 mol, and the dihalogenated aromatic compound is added. A step 2 in which the group compound (b) is reacted by heating until the amount of the arylene unit is 10 mol% or less based on the amount of the arylene unit, and a reaction mixture (2) is obtained;
Following step 2, the dihalogenated aromatic compound (b) is added to the reaction mixture (2) so that the number of arylene units per mole of sulfur component is 1.05 mol or more and 1.50 mol or less, followed by further heating. Step 3 to obtain a reaction product containing at least cyclic polyarylene sulfide and linear polyarylene sulfide;
A process for producing a cyclic polyarylene sulfide comprising
少なくともスルフィド化剤(a)、ジハロゲン化芳香族化合物(b)および有機極性溶媒(c)を含む反応混合物であって、反応混合物中のイオウ成分1モルに対して1.25リットル以上50リットル以下の有機極性溶媒(c)を含む反応混合物を、
反応混合物中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が0.80モル以上0.95モル未満である反応混合物を加熱して、反応混合物中のジハロゲン化芳香族化合物(b)が、反応混合物中のアリーレン単位の量を基準として10モル%以下になるまで反応させて反応混合物(1)を得る工程1と、
工程1に次いで、反応混合物(1)中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が0.95モル以上1.05モル未満となるようにジハロゲン化芳香族化合物(b)を追加し、ジハロゲン化芳香族化合物(b)が、アリーレン単位の量を基準として10モル%以下になるまで加熱して反応させて反応混合物(2)を得る工程2と、
工程2に次いで、反応混合物(2)中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が1.05モル以上1.50モル以下となるようにジハロゲン化芳香族化合物(b)を追加した後にさらに加熱して反応を行い、少なくとも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を含む反応生成物を得る工程3と、
を含む方法で加熱して反応させることにより得られた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とを含むポリアリーレンスルフィド混合物から、環式ポリアリーレンスルフィドを分離することによって得られた線状ポリアリーレンスルフィドを、前記線状ポリアリーレンスルフィド(d)として用いる環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法。 A method for producing the cyclic polyarylene sulfide according to claim 5 or 6,
A reaction mixture containing at least a sulfidizing agent (a), a dihalogenated aromatic compound (b), and an organic polar solvent (c), wherein 1.25 to 50 liters per mole of sulfur component in the reaction mixture A reaction mixture comprising an organic polar solvent (c) of
The reaction mixture in which the number of arylene units per mole of sulfur component in the reaction mixture is 0.80 mol or more and less than 0.95 mol is heated, and the dihalogenated aromatic compound (b) in the reaction mixture is heated in the reaction mixture. A step 1 of obtaining a reaction mixture (1) by reacting until the amount of the arylene unit is 10 mol% or less based on the amount of the arylene unit;
Following step 1, the dihalogenated aromatic compound (b) is added so that the arylene unit per mole of sulfur component in the reaction mixture (1) is 0.95 mol or more and less than 1.05 mol, and the dihalogenated aromatic compound is added. A step 2 in which the group compound (b) is reacted by heating until the amount of the arylene unit is 10 mol% or less based on the amount of the arylene unit, and a reaction mixture (2) is obtained;
Following step 2, the dihalogenated aromatic compound (b) is added to the reaction mixture (2) so that the number of arylene units per mole of sulfur component is 1.05 mol or more and 1.50 mol or less, followed by further heating. Step 3 to obtain a reaction product containing at least cyclic polyarylene sulfide and linear polyarylene sulfide;
The linear polyarylene sulfide obtained by separating the cyclic polyarylene sulfide from the polyarylene sulfide mixture containing the cyclic polyarylene sulfide and the linear polyarylene sulfide obtained by heating and reacting by a method including A process for producing a cyclic polyarylene sulfide using an arylene sulfide as the linear polyarylene sulfide (d).
少なくとも線状ポリアリーレンスルフィド(d)、スルフィド化剤(a)、ジハロゲン化芳香族化合物(b)および有機極性溶媒(c)を含む反応混合物であって、反応混合物中のイオウ成分1モルに対して1.25リットル以上50リットル以下の有機極性溶媒(c)を含む反応混合物を、
反応混合物中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が0.80モル以上0.95モル未満である反応混合物を加熱して、反応混合物中のジハロゲン化芳香族化合物(b)が、反応混合物中のアリーレン単位の量を基準として10モル%以下になるまで反応させて反応混合物(1)を得る工程1と、
工程1に次いで、反応混合物(1)中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が0.95モル以上1.05モル未満となるようにジハロゲン化芳香族化合物(b)を追加し、ジハロゲン化芳香族化合物(b)が、アリーレン単位の量を基準として10モル%以下になるまで加熱して反応させて反応混合物(2)を得る工程2と、
工程2に次いで、反応混合物(2)中のイオウ成分1モル当たりのアリーレン単位が1.05モル以上1.50モル以下となるようにジハロゲン化芳香族化合物(b)を追加した後にさらに加熱して反応を行い、少なくとも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を含む反応生成物を得る工程3と、
を含む方法で加熱して反応させることにより得られた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とを含むポリアリーレンスルフィド混合物から、環式ポリアリーレンスルフィドを分離することによって得られた線状ポリアリーレンスルフィドを、前記線状ポリアリーレンスルフィド(d)として用いる環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法。 A method for producing the cyclic polyarylene sulfide according to claim 5 or 6,
A reaction mixture comprising at least a linear polyarylene sulfide (d), a sulfidizing agent (a), a dihalogenated aromatic compound (b) and an organic polar solvent (c), and relative to 1 mol of a sulfur component in the reaction mixture Reaction mixture containing 1.25 liters to 50 liters of organic polar solvent (c),
The reaction mixture in which the number of arylene units per mole of sulfur component in the reaction mixture is 0.80 mol or more and less than 0.95 mol is heated, and the dihalogenated aromatic compound (b) in the reaction mixture is heated in the reaction mixture. A step 1 of obtaining a reaction mixture (1) by reacting until the amount of the arylene unit is 10 mol% or less based on the amount of the arylene unit;
Following step 1, the dihalogenated aromatic compound (b) is added so that the arylene unit per mole of sulfur component in the reaction mixture (1) is 0.95 mol or more and less than 1.05 mol, and the dihalogenated aromatic compound is added. A step 2 in which the group compound (b) is reacted by heating until the amount of the arylene unit is 10 mol% or less based on the amount of the arylene unit, and a reaction mixture (2) is obtained;
Following step 2, the dihalogenated aromatic compound (b) is added to the reaction mixture (2) so that the number of arylene units per mole of sulfur component is 1.05 mol or more and 1.50 mol or less, followed by further heating. Step 3 to obtain a reaction product containing at least cyclic polyarylene sulfide and linear polyarylene sulfide;
The linear polyarylene sulfide obtained by separating the cyclic polyarylene sulfide from the polyarylene sulfide mixture containing the cyclic polyarylene sulfide and the linear polyarylene sulfide obtained by heating and reacting by a method including A process for producing a cyclic polyarylene sulfide using an arylene sulfide as the linear polyarylene sulfide (d).
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