JP3126443B2 - Haloalkylated polymer compound and method for producing the same - Google Patents
Haloalkylated polymer compound and method for producing the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ハロアルキル基を結合
したポリエーテルエーテルケトンおよびその製造方法に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a haloalkyl group-bound polyetheretherketone and a method for producing the same.
【0002】[0002]
【従来技術】今日、エンジニヤリングプラスチックとし
ては数多くのものが開発され、実用的に用いられてい
る。これらのエンジニヤリングプラスチックにはそれぞ
れ特徴があるが、ポリエーテルエーテルケトンは極めて
耐熱性、機械的強度に優れたものであり、今後の広い利
用が期待されている。2. Description of the Related Art At present, many engineering plastics have been developed and practically used. Although these engineering plastics are characterized respectively, Po Li ether ketone are those excellent very heat resistance, mechanical strength, it is expected wide use in the future.
【0003】さて、このポリエーテルエーテルケトン
は、溶媒として濃硫酸しかないため、硫酸に溶解して成
型物を得る方法が一つの有効な方法である。この硫酸自
体は、極性溶媒であると同時にスルホン酸基の導入試薬
である。従って、ポリエーテルエーテルケトンを硫酸に
溶解して加熱あるいは長時間放置することによって、ス
ルホン酸基をポリエーテルエーテルケトンに導入するこ
とが出来る(特公昭63−51174)。このスルホン
酸基の導入量は、条件を適切に選定することによって制
禦することが出来ることが明らかにされている。Since this polyetheretherketone has only concentrated sulfuric acid as a solvent, one effective method is to dissolve it in sulfuric acid to obtain a molded product. The sulfuric acid itself is a polar solvent and a reagent for introducing a sulfonic acid group at the same time. Therefore, a sulfonic acid group can be introduced into polyetheretherketone by dissolving polyetheretherketone in sulfuric acid and heating or leaving it for a long time (Japanese Patent Publication No. 63-51174). It has been clarified that the amount of sulfonic acid group introduced can be controlled by appropriately selecting conditions.
【0004】このようにポリエーテルエーテルケトンは
スルホン酸基のような負の電荷を導入することは知られ
ており、ポリエーテルエーテルケトンが硫酸に溶解する
ことから容易に実施しうるものである。しかし、このポ
リエーテルエーテルケトンは硫酸のほかに溶解する溶媒
が無い。即ち、ポリエーテルエーテルケトンがハロゲン
系溶媒に溶解すれば、例えばハロメチル基の導入をルイ
ス酸の存在下に実施することが出来るが、ポリエーテル
エーテルケトンを溶解する適切なハロゲン系溶媒が存在
しない。従ってスルホン酸基以外の官能基を導入したポ
リエーテルエーテルケトンは今日まで得られていない。[0004] As described above, it is known that polyether ether ketone introduces a negative charge such as a sulfonic acid group, and can be easily implemented because polyether ether ketone dissolves in sulfuric acid. However, this polyetheretherketone has no solvent other than sulfuric acid to dissolve. That is, if the polyetheretherketone is dissolved in a halogen-based solvent, for example, introduction of a halomethyl group can be carried out in the presence of a Lewis acid, but there is no suitable halogen-based solvent for dissolving the polyetheretherketone. Therefore, a polyetheretherketone into which a functional group other than a sulfonic acid group has been introduced has not been obtained to date.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする問題】ポリエーテルエーテル
ケトンにスルホン酸基以外の反応活性な官能基を導入す
ることが出来れば、この機能性樹脂に更に新しい機能を
賦与することが出来る。特に反応活性なハロメチル基が
導入出来れば、架橋反応を始め、ハロメチル基と反応す
る化合物を結合させポリエーテルエーテルケトン樹脂の
高機能化を行うことが出来る。このような観点から、ポ
リエーテルエーテルケトンをハロアルキル化出来る溶媒
について種々のハロゲン系溶媒の検討を進めたが、適切
な溶媒を見出すことが出来なかった。If a reactive group other than a sulfonic acid group can be introduced into polyetheretherketone, a new function can be imparted to this functional resin. In particular, if a reactively active halomethyl group can be introduced, a polyether ether ketone resin can be highly functionalized by starting a crosslinking reaction and binding a compound that reacts with the halomethyl group. From such a viewpoint, various halogen-based solvents have been studied for solvents capable of haloalkylating polyetheretherketone, but no suitable solvent has been found.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ポリエー
テルエーテルケトンにハロアルキル基を導入する方法に
ついて種々検討した。その結果、ポリエーテルエーテル
ケトンが溶解する唯一の溶媒である硫酸がルイス酸であ
ることから、この硫酸をポリエーテルエーテルケトンの
溶媒として用いると同時にルイス酸として利用すること
を考え、実験を試みたところ、特定の条件下にハロメチ
ル基が導入されたポリエーテルエーテルケトンを得たた
め、本発明を提供するに至った。Means for Solving the Problems The present inventors have studied various methods for introducing a haloalkyl group into polyetheretherketone. As a result, sulfuric acid, which is the only solvent in which polyetheretherketone dissolves, is a Lewis acid, so we considered using sulfuric acid as a solvent for polyetheretherketone and at the same time as a Lewis acid. However, a polyetheretherketone into which a halomethyl group has been introduced under specific conditions has been provided, and the present invention has been provided.
【0007】即ち、本発明はポリエーテルエーテルケト
ンを硫酸に溶解して、20℃以下の温度でハロアルキル
化することを特徴とするハロアルキル化高分子ポリエー
テルエーテルケトンの製造方法を提供する。That is, the present invention provides a method for producing a haloalkylated high molecular weight polyetheretherketone, comprising dissolving polyetheretherketone in sulfuric acid and haloalkylating at 20 ° C. or lower.
【0008】本発明のポリエーテルエーテルケトンは、
下記式[0008] The polyetheretherketone of the present invention comprises
The following formula
【0009】[0009]
【化1】 Embedded image
【0010】のくり返し単位(ユニット)を有する、い
わゆるポリアリールエーテルケトンであり、分子量が1
0000〜100000で従来公知のものであれば何ら
制限なく用いられる。A so-called polyaryletherketone having repeating units (units) having a molecular weight of 1
Any known 000 to 100,000 can be used without any limitation.
【0011】本発明の製造方法は先ずポリエーテルエー
テルケトンを一般に90%以上、好ましくは95%以上
の硫酸に攪拌下に溶解し、かつ該ポリエーテルエーテル
ケトンにスルホン酸基の導入を防止するために硫酸が凍
結しない範囲の一般に20℃以下、好ましくは低温で均
一に溶解することが重要である。次いで、これにハロア
ルキル化試剤を添加してポリエーテルエーテルケトンの
ハロアルキル化を実施する。この場合、用いられるハロ
アルキル化試薬としては例えばクロルメチルメチルエー
テル、ブロムメチルメチルエーテル、ヨードメチルメチ
ルエーテル、クロルエチルエチルエーテル、クロルエチ
ルメチルエーテル等に従来公知のハロアルキル化試薬が
何ら制限されない。なお、本発明は、溶媒である硫酸が
溶媒として大過剰に存在する状態での反応であり、極め
て反応速度が早いため、充分にポリエーテルエーテルケ
トンの硫酸溶液を均一に攪拌しながら、ハロアルキル化
試薬を添加する必要がある。また、ハロアルキル基のポ
リエーテルエーテルケトンへの導入量は、添加するハロ
アルキル化試薬のモル数と反応浴中におけるポリエーテ
ルエーテルケトンのハロアルキル基が導入されるユニッ
トのモル数との比を適宜に選定することによって制禦で
きる。反応は非常に早く進行するが、反応時間は10分
〜16時間の間で選定される。In the production method of the present invention, first, polyether ether ketone is generally dissolved in 90% or more, preferably 95% or more of sulfuric acid under stirring, and the introduction of sulfonic acid groups into the polyether ether ketone is prevented. It is important that the sulfuric acid is uniformly dissolved at a temperature of generally 20 ° C. or lower, preferably at a low temperature, in a range where the sulfuric acid does not freeze. Next, a haloalkylation reagent is added thereto to carry out haloalkylation of the polyetheretherketone. In this case, as the haloalkylating reagent to be used, conventionally known haloalkylating reagents such as chloromethyl methyl ether, bromomethyl methyl ether, iodomethyl methyl ether, chloroethyl ethyl ether, chloroethyl methyl ether and the like are not limited at all. The present invention is a reaction in a state where sulfuric acid as a solvent is present in a large excess as a solvent, and since the reaction rate is extremely fast, the haloalkylation is carried out while sufficiently stirring the sulfuric acid solution of polyetheretherketone uniformly. Reagents need to be added. The amount of the haloalkyl group introduced into the polyetheretherketone is appropriately determined by the ratio of the number of moles of the haloalkylating reagent to be added and the number of moles of the unit into which the haloalkyl group of the polyetheretherketone is introduced in the reaction bath. Can be controlled. Although the reaction proceeds very quickly, the reaction time is selected between 10 minutes and 16 hours.
【0012】反応後は残余のハロアルキル化試薬を窒素
気流によって除去し、除害したのち大量の水中にハロア
ルキル基の導入されたポリエーテルエーテルケトン誘導
体を含む硫酸を投入し、沈澱析出させ、ついで充分に水
洗することによって、ハロアルキル化されたポリエーテ
ルエーテルケトンを得ることが出来る。After the reaction, the remaining haloalkylating reagent is removed by a stream of nitrogen, and after removing the harm, sulfuric acid containing a polyetheretherketone derivative having a haloalkyl group introduced thereinto is introduced into a large amount of water to precipitate and precipitate. By washing with water, a haloalkylated polyetheretherketone can be obtained.
【0013】本発明において、ハロアルキル基のポリエ
ーテルエーテルケトンに対する結合割合は、上記したよ
うに反応浴中のポリエーテルエーテルケトンとハロアル
キル化剤の割合を変えることによって実施することが出
来る。目的に応じてハロアルキル化の程度を変える必要
があるが、ポリエーテルエーテルケトンのユニット1に
対して0.05〜0.9まで導入することが出来る。これは
ハロアルキル基を導入したポリエーテルエーテルケトン
の使用目的によって適宜選定される。In the present invention, the bonding ratio of the haloalkyl group to the polyetheretherketone can be determined by changing the ratio between the polyetheretherketone and the haloalkylating agent in the reaction bath as described above. Although the degree of haloalkylation needs to be changed depending on the purpose, 0.05 to 0.9 can be introduced per unit 1 of polyetheretherketone. This is appropriately selected depending on the purpose of use of the polyetheretherketone into which the haloalkyl group has been introduced.
【0014】[0014]
【作用および効果】一般にハロアルキル基は濃硫酸中に
おいては分解してベンジルアルコールに変わり、さらに
硫酸との間でエステルを形成することは知られている。
このような副反応は本発明においても生起していると思
われるが、得られたポリエーテルエーテルケトンにはハ
ロアルキル基が存在し、硫黄含有量は極めて少ない。こ
れは、本発明の反応が一般に20℃以下という低温で実
施されるためと推測され、大過剰の硫酸が存在するにも
かかわらず、ハロアルキル基が安定に存在する。なお、
このハロアルキル基の存在は、NMR(核磁気共鳴)分
光分析によって確認できる。It is known that a haloalkyl group generally decomposes in concentrated sulfuric acid to be converted to benzyl alcohol and forms an ester with sulfuric acid.
Although such a side reaction is considered to have occurred in the present invention, a haloalkyl group is present in the obtained polyetheretherketone, and the sulfur content is extremely low. This is presumed to be because the reaction of the present invention is generally performed at a low temperature of 20 ° C. or less, and the haloalkyl group is stably present despite the presence of a large excess of sulfuric acid. In addition,
The presence of the haloalkyl group can be confirmed by NMR (nuclear magnetic resonance) spectroscopy.
【0015】本発明のハロアルキル化したポリエーテル
エーテルケトンは、反応活性なハロアルキル基の存在に
よって新しい機能性を持たせることが出来る。また、ハ
ロアルキル化ポリエーテルエーテルケトンと通常のポリ
エーテルエーテルケトンを混合して成型して加熱処理す
ることによって架橋構造体とすることが出来る。単にポ
リエーテルエーテルケトンのみでなく、例えばポリスル
ホン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリエーテ
ルイミド等と混合して成型し、加熱処理することによっ
て架橋構造体とすることが出来る。さらに、架橋構造体
とすることによって成型品の耐熱性は著しく向上する。The haloalkylated polyetheretherketone of the present invention can have new functionality due to the presence of a reactive haloalkyl group. Alternatively, a crosslinked structure can be obtained by mixing a haloalkylated polyetheretherketone and a normal polyetheretherketone, molding the mixture, and performing heat treatment. Not only polyetheretherketone but also a crosslinked structure can be formed by mixing with, for example, polysulfone, polyethersulfone, polyimide, polyetherimide, and the like, followed by heat treatment. Further, the heat resistance of the molded article is remarkably improved by forming a crosslinked structure.
【0016】また、ハロアルキル基を結合したポリエー
テルエーテルケトンを硫酸に溶解して流延して、硫酸を
順次に希釈させて残余のフィルムを得て、これを水洗、
乾燥後、このフィルムに種々の反応を実施して機能性膜
状物とすることが出来る。また、硫酸溶液を80%硫酸
に滴下し粒状樹脂とし、次いで、40%硫酸、水に順次
希釈してハロアルキル基を結合したポリエーテルエーテ
ルケトンからなる粒状樹脂とすることが出来、これにハ
ロアルキル基と反応可能な種々の試薬を反応させる機能
性樹脂とすることも出来る。あるいはハロアルキル基を
導入していないポリエーテルエーテルケトンやケブラー
(デュポン社製商品名)などの硫酸を溶媒とする高分子
とハロアルキル基を有するポリエーテルエーテルケトン
を硫酸に溶解し、上記と同様の操作をして官能基の存在
量の異なる機能性高分子体とすることも出来る。Also, a polyetheretherketone having a haloalkyl group bonded thereto is dissolved in sulfuric acid and cast, and the sulfuric acid is sequentially diluted to obtain a remaining film, which is washed with water.
After drying, the film can be subjected to various reactions to obtain a functional film. Also, a sulfuric acid solution is dropped into 80% sulfuric acid to obtain a granular resin, and then diluted sequentially with 40% sulfuric acid and water to obtain a granular resin comprising a polyetheretherketone having a haloalkyl group bonded thereto. It can also be a functional resin that reacts with various reagents that can react with. Alternatively, a polymer using sulfuric acid as a solvent, such as polyetheretherketone or haloalkyl group-free Kevlar (trade name of DuPont) and a polyetheretherketone having haloalkyl group are dissolved in sulfuric acid, and the same operation as above is performed. Then, functional polymers having different amounts of functional groups can be obtained.
【0017】[0017]
【実施例】本発明の内容を以下の実施例によって具体的
に説明するが、本発明は以下の実施例によって拘束され
るものではない。EXAMPLES The contents of the present invention will be specifically described by the following examples, but the present invention is not limited by the following examples.
【0018】実施例1 ポリエーテルエーテルケトン(ICI社製、商品名VI
CTREX450P)25部を98%濃硫酸1000部
に混合し、4℃に冷却して攪拌し、溶解した。褐色の均
一で粘稠な溶液となった。次いで、これを4℃に冷却し
た状態で純度90%のクロルメチルメチルエーテル50
部を滴下した。温度は4℃に保ったまま6時間攪拌し、
これを大量の水中に投入したところ若干褐色を帯びた硬
い高分子が得られた。これを充分に水洗し、洗滌液のpH
をチェックしながら過剰の硫酸が無くなるまで洗滌し
た。次いで、これを減圧乾燥して本発明の高分子を得
た。これの元素分析をしたところ、Clは25.04%で硫
黄は0.36%であった。これをプロトンNMRで測定し
たところ、芳香環の水素に基づく吸収が1.8ppm に観測
され、ベンジル基の水素の吸収は4.62ppm に観測され
た。Example 1 Polyetheretherketone (trade name VI, manufactured by ICI)
25 parts of CTREX450P) was mixed with 1000 parts of 98% concentrated sulfuric acid, cooled to 4 ° C., stirred and dissolved. A brown, homogeneous, viscous solution resulted. Then, the mixture was cooled to 4 ° C., and chloromethyl methyl ether 50 having a purity of 90% was added.
Part was dropped. Stir for 6 hours while maintaining the temperature at 4 ° C,
When this was poured into a large amount of water, a hard polymer slightly brownish was obtained. Wash this thoroughly with water and adjust the pH of the washing solution.
Washing was conducted while checking for excess sulfuric acid. Next, this was dried under reduced pressure to obtain the polymer of the present invention. Elemental analysis showed that Cl was 25.04% and sulfur was 0.36%. When this was measured by proton NMR, the absorption based on hydrogen in the aromatic ring was observed at 1.8 ppm, and the absorption of hydrogen in the benzyl group was observed at 4.62 ppm.
【0019】実施例2 実施例1で用いたと同じポリエーテルエーテルケトン3.
3部を95%濃硫酸490部に4℃に冷却して溶解し
た。この褐色の粘稠な液に0.6部のクロルメチルメチル
エーテルを加えて4℃に保ったまま一時間攪拌後、N2
気流を流してクロルメチルメチルエーテルを除去したの
ち、大量の水中に投入した。実施例1と同様に得られた
ポリマーを充分に洗滌し、元素分析を実施したところCl
の量は2.86%であった。Example 2 Same polyetheretherketone as used in Example 1 3.
3 parts were dissolved in 490 parts of 95% concentrated sulfuric acid by cooling to 4 ° C. After one hour stirring while maintaining the 4 ° C. by the addition of chloromethyl methyl ether 0.6 parts viscous liquid of brown, N 2
After removing chloromethyl methyl ether by flowing an air current, the mixture was poured into a large amount of water. The polymer obtained in the same manner as in Example 1 was sufficiently washed and subjected to elemental analysis.
Was 2.86%.
【0020】実施例3 前実施例と同様にポリエーテルエーテルケトン2.5部を
95%濃硫酸100部に4℃に冷却下に攪拌して溶解し
た。この褐色の均一な溶液にブロモメチルメチルエーテ
ル5部を滴下して3時間攪拌したのち、実施例2と同様
にN2気流を通したあと、大量の水中に投入して高分子
を得た。これのBrの元素分析をしたところ、8.65%で
あった。Example 3 As in the previous example, 2.5 parts of polyetheretherketone was dissolved in 100 parts of 95% concentrated sulfuric acid with stirring at 4 ° C. while cooling. After 5 parts of bromomethyl methyl ether was added dropwise to this homogeneous brown solution and stirred for 3 hours, the mixture was passed through a stream of N 2 as in Example 2 and then poured into a large amount of water to obtain a polymer. Elemental analysis of this Br showed 8.65%.
【0021】実施例4 実施例1で得たクロルメチル化ポリエーテルエーテルケ
トンを表1に示す試薬と反応したのち元素分析とポリマ
ーを純水に平衡にしたときの含水量=(湿潤重量−乾燥
重量)/乾燥重量を測定した。乾燥重量は60℃で減圧
下で4時間乾燥したあとの樹脂の重量によって示した。Example 4 After reacting the chloromethylated polyetheretherketone obtained in Example 1 with the reagents shown in Table 1, elemental analysis and water content when the polymer was equilibrated with pure water = (wet weight−dry weight) ) / Dry weight was measured. The dry weight was indicated by the weight of the resin after drying at 60 ° C. under reduced pressure for 4 hours.
【0022】[0022]
【表1】 [Table 1]
Claims (1)
して20℃以下の温度でハロアルキル化することを特徴
とするハロアルキル化高分子ポリエーテルエーテルケト
ンの製造方法。1. A method for producing a haloalkylated high molecular weight polyetheretherketone, comprising dissolving polyetheretherketone in sulfuric acid and haloalkylating at a temperature of 20 ° C. or lower.
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JPH05125179A JPH05125179A (en) | 1993-05-21 |
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