JPS5974128A - ポリアリ−ルエ−テルスルホン共重合体の製法 - Google Patents

ポリアリ−ルエ−テルスルホン共重合体の製法

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JPS5974128A
JPS5974128A JP13791883A JP13791883A JPS5974128A JP S5974128 A JPS5974128 A JP S5974128A JP 13791883 A JP13791883 A JP 13791883A JP 13791883 A JP13791883 A JP 13791883A JP S5974128 A JPS5974128 A JP S5974128A
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sulfuric acid
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はポリアリールエーテルスルホン共重合体に関す
る。
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の生成物を生ずるこ
とを見出した。これは、多分、ポリマーの副単位(サブ
ユニット)、 の芳香族環のすべて又は大部分への−5O20H基の置
換(例7〜9参照)、上記副単位においてオルトもしく
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ちろう。
これに対し、我々は、式 ( の反覆単位のみを有するボ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(5)及び但を含むボリ
アリールエーテルスルホン共重合体(/i濃硫酸(98
o10W/W)中で制御スルホン化されて、共重合体中
の反覆単位■の割合を変えることによって(完全に水溶
性のポリマーに至る寸での範囲の)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(6)の反覆単位、1〜99モル%
、好ましくは5〜80モル%と、これに対応して 式■の反覆単位、 (切 99〜1モル%、好1しくけ95〜20モル%とを含ん
で成るボリアリールエーテルスルホン共重合体が提供さ
れる。
反覆単位囚はパラ位に配置されたエーテル結合をもつこ
とが好1しく、好ましくは次式で表わされる。
本発明のボリアリールエーテルスルホン共重合体はスル
ホ/化後前記共重合単位(5)の実質的にすべての!1
111巣位 がスルホン化され、そしてスルホン死後前記単位(坊の
実質的にすべてが非スルホン化状態で残存しているよう
に前述のように制御スルホン化して親水性スルホン化共
重合体を生成することができる。
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。
本発明の共重合体から誘導されるスルホン化親水性共重
合体(室温において、好ましくは2〜40重量%の水、
更に好ましくは5〜60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重景%までの水を含む場合でさえも相当の強度
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濾過プロセス用
メンブレン材料として潜在的に有用である。
−8020H基でスルホン化されたこれらスルホン化共
重合体のアイオノマーは、例えば、−8o20H基を8
0.’−M+(Mはアルカリ金属もしくはNR4゜Rは
アルキル基)のような塩に転化きせることによって、容
易に調製することができる。これらも、丑た、親水性重
合体としての用途をもつ。従って、本発明の共重合体か
ら誘導したスルホン化共重合体のスルホニル基は式−8
O20Y〔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。
上記反覆単位(〜及び(至)を有する共重合体は、カナ
ダ特許第847965号に記載されたポリアリーレンポ
リエーテルの製法を用いて、スルホンもしくはスルホキ
シド溶媒の存在下に適当なジヒドロキシフェノール(例
えばヒドロキノン、カテコールもしくけレゾルシノール
)、4.4’−ジヒドロキシジフェニ/lzスルホン及
ヒ4,4′−ジクロロジフェニルスルホン並びにアルカ
リ金属の炭酸塩もしくは重炭酸塩の縮合によって好都合
に調製することができる。
実施例 本発明を以下の実施例によって説明する。
例1 反覆単位(ン(副≠位中のエーテル結合はパラ位)及び
(131を飄々の組成で含む共重合体(学位(5)25
モル%〜66.7モル%、従って単位■75モル%〜5
6.5モル%)を、重合溶媒としてジフヱニルスルホン
を用い、K COの存在下において適当な5 割合のヒドロキノンと4.4′−ジヒドロキシジフェニ
ルスルホントラ4.4′−ジクロロジフェニルスルホン
と反応させることにより調製した。重合温度は200〜
290℃の範囲内であった。実質的に等モル成分の全ビ
スフェノールとシバライドとを、シバライドのモル当量
の2倍よりわずかに過剰のモル当量のに2CO3と共に
用いた。
共重合体を以下のごとくスルホン化した(代表的な例と
して(A)25モル%/(FO3Jy5モル%の共重合
体を用いた)。
共重合体(209)を濃硫酸(98%W/W)(110
tnl)と−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(50づ)を添加し、更に18時間
(即ち、合計66時間)振とうしつづけた。次に、この
溶液をワーリングプレングー中の蒸留水(800*)中
に注ぎ、白色沈殿を生ぜしめた。この白色沈殿を濾過し
、ブレングー中で淡水で各洗浄毎に濾過分離しながら3
回洗浄した。生成物を真空オーブン巾約65℃で一夜乾
燥した。
すべてのスルホン化共重合体ij:220 MHzNM
R分光分析法による分析によって、ポリマー鎖の実質上
すべての副反覆単位 がモノスルホン化されているが、反覆単位■のいずれも
スルホン化されていないことが示された。
すべてのスルホン化生成物がジメチルホルムアミド及ヒ
ジメチルスルホキシドに可溶であった。
例2 反商学位囚(副単位のエーテル結合パラ位)及び(鴎を
学位(5)80モル%及び単位(B120モル%で含む
共重合体を例1に記載のごとく製造した。サンプル(5
1)を濃硫酸(98%W/W) (20ηIe )と−
楔部とうした。濃硫酸(20rnl)を災に添加して更
に24時間4辰とうを続けた。次に、この溶液をワーリ
ングプレングー中の蒸留水中に注ぎ、自沈を生ぜしめた
。この白色沈殿を濾過し、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(8)(副単位のエー
テル結合)(う位)及び(ロ)をそれぞれ、■5モル0
6/□□□95モル%、(A10モル%/@90モル%
、(A)20モル%/@80モル%及び囚40モル%/
@60モル%で含む共重合体を、出発の共重合体の量及
び濃硫酸の使用量は異なるが、上記共重合体(A)80
0モル%/■20モル%と同様の方法でス、7レホン化
した。
スルホン化生成物の220 MHz  分光分析法によ
る分析により、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■のいずれにもスルホン化が起っていないこと
が示された。
例 3(使用例) 例2のスルホン化共重合体のす)IJウム囁を過剰のN
aOH溶液中で中和することによって調製した。スルホ
ン化(8)10モル%/(13)90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(8)10モル%/cBJ90モル%
共重合体(50?)を水(600,m6)中Na0H(
30f)溶液中で一夜攪拌した。次に、この混合物を6
0〜80℃に終日加熱し、40℃に冷却した。生成物を
沖過し、水で4回洗浄しそしてオーブンで乾燥した。
スルポン化(A)10モルo10/ (f3) 90モ
ル%、(5)20モル%/(I180モル%及ヒGA)
4oモル%/■60モル%共重合体のナトリウム含量を
火炎発光分光分析法(L”ES)を用いて測定し、すべ
ての単位(5)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った。
10/90   0.53%   0.58%2 [1
/ 811   1.20%   1.OO’/。
40/60   2.30%   2.06%例2の共
重合体のスルホン化前後の水吸収及び例6の中和スルホ
ン化共重合体の水吸収を、共重合体の乾燥フィルム(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っ
た。
5/95   2.4    4.5     2.4
10/90   2.5    4.4     3.
620/80   2.3    4.5     5
.54o/6o    ′5.98.9     13
.180/20   測定せず  測定せず    6
6.6例 5(便用例) 例2のスルホン化(8)40モル%/()3)60モル
%及び(A)80モル%/(B120モル%共重合体の
機械的性質を、流延フィルム形状において、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■(
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った。
行 湿潤  1.0  1350  −   −一例  6 反覆単位(A)(副単位中のエルチル結合メタ位)及ヒ
■を(6)40モル%及び(B)60モル%で含む共重
合体(5?)を実質的に例1に記載の操作に従って調製
した(ヒドロキノンのかわ力にレゾルシノールを用いた
)。この共重合体51i′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自沈を生ぜしめた。この白色
沈殿を涙過し、水で3回洗浄し、そしてオーブン乾燥し
た。生成物を220 MHz  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■はスルホン化されて
いないことを確認した。
このスルホン化共重合体の水吸収を、共重合体の最初乾
燥状態のフィルム(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15重量%であった。
例 7(比軸例) 反a単位(8)(副単位中のエーテル結合パラ位)のホ
モポリマー(10j)を攪拌しながら濃硫酸(98%W
/W)中に溶解し、経時的にサンプル(50ml)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%が一8O20H基を有する(N
a塩として単離)。
2時間  単位の99%が一8O20H基を有する( 
Na塩として単離)。
4.5時間  単位の100%が一8O20H基を有す
る( Na塩として単離)。
23時間  単位の98%が一8o、20H基を有する
(遊離酸として単離)。
実質上すべての副単位が一つの一8O20H基を有して
いた。
例 8(比較例) 反覆単位(5)(副単位中のエーテル結合オルト位)の
ホモポリマーを濃硫酸(98%W/W)中でスルホン化
し7、生成物を濃硫酸溶液として220MHz  NM
R分光分析法で分析した(生成物はこの酸溶液を水中に
注ぐことによっては沈殿しなかった)。上記反覆単位(
〜(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−
っの−5O20H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 (比較例) 反覆単位(5)(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っては沈殿しなかった) 22
0 MHz  NM R分光分析法によって分析した。
前述の反覆単位(5)(副単位中のエーテル結合パラも
しくはオルト位)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(d二つの−5O20H基を有し
ていた。
例 10(比較例) 反覆羊位但を含むホモポリマー(50r)を濃硫酸(9
8%W/W) (200n/)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,スペクトルによっ
て生成物が出発物質と同一物質であることを確認した。
例 11(比較例) 反覆単位(ロ)を含むホモポリマー(20f)をクロロ
スルホン酸(100yd)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った。−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)600m1!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、これを非常にゆっくり濾過し、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(比較例) 反覆単位(ロ)のホモポリマー(20r)を発煙硫酸(
150mA)と混合し、−夜装置した。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
攪拌し、次いで水中に注いだ。沈殿は生成しなかったが
、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■のホモポリマー(14
M’)を濃硫酸(98%W/W)に溶解し、次に発煙硫
酸(50m7)を添加し、この溶液を60分間攪拌し、
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。
以下余白

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 成因の反覆単位、 1〜99モル%と、これに対応して 式(ロ)の反覆単位、 ■ 99〜1モル%どを含んで成るポリアリールエーテルス
    ルホン共重合体。 2、反覆単位(A)5〜80モル%とこれに対応して反
    覆単位(f3195〜20モル%とを含む特許請求の範
    囲第1項記載のポリアリールエーテルスルホン共重合体
    。 3、単位(戊が式 で表わされる特許請求の範囲第1項又は第2項記載のポ
    リアリールエーテルスルホン共重合体。
JP13791883A 1978-09-05 1983-07-29 ポリアリ−ルエ−テルスルホン共重合体の製法 Granted JPS5974128A (ja)

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GB35589/78 1978-09-05
GB7835589 1978-09-05
GB2490/79 1979-01-24

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JPS6351174B2 (ja) 1988-10-13
JPH0312094B2 (ja) 1991-02-19
JPS5536296A (en) 1980-03-13

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