JPH0621167B2 - ポリ(アリーレンスルフイド)の製造方法 - Google Patents
ポリ(アリーレンスルフイド)の製造方法Info
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- JPH0621167B2 JPH0621167B2 JP60108059A JP10805985A JPH0621167B2 JP H0621167 B2 JPH0621167 B2 JP H0621167B2 JP 60108059 A JP60108059 A JP 60108059A JP 10805985 A JP10805985 A JP 10805985A JP H0621167 B2 JPH0621167 B2 JP H0621167B2
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- halothiophenol
- alkali metal
- mercaptobenzene
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- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G75/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
- C08G75/02—Polythioethers
- C08G75/0204—Polyarylenethioethers
- C08G75/025—Preparatory processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、アリーレンスルフイド重合体の製造に関す
る。その面の1つにおいて、本発明はアリーレンスルフ
イド重合体の新規な製造方法および重合体自体に関す
る。その面のもう1つにおいては、本発明は、使用する
反応体の性質によりアリーレンスルフイド重合体の性質
の変化に関する。
る。その面の1つにおいて、本発明はアリーレンスルフ
イド重合体の新規な製造方法および重合体自体に関す
る。その面のもう1つにおいては、本発明は、使用する
反応体の性質によりアリーレンスルフイド重合体の性質
の変化に関する。
本発明の特別の面の1つまたはそれ以上において、本発
明は米国特許第3,354,129号明細書の方法によ
つて製造されたような重合体の新規な製造方法およびア
リーレンスルフイド重合体の他の製造方法に関する。米
国特許第3,354,129号明細書には、ポリハロ置
換芳香族炭化水素、アルカリ金属硫化物および極性有機
化合物からの重合体の製造方法が開示されている。ハロ
チオフエノールのアルカリ金属塩を、重合において硫黄
源として使用する米国特許第3,940,375号明細
書のように同様の反応体を用いる他の方法が示されてい
る。
明は米国特許第3,354,129号明細書の方法によ
つて製造されたような重合体の新規な製造方法およびア
リーレンスルフイド重合体の他の製造方法に関する。米
国特許第3,354,129号明細書には、ポリハロ置
換芳香族炭化水素、アルカリ金属硫化物および極性有機
化合物からの重合体の製造方法が開示されている。ハロ
チオフエノールのアルカリ金属塩を、重合において硫黄
源として使用する米国特許第3,940,375号明細
書のように同様の反応体を用いる他の方法が示されてい
る。
ハロチオフエノール、アルカリ金属水酸化物および有機
アミドの反応混合物の重合において生成した重合体の分
子量は、反応体として使用するアルカリ金属水酸化物対
ハロチオフエノールのモル比を増加することによつて増
大できることが今や見いだされた。
アミドの反応混合物の重合において生成した重合体の分
子量は、反応体として使用するアルカリ金属水酸化物対
ハロチオフエノールのモル比を増加することによつて増
大できることが今や見いだされた。
従つて、本発明の目的は、高分子量を有するアリーレン
スルフイド重合体の製造方法を提供することである。
スルフイド重合体の製造方法を提供することである。
本発明の他の目的は、アリーレンスルフイド重合体の製
造において使用する反応体のモル比を調節することによ
つてアリーレンスルフイド重合体の分子量を制御する方
法を提供することである。本発明の他の面、目的および
利点は、本明細書および添付特許請求の範囲を読めば明
らかである。
造において使用する反応体のモル比を調節することによ
つてアリーレンスルフイド重合体の分子量を制御する方
法を提供することである。本発明の他の面、目的および
利点は、本明細書および添付特許請求の範囲を読めば明
らかである。
発明の記述 本発明により、アルカリ金属水酸化物、有機アミドおよ
びハロチオフエノールを接触させて、反応混合物の少な
くとも1部を重合条件に保つことによつて、高分子量を
有する重合体を生成するようにアルカリ金属水酸化物対
ハロチオフエノールがモル比約1.6〜約3.2の範囲
内で存在するアルカル金属水酸化物およびハロチオフエ
ノールとの反応混合物を形成する、重合体の製造方法が
提供される。
びハロチオフエノールを接触させて、反応混合物の少な
くとも1部を重合条件に保つことによつて、高分子量を
有する重合体を生成するようにアルカリ金属水酸化物対
ハロチオフエノールがモル比約1.6〜約3.2の範囲
内で存在するアルカル金属水酸化物およびハロチオフエ
ノールとの反応混合物を形成する、重合体の製造方法が
提供される。
本発明の方法において使用できるハロチオフエノール
は、 式 XRSH (式中、Rはアリーレン、アルキル置換アリーレン、シ
クロアルキル置換アリーレンおよびアリール置換アリー
レンから選ばれた2価の炭化水素基であり、前記R基中
の炭素原子数は約6〜約20の範囲内であり、かつXは
フツ素、塩素、臭素およびヨウ素から選ばれたハロゲン
である)によつて示すことができる。
は、 式 XRSH (式中、Rはアリーレン、アルキル置換アリーレン、シ
クロアルキル置換アリーレンおよびアリール置換アリー
レンから選ばれた2価の炭化水素基であり、前記R基中
の炭素原子数は約6〜約20の範囲内であり、かつXは
フツ素、塩素、臭素およびヨウ素から選ばれたハロゲン
である)によつて示すことができる。
本発明の方法において使用できる若干の利用できるハロ
チオフエノールの例としては、1−クロロ−4−メルカ
プト−ベンゼン(p−クロロチオフエノール)、1−メ
チル−2−ブロモ−4−メルカプトベンゼン、1−エチ
ル−2−イソプロピル−4−フルオロ−5−メルカプト
ベンゼン、1−ブチル−2−ヘキシル−3−クロロ−4
−メルカプトベンゼン、1−デシル−2−ブロモ−4−
メルカプトベンゼン、1−テトラデシル−3−ヨード−
5−メルカプトベンゼン、1−ブロモ−2−シクロヘキ
シル−4−メルカプトベンゼン、1−フエニル−2−ク
ロロ−3−メルカプトベンゼン、1−フルオロ−4−メ
ルカプトナフタリン、4−クロロ−4−メルカプトビフ
エニルなどおよびこれらの混合物がある。p−クロロチ
オフエノールが好ましい。
チオフエノールの例としては、1−クロロ−4−メルカ
プト−ベンゼン(p−クロロチオフエノール)、1−メ
チル−2−ブロモ−4−メルカプトベンゼン、1−エチ
ル−2−イソプロピル−4−フルオロ−5−メルカプト
ベンゼン、1−ブチル−2−ヘキシル−3−クロロ−4
−メルカプトベンゼン、1−デシル−2−ブロモ−4−
メルカプトベンゼン、1−テトラデシル−3−ヨード−
5−メルカプトベンゼン、1−ブロモ−2−シクロヘキ
シル−4−メルカプトベンゼン、1−フエニル−2−ク
ロロ−3−メルカプトベンゼン、1−フルオロ−4−メ
ルカプトナフタリン、4−クロロ−4−メルカプトビフ
エニルなどおよびこれらの混合物がある。p−クロロチ
オフエノールが好ましい。
本発明の方法において使用する有機アミドは、使用する
反応温度および圧力において実質的に液体でなければな
らない。アミドは環式または非環式であり得、かつ分子
当たり1個〜約10個の炭素原子を有し得る。若干の適
当なアミドの例としては、ホルムアミド、アセトアミ
ド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルム
ホルムアミド、N,N−ジプロピルブチルアミド、2−
ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、カプロラク
タム、N−メチル−カプロラクタム、N,N−エチレン
ジ−2−ピロリドン、ヘキサメチルホスホルアミド、テ
トラメチル尿素などおよびこれらの混合物がある。N−
メチル−2−ピロリドンが好ましい。
反応温度および圧力において実質的に液体でなければな
らない。アミドは環式または非環式であり得、かつ分子
当たり1個〜約10個の炭素原子を有し得る。若干の適
当なアミドの例としては、ホルムアミド、アセトアミ
ド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルム
ホルムアミド、N,N−ジプロピルブチルアミド、2−
ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、カプロラク
タム、N−メチル−カプロラクタム、N,N−エチレン
ジ−2−ピロリドン、ヘキサメチルホスホルアミド、テ
トラメチル尿素などおよびこれらの混合物がある。N−
メチル−2−ピロリドンが好ましい。
本発明の方法において使用できるアリカリ金属水酸化物
としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウムおよびこ
れらの混合物がある。形成される重合体の固有粘度を最
大にするように、ハロチオフエノール1モル当たりアル
カリ金属水酸化物のモル比が、約1.6〜約3.2の範
囲内、好ましくは約1.8〜約2.8の範囲内、最も好
ましくは約2.0〜約2.4の範囲内に保たれること
は、本発明にとつて重要である。
としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウムおよびこ
れらの混合物がある。形成される重合体の固有粘度を最
大にするように、ハロチオフエノール1モル当たりアル
カリ金属水酸化物のモル比が、約1.6〜約3.2の範
囲内、好ましくは約1.8〜約2.8の範囲内、最も好
ましくは約2.0〜約2.4の範囲内に保たれること
は、本発明にとつて重要である。
本開示に添付する図面は生成された重合体の固有粘度対
本開示において後に示す例において生じるデータを用い
た、本発明において用いる好ましいアルカリ金属水酸化
物および好ましいハロチオフエノールのp−クロロフエ
ノール1モル当たり水酸化ナトリウムのモル比の関係を
示すグラフである。図面は、本発明が使用できる範囲を
図式的に示す。
本開示において後に示す例において生じるデータを用い
た、本発明において用いる好ましいアルカリ金属水酸化
物および好ましいハロチオフエノールのp−クロロフエ
ノール1モル当たり水酸化ナトリウムのモル比の関係を
示すグラフである。図面は、本発明が使用できる範囲を
図式的に示す。
アルカリ水酸化物対ハロチオフエノールの高い比を用い
て本明細書において示される本発明の反応機構は等モル
量を用いる場合の反応機構と全く異なると仮定する。こ
の反応機構の仮定的差は、本発明の方法による高分子重
合体の製造を説明するが、一方アルカリ金属水酸化物お
よびハロチオフエノールの等モル量を用いて低分子量重
合体が製造される。等モル量を用いることによつて、ハ
ロチオフエノールのアルカリ金属塩が生成すると考えら
れる。次いで、この塩は、自己縮合して、重合体および
塩化ナトリウム副生物を生成する。過剰のアリカリ金属
水酸化物は、ハロチオフエノールと反応してハロチオフ
エノールのナトリウム塩を生成できるのみでなく、アル
カリ金属水酸化物および有機アミド、通常N−メチル−
2−ピロリドンの間に反応してアルカリ金属アミノアル
カノエートを形成できる本発明の提案された機構はこれ
と対照をなしている。アリカリ金属アミノアルカノエー
トとハロチオフエノールのアルカリ金属塩の反応によつ
て高分子量のポリ(アリーレンスルフイド)が形成され
る。
て本明細書において示される本発明の反応機構は等モル
量を用いる場合の反応機構と全く異なると仮定する。こ
の反応機構の仮定的差は、本発明の方法による高分子重
合体の製造を説明するが、一方アルカリ金属水酸化物お
よびハロチオフエノールの等モル量を用いて低分子量重
合体が製造される。等モル量を用いることによつて、ハ
ロチオフエノールのアルカリ金属塩が生成すると考えら
れる。次いで、この塩は、自己縮合して、重合体および
塩化ナトリウム副生物を生成する。過剰のアリカリ金属
水酸化物は、ハロチオフエノールと反応してハロチオフ
エノールのナトリウム塩を生成できるのみでなく、アル
カリ金属水酸化物および有機アミド、通常N−メチル−
2−ピロリドンの間に反応してアルカリ金属アミノアル
カノエートを形成できる本発明の提案された機構はこれ
と対照をなしている。アリカリ金属アミノアルカノエー
トとハロチオフエノールのアルカリ金属塩の反応によつ
て高分子量のポリ(アリーレンスルフイド)が形成され
る。
重合が行われる温度は、広範囲にわたつて変り得るが、
一般に約125℃〜約450℃、好ましくは約175℃
〜約350℃の範囲内である。反応時間もまた1部反応
温度によつてかなり変わり得るが一般に約10分〜約3
日、好ましくは約1時間〜約8時間の範囲内である。反
応は種々の圧力において行うことができるが、反応圧力
は有機アミドおよびハロチオフエノールを実質的に液相
に保つに十分でなければならない。
一般に約125℃〜約450℃、好ましくは約175℃
〜約350℃の範囲内である。反応時間もまた1部反応
温度によつてかなり変わり得るが一般に約10分〜約3
日、好ましくは約1時間〜約8時間の範囲内である。反
応は種々の圧力において行うことができるが、反応圧力
は有機アミドおよびハロチオフエノールを実質的に液相
に保つに十分でなければならない。
本発明の方法によつて製造されたアリーレンスルフイド
重合体は、従来の操作、例えば重合体をろ過し、次いで
水洗、または反応混合物を水をもつて希釈し、次いで重
合体ろ過し次いで水洗して、任意にさらにメタノールな
どによつて洗浄することによつて反応混合物から分離で
きる。
重合体は、従来の操作、例えば重合体をろ過し、次いで
水洗、または反応混合物を水をもつて希釈し、次いで重
合体ろ過し次いで水洗して、任意にさらにメタノールな
どによつて洗浄することによつて反応混合物から分離で
きる。
本発明の方法によつて製造されたアリーレンスルフイド
重合体は、充てん剤、顔料、増量剤、他の重合体などと
ブレンドできる。このアリーレンスルフイド重合体は架
橋および(または)連鎖延長、例えば遊離酸素含有気体
の存在下に約480℃までの温度に加熱することによつ
て硬化して、高い熱安定性および良好な耐薬品性を有す
る硬化製品を得ることができる。これらのアリーレンス
ルフイド重合体は被覆、フイルム、成形品および繊維の
製造に有用である。
重合体は、充てん剤、顔料、増量剤、他の重合体などと
ブレンドできる。このアリーレンスルフイド重合体は架
橋および(または)連鎖延長、例えば遊離酸素含有気体
の存在下に約480℃までの温度に加熱することによつ
て硬化して、高い熱安定性および良好な耐薬品性を有す
る硬化製品を得ることができる。これらのアリーレンス
ルフイド重合体は被覆、フイルム、成形品および繊維の
製造に有用である。
下記の例は、本発明の最良の実施態様を示すために提供
される。これらの例は例示的なものであるように意図さ
れ、しかも限定的であるとは解釈すべきではない。
される。これらの例は例示的なものであるように意図さ
れ、しかも限定的であるとは解釈すべきではない。
例1 この例において、NaOHとp−クロロチオフエノールの反
応によるポリ(フエニレンスルフイド)(PPS)の製造
用実験装置を説明する。1の撹拌オートクレーブ〔AB
−100s型、オートクレーブ・エンジニアズ(Autocl
ave Engineers)、オクラホマ州タルサ所在〕にN−メ
チルピロリドン〔NMP、工業銘柄、ビー・エイ・エス・
エフ・ワイアンドット・コーポレーション、(BASF Wya
ndotte Corp.)、ニユージヤージー州パーシツパニー所
在から供給〕3.5モル(338ml)、p−クロロチオ
フエノール〔アルドリツヒ・ケミカル・カンパニー(Al
drich Chemical Compay)、ウイスコンシン州ミルウオ
ーキー所在から供給、ロツトAHD114ME〕1.0モル
(114.6g)および固体NaOH〔試薬用、マリンクロ
ツト・インコーポレーテツド(Mallinckrodt,Inc.)か
ら供給、ミズーリ州セントルイス所在から供給、ロツト
KPGK〕の種々の量(0.5モル〜3モル)を装入した。
反応器を密封し、次いで撹拌しながら約200psi N2を
もつて加圧することによつて6回脱気し、続いてガス抜
きした。反応器を密封し、次いで約160℃〜165℃
に加熱した。次に、反応器をガス抜きし、約0.5scfm
のN2流を反応器のヘツドスペースにフラツシユし、次い
で反応器温度を約45分〜60分の時間にわたつて約2
10℃に上昇した。この時間の間に、流出N2流の冷却に
よつて留出物約14ml〜20mlを捕集した。反応器を再
び密封し、次いで絶えず撹拌しながら約3時間約245
℃に加熱した。次いで、反応器を撹拌しながら約120
℃に放冷し、続いて撹拌せずに一夜室温に冷却した。
応によるポリ(フエニレンスルフイド)(PPS)の製造
用実験装置を説明する。1の撹拌オートクレーブ〔AB
−100s型、オートクレーブ・エンジニアズ(Autocl
ave Engineers)、オクラホマ州タルサ所在〕にN−メ
チルピロリドン〔NMP、工業銘柄、ビー・エイ・エス・
エフ・ワイアンドット・コーポレーション、(BASF Wya
ndotte Corp.)、ニユージヤージー州パーシツパニー所
在から供給〕3.5モル(338ml)、p−クロロチオ
フエノール〔アルドリツヒ・ケミカル・カンパニー(Al
drich Chemical Compay)、ウイスコンシン州ミルウオ
ーキー所在から供給、ロツトAHD114ME〕1.0モル
(114.6g)および固体NaOH〔試薬用、マリンクロ
ツト・インコーポレーテツド(Mallinckrodt,Inc.)か
ら供給、ミズーリ州セントルイス所在から供給、ロツト
KPGK〕の種々の量(0.5モル〜3モル)を装入した。
反応器を密封し、次いで撹拌しながら約200psi N2を
もつて加圧することによつて6回脱気し、続いてガス抜
きした。反応器を密封し、次いで約160℃〜165℃
に加熱した。次に、反応器をガス抜きし、約0.5scfm
のN2流を反応器のヘツドスペースにフラツシユし、次い
で反応器温度を約45分〜60分の時間にわたつて約2
10℃に上昇した。この時間の間に、流出N2流の冷却に
よつて留出物約14ml〜20mlを捕集した。反応器を再
び密封し、次いで絶えず撹拌しながら約3時間約245
℃に加熱した。次いで、反応器を撹拌しながら約120
℃に放冷し、続いて撹拌せずに一夜室温に冷却した。
形成された固体重合体を反応器から取り出し、熱水をも
つて数回洗浄し、次いで重合体試料の重量にもはや変化
が検出されないまで真空乾燥器中で約80℃において
(実験4は60℃)乾燥した。次いで、乾燥材料を分析
した。収率は、p−クロロチオフエノールに基づいて理
論収量の72%〜88%の範囲にある。
つて数回洗浄し、次いで重合体試料の重量にもはや変化
が検出されないまで真空乾燥器中で約80℃において
(実験4は60℃)乾燥した。次いで、乾燥材料を分析
した。収率は、p−クロロチオフエノールに基づいて理
論収量の72%〜88%の範囲にある。
例2 本質的に例1に記載の操作によつてNaOHの種種の量を用
いて製造した5種のPPS 試料の関連ある性質を第1表に
まとめる。
いて製造した5種のPPS 試料の関連ある性質を第1表に
まとめる。
第1表は、試験系列の最も重要な結果を示す。すなわち
固有粘度(IV)および押出速度(両者はPPS の分子量の
尺度)はNaOH対p−クロロチオフエノールのモル比
(n)約2:1において最大を示す。第1図のIV対nの
プロツトから約1.6〜約3.2の範囲にあるnについ
て許容し得るIV少なくとも約0.08が得られることが
分かる。nの好ましい範囲は、約1.8〜約2.8(I
V:少なくとも約0.11)である。最も好ましいモル
比NaOH:p−クロロチオフエノールは約2.0〜2.4
(IV:約0.15)である。
固有粘度(IV)および押出速度(両者はPPS の分子量の
尺度)はNaOH対p−クロロチオフエノールのモル比
(n)約2:1において最大を示す。第1図のIV対nの
プロツトから約1.6〜約3.2の範囲にあるnについ
て許容し得るIV少なくとも約0.08が得られることが
分かる。nの好ましい範囲は、約1.8〜約2.8(I
V:少なくとも約0.11)である。最も好ましいモル
比NaOH:p−クロロチオフエノールは約2.0〜2.4
(IV:約0.15)である。
図面第1図は、生成重合体の固有粘度対p−クロロチオ
フエノール1モル当たりの水酸化ナトリウムのモル比の
関係を示すグラフである。
フエノール1モル当たりの水酸化ナトリウムのモル比の
関係を示すグラフである。
フロントページの続き (72)発明者 テイモシイ ポール マーサ アメリカ合衆国オクラホマ州バートルスビ ル,エス.イー.マツクリン エルエヌ. 1625 (56)参考文献 特公 昭47−42157(JP,B1)
Claims (5)
- 【請求項1】a)アルカリ金属水酸化物、有機アミドおよ
び式 XRSH (式中、Rはアリーレン、アルキル置換アリーレン、シ
クロアルキル置換アリーレンまたはアリール置換アリー
レンから選ばれた2価の炭化水素基であり、前記R基中の
炭素原子数は6〜20の範囲内にあり、かつXはフッ素、塩
素、臭素またはヨウ素から選ばれたハロゲンである) によって示されるハロチオフェノールを接触させて反応
混合物を形成し、(前記アルカリ金属水酸化物およびハ
ロチオフェノールはアルカリ金属水酸化物対ハロチオフ
ェノールのモル比1.6〜3.2で存在するものとする)、次
いで b)前記反応混合物の少なくとも1部分を重合条件に保っ
て、重合体を生成することを特徴とする、ポリ(アリー
レンスルフィド)の製造方法。 - 【請求項2】アルカリ金属水酸化物対ハロチオフェノー
ルのモル比が1.8〜2.8の範囲内である、特許請求の範囲
第1項に記載の方法。 - 【請求項3】アルカリ金属水酸化物対ハロチオフェノー
ルのモル比が2.0〜2.4の範囲内である、特許請求の範囲
第2項に記載の方法。 - 【請求項4】ハロチオフェノールが1-クロロ-4-メルカ
プトベンゼン(p-クロロチオフェノール)、(1-メチル-2-
ブロモ-4-メルカプトベンゼン、1-エチル-2-イソプロピ
ル-4-フルオロ-5-メルカプトベンゼン、1-ブチル-2-ヘ
キシル-3-クロロ-4-メルカプトベンゼン、1-テトラデシ
ル-3-ヨード-5-メルカプトベンゼン、1-ブロモ-2-シク
ロヘキシル-4-メルカプトベンゼン、1-フェニル-2-クロ
ロ-3-メルカプトベンゼン、1-フルオロ-4-メルカプトナ
フタレン、4-クロロ-4-メルカプトビフェニルまたはこ
れらの混合物である、特許請求の範囲第1項〜第3項の何
れか1項に記載の方法。 - 【請求項5】ハロチオフェノールがp-クロロチオフェノ
ールであり、アルカリ金属水酸化物が水酸化ナトリウム
であり、しかも有機アミドがN-メチル-2-ピロリドンで
ある、特許請求の範囲第4項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US618295 | 1984-06-07 | ||
| US06/618,295 US4544735A (en) | 1984-06-07 | 1984-06-07 | Preparation of poly(arylene sulfide) from halothiophenol and alkaline metal hydroxide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS612736A JPS612736A (ja) | 1986-01-08 |
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Family
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