(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１％重量減に対するＴＧＡ温度が３４０℃またはそれ以上であり、少くとも６８重量％の臭素を含むことを特徴とする臭素化ポリスチレン。
【請求項２】
１００ｐｐｍ以下しかＣｌ-を含まないことを特徴とする請求項１記載の臭素化ポリスチレン。
【請求項３】
該ＴＧＡ温度が３４０〜３８０℃の範囲内にあることを特徴とする請求項２記載の臭素化ポリスチレン。
【請求項４】
該ＴＧＡ温度が３４５〜３８０℃の範囲内にあることを特徴とする請求項３記載の臭素化ポリスチレン。
【請求項５】
該臭素化ポリスチレンが式
0003882203.tif 000005
［式中、各Ｘは独立に−Ｈまたは加水分解可能なハロゲン化物であり、各重合体単位の各Ｘの種類は臭素化ポリスチレンが６，０００ｐｐｍ以下の加水分解可能なハロゲン化物を含むように選ばれる］
の重合体単位から成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の臭素化ポリスチレン。
【請求項６】
臭素含量が６８重量％から７１重量％までの範囲であることを特徴とする請求項５記載の臭素化ポリスチレン。
【請求項７】
臭素含量は６８重量％から、７０重量％までの範囲であることを特徴とする請求項６記載の臭素化ポリスチレン。
【請求項８】
蛍光Ｘ線分析法で塩素含量が、例えあったとしても検出されないことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の臭素化ポリスチレン。
【請求項９】
△Ｅ値が２０よりも小さいことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の臭素化ポリスチレン。
【請求項１０】
△Ｅ値が５〜１５の範囲内であることを特徴とする請求項９記載の臭素化ポリスチレン。
【請求項１１】
加水分解残基を１００ｐｐｍ以下含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項記載の臭素化ポリスチレン。
【発明の詳細な説明】
関連出願
本出願は１９９６年９月２６日付けの同時係属出願された米国特許願０８／７２７，３４１号の一部継続出願である。
本発明の背景
本発明は熱可塑性組成物中の燃焼遅延剤として使用するのに特に適した新規かつ高品質の臭素化ポリスチレンに関する。
臭素化ポリスチレンは熱可塑性材料、例えばポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートおよびナイロン中に使用される燃焼遅延剤として完全に定着している。最近その用途をシンジオタクティックポリスチレンおよびポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレートに拡張することに興味が示されている。一般に臭素化ポリスチレンは、溶媒（例えばジクロロエタン）およびルイス酸触媒の存在下において、ポリスチレンと臭素化剤（例えば臭素または塩化臭素）を反応させることにより製造される。この広い意味において従来法では、低コストでしかも高性能の臭素化ポリスチレンを得ることに努め、幾つかの方法が開発されている。低コストについては自明であろう。性能は臭素含量（一般に６０〜６７重量％が好適である）、溶液の色（ΔＥ＝２０〜３５）および塩素含量（最高１．５重量％）によって予測される。選択された方法が、製造された特定の臭素化ポリスチレンを、従ってその品質を決定する。
臭素および塩素の含量、並びに色（そう信じられている）が、考えられている特定の臭素化ポリスチレンの構造の特性である。臭素の含量は（１）重合体の芳香族部分に置換した臭素、（２）重合体のアルキル部分、例えば重合体の骨格部分に置換した臭素、または重合体の芳香族部分のアルキル化の結果存在する臭素、および（３）存在するイオン性の臭素、例えば臭化ナトリウムの臭素の合計に適用される。アルキル化の反応はルイス酸触媒によって接触され、アルキル化剤として反応溶媒（通常炭素数１〜３のジハロゲン化アルカン）を使用する。本発明明細書において（１）についての臭素を芳香族臭化物と呼び、（２）についての臭素はアルキル臭化物と呼ぶことにする。イオン性の臭素（以下イオン性臭化物と呼ぶ）は臭素含量に寄与することができるが、其の寄与はほとんどの場合常に小さいので重要ではない。イオン性臭化物は重合体構造の一部ではなく、臭素含量を測定する前に普通は臭素化重合体生成物から殆ど完全に洗い流される。
臭素化ポリスチレンの色もまた重合体の構造によるものであり、何等かの別の不純物に由来するものではないと考えられている。色は上記のアルキル臭化物および／または下記に説明するような芳香族部分に置換したアルキル塩化物置換基によって生じ得る。
塩素含量は、臭素と同様に芳香族塩化物および／またはアルキル塩化物として重合体構造の一部になっている塩素に起因する。臭素化剤として塩化臭素を使用することが塩素含量に対する寄与の最大の原因である。
普遍的な前提として、臭素化ポリスチレンは最低限度のアルキル臭化物および／またはアルキル塩化物、即ちアルキルハロゲン化物を含んでいることが好適である。これらのハロゲン化物は芳香族ハロゲン化物ほど熱的に安定でなく、通常の最終的な処理条件下において容易にハロゲン化水素、例えばＨＢｒまたはＨＣｌに変化するので望ましくない。ハロゲン化水素は水分が存在すると金属製の処理装置を激しく腐食する。またある種のアルキルハロゲン化物によって影響されると考えられている色の原因になる。殆どすべての芳香族臭化物（ａｒ−臭化物）を有する臭素化ポリスチレンが望ましい燃焼遅延性を有している。何故ならば処理温度において臭素は芳香族部分から離れず、近づいてくる燃焼波面の近傍のような非常に高温において離脱するからである。
これらのハロゲン化物が芳香族ハロゲン化物またはアルキルハロゲン化物のいずれとして存在するかには無関係に、臭素化ポリスチレンの全塩素含量を最低にすることが望ましい。塩素は臭素ほど燃焼遅延成分として効果はなく、また安定でもないからである。
不幸にして臭素化ポリスチレンの従来の製造法においては、芳香族性臭素の含量を高くし、同時にアルキルハロゲン化物の含量および塩素の含量を低くすることを望むのは不可能である。従来法において、優れた臭素化ポリスチレンを製造できると主張する多くの方法が提供されているが、実際にはいずれもその目的を達成できないことが示されている。米国特許４，２００，７０３号、同４，３５２，９０９号、同４，９７５，４９６号および同５，５３２，３２２号参照のこと。実際に行われた実験であると報告されているこれらの特許の実施例を総括すると、高い臭素含量、例えば６８重量％以上の臭素含量は得られず、アルキル性臭素含量として臭素化ポリスチレンの全重量に対し例えば６，０００ｐｐｍ以上の高い値にならない限り、臭素含量は遥かに低い値しか得られないことが示された。［アルキル臭化物およびアルキル塩化物は芳香族ハロゲン化物に比べ容易に加水分解されるから、一般に当業界においてはそれぞれ加水分解可能な臭化物および加水分解可能な塩化物として考えられ、そのように限定されている。臭素化ポリスチレン重合体の加水分解可能なハロゲン化物（臭化物および塩化物）の含量を決定する方法を下記に述べる。本明細書においてはアルキルハロゲン化物、アルキル臭化物およびアルキル塩化物はそれぞれ加水分解可能なハロゲン化物、加水分解可能な臭化物および加水分解可能な塩化物と呼ぶことにする。］
さらに、従来法の臭素化ポリスチレンは高い熱的安定性を示さない。従来法の重合体は、熱重量分析（ＴＧＡ）にかけた場合、３３６℃よりも低い温度において１％の重量減を示し、約３００℃の温度で大部分が１％の重量減を示す。臭素化ポリスチレンを熱可塑性組成物と配合し、高温の処理温度をかけようとする場合、熱的安定性が低いことは望ましくない。
さらにまた、臭素化ポリスチレンを製造する従来法では重合鎖が著しく開裂することが示されている。この開裂の結果生成する臭素化ポリスチレンのＭwは、ゲル透過クロマトグラフ法で測定して、臭素化ポリスチレンのＭwの理論的計算値よりも著しく低い。この計算は臭素化ポリスチレン生成物の臭素含量（重量％）および反応開始時におけるポリスチレン反応原料のＭwを基礎にしている。生成した臭素化ポリスチレンのＭwの実際の値と理論値との値が、ＧＰＣ法の±誤差範囲である程近いことが有利である。何故ならこの二つの値が近いことは重合体の開裂が少ないことを示しているからである。開裂によって臭素化ポリスチレン中のアルキル末端基が増加し、このようなアルキル末端基は上記の望ましくない加水分解可能なハロゲン化物が容易に生成する場所となるから、開裂の程度は最低限度に抑制しなければならない。
従って本発明の目的は、熱的に安定な臭素化ポリスチレンを提供することである。本発明の他の目的は、少なくとも６８重量％の臭素を含み、その中で加水分解可能な臭化物は６，０００ｐｐｍよりも少ない、熱的に安定な臭素化ポリスチレンを提供することである。本発明のさらに他の目的は、さらに全塩素含量が１００ｐｐｍよりも少ない上記臭素化ポリスチレンを提供することである。本発明のさらに他の目的は、実際のＭwが、（ｉ）臭素化ポリスチレンの実際の臭素含量および（ｉｉ）臭素化ポリスチレンを製造するのに使用されたポリスチレン反応原料のＭwを基礎にしたＭwの理論的計算値に近い臭素化ポリスチレンを提供することである。
本発明の説明
本発明は、３４０℃よりも高い温度、好ましくは３４０〜３８０℃、最も好ましくは３４５〜３８０℃の範囲内の温度におけるＴＧＡによる重合体の重量減が１％の重合体であることによって示されるように、非常に熱的に安定である新規な臭素化ポリスチレンを提供する。１％重量減におけるＴＧＡ値が３４５〜３７５℃の温度範囲にあることが最も好適である。従来法の生成物のＴＧＡ値と本発明の重合体のＴＧＡ値との比較は下記実施例および表に記載されている。本発明の重合体の特徴である高いＴＧＡ温度は反応後の精製法によるものとは考えられない。むしろ熱的安定性の向上は臭素化ポリスチレンの化学的構造によるものと推測される。
本発明はまた式
0003882203.tif 000002
［式中各Ｘは独立に−Ｈまたは加水分解可能なハロゲン化物であり、各重合体単位の各Ｘの種類は臭素化ポリスチレンが６，０００ｐｐｍ以下の加水分解可能なハロゲン化物を含むように選ばれ、各重合体単位のｎの値は臭素化ポリスチレンが少なくとも６８重量％の臭素を含むような値である］
を有する重合体単位から成る熱的に安定な新規な臭素化ポリスチレンを提供することである。（本明細書で使用されるすべてのｐｐｍ値は特記しない限り重量による値であって臭素化された重合体の全重量を基準とするものとする）。臭素含量は６８〜７１重量％（ｎ＝２．７〜３．１）の範囲であることが好ましく、経済的観点および性能の面から考えて、６８〜７０重量％（ｎ＝２．７〜３．０）の範囲であることが最も好ましい。
加水分解可能なハロゲン化物に関しては、好適な臭素化ポリスチレンは加水分解可能なハロゲン化物が臭化物であるものである。このような重合体は若干の加水分解可能な塩化物を含んでいるが、その量は非常に少なく、例えば１００ｐｐｍよりも少ない。塩素が存在する場合、その供給源が恐らく臭素化ポリスチレンの製造に使用されたルイス酸触媒または溶媒である。好適な臭素化ポリスチレンは蛍光Ｘ線分析法で塩素含量が検出されないようなものである。経済的観点および性能面から考えて、加水分解可能な臭化物含量は４，０００ｐｐｍ以下であり、例えば１，０００〜３，０００ｐｐｍの範囲にあることが有利である。この含量が１，５００〜２，５００ｐｐｍの範囲にあることが最も有利である。本発明の臭素化ポリスチレンは、最初から重合体が上記の加水分解可能なハロゲン化物を非常に少量しか含んでいないという点で独特なものである。加水分解可能なハロゲン化物含量を減少させるためにそれ以上重合体を処理する必要がないので、このことは本発明の重要な側面である。例えば加水分解により加水分解可能なハロゲン化物含量を減少させることは望ましくない。何故ならこれによって構造の中に重合体の性質を変える可能性がある加水分解残基、例えばＯＨを含んだ重合体が生成するからである。本発明の臭素化ポリスチレンは加水分解残基を殆どまたは全く含まず、例えば５００ｐｐｍ以下、好ましくは１００ｐｐｍ以下であることが好適である。
本発明の最も好適な臭素化ポリスチレンは、最低のコストで所望の性能が得られる最高の臭素含量と最低の加水分解可能なハロゲン化物含量を与える臭素化ポリスチレンである。
本発明によれば、実際のＭwがＭwの理論的計算値の２０％以内である臭素化ポリスチレンが得られる。ここで理論的なＭwは臭素化ポリスチレンの実際の臭素含量および臭素化ポリスチレンの製造に使用されたポリスチレン反応原料のＭwに基づいている。実際のＭwと理論的なＭwとの差がＧＰＣ分析法の通常の±誤差範囲の範囲外であることは、交叉結合（Ｍwを増加させる）または重合鎖の開裂（Ｍwを減少させる）のいずれかが起こった証拠である。本発明の臭素化ポリスチレンに対する上記の２０％の差は±誤差範囲を含んでいる。好適な差は２０％より小さく、１０％より小さい差が最も好適である。ＧＰＣ法は試験した同じ重合体に対し異なってはいるが似たような値を与えるから、或る臭素化ポリスチレンが本発明の臭素化ポリスチレンであるとして定義することは、試験すべき重合体について順次得られた５つのＧＰＣ測定値の算術平均を採ることによって行うのが最も良い。順次得られた１０のＧＰＣ測定値の中で高い値と低い値を除いた平均値を用いるようなデータの平均を行う他の方法も適しており、唯一必要なことは正確で再現可能な結果が得られることである。
本発明の臭素化ポリスチレンの製造に使用されるポリスチレン反応原料は市販のいかなるポリスチレンでもよい。一般にポリスチレンの重合骨格は水素化されず、従って不飽和性をもっている。本発明の臭素化重合体はヨーロッパ特許公開明細書０  ２０１  ４１１号記載のような陰極イオン的に製造されたポリスチレンから製造される必要はない。実際、ポリスチレン反応原料は陰イオン的に製造されたポリスチレンでないことがことが好ましい。何故ならこのようなポリスチレンは高価であり、入手が容易でないからである。重合体の芳香族性の側鎖の置換基成分はアルキル置換基であることができるが、大部分の場合そのような置換基は存在しない。本発明の臭素化ポリスチレンを製造するのに用いられたポリスチレンはＭwが５００〜５００，０００の範囲内にあり、多分散度は１以上４の範囲内にある。大部分の目的に対しては、ポリスチレン反応原料はＭwが１００，０００〜３００，０００の範囲内であり、多分散度は１．２５〜２．５の範囲内にある。分子量が低いポリスチレン反応原料はＭwが５００〜１００，０００の範囲内であり、多分散度は１０より小さく、１より大きく４までの範囲内にあることが好ましい。本発明の分子量が大きい重合体反応原料はＭwが３００，０００〜５００，０００の範囲内にあり、多分散度は１より大きく４までの範囲内にある。Ｍwおよび多分散度の値は両方共ゲル透過クロマトグラフ（ＧＰＣ）法に基礎を置いており、これに対しては後で説明する。
本発明の臭素化ポリスチレンの製造に使用されるポリスチレンは例えばステアリン酸亜鉛、パラフィンおよび鉱油のような、いかなる添加剤も含んでいないことが好ましいことが見出された。極めて好適なポリスチレンは米国ミシガン州、ＭｉｄｌａｎｄのＤｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＳｔｙｒｏｎ(R)６１２である。
本発明の臭素化ポリスチレンはさらに他の優れた物理的性質、例えば色を示す。燃焼遅延の目的に対しては、色は重要な性質であり、純粋な白色が究極の目標である。すべての臭素化方法によって種々の色を有する材料が生成するので、工業的には白色に近い製品でも許容できるものとして受け入れられる。従来法の臭素化ポリスチレンの色は溶液のΔＥ値として表され、一般に２０〜３５の範囲内に入る。これに対し本発明の臭素化ポリスチレンのΔＥ値は２０よりも小さく、好ましくは５〜１８の範囲内である。最も好ましくはΔＥ値は５〜１５の範囲内である。
本発明の臭素化ポリスチレンの他の物理的性質は、１５０℃よりも高い温度に加熱した際殆どまたは実質的に全く臭気を発しないことである。これに対しＦｅｒｒｏ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＰｙｒｏ−Ｃｈｅｋ(R)臭素化ポリスチレン燃焼遅延剤は１５０℃において著しく強い臭気を発する。この強い臭気はＰｙｒｏ−Ｃｈｅｋ(R)６８ＰＢ製品の中に存在するブロモクロロエタン、例えばブロモクロロエタン、ジブロモクロロエタン、ジブロモジクロロエタンおよびトリブロモクロロエタンに起因すると考えられている。本発明の臭素化ポリスチレンの中には、検出し得る量のこのようなブロモクロロエタンは見出されていない。
熱可塑性の組成物または発泡体の用途において燃焼遅延剤として使用する場合、本発明の臭素化ポリスチレンは該組成物の全重量に対し５〜２０重量％の範囲内の量で用いられる。本発明の臭素化ポリスチレンを使用して最も利点が得られる熱可塑性材料はポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、およびナイロンである。アンチモン系の燃焼遅延相乗化剤、酸化防止剤、紫外線安定剤、顔料、耐衝撃性付与剤、充填剤、酸除去剤、および吹込み剤のような通常の添加剤を必要に応じ組成物または発泡体に含ませることができる。
分析法
臭素化ポリスチレンはテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）のような溶媒のに良く溶けるから、通常の蛍光Ｘ線法により臭素化ポリスチレンの全臭素含量の測定を容易に行うことができる。分析試料は希釈試料、即ち６０ｍＬのＴＨＦ中に０．１±０．０５ｇの臭素化ポリスチレンを含む試料である。ＸＲＦ分光器はＰｈｉｌｌｉｐｓのＰＷ１４８０分光器を用いることができる。較正標準として標準化されたブロモベンゼンのＴＨＦ溶液を使用する。本明細書並びに実施例に記載され報告されている臭素値はすべてＸＲＦ分析法による値である。
本明細書記載の臭素化ポリスチレンの加水分解可能なハロゲン化物含量を得るためには、エタノールアミンを用いて臭素化ポリスチレンのアルキルハロゲン化物成分を加水分解し、反応混合物中に残留するアミンハロゲン化水素副生物を得る。次いでこの反応混合物をＡｇＮＯ3で滴定する。これにより出発物質中に存在するアミン臭化水素、アミン塩化水素および他の全てのイオン性の臭化物および塩化物の量が測定される。加水分解可能な臭化物の量は今得られた全臭化物の値からイオン性臭化物含量を差し引くことによって決定される。イオン性臭化物含量は臭素化ポリスチレンの別の試験試料を水で洗滌し、洗滌水中のイオン性臭化物含量をＡｇＮＯ3で滴定することによって得られる。一般にイオン性臭化物含量は低い。
次に上記方法を例示する。分析すべき臭素化ポリスチレン０．５ｇを有効数字４桁まで秤量し、２４／４０ＳＴの継手をもつ１２５ｍＬのヨウ素フラスコに入れる。このフラスコに注射器を用い１５ｍＬの試薬級の２−エタノールアミンを加える。この混合物を回転させ、還流凝縮器の下に加熱し沸騰させる。この混合物を１時間沸騰させた後冷却する。還流凝縮器とフラスコを一部取り外し、還流凝縮器の内部および継手の表面を洗滌瓶を用いてメタノールで洗滌する。重合体は焼結して多孔性のケーキ状になる。フラスコの内容物を回転させて溶液（液体部分）を均一化し、注意して溶液を磁気撹拌機の棒を含む４００ｍＬの丈の高いビーカーの中に流し込む。フラスコの頸部に沿って溶液が流れて元に戻らないように注意する。メタノールを用いて頸部の内側および外側を洗滌してハロゲンの損失を防ぐ。フラスコの内部および重合体のケーキの両方を数回メタノールで同じように洗滌して表面の溶液を除去し、洗液はすべてビーカーの中に集められる。この時ビーカーには１００ｍＬ以上が含まれていてはならない。ヨウ素フラスコの中の洗滌された重合体に２０ｍＬの試薬級のジオキサンを加える。フラスコに栓をし、重合体が溶解するまで周期的に回転させながらゆっくりと温める。ビーカーを磁気撹拌機の上に置き、内容物を迅速に撹拌する。次いでジオキサンおよび重合体ケーキの溶液を徐々にビーカーの中に注ぐ。重合体が非常に細かい粉末の形で沈澱する。頸部の外側およびヨウ素フラスコの内側をメタノールで洗滌する。残留重合体は凝固し、ヨウ素フラスコの内容物を洗滌してビーカーの中に入れる。フラスコをさらに数回洗滌してハロゲンを完全に除去する。この時点においてビーカーには０１５０ｍＬより多くが含まれていてはいけない。７５ｍＬの脱イオンした水および数滴のメチルオレンジ指示薬の溶液をビーカーに加える。溶液が酸性（ピンク色）になるまで１：１のＨ2ＳＯ4を加える。この溶液を冷却する。次いでＭｅｔｒｏｈｍ  ７１６または同等な装置のような自動電位差滴定器を用い０．０１ＮのＡｇＮＯ3標準溶液を使用してこの溶液の滴定を行う。Ｂｒ-およびＣｌ-の両方が存在する場合には、Ｂｒ-が最初に滴定される。変曲点の間の距離（ΔＶ）がＣｌ-の滴定値である。全ハロゲン化物含量は次のようにして計算することができる。
ｐｐｍＢｒ-＝（ｍＬ  ＡｇＮＯ3）×（規定度  ＡｇＮＯ3）×（７．９９×１０4）／試料の重量（ｇ）
ｐｐｍＣｌ-＝（ｍＬ  ＡｇＮＯ3）×（規定度  ＡｇＮＯ3）×（３．５４５×１０4）／試料の重量（ｇ）
イオン性の臭化物含量を決定するためには、分析すべき臭素化ポリスチレンの試料３ｇを有効数字４桁まで測定可能な天秤で秤量し、１２５ｍＬのプラスティックスの広口瓶に加える。この瓶にはまた１００ｍＬの脱イオン水を加える。次いでこの瓶を振盪機に３０分間載せる。振盪している瓶に数滴のメチルオレンジ指示薬溶液と、磁気撹拌機の棒を加える。撹拌した瓶の内容物に１：１のＨ2ＳＯ4を色がピンクになるまで加えて酸性にする。得られた溶液をＭｅｔｈｒｏｍ  ７１６のような自動電位差滴定装置を使用して０．０１ＮのＡｇＮＯ3で滴定する。イオン性の臭化物含量は次のようにして計算される。
ｐｐｍイオン性臭化物＝（ｍＬ  ＡｇＮＯ3）×（規定度  ＡｇＮＯ3）×（７．９９×１０4）／試料の重量（ｇ）
加水分解可能な臭化物の値を得るためには次の式を用いる。
加水分解可能な臭化物（ｐｐｍ）＝全臭化物（ｐｐｍ）−イオン性臭化物（ｐｐｍ）
本発明の臭素化ポリスチレンの色寄与値を決定するためには、この場合もクロロベンゼンのような入手容易な溶媒中における臭素化ポリスチレンの易溶性を利用する。使用する分析法は全く簡単である。５０ｍＬの遠心分離管の中に５ｇ±０．１ｇの臭素化ポリスチレンを秤り込む。この管に４５ｇ±０．１ｇのクロロベンゼンを加える。管を閉じ、ピストン運動を行う振盪機上で１時間振盪する。１時間振盪した後、未溶解の固体分に対して溶液を検査する。曇りが存在したら、１０分間４，０００ｒｐｍで遠心分離を行う。それでも溶液が透明にならない場合には、さらに１０分間遠心分離を行う。溶液がなお曇っている場合には、正確な測定が不可能として試料を廃棄しなければならない。しかし大部分の場合そうであるが、透明な溶液が得られた場合にはＨｕｎｔｅｒＬａｂのＣｏｌｏｒＱｕｅｓｔ  Ｓｐｈｅｒｅ  Ｓｐｅｃｔｒｏｃｏｌｏｒｉｍｅｔｅｒで試験する。透過長が２０ｍｍの透過セルを使用する。色度計を”Ｄｅｌｔａ  Ｅ−ｌａｂ”に設定してΔＥとして色を報告し、”Ｌ”、”ａ”および”ｂ”に対して色の値を得る。
本発明の目的に対してＤＳＣ値は、ＴＡ  ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔのＭｏｄｅｌ２９２０  ＤＳＣ装置を用いて得た。試料を２５℃〜４００℃まで１０℃／分の速度で窒素雰囲気下において加熱した。
従来法および本発明方法で得られる両方の臭素化ポリスチレンの熱的挙動を試験するためには熱重量分析法（ＴＧＡ）を使用する。ＴＧＡ値はＴＡ  ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔのＴｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ  Ａｎａｌｙｚｅｒを使用して得た。各試料をＰｔの皿の上に載せ、５０〜６０ｍｌ／分の速度で窒素を流しながら２５℃から６００℃まで１０℃／分の速度で加熱する。
ＭwはＷａｔｅｒｓの５１０型ＨＰＬＣポンプを使用し、検出器としてＷａｔｅｒｓのＲｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｉｎｄｅｘ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ４１０型およびＰｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ＰＤ２０００型を用い、ＧＰＣにより測定した。カラムはＷａｔｅｒｓのμＳｔｙｒａｇｅｌ、５００Å、１０，０００Åおよび１００，０００Åであった。自動試料採取機は島津のＳｉｌ９Ａ型であった。ポリスチレン標準（Ｍw＝１８５，０００）を通常的に使用し光散乱データの精度を確かめた。使用した溶媒はＨＰＣＬ級のテトラヒドロフランであった。使用した試験法では０．０１５〜０．０２０ｇの試料を１０ｍＬのＴＨＦに溶解する。この溶液の一部を濾過し、カラムに５０μＬを注入する。ＰＤ２０００  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒに対しＰｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓによって提供されているソフトウエアを使用し分離状況を解析した。
Ｍwの理論的計算値は下記の式によって得られる。
ＭwＢｒＰＳの理論的計算値＝ＭwＰＳ＋（ＭwＰＳ）×（Ｂｒの原子量−Ｈの原子量）×（Ｓｔｙの分子量）×（０．０１）×（Ｂｒの重量％）／（（Ｂｒの原子量）×（Ｓｔｙの分子量）−（Ｂｒの原子量−Ｈの原子量）×（Ｓｔｙの分子量）×（０．０１）×（Ｂｒの重量％））
本明細書全体を通じてＰＳはポリスチレンを意味しその代わりに使用され、またＳｔｙはスチレンを意味しその代わりに使用される。「Ｍw」という用語は下記に説明されるようにＧＰＣ（光散乱検出器）によって測定された重量平均分子量を意味する。
実施例  １（本発明）
櫂形の機械的撹拌機、凝縮器および温度計保護管（ｔｈｅｒｍｏｗｅｌｌ）を備えた５Ｌのジャケット付きガラス製反応器の中で７７０．０ｇのブロモクロロメタン（ＢＣＭ、９ｐｐｍの水）および２．７７５ｇのＡｌＣｌ3の混合物を調製する。ジャケット付きのガラス製混合用Ｔ字管を反応器の入口部に取り付け、これに臭素（５３３．３５ｇ、３．３３７モル）、および１２０４ｇのＢＣＭ中に１３４．００ｇ（１．２８７／ｎモル）のポリスチレン（Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ  Ｋａｓｅｉ  Ｐｏｌｙｔｅｘ，Ｍｗ＝２７０，０００）を含む溶液を、それぞれ平均速度８．７４ｇ／分および２０．２７ｇ／分で圧入した。反応器と混合用のＴ字管を循環グリコール浴で冷却し、１時間の供給時間およびそれに続く１時間の反応期間を通じ０〜２℃に保つ。次いで反応混合物を水洗し、グルコン酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、および水酸化ナトリウムの混合水溶液で中和する。さらにＢＣＭ（１４５０ｇ）で有機相を希釈し、０．２５ｇのジオクチルスルフォコハク酸ナトリウム塩（表面活性剤）を含む１．８Ｌの高温（９０〜９４℃）の水にこの溶液を滴下して加え、生成物を沈澱させ溶媒を蒸溜する。スラリーを濾過し、灰色を帯びた白色の固体分を水で洗滌する。１５０℃において恆量になるまで乾燥し３８９．８ｇを得た。
実施例２および３では米国特許５，５３２，３２２号記載の方法で臭素化ポリスチレンを製造する。
実施例  ２
７５０ｇの１，２−ジクロロエタン（ＥＤＣ、１２ｐｐｍの水を含有）中にポリスチレン（Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ  Ｋａｓｅｉ  Ｐｏｌｙｔｅｘ、Ｍｗ＝２７０，０００）７５．１０ｇ（０．７２１／ｎモル）を含む溶液を櫂型の機械的撹拌機、凝縮器および温度計保護管を備えた５Ｌのジャケット付きガラス製反応器の中で調製した。反応器のジャケットにエチレングリコールの循環浴を取り付け反応温度をコントロールした。１５℃に冷却した後、１１．０３ｇの酸化アンチモン（ＩＩＩ）をポリスチレン溶液に加えた。５０５ｇの冷（−５℃）ＥＤＣ中に１４９．７ｇ（０．９７３モル）の臭素と６６．３ｇ（０．９３５モル）の塩素とを溶解した溶液を予め調製し、これを冷却した塩化臭素供給物貯蔵器に取り付けた浸漬管を通し液面下で反応器に加える。２時間添加を行う間反応温度は徐々に１０℃から２５℃に上昇する。次に反応器のガス出口ラインに取り付けられた苛性ソーダ洗滌器の重量増加が終ったことによって示される、ハロゲン化水素の発生が完了するまで（１．５時間）この混合物を３０℃に保つ。反応混合物を水洗し、亜硫酸ナトリウムおよび苛性ソーダ水溶液で中和する。次いで有機相を３．５Ｌのメタノールに滴下して加え生成物を沈澱させる。スラリを濾過し、固体分をメタノールで洗滌する。１５０℃で真空乾燥した後、重さ２０３．７ｇの淡黄色の固体（生成物Ｉ）を得た。
実施例  ３
実施例２を繰り返したが、２３０．８ｇ（２．００モル）の市販の塩化臭素を８０．２０ｇ（０．７７０／ｎモル）のポリスチレンおよび１１．７７ｇのＳｂ2Ｏ3と共に使用した。水洗し中和した有機相を二つの等量の部分に分割する。その一つの部分を実施例１と同様に１．５Ｌのメタノールに加え、恆量になるまで１５０℃で真空乾燥した後、淡黄色の固体（生成物Ａ）１０１．６ｇを得た。他の部分は１．９Ｌの高温（８９〜９４℃）の水に滴下して加え、生成物を沈澱させ、溶媒を蒸溜した。乾燥した淡黄色の固体（生成物Ｂ）は１００．３ｇであった。
表１に実施例１〜３で製造した臭素化ポリスチレン生成物の性質をまとめる。さらに比較の目的でＦｅｒｒｏ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＰｙｒｏ−Ｃｈｅｃｋ(R)６８ＰＢ燃焼遅延剤の性質も掲げた。Ｐｙｒｏ−Ｃｈｅｃｋ(R)８ＰＢは米国特許４，３５２，９０９号記載の方法で製造されたものと思われる。
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実施例  ４（本発明）
循環グリコール浴で０℃に冷却した５Ｌのジャケット付き反応フラスコの中で１５４９．８３ｇの乾燥（１０ｐｐｍの水を含む）ブロモクロロメタン（ＢＣＭ）に７．２０９ｇ（５４．１ミリモル）の塩化アルミニウムを懸濁させる（２５０ｒｐｍで撹拌）。第２の５Ｌのフラスコの中にＰＳ（３６０．９６ｇ、３．４６５７／ｎモル）の１０．００重量％溶液を調製する。使用したＰＳはＤｏｗ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＳｔｙｒｏｎ(R)６１２であり、そのＭwは１９０，０００であった。このＰＳ溶液を供給物貯蔵器の底部の弁から、反応フラスコに取り付けられグリコールで冷却されたジャケット付きの混合用Ｔ字管へ圧入する。同時に臭素をタールを塗った（ｔａｒｅｄ）供給物貯蔵器から同じ混合用Ｔ字管に圧入し、ここでポリスチレン溶液と一緒にした後反応フラスコ中で撹拌されている触媒懸濁液に滴下する。２個のＭａｓｔｅｒｆｌｅｘ(R)７５５０−９０型ポンプを使用した。このＰＳ供給系は、一定の速度６０ｒｐｍで作動するポンプヘッド７７３９０が取り付けられたすべてテフロンの供給ラインを使用している。これによって２１．０２／ｎミリモルＰＳ／分（２１．８９ｇ／分）の一定の供給速度が得られた。臭素供給系は、ポンプヘッド７５１８−１０が取り付けられたテフロン管およびヴィトン（Ｖｉｔｏｎ）管の組み合わせを使用し、このポンプヘッドは最初の１８分間は７０．０５ミリモル／分の速度で作動し、１８〜２３分間は３８．８０ミリモル／分で、２３〜１６５分間は５６．７５ミリモルで作動する。両方とも１６５分間で供給を停止する。全体としてのＢｒ2／ＰＳのモル比は２．７０であった。ＰＳ溶液供給系に対しては乾燥ＢＣＭ２６０．９５ｇの洗滌液を使用し、重合体を完全に反応フラスコへ移動させた。添加中およびそれ以後の２．３時間の反応熟成期間中反応温度を０〜４℃に保った（反応器の上方に窒素ガスを流す）。出口ガスの苛性ソーダ洗滌器に対する重量増加は６６５．４ｇ（ＨＢｒに対する理論値の８７．８％）であった。１２５．０ｇのグルコン酸ナトリウム１０重量％水溶液を加えて触媒を失活させた。亜硫酸ナトリウム１０重量％水溶液を６３．４１ｇ加え、さらにＮａＯＨ１０重量％水溶液４２３．０ｇを加えてｐＨを１４に調節する。ＢＣＭ（１３３４．６ｇ）で希釈した後、有機相を分離し、水（１０１１．８ｇ）で洗滌する。激しく撹拌している高温（９０〜９４℃）の水に加えて有機相から生成物を分離し、これにジオクチルスルフォコハク酸のナトリウム塩１．２３ｇを加えた。高温の水から溶媒を蒸溜すると、水中に臭素化ポリスチレン生成物のスラリーが残る。吸引濾過した後、灰色を帯びた白色の固体を水洗し、真空炉中で（１５０℃、２トール、５時間）恆量になるまで乾燥して１０８５．９８ｇ（収率９７．９％）を得た。
実施例  ５（本発明）
２リットルのフラスコと４０ｇのポリスチレンを使用した以外は、実施例４の方法を繰り返した。ＡｌＣｌ3の量（ポリスチレン基準）は２．０重量％であった。臭素対ポリスチレンの供給モル比は３．３３であった。臭素の全等量は２．７８、温度範囲は０〜５℃、臭素／ポリスチレンの供給時間は３２分／３８分、反応熟成時間は１５０分であった。
表２に実施例４および５で製造された臭素化ポリスチレンの若干の性質を掲げる。
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本発明の臭素化ポリスチレンの製造
本発明の臭素化ポリスチレンは通常の方法では製造されない。適当な製造法では一般に臭素およびブロモクロロメタンとポリスチレンとの溶液の混合物（ポリスチレン中のスチレン１モル当たり２．５〜５モルの臭素を含む）を、別の量のブロモクロロメタンおよび触媒量のＡｌＣｌ3を含む反応器に供給する。［ポリスチレン、ブロモクロロメタンおよび臭素の混合物は臭素化触媒を実質的に含んでいない。「臭素化触媒を実質的に含まない」という言葉は、触媒として有効な量よりも少ない量の触媒しか含んでいないことを意味するものとする。このような少量の触媒では触媒による臭素化または交叉結合は殆どまたは全く起こり得ない。一般にこのような量は存在するポリスチレン原料の重量基準で５００ｐｐｍよりも少ない量である。］反応温度は０〜１０℃の範囲内にある。反応生成物が生成した後に、これをさらに０．５〜３時間反応させる。この後反応期間を経た後に、亜硫酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウムおよび水酸化ナトリウムを加えて触媒を失活させ、残存する臭素化剤を分解し、反応混合物のｐＨを調節して反応生成物を処理する。これらの処理を行った後、反応混合物を静置すると、溶質として臭素化スチレン重合体生成物を含む有機相と水性相とから成る二相の反応混合物が得られる。水性相のデカンテーションを行い、残った有機相から溶媒成分を追出す。この追出は有機相を沸騰水の中に注ぐことによって行うのが最も便利である。溶媒がフラッシュ蒸発するにつれて、臭素化スチレン重合体生成物は沈澱を生成する。この沈澱は任意の液固分離法、例えば濾過および遠心分離で回収することができる。次いで回収した沈澱を乾燥する。臭素化ポリスチレンの製造においては、鉄含量を最低値、例えば１０ｐｐｍ以下に保つことが重要である。通常生成物中の鉄は反応流および生成物流と接触する鉄製の装置によって導入される。従って鉄による汚染の原因とならない処理装置を使用することが好適である。例えば装置はガラスでライニングされた合金または耐腐食性の合金であることができる。
次に添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の臭素化ポリスチレンの製造に適した方法を示す模式図である。
本発明の詳細な説明
本発明方法を用い本発明の臭素化ポリスチレンを製造するのに有用なポリスチレンは上記に説明した任意のポリスチレンである。前述のようにこのポリスチレンは添加剤を含んでいないことが好ましい。最も好適なポリスチレン反応原料はＴｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＳｔｙｒｏｎ(R)６１２である。
本発明に使用される触媒はアルミニウムをベースにした触媒、例えばＡｌＣｌ3、ＡｌＢｒ3およびＡｌの如何なるものでも良い。アルミニウム触媒の混合物を用いることもできる。一旦反応系に触媒を加えると、触媒は触媒活性を著しく失うことなく或る種の反応を受ける。例えばＡｌＣｌ3は或る程度ＡｌＢｒ3に変わる。ＡｌＣｌ3は入手のし易さおよび価格の点から良く選ばれる触媒である。
触媒は求められる触媒効果を得るのに十分な量で使用される。このような触媒量は触媒の活性に依存するが、一般には臭素化すべきスチレン重合体の重量に対し０．２〜５重量％、好ましくは０．５〜５重量％の範囲内に入る。最も活性の高い触媒はこれよりも少量で使用され、活性の低い触媒はこれよりも多い量で使用される。ＡｌＣｌ3が触媒の場合、０．５〜３重量％の範囲の量が好適である。
臭素化剤は臭素であることが好ましい、臭素は二原子分子の形で市販品として得られ、或いはＨＢｒを酸化して発生させることができる。Ｂｒ2は液体またはガスのいずれかの形で供給される。本発明方法における臭素化剤の使用量は、供給される全スチレン重合体に対する全臭素化剤の全体としてのモル比は、重合体中におけるスチレン単量体１単位当たり１〜３個の臭素置換基が与えられる量でなければならない。本発明の臭素化重合体は臭素を６８重量％より多く含んでいることが好ましく、６９〜７１重量％含んでいることが最も好ましい。任意の特定のスチレン重合体に対しても本発明方法における臭素化剤の使用量は、選ばれたプロセス・パラメータを用いて得られる最高の臭素含量を考慮して望ましいと思われる臭素含量によって決定される。臭素含量が高いほど多量の臭素化剤が必要である。完全臭素化（パーブロモ化）に近付くと最後の臭素を置換することはより困難になることが指摘される。いくら多量の臭素化剤を使用してもこの困難を和らげることはできない。しかし臭素含量を最高にする試みとして、化学量論的な量よりも少し過剰な臭素化剤を使用することは有用である。最高１０％だけ化学量論的な量よりも過剰な量が好適である。置換基１個に対し１モルのＢｒ2が必要であるから、化学量論的な量は容易に決定される。実際には、必要とする臭素含量を重量基準で決定し、次いで理想的な場合を想定して同じ結果を得るのに必要とされる臭素化剤のモル数を計算する。例えばスチレン重合体がポリスチレンであり、求める臭素含量が６８重量％である場合、所望の化学量論的に過剰な量を含めないで、スチレン単量体１単位当たり少なくとも２．７モルの臭素が必要となるであろう。
ポリスチレン−ブロモクロロメタン溶液を用いてすべての臭素を加えることができ、或いは臭素の一部を予め反応器に加えておき、残りを該溶液と共に加えることもできる。予め加える場合には、予め加える割合はこの方法に使用する全臭素の０．５〜５％となろう。
上記の説明では臭素化剤とスチレン重合体との間の全体としての定量的な関係について述べたが、供給混合物中のこれら二つの反応原料の間の定量的な関係はまだ完全には論じられていない。一般に、供給される混合物は供給期間のいかなる時点においてもスチレン単量体１単位当たり臭素化剤１〜８モルから生成される。この定量的な関係は供給期間中に一定であることも、また上記範囲内で変えることもできる。（この範囲を外れて或る程度出たとしても、それが工程の効率または生成物の品質に著しい悪影響を与えない限り、それは本発明の範囲内に入るものとする。）好適な範囲は供給混合物を構成するスチレン単量体単位１モル当たり臭素化剤２．５〜５モルの範囲である。明らかなように、供給混合物中における臭素化剤対スチレン単量体単位のモル比が、臭素化剤対スチレン単量体単位の選ばれた全体としてのモル比よりも小さいかまたは大きくなる量で臭素化剤を使用すると、この混合物の一成分としての臭素化剤またはスチレン重合体のいずれかが消費される前に、他の成分が消費されてしまうような結果を生じるであろう。例えば臭素含量が７０重量％の臭素化ポリスチレンを製造するように選ばれた場合、臭素対スチレン単量体単位の全体としてのモル比は３．０：１、およびそれよりも必要なだけ過剰な値が適当であろう。臭素対スチレン単量体単位のモル比が１：１の供給混合物が得られるように選択された場合には、必要とされる全体としての臭素の量が得られる前に、ポリスチレンの供給量は完了してしまうであろう。この場合には先ず１：１混合物を使用し、次いでポリスチレンの供給原料が消費されてしまった後に臭素だけが供給し続けられる。これに対し供給混合物中のモル比が５：１に選ばれた場合には、臭素が先ず消費され、次いでポリスチレンだけを最後まで供給を行わなければならない。一般に全体としてのモル比および供給混合物の比が少なくとも或る程度同様であることが好適である。しかしすべての場合において、最初の供給物は臭素対スチレン単量体単位のモル比が少なくとも１：１であることが好ましい。
本発明方法に使用される臭素は実質的に無水であること、即ち水を１００ｐｐｍ（重量基準）以下しか含まず、また例えば油、グリース、カルボニル含有炭化水素のような有機性不純物および鉄を１０ｐｐｍ以下しか含まないことが好ましい。入手し得る工業用の臭素はこのような純度を有している。しかしこのような臭素が得られない場合には、臭素と濃（９４〜９８％）硫酸とを３：１の容積比で混合することにより、臭素中の有機性不純物および水の含量を便利に減少させることができる。二相の混合物が生成し、これを１０〜１６時間撹拌する。撹拌し沈降させた後、硫酸相を不純物および水と共に臭素相から分離する。臭素の純度を更に上げるために回収した臭素相を蒸溜することができる。
ブロモクロロメタン溶媒は実質的に無水であり、水の含量は１００ｐｐｍ（重量基準）以下であることが好ましい。溶媒は実際に得ることができる、例えば１０〜３０ｐｐｍ（重量基準）程度の少量の水しか含んでいないことが最も好ましい。
本発明は反応混合物が無水の条件にある場合に利点が得られる。水はアルミニウム触媒の触媒活性に影響を及ぼし、この効果はスチレンの芳香環が迅速に臭素化されるのを妨げる。或る理由によりこのプロセスに大量の水が使用され、脱水を行うことが実際的でない場合、触媒の使用量を単に増加するだけでこの状況を克服することができる。米国特許４，２００，７０３号記載のように交叉結合を避けるために水を使用することが本発明の特徴ではなく、本発明方法ではポリスチレンと臭素との触媒を加えない混合物を触媒を含む反応器に供給する新規な方法を含む方法によって交叉結合を減少させる。
ブロモクロロメタンおよびスチレン重合体の溶液を生成させることにより、重合体の取り扱いおよび臭素との混合が容易になる。本発明の溶液は好ましくは５〜５０重量％の重合体を含んでいる。５〜３０重量％の重合体を含む溶液がさらに好適である。
臭素／スチレン重合体混合物を供給する臭素化触媒をブロモクロロメタンと一緒にすることが好ましく、従って触媒は溶液、スラリー、分散物または懸濁物として存在することができる。このようにすれば反応混合物の混合および物質移動の程度が向上する。ブロモクロロメタンおよび触媒の混合物は懸濁液として存在する場合が最良である。一般にブロモクロロメタンおよび触媒の全重量に対し、９５〜９９．９重量％、好ましくは９９〜９９．８重量％のブロモクロロメタンを使用するのが好適である。
この工程に使用する装置が発熱反応によって生じる熱的な負荷を処理し得る能力、発生するＨＢｒおよびプロセスの他の関連事項を考慮すれば、スチレン／臭素化剤混合物の供給は迅速に行わなければならない。要約すると、重要なプロセス・パラメータから逸脱することなく装置に許される最短の時間で供給を行なうことができなければならない。一般に工業的な規模の装置に対しては０．５〜３時間の供給時間が期待される。規模の小さいプロセスに対してはもっと短い供給時間が期待される。
本発明方法は−２０〜６０℃、好ましくは０〜１０℃の温度範囲で行われる。最も好適な温度は０〜５℃である。圧力は大気圧、大気圧以下または大気圧以上であることができる。
本発明方法を実施するためには、臭素化触媒、例えばＡｌＣｌ3を実質的に無水のブロモクロロメタンに懸濁させ、容易に撹拌できる懸濁液を得る。この懸濁液をガラスをライニングした撹拌式反応器の中で調製し、温度を−５〜５℃にする。この混合物は反応器中で不活性な乾燥した雰囲気下に保たれる。スチレン重合体とブロモクロロメタンとの溶液を調製し、臭素流と緊密に混合して均一な混合物にする。反応器の中で臭素化触媒懸濁液を撹拌し、それにこの混合物を供給する。幾つかの方法でスチレン重合体溶液と臭素とを緊密に混合することができる。例えば懸濁液の水面下の点まで延びた反応器の浸漬管の下端の所で、この溶液と臭素との混合装置、例えば混合ノズルへ供給することができる。この混合装置は該溶液と臭素とを緊密に混合するように設計されている。また混合装置は供給点の所で緊密な混合物および触媒懸濁液に混合エネルギーを賦与する作用をする。スチレン重合体溶液と臭素化剤とを緊密に混合する他の方法は、インライン混合機、例えば衝突型混合機を有する外部反応器のループを使用する方法である。一般に外部反応器のループを使用する方法は、先ず反応器に臭素化触媒スラリーおよび懸濁液を供給し、次いで反応器から反応流を抜き出し、これを反応器の外側にある混合機に供給する工程を含んでいる。少なくとも臭素およびスチレン重合体から生成した混合物を混合機に供給し、この２種の供給物から成る第２の混合物を得る。次にこの第２の混合物を反応器に戻す。反応器から抜き出される反応流は最初は触媒を含んでいる。第２の混合物を反応器に供給して運転した後では、抜き出される反応流は触媒と共に臭素化ポリスチレンを含み始めるであろう。工程が進むにつれてポリスチレンの臭素化の程度は増加する。
外部反応器のループ使用の例を示すために図１を参照する。図１には一般的に数字１で表される反応器が示されている。反応器１は撹拌式反応器であり、最初は触媒およびブロモクロロメタンから成る懸濁液を含んでいる。反応器の取出し用導管４は反応器１から反応流を取出し、これはポンプ５に供給される。ポンプ５は反応流が導管７を介して衝突型混合機１０へ強制的に供給されるように反応流を加圧する。臭素は導管２０を経てポンプＰ1へ供給され、同時にポリスチレンとブロモクロロメタンとの溶液は導管２２を経てポンプＰ2に供給される。ポンプＰ1およびＰ2によってインライン混合機１１へ供給が行われ、臭素、ポリスチレンおよび溶媒の緊密な混合物が得られる。この緊密な混合物は衝突型混合機１０へ供給され、ここで反応器１からの反応流と緊密に混合される。衝突型混合機１０から出た流れは導管３３を経て供給部３を通り反応器１へ供給される。少なくとも実質的にすべての臭素およびポリスチレン／ブロモクロロメタン溶液が供給されてしまうまで、反応器１から内容物を取出し、これを衝突型混合機１０へ供給し続ける。
明らかなように、臭素およびブロモクロロメタン溶液を供給する間、反応器１の内容物は組成が変化する。当初は反応器１の内容物は触媒と溶媒を含んでいる。工程の進行と共に反応器の内容物は臭素化ポリスチレンを含むようになり、次第にそれに富んでくる。この臭素化ポリスチレンの一部は臭素化の程度が低く、他の一部は求められる臭素化の程度に臭素化されている。反応熟成期間（ｃｏｏｋｉｎｇ  ｐｅｒｉｏｄ）の間最終的な臭素化が起こる。混合を助けるために反応熟成期間中も反応器からの内容物の取出しを続けることができる。
浸漬管混合機または外部衝突型混合機のいずれを使用するかの如何に拘わらず、スチレン重合体を臭素化すると主要副生物としてＨＢｒが生成する。この工程で生成したＨＢｒは通常反応器の内容物の上側の空間に存在している。ＨＢｒは取出して水洗滌器に通すか又は乾燥ＨＢｒとして貯蔵することが好ましい。乾燥した不活性ガス、例えば窒素を反応器の内容物の上方における充填ガスとして使用し、この中に存在する水は最低限度に抑制することが好ましい。
スチレン重合体および／または臭素化供給原料の供給を行う際、いずれの場合においても反応器は好ましくは低温、例えば０〜１０℃、最も好ましくは０〜５℃に保たれる。また供給が終った後、反応熟成時間として反応器を０．５〜６時間、好ましくは０．５〜１時間の間保持する。反応熟成時間の温度は０〜１０℃、好ましくは２〜５℃の範囲内である。反応熟成時間は求められる臭素化の程度が得られるまで臭素化を継続するための時間である。臭素−ポリスチレン供給混合物を供給する間反応パラメータとして温和な臭素化条件が与えられている場合にはこの時間は長くなり、反応パラメータが激しい臭素化条件を与えるように選ばれている場合には反応熟成時間は短くてよい。反応器の中で反応熟成時間は起こり得る。
反応熟成時間後、反応混合物を水、亜硫酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウムおよび水酸化ナトリウムで処理して触媒を失活させ、残留臭素化剤を分解し、反応混合物のｐＨを調節することができる。これらの処理を行った後、反応混合物を静置し、溶質として臭素化スチレン重合体生成物を含む有機相と水性相とを含む二相の反応混合物を得る。水性相はデカンテーションを行い、残った有機相はその溶媒成分を追出す。この追出は有機相を沸騰水または沸騰温度に近い水の中に注ぐことによって行うのが最も便利である。溶媒がフラッシュ蒸発するにつれて、臭素化スチレン重合体生成物は沈澱を生成する。容易に回収できる沈澱を得る助けとするために、表面活性剤、例えばジオクチルスルフォコハク酸ナトリウム塩を高温の水に加えることが好ましい。実施例４参照。ジオクチルスルフォコハク酸塩の使用量は水および表面活性剤の全量に対し０．０１〜０．０５重量％の範囲内である。この沈澱は任意の液固分離法、例えば濾過および遠心分離で回収することができる。回収した沈澱を次いで乾燥する。
実施例  ６
循環グリコール浴により０℃に冷却した１Ｌのジャケット付きフラスコの中で１９０ｇの乾燥（１３ｐｐｍの水を含む）ブロモクロロメタン（ＢＣＭ）中に０．９１０ｇ（６．８２ミリモル）の塩化アルミニウムを懸濁させる（２５０ｒｐｍで撹拌）。乾燥したＢＣＭの中にポリスチレンを含む１０．００重量％溶液（４０３．１／ｎミリモル）４１９．８６ｇを一定の速度８．４６ｇ／分（８．１３ミリモル／分）で反応フラスコに取り付けられているグリコールで冷却されたジャケット付きの混合用のＴ字管に圧入する。同時に臭素を６．０９ｇ／分（３８．１ミリモル／分）の一定速度で同じ混合用Ｔ字管に圧入し、ここでポリスチレン溶液と一緒にした後（供給モル比Ｂｒ2／ＰＳは４．６９）、反応フラスコの中の撹拌されている触媒懸濁液中に滴下する。３０．０分後に臭素の供給を停止し（１１４３．５ミリモル）、４９．６分後にポリスチレン溶液の供給を停止する（Ｂｒ2／ＰＳの全体としてのモル比２．８４）。ポリスチレン溶液の供給物に対し乾燥ＢＣＭ１６０ｇの洗滌液を使用して重合体を反応フラスコの中に完全に移転させる。添加中およびその後２時間の反応熟成期間の間反応温度を０〜５℃に保つ。１６．４ｇのグルコン酸ナトリウム１０重量％水溶液を加えて触媒を失活させ、ＮａＯＨの１０重量％水溶液６０．７ｇを加えてｐＨを１４に調節する。反応混合物を亜硫酸ナトリウム１０重量％水溶液で洗滌した後水洗する。０．０２重量％のジオクチルスルフォコハク酸ナトリウム塩表面活性剤を含む激しく撹拌した高温（９０℃）の水を加え有機相から生成物を回収する。高温の水から溶媒を蒸発させ、水中に臭素化ポリスチレン生成物を含むスラリーを残す。濾過後、粉末の固体を水洗し、恆量になるまで真空中で乾燥した（１５０℃／２トール／５時間）。乾燥した固体分の重量は１２７．０８ｇ（収率９５％）であった。この生成物は６９．６重量％の全Ｂｒおよび３６００ｐｐｍの加水分解可能なＢｒを含んでいた。ＨｕｎｔｅｒＬａｂによる溶液の色値（クロロベンゼン中１０重量％）はＬ＝９４．５８、ａ＝−２．７９、ｂ＝１７．２９、ΔＥ＝１８．３４であった。
実施例  ７
冷却用ジャケットを有するＹ字形の混合装置に２つの供給ラインを取り付け、それぞれをポンプに連結する。供給ラインの一つは臭素を送るためのものであり、他の一つはＰＳおよびＢＣＭ溶液を送るためのものである。臭素（９３．３ｇ、３１．３ｍｌまたは０．５８３モル）は１ｍｌ／分（１９．４ミリモル／分）の速度で、ＰＳ／ＢＣＭ溶液（２２．４ｇＰＳ、０．２１５モルおよび９７ｍｌまたは１９４ｇの無水ＢＣＭ）は４ｍｌ／分（７．１７ミリモル／分）の速度でそれぞれの供給ラインから冷却した（５℃）Ｙ字形混合機に同時に供給する。次に混合装置から得られる緊密な混合物を無水ＢＣＭ４９ｍｌ（９８ｇ）中に塩化アルミニウム０．４５ｇ（ＰＳに対し２重量％）を含む冷却した（５℃）懸濁液に供給する。発生したＨＢｒは反応の間、苛性ソーダ溶液で洗滌する。供給は３５分で完了し、この混合物を５℃で２時間熟成させる。水および亜硫酸ナトリウムで洗滌した後、上記のようにして５００ｍｌの高温（９０℃）の水から沈澱させて固体のＢｒＰＳを分離する。全部で６６ｇのＢｒＰＳを得た（収率９７％）。この生成物は６８．４重量％の全Ｂｒおよび２８００ｐｐｍの加水分解可能なＢｒを含んでいた。ＨｕｎｔｅｒＬａｂによる溶液の色値（クロロベンゼン中１０重量％）はＬ＝９６．７４、ａ＝−１．９０、ｂ＝１５．９９、ΔＥ＝１６．４４であった。
【図１】
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