【実施例】
【0054】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。これら例は例示的なものであって限定的なものではない。
【0055】
〔溶融粘度の測定法〕
得られたポリマーの溶融粘度(η)は、高化式フローテスター(島津製作所製「CFT−500D型」フローテスター)を用い、300℃、20kgf/cm
2、L/D=10mm/1mmで6分間保持した後に測定した値である。
【0056】
〔ろ液中の組成の測定法:CP−MABA〕
よく攪拌したろ液から、1mlをサンプリングし、そこにHPLCの移動相を9ml加え、ろ液を測定サンプルとした。測定サンプルのHPLC測定を行い、下記の方法で作成した標準サンプルと同じ保持時間のピーク面積と検量線とから液中の濃度を求めた。HPLC測定条件は以下の通り。
装置名:株式会社 島津製作所製「高速液体クロマトグラム Prominence」
カラム:株式会社 島津ジーエルシー製
「Phenomenex Luna 5u C18(2) 100A」
検出器:DAD (Diode Array Detector)
データ処理:株式会社 島津製作所製「LCsolution」
測定条件:カラム温度40℃
移動相:水
流速 1.0ml/分
【0057】
(標準物質:CP−MABAの合成)
48%NaOH水溶液83.40g(1.000モル)とN−メチル−2−ピロリドン297.4g(3.000モル)を、撹拌機付き耐圧容器に仕込み、230℃で3時間撹拌した。この撹拌が終了した後、温度230℃のままバルブを開き、放圧し、N−メチル−2−ピロリドンの蒸気圧程度である230℃において0.1MPaまで圧力を低下させ、水を留去した。その後、再び密閉し200℃程度まで温度を低下させた。
【0058】
p−ジクロロベンゼン147.0g(1.000モル)を60℃以上の温度条件下で加熱溶解して反応混合物中に投入し、250℃まで昇温後4時間撹拌した。この撹拌が終了した後、室温まで冷却した。p−ジクロロベンゼンの反応率は31モル%であった。冷却後、内容物を取り出し、水を加えて撹拌後、未反応のp−ジクロロベンゼンが不溶物となって残ったものをろ過によって取り除いた。
【0059】
次いで、ろ液である水溶液に塩酸を加えて該水溶液のpHを4に調整した。このとき水溶液中に褐色オイル状のCP−MABA(水素型)が生じた。そこにクロロホルムを加えて褐色オイル状物質を抽出した。このときの水相には、N−メチル−2−ピロリドン及びその開環物である4−メチルアミノ酪酸(以下「MABA」と略記する。)が含まれるため水相は廃棄した。クロロホルム相は水洗を2回繰り返した。
【0060】
クロロホルム相に水を加えてスラリー化した状態で48%NaOH水溶液を加え、該スラリーのpHを13に調整した。このときCP−MABAはナトリウム塩となって水相に移り、クロロホルム相には副生成物であるp−クロロ−N−メチルアニリン及びN−メチルアニリンが溶解しているためクロロホルム相は廃棄した。水相はクロロホルム洗浄を2回繰り返した。
【0061】
水溶液に希塩酸を加えて該水溶液のpHを1以下に調整した。このときCP−MABAは塩酸塩となって水溶液中にとどまるので、水溶液にクロロホルムを加えて、副生成物であるp−クロロフェノールを抽出した。p−クロロフェノールが溶解したクロロホルム相は廃棄した。
【0062】
残った水溶液に48%NaOH水溶液を加え、該水溶液のpHを4に調整した。これにより、CP−MABAの塩酸塩が中和され、褐色オイル状のCP−MABA(水素型)が水溶液から析出した。CP−MABA(水素型)をクロロホルムで抽出し、クロロホルムを減圧除去することによってCP−MABA(水素型)を得た。さらに、得られたCP−MABA(水素型)に48%NaOH水溶液を加え、pHを13に調整し、CP−MABA(Na塩型)を得た。
【0063】
〔ろ液中の組成の測定法:水〕
水分量の測定は、カールフィッシャー水分測定機(平沼産業株式会社製カールフィッシャー水分計AQV−300)を用いて行った。
【0064】
〔ろ液中の組成の測定法:NMP〕
NMPは、アセトンで10倍希釈してGCで定量した。GC測定条件は以下の通り。
装置名:株式会社島津製作所社製「ガスクロマトグラフ GC−2014」
カラム:財団法人化学物質評価研究機構製「Gカラム G−300」
キャリアガス:He(76kPa)
分析温度:140℃(5分)→3℃/分昇温→200℃(20分) 計45分
注入口温度:250℃
検出器:FID(250℃)
【0065】
〔ろ液中の組成の測定法:オリゴマー〕
よく攪拌したろ液を200℃で120分間加熱した後、不揮発分量を測定し、ろ液中に含まれる不揮発分濃度を算出した。次に、前記CP−MABA濃度を差し引き、オリゴマー濃度とした。
【0066】
1.参考例1 ポリアリーレンスルフォド樹脂製造
オートクレーブに、フレーク状硫化ソーダ(60.75wt%Na
2S)205.5質量部と、NMP358.7質量部を仕込んだ。窒素気流下攪拌しながら212℃まで昇温して、水49.10質量部を留出させた。その後、オートクレーブを密閉して180℃まで冷却し、パラジクロロベンゼン(以下、p−DCBと略すことがある)230.2質量部とNMP228.0質量部を仕込んだ。液温165℃で窒素ガスを用いて108,000Paに加圧して昇温を開始した。液温240℃まで135分かけて昇温し30分保持した。その後40分かけて液温250℃まで昇温し73分保持して反応を完結させ、その後、3時間かけて120℃まで冷却してスラリー(1)を得た。
【0067】
得られたスラリー(1)100.0質量部をろ過して溶媒を除去し、次に、ろ過残渣に残ったNMPと副生成物の塩化ナトリウムを溶解するため、60℃の温水400質量部に分散し10分間撹拌した後、さらにろ過し、ろ過ケーキに60℃の温水400質量部を通過させた。この操作を3回繰り返した後、含水ろ過ケーキは、120℃において3時間熱風循環乾燥機中で乾燥し、白色粉末状のポリマー(1)を得た。溶融粘度を測定したところ、40Pa・sであった。
【0068】
2.実施例1
参考例1と同様にしてスラリー(1)を得た。得られたスラリー(1)をろ過して溶媒を含むろ液(1)を得た。このろ液(1)の主な組成は、オリゴマー1.440wt%、CP−MABA(Na塩型)0.510wt%、水3.050wt%、NMP94.71wt%であった。ろ液(1)は、テンション締付け型ロック機構付き容器に収容して、30分間放置し、室温まで冷却し、保管した。
【0069】
オートクレーブに、フレーク状硫化ソーダ(60.75wt%Na
2S)202.4質量部と、NMP196.1質量部および前記容器から取り出した上記ろ液(1)183.0質量部を仕込んだ。窒素気流下攪拌しながら212℃まで昇温して、水54.00質量部を留出させた。その後、オートクレーブを密閉して180℃まで冷却し、p−DCB227.3質量部(1.546モル部)とNMP238.0質量部を仕込んだ。液温165℃で窒素ガスを用いて108,000Paに加圧して昇温を開始した。液温240℃まで135分かけて昇温し30分保持した。その後40分かけて液温250℃まで昇温し73分保持して反応を完結させ、その後、3時間かけて120℃まで冷却してスラリー(2)を得た。
【0070】
なお、原料中における、フレーク状硫化ソーダ(60.75wt%Na
2S)由来の硫黄原子(1.575モル部)と、上記ろ液(1)中のオリゴマー由来の硫黄原子(0.02438モル部。ただし、オリゴマーの重量をPPSの繰り返し単位の分子量(108.1)で除した値より算出するものとする。以下同様。)とを合算すると、硫黄原子は1.599モル部であった。上記ろ液(1)由来のCP−MABA(Na塩型)0.940質量部(0.003756モル部)が原料中に加わっていることから、原料に加えたCP−MABA(Na塩型)の割合は、原料に含まれる硫黄原子1モルに対して、0.002375モルであった。
【0071】
次に、得られたスラリー(2)100.0質量部をろ過(桐山ロートに保留粒子1μmのセルロースろ紙を引き、スラリーを入れたビーカーをウォーターバスにかけ、スラリー温度が50℃になってから、ロートに投入し、水流ポンプでの減圧ろ過)して溶媒を除去し、ろ過残渣に残ったNMPと副生成物の塩化ナトリウムを溶解するため60℃の温水400質量部に分散し10分間撹拌した後、さらにろ過し、ろ過ケーキに60℃の温水400質量部を通過させた。この操作を3回繰り返した後、含水ろ過ケーキは、120℃において3時間熱風循環乾燥機中で乾燥し、白色粉末状のポリマー(2)を得た。溶融粘度を測定したところ、46Pa・sであった。
【0072】
3.実施例2
実施例1と同様にしてろ液(1)を得た。このろ液(1)の主な組成は、オリゴマー1.440wt%、CP−MABA(Na塩型)0.510wt%、水3.050wt%、NMP94.71wt%であった。ろ液(1)は、テンション締付け型ロック機構付き容器に収容して、30分間放置し、室温まで冷却し、保管した。
【0073】
オートクレーブに、フレーク状硫化ソーダ(60.75wt%Na
2S)205.5質量部と、NMP198.3質量部および前記容器から取り出した上記ろ液(1)183.0質量部を仕込んだ。窒素気流下攪拌しながら212℃まで昇温して、水55.20質量部を留出させた。その後、オートクレーブを密閉して180℃まで冷却し、p−DCB229.5質量部(1.560モル部)とNMP231.4質量部を仕込んだ。液温165℃で窒素ガスを用いて108,000Paに加圧して昇温を開始した。液温240℃まで135分かけて昇温し30分保持した。その後40分かけて液温250℃まで昇温し73分保持して反応を完結させ、その後、3時間かけて120℃まで冷却してスラリー(3)を得た。
【0074】
なお、原料中における、フレーク状硫化ソーダ(60.75wt%Na
2S)由来の硫黄原子(1.600モル部)と、上記ろ液中のオリゴマー由来の硫黄原子(0.02438モル部)とを合算すると、硫黄原子は1.624モル部であった。上記ろ液(1)由来のCP−MABA(Na塩型)0.940質量部(0.003783モル部)が原料中に加わっていることから、原料に加えたCP−MABA(Na塩型)の割合は、原料に含まれる硫黄原子1モルに対して、0.002330モルであった。
【0075】
得られたスラリー(3)から、実施例1と同様にして、白色粉末状のポリマー(3)を得た。溶融粘度を測定したところ、43Pa・sであった。
【0076】
4.実施例3
実施例1と同様にしてろ液(1)を得た。このろ液(1)の主な組成は、オリゴマー1.440wt%、CP−MABA(Na塩型)0.510wt%、水3.050wt%、NMP94.71wt%であった。ろ液(1)は、テンション締付け型ロック機構付き容器に収容して、30分間放置し、室温まで冷却し、保管した。
【0077】
オートクレーブに、フレーク状硫化ソーダ(60.75wt%Na
2S)205.5質量部と、NMP138.0質量部および前記容器から取り出した上記ろ液(1)244.5質量部を仕込んだ。窒素気流下攪拌しながら212℃まで昇温して、水55.20質量部を留出させた。その後、オートクレーブを密閉して180℃まで冷却し、p−DCB225.6質量部(1.534モル部)とNMP235.3質量部を仕込んだ。液温165℃で窒素ガスを用いて108,000Paに加圧して昇温を開始した。液温240℃まで135分かけて昇温し30分保持した。その後40分かけて液温250℃まで昇温し73分保持して反応を完結させ、その後、3時間かけて120℃まで冷却してスラリー(4)を得た。
【0078】
なお、原料中における、フレーク状硫化ソーダ(60.75wt%Na
2S)由来の硫黄原子(1.600モル部)と、上記ろ液(1)中のオリゴマー由来の硫黄原子(0.03257モル部)とを合算すると、硫黄原子は1.633モル部であった。上記ろ液(1)由来のCP−MABA(Na塩型)1.260質量部(0.005071モル部)が原料中に加わっていることから、原料に加えたCP−MABA(Na塩型)の割合は、原料に含まれる硫黄原子1モルに対して、0.003106モルであった。
【0079】
得られたスラリー(4)から、実施例1と同様にして、白色粉末状のポリマー(4)を得た。溶融粘度を測定したところ、39Pa・sであった。
【0080】
5.実施例4
実施例1と同様にしてスラリー(2)を得た。得られたスラリー(2)をろ過して溶媒を含むろ液(2)を得た。このろ液(2)の主な組成は、オリゴマー1.450wt%、CP−MABA(Na塩型)0.650wt%、水3.020wt%、NMP94.30wt%であった。ろ液(2)は、テンション締付け型ロック機構付き容器に収容して、30分間放置し、室温まで冷却し、保管した。
【0081】
オートクレーブに、フレーク状硫化ソーダ(60.75wt%Na
2S)202.3質量部と、NMP196.1質量部および前記容器から取り出した上記ろ液(2)183.0質量部を仕込んだ。窒素気流下攪拌しながら212℃まで昇温して、水54.00質量部を留出させた。その後、オートクレーブを密閉して180℃まで冷却し、p−DCB226.9質量部(1.543モル部)とNMP238.8質量部を仕込んだ。液温165℃で窒素ガスを用いて108,000Paに加圧して昇温を開始した。液温240℃まで135分かけて昇温し30分保持した。その後40分かけて液温250℃まで昇温し73分保持して反応を完結させ、その後、3時間かけて120℃まで冷却してスラリー(5)を得た。
【0082】
なお、原料中における、フレーク状硫化ソーダ(60.75wt%Na
2S)由来の硫黄原子(1.575モル部)と、上記ろ液(2)中のオリゴマー由来の硫黄原子(0.02455モル部)とを合算すると、硫黄原子は1.600モル部であった。上記ろ液(2)由来のCP−MABA(Na塩型)1.190質量部(0.004790モル部)が原料中に加わっていることから、原料に加えたCP−MABA(Na塩型)の割合は、原料に含まれる硫黄原子1モルに対して、0.002994モルであった。
【0083】
得られたスラリー(5)から、実施例1と同様にして、白色粉末状のポリマー(5)を得た。溶融粘度を測定したところ、44Pa・sであった。
【0084】
6.実施例5
実施例4と同様にしてスラリー(5)を得た。得られたスラリー(5)をろ過して溶媒を含むろ液(3)を得た。このろ液(3)の主な組成は、オリゴマー1.480wt%、CP−MABA(Na塩型)0.790wt%、水3.090wt%、NMP94.27wt%であった。ろ液(3)は、テンション締付け型ロック機構付き容器に収容して、30分間放置し、室温まで冷却し、保管した。
【0085】
オートクレーブに、フレーク状硫化ソーダ(60.75wt%Na
2S)202.3質量部と、NMP196.1質量部および前記容器から取り出した上記ろ液(3)183.0質量部を仕込んだ。窒素気流下攪拌しながら212℃まで昇温して、水54.00質量部を留出させた。その後、オートクレーブを密閉して180℃まで冷却し、p−DCB226.9質量部(1.543モル部)とNMP238.8質量部を仕込んだ。液温165℃で窒素ガスを用いて108,000Paに加圧して昇温を開始した。液温240℃まで135分かけて昇温し30分保持した。その後40分かけて液温250℃まで昇温し73分保持して反応を完結させ、その後、3時間かけて120℃まで冷却してスラリー(6)を得た。
【0086】
なお、原料中における、フレーク状硫化ソーダ(60.75wt%Na
2S)由来の硫黄原子(1.575モル部)と、上記ろ液(3)中のオリゴマー由来の硫黄原子(0.02505モル部)とを合算すると、硫黄原子は1.600モル部であった。上記ろ液(3)由来のCP−MABA(Na塩型)1.450質量部(0.005836モル部)が原料中に加わっていることから、原料に加えたCP−MABA(Na塩型)の割合は、原料に含まれる硫黄原子1モルに対して、0.003648モルであった。
【0087】
得られたスラリー(6)から、実施例1と同様にして、白色粉末状のポリマー(6)を得た。溶融粘度を測定したところ、44Pa・sであった。
【0088】
7.比較例1
「上記ろ液(1)183.0質量部」に替えて「上記ろ液(1)370.0質量部」としたこと以外は全て実施例1と同様にして、スラリー(7)を得た。
【0089】
なお、原料中における、フレーク状硫化ソーダ(60.75wt%Na
2S)由来の硫黄原子(1.575モル部)と、上記ろ液(1)中のオリゴマー由来の硫黄原子(0.04929モル部)とを合算すると、硫黄原子は1.624モル部であった。上記ろ液(1)由来のCP−MABA(Na塩型)1.900質量部(0.007647モル部)が原料中に加わっていることから、原料に加えたCP−MABA(Na塩型)の割合は、原料に含まれる硫黄原子1モルに対して、0.004709モルであった。
【0090】
得られたスラリー(7)から、実施例1と同様にして、白色粉末状のポリマー(7)を得た。溶融粘度を測定したところ、32Pa・sであった。
【0091】
8.比較例2
実施例5と同様にしてスラリー(6)を得た。得られたスラリー(6)をろ過して溶媒を含むろ液(4)を得た。このろ液(4)の主な組成は、オリゴマー1.490wt%、CP−MABA(Na塩型)0.990wt%、水3.020wt%、NMP94.04wt%であった。ろ液(4)は、テンション締付け型ロック機構付き容器に収容して、30分間放置し、室温まで冷却し、保管した。
【0092】
オートクレーブに、フレーク状硫化ソーダ(60.75wt%Na
2S)202.3質量部と、NMP196.1質量部および前記容器から取り出した上記ろ液(4)183.0質量部を仕込んだ。窒素気流下攪拌しながら212℃まで昇温して、水54.00質量部を留出させた。その後、オートクレーブを密閉して180℃まで冷却し、p−DCB226.9質量部(1.543モル部)とNMP238.8質量部を仕込んだ。液温165℃で窒素ガスを用いて108,000Paに加圧して昇温を開始した。液温240℃まで135分かけて昇温し30分保持した。その後40分かけて液温250℃まで昇温し73分保持して反応を完結させ、その後、3時間かけて120℃まで冷却してスラリー(8)を得た。
【0093】
なお、原料中における、フレーク状硫化ソーダ(60.75wt%Na
2S)由来の硫黄原子(1.575モル部)と、上記ろ液(4)中のオリゴマー由来の硫黄原子(0.02522モル部)とを合算すると、硫黄原子は1.600モル部であった。上記ろ液(4)由来のCP−MABA(Na塩型)1.810質量部(0.007285モル部)が原料中に加わっていることから、原料に加えたCP−MABA(Na塩型)の割合は、原料に含まれる硫黄原子1モルに対して、0.004553モルであった。
【0094】
得られたスラリー(8)から、実施例1と同様にして、白色粉末状のポリマー(8)を得た。溶融粘度を測定したところ、32Pa・sであった。