JPH06145230A - クロロスルホン化ポリオレフィンの製造法 - Google Patents

クロロスルホン化ポリオレフィンの製造法

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JPH06145230A
JPH06145230A JP30374092A JP30374092A JPH06145230A JP H06145230 A JPH06145230 A JP H06145230A JP 30374092 A JP30374092 A JP 30374092A JP 30374092 A JP30374092 A JP 30374092A JP H06145230 A JPH06145230 A JP H06145230A
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JP
Japan
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chlorine
solvent
sulfuryl chloride
reaction
sulfurous acid
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JP30374092A
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Shinji Ozoe
真治 尾添
Taido Miyagawa
泰道 宮川
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Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/34Introducing sulfur atoms or sulfur-containing groups
    • C08F8/38Sulfohalogenation

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】溶剤に溶解又は懸濁させたポリオレフィンを、
ラジカル発生剤を触媒とし、塩素と亜硫酸ガス、塩素と
塩化スルフリル、塩化スルフリル単独、あるいは塩素と
亜硫酸ガスと塩化スルフリルの三試薬、塩化スルフリル
と亜硫酸ガスを用いて塩素化又は塩素化及びクロロスル
ホン化させる反応に際し、溶剤として、炭素数1〜4
個、且つ分子内に2個以上の水素原子を含むフッ化炭化
水素を用いることを特徴とするクロロスルホン化ポリオ
レフィンの製造法。 【効果】地球の成層圏に存在するオゾン層への悪影響を
示さない工業的製造プロセスを確立する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はクロロスルホン化ポリオ
レフィンの製造法に関するものである。さらに詳しく
は、ポリオレフィンを炭素数1〜4個、且つ分子内に2
個以上の水素原子を含むフッ化炭化水素に溶解又は懸濁
させて塩素化及びクロロスルホン化反応を行なうことに
よりクロロスルホン化ポリオレフィンを製造する方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリオレフィンを溶剤に溶解又は懸濁さ
せてクロロスルホン化ポリオレフィンを製造することが
知られている。又この溶剤として四塩化炭素が用いられ
て来た。しかしながら、1990年6月に行なわれた
『オゾン層を破壊する物質に関するモントリオール議定
書』(以下『議定書』という)の改定により四塩化炭素
が規制対象物質とされた結果、1995年以降、クロロ
スルホン化ポリオレフィンの商業生産用に四塩化炭素を
使用することは困難が伴うことになった。このため四塩
化炭素を使用しない新たなクロロスルホン化ポリオレフ
ィンの製造法が望まれていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、地球環境保
護の観点から、オゾン破壊係数(ODP)の小さい炭素
数1〜4個、且つ分子内に2個以上の水素原子を含むフ
ッ化炭化水素を溶剤に用い、商業的価値を有するクロロ
スルホン化ポリオレフィンの製造法を提供することを目
的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】即ち本発明は、溶剤に溶
解又は懸濁させたポリオレフィンを、ラジカル発生剤を
触媒とし、塩素と亜硫酸ガス、塩素と塩化スルフリル、
塩化スルフリル単独、あるいは塩素と亜硫酸ガスと塩化
スルフリルの三試薬、塩化スルフリルと亜硫酸ガスを用
いて塩素化又は塩素化及びクロロスルホン化させる反応
に際し、溶剤として炭素数1〜4個、且つ2個以上の水
素原子を含むフッ化炭化水素を用いることを特徴とする
クロロスルホン化ポリオレフィンの製造法である。以下
にその詳細について説明する。
【0005】
【作用】本発明における溶剤は、オゾン破壊係数(OD
P)の小さい炭素数1〜4個、且つ2個以上の水素原子
を含むフッ素化炭化水素が用いられる。フッ素化炭化水
素は、一般にクロロフルオロカーボン(CFC:水素を
含まず、塩素原子、フッ素原子及び炭素元素のみからな
る化合物)、ハイドロフルオロカーボン(HFC:塩素
原子を含まず、水素原子、フッ素原子及び炭素元素のみ
からなる化合物)、ハイドロクロロフルオロカーボン
(HCFC:水素原子、塩素原子、フッ素原子及び炭素
元素のみからなる化合物)の三タイプに分類することが
できる。
【0006】CFCは、オゾン破壊係数(ODP)が高
く、今世紀にも全廃しようとする動きがある。一方HF
CやHCFCは、その分子中に水素原子を含むため分解
されやすく、それがオゾン層に到達する前に大部分分解
してしまうことが知られている。従ってHCFCやHF
Cはオゾン破壊係数(ODP)がCFCの場合に比べ1
/10以下と低く、CFCの代替品と考えられている。
【0007】本発明において用いられるフッ素化炭化水
素の沸点は30〜200℃であることが好ましい。
【0008】沸点が30℃未満のフッ素化炭化水素をク
ロロスルホン化ポリオレフィンの製造溶媒として使用し
た場合、通常の塩素化及びクロロスルホン化反応温度で
の蒸気圧が著しく高くなってしまい、工業的な製造が困
難になる。
【0009】一方、沸点が200℃を越えるフッ素化炭
化水素をクロロスルホン化ポリオレフィンの製造溶媒と
して使用した場合、塩素化及びクロロスルホン化反応終
了後、クロロスルホン化ポリオレフィンとその溶媒を分
離することが困難となる。
【0010】炭素数1〜4個且つその分子内に2個以上
の水素原子を含むフッ素化炭化水素には、例えば、1,
2−ジクロロフルオロエタン、1,2−ジブロモ−1,
1−ジフルオロエタン、1,1,2−トリクロロ−1−
フルオロエタン、2−ブロモ−1,1−ジフルオロエタ
ン、2,3−ジブロモ−1,1,1−トリフルオロプロ
パン、2,3−ジクロロ−1,1,1−トリフルオロプ
ロパン、3−クロロ−1,1,1,−トリフルオロプロ
パン、1,1,2−トリクロロ−2,3,3−トリフル
オロシクロブタン等がある。
【0011】塩素化及びクロロスルホン化を行なう反応
はラジカル発生剤を触媒として、塩素と亜硫酸ガス、塩
素と塩化スルフリル、塩化スルフリル単独、あるいは塩
素と亜硫酸ガスと塩化スルフリルの三試薬、塩化スルフ
リルと亜硫酸ガスを、炭素数1〜4個且つその分子内に
2個以上の水素原子を含むフッ素化炭化水素(以下、単
にフッ素化炭化水素という)に溶解あるいは懸濁したポ
リオレフィンと反応させる。塩化スルフリルを添加する
場合には必要に応じて助触媒としてのピリジン、キノリ
ン等のアミン化合物が添加される。反応温度は40〜1
50℃、好ましくは60〜130℃であり、反応圧力は
0〜10kg/cm2 、好ましくは0〜7kg/cm2
である。
【0012】ラジカル発生剤としては、アゾ系化合物あ
るいは有機過酸化物等が用いられる。アゾ系化合物とし
てはα,α´−アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス
シクロヘキサンカルボニトリル、2,2´−アゾビス
(2,4−ジメチルバレロニトリル)等が挙げられ、有
機過酸化物としては過酸化ベンゾイル、過酸化アセチ
ル、過酸化t−ブチル、過安息香酸t−ブチル等が挙げ
られる。好ましくはアゾ化合物であり、特に好ましくは
α,α´−アゾビスイソブチロニトリルである。
【0013】原料となるポリオレフィンには、例えば高
密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン
(LDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDP
E)、超低密度ポリエチレン(VLDPE)、エチレン
酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン・プロピレン
共重合体(EPM)等のエチレンホモポリマー、コポリ
マーが挙げられる。
【0014】反応の終了後、反応溶液中に残存する塩化
水素や亜硫酸ガスを窒素を導入することにより除去し、
必要に応じて安定剤を添加する。安定剤には2,2´−
ビス(4−グリシジルオキシフェニル)プロパンのよう
なエポキシ化合物が好ましい。
【0015】生成物ポリマーを溶剤と分離する方法に
は、水蒸気蒸留、ドラムドライヤー、ベント付き押出機
が知られており、これらの方法により両者が分離され
る。
【0016】しかしながら回収されたフッ素化炭化水素
溶媒中には、溶媒の一部が反応中に塩素化された化合物
が副生物として含有される。これを再び反応に使用する
ことにより、回収されたフッ素化炭化水素溶媒中の副生
物の濃度が徐々に増加する。この副生物は沸点が高いた
めに、溶剤と分離されて得られたクロロスルホン化ポリ
オレフィン中に残存し、エラストマーの物性上様々な悪
影響を与える。このため回収されたフッ素化炭化水素か
ら副生物を除去すること、及びフッ素化炭化水素の塩素
化による副生物の生成そのものを抑えることが重要であ
る。
【0017】回収されたフッ素化炭化水素から副生物を
除去する方法は蒸留によるのが簡便で良い。このように
精製されたフッ素化炭化水素は再び反応器へとリサイク
ルされる。一方反応中におけるフッ素化炭化水素の塩素
化を抑える方法としては、まず塩素化試剤としての塩素
の使用を避け、塩化スルフリルを単独で用いるプロセス
が効果的である。特にこの際の反応温度は60〜130
℃の比較的低温であることが望ましい。
【0018】本発明で言うクロロスルホン化ポリオレフ
ィンには例えば先に述べたような原料ポリオレフィンの
種類に従いクロロスルホン化ポリエチレン、クロロスル
ホン化エチレン・プロピレン共重合体、クロロスルホン
化エチレン・ブテン共重合体、クロロスルホン化エチレ
ン・ヘキセン共重合体、クロロスルホン化エチレン・酢
酸ビニル共重合体が挙げられる。
【0019】得られた生成物は従来のゴムあるいは樹脂
と同様に配合と混練を行ない、加硫物あるいは未加硫物
で使用される。配合剤としては、マグネシアや水酸化カ
ルシウム等の加硫剤、カーボンブラックやホワイトカー
ボン等の補強剤、炭酸カルシウムやタルク等の充填剤、
可塑剤、加工助剤、老化防止剤あるいはTRAやTT等
の加硫促進剤等のゴムあるいは樹脂用配合剤が挙げられ
る。加硫方法には蒸気加硫、UHF加硫、熱空気加硫、
インジェクション、モールドあるいはロートキュアー等
の一般的手法が挙げられる。
【0020】最終用途には既存のクロロスルホン化ポリ
オレフィンと同様、自動車用ホース、ガスホース、産業
用ホース、エスカレーター手摺、電線、レジャーボー
ト、ルーフィング、ポンドライナー、ロール、ベルト、
ブーツ、パッキン、シート、引き布、接着剤、塗料及び
シーラント等が挙げられる。
【0021】
【実施例】次に実施例にもとづき本発明をさらに詳しく
説明するが、これらは本発明を助けるための例であって
本発明はこれらの実施例より何等の制限を受けるもので
はない。
【0022】尚これらの実施例で用いた値は以下の測定
方法に準拠して得られたものである。
【0023】塩素、イオウ量:燃焼フラスコ法 未加硫ゴム物性:JIS K 6300 加硫ゴム物性:JIS K 6301 生成物の色相:目視による 促進劣化による生成物の色相の安定性:70℃ギヤオー
ブン法、目視によるフッ素化炭化水素中の塩素化副生物
の含有量:ガスクロマトグラフィー。
【0024】実施例1 30リッターのグラスライニング製オートクレーブに
1,2−ジブロモ−1,1−ジフルオロエタンを28k
gと、メルトインデックス6.2g/10分、密度
0.95g/ccの高密度ポリエチレンを2.8kg仕
込んだ。
【0025】クロロスルホン化反応の助触媒としてピリ
ジンを0.3g添加した後、反応器のジャケットに蒸気
を通し、120℃で2時間保持することによってポリエ
チレンを均一に溶解した。またこの間、反応器に15リ
ッター/分の流速で窒素ガスを導入し、反応器に混入し
た空気を排除した。
【0026】ラジカル開始剤として14gのα,α´−
アゾビスイソブチロニトリルを1,2−ジブロモ−1,
1−ジフルオロエタン2.9kgに溶解した。この溶液
を連続的に反応器へと添加しつつ、5.9kgの塩化ス
ルフリルを別の投入口より反応器へ添加することにより
反応を行なった。この間3時間を要したが、反応器の圧
力を3.0kg/cm2 に保った。
【0027】反応の終了後、圧力を常圧に戻し反応器の
温度を70℃まで低下させて、70℃に保ちながら窒素
を導入して反応液に残存する亜硫酸ガスと塩化水素ガス
を除いた。安定剤として43gの2,2´−ビス(4−
グリシジルオキシフェニル)プロパンを添加した後、こ
の溶液を130℃に加熱したドラムドライヤーにフィー
ドして、生成物としてのクロロスルホン化ポリエチレン
を溶剤から分離した。生成物は純白の色相を有してお
り、分析の結果このクロロスルホン化ポリエチレンは3
5.3%の塩素と1.2%のイオウを含むことが判っ
た。生ゴムのムーニー粘度(ML1+4,100℃)は5
2であった。
【0028】熱による促進試験より生成物の色相の安定
性を試験したが、70℃の10日を経過しても色相に変
化は見られなかった。
【0029】さらに生成物は表1に示す配合により混練
され、スコーチタイムに代表される未加硫物の物性と引
張り強さ等の加硫物性を測定した。
【0030】得られた値はこれをまとめて表2に示す。
【0031】一方ドラムドライヤーにて分離された1,
2−ジブロモ−1,1−ジフルオロエタンは分析の結果
その0.4%が塩素化を受け、塩素化副生物が生成して
いた。この1,2−ジブロモ−1,1−ジフルオロエタ
ンは蒸留により塩素化副生物を除き、次なる反応に用い
た。
【0032】実施例2 溶媒を1,1,2−トリクロロ−1−フルオロエタンに
代えた以外は実施例1と同一の方法で反応を行ない、生
成物を分離した。
【0033】生成物は純白の色相を有しており、分析の
結果このクロロスルホン化ポリエチレンは35.1%の
塩素と1.3%のイオウを含むことが判った。生ゴムの
ムーニー粘度(ML1+4,100℃)は51であった。
【0034】熱による促進試験より生成物の色相の安定
性を試験したが、70℃の10日を経過しても色相に変
化は見られなかった。
【0035】さらに生成物は表1に示す配合により混練
され、未加硫物の物性と加硫物性を測定した。これをま
とめて表2に示す。
【0036】一方ドラムドライヤーにて分離された1,
1,2−トリクロロ−1−フルオロエタンは分析の結果
その0.5%が塩素化を受け、塩素化副生物が生成して
いた。この1,1,2−トリクロロ−1−フルオロエタ
ンは蒸留により塩素化副生物を除き、次なる反応に用い
た。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は地球の成層圏に存在するオゾン層への悪影響を示さな
い工業的製造プロセスを確立するものである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】溶剤に溶解又は懸濁させたポリオレフィン
    を、ラジカル発生剤を触媒とし、塩素と亜硫酸ガス、塩
    素と塩化スルフリル、塩化スルフリル単独、あるいは塩
    素と亜硫酸ガスと塩化スルフリルの三試薬、塩化スルフ
    リルと亜硫酸ガスを用いて塩素化又は塩素化及びクロロ
    スルホン化させる反応に際し、溶剤として、炭素数1〜
    4個、且つ分子内に2個以上の水素原子を含むフッ化炭
    化水素を用いることを特徴とするクロロスルホン化ポリ
    オレフィンの製造法。
  2. 【請求項2】反応で生成したクロロスルホン化ポリオレ
    フィンを溶剤と分離した後、該溶剤中に副生する該溶剤
    の塩素付加物を系外に除去し、得られた溶媒を再び反応
    に使用することを特徴とする請求項1に記載の製造法。
JP30374092A 1992-11-13 1992-11-13 クロロスルホン化ポリオレフィンの製造法 Pending JPH06145230A (ja)

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