(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジアミン化合物を配位子とする銅錯体触媒を用いて、２−フェニルフェノールを酸素存在下で重合する際に、反応溶媒として非水溶性の有機溶媒を用い、反応温度を５５℃以下とすることを特徴とする２−フェニルフェノールの酸化重合で得られる重合体において、Ｃ＝Ｏ／Ｃ−Ｈ値（ただし、Ｃ＝Ｏ／Ｃ−Ｈ値は赤外吸収スペクトルのＣ＝Ｏ伸縮ピークとＣ−Ｈ伸縮ピークの面積比を表す。）が０．２０以下であり、かつ数平均分子量が５００以上であるポリ（２−フェニル−１，４−フェニレンエーテル）の製造方法。
【請求項２】
数平均分子量が、１，０００〜１，０００，０００であることを特徴とする請求項１記載のポリ（２−フェニル−１，４−フェニレンエーテル）の製造方法。
【請求項３】
反応溶媒が、非水溶性の芳香族化合物類、ニトロ化合物類、エーテル化合物類、ハロゲン化炭化水素類、脂肪族炭化水素類であることを特徴とする請求項１又は２記載のポリ（２−フェニル−１，４−フェニレンエーテル）の製造方法。
【請求項４】
反応温度が、−２０℃〜５０℃であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のポリ（２−フェニル−１，４−フェニレンエーテル）の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポリ（２−フェニル−１，４−フェニレンエーテル）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２，６−ジメチルフェノールの遷移金属錯体触媒を用いた酸化重合（例として、特公昭６３−６０９１号公報、特開昭５９−１３１６２７号公報等、多数を挙げることができる。）によって得られるポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレンエーテル）（以下、ＰＰＥと略すことがある。）は有用な樹脂であることが知られている。しかし、ＰＰＥは、芳香環に置換されたメチル基が酸化劣化を受けやすいため、ＰＰＥ単独で溶融成形することが難しいという欠点があり、一般にはポリスチレンとのポリマーアロイとして汎用エンプラに位置づけられている。
【０００３】
一方、酸化劣化を受けにくいフェニル基の置換したフェノールの酸化重合体として、２，６−ジフェニルフェノールの酸化重合体であるポリ（２，６−ジフェニル−１，４−フェニレンエーテル）（以下、ＰＤＰＯと略すことがある。）が提案されている（特公昭４０ー１６４２３号公報）。ＰＤＰＯは、耐酸化劣化性の高いポリマーであるが、融点が４８０℃と高温であるため、通常の射出成形法では成形できないという問題があった。
【０００４】
これに対し、２−フェニルフェノールの酸化重合体であるポリ（２−フェニル−１，４−フェニレンエーテル）（以下、ＰＰＰＯと略すことがある。）は、やはり高耐熱性であり、置換基はフェニル基であるが、比較的低融点又は非晶性であり、耐酸化劣化性に優れた射出成形可能なポリマーとして期待される。
【０００５】
２−フェニルフェノールの酸化重合の例として、特公昭３６−１８６９２号公報には、反応溶媒としてニトロベンゼンを用いた反応温度１５０℃での酸素による酸化重合が記載されている。しかし、反応温度１５０℃で得られた酸化重合体は、重合体中にカルボニル構造が多く存在し、また重合体の熱安定性が悪いなどの問題があった。
【０００６】
また、特開平８−５３５４５号公報には、反応溶媒として水溶性であるエチレングリコールジメチルエーテルを用いた反応温度０℃での２−フェニルフェノールの過酸化水素による酸化重合の記載がある。しかしながら、重合体中のカルボニル構造の抑制、重合体の熱安定性の点では十分ではなかった。
【０００７】
なお、ここでいう重合体中のカルボニル構造とは、下記に例示するようなキノン構造やジフェノキノン構造等のカルボニル基含有構造を指す。
0003950192.tif 000002
【０００８】
これらのカルボニル構造は、酸素原子添加反応や炭素−炭素結合反応等の副反応によって生じるもので、本来望まれる炭素−酸素結合反応によるエーテル構造の連鎖を乱す構造である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、現状の酸化重合法ではカルボニル構造が多く生成し、熱安定性が悪いなど、有用なポリマーは得られていない。本発明の目的は、カルボニル構造が少ないという構造の制御された、熱安定性に優れるポリ（２−フェニル−１，４−フェニレンエーテル）の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような状況下にあって、本研究者らは上記目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、本発明を完成するに至った。即ち本発明は、ジアミン化合物を配位子とする銅錯体触媒を用いて、２−フェニルフェノールを酸化剤存在下で重合する際に、反応溶媒として非水溶性の有機溶媒を用い、反応温度を５５℃以下とする２−フェニルフェノールの酸化重合によってＣ＝Ｏ／Ｃ−Ｈ値（ただし、Ｃ＝Ｏ／Ｃ−Ｈ値は赤外吸収スペクトルのＣ＝Ｏ伸縮ピークとＣ−Ｈ伸縮ピークの面積比を表す。）が０．２０以下であり、かつ数平均分子量が５００以上であるポリ（２−フェニル−１，４−フェニレンエーテル）を製造する方法にかかるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明を詳細に説明する。
（１）ポリ（２−フェニル−１，４−フェニレンエーテル）
本発明のポリ（２−フェニル−１，４−フェニレンエーテル）（以下、ＰＰＰＯと略すことがある。）とは、２−フェニルフェノールの酸化重合で得られる重合体において、Ｃ＝Ｏ／Ｃ−Ｈ値（ただし、Ｃ＝Ｏ／Ｃ−Ｈ値は赤外吸収スペクトルのＣ＝Ｏ伸縮ピークとＣ−Ｈ伸縮ピークの面積比を表す。）が０．２０以下であり、かつ数平均分子量が５００以上であるＰＰＰＯのことである。
【００１２】
本発明のＰＰＰＯとは、繰り返し単位として２−フェニル−１，４−フェニレンエーテル単位を含有するポリマーである。
【００１３】
本発明のＰＰＰＯのカルボニル構造量としては、Ｃ＝Ｏ／Ｃ−Ｈ値（ただし、Ｃ＝Ｏ／Ｃ−Ｈ値は赤外吸収スペクトルのＣ＝Ｏ伸縮ピークとＣ−Ｈ伸縮ピークの面積比を表す）が０．２０以下である。Ｃ＝Ｏ／Ｃ−Ｈ値が０．２０より大きいＰＰＰＯは、熱安定性が悪く、望ましくない。Ｃ＝Ｏ／Ｃ−Ｈ値として、好ましくは０．１０以下である。
【００１４】
本発明のＰＰＰＯの数平均分子量（標準ポリスチレン換算値）としては、５００以上であればよく、特に限定はない。数平均分子量として、好ましくは、１，０００〜１，０００，０００であり、さらに好ましくは、２，０００〜１００，０００である。
【００１５】
（２）ポリ（２−フェニル−１，４−フェニレンエーテル）の製造方法
本発明のポリ（２−フェニル−１，４−フェニレンエーテル）は、遷移金属錯体触媒を用いて、２−フェニルフェノールを酸化剤存在下で重合する際に、反応溶媒として非水溶性の有機溶媒を用い、反応温度を５５℃以下とする方法により製造され得る。
【００１６】
（Ａ）遷移金属錯体触媒
かかる遷移金属錯体触媒としては、銅錯体である。該遷移金属錯体の金属原子の価数は、自然界に通常存するものを適宜選択して使用することができ、１価または２価の銅を用いることができる。
【００１８】
配位子とは、化学大辞典（第１版、東京化学同人、１９８９年）に記載の通り、ある原子に配位結合で結合している分子またはイオンを指す。結合に直接かかわっている原子を配位原子といい、配位子の配位原子数を配座数と呼ぶ。また、一つの配位子中、金属と配位結合している炭素原子数をηで表す。
【００２４】
本発明において二座配位子化合物である、エチレンジアミン、Ｎ−メチルエチレンジアミン、Ｎ−エチルエチレンジアミン、Ｎ−ｎ−プロピルエチレンジアミン、Ｎ−ｉｓｏ−プロピルエチレンジアミン、Ｎ−ｔ−ブチルエチレンジアミン、Ｎ−フェニルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラエチルエチレンジアミン、１，３−プロパンジアミン、１，２−プロパンジアミン、２，３−ブタンジアミン、１，２−シクロヘキサンジアミン、１，２−シクロヘキセンジアミン、１，２−フェニレンジアミン、２，２’−ビピリジル等のジアミン化合物が用いられる。さらに好ましくは、エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラエチルエチレンジアミン、１，３−プロパンジアミンである。
【００２５】
該二座配位子化合物は任意の量で用いることができるが、一般的には該遷移金属化合物に対して０．０１〜５０当量が好ましく、０．１〜１０当量がさらに好ましい。
【００２６】
該遷移金属化合物と該二座配位子化合物とを接触させて、有機配位子化合物を配位子とする遷移金属錯体を得る方法は、公知の方法に準じて行えばよい。（例えば、「第４版実験化学講座１７、Ｐ２１７、キレート錯体」等を参照）
また、２−フェニルフェノールの重合系内に該遷移金属化合物と該二座配位子化合物をそれぞれ投入して用いてもよい。
【００２７】
該遷移金属錯体触媒は任意の量で用いることができるが、一般的には２−フェニルフェノールに対する遷移金属原子相当の量として０．０１〜５０モル％が好ましく、０．０２〜１０モル％がさらに好ましい。
本発明においては、触媒を単独でまたは混合して使用することができる。また、硫酸マグネシウム等の乾燥剤を使用することも可能である。
【００２８】
（Ｂ）酸化剤
上記のＰＰＰＯ製造の際に用いる酸化剤としては、酸素を用いる。酸素は不活性ガスとの混合物であってもよく、空気でもよい。
【００２９】
酸素は、２−フェニルフェノールに対して通常、当量以上大過剰に使用する。
【００３０】
（Ｃ）反応溶媒
反応溶媒は、水と任意の割合で相溶することのない、非水溶性の溶媒である。水溶性の溶媒を用いた場合は、ポリマー中のカルボニル構造量が多くなり、ポリマーの熱安定性が悪くなるので、好ましくない。
好ましい反応溶媒の具体例としては、ベンゼン、ナフタレン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロナフタレン、ニトロベンゼン、メトキシベンゼン、ジメトキシベンゼン、ベンゾニトリル等の芳香族化合物類；ニトロメタン、ニトロエタン等のニトロ化合物類；ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル等のエーテル化合物類；クロロホルム、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素類；ヘプタン、シクロヘキサン等の鎖状及び環状の脂肪族炭化水素類等が挙げられ、さらに好ましくは芳香族化合物類である。これらは単独あるいは混合物として使用される。
【００３１】
該溶媒は、２−フェニルフェノールの濃度が好ましくは０．５〜５０重量％、より好ましくは１〜３０重量％になるような割合で使用される。
【００３２】
（Ｄ）反応温度
本発明を実施する反応温度は、５５℃以下である。５５℃より高い温度で反応する場合は、ポリマー中のカルボニル構造量が多くなり、ポリマーの熱安定性が悪くなるので、好ましくない。好ましい温度範囲は−２０℃〜５０℃であり、より好ましくは０℃〜４５℃である。
【００３３】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりその範囲を限定されるものではない。
【００３４】
重合体の赤外吸収スペクトル分析およびピーク面積定量：
パーキンエルマー社製１６００赤外分光光度計（ＫＢｒ法）を用いて測定した。ピーク面積の定量は解析ソフト（パーキンエルマー社製ＧＲＡＭＳ  Ａｎａｌｙｓｔ  １６００）を用いて行った。
【００３５】
重合体のカルボニル構造量（Ｃ＝Ｏ／Ｃ−Ｈ）：
赤外吸収スペクトルについて、Ｃ＝Ｏ結合構造ピーク面積を１６２０〜１７２０ｃｍ-1の範囲で最大となるピーク面積とし、Ｃ−Ｈ結合構造ピーク面積を２９５６〜３１３０ｃｍ-1の範囲で最大となるピーク面積とした。重合体のカルボニル構造量の目安として、Ｃ＝Ｏ結合構造ピーク面積／Ｃ−Ｈ結合構造ピーク面積により求めた値（Ｃ＝Ｏ／Ｃ−Ｈ）を用いた。
【００３６】
重合体の数平均分子量（Ｍｎ）：
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ポンプ：ウォーターズ社製６００Ｅシステム、検出器：ウォーターズ社製ＵＶ／ＶＩＳ−４８４、検出波長：２５４ｎｍ、カラム：ウォーターズ社製Ultrastyragel Linear＝１本＋１０００Ａ＝１本＋１００Ａ＝１本、展開溶媒：クロロホルム）により分析し、標準ポリスチレン換算値として数平均分子量（Ｍｎ）を測定した。
【００３７】
重合体の熱安定性（加熱減量）：
窒素雰囲気下の示唆熱天秤（リガク社製ＴＡＳ−２００）による分析で、１０℃／ｍｉｎで室温から５００℃まで昇温したときの、１００℃〜４００℃までの加熱減量（％）を、重合体の熱安定性の目安とした。
【００３８】
実施例１
電磁撹拌機を備えた２００ｍｌ二つ口丸底フラスコに、酸素ガス導入管を取付けた。これに、臭化第一銅(CuBr)  ２ｍｍｏｌを入れ、Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’−テトラエチルエチレンジアミン(TEED)  １ｍｍｏｌ、２−フェニルフェノール８０ｍｍｏｌをクロロベンゼン(MCB) １５０ｍｌに溶解したものを加え、さらに硫酸マグネシウム６．３ｇを加えた。フラスコを氷冷にて３℃に保ち、内容物を攪拌下、酸素ガスを吹き込みながら、１０時間反応した。反応終了後、反応混合物をメタノール１リットルに攪拌しながら添加した。沈殿した重合体を濾取し、メタノール５０ｍｌで３回洗浄し、イオン交換水５０ｍｌで３回洗浄し、１２０℃で５時間減圧乾燥した。この重合体の分析結果を表１に示し、赤外吸収スペクトルを図１に示す。
なお、この重合体の熱安定性を空気雰囲気下で同様にして分析したところ、１００℃〜４００℃までの加熱減量は２．４％であった。
【００３９】
実施例２および３
反応温度を表１に示すように変えた以外は、実施例１と同様にして重合体を得た。表１に結果を示す。
【００４０】
比較例１
Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’−テトラエチルエチレンジアミン(TEED)  １ｍｍｏｌをＮ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン(TMED)  ２ｍｍｏｌに、反応温度を６０℃に、反応時間を１５時間に変えた以外は、実施例１と同様にして重合体を得た。表１に結果を示す。
【００４１】
比較例２
電磁撹拌機を備えた２５ｍｌ二つ口丸底フラスコに、酸素を充填したゴム風船を取付け、フラスコ内を酸素に置換した。これに、塩化第一銅(CuCl)  ０．１０ｍｍｏｌを入れ、２−ベンジルピリジン(BzPy)  ０．３０ｍｍｏｌと２−フェニルフェノール０．６ｍｍｏｌをニトロベンゼン(PhNO2) １．２５ｇに溶解したものを加えた。内容物を攪拌しながら、フラスコを１５０℃のオイルバスで２．６時間保温した。反応終了後、濃塩酸数滴を加えて酸性にした後、メタノール２０ｍｌを加え、沈殿した重合体を濾取した。メタノール１０ｍｌで３回洗浄し、１２０℃で５時間減圧乾燥した後、重合体を得た。この重合体の分析結果を表１に示し、赤外吸収スペクトルを図２に示す。
【００４２】
比較例３
電磁撹拌機を備えた５０ｍｌ丸底フラスコに、２−フェニルフェノール６８１ｍｇと触媒のμ−オキソビス［Ｎ，Ｎ’−ジサリチリデンエチレンジアミナト鉄(III）］([Fe(salen)]2O) の１３ｍｇを入れ、これにエチレングリコールジメチルエーテル(EGDME) ５ｍｌとピリジン０．１ｍｌを加えて、氷浴中０℃で撹拌し溶解させた。さらに３０％過酸化水素水０．５ｍｌを３０分間にわたって加え、その後３時間０℃で撹拌した。反応終了後、メタノール２０ｍｌを加えてポリマーを析出させた。これを濾取し、１２０℃で５時間減圧乾燥して、褐色の粉末を得た。この重合体の分析結果を表１に示し、赤外吸収スペクトルを図３に示す。
【００４３】
【表１】
0003950192.tif 000003
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のポリ（２−フェニル−１，４−フェニレンエーテル）は、カルボニル構造が少ないという構造の制御された、熱安定性に優れる、全く新規な高耐熱性のポリマーであり、例えば高耐熱性の射出成形品として使用され得る。また、特定の反応溶媒を用いて、かつ特定の反応温度範囲で、遷移金属錯体触媒により２−フェニルフェノールを酸化重合することによって、上記のポリ（２−フェニル−１，４−フェニレンエーテル）を合成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例１の重合体の赤外吸収スペクトル。
【図２】  比較例２の重合体の赤外吸収スペクトル。
【図３】  比較例３の重合体の赤外吸収スペクトル。
【図１】
0003950192.tif 000004
【図２】
0003950192.tif 000005
【図３】
0003950192.tif 000006