JPH0217571B2 - - Google Patents

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JPH0217571B2
JPH0217571B2 JP60144076A JP14407685A JPH0217571B2 JP H0217571 B2 JPH0217571 B2 JP H0217571B2 JP 60144076 A JP60144076 A JP 60144076A JP 14407685 A JP14407685 A JP 14407685A JP H0217571 B2 JPH0217571 B2 JP H0217571B2
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Buruusutaa Roozu Jon
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G75/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G75/20Polysulfones
    • C08G75/23Polyethersulfones
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/52Polyethers
    • B01D71/522Aromatic polyethers
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/66Polymers having sulfur in the main chain, with or without nitrogen, oxygen or carbon only
    • B01D71/68Polysulfones; Polyethersulfones
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/34Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives
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  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野 本発明はスルホン化ポリアリールエーテルスル
ホン共重合体及びそれから形成されるメンブレン
に関する。 発明の背景 我々は、式 の反覆単位のみを有するポリアリールエーテルス
ルホン重合体は濃硫酸(98%w/w)中に溶解
し、非常に急速にスルホン化されて完全に水溶性
生成物を生ずることを見出した。これは、多分、
ポリマーの副単位(サブユニツト)、 の芳香族環のすべて又は大部分への−SO2OH基
の置換(例7〜9参照)、上記副単位においてオ
ルソもしくはパラ位に配置されたエーテル結合を
もつポリマーの場合に起こるモノスルホン化並び
に上記副単位においてメタ位に配置されたエーテ
ル結合をもつポリマーの場合に起こるジスルホン
化に基因するのであろう。 これに対し、我々は、式 の反覆単位のみを有するポリアリールエーテルス
ルホンは濃硫酸(98%w/w)中において事実上
スルホン化を受けないことを見出した。濃硫酸は
上記ポリマーを溶解はするがポリマーを変化させ
ないのである(例10参照)。なお、発煙硫酸(オ
レウム)及びクロロスルホン酸のような、その他
のスルホン化剤は、そして濃硫酸と少量の発煙硫
酸との混合物でさえも、上記ポリマーを完全にス
ルホン化するか及び/又は分解する(例11及び12
参照)。それ故、前記単位A及びBを含むポリア
リールエーテルスルホン共重合体は濃硫酸(98%
w/w)中で制御スルホン化されて、共重合体中
の単位Bの割合を変えることによつて(完全に水
溶性のポリマーに至るまでの範囲の)親水性スル
ホン化共重合体を与える。 発明の構成 本発明に従えば、式Aの反覆単位、 を式Bの反覆単位、 と共に有する共重合体を制御スルホン化すること
によつて誘導される、式A及びBの反覆単位 (式中、Yは水素、アルカリ金属又はNR4
表し、Rはアルキル基を表し、nは0,1又は2
の数であるが、実質上すべての反覆単位Aにおい
てnは0より大であり、反覆単位A中の副単位 の酸素原子がオルト又はパラ位置の場合には実質
上すべての反覆単位Aにおいてnは1であり、反
覆単位中の副単位 の酸素原子がメタ位置の場合には実質上すべての
反覆単位Aにおいてnは2である)を有する親水
性スルホン化共重合体であつて、単位A及びBの
組成比が単位A:1〜99モル%及び単位B:99〜
1モル%である皮膜形成性ポリアリールエーテル
スルホン共重合体が提供される。 発明の作用及び効果 本発明の好ましいポリアリールエーテルスルホ
ン共重合体は、単位A1〜99モル%及び単位B99
〜1モル%の共重合体、特に単位A5〜80モル%
及び単位B95〜20モル%の共重合体をスルホン化
することによつて誘導されるものである。 スルホン化反応の制御は、生成共重合体が室温
における吸水度約2重量%水吸収から水中完全溶
解までに相当する親水性の度合をもつようにしな
ければならない。 本発明の親水性重合体(室温において、好まし
くは約2〜40重量%の水、更に好ましくは5〜30
重量%の水を吸収する)は、それらが親水性を特
徴とするばかりでなく相当量の水(例えば20重量
%までの水を含む場合でされも相当の強度を保持
するから(例5参照)、メンブレン(膜)材料、
例えば、脱塩や微生物除去のような限外過(ウ
ルトラフイルトレーシヨン)プロセス用メンブレ
ンとして潜在的に有用である。 −SO2OH基でスルホン化された上に定義した
共重合体のアイオノマーは、例えば、−SO2OH基
をSO3−M+(Mはアルカリ金属もしくはNR4,R
はアルキル基)のような塩に転化させることによ
つて、容易に調製することができる。これらも、
また、親水性重合体としての用途をもつ。従つ
て、本発明の共重合体のスルホニル基は式−
SO2OY〔式中YはH、アルカリ金属もしくはNR4
(Rはアルキル基)を示す〕を有するものが好ま
しい。 本発明に係る共重合体は、我々の特開昭59−
74128号公報(特公昭62−28169号公報)に記載の
方法によつて製造することができる。更に具体的
に例示すれば、先ず、カナダ特許第847963号に記
載のように、例えばヒドロキノン、カテコールも
しくはレゾルシノールのような適当なジヒドロキ
シフエノールと4,4′―ジヒドロキシジフエニル
スルホンとのヒドロキシモノマーを4,4′―ジク
ロロジフエニルスルホンと一般にはほぼ等モル量
でアルカリ金属の炭酸塩もしくは重炭酸塩の存在
下に、例えばスルホンもしくはスルホキシド溶媒
中で縮合反応させてスルホン化前のポリアリール
スルホン共重合体を得る。反応条件には特に限定
はないが、例えば120〜240℃の温度、場合によつ
てはそれ以上の分解が起らないような温度で、
0.75〜9時間程度反応させて換算粘度(Reduced
Viscosity)0.27〜1.96の共重合体を得ることがで
きる。このようにして得られた共重合体は、本明
細書の例1及び2に示したように、一般的なスル
ホン化方法によつて、反覆単位Aのみがスルホン
化されたスルホン化ポリアリールエーテルスルホ
ン共重合体を得ることができる。 上記のようにして得られたスルホン化ポリアリ
ールエーテルスルホン共重合体は例えば米国特許
第3709841号(1973年1月9日発行)に記載され
ているような周知のポリマー製膜技術を用いてメ
ンブレン化することができる。この中で最も広く
使用されている製膜技術は本明細書の例4〜6の
ように例えばジメチルホルムアミドのような適当
な溶媒にポリマーを溶解して流延(キヤストフイ
ルム)する方法である。 実施例 本発明を以下の実施例によつて説明する。 例 1 反覆単位A(副単位中のエーテル結合はパラ位)
及びBを単位A25モル%(従つて単位B75モル
%)で含む共重合体(20g)を濃硫酸(98%w/
w)(110ml)と一緒に18時間振とうし、非常に粘
稠な溶液を得た。更に濃硫酸(50ml)を添加し、
更に18時間(即ち、合計36時間)振とうしつづけ
た。 次に、この溶液をワーリングブレンダー中の蒸
留水(800ml)中に注ぎ、白色沈殿を生ぜしめた。
この白色沈殿を過し、ブレンダー中で清浄水で
各洗浄毎に過分離し乍ら3回洗浄した。 生成物を真空オーブン中約65℃で一夜乾燥し
た。 本例において、様々な組成(単位A25〜66.7モ
ル%、従つて単位B75〜33.3モル%)の反覆単位
A及びBの共重合体を用いた。調製したすべての
生成物は、220MHz NMR分光分析法による分
析によつて、ポリマー鎖の実質上すべての副反覆
単位 上にモノスルホン化されているが、反覆単位Bの
いずれもスルホン化されていないことが示され
た。すべての生成物がジメチルホルムアミド及び
ジメチルスルホキシドに可溶であつた。 例 2 反覆単位A(副単位のエーテル結合パラ位)及
びBを単位A80モル%単位B20モル%で含む共重
合体を濃硫酸(98%w/w)(20ml)と一夜振と
うした。濃硫酸(20ml)を更に添加して更に24時
間振とうを続けた。次に、この溶液をワーリング
ブレンダー中の蒸留水中に注ぎ、白沈を生ぜしめ
た。この白色沈殿を過し、水で4回洗浄し、真
空オーブン中で一夜乾燥させた。 反覆単位A(副単位のエーテル結合パラ位)及
びBをそれぞれ、A5モル%/B95モル%、A90モ
ル%/B10モル%及びA40モル%/B60モル%で
含む共重合体を、共重合体の量及び濃硫酸の使用
量は異なるが、上記共重合体A80モル%/B20モ
ル%と同様の方法でスルホン化した。 生成物を220MHz分光分析法によつて分析し、
生成ポリマー鎖の副反覆単位、 の実質上すべてがモノスルホン化されているが、
反覆単位Bのいずれにもスルホン化が起つていな
いことを確認した。 例 3 例2のスルホン化共重合体のナトリウム塩を過
剰のNaOH溶液中で中和することによつて調製
した。スルホン化A10モル%/B90モル%共重合
体の中和について代表例として説明する。 例2のスルホン化A10モル%/B90モル%共重
合体(50g)を水(600ml)中NaOH(30g)溶
液中で一夜撹拌した。次に、この混合物を60〜80
℃に終日加熱し、40℃に冷却した。生成物を過
し、水で4回洗浄しそしてオーブンで乾燥した。 スルホン化A10モル%/B90モル%、A20モル
%/B80モル%及びA40モル%/B60モル%共重
合体のナトリウム含量を火炎発光分光分析法
(FES)を用いて測定し、すべての単位Aがモノ
スルホン化されていることを示すNMR分光分析
を確認した。結果は次の通りであつた。
【表】 例 4 例2の共重合体のスルホン化前後の水吸収及び
例3の中和スルホン化共重合体の水吸収を、共重
合体の乾燥フイルム(ジメチルホルムアミド溶液
から流延)を最初に常温で24時間水中に浸した
後、測定した。結果は次の通りであつた。
【表】 例 5 例2のスルホン化A40モル%/B60モル%及び
A80モル%/B20モル%共重合体の機械的性質
を、流延フイルム形状において、乾燥状態と水吸
収後とについて試験した。比較のために、単位B
(スルホン化されていない)のみを含むホモポリ
マーについても試験した。結果は次の通りであつ
た。
【表】 (注) −:測定せず
例 6 反覆単位A(副単位中のエーテル結合メタ位)
及びBをA40モル%及びB60モル%で含む共重合
体(5g)を濃硫酸(98%w/w)中に溶解し、
36時間放置した。この溶液を蒸留水中に注ぎ白沈
を生ぜしめた。この白色沈殿を過し、水で3回
洗浄し、そしてオーブン乾燥した。生成物を
220MHz分光分析法で分析し、生成ポリマー鎖中
の副反覆単位、 の実質上すべてがジスルホン化されているが、反
覆単位Bはスルホン化されていないことを確認し
た。 この共重合体の水吸収を、共重合体の最初乾燥
状態のフイルム(ジメチルホルムアミド溶液から
流延)を室温で24時間水中に浸した後測定した。
得られた水吸収量は7.5重量%であつた。 例 7 反覆単位A(副単位中のエーテル結合パラ位)
のホモポリマー(10g)を撹拌し乍ら濃硫酸(98
%w/w)中に溶解し、経時的にサンプル(50
ml)を取り出して、希硫酸もしくは飽和硫酸ナト
リウム中で沈殿せしめた。様々なスルホン化時間
に対応したポリマーサンプルをジメチルスルホキ
シド溶液として220MHz NMR分光分析法で分
析して以下の性質をもつことを確認した。 1時間 単位の85%が−SO2OH基を有する (Na塩として単離)。 2時間 単位の99%が−SO2OH基を有する (Na塩として単離)。 4.5時間 単位の100%が−SO2OH基を有する (Na塩として単離)。 23時間 単位の98%が−SO2OH基を有する (遊離酸として単離)。 実質上すべての単位が一つの−SO2OH基を有
していた。 例 8 反覆単位A(副単位中のエーテル結合オルソ位)
のホモポリマーを濃硫酸(98%w/w)中でスル
ホン化し、生成物を濃硫酸溶液として220MHz
NMR分光分析法で分析した(生成物はこの酸溶
液を水中に注ぐことによつては沈殿しなかつた)。
上記反覆単位A(副単位中のエーテル結合パラ位)
のホモポリマーの場合のように、この生成物は実
質上すべての副単位が一つの−SO2OH基をもつ
ように急速にスルホン化されたことを認めた。 例 9 反覆単位A(前記副単位中のエーテル結合メタ
位)のホモポリマーを濃硫酸(98%w/w)中で
スルホン化し、生成物を濃硫酸中の溶液として
(この生成物は酸溶液を水中に注ぐことによつて
は沈殿しなかつた)220MHzNMR分光分析法に
よつて分析した。前述の反覆単位A(前記副単位
中のエーテル結合パラもしくはオルソ位)のホモ
ポリマーの場合のように、生成物は素早くスルホ
ン化されたことを認めたが、本例では実質上すべ
ての副単位は二つの−SO2OH基を有していた。 例 10 反覆単位Bを含むホモポリマー(50g)を濃硫
酸(98%w/w)(200ml)中に溶解し、72時間放
置し、希硫酸中において沈殿せしめ、洗浄し、細
断し、乾燥した。生成物の赤外及びNMRスペク
トルによつて生成物が出発物質と同一物質である
ことが確認した。 例 11 反覆単位Bを含むホモポリマー(20g)をクロ
ロスルホン酸(100ml)に添加した。僅かな泡立
ちがみられ、そして白色の発煙があつた。一夜放
置後(クロロスルホン酸中のポリマー滞留時間計
20時間)、この溶液を濃硫酸(98%w/w)300ml
中に注ぎ、そしてこの溶液を次に氷上に注いだ。
非常に微細な沈殿が生成し、これを非常にゆつく
り過し、水で1回洗浄し、次いで乾燥した。こ
の生成物はほとんど完全に水に溶解するようであ
り、高度にスルホン化されていることを示した。 例 12 反覆単位Bのホモポリマー(20g)を発煙硫酸
(150ml)と混合し、一夜放置した。生成した黒色
溶液は未だ不溶解ポリマーを含んでいたので、更
に5時間撹拌し、次いで水中に注いだ。沈殿は生
成しなかつたが、その代りに茶色味を帯びた橙色
の溶液が得られた。生成物は、高度にスルホン化
されたものであるか又は完全に分解したものと推
定され、処分した。 別の実験では、前記反覆単位Bのホモポリマー
(15g)を濃硫酸(98%w/w)に溶解し、次に
発煙硫酸(50ml)を添加し、この溶液を30分間撹
拌し、そして氷上に注いで一夜放置した。ゴム状
の白色固形物が沈殿し、これを洗浄、乾燥した。
この生成物は高度にスルホン化されたものである
ことを確認した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 式A及びBの反覆単位 (式中、Yは水素、アルカリ金属又はNR4
    表し、Rはアルキル基を表し、nは0,1又は2
    の数であるが、実質上すべての反覆単位Aにおい
    てnは0より大であり、反覆単位A中の副単位 の酸素原子がオルト又はパラ位置の場合には実質
    上すべての反覆単位Aにおいてnは1であり、反
    覆単位中の副単位 の酸素原子がメタ位置の場合には実質上すべての
    反覆単位Aにおいてnは2である)を有する親水
    性スルホン化共重合体であつて、単位A及びBの
    組成比が単位A:1〜99モル%及び単位B:99〜
    1モル%である皮膜形成性ポリアリールエーテル
    スルホン共重合体。 2 前記ポリアリールエーテルスルホン共重合体
    が単位A:5〜80モル%及び単位B:95〜20モル
    %を有する特許請求の範囲第1項記載の共重合
    体。 3 式A及びBの反覆単位 (式中、Yは水素、アルカリ金属又はNR4
    表し、Rはアルキル基を表し、nは0,1又は2
    の数であるが、実質上すべての反覆単位Aにおい
    てnは0より大であり、反覆単位A中の副単位 の酸素原子がオルト又はパラ位置の場合には実質
    上すべての反覆単位Aにおいてnは1であり、反
    覆単位中の副単位 の酸素原子がメタ位置の場合には実質上すべての
    反覆単位Aにおいてnは2である)を有する親水
    性スルホン化共重合体であつて、単位A及びBの
    組成比が単位A:1〜99モル%及び単位B:99〜
    1モル%である皮膜形成性ポリアリールエーテル
    スルホン共重合体から形成されるメンブレン。
JP60144076A 1978-09-05 1985-07-02 ポリアリールエーテルスルホン共重合体及びそれから形成されるメンブレン Granted JPS6143630A (ja)

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GB35589/78 1978-09-05
GB7835589 1978-09-05
GB7902490 1979-01-24
GB02490/79 1979-01-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6143630A JPS6143630A (ja) 1986-03-03
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JP8853859A Pending JPH0321333A (ja) 1978-09-05 1988-03-09 限外濾過、脱塩及び微生物除去などのプロセス用の膜

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JP (3) JPS5548222A (ja)
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