JP2002502913A - Method for producing polymer nanocomposite composition - Google Patents

Method for producing polymer nanocomposite composition

Info

Publication number
JP2002502913A
JP2002502913A JP2000531291A JP2000531291A JP2002502913A JP 2002502913 A JP2002502913 A JP 2002502913A JP 2000531291 A JP2000531291 A JP 2000531291A JP 2000531291 A JP2000531291 A JP 2000531291A JP 2002502913 A JP2002502913 A JP 2002502913A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nylon
polyamide
silicate
polymer
ethylene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000531291A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ゲトラー,ロイド・エイ
ライセツク,ブルース・エイ
ジヨルダー,サイカツト・エス
Original Assignee
ソリユテイア・インコーポレイテツド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ソリユテイア・インコーポレイテツド filed Critical ソリユテイア・インコーポレイテツド
Publication of JP2002502913A publication Critical patent/JP2002502913A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D22/00Producing hollow articles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/005Reinforced macromolecular compounds with nanosized materials, e.g. nanoparticles, nanofibres, nanotubes, nanowires, nanorods or nanolayered materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00Use of pretreated ingredients
    • C08K9/08Ingredients agglomerated by treatment with a binding agent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2377/00Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers

Abstract

(57)【要約】 ポリアミドとシリケート物質の流動性混合物を形成し、前記シリケート物質の全部ではないが少なくとも約50%を解離し、解離した混合物中のポリアミドを固相重合して、ナノコンポジットを形成することを含むポリマーナノコンポジット組成物の製造方法。   (57) [Summary] A polymer comprising forming a flowable mixture of a polyamide and a silicate material, dissociating at least about 50%, but not all, of the silicate material and solid phase polymerizing the polyamide in the dissociated mixture to form a nanocomposite. A method for producing a nanocomposite composition.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 (発明の分野) 本発明は、その中にシリケートを分散して含むポリマーマトリックスからなる
ナノコンポジット材料の製造方法に関する。より具体的には、本発明は、ポリア
ミドとシリケート物質の流動性混合物を形成し、シリケートを解離し、解離した
流動性混合物を固相重合ステップにかけてナノコンポジット材料を生成すること
を含むナノコンポジット材料の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for producing a nanocomposite material comprising a polymer matrix containing silicate dispersed therein. More specifically, the present invention relates to a nanocomposite material comprising forming a flowable mixture of a polyamide and a silicate material, dissociating the silicate, and subjecting the dissociated flowable mixture to a solid state polymerization step to produce a nanocomposite material. And a method for producing the same.

【0002】 (発明の背景) 国際特許出願公開第93/04118号パンフレットは、小板状粒子を分散し
て含むポリマーナノコンポジットの製造方法を開示している。この方法は、ポリ
マーを膨潤性・ポリマー相溶性のインターカレート層状物質で溶融処理し、層を
解離するのに十分な剪断速度にかけることを含む。層状物質は、シラン官能基ま
たはオニウムカチオン官能基を有する「有効な膨潤/相溶化剤」の1つ以上を用
いて相溶化されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION International Patent Application Publication No. WO 93/04118 discloses a method for producing a polymer nanocomposite containing dispersed platelet-shaped particles. The method involves melt treating the polymer with a swellable, polymer-compatible intercalating layered material and subjecting it to a shear rate sufficient to dissociate the layers. The layered material has been compatibilized with one or more "effective swelling / compatibilizing agents" having silane or onium cation functionality.

【0003】 国際特許出願公開第93/04117号パンフレットは、小板状粒子を分散し
て含むポリマーナノコンポジットの製造方法を開示しており、その方法はポリマ
ー及び膨潤性・ポリマー相溶性のインターカレート層状物質を溶融処理すること
を含む。層状物質は、1級アンモニウムイオン、2級アンモニウムイオン及び4
級ホスホニウムイオンから選択される「有効な膨潤/相溶化剤」の1つ以上を用
いて相溶化されている。「3級及び4級アンモニウムイオンコンプレックスによ
り相溶化したものに比して表面をより親有機性とする」選択した膨潤/相溶化剤
は、表層剥離を促進し、よって混合時の剪断を少なくし、ポリマーの分解を減ら
すと共に、(4級アンモニウムカチオンのような)他のカチオン膨潤/相溶化剤
よりもコンポジットをより熱安定化する。
International Patent Application Publication No. WO 93/04117 discloses a method for producing a polymer nanocomposite containing dispersed platelet-shaped particles, the method comprising a polymer and a swellable / polymer-compatible intercalator. Melt processing of the layered material. The layered material includes a primary ammonium ion, a secondary ammonium ion and
Compatibilized with one or more "effective swelling / compatibilizing agents" selected from secondary phosphonium ions. The selected swelling / compatibilizer "makes the surface more organophilic than that compatibilized by the tertiary and quaternary ammonium ion complexes" promotes surface delamination, thus reducing shear during mixing. Reduces polymer degradation and more thermally stabilizes the composite than other cationic swelling / compatibilizing agents (such as quaternary ammonium cations).

【0004】 国際特許出願公開第94/22430号パンフレットは、少なくとも1つのγ
相ポリアミドからなるポリマーマトリックスを含み、前記ポリアミド中にnmの
大きさの粒状物質マトリックスを分散してなるナノコンポジット組成物を開示し
ている。ナイロン6に粒状物質を添加すると、曲げ弾性率及び曲げ強さが非充填
ナイロン6に比して(7から35%に)向上した。ナイロン6,6に粒状物質を
添加しても、曲げ弾性率及び曲げ強さが非充填ナイロン6,6に比して僅かにし
か(1から3%に)増加しなかった。
[0004] WO 94/22430 discloses at least one γ
Disclosed is a nanocomposite composition comprising a polymer matrix comprising a phase polyamide, wherein the nanoparticle-sized particulate material matrix is dispersed in the polyamide. The addition of particulate matter to nylon 6 improved the flexural modulus and flexural strength (from 7 to 35%) compared to unfilled nylon 6. The addition of particulate matter to nylon 6,6 increased the flexural modulus and flexural strength only slightly (from 1 to 3%) compared to unfilled nylon 6,6.

【0005】 国際特許出願公開第93/10098号パンフレットは、表面に共有結合して
反応性有機−シラン部分を有する層を含む膨潤性・ポリマー相溶性のインターカ
レート層状物質でポリマーを溶融処理することにより製造されるポリマーコンポ
ジットを開示している。
[0005] WO 93/10098 discloses melt-treating a polymer with a swellable, polymer-compatible intercalating layered material comprising a layer having a reactive organic-silane moiety covalently bonded to a surface. Discloses a polymer composite produced by the method.

【0006】 国際特許出願公開第95/14733号パンフレットは、ポリマーを層状ギャ
ラリー含有結晶性シリケートで溶融処理することにより溶融またはガラス転移を
示さないポリマーコンポジットの製造方法を開示している。その実施例には、イ
ンターカレートしたナトリウムシリケート及び結晶性ポリ(エチレンオキシド)
、4級アンモニウムをインターカレートしたモンモリロナイト及びポリスチレン
、及び4級アンモニウムをインターカレートしたモンモリロナイト及びナイロン
6が含まれる。
[0006] WO 95/14733 discloses a process for producing a polymer composite that does not exhibit a melting or glass transition by melt-treating a polymer with a layered gallery-containing crystalline silicate. Examples include intercalated sodium silicate and crystalline poly (ethylene oxide)
Montmorillonite and polystyrene intercalated with quaternary ammonium, and montmorillonite and nylon 6 intercalated with quaternary ammonium.

【0007】 国際特許出願公開第98/29499号パンフレットは、クレー粒子を含むポ
リエステルナノコンポジット組成物を開示している。このクレー粒子は、好まし
くは合成されるかまたは化学的に修飾される。
[0007] WO 98/29499 discloses a polyester nanocomposite composition comprising clay particles. The clay particles are preferably synthesized or chemically modified.

【0008】 米国特許第4,889,885号明細書(1989年12月26日付与)は、
非ポリアミド樹脂及び分散した層状シリケートのコンポジットを記載している。
このシリケートは、オニウム塩イオン交換により処理されており、モノマーまた
はオリゴマーに添加されている。
US Pat. No. 4,889,885, issued Dec. 26, 1989,
A composite of a non-polyamide resin and a dispersed layered silicate is described.
This silicate has been treated by onium salt ion exchange and has been added to the monomer or oligomer.

【0009】 米国特許第5,514,734号明細書(1996年5月7日付与)は、有機
シラン、有機チタネートまたは有機ジルコネートで誘導化した層状またはフィブ
リル状粒子を含むポリマーコンポジットを記載している。コンポジット材料は、
厚さ、直径及び層間距離により特徴づけられる。
US Pat. No. 5,514,734 (issued May 7, 1996) describes a polymer composite comprising layered or fibril-like particles derivatized with an organosilane, organotitanate or organozirconate. I have. The composite material is
It is characterized by thickness, diameter and interlayer distance.

【0010】 国際特許出願公開第93/11190号パンフレットは、反応性有機シランで
誘導化した表層剥離物質を含むポリマーコンポジットを記載している。ポリマー
は、押出機で混合する前に添加されている。
[0010] WO 93/11190 describes a polymer composite comprising a delamination material derivatized with a reactive organosilane. The polymer has been added before mixing in the extruder.

【0011】 国際特許出願公開第94/11430号パンフレットは、層状無機物質を分散
して含むγ結晶相ポリアミドを記載している。
International Patent Application Publication No. WO 94/11430 describes a gamma crystalline phase polyamide containing dispersed layered inorganic substances.

【0012】 欧州特許出願公開第0 358 415号明細書は、膨潤剤としてのラクタム
の有機カチオンで予め処理した層状シリケートを分散して含むポリアミド樹脂を
記載している。
EP-A-0 358 415 describes a polyamide resin which contains a dispersed layered silicate pretreated with an organic cation of a lactam as a swelling agent.

【0013】 特開昭62−252426号公報は、シリケートの存在下でのナイロン6モノ
マーの重合を記載している。最終コンポジット中に特定の結晶構造を得るために
ポリマーの冷却速度を調節している。
JP 62-252426 describes polymerization of a nylon 6 monomer in the presence of a silicate. The cooling rate of the polymer is adjusted to obtain a specific crystal structure in the final composite.

【0014】 上記文献は、単独でも組合せても本発明を開示していない。The above references do not disclose the present invention either alone or in combination.

【0015】 (発明の要旨) 本発明は、引張強さ、引張弾性率及び曲げ弾性率の組合せが要求される自動車
、エレクトロニックス、フィルム及び繊維の分野のために好適なポリマーナノコ
ンポジット組成物の製造方法に関する。更に、本発明のポリマーナノコンポジッ
ト組成物は、所望の表面外観、靱性、延性及び寸法安定性を有する。本発明の組
成物はうまく加工され、広範囲の成形条件を許容する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a polymer nanocomposite composition suitable for the fields of automobiles, electronics, films and fibers where a combination of tensile strength, tensile modulus and flexural modulus is required. It relates to a manufacturing method. Furthermore, the polymer nanocomposite compositions of the present invention have the desired surface appearance, toughness, ductility and dimensional stability. The compositions of the present invention process well and allow a wide range of molding conditions.

【0016】 本発明は、ポリアミドとシリケート物質の流動性混合物を形成し、前記シリケ
ートの全部ではないが少なくとも約50%を解離し(この用語についてはより詳
細に説明する)、解離した流動性混合物中のポリアミドを固相重合ステップにか
けることからなる上記ポリマーナノコンポジット組成物の製造方法に関する。任
意に、前記シリケートは、式: NR を有する少なくとも1つのアンモニウムイオンで処理されたシリケート物質であ
る。上記式中、R、R、R及びRは独立して、飽和もしくは不飽和C 〜C22炭化水素、置換炭化水素及び分枝鎖炭化水素からなる群から選択される
か、R及びRはN,N−環状エーテルを形成する。その例には、(アルキレ
ンを含めた)飽和もしくは不飽和アルキル;置換アルキル、例えばヒドロキシア
ルキル、アルコキシアルキル、アルコキシ、アミノアルキル、酸アルキル、ハロ
ゲン化アルキル、スルホン化アルキル、ニトロ化アルキル等;分枝鎖アルキル;
アリール及び置換アリール、例えばアルキルアリール、アルコキシアリール、ア
ルキルヒドロキシアリール、アルキルアルコキシアリール等が含まれる。場合に
より、R、R、R及びRの1つは水素である。以下に詳細に説明する処
理シリケートのシリケート100gあたりの処理剤のmg(MER)は、好まし
くは非処理シリケートのカチオン交換容量より約100ミリ当量/100g低い
〜非処理シリケートのカチオン交換容量より約30ミリ当量/100g多い範囲
である。
The present invention provides a method for forming a fluid mixture of a polyamide and a silicate material,
Dissociate at least about 50%, but not all, of the sheet (more on this term)
The polyamide in the dissociated fluid mixture is subjected to a solid-state polymerization step.
And a method for producing the polymer nanocomposite composition. Duty
Preferably, said silicate has the formula:+NR1R2R3R4  Silicate material treated with at least one ammonium ion having
You. In the above formula, R1, R2, R3And R4Is independently saturated or unsaturated C1 ~ C22Selected from the group consisting of hydrocarbons, substituted hydrocarbons and branched chain hydrocarbons
Or R1And R2Forms an N, N-cyclic ether. Examples include (Archire
Substituted or unsubstituted alkyl, including hydroxya
Alkyl, alkoxyalkyl, alkoxy, aminoalkyl, acid alkyl, halo
Alkylated gens, sulfonated alkyls, nitrated alkyls, etc .; branched alkyls;
Aryl and substituted aryl, such as alkylaryl, alkoxyaryl, a
Alkylhydroxyaryl, alkylalkoxyaryl, and the like. In case
Than R1, R2, R3And R4One is hydrogen. The processing described in detail below
Mg (MER) of the treating agent per 100 g of the silicate of the physical silicate is preferable.
Or about 100 meq / 100g lower than the cation exchange capacity of untreated silicate
~ 30 meq / 100g more than the cation exchange capacity of the untreated silicate
It is.

【0017】 本発明の別の態様は、ポリアミド及びシリケートを含むナノコンポジット組成
物に関する。前記ポリアミドは、カルボン酸末端基濃度よりも少なくとも10モ
ル%高いアミン末端基濃度を有し得る。好ましくは、前記ポリアミドは、約30
,000〜約40,000Dの範囲の重量平均分子量を有する。或いは、ポリア
ミドは少なくとも40,000Dの重量平均分子量を有し得る。
Another aspect of the present invention relates to a nanocomposite composition comprising a polyamide and a silicate. The polyamide may have an amine end group concentration at least 10 mol% higher than the carboxylic acid end group concentration. Preferably, the polyamide comprises about 30
It has a weight average molecular weight in the range of 000 to about 40,000 D. Alternatively, the polyamide may have a weight average molecular weight of at least 40,000D.

【0018】 別の態様は、ポリアミド、及び式: NR (式中、R、R及びRは水素(H)であり、Rはカルボン酸部分を含む
) を有するアンモニウムイオンで処理されてなるシリケートを含むナノコンポジッ
ト組成物に関する。
Another aspect is a polyamide, and a compound of the formula:+NRaRbRcRd  (Where Ra, RbAnd RcIs hydrogen (H) and RdContains a carboxylic acid moiety
) Nanocomposite containing silicate treated with ammonium ion having
The composition.

【0019】 本発明の組成物ポリマーマトリックス材料は、試験したときにシリケートを含
まないポリマーと比較したとき引張強さまたは靱性を実質的に低下させることな
く引張弾性率及び曲げ弾性率の増加を示す。
The composition polymer matrix material of the present invention exhibits an increase in tensile and flexural modulus when tested when compared to a polymer without silicate without substantially reducing tensile strength or toughness. .

【0020】 (図面の説明) 添付の図面は本明細書の一部をなし、本発明の特定態様を更に説明するために
含める。添付図面の1つ以上を本明細書に記載の特定実施態様の詳細な説明と併
せて参照することにより、本発明をより深く理解できるであろう。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings form part of the present specification and are included to further describe certain aspects of the present invention. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention may be better understood with reference to one or more of the accompanying drawings, in conjunction with the detailed description of specific embodiments set forth herein.

【0021】 (発明の詳細な説明) 本発明のポリアミドは、少なくとも2個の炭素原子により相互に分かれている
ポリマー鎖の一体部分として反復カーボンアミド基が存在することにより特徴づ
けられる合成線状ポリカーボンアミドである。この種のポリアミドには、通常当
業界でナイロンとして公知であって、一般式: −NHCORCONHR− (式中、Rは少なくとも2個の炭素原子、好ましくは約2〜約11個の炭素原
子を有するアルキレン基または少なくとも約6個の炭素原子、好ましくは約6〜
約17個の炭素原子を有するアリーレンであり、RはR及びアリール基から
選択される) で表される反復単位を有するジアミンと二塩基酸から得ることができるポリマー
が含まれる。公知の方法、例えばヘキサメチレンジアミン及びテレフタル酸とア
ジピン酸からなる二塩基酸の混合物を縮合して得られるコポリアミド、ターポリ
アミド等も含まれる。上記したポリアミドは当業界で公知であり、その中には例
えばポリ(ヘキサメチレンアジパミド)(ナイロン6,6)、ポリ(ヘキサメチ
レンセバカミド)(ナイロン6,10)、ポリ(ヘキサメチレンイソフタラミド
)、ポリ(ヘキサメチレンテレフタラミド)、ポリ(ヘプタメチレンピメラミド
)(ナイロン7,7)、ポリ(オクタメチレンスベラミド)(ナイロン8,8)
、ポリ(ノナメチレンアゼラミド)(ナイロン9,9)、ポリ(デカメチレンセ
バカミド)(ナイロン10,9)、ポリ(デカメチレンセバカミド)(ナイロン
10,10)、ポリ[ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン−1,10−デ
カンカルボキサミド]、ポリ(m−キシレンアジパミド)、ポリ(p−キシレン
セバカミド)、ポリ(2,2,2−トリメチルヘキサメチレンテレフタラミド)
、ポリ(ピペラジンセバカミド)、ポリ(p−フェニレンテレフタラミド)、ポ
リ(メタフェニレンイソフタラミド)、並びに上記ポリマーのコポリマー及びタ
ーポリマーが含まれる。別のポリアミドには、ナイロン4,6、ナイロン6,9
、ナイロン6,10、ナイロン6,12、ナイロン11、ナイロン12、非晶質
ナイロン、芳香族ナイロン及びそのコポリマーが含まれる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The polyamide of the present invention is a synthetic linear polymer characterized by the presence of repeating carbon amide groups as an integral part of the polymer chain separated by at least two carbon atoms. Carbon amide. The polyamide of this kind, usually a known as nylon in the art, the general formula: -NHCOR 5 CONHR 6 - (wherein, R 5 is at least 2 carbon atoms, preferably from about 2 to about 11 amino Alkylene groups having carbon atoms or at least about 6 carbon atoms, preferably about 6 to
(Wherein R 6 is selected from R 5 and aryl groups), and polymers obtainable from diamines and dibasic acids. Copolyamides and terpolyamides obtained by condensing a known method such as hexamethylenediamine and a mixture of a dibasic acid composed of terephthalic acid and adipic acid are also included. The above-mentioned polyamides are known in the art and include, for example, poly (hexamethylene adipamide) (nylon 6,6), poly (hexamethylene sebacamide) (nylon 6,10), poly (hexamethylene). Isophthalamide), poly (hexamethylene terephthalamide), poly (heptamethylenepimelamide) (nylon 7,7), poly (octamethylenesuberamide) (nylon 8,8)
, Poly (nonamethylene zeramid) (nylon 9,9), poly (decamethylene sebacamide) (nylon 10,9), poly (decamethylene sebacamide) (nylon 10,10), poly [bis (4 -Aminocyclohexyl) methane-1,10-decanecarboxamide], poly (m-xylene adipamide), poly (p-xylene sebacamide), poly (2,2,2-trimethylhexamethylene terephthalamide)
, Poly (piperazine sebacamide), poly (p-phenylene terephthalamide), poly (metaphenylene isophthalamide), and copolymers and terpolymers of the above polymers. Other polyamides include nylon 4,6, nylon 6,9
, Nylon 6,10, nylon 6,12, nylon 11, nylon 12, amorphous nylon, aromatic nylon and copolymers thereof.

【0022】 他の有用なポリアミドは、アミノ酸及びその誘導体(例えば、ラクタム)の重
合から形成されるものである。この有用なポリアミドの例は、ポリ(カプロラク
タム)(ナイロン6)、ポリ(4−アミノ酪酸)(ナイロン4)、ポリ(7−ア
ミノヘプタン酸)(ナイロン7)、ポリ(8−アミノオクタン酸)(ナイロン8
)、ポリ(9−アミノノナン酸)(ナイロン9)、ポリ(10−アミノデカン酸
)(ナイロン10)、ポリ(11−アミノウンデカン酸)(ナイロン11)、ポ
リ(12−アミノドセカン酸)(ナイロン12)等である。
[0022] Other useful polyamides are those formed from the polymerization of amino acids and their derivatives (eg, lactams). Examples of useful polyamides include poly (caprolactam) (nylon 6), poly (4-aminobutyric acid) (nylon 4), poly (7-aminoheptanoic acid) (nylon 7), poly (8-aminooctanoic acid) (Nylon 8
), Poly (9-aminononanoic acid) (nylon 9), poly (10-aminodecanoic acid) (nylon 10), poly (11-aminoundecanoic acid) (nylon 11), poly (12-aminodosecanoic acid) (nylon 12) And so on.

【0023】 好ましいポリアミドはVydyne(登録商標)ナイロンであり、これはポリ
(ヘキサメチレンアジパミド)(ナイロン6,6)であり、本発明で意図する用
途のために望ましい引張強さ、引張弾性率及び曲げ弾性率の組合せを与える。な
お、VydyneはSolutia Inc.の登録商標である。
A preferred polyamide is Vydyne® nylon, which is poly (hexamethylene adipamide) (nylon 6,6), which has the desired tensile strength, tensile elasticity for the intended use of the present invention. Gives a combination of modulus and flexural modulus. Vydyne is manufactured by Solutia Inc. Is a registered trademark of Microsoft Corporation.

【0024】 ポリアミドの好ましい分子量(重量平均)は、約30,000〜約80,00
0D、より好ましくは約30,000〜約40,000Dの範囲である。ポリア
ミドの最も好ましい分子量(重量平均)は、少なくとも約40,000Dである
。ポリアミドの重量平均分子量を約35,000Dから約55,000Dに増大
させると、ノッチ付きアイゾット衝撃試験で示す靱性が予期せぬほど向上する。
一方、ポリアミドニートの重量平均分子量を約35,000Dから約55,00
0Dに増大させても、靱性は僅かしか向上しない。ナノコンポジットの分子量を
同様に増大させると、靱性はほぼ2倍向上する。従って、靱性の向上はナノコン
ポジットにおいてポリアミドニートに比して強化される。
[0024] The preferred molecular weight (weight average) of the polyamide is from about 30,000 to about 80,00.
0D, more preferably in the range of about 30,000 to about 40,000D. The most preferred molecular weight (weight average) of the polyamide is at least about 40,000D. Increasing the weight average molecular weight of the polyamide from about 35,000 D to about 55,000 D unexpectedly improves the toughness shown in the notched Izod impact test.
On the other hand, the weight average molecular weight of the polyamide neat is from about 35,000 D to about 550,000.
Even if it is increased to 0D, the toughness is only slightly improved. If the molecular weight of the nanocomposite is similarly increased, the toughness will increase by almost a factor of two. Therefore, the improvement in toughness is enhanced in the nanocomposite compared to polyamide neat.

【0025】 好ましい実施態様において、ポリアミドは、1以上のアミン末端基/酸末端基
比を有する。より好ましくは、アミン末端基濃度はカルボン酸末端基濃度より少
なくとも10モル%高い。更に好ましい実施態様では、ポリアミドは、カルボン
酸末端基濃度より少なくとも20モル%高いアミン末端基濃度を有する。最も好
ましい実施態様では、ポリアミドは、カルボン酸末端基濃度より少なくとも30
モル%高いアミン末端基濃度を有する。別の実施態様では、アミン末端基濃度は
カルボン酸末端基濃度と本質的に等しい。
In a preferred embodiment, the polyamide has an amine end group / acid end group ratio of 1 or more. More preferably, the amine end group concentration is at least 10 mol% higher than the carboxylic acid end group concentration. In a further preferred embodiment, the polyamide has an amine end group concentration of at least 20 mol% higher than the carboxylic acid end group concentration. In a most preferred embodiment, the polyamide has a carboxylic acid end group concentration of at least 30%.
It has a higher mol% amine end group concentration. In another embodiment, the amine end group concentration is essentially equal to the carboxylic acid end group concentration.

【0026】 好ましくは、ナイロン6、ナイロン6,6、そのブレンド及びそのコポリマー
である。ブレンド中のナイロン6/ナイロン6,6の比率は約1/100〜10
0/1の範囲である。好ましくは、前記範囲は約1/10〜10/1である。コ
ポリマー中のナイロン6/ナイロン6,6の比率は約1/100〜100/1の
範囲である。好ましくは前記範囲は約1/10〜10/1である。
Preferred are nylon 6, nylon 6,6, blends and copolymers thereof. The ratio of nylon 6 / nylon 6,6 in the blend is about 1/100 to 10
It is in the range of 0/1. Preferably, the range is about 1/10 to 10/1. The ratio of nylon 6 / nylon 6,6 in the copolymer ranges from about 1/100 to 100/1. Preferably, the range is about 1/10 to 10/1.

【0027】 任意に、ナノコンポジット組成物は、少なくとも1つの追加ポリマーを含む。
好適なポリマーの例には、ポリエチレンオキシド、ポリカーボネート、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリ(スチレン−アクリロニトリル)、ポリ(アクリロ
ニトリル−ブタジエン−スチレン)、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(トリメチレンテレフタレート)、ポリ(エチ
レンナフタレート)、ポリ(エチレンテレフタレート−コ−シクロヘキサンジメ
タノールテレフタレート)、ポリスルホン、ポリ(フェニレンオキシド)すなわ
ちポリ(フェニレンエーテル)、ポリ(ヒドロキシ安息香酸−コ−エチレンテレ
フタレート)、ポリ(ヒドロキシ安息香酸−コ−ヒドロキシナフテン酸)、ポリ
(エステルアミド)、ポリ(エーテルイミド)、ポリ(フェニレンスルフィド)
、ポリ(フェニレンテレフタラミド)が含まれる。
[0027] Optionally, the nanocomposite composition includes at least one additional polymer.
Examples of suitable polymers include polyethylene oxide, polycarbonate, polyethylene, polypropylene, poly (styrene-acrylonitrile), poly (acrylonitrile-butadiene-styrene), poly (ethylene terephthalate), poly (ethylene terephthalate)
(Butylene terephthalate), poly (trimethylene terephthalate), poly (ethylene naphthalate), poly (ethylene terephthalate-co-cyclohexanedimethanol terephthalate), polysulfone, poly (phenylene oxide) or poly (phenylene ether), poly (hydroxybenzoic acid) -Co-ethylene terephthalate), poly (hydroxybenzoic acid-co-hydroxynaphthenic acid), poly (ester amide), poly (ether imide), poly (phenylene sulfide)
, Poly (phenylene terephthalamide).

【0028】 前記混合物は、通常ポリマーと一緒に使用される添加剤である各種任意成分を
含み得る。前記任意成分には、界面活性剤、核剤、カップリング剤、充填剤、耐
衝撃性改良剤、連鎖延長剤、可塑剤、相溶化剤、着色剤、離型潤滑剤、耐電防止
剤、顔料、難燃剤等が含まれる。
The mixture can include various optional components, which are additives commonly used with polymers. The optional components include a surfactant, a nucleating agent, a coupling agent, a filler, an impact modifier, a chain extender, a plasticizer, a compatibilizer, a colorant, a release lubricant, an antistatic agent, and a pigment. , Flame retardants and the like.

【0029】 充填剤の好適例には、炭素繊維、ガラス繊維、カオリンクレー、ウォルストナ
イト、マイカまたはタルクが含まれる。相溶化剤の好適例には、酸変性炭化水素
ポリマー、例えば無水マレイン酸をグラフトしたポリエチレン、無水マレイン酸
をグラフトしたポリプロピレン、及び無水マレイン酸をグラフトしたエチレン−
ブチレン−スチレンブロックコポリマーが含まれる。離型潤滑剤の好適例には、
アルキルアミン、ステアラミド、ステアリン酸ジアルミニウム及びステアリン酸
トリアルミニウムが含まれる。
[0029] Suitable examples of the filler include carbon fiber, glass fiber, kaolin clay, walstonite, mica or talc. Preferred examples of the compatibilizer include acid-modified hydrocarbon polymers, such as maleic anhydride-grafted polyethylene, maleic anhydride-grafted polypropylene, and maleic anhydride-grafted ethylene-
Butylene-styrene block copolymers are included. Preferred examples of the release lubricant include:
Includes alkylamines, stearamide, dialium aluminum stearate and trialuminum stearate.

【0030】 耐衝撃性改良剤の好適例には、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピ
レンジエンゴム、(コア−シェル形態を有する)メタクリレート−ブタジエン−
スチレン、カルボキシル変性を有するか有しないポリ(ブチルアクリレート)、
ポリ(エチレンアクリレート)、ポリ(エチレンメタクリレート)、ポリ(エチ
レン−アクリル酸)、ポリ(エチレンアクリレート)アイオノマー、ポリ(エチ
レン−メタクリレート−アクリル酸)ターポリマー、ポリ(スチレン−ブタジエ
ン)ブロックコポリマー、ポリ(スチレン−ブタジエン−スチレン)ブロックタ
ーポリマー、ポリ(スチレン−エチレン/ブチレン−スチレン)ブロックターポ
リマー、またはポリ(スチレン−エチレン/ブチレン−スチレンカルボキシレー
ト)ブロックターポリマーが含まれる。
Preferred examples of the impact modifier include ethylene-propylene rubber, ethylene-propylene diene rubber, methacrylate-butadiene (having a core-shell form).
Styrene, poly (butyl acrylate) with or without carboxyl modification,
Poly (ethylene acrylate), poly (ethylene methacrylate), poly (ethylene-acrylic acid), poly (ethylene acrylate) ionomer, poly (ethylene-methacrylate-acrylic acid) terpolymer, poly (styrene-butadiene) block copolymer, A styrene-butadiene-styrene block terpolymer, a poly (styrene-ethylene / butylene-styrene) block terpolymer, or a poly (styrene-ethylene / butylene-styrene carboxylate) block terpolymer is included.

【0031】 好適なカップリング剤には、シラン、チタネート及びジルコネートカップリン
グ剤が含まれる。シランカップリング剤は当業界で公知であり、本発明でも使用
される。好適なカップリング剤の例には、オクタデシルトリメトキシシラン、γ
−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン
、γ−アミノプロピルフェニルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルト
リプロポキシシラン、3,3−エポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシラ
ン、γ−プロピオンアミドトリエトキシシラン、N−トリメトキシシリルプロピ
ル−N−(β−アミノエチル)アミン、トリメトキシシリルウンデシルアミン、
トリメトキシシリル−2−クロロメチルフェニルエタン、トリメトキシシリルエ
チルフェニルスルホニルアジド、N−トリメトキシシリルプロピル−N,N,N
−トリメチルアンモニウムクロリド、N−(トリメトキシシリルプロピル)−N
−メチル−N,N−ジアリルアンモニウムクロリド、トリメトキシシリルプロピ
ルシンナメート、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアナ
トプロピルトリエトキシシラン等が含まれる。好ましいシランは、γ−アミノプ
ロピルトリエトキシシランである。シランカップリング剤は、任意に、層状シリ
ケートの約0.5〜約5重量%の範囲の濃度でポリマーコンポジットに添加され
る。シランカップリング剤の好ましい濃度範囲は、コンポジット中の層状シリケ
ートの約1〜約3重量%である。
[0031] Suitable coupling agents include silane, titanate and zirconate coupling agents. Silane coupling agents are known in the art and are used in the present invention. Examples of suitable coupling agents include octadecyltrimethoxysilane, γ
-Aminopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropylphenyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltripropoxysilane, 3,3-epoxycyclohexylethyltrimethoxysilane, γ-propionamidotriethoxy Silane, N-trimethoxysilylpropyl-N- (β-aminoethyl) amine, trimethoxysilylundecylamine,
Trimethoxysilyl-2-chloromethylphenylethane, trimethoxysilylethylphenylsulfonyl azide, N-trimethoxysilylpropyl-N, N, N
-Trimethylammonium chloride, N- (trimethoxysilylpropyl) -N
-Methyl-N, N-diallylammonium chloride, trimethoxysilylpropylcinnamate, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane and the like. A preferred silane is gamma-aminopropyltriethoxysilane. The silane coupling agent is optionally added to the polymer composite at a concentration ranging from about 0.5 to about 5% by weight of the layered silicate. A preferred concentration range of the silane coupling agent is from about 1 to about 3% by weight of the layered silicate in the composite.

【0032】 1つの実施態様において、ナノコンポジット組成物は更に、ポリアミドの末端
基がシランカップリング剤により処理シリケートの表面に結合している組成物を
含む。
In one embodiment, the nanocomposite composition further comprises a composition wherein the end groups of the polyamide are attached to the surface of the treated silicate by a silane coupling agent.

【0033】 本発明のシリケート物質は、層状シリケート及び繊維鎖状シリケートからなる
群から選択され、フィロシリケートが含まれる。繊維鎖状シリケートの例には、
鎖状鉱物、例えばセピオライト及びアタパルジャイトが含まれ、セピオライトが
好ましい。前記シリケートは、例えば平成6年10月26日に公告された特公平
6−84435号公報に記載されている。
The silicate material of the present invention is selected from the group consisting of a layered silicate and a chain silicate, and includes a phyllosilicate. Examples of fibrous silicates include:
Chain minerals such as sepiolite and attapulgite are included, with sepiolite being preferred. The silicate is described in, for example, Japanese Patent Publication No. 6-84435 published on October 26, 1994.

【0034】 層状シリケートの例には、層状スメクタイトクレー鉱物(例えば、モンモリロ
ナイト、ノントロナイト、バイデライト、ホルコンスコイト、Laponite
(登録商標)合成ヘクトライト、天然ヘクトライト、サポナイト、ソーコナイト
、マガダイト及びケニアイト)、バーミキュライト等が含まれる。他の有用な物
質には、層状イライト鉱物(例えば、レディカイト)、及びイライトと上記した
クレー鉱物の1つ以上との混合物が含まれる。好ましい層状シリケートは、スメ
クタイトクレー鉱物(例えば、モンモリロナイト、ノントロナイト、バイデライ
ト、ホルコンスコイト、Laponite(登録商標)合成ヘクトライト、天然
ヘクトライト、サポナイト、ソーコナイト、マガダイト及びケニアイト)である
Examples of layered silicates include layered smectite clay minerals (eg, montmorillonite, nontronite, beidellite, horconscoite, Laponite)
(Registered trademark) synthetic hectorite, natural hectorite, saponite, sauconite, magadite and kenyaite), vermiculite and the like. Other useful materials include layered illite minerals (eg, ladykite) and mixtures of illite with one or more of the clay minerals described above. Preferred layered silicates are smectite clay minerals (eg, montmorillonite, nontronite, beidellite, holkonskoite, Laponite® synthetic hectorite, natural hectorite, saponite, sauconite, magadite and kenyaite).

【0035】 本発明で使用するのに好適な層状シリケート物質は当業界で公知であり、時に
は「膨潤性層状物質」とも称される。この層状シリケート及びポリアミドと溶融
加工して形成される小板(platelets)は、援用により本明細書に含まれるとする 国際特許出願公開第93/04117号明細書に詳細に記載されている。層状シ
リケート物質は、通常凝集した共面構造に並んだ平面層を有し、処理したときに
物質が高い層間空間を示すように層内の結合が層間の結合よりも強い。
Layered silicate materials suitable for use in the present invention are known in the art and are sometimes referred to as “swellable layered materials”. Platelets formed by melt processing with the layered silicates and polyamides are described in detail in WO 93/04117, which is hereby incorporated by reference. Layered silicate materials usually have planar layers arranged in an agglomerated coplanar structure, wherein the bonds within the layers are stronger than the bonds between the layers so that the material exhibits a higher interlayer space when processed.

【0036】 層状シリケート物質は、本発明の処理シリケートの性能のために有用な層間膨
潤及び/または空間を強化するためにアンモニウムイオンを用いて以下に詳記す
るようにして処理され得る。本明細書中、「層間空間」は離層(または表層剥離
)が起こる前に処理物質中に集合するときの層の面間の距離を指す。好ましいク
レー物質は、通常Li、Na、Ca2+、K、Mg2+等のような層間ま
たは交換可能なカチオンを含む。この場合、前記物質は通常約4Å未満の層間空
間を有し、混合に関係なくホストポリマーメルト中に少ししか離層しない。本発
明の実施態様において、カチオン処理剤は、層状シリケートの離層を改善するた
めにLi、Na、Ca2+、K、Mg2+等のような層間カチオンと交換
し得るアンモニウム物質である。
The layered silicate material can be treated as detailed below with ammonium ions to enhance interlayer swelling and / or space useful for the performance of the treated silicates of the present invention. As used herein, "interlayer space" refers to the distance between the planes of the layers when they assemble in the treatment material before delamination (or delamination) occurs. Preferred clay materials usually include intercalated or exchangeable cations such as Li + , Na + , Ca 2+ , K + , Mg 2+ and the like. In this case, the material usually has an interlayer space of less than about 4 °, and only slightly delaminates into the host polymer melt regardless of the mixing. In embodiments of the present invention, the cation treating agent is an ammonium material that can be exchanged with interlayer cations such as Li + , Na + , Ca 2+ , K + , Mg 2+, etc. to improve delamination of the layered silicate. .

【0037】 本発明の処理シリケートは、式: NR を有する少なくとも1つのアンモニウムイオンで処理された上記シリケート物質
である。上記式中、R、R、R及びRは独立して、飽和もしくは不飽和
〜C22炭化水素、置換炭化水素及び分枝鎖炭化水素からなる群から選択さ
れるか、R及びRはN,N−環状エーテルを形成する。その例には、(アル
キレンを含めた)飽和もしくは不飽和アルキル、置換アルキル(例えば、ヒドロ
キシアルキル、アルコキシアルキル、アルコキシ、アミノアルキル、酸アルキル
、ハロゲン化アルキル、スルホン化アルキル、ニトロ化アルキル等)、分枝鎖ア
ルキル、アリール及び置換アリール(例えば、アルキルアリール、アルコキシア
リール、アルキルヒドロキシアリール、アルキルアルコキシアルキル等)が含ま
れる。場合により、R、R、R及びRの1つは水素である。2つ以上の
アンモニウムイオンの混合物も本発明で意図される。
The treated silicate of the present invention has the formula:+NR1R2R3R4  The above silicate material treated with at least one ammonium ion having
It is. In the above formula, R1, R2, R3And R4Is independently saturated or unsaturated
C1~ C22Selected from the group consisting of hydrocarbons, substituted hydrocarbons and branched hydrocarbons.
Or R1And R2Forms an N, N-cyclic ether. Examples include (Al
Saturated or unsaturated alkyl (including kylene), substituted alkyl (eg, hydro
Xyalkyl, alkoxyalkyl, alkoxy, aminoalkyl, acid alkyl
, Alkyl halides, sulfonated alkyls, nitrated alkyls, etc.)
Alkyl, aryl and substituted aryl (eg, alkylaryl, alkoxya
Reel, alkylhydroxyaryl, alkylalkoxyalkyl, etc.)
It is. In some cases, R1, R2, R3And R4One is hydrogen. Two or more
Mixtures of ammonium ions are also contemplated herein.

【0038】 本発明の1実施態様において、Rは水素化タロー、不飽和タロー及び少なく
とも6個の炭素原子を有する炭化水素からなる群から選択され、R、R及び
は独立して1〜18個の炭素原子を有する。タローは主に、少量の低同族体
を有するオクタデシル鎖から構成され、平均1〜2の不飽和度を有する。その概
略組成は、70%C18、25%C16、4%C14及び1%C12である。本
発明の別の好ましい実施態様では、R及びRは独立して水素化タロー、不飽
和タロー及び少なくとも6個の炭素原子を有する炭化水素からなる群から選択さ
れ、R及びRは独立して1〜12個の炭素原子を有する。
In one embodiment of the present invention, R 1 is selected from the group consisting of hydrogenated tallow, unsaturated tallow and hydrocarbons having at least 6 carbon atoms, and R 2 , R 3 and R 4 are independently From 1 to 18 carbon atoms. Tallows are mainly composed of octadecyl chains with small amounts of low homologues and have an average of 1-2 unsaturation. Its approximate composition is 70% C 18 , 25% C 16 , 4% C 14 and 1% C 12 . In another preferred embodiment of the invention, R 1 and R 2 are independently selected from the group consisting of hydrogenated tallows, unsaturated tallows and hydrocarbons having at least 6 carbon atoms, wherein R 3 and R 4 are Independently has 1 to 12 carbon atoms.

【0039】 好適なR、R、R及びR基の例は、アルキル(例えば、メチル、エチ
ル、オクチル、ノニル、tert−ブチル、エチルヘキシル、ネオペンチル、イ
ソプロピル、sec−ブチル、ドデシル等)、アルケニル(例えば、1−プロペ
ニル、1−ブテニル、1−ペンテニル、1−ヘキセニル、1−ヘプテニル、1−
オクテニル等)、シクロアルキル(例えば、シクロヘキシル、シクロペンチル、
シクロオクチル、シクロヘプチル等)、アルコキシ(例えば、エトキシ)、ヒド
ロキシアルキル、アルコキシアルキル(例えば、メトキシメチル、エトキシメチ
ル、ブトキシメチル、プロポキシエチル、ペントキシブチル等)、アリールオキ
シアルキル及びアリールオキシアリール(例えば、フェノキシフェニル、フェノ
キシメチル、フェノキシデシル、フェノキシオクチル等)、アリールアルキル(
例えば、ベンジル、フェニルエチル、8−フェニルオクチル、10−フェニルデ
シル等)、アルキルアリール(例えば、3−デシルフェニル、4−オクチルフェ
ニル、ノニルフェニル等)である。
Examples of suitable R 1 , R 2 , R 3 and R 4 groups are alkyl (eg, methyl, ethyl, octyl, nonyl, tert-butyl, ethylhexyl, neopentyl, isopropyl, sec-butyl, dodecyl, etc.) Alkenyl (eg, 1-propenyl, 1-butenyl, 1-pentenyl, 1-hexenyl, 1-heptenyl, 1-
Octenyl, etc.), cycloalkyl (eg, cyclohexyl, cyclopentyl,
Cyclooctyl, cycloheptyl, etc.), alkoxy (eg, ethoxy), hydroxyalkyl, alkoxyalkyl (eg, methoxymethyl, ethoxymethyl, butoxymethyl, propoxyethyl, pentoxybutyl, etc.), aryloxyalkyl and aryloxyaryl (eg, Phenoxyphenyl, phenoxymethyl, phenoxydecyl, phenoxyoctyl, etc.), arylalkyl (
For example, benzyl, phenylethyl, 8-phenyloctyl, 10-phenyldecyl and the like, and alkylaryl (for example, 3-decylphenyl, 4-octylphenyl, nonylphenyl and the like).

【0040】 シリケート物質を処理する際に使用される好適なアンモニウムには、オニウム
、例えばジメチルジ(水素化タロー)アンモニウム、ジメチルベンジル水素化タ
ローアンモニウム、ジメチル(エチルヘキシル)水素化タローアンモニウム、ト
リメチル水素化タローアンモニウム、メチルベンジルジ(水素化タロー)アンモ
ニウム、N,N−2−シクロブトキシジ(水素化タロー)アンモニウム、トリメ
チルタローアンモニウム、メチルジヒドロキシエチルタローアンモニウム、オク
タデシルメチルジヒドロキシエチルアンモニウム、ジメチル(エチルヘキシル)
水素化タローアンモニウム及びその混合物が含まれる。特に好ましいアンモニウ
ムには、4級アンモニウム、例えばジメチルジ(水素化タロー)アンモニウム、
ジメチルベンジル水素化タローアンモニウム、メチルジヒドロキシエチルタロー
アンモニウム、オクタデシルメチルジヒドロキシエチルアンモニウム、ジメチル
(エチルヘキシル)水素化タローアンモニウム及びその混合物が含まれる。
[0040] Suitable ammoniums used in treating silicate materials include oniums such as dimethyldi (hydrogenated tallow) ammonium, dimethylbenzylhydrogenated tallowammonium, dimethyl (ethylhexyl) hydrogenated tallowammonium, trimethylhydrogenated tallow. Ammonium, methylbenzyldi (hydrogenated tallow) ammonium, N, N-2-cyclobutoxydi (hydrogenated tallow) ammonium, trimethyltallowammonium, methyldihydroxyethyltallowammonium, octadecylmethyldihydroxyethylammonium, dimethyl (ethylhexyl)
Tallow ammonium hydride and mixtures thereof. Particularly preferred ammoniums are quaternary ammoniums such as dimethyldi (hydrogenated tallow) ammonium,
Includes dimethylbenzyl tallow ammonium hydride, methyl dihydroxyethyl tallow ammonium, octadecylmethyl dihydroxyethyl ammonium, dimethyl (ethylhexyl) tallow ammonium hydride and mixtures thereof.

【0041】 「カチオン処理」とも称される前記したアンモニウムイオンによる処理には、
イオン交換によるイオンのシリケート物質への導入を含む。シリケート物質が層
状シリケートである実施態様では、カチオン処理剤は、生じた小板層がその厚さ
中に約20個未満の粒子を含むように各層、ほぼ各層、または層状物質の層の大
部分の間の空間に導入され得る。小板層が、好ましくは約8個未満の粒子の厚さ
、より好ましくは約5個未満の粒子の厚さ、最も好ましくは約1個または2個の
粒子の厚さである。
The above-mentioned treatment with ammonium ions, also referred to as “cation treatment”, includes:
Including the introduction of ions into the silicate material by ion exchange. In embodiments in which the silicate material is a layered silicate, the cationic treating agent is applied to each layer, substantially each layer, or a majority of the layer of layered material, such that the resulting platelet layer contains less than about 20 particles in its thickness. Can be introduced into the space between The platelet layer is preferably less than about 8 grains thick, more preferably less than about 5 grains thick, most preferably about 1 or 2 grains thick.

【0042】 処理シリケートは、未処理シリケートのカチオン交換容量より約10ミリ当量
/100g少ない〜未処理シリケートのカチオン交換容量より約30ミリ当量/
100g多い範囲のMERを有する。MERはシリケート100gあたりの処理
剤のミリ当量である。各未処理シリケートは、シリケート100gあたりの交換
に利用可能なカチオンのミリ当量であるカチオン交換容量を有する。例えば、層
状シリケートモンモリロナイトのカチオン交換容量は約95であり得、セピオラ
イトの交換容量は約10〜約20の範囲である。処理シリケートのMERがカチ
オン交換容量を実質的に上回るときには、ポリアミドと反応するために利用可能
なカチオン処理剤は過剰である。このように過剰であると、ポリマーの特性がす
る恐れがある。
The treated silicate can be about 10 meq / 100 g less than the cation exchange capacity of the untreated silicate to about 30 meq / 100 g less than the cation exchange capacity of the untreated silicate.
It has a MER in the range of 100g more. MER is the milliequivalent of the treating agent per 100 g of silicate. Each untreated silicate has a cation exchange capacity that is a milliequivalent of cations available for exchange per 100 g of silicate. For example, the cation exchange capacity of the layered silicate montmorillonite can be about 95, and the exchange capacity of sepiolite ranges from about 10 to about 20. When the MER of the treated silicate substantially exceeds the cation exchange capacity, there is excess cation treating agent available to react with the polyamide. Such excess may result in polymer properties.

【0043】 MERが高くなるほど、処理シリケート中のシリケート濃度は低くなる。従っ
て、第1ナノコンポジット試料は、第2ナノコンポジット試料よりも高濃度の処
理シリケートを有するが、シリケートの濃度は低い。なぜならば、第1試料は第
2試料よりも高いMERを有するからである。
The higher the MER, the lower the silicate concentration in the treated silicate. Thus, the first nanocomposite sample has a higher concentration of the treated silicate than the second nanocomposite sample, but has a lower silicate concentration. This is because the first sample has a higher MER than the second sample.

【0044】 処理シリケートのMER値がそのイオン交換容量(例えば好ましいモンモリロ
ナイトの場合、約85MER)を実質的に下回るとき、カチオン処理で得られる
有利な効果は少ない。MERが約125を越えるときには、過剰のアンモニウム
はナイロンの特性を損なう恐れがある。好ましくは、未処理モンモリロナイトが
約95の交換容量を有するならば、処理層状シリケートは約85〜約125のカ
チオン交換容量を有する。
When the MER value of the treated silicate is substantially below its ion exchange capacity (eg, about 85 MER for the preferred montmorillonite), the beneficial effects obtained with the cation treatment are small. When the MER exceeds about 125, the excess ammonium can impair the properties of the nylon. Preferably, if the untreated montmorillonite has an exchange capacity of about 95, the treated layered silicate will have a cation exchange capacity of about 85 to about 125.

【0045】 組成物中に配合されるシリケートの量は、組成物の約0.1〜約12重量%の
範囲である。濃度は、試験したとき引張強さを実質的に低下させることなく引張
弾性率及び曲げ弾性率の増加を示すコンポジットポリマーマトリックス材料を与
えるように調整される。好ましくは、引張弾性率及び曲げ弾性率の増加は少なく
とも約10%である。より好ましくは、引張弾性率及び曲げ弾性率の増加は少な
くとも約20%である。シリケートが少なすぎると、引張弾性率及び曲げ弾性率
が所望通りに増加し得ない。シリケートが多すぎると、引張強さの低いポリアミ
ドコンポジットが生ずる。更に、ナノコンポジット組成物中のポリアミドの結晶
領域が約1.0μm未満であることが望ましい。
The amount of silicate incorporated in the composition ranges from about 0.1 to about 12% by weight of the composition. The concentrations are adjusted to provide a composite polymer matrix material that exhibits increased tensile and flexural modulus when tested without substantially reducing tensile strength. Preferably, the increase in tensile and flexural modulus is at least about 10%. More preferably, the increase in tensile and flexural modulus is at least about 20%. If the silicate is too low, the tensile and flexural modulus cannot be increased as desired. Too much silicate results in a polyamide composite with low tensile strength. Further, it is desirable that the crystalline area of the polyamide in the nanocomposite composition be less than about 1.0 μm.

【0046】 シリケートの粒径は、ポリアミドとシリケートとの最適接触が促進されるよう
な値である。粒径の範囲は、約10〜約100μmの範囲で変更可能である。好
ましくは、粒径は約20〜約80μmの範囲である。最も好ましくは、粒径は、
450メッシュ篩を通過するように約30μm以下であり、これにより生じたポ
リマーナノコンポジットは向上した性能特性を有する。
The particle size of the silicate is such that optimum contact between the polyamide and the silicate is promoted. The size range can vary from about 10 to about 100 μm. Preferably, the particle size ranges from about 20 to about 80 μm. Most preferably, the particle size is
No more than about 30 μm to pass through a 450 mesh sieve, and the resulting polymer nanocomposite has improved performance characteristics.

【0047】 任意に、シリケートは式: NR を有する1つ以上のアンモニウムイオンで処理され得る。上記式中、R、R 及びRの少なくとも1つは水素(H)であり、Rは飽和もしくは不飽和C 〜C22炭化水素、置換炭化水素及び分枝鎖炭化水素からなる群から選択される
。その例には、(アルキレンを含めた)飽和もしくは不飽和アルキル、置換アル
キル(例えば、ヒドロキシアルキル、アルコキシアルキル、アルコキシ、アミノ
アルキル、酸アルキル、ハロゲン化アルキル、スルホン化アルキル、ニトロ化ア
ルキル等)、分枝鎖アルキル、アリール及び置換アリール(例えば、アルキルア
リール、アルコキシアリール、アルキルヒドロキシアリール、アルキルアルコキ
シアルキル等)が含まれる。上記アンモニウムイオンに関するR基の定義はア
ンモニウムイオンのR基の定義と通常同じであるので、R基について上記し
た例がR基の例でもある。
Optionally, the silicate has the formula:+NRaRbRcRd  Can be treated with one or more ammonium ions having In the above formula, Ra, Rb And RcAt least one is hydrogen (H);dIs saturated or unsaturated C1 ~ C22Selected from the group consisting of hydrocarbons, substituted hydrocarbons and branched chain hydrocarbons
. Examples include saturated or unsaturated alkyl (including alkylene), substituted alky!
Kill (eg, hydroxyalkyl, alkoxyalkyl, alkoxy, amino
Alkyl, acid alkyl, alkyl halide, sulfonated alkyl, nitrated
Alkyl, aryl, and substituted aryl (eg, alkyl
Reel, alkoxyaryl, alkylhydroxyaryl, alkylalkoxy
And the like. R for the above ammonium iondThe definition of the group
R of ammonium ion4Since it is usually the same as the definition of the group,4Above for the group
Example is RdIt is also an example of a group.

【0048】 他の実施態様では、R、R及びRは水素(H)であり、Rはアンモニ
ウムイオン NR がアミノ酸、例えば12−アミノラウリン酸アンモニウムであるようにカルボン
酸部分を含む。この実施態様では、ポリアミドのアミン末端基/酸末端基が1以
上であることが特に好ましい。
In another embodiment, Ra, RbAnd RcIs hydrogen (H) and RdIs Ammoni
Um ion+NRaRbRcRd  Carboxyl such that is an amino acid, for example ammonium 12-aminolaurate
Contains an acid moiety. In this embodiment, the polyamide has one or more amine / acid end groups.
Above is particularly preferred.

【0049】 任意に、上記アンモニウムイオンを少なくとも1つの4級アンモニウムイオン
と混合してもよく、前記混合物はシリケートを処理するために使用される。4級
アンモニウムイオンは、好ましくは炭化水素鎖である。前記炭化水素鎖は飽和で
も不飽和でもよい。前記炭化水素鎖は、天然源(例えば、獣脂)または合成源(
例えば、合成または精製C12、C14、C16またはC18鎖)から誘導され
得る。好ましい混合物は、少なくとも1つのジメチルジ(水素化タロー)アンモ
ニウム、メチルジヒドロキシエチルタローアンモニウム、ジメチルベンジル水素
化タローアンモニウム及び/またはジメチル(エチルヘキシル)水素化タローア
ンモニウムを含み、これを単独でまたは12−アミノラウリン酸アンモニウムと
一緒に含める。
Optionally, said ammonium ions may be mixed with at least one quaternary ammonium ion, said mixture being used for treating silicates. The quaternary ammonium ion is preferably a hydrocarbon chain. The hydrocarbon chain may be saturated or unsaturated. The hydrocarbon chain may be a natural source (eg, tallow) or a synthetic source (eg, tallow).
For example, it can be derived from synthetic or purified C 12 , C 14 , C 16 or C 18 chains). Preferred mixtures comprise at least one ammonium dimethyldi (tallow) ammonium, methyldihydroxyethyltallowammonium, dimethylbenzyltallowammonium hydride and / or dimethyl (ethylhexyl) tallowammonium hydride, alone or with 12-aminolaurin Include with ammonium acid.

【0050】 任意に、シリケートを更にアジンカチオン性染料(例えば、ニグロシンまたは
アントラシン)で処理してもよい。前記カチオン性染料は、ポリマー分子のイン
ターカレーションを高める以外に耐変色性及び色の均一性を与える。
Optionally, the silicate may be further treated with an azine cationic dye (eg, nigrosine or anthracin). The cationic dye provides discoloration resistance and color uniformity in addition to enhancing the intercalation of the polymer molecules.

【0051】 ポリマーコンポジットが所望の強さ及び可撓性を有し、軽量でもあることが更
に望ましい。これは、ナノコンポジット中のシリケートの濃度を最小限とするこ
とにより達成される。好ましいナノコンポジットは、コンポジットの約0.1〜
約12.0重量%の濃度のシリケートを含む。最も好ましいナノコンポジットは
、コンポジットの約0.5〜約6.0重量%の濃度のシリケートを含む。
It is further desirable that the polymer composite has the desired strength and flexibility and is also lightweight. This is achieved by minimizing the concentration of silicate in the nanocomposite. Preferred nanocomposites comprise about 0.1 to about 0.1% of the composite.
It contains silicate at a concentration of about 12.0% by weight. Most preferred nanocomposites comprise silicate at a concentration of about 0.5 to about 6.0% by weight of the composite.

【0052】 本発明の第1の態様において、ナノコンポジット組成物は3ステップ方法によ
り製造される。第1ステップは、ポリマーメルトとしてのポリアミドとシリケー
ト物質の流動性混合物を形成することを含む。第2ステップは、前記シリケート
物質の全部ではないが少なくとも50%を解離することを含む。本明細書中、用
語「解離(dissociating)」は、シリケート物質が個々の単位または小さな複合単
位からなるサブミクロンの大きさの構造に離層または分離することを意味する。
層状シリケートを使用する実施態様の場合、この解離ステップはシリケート物質
を各層または小さな複合層からなるサブミクロンの大きさの小板に離層すること
を含む。繊維鎖状シリケートを使用する実施態様の場合、この解離ステップはシ
リケート物質を各単位または小さな複合単位からなるサブミクロンの大きさの繊
維構造に分離することを含む。
[0052] In a first aspect of the present invention, the nanocomposite composition is made by a three-step method. The first step involves forming a flowable mixture of the polyamide and silicate material as a polymer melt. The second step involves dissociating at least 50%, but not all, of the silicate material. As used herein, the term "dissociating" means that the silicate material delaminates or separates into submicron sized structures composed of individual units or small composite units.
For embodiments using layered silicates, this dissociation step involves delamination of the silicate material into sub-micron sized platelets of each layer or small composite layer. For embodiments using fibrous linear silicates, this dissociation step involves separating the silicate material into submicron sized fibrous structures composed of individual units or small composite units.

【0053】 混合物形成ステップで言及した流動性混合物は、解離したシリケート物質をサ
ブミクロンの大きさで分散させ得る混合物である。ポリマーメルトは、溶融加工
し得るポリマー、またはサブミクロン規模の混合を実施するのに十分に低い粘度
を与えるために十分高温に予め加熱したポリマーの混合物である。処理温度は、
少なくとも使用するポリアミドの融点くらいの高温であるが、ポリアミド及びシ
リケートの有機処理剤の分解温度よりも低くなければならない。実際の押出機温
度は流れにより熱が発生するため使用するポリアミドの融点以下であり得る。処
理温度は、方法の実施中ポリマーがボリマーメルトのままであるように十分に高
い。結晶性ポリアミドの場合、温度はポリマーの融点を超える。例えば、約22
5℃の融点を有する典型的なナイロン6は、約225℃以上の温度、例えば約2
25〜約260℃の範囲の温度で押出機において溶融され得る。ナイロン6,6
の場合、好ましくは約260〜約320℃の温度が通常使用される。
The flowable mixture mentioned in the mixture forming step is a mixture capable of dispersing the dissociated silicate material in submicron size. A polymer melt is a mixture of polymers that can be melt processed or preheated to a sufficiently high temperature to provide a viscosity low enough to perform submicron scale mixing. The processing temperature is
The temperature must be at least as high as the melting point of the polyamide used, but lower than the decomposition temperature of the organic treating agent for polyamide and silicate. The actual extruder temperature can be below the melting point of the polyamide used, since heat is generated by the flow. The processing temperature is high enough so that the polymer remains a bolimer melt during the process. In the case of crystalline polyamide, the temperature is above the melting point of the polymer. For example, about 22
A typical nylon 6 having a melting point of 5 ° C. has a temperature above about 225 ° C., for example about 2 ° C.
It can be melted in an extruder at temperatures ranging from 25 to about 260 ° C. Nylon 6,6
In this case, preferably a temperature of about 260 to about 320 ° C. is usually used.

【0054】 流動性混合物を形成するために常法が使用され得る。例えば、流動性混合物は
慣用のポリマー及び添加物ブレンド手段を用いて製造され得、この場合、押出機
、バンバリー(登録商標)タイプミキサー、ブラベンダー(登録商標)ミキサー
、Farrel(登録商標)連続ミキサー等のような適当なミキサーにおいてポ
リマーはポリマーメルトを形成するのに十分な温度に加熱され、所望量の顆粒状
または粉末状シリケート物質と混合される。
Conventional methods can be used to form the flowable mixture. For example, a flowable mixture can be made using conventional polymer and additive blending techniques, where an extruder, a Banbury® type mixer, a Brabender® mixer, a Farrel® continuous mixer In a suitable mixer such as, for example, the polymer is heated to a temperature sufficient to form a polymer melt and mixed with the desired amount of the granular or powdered silicate material.

【0055】 1つの実施態様では、流動性混合物は、ポリアミドを予め調製したシリケート
含有濃縮物と混合することにより形成され得る。前記濃縮物はシリケート及びポ
リマー担体を含む。濃縮物中のシリケート物質の濃度及び濃縮物の量は、最終ナ
ノコンポジット組成物のために望ましいシリケート濃度を与えるように選択され
る。濃縮物の担体ポリマー用の好適なポリマーの例には、ポリアミド、エチレン
−プロピレンゴム、エチレン−プロピレンジエンゴム、エチレン−エチルアクリ
レート、エチレン−エチルメタクリレートまたはエチレンメタクリレートが含ま
れる。その例には、いずれもExxonから入手可能なIotek(登録商標)
アイオノマー及びEscor(登録商標)ATX酸ターポリマーが含まれる。担
体ポリマー用に好適なポリアミドポリマーには、ナイロン、例えばナイロン6、
ナイロン6,6、ナイロン4,6、ナイロン6,9、ナイロン6,10、ナイロ
ン6,12、ナイロン11、ナイロン12、非晶質ナイロン、芳香族ナイロン及
びそのコポリマーが含まれる。担体ポリマーは、流動性混合物のポリアミドと同
一でも異なっていてもよい。例えば、両方のポリマーがポリアミド、特にナイロ
ン6,6であってもよいが、その分子量は同一もしくは異なり得る。濃縮物の担
体ポリマーの好ましい重量平均分子量は、約5,000〜約60,000Dの範
囲である。担体ポリマーの最も好ましい重量平均分子量は、約10,000〜約
40,000Dの範囲である。この実施態様では、下記する本発明の解離ステッ
プの少なくとも一部は、解離ステップが流動性混合物の形成ステップに先行し得
るように濃縮物の形成を介して実施し得る。従って、方法ステップ(例えば、形
成及び解離ステップ)は順番に関係なく逐次、同時にまたはその組合せで実施し
得る。第2ステップでは、ポリマーメルト中に分散した解離シリケートのナノコ
ンポジット構造が形成されるように流動性混合物を十分混合し、その後冷却する
。シリケートは、有効な剪断速度で剪断することにより解離され得る。本明細書
中「有効な剪断速度」は、シリケートの解離を助け、個々の単位(例えば、小板
または繊維状鎖)を実質的に壊すことなくシリケートを実質的に均質に分散して
含むポリアミドマトリックスからなる組成物を与えるのに有効な剪断速度である
In one embodiment, the flowable mixture may be formed by mixing the polyamide with a previously prepared silicate-containing concentrate. The concentrate comprises a silicate and a polymer carrier. The concentration of the silicate material in the concentrate and the amount of the concentrate are selected to provide the desired silicate concentration for the final nanocomposite composition. Examples of suitable polymers for the carrier polymer of the concentrate include polyamide, ethylene-propylene rubber, ethylene-propylene diene rubber, ethylene-ethyl acrylate, ethylene-ethyl methacrylate or ethylene methacrylate. Examples include Iotek®, all available from Exxon
Ionomer and Escor® ATX acid terpolymer are included. Suitable polyamide polymers for the carrier polymer include nylon, such as nylon 6,
Nylon 6,6, nylon 4,6, nylon 6,9, nylon 6,10, nylon 6,12, nylon 11, nylon 12, amorphous nylon, aromatic nylon and copolymers thereof. The carrier polymer can be the same or different from the polyamide of the flowable mixture. For example, both polymers may be polyamides, especially nylon 6,6, but their molecular weights may be the same or different. The preferred weight average molecular weight of the carrier polymer of the concentrate ranges from about 5,000 to about 60,000 D. The most preferred weight average molecular weight of the carrier polymer ranges from about 10,000 to about 40,000D. In this embodiment, at least a portion of the dissociation step of the present invention described below may be performed through the formation of a concentrate such that the dissociation step may precede the flowable mixture formation step. Accordingly, the method steps (eg, forming and dissociating steps) may be performed sequentially, simultaneously, or in any combination, without regard to order. In the second step, the flowable mixture is thoroughly mixed so as to form a nanocomposite structure of dissociated silicate dispersed in the polymer melt, and then cooled. The silicate can be dissociated by shearing at an effective shear rate. As used herein, the term "effective shear rate" refers to a polyamide comprising a substantially homogeneously dispersed silicate that assists in dissociation of the silicate without substantially breaking individual units (eg, platelets or fibrous chains). Shear rate effective to provide a composition consisting of a matrix.

【0056】 流動性混合物またはポリマーメルトに剪断を加えるために任意の方法が使用さ
れ得る。剪断作用は、適当な方法(例えば、機械的手段、熱衝撃、圧力変化また
は超音波)により与えられ得る。好ましくは、流動性ポリマー混合物は、メルト
の一部を攪拌機、バンバリー(登録商標)タイプミキサー、ブラベンダー(登録
商標)タイプミキサー、Farrel(登録商標)連続ミキサー及び押出機のよ
うな機械的手段により混合物の他の部分に流す機械的方法により剪断される。最
も好ましくは、混合物に複数の剪断をかける。複数の剪断により高い剪断が与え
られる他、長い滞留時間も与えられ、これにより性能特性が向上する。または、
混合物の温度を上げたり下げたりして熱膨張させ、剪断を生起する内部応力を生
じさせることにより剪断を達成する熱衝撃を使用する。更に別の手順では、圧力
変更方法における圧力を突然変化させることにより、混合物の複数の部分を異な
る相で振動または励起させるキャビテーションまたは共振を生起して剪断を加え
る超音波方法により剪断を達成する。前記した流動性ポリマー混合物及びポリマ
ーメルトを剪断する方法は有用な方法の代表例に過ぎず、流動性ポリマー混合物
及びポリマーメルトを剪断するために当業界で公知の任意の方法を使用してもよ
い。
Any method can be used to apply shear to the flowable mixture or polymer melt. The shearing action may be provided by any suitable method, for example, by mechanical means, thermal shock, pressure change or ultrasound. Preferably, the flowable polymer mixture is prepared by mixing a portion of the melt by mechanical means such as a stirrer, Banbury® type mixer, Brabender® type mixer, Farrel® continuous mixer and extruder. It is sheared by a mechanical method flowing into the other part of the mixture. Most preferably, the mixture is subjected to multiple shears. In addition to providing high shear with multiple shears, long residence times are also provided, which improves performance characteristics. Or
The thermal shock is used to achieve the shear by raising or lowering the temperature of the mixture to cause thermal expansion and creating internal stresses that cause shear. In yet another procedure, the shear is achieved by an ultrasonic method that applies cavitation or resonance that causes the portions of the mixture to vibrate or excite in different phases by abruptly changing the pressure in the pressure change method to apply shear. The methods of shearing flowable polymer mixtures and polymer melts described above are only representative of useful methods, and any method known in the art for shearing flowable polymer mixtures and polymer melts may be used. .

【0057】 剪断は、ポリマーペレットを(一軸または二軸スクリュー)押出機の一端に導
入し、剪断したポリマーを押出機の他端で受容することにより実施され得る。好
ましい二軸スクリュー押出機は、同方向回転式完全かみ合いタイプ、例えばWe
rner and Pfleiderer Company製ZSKシリーズで
ある。シリケートは、供給口または下流ベントで二軸スクリュー押出機に供給さ
れ得る。好ましくはシリケートを下流ベントで供給し、これにより性能特性が改
善されたコンポジットポリマーが生成される。
Shearing can be performed by introducing polymer pellets at one end of a (single or twin screw) extruder and receiving the sheared polymer at the other end of the extruder. Preferred twin screw extruders are co-rotating, fully intermeshing, for example We
It is a ZSK series manufactured by Rner and Pfleiderer Company. The silicate can be fed to a twin screw extruder at a feed or downstream vent. Preferably, the silicate is provided at a downstream vent, which produces a composite polymer with improved performance characteristics.

【0058】 別の好ましい連続配合機は、Farrel Continuous Mixe
r(FCM)である。Vydyne(登録商標)21ナイロンを用いるコンポジ
ットの場合、メルトの好ましい温度は約275〜315℃の範囲であり、最も好
ましい範囲は約275〜295℃である。
Another preferred continuous compounding machine is the Farrel Continuous Mixe
r (FCM). For composites using Vydyne® 21 nylon, the preferred temperature of the melt is in the range of about 275-315 ° C, and the most preferred range is about 275-295 ° C.

【0059】 ナノ分散した解離シリケート物質を含むポリマーメルトを、シリケート物質を
まず液体または固体モノマー中に凝集体としてまたはナノスケールで分散し、そ
の後前記モノマーを押出機等において重合する反応性押出法により形成してもよ
い。或いは、ポリマーを顆粒化し、処理シリケート物質と乾式混合し、その後ポ
リマーが溶融して流動性混合物が形成されるまで組成物をミキサー中で加熱して
もよい。
A polymer melt containing a nanodispersed dissociated silicate material is prepared by a reactive extrusion method in which the silicate material is first dispersed as an aggregate in a liquid or solid monomer or on a nanoscale, and the monomer is polymerized in an extruder or the like. It may be formed. Alternatively, the polymer may be granulated and dry blended with the treated silicate material, after which the composition may be heated in a mixer until the polymer melts and forms a flowable mixture.

【0060】 方法の第3ステップは固相重合ステップであり、配合したペレットをポリマー
の融点または軟化点より少なくとも約20℃低い高温で数時間保持する。例えば
、ナイロン6及びナイロン6,6の場合、典型的な固相重合条件は固体ポリマー
を約200〜約240℃の範囲で約2〜約5時間加熱することである。重合中に
生成された水を例えば乾燥窒素流により除去することが望ましい。この追加ステ
ップにより、分子量が増大し、ナノコンポジットの靱性、延性及び引張強さが向
上する。
The third step of the method is a solid state polymerization step in which the blended pellets are held at elevated temperatures at least about 20 ° C. below the melting or softening point of the polymer for several hours. For example, in the case of nylon 6 and nylon 6,6, typical solid state polymerization conditions are to heat the solid polymer in a range from about 200 to about 240 ° C. for about 2 to about 5 hours. It is desirable to remove the water formed during the polymerization, for example by a stream of dry nitrogen. This additional step increases the molecular weight and improves the toughness, ductility and tensile strength of the nanocomposite.

【0061】 固相重合ステップは、ポリアミドの分子量を増大させる触媒、例えばリン含有
触媒(例えば、リン酸モノナトリウム)を用いて実施され得る。前記したリン含
有触媒は、米国特許第4,966,949号明細書に記載されている。触媒を含
むコンポジットの場合、所望の重合を実施するために温和な処理条件が必要であ
る。例えば、処理温度は、同じポリアミドを用いる触媒非存在下での固相重合に
使用する温度より低く、すなわちポリアミドの融点または軟化点より20℃以上
低い温度であり得る。処理時間は約0.5〜約5時間に短縮することができる。
The solid state polymerization step can be performed using a catalyst that increases the molecular weight of the polyamide, for example, a phosphorus-containing catalyst (eg, monosodium phosphate). The aforementioned phosphorus-containing catalyst is described in U.S. Pat. No. 4,966,949. In the case of a composite containing a catalyst, mild processing conditions are required to carry out the desired polymerization. For example, the processing temperature can be lower than the temperature used for solid state polymerization in the absence of a catalyst using the same polyamide, ie, 20 ° C. or more below the melting or softening point of the polyamide. Processing time can be reduced to about 0.5 to about 5 hours.

【0062】 任意の操作スップは、組成物を加熱してシリケート構造へのナイロン分子のイ
ンターカレーションを改善するための加熱処理ステップである。前記加熱処理ス
テップは、組成物を約220〜約240℃の範囲の温度で約2〜約5時間加熱す
ることにより実施される。加熱処理ステップは任意に、ミキサーまたは押出機中
の混合物の滞留時間を延長して温和な条件下で加熱処理することにより解離ステ
ップ中に組み入れることができる。
An optional operational step is a heat treatment step to heat the composition to improve the intercalation of the nylon molecules into the silicate structure. The heat treating step is performed by heating the composition at a temperature ranging from about 220 to about 240C for about 2 to about 5 hours. A heat treatment step can optionally be incorporated during the dissociation step by extending the residence time of the mixture in the mixer or extruder and heating under mild conditions.

【0063】 ナノコンポジットを形成する方法は空気の非存在下で、例えばアルゴン、ネオ
ンまたは窒素のような不活性ガスの存在下で実施することが好ましい。前記方法
はバッチまたは連続的に実施され得、例えば密封容器中で実施され得る。或いは
、前記方法を、1つの作業ゾーンで(例えば、空気を殆ど排除した押出機を用い
て)、或いは直列または並列に配置した複数の反応ゾーンにおいて連続的に実施
され得る。
The method of forming the nanocomposite is preferably performed in the absence of air, for example in the presence of an inert gas such as argon, neon or nitrogen. The method may be performed batch or continuously, for example, in a sealed container. Alternatively, the method can be performed in one working zone (eg, using an extruder that is largely free of air) or continuously in multiple reaction zones arranged in series or in parallel.

【0064】 本発明の別の実施態様では、ポリマーナノコンポジット組成物の製造方法は、
ポリアミド、少なくとも1つのモノマー及びシリケート物質の流動性混合物を形
成し、シリケート物質の全部ではないが少なくとも50%を解離し、モノマーを
重合し、混合物中のポリアミドを固相重合にかけることを含む。モノマの重合ス
テップは本実施態様の方法の1つ以上の別のステップと同時にまたは逐次実施さ
れると理解されたい。好ましくは、本実施態様の少なくとも1つのモノマーには
、ε−カプロラクタム、ラウリルラクタム及び対応するラクトンのようなモノマ
ーが含まれる。
In another embodiment of the present invention, a method of making a polymer nanocomposite composition comprises:
Forming a flowable mixture of the polyamide, at least one monomer and the silicate material, dissociating at least 50%, but not all, of the silicate material, polymerizing the monomers, and subjecting the polyamide in the mixture to solid state polymerization. It should be understood that the monomer polymerization step is performed simultaneously or sequentially with one or more additional steps of the method of this embodiment. Preferably, at least one monomer of this embodiment includes monomers such as ε-caprolactam, lauryl lactam and the corresponding lactone.

【0065】 本発明の更に別の実施態様では、ポリマーナノコンポジット組成物の製造方法
は、ポリアミド及び処理シリケート物質の流動性混合物を形成し、前記した処理
シリケート物質の全部ではないが少なくとも約50%を解離し、最も好ましくは
前記解離ステップ中に前記ポリアミドの追加量を添加し、混合物中のポリアミド
を固相重合にかけることを含む。
In yet another embodiment of the present invention, a method of making a polymeric nanocomposite composition comprises forming a flowable mixture of a polyamide and a treated silicate material, wherein at least about 50%, but not all, of the treated silicate material described above. And most preferably during the dissociation step, adding an additional amount of the polyamide and subjecting the polyamide in the mixture to solid state polymerization.

【0066】 ポリマーナノコンポジット組成物の製造方法の上記実施態様のいずれも、その
後に追加のステップまたは処理、或いは水縮合生成物を除去しながらミキサー中
の滞留時間を延長することによる組成物の追加の溶融重合を実施してもよい。滞
留時間が延長すると、上記したポリアミドのシリケートへのインターカレーショ
ンも改善され得る。
Any of the above embodiments of the method of making the polymer nanocomposite composition may be followed by additional steps or treatments, or addition of the composition by extending the residence time in the mixer while removing water condensation products. May be carried out. Increasing the residence time can also improve the intercalation of the polyamide into the silicate.

【0067】 本発明の組成物は、非限定的に繊維、フィルムまたは成形品に作成され得る。The compositions of the present invention can be made without limitation into fibers, films or molded articles.

【0068】 固相重合により、通常加工性及び弾性率を維持しながら、製造したポリマーの
靱性、強さ及び延性が増加する。固相重合により、降伏点伸び、破断点引張伸び
、曲げ弾性率、弾性、ノッチ付き及びノッチなしアイゾッド衝撃強度のような特
性が改善され得る。追加の触媒を添加してもよいが、その必要はない。酸官能性
クレー処理剤は特にSSP(例えば、SCPX 1016及びSCPX 125
5)に適合し得る。前記処理剤は、ナイロン分子を吸着した酸部分に拘束するこ
とによりポリマー−クレー結合を構築するのに役立ち得る。アミン基及び酸基の
化学量論的バランスは、生じたポリマーの特性に影響を及ぼし得る。ナイロン中
のアミン:酸比が高いことは、特にアミノ酸処理シリケートの場合望ましい。ナ
ノコンポジットを仕上げるために固相重合を使用すると、インターカレーション
を強化し、クレー層をより多く表層剥離するであろう低RVナイロンを出発物質
とすることができる。FCMに配合されるナノコンポジットの固有の脆性は、S
SP仕上げにより解消され得、FCMを実用的な低コスト方法とする。
Solid state polymerization increases the toughness, strength and ductility of the produced polymer, while usually maintaining processability and modulus. Properties such as elongation at yield, tensile elongation at break, flexural modulus, elasticity, notched and unnotched Izod impact strength can be improved by solid state polymerization. Additional catalyst may be added, but need not be. Acid-functional clay treating agents are especially SSP (eg, SCPX 1016 and SCPX 125).
5) may be met. The treating agent can help build a polymer-clay bond by binding the nylon molecule to the adsorbed acid moiety. The stoichiometric balance of amine groups and acid groups can affect the properties of the resulting polymer. A high amine: acid ratio in nylon is desirable, especially for amino acid treated silicates. The use of solid state polymerization to finish the nanocomposite can be a low RV nylon starting material that will enhance intercalation and exfoliate the clay layer more. The inherent brittleness of nanocomposites incorporated in FCM is S
This can be overcome by SP finishing, making FCM a practical low cost method.

【0069】 下記実施例は、本発明の好ましい実施態様を示すために提示する。下記実施例
に記載の技術は本発明を実施する際にうまく機能することを本発明者が知見した
技術であり、実施のための好ましいモードを構成することは当業者に自明である
。しかしながら、本明細書の記載にてらして、当業者は、本発明の趣旨及び範囲
を逸脱することなく開示されている特定実施態様に多くの変更を加えることがで
き、同一もしくは同様の効果を得ることができる。
The following examples are presented to illustrate preferred embodiments of the present invention. The techniques described in the following examples are techniques which have been found by the present inventor to function well when practicing the present invention, and it is obvious to those skilled in the art to configure preferred modes for carrying out the present invention. Nevertheless, given the description herein, those skilled in the art can make many changes to the specific embodiments disclosed without departing from the spirit and scope of the invention and obtain the same or similar effects. be able to.

【0070】 (実施例) 物質 下記するタイプのナイロン6,6ポリマーを本明細書に記載のナノコンポジッ
ト中に使用した。
(Example)material  Nylon 6,6 polymers of the type described below are used in the nanocomposite described herein.
Used during

【0071】[0071]

【表1】 [Table 1]

【0072】 使用したモンモリロナイトクレーは、シリケート100gあたり約95ミリ当
量の交換容量を有する。
The montmorillonite clay used has an exchange capacity of about 95 meq / 100 g of silicate.

【0073】 実施例1:SSPなしの従来の配合 ナノコンポジットの延性及び靱性に関して、ナノコンポジットのナイロンマト
リックスの高分子量はニートナイロンポリマーの場合よりも有利であることが判
明している。スメクタイトシリケートは配合操作中、特に第1パス中にナイロン
分子量を低下させ、延性び靱性を低下させる。例えば、ナイロンbの分子量は、
Krup Werner & Pfleiderer Company製40m
m ZSK二軸スクリュー押出機中に7%のジメチルジ(水素化タロー)アンミ
ニウムカチオンで処理したモンモリロナイト(2M2HT−モンモリロナイト)
を1回パスさせると36,500から31,500Dに低下することが認められ
た。第2回パスでは、MWは更に21,000Dまで低下した。代わりに、乾燥
条件下での第2回パスは、分子量が増大し、ナノ小板の表層剥離及び分散が強化
されるために機械的性能を向上させ得る。
[0073]Example 1: Conventional formulation without SSP  Regarding the ductility and toughness of the nanocomposite,
The high molecular weight of Lix has been found to be advantageous over neat nylon polymer.
Clear. Smectite silicate is treated with nylon during compounding operation, especially during the first pass.
Reduces molecular weight, reduces ductility and toughness. For example, the molecular weight of nylon b is
40m by Krup Werner & Pfleiderer Company
m 7% dimethyldi (hydrogenated tallow) ammonium in a ZSK twin screw extruder
Montmorillonite (2M2HT-montmorillonite) treated with cation
Is passed from 36,500 to 31,500D.
Was. In the second pass, the MW dropped further to 21,000D. Instead, dry
The second pass under conditions increases molecular weight and enhances exfoliation and dispersion of nanoplatelets
To improve mechanical performance.

【0074】 固相重合(SSP)は、分子量を増大させるためのより効率的な方法としてニ
ートポリマーに対して使用される同様の条件下で配合ナノコンポジットで実施さ
れ得る。引張強さ及び伸び、並びにノッチ付き及びノッチなしアイゾット衝撃強
度の改良が得られる。弾性率がときには僅かに低下するが、これは多分高粘度ナ
イロンマトリックスの流動中に薄い離層した小板が分解したためであろう。
Solid state polymerization (SSP) can be performed on compounded nanocomposites under similar conditions used for neat polymers as a more efficient way to increase molecular weight. Improvements in tensile strength and elongation, as well as notched and unnotched Izod impact strength are obtained. The modulus sometimes drops slightly, probably due to the degradation of the thin delaminated platelets during the flow of the high viscosity nylon matrix.

【0075】 分子量の影響 二軸スクリュー押出機にて常法により配合し、その後のSSPなしに製造した
ナノコンポジットについて、ナイロン6,6の分子量またはその同等の相対溶液
粘度(RV)の機械的特性に対する影響を図1及び2に示す。ナイロンRVは、
押出機に装入した原材料のRVである。図2中のP1及びPは、配合機への第1
回パス及び第2回パスを指す。
[0075]Effect of molecular weight  Compounded by a conventional method in a twin screw extruder and manufactured without subsequent SSP
For nanocomposites, the molecular weight of nylon 6,6 or equivalent relative solution
The effect of viscosity (RV) on mechanical properties is shown in FIGS. Nylon RV is
It is the RV of the raw materials charged in the extruder. P1 and P in FIG. 2 are the first to the compounding machine.
1st pass and 2nd pass.

【0076】 後にSSPにかけられるものを含めたナノコンポジットの場合、ナイロン上の
アミン/カルボキシル末端基比が高いことが好ましい。クレー表面の固有ルイス
酸度及びアミノ酸カチオンまたは幾つかのクレー等級で使用されるポリアクリレ
ート解こう剤の形態でのクレー処理剤から導入される酸度の組合せにより、ナイ
ロンの末端基バランスが変化し、よってある程度の解重合が生ずる。例えば、ア
クリレートをコートしたNa−モンモリロナイト及び2M2HT−モンモリロナ
イトでは、40μ当量/g(4.0mequiv/100g−クレー)の酸度が
測定された。アミノ酸交換した等級は、シリケート100gあたりのカチオンの
ミリ当量で示されるミリ当量交換比(MER)で測定して、置換度に従ってより
高い酸レベルを有する。従って、ナイロンa及びcがナイロンbよりも好ましい
。ナイロンdのアミン末端基濃度が高いことは、ナイロンのアミン末端基と反応
し得るアミノ酸カチオンで処理したシリケートの場合特に重要である。こうして
処理したシリケートはSSPの効果に対して強く反応し、その結果上記特性が純
粋なシリケートを含むナノコンポジットまたは未反応性部分で処理したナノコン
ポジットよりも大きく向上する。
In the case of nanocomposites, including those that are later subjected to SSP, it is preferred that the amine / carboxyl end group ratio on nylon be high. The combination of the intrinsic Lewis acidity of the clay surface and the acidity introduced from the clay treating agent in the form of amino acid cations or polyacrylate peptizers used in some clay grades alters the end group balance of the nylon, thus Some depolymerization occurs. For example, for Na-montmorillonite and 2M2HT-montmorillonite coated with acrylate, the acidity of 40 μeq / g (4.0 mequiv / 100 g-clay) was measured. Amino acid exchanged grades have higher acid levels according to the degree of substitution, as measured by the milliequivalent exchange ratio (MER), expressed in milliequivalents of cation per 100 g of silicate. Therefore, nylons a and c are preferred over nylon b. The high concentration of amine end groups in nylon d is particularly important for silicates treated with amino acid cations that can react with the amine end groups of nylon. The silicate treated in this way reacts strongly to the effect of the SSP, so that the above properties are significantly improved over nanocomposites containing pure silicate or treated with unreacted parts.

【0077】 4%の12−アミノラウリン酸で交換したモンモリロナイト(ALA−モンモ
リロナイト)を配合し、その後固相重合したために高アミンナイロンdへの分子
量変化をGPCにより分析した。
Montmorillonite exchanged with 4% of 12-aminolauric acid (ALA-montmorillonite) was blended, and then subjected to solid-phase polymerization. The change in molecular weight to high-amine nylon d was analyzed by GPC.

【0078】[0078]

【表2】 上表で使用した記号は下記する意味を有する: Mw 重量平均分子量; Mn 数平均分子量; IV ギ酸中で測定した固有粘度。[Table 2] The symbols used in the above table have the following meanings: Mw weight average molecular weight; Mn number average molecular weight; IV intrinsic viscosity measured in formic acid.

【0079】 実施例2:固相重合(SSP) 上表に示すように、押出プロセスによりナイロンの分子量またはその分布は有
意に変化しない。SSP中にナノコンポジットの分子量は大きく増大したが、ク
レー上に酸部分を存在させることにより(ゲル化する)ニート樹脂の分子量から
低下する。更に、ナイロンマトリックスが配合操作中でもクレーに結合すること
が明らかである。固相重合中に、ナイロンは分枝するかまたは更に有機シリケー
トと結合して、不溶性になる超高分子量物質が形成される。
[0079]Example 2: Solid state polymerization (SSP)  As shown in the table above, the molecular weight of nylon or its distribution depends on the extrusion process.
It does not change at will. Although the molecular weight of the nanocomposite increased significantly during SSP,
The presence of acid moieties on the layer allows the gelation of the neat resin
descend. In addition, the nylon matrix binds to the clay during the compounding operation
Is evident. During solid state polymerization, the nylon may be branched or
To form an ultrahigh molecular weight material that becomes insoluble.

【0080】 固相重合は、縮合水を除去するために乾燥窒素で掃去しながらプラスチックペ
レットを200〜240℃(通常、220℃)に2〜4時間(通常、4時間)加
熱することにより実施した。初期溶融重合から存在する触媒の上に更に触媒を添
加することは不要であったが、リン酸モノ−またはジナトリウムを100〜15
0ppm添加することができる。1例では、1,000ppmのリン酸モノナト
リウムを添加すると配合した分子量が27,400Dから30,600Dに増大
した(SSPは実施しなかった)。
Solid state polymerization is accomplished by heating the plastic pellets to 200-240 ° C. (typically 220 ° C.) for 2-4 hours (typically 4 hours) while sweeping with dry nitrogen to remove condensation water. Carried out. It was not necessary to add additional catalyst over the catalyst present from the initial melt polymerization, but the mono- or disodium phosphate was added to 100-15%.
0 ppm can be added. In one example, the addition of 1,000 ppm monosodium phosphate increased the compounded molecular weight from 27,400 D to 30,600 D (SSP was not performed).

【0081】 通常、SSPドライヤーは470°F(243℃)オイル温度に設定し、ナイ
ロンナノコンポジットを約2時間の昇温期間後220℃(230℃シェル温度)
で4時間加熱する。代表的なナノコンポジット固相重合ランについて生じた時間
−温度プロフィルを以下に示す。
Normally, the SSP dryer is set at 470 ° F. (243 ° C.) oil temperature and the nylon nanocomposite is heated to 220 ° C. (230 ° C. shell temperature) after a heating period of about 2 hours.
For 4 hours. The time-temperature profile generated for a representative nanocomposite solid state polymerization run is shown below.

【0082】[0082]

【表3】 [Table 3]

【0083】[0083]

【表4】 [Table 4]

【0084】[0084]

【表5】 [Table 5]

【0085】[0085]

【表6】 [Table 6]

【0086】[0086]

【表7】 [Table 7]

【0087】[0087]

【表8】 [Table 8]

【0088】[0088]

【表9】 [Table 9]

【0089】 実施例3:延性の導入 SSPによる延性の導入の例を、ナイロンa中に4.0w/o ALA−モン
モリロナイトの場合の応力−歪曲線(図3及び4)で示す。
[0089]Example 3: Introduction of ductility  An example of the introduction of ductility by SSP was 4.0 w / o ALA-Monon in nylon a.
This is shown by the stress-strain curve for morillonite (FIGS. 3 and 4).

【0090】 実施例4:分子量の増大 ナイロンマトリックスの分子量の増大は、下表に示す固有粘度測定により示さ
れる。
[0090]Example 4: Increasing molecular weight  The increase in the molecular weight of the nylon matrix is indicated by the intrinsic viscosity measurements shown in the table below.
It is.

【0091】[0091]

【表10】 [Table 10]

【0092】 例えば下記するデータ及びグラフ(図5)に示すように、固有粘度はSSPド
ライヤー中の時間と共に直線的に高まる。
As shown, for example, in the data and graphs below (FIG. 5), the intrinsic viscosity increases linearly with time in the SSP dryer.

【0093】[0093]

【表11】 [Table 11]

【0094】[0094]

【表12】 [Table 12]

【0095】 グラフ(図6)のALA−モンモリロナイトのデータが示すように、高アミン
ナイロンマトリックス中に長い滞留時間の酸末端アンモニウムカチオンの場合増
大速度は速い。
As shown by the ALA-montmorillonite data in the graph (FIG. 6), the rate of increase is faster for long residence time acid-terminated ammonium cations in a high amine nylon matrix.

【0096】 実施例5:固相重合ナノコンポジットの射出成形 ナイロンc及びdを主成分とする固相重合ナノコンポジットは、低温に比して
高温の設定温度でより容易に成形される。これら2つのナイロンのうち、ナイロ
ンdを主成分とするナノコンポジットはナイロンcを主成分とするナノコンポジ
ットよりもより容易に成形される。これは多分、ナイロンcマトリックスがナイ
ロンdよりも高い粘度レベルに達するからであろう。低いパック圧力及び保持圧
力を使用することもできる。
[0096]Example 5: Injection molding of solid state polymerized nanocomposite  Solid-state polymerized nanocomposites containing nylon c and d as the main components
Molds more easily at high set temperatures. Of these two nylons, Niro
The nanocomposite mainly composed of nylon d is the nanocomposite mainly composed of nylon c.
It is more easily formed than a pit. This is probably due to the nylon c matrix
This is because higher viscosity levels than Ron d are reached. Low pack pressure and holding pressure
You can also use force.

【0097】 両者の場合、ナイロン6,6を射出成形するために通常使用されるよりも高い
パック圧力及び保持圧力は成形物を取り出すために好ましい。
In both cases, higher packing and holding pressures than normally used for injection molding nylon 6,6 are preferred for removal of the molding.

【0098】[0098]

【表13】 [Table 13]

【0099】 より高いパック及び保持時間はまた、通常引張弾性率及び強さを高める傾向に
ある。SSPなしの場合には、ポリマーの熱分解が少ないので、成形部分の高延
性のためには低い成形温度が好ましい。しかしながら、SSPの場合には高分子
量により高い延性が達成され、成形ナノコンポジットの剛性のために有利である
ことが公知の高温を使用することができる。このようにして、射出成形パラメー
タを全成形プロセス及び特性スペクトルを最適とするために調節することができ
るSSP方法により、処理自由度が更に付加される。
[0099] Higher packs and retention times also usually tend to increase tensile modulus and strength. In the absence of SSP, a low molding temperature is preferred for high ductility of the molded part because the polymer is less thermally decomposed. However, in the case of SSP, higher ductility is achieved with higher molecular weights, and higher temperatures known to be advantageous for the rigidity of the molded nanocomposites can be used. In this way, additional processing flexibility is provided by the SSP method, where the injection molding parameters can be adjusted to optimize the overall molding process and characteristic spectrum.

【0100】 実施例6:高アミンナイロンマトリックスを用いる濃縮物ルートに対する機械 的特性 最終ナノコンポジット組成物の固相重合により導入される特性を高めるための
、 濃縮物中の高アミン末端担体ナイロンの使用を評価した。ナイロンd中に17%
ALA−モンモリロナイトを含む高アミンナイロン濃縮物を、異なる分子量及
びアミン/酸末端基濃度を有する3種の樹脂に添加し、成形した。任意に、成形
前に固相重合を実施した。かなり強力なスクリュー設計を、ZSK 40mm二
軸スクリュー押出機において100lbs/時(43.5kg/時)の供給量及
び250rpmのスクリュー速度で使用した。バレルゾーン温度は270℃に設
定した。
[0100]Example 6: Machine for concentrate route using high amine nylon matrix Characteristic  To enhance the properties introduced by solid state polymerization of the final nanocomposite composition
The use of high amine terminated carrier nylon in concentrates was evaluated. 17% in nylon d
 High amine nylon concentrates containing ALA-montmorillonite can be combined with different molecular weights
And added to three resins having amine / acid end group concentrations and molded. Optionally, molding
Previously, solid state polymerization was performed. A fairly strong screw design, ZSK 40mm
Feed rate of 100 lbs / hr (43.5 kg / hr) in a screw screw extruder
And a screw speed of 250 rpm. The barrel zone temperature is set at 270 ° C.
Specified.

【0101】 固相重合の場合、重合ドライヤーは最初から最後まで470°F(243℃)
のオイル温度に設定し、220℃の樹脂温度及び230℃のシェル温度で最長4
時間の滞留時間とした。サンプルの仕様及び機械的特性を下表に示す。
For solid state polymerization, the polymerization dryer is 470 ° F. (243 ° C.) from start to finish.
Oil temperature, 220 ° C resin temperature and 230 ° C shell temperature up to 4
The residence time was the time. The table below shows the specifications and mechanical properties of the sample.

【0102】[0102]

【表14】 5%歪での応力 上表は、引張強さ及び伸びの最終機械的特性、並びにノッチ付きまたはノッチ
なしのアイゾット衝撃強度の改善における固相重合の有利な効果を示す。ALA
−モンモリロナイトを含むナノコンポジットに対する前記した強い効果は、配合
中に起こるかもしれないナイロンの分子量低下を補償する。
[Table 14] * Stress at 5% strain The table above shows the beneficial effects of solid state polymerization in improving the ultimate mechanical properties of tensile strength and elongation, as well as the notched or unnotched Izod impact strength. ALA
The strong effect described above on the nanocomposites containing montmorillonite compensates for the molecular weight reduction of nylon that may occur during compounding.

【0103】 パラメータに対する影響は、ニューロコンピューターCAD/Chemソフト
ウェア(オハイオ州クリーブランドに所在のAIWare)を用いてより定量的
に分析することができる。このアプローチでは、ナイロンを公称重量平均分子量
及び公称アミン/酸末端基比で示す。ナノコンポジットのミネラル含量は、サン
プル間の最小の差を説明するための相関変数として示す。この基準に基づいて、
以下の直線相関係数を得る。SSPは固相重合時間(時)を指す。
The effect on the parameters can be analyzed more quantitatively using Neurocomputer CAD / Chem software (AIWare, Cleveland, OH). In this approach, nylon is designated by nominal weight average molecular weight and nominal amine / acid end group ratio. The mineral content of the nanocomposite is shown as a correlation variable to account for the smallest difference between the samples. Based on this criterion,
The following linear correlation coefficient is obtained. SSP refers to solid state polymerization time (hours).

【0104】[0104]

【表15】 [Table 15]

【0105】 上記結果は、固相重合により通常引張特性及び2種のアイゾット衝撃強度が増
加するが、屈曲性に対する影響は全体的に無視できる程度であることを示す。(
配合前の)ナイロンの初期分子量が高いとノッチ付きアイゾット衝撃強度にとっ
てやや有利であるが、特性に対して明確な影響はない。高アミン/酸末端基比は
、クレー処理により導入される追加の酸度を相殺することによりナイロン分子量
を維持するのを助けるので、通常延性(伸び)及び靱性(ノッチなし及びノッチ
付き強さ)にとって有利であると考えられる。
The above results show that solid-state polymerization usually increases tensile properties and two types of Izod impact strength, but has a negligible effect on flexibility as a whole. (
A high initial molecular weight of the nylon (before compounding) is somewhat advantageous for notched Izod impact strength, but has no apparent effect on properties. A high amine / acid end group ratio usually helps maintain the nylon molecular weight by offsetting the additional acidity introduced by the clay treatment, and thus is usually a factor for ductility (elongation) and toughness (unnotched and notched strength). Considered to be advantageous.

【0106】 しかしながら、上表に示されていない強いパラメータ相互作用が起こり、以下
の応答面に見られ得る。4時間の固相重合時間の場合、バランスのとれた末端基
を有する40,000Mwナイロン中に4.9重量%のALA−モンモリロナイ
トクレー(3.9%鉱物灰分)を含むナノコンポジットは、14.00Kpiの
引張強さ、612Kpsiのヤング弾性率、21.6%の最終伸び、558Kp
siの曲げ弾性率、5%応力(破断応力以下)で18.68Kpsiの曲げ応力
、0.91ft−lb/inのノッチ付きアイゾッド衝撃強度、43.9ft−
lb/inのノッチなしアイゾット衝撃強度及び9.5mil/inの収縮とい
う特性を有すると予想される。
However, strong parameter interactions not shown in the table above occur and can be seen in the following response surface. For a solid state polymerization time of 4 hours, a nanocomposite containing 4.9% by weight of ALA-montmorillonite clay (3.9% mineral ash) in 40,000 Mw nylon with balanced end groups is 14. 00 Kpi tensile strength, Young's modulus of 612 Kpsi, final elongation of 21.6%, 558 Kp
flexural modulus of si, bending stress of 18.68 Kpsi at 5% stress (breaking stress or less), notched Izod impact strength of 0.91 ft-lb / in, 43.9 ft-
It is expected to have properties of lb / in unnotched Izod impact strength and 9.5 mil / in shrinkage.

【0107】 図7は、ナノクレーが存在するがニートナイロン中にはないとき引張強さがS
SP時間と共に増加することを示す。
FIG. 7 shows that when nanoclay is present but not in neat nylon, the tensile strength is S
It shows that it increases with SP time.

【0108】 しかしながら、ナノコンポジットの延性及び靱性は、固相重合により有意に増
加するが、高アミン/酸比及びナイロンの初期分子量によっては余り増加しない
(図8、9及び10)。図9及び10中のALA−モンモリロナイト濃度は4.
9%である。
However, the ductility and toughness of the nanocomposites are significantly increased by solid state polymerization, but not significantly by the high amine / acid ratio and the initial molecular weight of nylon (FIGS. 8, 9 and 10). The ALA-montmorillonite concentration in FIGS.
9%.

【0109】 剛性(引張弾性率)は、固相重合により僅かに増加する。これは多分、クレー
表面上に吸着したアンモニウムイオンに対するナイロンポリマー分子の反応性拘
束により高MWナイロンとクレーの間で網状構造が形成されるためであろう。
The stiffness (tensile modulus) increases slightly due to solid-state polymerization. This is probably due to the formation of a network between the high MW nylon and the clay due to the reactive constraint of the nylon polymer molecules on the ammonium ions adsorbed on the clay surface.

【0110】 実施例7:データの一覧 固相重合を含めたALA−モンモリロナイト、2M2HT−モンモリロナイト
、2MBHT−モンモリロナイト及びセピオライトナノコンポジット調製物のす
べてについて、組成、SSP時間及び機械的特性の総合的な要約を下表に示す。
[0110]Example 7: List of data  ALA-montmorillonite including solid state polymerization, 2M2HT-montmorillonite
Of 2MBHT-montmorillonite and sepiolite nanocomposite preparation
For all, a comprehensive summary of composition, SSP time and mechanical properties is given in the table below.

【0111】[0111]

【表16】 [Table 16]

【0112】[0112]

【表17】 [Table 17]

【0113】 アミノ酸有機クレーがSSP後のナノコンポジット特性の最も好ましい組合せ
を与えることが分かる。しかしながら、SSPを実施しない場合には、他のクレ
ータイプよりもより多くの脆化を起こし得る。酸官能化は、ナイロン鎖上のアミ
ン末端基と競合し、こうして配合中末端基バランスが高まり、ナイロン分子量が
低下すると考えられる。特定のナイロン中の高い初期分子量またはアミノ/酸末
端基比が、この効果を相殺するのに有用であるが、ナイロン分子量を回復するか
または上昇さえするために配合後SSPを実施することが好ましい。純粋なセピ
オライトが、モンモリロナイトに比して延性及び靱性に対する悪影響が少ないこ
とが認められる。
It can be seen that amino acid organoclays provide the most favorable combination of nanocomposite properties after SSP. However, without SSP, more embrittlement can occur than with other clay types. It is believed that the acid functionalization competes with the amine end groups on the nylon chain, thus increasing the end group balance during compounding and reducing the nylon molecular weight. Although a high initial molecular weight or amino / acid end group ratio in a particular nylon is useful to offset this effect, it is preferred to perform SSP after compounding to restore or even increase the nylon molecular weight . It is observed that pure sepiolite has less adverse effects on ductility and toughness compared to montmorillonite.

【0114】 ナノコンポジットに高い弾性率を与えるが、脆化を与える傾向にあるFarr
ell連続ミキサーに1回パスして配合したナノコンポジット材料は、延性及び
靱性を回復すると共に引張強さを増加させ得るべく固相重合され得る。SSPを
FCM配合とSSPの組合せは、延性で強靱であり、なお剛性のナノコンポジッ
トを製造するための低コスト方法である。
Farr, which gives the nanocomposite a high modulus, but tends to embrittle
The nanocomposite material compounded in a single pass through the ell continuous mixer can be solid state polymerized to restore ductility and toughness and increase tensile strength. The combination of SSP with FCM and SSP is a low cost method for producing ductile, tough, yet rigid nanocomposites.

【0115】 本明細書に記載の組成物、方法及び装置のすべては、本明細書の記載にてらし
て過度の実験することなく作成、実施することができる。本発明の組成物及び方
法の好ましい実施態様を記載してきたが、本発明の概念、趣旨及び範囲を逸脱す
ることなく本明細書に記載の組成物、方法、装置、並びにステップ及びステップ
の順序に変更を加えることができることは当業者に自明である。より具体的には
、本明細書記載の物質に代えて化学的に関連する別の物質を使用し、同等または
類似の効果が得られることは自明である。こうした当業者に自明の置換及び修飾
すべてが本発明の概念、趣旨及び範囲に包含されると見做される。
[0115] All of the compositions, methods and devices described herein can be made and executed without undue experimentation in light of the description herein. Having described preferred embodiments of the compositions and methods of the present invention, the compositions, methods, apparatus, and steps and order of steps described herein may be used without departing from the spirit, spirit and scope of the invention. It will be obvious to those skilled in the art that changes can be made. More specifically, it is self-evident that equivalent or similar effects can be obtained by using other chemically related substances in place of the substances described herein. All such substitutions and modifications apparent to those skilled in the art are deemed to be within the concept, spirit and scope of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 7w/o 2M2HT−モンモリロナイトによる分子量の影響を示す。FIG. 1 shows the effect of molecular weight by 7w / o 2M2HT-montmorillonite.

【図2】 7w/o 2M2HT−モンモリロナイトのナノコンポジット剛性に対する分
子量の影響を示す。
FIG. 2 shows the effect of molecular weight on the nanocomposite stiffness of 7w / o 2M2HT-montmorillonite.

【図3】 SSPなしの場合の応力対歪のグラフである。FIG. 3 is a graph of stress versus strain without an SSP.

【図4】 SSPありの場合の応力対歪のグラフである。FIG. 4 is a graph of stress versus strain with SSP.

【図5】 固有粘度対固相重合時間のグラフである。FIG. 5 is a graph of intrinsic viscosity versus solid state polymerization time.

【図6】 固有粘度対220℃での時間のグラフである。FIG. 6 is a graph of intrinsic viscosity versus time at 220 ° C.

【図7】 最終引張強さ対灰分(%)対SSPのグラフである。FIG. 7 is a graph of final tensile strength versus ash (%) versus SSP.

【図8】 eu対SSP対灰分(%)のグラフである。FIG. 8 is a graph of eu vs. SSP vs. ash (%).

【図9】 ノッチ付きアイゾット衝撃強度対Mw対SSPのグラフである。FIG. 9 is a graph of notched Izod impact strength versus Mw versus SSP.

【図10】 ノッチなしアイゾット衝撃強度対アミン/酸対SSPのグラフである。FIG. 10 is a graph of unnotched Izod impact strength versus amine / acid versus SSP.

【図11】 伸び対SSP対灰分(%)のグラフである。FIG. 11 is a graph of elongation versus SSP versus ash (%).

【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書[Procedural Amendment] Submission of translation of Article 34 Amendment of the Patent Cooperation Treaty

【提出日】平成12年2月14日(2000.2.14)[Submission date] February 14, 2000 (2000.2.14)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C08L 51/06 C08L 51/06 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM ,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE, KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,L T,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX ,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE, SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,U A,UG,UZ,VN,YU,ZW (72)発明者 ジヨルダー,サイカツト・エス アメリカ合衆国、ミズーリ・63021、ボー ルウイン、キーフアー・トレイルズ・ドラ イブ・946 Fターム(参考) 4J002 BB034 BB072 BB124 BB152 BB153 BB213 BG033 BG043 BG104 BN154 BP003 CF054 CF074 CF084 CF184 CG004 CH004 CH074 CL002 CL011 CL012 CL021 CL022 CL031 CL032 CL061 CL062 CL064 CL084 CM044 CN014 CN034 DJ006 DJ007 DJ037 DJ047 DJ057 DL007 EG047 EL008 EN006 EN017 EN116 EP017 EU018 EU066 EV236 FA047 FB097 FB117 FB127 FB147 FB167 FD017 FD027 FD097 FD107 FD137 FD167 FD203 FD207 FD317 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme court ゛ (Reference) // C08L 51/06 C08L 51/06 (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ) , TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG , MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, UZ, VN, YU, ZW (72) Inventor Jorda, Saikat S. United States, Missouri 63021, Bowlwin, Keyfar Trails Drive, 946 F-term (reference) 4J002 BB034 BB072 BB124 BB152 BB153 BB213 BG033 BG043 BG104 BF154 CF04 CF04 CF184 CG004 CH004 CH074 CL002 CL011 CL012 CL021 CL022 CL031 CL032 CL061 CL062 CL064 CL084 CM044 CN014 CN034 DJ006 DJ007 DJ037 DJ047 DJ057 DL007 EG047 EL008 EN006 EN017 EN116 EP017 EU018 EU066 EV236 FA047 FB097 FB117 FB127FB 027 FD097 FD107 FD137 FD167 FD203 FD207 FD317

Claims (41)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ポリマーアミドとシリケート物質の流動性混合物を形成し、
前記シリケート物質の全部ではないが少なくとも約50%を解離して解離混合物
を形成し、前記解離混合物を固相重合条件にかけて、ポリアミドを重合し、ポリ
マーナノコンポジット組成物を形成することを含むことを特徴とするポリマーナ
ノコンポジット組成物の製造方法。
1. A fluid mixture of a polymer amide and a silicate material is formed,
Dissociating at least about 50%, but not all, of the silicate material to form a dissociation mixture, subjecting the dissociation mixture to solid state polymerization conditions to polymerize a polyamide to form a polymer nanocomposite composition. A method for producing a polymer nanocomposite composition, comprising:
【請求項2】 ポリアミドがナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン4,6
、ナイロン6,9、ナイロン6,10、ナイロン6,12、ナイロン11、ナイ
ロン12、非晶質ナイロン、芳香族ナイロン、またはそのコポリマーであること
を特徴とする請求の範囲第1項に記載の方法。
2. The polyamide is nylon 6, nylon 6,6, nylon 4,6.
The nylon according to claim 1, characterized in that it is nylon 6,9, nylon 6,10, nylon 6,12, nylon 11, nylon 12, amorphous nylon, aromatic nylon, or a copolymer thereof. Method.
【請求項3】 シリケートがモンモリロナイト、ノントロナイト、バイデラ
イト、ホルコンスコイト、ヘクトライト、合成もしくは天然セピオライト、サポ
ナイト、ソーコナイト、マガダイトまたはケニアイトであることを特徴とする請
求の範囲第1項に記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the silicate is montmorillonite, nontronite, beidellite, horconscoite, hectorite, synthetic or natural sepiolite, saponite, sauconite, magadite or kenyaite. Method.
【請求項4】 組成物が更に、少なくとも1つの界面活性剤、核剤、カップ
リング剤、充填剤、可塑剤、耐衝撃性改良剤、連鎖延長剤、相溶化剤、着色剤、
離型潤滑剤、帯電防止剤、顔料または難燃剤を含むことを特徴とする請求の範囲
第1項に記載の方法。
4. The composition further comprises at least one surfactant, nucleating agent, coupling agent, filler, plasticizer, impact modifier, chain extender, compatibilizer, colorant,
The method according to claim 1, further comprising a release lubricant, an antistatic agent, a pigment or a flame retardant.
【請求項5】 カップリング剤がシラン、チタネートまたはジルコネートで
あることを特徴とする請求の範囲第4項に記載の方法。
5. The method according to claim 4, wherein the coupling agent is a silane, titanate or zirconate.
【請求項6】 カップリング剤がγ−アミノプロピルトリエトキシシランで
あることを特徴とする請求の範囲第5項に記載の方法。
6. The method according to claim 5, wherein the coupling agent is γ-aminopropyltriethoxysilane.
【請求項7】 ポリマーナノコンポジット組成物中のγ−アミノプロピルト
リエトキシシランの濃度がシリケート物質の約0.5〜約5重量%の範囲である
ことを特徴とする請求の範囲第6項に記載の方法。
7. The method according to claim 6, wherein the concentration of γ-aminopropyltriethoxysilane in the polymer nanocomposite composition ranges from about 0.5 to about 5% by weight of the silicate material. The described method.
【請求項8】 ポリマーナノコンポジット組成物中のシリケート物質の濃度
がポリマーナノコンポジット組成物の約0.1〜約12.0重量%の範囲である
ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の方法。
8. The method according to claim 1, wherein the concentration of the silicate material in the polymer nanocomposite composition ranges from about 0.1 to about 12.0% by weight of the polymer nanocomposite composition. The described method.
【請求項9】 ポリマーナノコンポジット組成物中のシリケート物質の濃度
がポリマーナノコンポジット組成物の約0.5〜約6.0重量%の範囲であるこ
とを特徴とする請求の範囲第1項に記載の方法。
9. The method according to claim 1, wherein the concentration of the silicate material in the polymer nanocomposite composition ranges from about 0.5% to about 6.0% by weight of the polymer nanocomposite composition. The described method.
【請求項10】 シリケート物質を機械的ユニット、熱衝撃、圧力変化また
は超音波により解離することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の方法。
10. The method according to claim 1, wherein the silicate material is dissociated by a mechanical unit, thermal shock, pressure change or ultrasonic waves.
【請求項11】 機械的ユニットが撹拌機、バンバリー(登録商標)タイプ
ミキサー、ブラベンダー(登録商標)タイプミキサー、Farrel(登録商標
)連続ミキサーまたは押出機であることを特徴とする請求の範囲第10項に記載
の方法。
11. The mechanical unit is a stirrer, a Banbury® type mixer, a Brabender® type mixer, a Farrel® continuous mixer or an extruder. Item 10. The method according to Item 10.
【請求項12】 押出機が一軸スクリューまたは二軸スクリュー押出機であ
ることを特徴とする請求の範囲第11項に記載の方法。
12. The method according to claim 11, wherein the extruder is a single screw or twin screw extruder.
【請求項13】 二軸スクリュー押出機が同方向回転式完全かみ合い二軸ス
クリュー押出機であることを特徴とする請求の範囲第12項に記載の方法。
13. The method according to claim 12, wherein the twin screw extruder is a co-rotating fully intermeshing twin screw extruder.
【請求項14】 シリケート物質を、機械的ユニット、熱衝撃、圧力変化及
び超音波からなる群から選択される2つ以上の解離方法を用いて解離することを
特徴とする請求の範囲第1項に記載の方法。
14. The method according to claim 1, wherein the silicate material is dissociated using two or more dissociation methods selected from the group consisting of a mechanical unit, a thermal shock, a pressure change, and an ultrasonic wave. The method described in.
【請求項15】 シリケート物質をシリケート物質と担体ポリマーの混合物
として添加することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の方法。
15. The method according to claim 1, wherein the silicate material is added as a mixture of the silicate material and the carrier polymer.
【請求項16】 担体ポリマーがポリアミド、エチレン−プロピレンゴム、
エチレン−プロピレンジエンゴム、エチレン−エチルアクリレート、エチレン−
エチルメタクリレートまたはエチレンメタクリレートからなることを特徴とする
請求の範囲第15項に記載の方法。
16. The carrier polymer comprising polyamide, ethylene-propylene rubber,
Ethylene-propylene diene rubber, ethylene-ethyl acrylate, ethylene-
The method according to claim 15, wherein the method comprises ethyl methacrylate or ethylene methacrylate.
【請求項17】 ポリアミド担体ポリマーがナイロン6、ナイロン6,6、
ナイロン4,6、ナイロン6,9、ナイロン6,10、ナイロン6,12、ナイ
ロン11、ナイロン12、非晶質ナイロン、芳香族ナイロン、またはそのコポリ
マーであることを特徴とする請求の範囲第16項に記載の方法。
17. The polyamide carrier polymer is nylon 6, nylon 6,6,
17. The method according to claim 16, wherein the material is nylon 4, 6, nylon 6, 9, nylon 6, 10, nylon 6, 12, nylon 11, nylon 12, amorphous nylon, aromatic nylon, or a copolymer thereof. The method described in the section.
【請求項18】 担体ポリマーが流動性混合物中のポリアミドとは異なる重
量平均分子量を有することを特徴とする請求の範囲第15項に記載の方法。
18. The method according to claim 15, wherein the carrier polymer has a different weight average molecular weight than the polyamide in the flowable mixture.
【請求項19】 担体ポリマーがポリアミド以外のポリマーであることを特
徴とする請求の範囲第15項に記載の方法。
19. The method according to claim 15, wherein the carrier polymer is a polymer other than polyamide.
【請求項20】 担体ポリマーが約10,000〜40,000Dの重量平
均分子量を有することを特徴とする請求の範囲第15項に記載の方法。
20. The method according to claim 15, wherein the carrier polymer has a weight average molecular weight of about 10,000 to 40,000 D.
【請求項21】 流動性混合物が更にモノマーを含むことを特徴とする請求
の範囲第1項に記載の方法。
21. The method of claim 1, wherein the flowable mixture further comprises a monomer.
【請求項22】 モノマーがε−カプロラクタム、ラウリルラクタム、ε−
カプロラクトンまたはラウリルラクトンであることを特徴とする請求の範囲第2
1項に記載の方法。
22. The method according to claim 19, wherein the monomer is ε-caprolactam, lauryl lactam,
The second aspect of the present invention is caprolactone or lauryl lactone.
Item 2. The method according to item 1.
【請求項23】 更にモノマーを重合することを含むことを特徴とする請求
の範囲第21項に記載の方法。
23. The method according to claim 21, further comprising polymerizing the monomer.
【請求項24】 解離ステップ中に流動性混合物に追加のポリアミドを添加
することを含むことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の方法。
24. The method of claim 1, comprising adding additional polyamide to the flowable mixture during the dissociation step.
【請求項25】 シリケート物質を、式 NR (式中、R、R及びRは水素(H)であり、Rはカルボン酸部分を含む
) を有するアンモニウムイオンで処理することを特徴とする請求の範囲第1項に記
載の方法。
25. A silicate material of the formula+NRaRbRcRd  (Where Ra, RbAnd RcIs hydrogen (H) and RdContains a carboxylic acid moiety
The method according to claim 1, wherein the treatment is performed with an ammonium ion having the following formula:
The method described.
【請求項26】 シリケートをアジンカチオン性染料で処理することを特徴
とする請求の範囲第1項に記載の方法。
26. The method according to claim 1, wherein the silicate is treated with an azine cationic dye.
【請求項27】 アジンカチオン性染料がニグロシンまたはアントラシンで
あることを特徴とする請求の範囲第26項に記載の方法。
27. The method according to claim 26, wherein the azine cationic dye is nigrosine or anthracin.
【請求項28】 充填剤が炭素繊維、ガラス繊維、カオリンクレー、ウォル
ストナイト、マイカまたはタルクであることを特徴とする請求の範囲第4項に記
載の方法。
28. The method according to claim 4, wherein the filler is carbon fiber, glass fiber, kaolin clay, walstonite, mica or talc.
【請求項29】 相溶化剤が酸変性炭化水素ポリマーであることを特徴とす
る請求の範囲第4項に記載の方法。
29. The method according to claim 4, wherein the compatibilizer is an acid-modified hydrocarbon polymer.
【請求項30】 相溶化剤が無水マレイン酸をグラフトしたポリエチレン、
無水マレイン酸をグラフトしたポリプロピレン、または無水マレイン酸をグラフ
トしたエチレン−ブチレン−スチレンブロックコポリマーであることを特徴とす
る請求の範囲第4項に記載の方法。
30. A polyethylene in which the compatibilizer is grafted with maleic anhydride,
The method according to claim 4, wherein the method is a polypropylene grafted with maleic anhydride or an ethylene-butylene-styrene block copolymer grafted with maleic anhydride.
【請求項31】 潤滑剤がアルキルアミン、ステアラミド、ステアリン酸ジ
アルミニウムまたはステアリン酸トリアルミニウムであることを特徴とする請求
の範囲第4項に記載の方法。
31. The method according to claim 4, wherein the lubricant is an alkylamine, stearamide, dialium aluminum stearate or trialuminum stearate.
【請求項32】 耐衝撃性改良剤がエチレン−プロピレンゴム、エチレン−
プロピレンジエンゴム、(コア−シェル形態を有する)メタクリレート−ブタジ
エン−スチレン、カルボキシル変性を有するか有しないポリ(ブチルアクリレー
ト)、ポリ(エチレン−アクリレート)、ポリ(エチレン−メタクリレート)、
ポリ(エチレン−アクリル酸)、ポリ(エチレン−アクリレート)アイオノマー
、ポリ(エチレン−メタクリレート−アクリル酸)ターポリマー、ポリ(スチレ
ン−ブタジエン)ブロックコポリマー、ポリ(スチレン−ブタジエン−スチレン
)ブロックターポリマー、ポリ(スチレン−エチレン/ブチレン−スチレン)ブ
ロックターポリマー、またはポリ(スチレン−エチレン/ブチレン−スチレンカ
ルボキシレート)ブロックターポリマーであることを特徴とする請求の範囲第4
項に記載の方法。
32. An impact modifier comprising ethylene-propylene rubber or ethylene-propylene rubber.
Propylene diene rubber, methacrylate-butadiene-styrene (having a core-shell morphology), poly (butyl acrylate) with or without carboxyl modification, poly (ethylene-acrylate), poly (ethylene-methacrylate),
Poly (ethylene-acrylic acid), poly (ethylene-acrylate) ionomer, poly (ethylene-methacrylate-acrylic acid) terpolymer, poly (styrene-butadiene) block copolymer, poly (styrene-butadiene-styrene) block terpolymer, poly 4. A styrene-ethylene / butylene-styrene block terpolymer or a poly (styrene-ethylene / butylene-styrene carboxylate) block terpolymer.
The method described in the section.
【請求項33】 ナノコンポジット組成物が約1.0μm未満のポリアミド
結晶領域を含むことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の方法。
33. The method of claim 1, wherein the nanocomposite composition comprises a polyamide crystalline region of less than about 1.0 μm.
【請求項34】 ナノコンポジット組成物が繊維、フィルムまたは成形品の
形態を有することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の方法。
34. The method according to claim 1, wherein the nanocomposite composition has the form of a fiber, a film or a molded article.
【請求項35】 固相重合が、解離混合物を約200〜約240℃の範囲の
温度で約2〜約5時間加熱することを含むことを特徴とする請求の範囲第1項に
記載の方法。
35. The method of claim 1, wherein the solid state polymerization comprises heating the dissociation mixture at a temperature ranging from about 200 to about 240 ° C. for about 2 to about 5 hours. .
【請求項36】 固相重合が触媒を添加し、解離混合物をポリアミドの融点
または軟化点よりも少なくとも20℃低い温度に約0.5〜約5時間加熱するこ
とを含み、触媒の存在下で形成されるナノコンポジット組成物の分子量が触媒の
非存在下で形成されるナノコンポジット組成物の分子量よりも高いことを特徴と
する請求の範囲第1項に記載の方法。
36. The solid state polymerization comprises adding a catalyst and heating the dissociation mixture to a temperature at least 20 ° C. below the melting or softening point of the polyamide for about 0.5 to about 5 hours in the presence of the catalyst. The method of claim 1, wherein the molecular weight of the formed nanocomposite composition is higher than the molecular weight of the nanocomposite composition formed in the absence of the catalyst.
【請求項37】 更に、ナノコンポジット組成物を約200〜約240℃の
範囲の温度に約2〜約5時間加熱処理することを含むことを特徴とする請求の範
囲第1項に記載の方法。
37. The method according to claim 1, further comprising heat treating the nanocomposite composition to a temperature in the range of about 200 to about 240 ° C. for about 2 to about 5 hours. .
【請求項38】 ポリアミド及びシリケートを含むナノコンポジット組成物
であって、前記ポリアミドのアミン末端基濃度がカルボン酸末端基濃度よりも少
なくとも10モル%高いことを特徴とする前記ナノコンポジット組成物。
38. A nanocomposite composition comprising a polyamide and a silicate, wherein the concentration of amine end groups in the polyamide is at least 10 mol% higher than the concentration of carboxylic acid end groups.
【請求項39】 ポリアミド及びシリケートを含むナノコンポジット組成物
であって、前記ポリアミドが約30,000〜約40,000Dの範囲の重量平
均分子量を有することを特徴とする前記ナノコンポジット組成物。
39. A nanocomposite composition comprising a polyamide and a silicate, wherein the polyamide has a weight average molecular weight in the range of about 30,000 to about 40,000D.
【請求項40】 ポリアミド及びシリケートを含むナノコンポジット組成物
であって、前記ポリアミドが少なくとも40,000Dの重量平均分子量を有す
ることを特徴とする前記ナノコンポジット組成物。
40. A nanocomposite composition comprising a polyamide and a silicate, wherein the polyamide has a weight average molecular weight of at least 40,000D.
【請求項41】 ポリアミド及びシリケートを含むナノコンポジット組成物
であって、前記シリケートが式 NR (式中、R、R及びRは水素(H)であり、Rはカルボン酸部分を含む
) を有するアンモニウムイオンで処理されていることを特徴とする前記ナノコンポ
ジット組成物。
41. A nanocomposite composition comprising a polyamide and a silicate
Wherein the silicate is of the formula+NRaRbRcRd  (Where Ra, RbAnd RcIs hydrogen (H) and RdContains a carboxylic acid moiety
) Wherein said nanocomponent is treated with an ammonium ion having
Jit composition.
JP2000531291A 1998-02-13 1999-02-12 Method for producing polymer nanocomposite composition Withdrawn JP2002502913A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US7463998P 1998-02-13 1998-02-13
US60/074,639 1998-02-13
PCT/US1999/003097 WO1999041060A1 (en) 1998-02-13 1999-02-12 Process to prepare a polymer nanocomposite composition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002502913A true JP2002502913A (en) 2002-01-29

Family

ID=22120724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000531291A Withdrawn JP2002502913A (en) 1998-02-13 1999-02-12 Method for producing polymer nanocomposite composition

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP1089866A4 (en)
JP (1) JP2002502913A (en)
KR (1) KR20010040965A (en)
CN (1) CN1297401A (en)
AU (1) AU2764599A (en)
BR (1) BR9907895A (en)
CA (1) CA2320909A1 (en)
MX (2) MXPA00007913A (en)
WO (1) WO1999041060A1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004083838A (en) * 2002-07-05 2004-03-18 Teijin Ltd Method for dyeing all aromatic polyamide and all aromatic polyamide dyed by the same method
JP2008523199A (en) * 2004-12-07 2008-07-03 エルジー・ケム・リミテッド Blocking pipe
JP2009542836A (en) * 2006-07-07 2009-12-03 アプライド・ナノテック・ホールディングス・インコーポレーテッド Nanocomposite and method for producing the same
JP2010254992A (en) * 2009-03-31 2010-11-11 Unitika Ltd Fiber-reinforced polyamide resin composition
JP4635278B2 (en) * 1998-07-30 2011-02-23 東レ株式会社 "Polyamide resin composition and method for producing the same"
JP2011219603A (en) * 2010-04-08 2011-11-04 Unitika Ltd Fiber-reinforced polyamide resin composition
JP2014074150A (en) * 2012-10-02 2014-04-24 Ems-Patent Ag Polyamide molding compound and use thereof in the production of molded product
CN109721928A (en) * 2017-10-27 2019-05-07 中国石油化工股份有限公司 A kind of polypropene composition and its preparation method and application

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7514490B2 (en) * 1997-08-08 2009-04-07 Nederlandse Oganisatie Voor Toegepastnatuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Nanocomposite material
JP2002543260A (en) 1999-04-30 2002-12-17 アルキャン・インターナショナル・リミテッド Flame retardant composition
NL1012974C2 (en) * 1999-09-03 2001-03-06 Dsm Nv Extruded nanocomposite molded part, comprising at least a polycondensate and a nanofiller, as well as a process for their preparation.
KR100436491B1 (en) * 2001-06-05 2004-06-22 주식회사 코오롱 Polyamide resin composition
KR100740488B1 (en) * 2001-09-13 2007-07-19 주식회사 코오롱 Nanocomposite of Nylon 6
KR100740487B1 (en) * 2001-09-13 2007-07-19 주식회사 코오롱 Nylon 6 nanocomposites
US20030148042A1 (en) * 2001-12-28 2003-08-07 Zhikai Wang Ultrasonic method for the production of inorganic/organic hybrid nanocomposite
KR100496982B1 (en) * 2002-02-27 2005-06-23 김형수 Preparation of the nanocomposite by using supercritical fluid and power ultrasonic wave
JP4535223B2 (en) * 2002-04-24 2010-09-01 三菱瓦斯化学株式会社 Polyamide composite material and method for producing the same
US8476360B2 (en) 2002-08-12 2013-07-02 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Calendered films of plasticized blends of plastomer and impact copolymer
CH695687A5 (en) * 2002-09-06 2006-07-31 Ems Chemie Ag Polyamide molding materials with ultrafine fillers and produced therefrom Lichtreflektier components.
KR100542273B1 (en) * 2003-04-07 2006-01-11 금호타이어 주식회사 Inner-liner Rubber Compound for Tire Comprising Polymer Nano-Composite
WO2006034388A1 (en) 2004-09-23 2006-03-30 Polyone Corporation Impact-modified polyamide compounds
US7495051B2 (en) 2004-09-27 2009-02-24 3M Innovative Properties Company Nanocomposite and method of making the same
US7691932B2 (en) 2004-09-27 2010-04-06 3M Innovative Properties Company Method of making a composition and nanocomposites therefrom
US7329702B2 (en) 2004-09-27 2008-02-12 3M Innovative Properties Company Composition and method of making the same
CN100430442C (en) * 2005-11-17 2008-11-05 复旦大学 Reinforced toughened antiwear composite polyimide material
CN102146206A (en) * 2011-03-31 2011-08-10 金发科技股份有限公司 Mineral filled polyamide composite material and preparation method thereof
CN102643536A (en) * 2012-04-27 2012-08-22 常熟市发东塑业有限公司 Method for preparing cold-resistant high-flame-retardant nylon composite
CN102993730B (en) * 2012-08-20 2014-09-03 安徽凯迪电气有限公司 Instrument carriage containing modified montmorillonite powder
CN102964816B (en) * 2012-10-31 2014-07-16 蚌埠市信达汽车电子有限公司 Composite nylon composition
CN103102864B (en) * 2012-12-30 2014-07-02 浙江工业大学 Hot-melting adhesive paste applied to addition type silicon rubber heat transfer printing, and preparation method of hot-melting adhesive paste
CN109694570B (en) * 2018-12-25 2021-08-31 江苏利德尔新材料科技有限公司 High-strength super-wear-resistant MC nylon composite material and preparation method thereof
CN112745573B (en) * 2020-12-21 2022-10-04 金发科技股份有限公司 Alloy material with ceramic surface and preparation method and application thereof
CN115594913B (en) * 2022-09-13 2023-06-09 恒天嘉华非织造有限公司 Polypropylene composite material for high-strength non-woven fabric and preparation method thereof

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1069656A (en) * 1965-03-04 1967-05-24 Ici Fibres Ltd Production of filled polyamides
US4739007A (en) * 1985-09-30 1988-04-19 Kabushiki Kaisha Toyota Chou Kenkyusho Composite material and process for manufacturing same
JPH0778089B2 (en) * 1987-03-26 1995-08-23 株式会社豊田中央研究所 Method of manufacturing composite material
JPH0747644B2 (en) * 1989-05-19 1995-05-24 宇部興産株式会社 Polyamide composite material and method for producing the same
US5073453A (en) * 1989-12-18 1991-12-17 Monsanto Company High tenacity nylon yarn
DE4039420A1 (en) * 1990-12-08 1992-06-11 Basf Ag THERMOPLASTIC MOLDING MATERIALS BASED ON POLYAMIDES AND THERMOPLASTIC POLYESTER ELASTOMERS
WO1993004117A1 (en) * 1991-08-12 1993-03-04 Allied-Signal Inc. Melt process formation of polymer nanocomposite of exfoliated layered material
US5414042A (en) * 1992-12-29 1995-05-09 Unitika Ltd. Reinforced polyamide resin composition and process for producing the same
DE4312752A1 (en) * 1993-04-20 1994-10-27 Basf Ag Flame-retardant thermoplastic molding compounds based on polyamides
WO1995006090A1 (en) * 1993-08-23 1995-03-02 Alliedsignal Inc. Polymer nanocomposites comprising a polymer and an exfoliated particulate material derivatized with organo silanes, organo titanates and organo zirconates dispersed therein and process of preparing same
US5955535A (en) * 1993-11-29 1999-09-21 Cornell Research Foundation, Inc. Method for preparing silicate-polymer composite

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4635278B2 (en) * 1998-07-30 2011-02-23 東レ株式会社 "Polyamide resin composition and method for producing the same"
JP2004083838A (en) * 2002-07-05 2004-03-18 Teijin Ltd Method for dyeing all aromatic polyamide and all aromatic polyamide dyed by the same method
JP2008523199A (en) * 2004-12-07 2008-07-03 エルジー・ケム・リミテッド Blocking pipe
JP2009542836A (en) * 2006-07-07 2009-12-03 アプライド・ナノテック・ホールディングス・インコーポレーテッド Nanocomposite and method for producing the same
JP2010254992A (en) * 2009-03-31 2010-11-11 Unitika Ltd Fiber-reinforced polyamide resin composition
JP2011219603A (en) * 2010-04-08 2011-11-04 Unitika Ltd Fiber-reinforced polyamide resin composition
JP2014074150A (en) * 2012-10-02 2014-04-24 Ems-Patent Ag Polyamide molding compound and use thereof in the production of molded product
CN109721928A (en) * 2017-10-27 2019-05-07 中国石油化工股份有限公司 A kind of polypropene composition and its preparation method and application

Also Published As

Publication number Publication date
KR20010040965A (en) 2001-05-15
BR9907895A (en) 2001-12-26
MXPA00007913A (en) 2002-03-01
MXPA00011151A (en) 2001-07-01
EP1089866A4 (en) 2002-09-25
WO1999041060A1 (en) 1999-08-19
EP1089866A1 (en) 2001-04-11
CA2320909A1 (en) 1999-08-19
CN1297401A (en) 2001-05-30
AU2764599A (en) 1999-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002502913A (en) Method for producing polymer nanocomposite composition
JP2003517488A (en) Polymer nanocomposite composition
US6906127B2 (en) Intercalates, exfoliates and concentrates thereof formed with low molecular weight; nylon intercalants polymerized in-situ via ring-opening polymerization
JP4646352B2 (en) Layered composition having multi-charged onium ions as exchange ions, and application of the composition to prepare monomer, oligomer and polymer intercalation products, and nano-preparation prepared using the layered composition of the intercalation products Complex
US5385776A (en) Nanocomposites of gamma phase polymers containing inorganic particulate material
US5747560A (en) Melt process formation of polymer nanocomposite of exfoliated layered material
JP2003507498A (en) Method for preparation of polyamide nanocomposite composition by in situ polymerization
US6225394B1 (en) Intercalates formed by co-intercalation of onium ion spacing/coupling agents and monomer, oligomer or polymer ethylene vinyl alcohol (EVOH) intercalants and nanocomposites prepared with the intercalates
WO1993004118A1 (en) Melt process formation of polymer nanocomposite of exfoliated layered material
US20020119266A1 (en) Polymer-clay nanocomposite comprising an amorphous oligomer
WO2000009571A1 (en) Methods for the preparation of polyamide nanocomposite compositions by in situ and solid state polymerizations
US7619024B2 (en) Resin compositions, intercalates, nanocomposites and laminates prepared with aromatic polyamide and polyphenoxy polymers
US7446143B2 (en) Intercalates, exfoliates and concentrates thereof formed with protonated, non-carboxylic swelling agent and nylon intercalants polymerized in-situ via ring-opening polymerization
JP2004521980A (en) Thermoplastic polymer composition based on polyamide
JPH0812881A (en) Polyamide resin composition and its production
JPH11228817A (en) Highly gas-barriering polyamide resin composition, its production, and film and container using the same
MXPA00007917A (en) Polymer nanocomposite composition
JPH11172102A (en) Polyamide composite material and its production
JPH05186685A (en) Thermoplastic resin composition

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20060509