説明

ポリアリールエーテルの製造方法

モノマー構成要素から出発してマイクロ波照射を使用しながら重縮合を行う、ポリアリールエーテルの製造方法であって、当該製造方法は、改善された色特性を有する熱可塑性成形材料につながる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポリアリールエーテルの製造方法、及びポリアリールエーテルベースの成形材料に関する。マイクロ波範囲での照射を使用しながら製造されるポリアリールエーテル、とりわけポリスルホン(PES)、ポリエーテルスルホン(PES)、及びポリフェニルスルホン(PPSU)は、成形材料中で改善された機械的、及び光学的特性を有する。とりわけこの熱可塑性成形材料は、改善された固有色を有する。
【0002】
本発明はさらに、成形体、シート、膜、及び発泡体の製造のための、このような成形材料の使用に関する。
【0003】
ポリアリールエーテルは高性能熱可塑性樹脂の類に属し、高い熱変形耐性、良好な機械的特性、及び固有の耐火性を特徴とする(E.M.Koch,H.−M.Walter,Kunststoffe 80(1990)1146、E.Doering,Kunststoffe 80(1990)1149参照)。その良好な生体適合性が原因で、ポリアリールエーテルは医療材料製造用の材料、例えば透析膜としても使用される(S.Savariar et al.,Desalination 144(2002)15)。
【0004】
ポリアリールエーテルの製造は通常、適切なモノマー構成要素を二極性−非プロトン性溶媒中で高められた温度で熱で重縮合することにより行う(R.N.Johnson et.al.,J.Polym.Sei.A−15(1967)2375、J.E.Mc− Grath et.al.,Polymer 25(1984)1827参照)。
【0005】
様々なポリアリールエーテルから成る成形材料は、何年も前から文献により公知である。EP−A 215 580には例えば、以下の構成要素
【化1】

からなる繰返単位を有する2つ又は2つより多いポリアリーレンエーテルスルホンから成る混合可能な、すなわち一相のブレンドが記載されている。
【0006】
DE−A 2 917 903から、粉末状ポリアリーレンエーテルスルホンの混合により得られる、例えば半透膜製造のための組成物は、当業者に公知であり、この際、一のポリマーは基本的に構造単位(I)から成り、そして他のポリマーは基本的に構造単位(II)から成る:
【化2】

【0007】
EP−A 127 852から、以下の繰返単位(III)
【化3】

を有するポリアリーレンエーテルスルホンと、前掲構造単位(I)及び(II)を含むポリアリーレンエーテルスルホンとから成る混合物から成るポリアリールエーテルは、公知である。
【0008】
さらにEP−A 663 426から、構造単位(II)91〜97mol%と、構造単位(I)3〜9mol%とを有するコポリアリールエーテルから成る分散相を有する、構造単位(I)91〜97mol%と、構造単位(II)3〜9質量%とから成るさらなるコポリアリールエーテルをベースとするポリマーブレンドは公知である。このブレンドは、改善された流動性、低減されたワキ傾向、及び改善された耐薬品性を特徴とする。
【0009】
芳香族ビスハロゲン化合物と、芳香族ビスフェノール又はこれらの塩とから、少なくとも1つのアルカリ金属炭酸塩又は炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムの存在下、非プロトン性溶媒中でポリアリールエーテルを熱により製造する様々な方法は、当業者に公知である。
【0010】
US 4,870,153では例えば、熱エネルギーの作用下で、ナフタリン及びターフェニレン構造を含むポリアリールエーテルが製造される。このために例えば、ナフタリンジフェノール塩が、フェニルエーテル二臭化物により縮合反応で変換される。
【0011】
EP−A 113 112には、3つの異なるモノマー構成要素から熱縮合反応により得られる、熱可塑性ポリマーが記載されている。このために、120℃〜180℃の温度で相応するヒドロキシ化合物及びハロゲン化合物の当量を用いて、アルカリ金属炭酸塩の存在下で重合が行われる。
【0012】
EP−A 297 363には、ポリアリールエーテルスルホン構成要素と、ポリアリールエーテル構成要素とから構成されている高温耐性のある成形材料が記載されており、この成形材料は熱重縮合により、炭酸カリウムを使用して190℃の温度で得られるものである。
【0013】
EP−A 135 130には、線状ポリアリーレンポリエーテルの製造方法が記載されており、ここでは二価フェノールのアルカリ金属複塩が、当量でジハロゲンベンゼン化合物により変換される。この際に、N−メチルピロリドン中での反応は加熱しながら行い、そして水不含の炭酸カリウムが添加される。
【0014】
従来技術の上記文献から、適切な出発原料、触媒、及び溶媒、及びまた関連物質の適切な量比、及び適切な反応時間及び反応パラメータ、例えば反応温度及び反応圧力、並びに適切な後処理法を読み取ることができる。
【0015】
しかしながら上記の方法はすべて共通して、適切な分子量を得るために高温、つまり通常は160℃超(及びたいていは140℃超)で縮合を数時間にわたって行わなければならない。従って得られるポリアリールエーテルは、黄色っぽい固有色を有し、この色は例えば、いわゆる黄色度(Yellowness−Index)を用いて特性決定することができる。
【0016】
本発明の課題は、ポリアリールエーテルの改善された製造方法を提供することである。この方法は、コスト的に有利に実施可能であり、かつ改善された色特性を有する生成物につながる。
【0017】
これらの反応は、マイクロ波領域での照射作用下でも促進して進められることは、以前より文献から公知である(Gedye,R.et.al.Tetrahedron Letters 1986,27,279、Chatti,S.et al.,European Polymer Journal 2002,38,1851参照)。
【0018】
本発明と関連して、マイクロ波という言葉は、デシメーター、センチメーター、及びミリメーターの波を包含する。マイクロ波は、その波長が1m〜1mmの電磁波であり、これは約300MHz〜約300GHzの周波数に相当する。
【0019】
マイクロ波は例えば、レーダー技術、電子レンジ、並びに多くの技術的適用、例えばプラズマ装置、無線通信システム、又はセンサーシステムで使用される。
【0020】
マイクロ波はその波長が原因で、分子の双極子振動及び多極子振動の励起に特に適している。従ってマイクロ波は、化学反応を促進させる。特にわかりやすいのは、電子レンジ中での水分子の振動励起の際の効果である。水の加熱は、特定の共鳴周波数に起因するものではなく、双極子としての水分子が交番電磁界に沿って整列しようとし、この際に誘電損失として熱が生じるのである。
【0021】
様々な周波数及び性能を有するマイクロ波は例えば、速度変調管(クライストロン又はマグネトロン)により生成される。電子レンジではしばしば、最大500Wの範囲のマイクロ波を生成するために、マグネトロンが使用される。
【0022】
ポリマー製造のために、基本的にマイクロ波反応器を使用することもできる(S.Mallakpour et al.,Journal of Applied Polymer Science,2005,96,435、S.A.Scrinivasan et al.,Journal of Applied Polymer Science 1997,64,179を参照)が、重合のためにマイクロ波を適用する際には、問題も生じる。すると、重合が例えば不完全に進行することがあり、又は不利な分子量分布につながり得る。
【0023】
しかしながら意外なことに、マイクロ波範囲で電磁照射を使用する場合、求核性置換によってポリアリールエーテルの製造を著しく促進可能なことが判明した。従って本発明は、モノマー構成要素から出発し、マイクロ波照射を使用しながら重縮合を行うことを特徴とする、ポリアリールエーテルの製造方法に関する。
【0024】
加えて、得られる生成物は明らかに改善された色特性を有する。熱反応により重縮合された生成物と比較して、マイクロ波で支持された反応により製造される、粘度数同一の生成物は、改善された加工安定性、及び低減されたオリゴマー含分を有する。
【0025】
本発明による方法により製造可能な成形材料は、ポリアリールエーテル(成分A)を5〜100質量%、とりわけ5〜99.8質量%、たいていは5〜98質量%、好ましくは約20〜96質量%の含分で含む。
【0026】
本発明により製造可能なポリアリールエーテル(成分A)は好適には、一般式(I)
【化4】

[式中、
xは0.5又は1であり、
t及びqは相互に独立して0、1、2、又は3であり、
Q、T、及びZは相互に独立してそれぞれ、−O−、−S−、−SO2−、S=O、C=O、N=N、−RaC=CRb−、及び−CRcd−から選択される化学結合又は基であり、ここで
a及びRbは、相互に独立してそれぞれ水素原子、又はC1〜C12アルキル基であり、かつ
c及びRdは、相互に独立してそれぞれ水素原子、又はC1〜C12アルキル基、C1〜C12アルコキシ基、又はC6〜C18アリール基であり、この際にRc及びRdは場合により、相互に独立してフッ素原子及び/又は塩素原子により置換されているか、又は場合によりRc及びRdに結合されているC原子と一緒にC3〜C12シクロアルキル基(場合により1つの、又は1つより多いC1〜C6アルキル基により置換されている)を形成し、
ただし、基T、Q、及びZのうち少なくとも1つが−SO2−、又はC=Oであり、そしてt及びqが0であれば、Zは−SO2−、又はC=Oであり、
Ar、Ar1は、相互に独立してC6〜C18アリーレン基であり、この際にこれらのアリーレン基は、場合によりC1〜C12アルキル基、C6〜C18アリール基、C1〜C12アルコキシ基、又はハロゲン原子により置換されていてよい]
の繰返単位から構成されている。
【0027】
式(I)の様々な単位は、ランダムに、又はブロック状で分散されてポリアリールエーテル中に存在していてもよい。
【0028】
さらに好ましくは、本発明により製造可能なポリアリールエーテルは、一般式(I)
【化5】

[式中、
xは0.5又は1であり、
t及びqは相互に独立して0、1、2、又は3であり、
Q、T、及びZは相互に独立してそれぞれ、−O−、−SO2−、C=Oから選択される化学結合又は基であり、
ただし、基T、Q、及びZのうち少なくとも1つが−SO2−、又はC=Oであり、そしてt及びqが0であれば、Zは−SO2−、又はC=Oであり、
Ar、Ar1は、相互に独立してC6〜C12アリーレン基であり、この際にこれらのアリーレン基は、場合によりC1〜C12アルキル基、C6〜C12アリール基、C1〜C12アルコキシ基、又はハロゲン原子により置換されていてよい]
の繰返単位から構成されているポリアリールエーテルである。
【0029】
好ましくは、本発明により製造可能なポリアリールエーテルは、一般式(I)[式中、Q、T、及びZは相互に独立してそれぞれ、−O−、−SO2−、又はC=Oの化学結合又は基であり、かつAr及びAr1はそれぞれ、1,4−フェニレン基である]の繰返単位から構成されているポリアリールエーテルである。
【0030】
このように構成されているポリアリールエーテルAの、熱での変換による製造は例えば、GB−A 1 152 035、及びUS 4,870,153に記載されている。ポリアリールエーテル合成のための古典的な熱による方法条件は例えば、EP−A 0 113 112、及びEP−A 0 135 130に記載されている。記載されているのは例えば、非プロトン性極性溶媒中、水不含のアルカリ金属炭酸塩の存在下での、モノマーの変換である。
【0031】
好ましいのは、溶媒としてのN−メチルピロリドンと、触媒としての炭酸カリウムとの組み合わせである。溶融物での変換も、同様に公知である。
【0032】
適切なポリアリールエーテルAの例は、以下の繰返構造単位I1〜I29のうち、少なくとも1つを有するものである(式(I)中、x=0.5)。
【化6−1】

【化6−2】

【化6−3】

【化6−4】

【0033】
式(I)の特に好ましい単位として挙げられるのは、(I1)、(I2)、及び(I8)の単位であり、これらは個別に、又は混合物で存在していてもよい。
【0034】
さらに好ましいのは、(I1)、(I2)、及び(I8)の構造のうち少なくとも1つを有する繰り返し単位から成る、本発明により製造可能なポリアリールエーテルである。
【0035】
ポリアリールエーテルAはまた、その中にポリアリールエーテルセグメント、及び他の熱可塑性ポリマーのセグメント、例えばポリアミド、ポリエステル、芳香族ポリカルボナート、ポリエステルカルボナート、ポリシロキサン、ポリイミド、又はポリエーテルイミドが存在する、コポリマー又はブロックコポリマーであってもよい。
【0036】
コポリマー中のブロック枝若しくはグラフト枝の分子量(数平均)は、通常1,000〜30,000g/molである。様々な構造のブロックは、交互に、又はランダムに配置されていてよい。コポリマー又はブロックコポリマー中のポリアリールエーテルの質量含分は、一般的に少なくとも10質量%である。ポリアリールエーテルの質量含分は、最大99.8質量%、とりわけ最大97質量%であってよい。好ましいのは、ポリアリールエーテルの質量含分が最大90質量%のコポリマー又はブロックコポリマーである。特に好ましいのは、ポリアリールエーテルが20〜80質量%のコポリマー又はブロックコポリマーである。
【0037】
これらのポリアリールエーテルは一般的に、平均分子量Mn(数平均)が、5,000〜60,000g/molの範囲であり、そして相対粘度は0.20〜0.95dl/gである。相対粘度はポリアリールエーテルの溶解性に従って、1質量%のN−メチルピロリドン溶液中、フェノールとジクロロベンゼンとから成る混合物中、又は96%の硫酸中でその都度20℃若しくは25℃で測定される。
【0038】
本発明による熱可塑性成形材料は、さらなる成分Dとして添加剤、例えば充填材及び強化材、又は耐衝撃性変性ゴムを、0〜50質量%、好適には0〜45質量%、及びとりわけ0〜40質量%含む。
【0039】
本発明により製造されるポリアリールエーテルから成る成形材料はまた、他の成分、とりわけ助剤、例えば加工助剤、顔料、安定剤、又は様々な添加剤の混合物を含むことができる。
【0040】
成形材料中には例えば、0〜45質量%、とりわけ0〜40質量%、繊維状又は粒子状の充填材又は強化材、又はこれらの混合物が含まれていてよい。これらの量の記載はそれぞれ、成分の全体量に対するものである。
【0041】
好ましい繊維状の充填材又は強化材は、炭素繊維、チタン酸カリウムウィスカー、アラミド繊維であり、そして特に好ましいのはガラス繊維である。ガラス繊維を使用する際には、マトリックス材料との改善された相容性のために、のり、好ましくはポリウレタンのり、及び接着改善剤が備えられていてよい。一般的に、使用される炭素繊維及びガラス繊維は、直径6〜20μmの範囲である。
【0042】
ガラス繊維の混入はまた、ガラス短繊維の形でも連続繊維(ロービング)の形でも行うことができる。完成した射出成形部材中で、ガラス繊維の平均長さは好適には、0.08〜0.5mmの範囲である。炭素繊維又はガラス繊維はまた、織布、マット、又はガラスロービングクロスの形で使用することもできる。
【0043】
粒子状充填材として適しているのは、非晶質のケイ酸、炭酸塩、例えば炭酸マグネシウム(白亜)、粉末化された石英、雲母、様々なケイ酸塩、例えば粘土、白雲母、黒雲母、スゾライト、スズマレティット(Zinnmaletit)、タルク、緑泥石、金雲母、長石、ケイ酸カルシウム、例えば珪灰石、又はケイ酸アルミニウム、例えばカオリン、特にか焼されたカオリンである。
【0044】
さらなる実施態様によれば、粒子の少なくとも95質量%、好適には少なくとも98質量%が直径(最大寸法)45μm未満、好ましくは40μm未満であり(完成生成物で測定)、そして粒子のいわゆるアスペクト比が1〜25の範囲、好ましくは2〜20の範囲である(完成生成物で測定)、粒子状充填材を使用する。
【0045】
この際に粒子直径は例えば、ポリマー混合物の薄片を電子顕微鏡で撮影し、かつ少なくとも25個、好ましくは少なくとも50個の充填材粒子を評価のために考慮することによって測定する。同様に粒子直径測定は、沈降測定法を介して、例えば"Transactions of ASAE"491p (1983)に従って行うことができる。40μm未満の充填材の質量含分はまた、篩い分析で測定することもできる。アスペクト比とは、粒子直径対厚さ(最大寸法対最少寸法)の比である。
【0046】
粒子状充填材として特に好ましいのは、タルク、カオリン、例えばか焼されたカオリン、又は珪灰石、又はこれらの充填材のうちの2つから、又はすべてから成る混合物である。このなかでもとりわけ、直径40μm未満で、かつアスペクト比が1.5〜25の粒子の含分が少なくとも95質量%のタルクが特に好ましい(それぞれ完成生成物に対して)。好ましいのは、直径20μm未満で、かつアスペクト比が1.2〜20の粒子の含分が少なくとも95質量%のカオリンである(それぞれ完成生成物に対して)。
【0047】
本発明による成形材料は、さらなる成分Eとして、助剤又は添加剤、例えば強化助剤、顔料、安定剤、難燃剤、又は様々な添加剤の混合物を含むことができる。
【0048】
通常の添加剤はまた例えば、酸化防止剤、熱分解防止剤、及び紫外線分解防止剤、潤滑剤、及び離型剤、色素、及び可塑剤である。
【0049】
本発明によればこれらの含分は、成分の全質量に対して0〜30質量%、好ましくは0.2〜30質量%、好適には0〜20質量%、とりわけ0〜15質量%である。成分Eが安定剤である場合には、その含分は通常、成分AからEの全質量に対して最大2質量%、好適には0.01〜1質量%、とりわけ0.01〜0.5質量%である。
【0050】
顔料と色素は一般的に、全成分の合計に対して最大6質量%、好ましくは0.05〜5質量%、及びとりわけ0.1〜3質量%の量で含まれている。
【0051】
熱可塑性樹脂を着色するための顔料は、一般的に公知である(例えば、R.Gaaechter und H.Mueller,Taschenbuch der Kunststoff additive,Carl Hanser Verlag,1983,494〜510ページを参照)。第一に好ましい顔料群として挙げられるのは白色顔料であり、例えば酸化亜鉛、硫化亜鉛、鉛白、[2PbCOs−Pb(OH)2]、リトポン、アンチモン白、及び二酸化チタンである。ともによく慣用される二酸化チタンの結晶変位(ルチル型とアナターゼ型)のうち、本発明による成形材料の白色着色のためにはとりわけルチル型が使用される。本発明により使用可能な黒色顔料は、酸化鉄黒(Fe34)、スピネル黒[Cu(Cr,Fe)24]、マンガン黒(二酸化マンガン、二酸化ケイ素及び酸化鉄から成る混合物)、コバルト黒、及びアンチモン黒、並びに特に好ましくはカーボンブラック(たいていはファーニスブラック、又はガスブラックの形で使用される)である(これについては、G.Benzing,Pigmente fuer Anstrichmittel,Expert−Verlag(1988),p78以降を参照)。
【0052】
特定の色調を調整するために、無機のカラー顔料、例えば酸化クロム緑、又は有機のカラー顔料、例えばアゾ顔料、又はフタロシアニンを、本発明により使用することができる。このような顔料は一般的に市販で手に入る。
【0053】
本発明に従って熱可塑性樹脂材料に添加可能な酸化防止剤、及び熱安定剤は例えば、元素周期表のI族の金属のハロゲン化物、例えばナトリウム、カリウム、リチウムのハロゲン化物、例えば塩化物、臭化物、又はヨウ化物である。さらには、フッ化亜鉛、及び塩化亜鉛を使用することができる。
【0054】
さらには、立体障害フェノール、ヒドロキノン、この群の置換された代替物、第二級芳香族アミン(場合によりリン含有酸若しくはこれらの塩と結合して)、及びこれらの化合物の混合物は、好適には全組成物の質量に対して最大1質量%の濃度で使用可能である。
【0055】
UV安定剤の例は、様々に置換されたレゾルシン、サリシラート、ベンゾトリアゾール、及びベンゾフェノンであり、これらは一般的に最大2質量%の量で使用される。
【0056】
通常は熱可塑性材料の最大1質量%の量で添加される潤滑剤と離型剤は、ステアリルアルコール、ステアリン酸アルキルエステル及びステアリン酸アミド、並びに長鎖脂肪酸を有するペンタエリトリットのエステルである。ジアルキルケトン、例えばジステアリルケトンを使用することもできる。
【0057】
さらなる添加剤としては、いわゆる核形成剤、例えばタルクも考慮される。
【0058】
本発明のさらなる実施態様は、モノマー構成要素を含む反応混合物が、120℃〜280℃の温度で、好ましくは120〜250℃の温度で0.1〜100GHzの範囲のマイクロ波照射による重縮合反応の際に得られることを特徴とする方法に関する。
【0059】
本発明の1つの実施態様は、重縮合の際に溶媒、及び場合により生成水捕捉成分を使用する方法に関する。
【0060】
本発明のさらなる実施態様は、重縮合の際に少なくとも2つの異なるモノマー構成要素を使用し、この際に少なくとも1つのジハロゲン−ジアリールスルホンと、少なくとも1つのジヒドロキシ−ジアリールスルホン及び/又はビスフェノールAを使用する方法に関する。
【0061】
対象となるのはまた、先に述べたような方法で製造可能なポリアリールエーテルである。本発明のさらなる実施態様は、成形材料の全質量に対して以下の成分:
a)モノマー構成要素から出発して、マイクロ波照射を使用しながら製造された少なくとも1つのポリアリールエーテル5〜99.8質量%、
b)繊維状、又は粒子状の充填材又は強化材0〜約60質量%、及び
c)さらなる添加剤0.2〜約30質量%、
を含む熱可塑性樹脂成形材料に関する。
【0062】
本発明のさらなる実施態様は、成形材料の全質量に対して以下の成分:
a)請求項1から9までのいずれか1項に記載の方法により製造される、少なくとも1つのポリアリールエーテル20〜96質量%
b)繊維状、又は粒子状の充填材又は強化材1〜約50質量%、及び
c)さらなる添加剤3〜約30質量%
を含む熱可塑性樹脂成形材料に関する。
【0063】
本発明はさらに、繊維、フィルム、及び成形体の製造のための、先に述べた熱可塑性成形材料の使用に関する。本発明はまた、先に述べた成形材料を用いて製造される繊維、フィルム、成形体に関する。
【0064】
本発明のさらなる実施態様は、成形体、とりわけ家庭用品、電気構造部材、研究室用装置、医療技術装置、又はこれらの部材から選択される成形体に関する。
【0065】
本発明による成形材料は、それ自体公知の方法に従って、例えば押出成形で製造することができる。成形材料は例えば、出発成分A、並びに場合によりD及びEを通常の混合装置、例えばスクリュー式押出機、好適には2軸スクリュー式押出機、Brabender社の粉砕機、又はBanbury社の粉砕機、並びに混練機で混合し、引き続き押出成形することによって製造することができる。通常は、押出体を押出後に冷却し、そして微粉砕する。
【0066】
本発明による成形材料は好適には、成分Aを含む溶液から溶媒(L)(例えばN−メチルピロリドン)中で成分を沈殿させ、そして引き続き場合により抽出し、そして引き続いてまず成分D及びEと通常の混合装置で混合し、そして引き続いて押出成形することによって製造することができる。
【0067】
成分混合の順序は変えることができ、従って2つ又は場合により3つの成分を予備混合することができるが、またすべての成分を一緒に混合することもできる。
【0068】
成分Aはまた、溶液中に予備混合しておくこともできる。成分Dの添加は、場合により溶融物の状態を介して行う。
【0069】
可能な限り均一な成形材料を得るために、充分な完全混合が有利である。このため一般的に平均混合時間は、280℃〜420℃、好ましくは290℃〜380℃の温度で0.2〜30分、とりわけ1〜20分必要となる。
【0070】
本発明による成形材料は、良好な機械的特性、良好な流動性、改善された靭性、とりわけ破断点伸び、及びノッチ付き耐衝撃性、及び改善された固有色を特徴とする。従って本発明による成形材料は、家庭用品のための成形部材、電気構造部材又は電子構造部材、並びに自動車分野のための成形部材の製造に適している。
【0071】
本発明を以下の実施例により説明する。
【0072】
実施例
成形材料の特性
ポリアリールエーテルスルホンの粘度数は、N−メチルピロリドンの1質量%溶液中で25℃で測定する。
【0073】
試験体の熱変形耐性は、ISO 306(ビカーB)により測定する(負荷50N、温度上昇50K/h、ISO試験体に関して)。
【0074】
生成物のノッチ付き耐衝撃性は、ISO 179 1eBにより測定する。
【0075】
材料の破断点伸びは、ISO 527により測定する。生成物の流動性は、キャピラリーレオメーターでの測定により370℃で測る。
【0076】
生成物の溶融安定性は、プレートプレートレオメーターでの溶融粘度の測定により400℃で測る。この際に、55Hzで測定される粘度の変化は、5若しくは60分の時間の間、観察する。
【数1】

【0077】
測定法:
生成物の光学的特性を評価するために、射出成形された試験体(丸いディスク、直径60mm、圧さ2mm)で310℃の材料温度で(ポリスルホン(PSU)に対して)、若しくは350℃(ポリエーテルスルホン(PES)に対して)、及び型温度140℃で製造する。透過性と曇り度(ヘイズ)の測定は、ASTM標準 D 1003に従って行った。
【0078】
表面品質はプレートで視覚的に測定し、そして学業成績表に倣って、1(秀逸)から6(不十分)に区分する。
【0079】
生成物の固有色は、黄色度(YI)を用いてDIN標準6167に従い測定する。
【0080】
実施例1(熱重縮合に対する比較例)
内部温度計、ガス導入管、水分離器付き還流冷却器を有する4lの反応器中に、乾燥したモノマー(試験1.1のためのもの)、ジクロロジフェニルスルホン(DCDPS)、及びビスフェノールA若しくは(試験1.2のための)DCDPS、及びジヒドロキシ−ジフェニルスルホン(DHDPS)を、1.5mol%の余剰DCDPS、及び5mol%の乾燥した余剰炭酸カリウムが窒素雰囲気下で装入されるようにまとめて入れ、撹拌しながらN−メチルピロリドン(NMP)(モノマー濃度1.9mol/l)中に溶解し、そして190℃に加熱する。
【0081】
反応時間としては、190℃での滞留時間を考慮する。この反応水を留去し、かつ、この充填レベルを、NMPの添加により反応の間一定に維持する。
【0082】
この反応を、冷NMPでの希釈により中断し、引き続き140℃で45分間塩化メチル(10l/h)を、このバッチ中に導入する(45分間)。この後で窒素を導入し(20l/h)、そしてこのバッチを冷却する。この生じる塩化カリウムを濾別し、そしてこのポリマー溶液を水中に沈殿させる。引き続きこの生成物を80℃の熱水で24時間抽出し、その後120℃で真空乾燥させる。この時、得られる粉末は、2軸押出機で顆粒化する。このポリマー粘度を、粘度数(VZ/ml/g)を用いて評価する。
【0083】
実施例2(マイクロ波反応器中での、本発明によるポリアリールエーテルの製造)
KPG撹拌機と水排出口を備える50mlのフラスコに、実施例2.2でNMP 20ml、DCDPS 11,483g、DHDPS 9,857g、及び水不含のカリ(炭酸カリウム)5,804gを満たし、そしてPowemax(登録商標)技術搭載のシングルモード電子レンジ内に導入した。マイクロ波の照射(70w)は、190℃で反応混合物をもたらした。三時間後に、反応を中断させた。得られるポリマーは、水中での沈殿、得られる粉末の熱水による抽出、そして以降の乾燥により単離した。複数の試験を行った。
【0084】
相応する試験を、実施例2.1として、ポリスルホン製造のためにも行った。この際に使用される使用物質は、MMP 20ml、DCDPS 11,483g、ビスフェノールA 8,991g、及び水不含のカリ5,804gであった。
【0085】
熱処理によって、若しくはマイクロ波照射によって製造されるポリマーについての試験の結果は、表1及び2に記載されている。
【0086】
【表1】

【0087】
【表2】

【0088】
これらの測定結果からわかるのは、マイクロ波の作用下で行った合成はより短い反応時間でより分子量の高い生成物になるということである。さらに、本発明によるポリマーは、より良好な溶融安定性を示す。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
モノマー構成要素から出発して、マイクロ波照射を使用しながら重縮合を行うことを特徴とする、ポリアリールエーテルの製造方法。
【請求項2】
一般式(I)
【化1】

[式中、
xは0.5又は1であり、
t及びqは相互に独立して0、1、2、又は3であり、
Q、T、及びZは相互に独立してそれぞれ、−O−、−S−、−SO2−、S=O、C=O、N=N、−RaC=CRb−、及び−CRcd−から選択される化学結合又は基であり、ここで
a及びRbは、相互に独立してそれぞれ水素原子、又はC1〜C12アルキル基であり、かつ
c及びRdは、相互に独立してそれぞれ水素原子、又はC1〜C12アルキル基、C1〜C12アルコキシ基、又はC6〜C18アリール基であり、この際にRc及びRdは場合により、相互に独立してフッ素原子及び/又は塩素原子により置換されているか、又は場合によりRc及びRdに結合されているC原子と一緒にC3〜C12シクロアルキル基(場合により1つの、又は1つより多いC1〜C6アルキル基により置換されている)を形成し、
ただし、基T、Q、及びZのうち少なくとも1つが−SO2−、又はC=Oであり、そしてt及びqが0であれば、Zは−SO2−、又はC=Oであり、
Ar、Ar1は、相互に独立してC6〜C18アリーレン基であり、この際にこれらのアリーレン基は、場合によりC1〜C12アルキル基、C6〜C18アリール基、C1〜C12アルコキシ基、又はハロゲン原子により置換されていてよい]
の繰返単位から構成されているポリアリールエーテルが製造されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
一般式(I)
【化2】

[式中、
xは0.5又は1であり、
t及びqは相互に独立して0、1、2、又は3であり、
Q、T、及びZは相互に独立してそれぞれ、−O−、−SO2−、C=Oから選択される化学結合又は基であり、
ただし、基T、Q、及びZのうち少なくとも1つが−SO2−、又はC=Oであり、そしてt及びqが0であれば、Zは−SO2−、又はC=Oであり、
Ar、Ar1は、相互に独立してC6〜C12アリーレン基であり、この際にこれらのアリーレン基は、場合によりC1〜C12アルキル基、C6〜C12アリール基、C1〜C12アルコキシ基、又はハロゲン原子により置換されていてよい]
の繰返単位から構成されているポリアリールエーテルが製造されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
【請求項4】
一般式(I)[式中、Q、T、及びZは相互に独立してそれぞれ、−O−、−SO2−、又はC=Oの化学結合又は基であり、かつAr及びAr1はそれぞれ、1,4−フェニレン基である]の繰返単位から構成されているポリアリールエーテルが製造されることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。
【請求項5】
以下の構造I1〜I29
【化3−1】

【化3−2】

【化3−3】

【化3−4】

のうち少なくとも1つを有する繰り返し単位から成るポリアリールエーテルが製造されることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
【請求項6】
以下の構造I1、I2、及びI8
【化4】

のうち少なくとも1つを有する繰り返し単位から成るポリアリールエーテルが製造されることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。
【請求項7】
前記モノマー構成要素を含む反応混合物が、120℃〜250℃の温度で周波数が0.1〜100GHzの範囲のマイクロ波照射による重縮合反応でもたらされることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。
【請求項8】
重縮合の際に溶媒、及び場合により生成水捕捉成分を使用することを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法。
【請求項9】
重縮合の際に少なくとも2つの異なるモノマー構成要素を使用し、この際に少なくとも1つのジハロゲン−ジアリールスルホン、及び少なくとも1つのジヒドロキシ−ジアリールスルホン、及び/又はビスフェノールAを使用することを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項に記載の方法。
【請求項10】
請求項1から9までのいずれか1項に記載の方法により製造可能なポリアリールエーテル。
【請求項11】
熱可塑性成形材料の全質量に対して以下の成分:
a)モノマー構成要素から出発して、マイクロ波照射を使用しながら製造された少なくとも1つのポリアリールエーテル5〜99.8質量%、
b)繊維状、又は粒子状の充填材又は強化材0〜約60質量%、及び
c)さらなる添加剤0.2〜約30質量%、
を含む、熱可塑性成形材料。
【請求項12】
熱可塑性成形材料の全質量に対して以下の成分:
a)請求項1から9までのいずれか1項に記載の方法によって製造される、少なくとも1つのポリアリールエーテル20〜96質量%
b)繊維状、又は粒子状の充填材又は強化材1〜約50質量%、及び
c)さらなる添加剤3〜約30質量%
を含む、請求項11に記載の熱可塑性成形材料。
【請求項13】
繊維、フィルム、及び成形体を製造するための、請求項11又は12に記載の熱可塑性成形材料の使用。
【請求項14】
請求項11又は12に記載の成形材料を用いて製造される繊維、フィルム、成形体。
【請求項15】
家庭用品、電気構造部材、研究室用装置、医療技術装置、又はこれらの部材から選択される、請求項14に記載の成形体。

【公表番号】特表2011−503310(P2011−503310A)
【公表日】平成23年1月27日(2011.1.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−533554(P2010−533554)
【出願日】平成20年11月11日(2008.11.11)
【国際出願番号】PCT/EP2008/065273
【国際公開番号】WO2009/062923
【国際公開日】平成21年5月22日(2009.5.22)
【出願人】(508020155)ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア (2,842)
【氏名又は名称原語表記】BASF SE
【住所又は居所原語表記】D−67056 Ludwigshafen, Germany
【Fターム(参考)】