(57)【要約】  【課題】  本発明は、芳香族化合物重合体のアミドメチル化において反応後の芳香族化合物重合体の黄変および着色防止方法を提供することを課題とする。  【解決手段】  芳香族化合物重合体のアミドメチル化時の反応温度を６℃以下、さらに望ましくは５℃以下に管理することにより生成物の黄変、着色を防止する。  【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アミドメチル化反応時の温度を６℃以下で行うアミドメチル化芳香族化合物重合体の製造方法。
【請求項２】
前記アミドメチル化反応に用いられる試薬がＮ−メチロール−α−クロロアセトアミドである請求項１に記載のアミドメチル化芳香族化合物重合体の製造方法。
【請求項３】
前記アミドメチル化反応に用いられる試薬がＮ−メチロール−α−クロロアセトアミドおよびパラホルムアルデヒドである請求項１に記載のアミドメチル化芳香族化合物重合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アミドメチル化されてなる芳香族化合物重合体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
芳香族化合物重合体へのアミドメチル化反応は芳香族化合物重合体への官能基導入法として知られている。
具体的には芳香族化合物重合体にクロロアセトアミドメチル基等を導入することで芳香族化合物重合体に反応性を付与することができる。ここで用いられる芳香族化合物重合体としては、ポリユーデルスルホン、ポリスチレン、ポリエーテルイミド、ポリイミドがよく用いられる。
これらの芳香族化合物重合体のアミドメチル化反応は、試薬としてＮ−メチロール−α−クロロアセトアミド等が用いられる（特許文献１〜５）。また同時に芳香族化合物重合体の架橋反応を行うことを目的にパラホルムアルデヒドが添加される場合もある。（特許文献６〜９）
芳香族化合物重合体のアミドメチル化反応はニトロ化やスルホン化、ハロゲン化、フリーデルクラフツアシル化反応等と同様の芳香核の親電子置換反応である。
【０００３】
芳香族化合物重合体のアミドメチル化反応においては、Ｎ−メチロール−α−クロロアセトアミドの溶媒としてニトロベンゼンまたはニトロプロパンと濃硫酸との混合溶媒が用いられる。ニトロベンゼンまたはニトロプロパンは芳香族化合物重合体の良溶媒として、芳香族化合物重合体を溶解または膨潤状態にして重合体の反応を均一に行う目的で使用される。一方の濃硫酸は芳香族化合物重合体にＮ−メチロール−α−クロロアセトアミドが反応する際に生ずる水の脱水剤として機能し、芳香族環のアミドメチル反応の進行において触媒的に機能する重要な役割を担っている。
芳香族化合物重合体のクロロアセトアミドメチル化においては、反応試薬としてＮ−メチロール−α−クロロアセトアミドが用いられ、芳香族環への親電子置換反応が進行する。
この親電子置換反応は、Ｎ−メチロール−α−クロロアセトアミドから遊離するＯＨ基と、ベンゼン環から引き抜かれる水素基とによって生ずる水を濃硫酸が脱水することによって進行する。そのため、反応の進行に伴い濃硫酸と水の混合熱によって反応系の温度は上昇する。
濃硫酸と水の混合においては、水に対して濃硫酸を徐々に加えるのが一般的である。反対に濃硫酸に対して水を加えるとその接触面で加えた水が激しく発熱、突沸して飛散するためである。このアミドメチル化においても、反応の進行と共に生ずる水と濃硫酸の混合熱によって反応系の温度は上昇する。
アミドメチル化試薬のＮ−メチロール−α−クロロアセトアミドは反応液中で徐々に分解してホルムアルデヒドを生ずる。反応系の温度の上昇はこのＮ−メチロール−α−クロロアセトアミドの分解を促進するため、反応系の温度上昇に伴って反応系にはＮ−メチロール−α−クロロアセトアミドの分解によって生じたホルムアルデヒドが増加する。
一方、芳香族化合物重合体のクロロアセトアミドメチル化時、重合体を膨潤または溶解状態にて重合体内部まで均一に反応を進めるために、脱水剤の濃硫酸と共に重合体の溶媒としてニトロベンゼンやニトロプロパン等の溶媒が使用される。この際、反応中の重合体の溶解による溶出、脱離を防止するために、アミドメチル化試薬のＮ−メチロール−α−クロロアセトアミドに加えて架橋剤としてパラホルムアルデヒドが添加される。
特に芳香族化合物重合体内部ではアミドメチル化反応の進行に伴って温度が上昇し易く、架橋剤として添加されたパラホルムアルデヒドに加えて、アミドメチル化試薬のＮ−メチロール−α−クロロアセトアミドの熱分解によって生じたホルムアルデヒドによって、部分的なホルムアルデヒド濃度の上昇が起こる。その結果、過剰なホルムアルデヒドの存在下で反応された芳香族化合物重合体は黄色または黄褐色、場合によっては茶褐色を呈する。
この様にして得られたアミドメチル化芳香族化合物重合体は、黄色または黄褐色、茶褐色に着色し、その後の種々の反応を受けても元の芳香族化合物重合体の色を維持することは出来ない。そのため、用途によってはその着色が問題となってしまう。
【０００４】
先に挙げた特許文献１〜９においては、アミドメチル化後の芳香族化合物重合体の黄変および着色に関する記載されておらず考慮されていない。
【特許文献１】特開平７−１１８３８７号公報
【特許文献２】特開平６−１９２４２５号広報
【特許文献３】特開２００４−７５９４３号広報
【特許文献４】特開２００２−３３１２３７号広報
【特許文献５】特開２００２−１１３０９７号広報
【特許文献６】特開２００４−７３６１８号公報
【特許文献７】特開２００３−３３９８５４号公報
【特許文献８】特開２００３−３１０７５２号広報
【特許文献９】特開２００２−１１１３０９７号広報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、アミドメチル化後の芳香族化合物重合体の黄変、着色を防止する事によって、元の芳香族化合物重合体の色を維持し、黄変、着色による問題を低減、解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１．アミドメチル化反応時の温度を６℃以下で行うアミドメチル化芳香族化合物重合体の製造方法。
２．前記アミドメチル化反応に用いられる試薬がＮ−メチロール−α−クロロアセトアミドである前記１に記載のアミドメチル化芳香族化合物重合体の製造方法。
３．前記アミドメチル化反応に用いられる試薬がＮ−メチロール−α−クロロアセトアミドおよびパラホルムアルデヒドである前記１に記載のアミドメチル化芳香族化合物重合体の製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、アミドメチル化後の芳香族化合物重合体の黄変、着色を防止する事が可能となり、元の芳香族化合物重合体の色を維持することができ、黄変、着色による問題を低減、解決できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明に使用される芳香族化合物重合体の形態としては、重合体の溶液、重合体からなる繊維、不織布、シート、など種々の形態があるが、これに限定するものではない。
【０００９】
本発明における芳香族化合物重合体とはその分子構造に芳香族環を有する化合物の重合体であり、ポリユーデルスルホン、ポリスチレン、ポリエーテルイミド、ポリイミドなどが例としてあげられる。これらの芳香族化合物重合体にはポリプロピレン等の他の重合体によって補強された成形体も含まれる。この補強された成形体が繊維状を有する場合、中心部にポリプロピレン等の他の重合体を有する芯鞘構造を有する繊維や、複数の島部にポリプロピレン等の他の重合体を分散させた海島型複合繊維が挙げられる。すなわち、アミドメチル化反応ができるものであれば特にこれらに限定するものではない。
【００１０】
以下に本発明に係るアミドメチル化芳香族化合物の製造方法の１例を示す。
【００１１】
不溶性のポリプロピレンを島成分とし、ポリスチレンとポリプロピレンの混合物を海成分とする多芯海島型複合繊維を溶融紡糸法で調製し、２本合糸して筒編みを作製する。（以降、これをポリプロピレン補強ポリスチレン繊維と呼ぶ。）
ニトロベンゼンと硫酸の混合溶液にパラホルムアルデヒドを溶解させる。パラホルムアルデヒドはアミドメチル化反応と同時に架橋反応を生じさせるために添加する。溶解温度は、２０℃前後が好ましい。その後、混合溶液を冷却しアミドメチル化試薬を添加する。アミドメチル化試薬はＮ−メチロール−α−クロロアセトアミドが好ましい。また、試薬添加時の混合溶液温度は６℃以下、好ましくは５℃以下となるように管理する。なお、試薬添加時は混合溶液の温度が若干上昇するため、目的とする温度よりも若干低めに設定する。
【００１２】
これに上記で調製したポリプロピレン補強ポリスチレン繊維を浸し、反応液の温度を６℃以下、好ましくは５℃以下に維持管理し静置する。その反応時間は２時間以上が好ましい。この温度が高いと反応後に得られたアミドメチル化芳香族化合物重合体の黄変、着色が発生する。反応後、繊維をメタノールで洗浄、水洗、乾燥して、アミドメチル化されたポリスチレン繊維を得ることが可能となる。
【実施例】
【００１３】
以下に実施例を用いて詳細に説明を加えるが、発明の内容が実施例に限定されるものではない。
【００１４】
なお、得られたアミドメチル化芳香族化合物重合体の黄変、着色は以下のようにして実施した。２０Ｗの白色蛍光灯下約１ｍの位置に、反応前の芳香族化合物重合体と得られたアミドメチル化芳香族化合物重合体を並べておき目視にて比較した。
（実施例１）
不溶性のポリプロピレン（“ノーブレン”（登録商標）J3HG）５０重量部を島成分とし、ポリスチレン（“スタイロン”（登録商標）666）４６重量部とポリプロピレン（“ノーブレン”（登録商標）J3HG）４重量部の混合物を海成分とする多芯海島型複合繊維（島数１６、単糸繊度２．６デニール、引っ張り強度２．９ｇ／ｄ、伸度５０％、フィラメント数４２）を溶融紡糸法で調製し、２本合糸して筒編みを作製した（以降、これをポリプロピレン補強ポリスチレン繊維と呼ぶ。）
ニトロベンゼン８００ｇと硫酸８００ｇの混合溶液にパラホルムアルデヒド１．７ｇを２０℃で溶解した後、０℃に冷却し、１００ｇのＮ−メチロール−α−クロロアセトアミドを加えて、５℃以下で溶解した。これに上記で調製したポリプロピレン補強ポリスチレン繊維１００ｇを浸し、反応液の温度を５℃に管理して２時間静置した。その後、繊維を取りだし、大過剰の冷メタノール中に入れ、洗浄した。繊維をメタノールでよく洗った後、水洗し、乾燥して、140ｇのα-クロロアセトアミドメチル化ポリスチレン繊維を得た。目視による観察で得られたα−クロロアセトアミドメチル化ポリスチレン繊維は、反応前のポリスチレン繊維と同様に着色することなく白色を呈していた。
（比較例１）
ニトロベンゼン８００ｇと硫酸８００ｇの混合溶液にパラホルムアルデヒド１．７ｇを２０℃で溶解した後、０℃に冷却し、１００ｇのＮ−メチロール−α−クロロアセトアミドを加えて、５℃で溶解した。これに上記実施例１で調製したポリプロピレン補強ポリスチレン繊維１００ｇを浸し、１８〜２２℃で２時間静置した。その後、繊維を取りだし、大過剰の冷メタノール中に入れ、洗浄した。繊維をメタノールでよく洗った後、水洗し、乾燥して、１４０ｇのα−クロロアセトアミドメチル化ポリスチレン繊維を得た。目視による観察で反応前のポリスチレン繊維は白色を呈していたが、得られたα−クロロアセトアミドメチル化ポリスチレン繊維は黄色を呈していた。
（実施例２）
３６島の海島型複合繊維であって、島が更に芯鞘複合によりなるものを次の成分を用いて紡糸速度８００ｍ／分、延伸倍率３倍の紡糸条件で得た。
【００１５】
島の芯成分・・・ポリプロピレン（“ノーブレン”（登録商標）J3HG）
島の鞘成分・・・ポリスチレン（“スタイロン”（登録商標）666）９０重量％、ポリプロピレン（“ノーブレン”（登録商標）J3HG）１０重量％
海成分    ・・・エチレンテレフタレート単位を主たる繰り返し単位とし、共重合成分として５−ナトリウムスルホイソフタル酸３ｗｔ％含む共重合ポリエステル
複合比率  ・・・芯：鞘：海＝４０：４０：２０（重量比率）
この海成分を熱苛性ソーダ水溶液で加水分解し、芯鞘型のポリプロピレン補強繊維として直径４μｍの原糸を得た。繊維径は不織布からランダムに小片サンプル１０個を採取し、走査型電子顕微鏡（日本電子株式会社製、ＪＳＭ−５４００ＬＶ）で１０００〜３０００倍の写真を撮影し、各サンプルから１０本ずつ、計１００本の繊維の直径を測定し、それらの平均値の小数点以下第一位を四捨五入し算出することで求めた。以降これを原糸と呼ぶ。
【００１６】
ニトロベンゼン６００ｍＬと硫酸３９０ｍＬの混合溶液にパラホルムアルデヒド３ｇを２０℃で溶解後、０℃に冷却し、７５．９ｇのＮ−メチロール−α−クロロアセトアミドを加えて５℃で溶解した。これに１０ｇの原糸を浸して５℃以下に保ちながら２時間静置した後、取り出し、大過剰の冷メタノール中に入れて洗浄した。その原糸をメタノールで更によく洗った後、水洗し乾燥して１５．２ｇのクロロアセトアミドメチル化ポリスチレン繊維を得た。
目視による観察で得られたα−クロロアセトアミドメチル化ポリスチレン繊維は、反応前のポリスチレン繊維と同様に着色することなく白色を呈していた。
（比較例２）
ニトロベンゼン６００ｍＬと硫酸３９０ｍＬの混合溶液にパラホルムアルデヒド３ｇを２０℃で溶解後、０℃に冷却し、７５．９ｇのＮ−メチロール−α−クロロアセトアミドを加えて５℃で溶解した。これに実施例２で用いたのと同じ１０ｇの原糸を浸して１８〜２２℃で２時間静置した後、取り出し、大過剰の冷メタノール中に入れて洗浄した。その原糸をメタノールで更によく洗った後、水洗し乾燥して１５．２ｇのクロロアセトアミドメチル化ポリスチレン繊維を得た。
目視による観察で得られたα−クロロアセトアミドメチル化ポリスチレン繊維は、反応前のポリスチレン繊維と比べると淡黄色を呈していた。