JP2002517580A - 高流動性のポリアミド、その製造方法及びこのコポリアミドを含む組成物 - Google Patents
高流動性のポリアミド、その製造方法及びこのコポリアミドを含む組成物Info
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Abstract
Description
製造方法及びこのコポリアミドを含む組成物に関係する。
アミドの発展が見られた。これらのポリアミドは、様々な製品例えばフィルム、
織り糸、繊維又は成形品(これらは、充填剤を含んでも含まなくてもよい)の製造
に利用することができる。
つの酸性官能基を含む化合物即ちテトラカルボキシプロピルシクロヘキサノンを
用いるε−カプロラクタムの重合による星形ポリアミドの合成を研究していた。
これらの研究の結果及びこれらの星形ポリアミドの流動学的及び機械的特性は、
T.M. Warakonisky (Chem.Mat. 4-1000-4 1992 及び米国特許第4,435,54
8号)により研究され、確認された。そうして、Warakoniskyは、この物質の同じ
分子量についての溶融状態における粘度の低下を確認し、機械的特性の有意の低
下(直鎖状ポリアミドのものに関して)をも示した。
の鎖と直鎖の混合物を含むポリアミドの製造方法を開示した。かかるポリアミド
は、溶融媒質中で、等しい分子量を有する直鎖状ポリアミドの流動性よりずっと
高い流動性を示すが、Flory及びWarakoniskyにより開示された星形ポリアミドと
異なり、それは、等しい分子量を有する直鎖のポリアミドの機械的特性と同レベ
ルの機械的特性を示す。
は、狭い又は薄い部分にわたる複雑な形状を示す成形品の製造を可能にする。更
に、高レベルの増量剤又は補強充填剤を含む組成物を、製造して、慣用の成型法
において利用することができる。
子量が15,000より大きく且つ直鎖の数による濃度が10〜50%好ましく
は15〜30%であるときに得られる。
alian Convention on the Science of the Macromolecule in 1979中に提出され
た方法によって測定することができる。この方法は、この会議の報告書に記載さ
れている。
を、アミン及び/又は酸末端基の濃度の測定によって計算することを可能にする
。多官能性化合物(例えば、ポリカルボキシル化合物)の存在する場合、この値X w は、次の関係によって規定することができる:
って、2より大きいか又は小さくてよい。
の濃度を、従って、このポリマーの溶融媒質中での流動性を、一方では多官能性
モノマー/カプロラクタム比により、他方では重合工程の持続時間により測定す
る。
度の範囲は比較的狭いので、かかるポリアミドの工業的製造は、プラントを管理
し、制御するための手順を必要とする(それらは、信頼できる方法で使用するの
が非常に困難である)。
する転化度の達成中(重合ステージ中)正確な制御を持続的に行使することは、非
常に困難である。
能にする星形構造の鎖及び直鎖を含むポリアミドの新規な製造方法を提供するこ
とである。
を含むポリアミドの製造方法であって、少なくとも下記を含むモノマーの混合物
を重縮合させることにある当該製造方法を提供する: a) 下記の一般式(I)のモノマー:
若しくは脂肪族の、炭化水素含有基であって、ヘテロ原子を含むことができ、 Aは、共有結合であり、又は1〜6炭素原子を含む脂肪族炭化水素含有基であ
り、 Zは、第1アミン基又はカルボキシル基を表し、 R2及びR3は、同じでも異なってもよく、2〜20炭素原子を含む置換された
若しくはされてない、脂肪族、脂環式若しくは芳香族炭化水素含有基を表し、こ
れらは、ヘテロ原子を含むことができ、 Yは、Xがカルボキシル基を表す場合には、第1アミン基であり、 又は Yは、Xが第1アミン基を表す場合には、カルボキシル基であり、 Mは、3〜8の整数である)。
(III)のモノマーのそれは、0.1〜2%であり、100%にする残りは、一
般式(IIa)又は(IIb)のモノマーに相当する。この重合反応は、有利には、
最大の重合度が達成されるまで、適宜重縮合開始剤の存在下で行う。
ーに対するモル比は、2〜8である。これらの条件下で、この発明の方法は、所
望の機械的及び流動学的特性に適した星形タイプの鎖の濃度を含むポリマーを確
実に且つ工業的に得ることを可能にする。
り、好ましくは70〜85%である。
は、フェニル又はシクロヘキサニル型の三価の基(置換されていてもいなくても
よい)、幾つか(有利には、2〜12)のメチレン基を有する四価のジアミノポリ
メチレン基(例えば、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)に由来する基)、八価の
シクロヘキサノニル又はシクロヘキサジノニル基、又はグリセロール、ソルビト
ール、マンニトール若しくはペンタエリトリトール等のポリオールとアクリロニ
トリルとの反応から生じる化合物に由来する基であってよい。
る。
ン又はブチレン基である。
は、4、5又は6に等しい。
を含むことができるポリメチレン基又は脂環式基若しくは芳香族基を表す。
イソフタル酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカン酸、脂肪酸2量体又はジ(
β−カルボキシエチル)シクロヘキサノンを挙げることができる。
アミン、メタキシリレンジアミン、イソホロンジアミン又は1,4−ジアミノシ
クロヘキサンを挙げることもできる。
クタム、ラウリルラクタム及びそれらのω−アミノ酸である。
ドの合成(例えば、ポリカプロアミドの合成)において伝統的に用いられている重
縮合開始剤の存在下で行う。
で加える。
縮合に一般に用いられる処理条件に従って実施する。
一般的には、水)と共に加熱し、 ・この混合物をこの温度に予め決めた時間にわたって維持し、その後、減圧して
不活性ガス(例えば、窒素)流中に予め決めた時間にわたってこの混合物の融点よ
り高温に維持し、形成された水を除去することにより重縮合を継続する。
式(I)の多官能性化合物との比によって測定される。従って、この重合を、最大
分子量が得られるまで行う。
モル濃度によっても測定される。
又は(IIb)の二官能性モノマーのモル濃度によって測定される。
あった。このモデルは、専ら最終的ポリマー中に存在するすべての直鎖及びすべ
ての星形鎖のみを考慮した静的モデルである。上で規定した比Xwは、考慮され
ている。
反応混合物が、種々の型の分子鎖の混合物を含むダイナミックプロセスであり、
例えば多官能性モノマーの1、2又は3つの官能基との反応に対応するものであ
る。従って、テトラカルボキシルモノマーの場合には、この反応混合物は、1、
2又は3つのカルボキシル官能基が反応してない鎖を含む。
これらの種々の分子鎖の存在及び後者の動的変化を考慮している。
の直鎖の真の量を計算することが可能である。
応する動的変数Xdを、下記の表現により規定する:
の表現により与えられる:
考慮するために改変する。
、多官能性モノマーTとして考慮されている:
。
、モノマー混合物中の式(I)の多官能性モノマーと式(III)の二官能性モノマ
ーのモル濃度の測定により及びこれらの2つの型のモノマーのモル比により制御
される星形鎖/直鎖数比を用いて、予め決めた分子量のポリアミドを得ることを
可能にする。
実施することができ、所望の最適の流動学的及び機械的特性を示すポリアミドの
再現可能な工業的な製造を可能にする。
リアミドである。
製造に利用することができる。
供給することができ、或は、一層有利には、このポリマーを適宜他の成分と混合
した後に、造形プロセスの供給における出発物質として用いられるそれを適切に
顆粒形状にする。
その後、顆粒を生成するために切断する。
ムである場合には、これらの顆粒を水で洗い、その後、真空下で乾燥する。
する組成物の熱可塑性マトリクスの要素又は成分として利用する。
質から作られたもの)及びこのマトリクスの特性例えばその機械的特性、難燃性
若しくは耐熱性、導電率若しくは磁気伝導性等を改変する充填剤を含む。慣用の
充填剤の例として、補強充填剤又は増量剤を挙げることができる。
伴って、この発明のポリアミドを含む。
機械的特性について、一層高いメルトフローインデックスを示すので、その充填
剤含有組成物は、一層容易に型に射出することができる(即ち、一層高速である)
。この組成物は又、型の一層均一で完全な充填を特に型が複雑な形状を有する場
合に達成することをも可能にする。
レベルの充填剤を含む組成物を製造することも可能にする。
り、射出することができる。この組成物の機械的特性は、それらは一般に充填剤
のレベルを増したときに改善されているので、高い。
強するために伝統的に用いられる充填剤例えば無機繊維例えばガラス繊維、炭素
繊維、セラミック繊維若しくは合成材料から作られた繊維(例えば、ポリアミド
繊維)を含む繊維充填材、粉末充填剤例えばタルク、モンモリロナイト若しくは
カオリン、又はガラスビーズ及びシェルを挙げることができる。
填剤は、例えば、金属化合物、例えば水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウ
ムである。
明のポリアミドと他の少なくとも一のポリマー(好ましくは、ポリアミド又はコ
ポリアミド)との混合物からなる。
脂肪族ポリアミド、半芳香族ポリアミド及び一層一般的には線状ポリアミド(芳
香族又は脂肪族飽和二酸と脂肪族又は芳香族飽和一級ジアミン、ラクタム、アミ
ノ酸又はこれらの種々のモノマーの混合物との間の重縮合により得られるもの)
を挙げることができる。
び/又はイソフタル酸から得られるポリフタルアミド(例えば、商品名Amodelで
販売されているポリアミド)、又はアジピン酸、ヘキサメチレンジアミン及びカ
プロラクタムから得られるコポリアミドを挙げることができる。
広い範囲で変化することができ、有利には、ポリマーマトリクスの全重量の30
〜80%である。
ワックス、顔料等をも含むことができる。
活動(例えば、スポーツ活動又はレジャー活動)のための装備品用の成形品を製造
するために利用される。
に照らして一層明らかとなろう。
キシエチル)シクロヘキサノンを、160gの蒸留水及び5.6gのアジピン酸
と共にオートクレーブに加える。
n及びThomas W. Rienerによる論文「The Chemistry of Acrylonitrile II Reac
tions with Ketones」JACS 64 2850(1942)に記載されている。
ーとして用いて繰り返す。
能性モノマー比も同様である。
ドに対応する。星形鎖の濃度は、約80%に等しい。
形鎖の濃度は、約100%に等しい。
に対応する。
対応する。星形鎖の濃度は、ゼロである。
例で得られたポリマーに類似した流動学的及び機械的特性を有するポリマーを得
ることを可能にすることを明確に示している。しかしながら、この製造方法は、
制御するのが容易である。
ZSK 40型の二軸スクリュー押出機において溶融状態で混合することにより充填す
る。
リマーの重量比を示すこの発明のポリアミド(実施例1)、0.96に等しい重量
比を有する星形ポリアミド(実施例B)又は慣用のPA6(実施例C)を用いてそれ
ぞれ調製する。
ある。
、180トンのBattenfeldプレス下で270℃の温度で射出することにある(型
温度80℃、射出圧力80Kg/cm2)。射出持続時間は、1.5秒である。こ
の試験の結果を、この組成物を正確に満たした型の長さにより測定する。
Claims (17)
- 【請求項1】 直鎖状巨大分子鎖及び星形巨大分子鎖を含むポリアミドの製
造方法であって、少なくとも下記を含むモノマーの混合物の重合を行うこと: a) 下記の一般式(I)のモノマー: 【化1】 b) 下記の一般式(IIa)及び(IIb)のモノマー: 【化2】 c) 下記の一般式(III)のモノマー: 【化3】 Z−R3−Z (III) (これらの式中、 R1は、少なくとも2つの炭素原子を含む、直鎖の若しくは環状の、芳香族の
若しくは脂肪族の、炭化水素含有基であって、ヘテロ原子を含むことができ、 Aは、共有結合であり、又は1〜6炭素原子を含む脂肪族炭化水素含有基であ
り、 Zは、第1アミン基又はカルボキシル基を表し、 R2及びR3は、同じでも異なってもよく、2〜20炭素原子を含む置換された
若しくはされてない、脂肪族、脂環式若しくは芳香族炭化水素含有基を表し、こ
れらは、ヘテロ原子を含むことができ、 Yは、Xがカルボキシル基を表す場合には、第1アミン基であり、 又は Yは、Xが第1アミン基を表す場合には、カルボキシル基であり、 Mは、3〜8の整数である) 及び重合を熱力学的平衡が達成されるまで行うことを特徴とする、上記の製造方
法。 - 【請求項2】 式(I)のモノマーのモル濃度が、全モノマーに対するモル%
で表して、0.1〜2%であり且つ式(III)のモノマーのモル濃度が、0.1
〜2%であり、100%にする残りが、式(IIa)又は(IIb)のモノマーから
なる、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 式(I)のモノマーの式(III)のモノマーに対するモル比が
2〜8である、請求項1又は2に記載の方法。 - 【請求項4】 重縮合開始剤の存在下に実施する、前記の請求項の1つに記
載の方法。 - 【請求項5】 基R1がシクロヘキサノニル基である、前記の請求項の1つ
に記載の方法。 - 【請求項6】 R3が1〜36炭素原子を含むポリメチレン基である、前記
の請求項の1つに記載の方法。 - 【請求項7】 式(IIb)のモノマーがε−カプロラクタムである、前記の
請求項の1つに記載の方法。 - 【請求項8】 請求項1〜7の1つに記載の方法により得ることのできるポ
リアミドであって、50〜90%の数によるパーセンテージの星形巨大分子鎖を
含む当該ポリアミド。 - 【請求項9】 ポリマーマトリクスと充填剤を含む組成物であって、ポリマ
ーマトリクスが請求項1〜7の1つに記載の方法により得ることのできる少なく
とも一のポリアミドを含む、当該組成物。 - 【請求項10】 請求項1〜7の1つにより得ることのできるポリアミドよ
りなるポリマーマトリクスを含む、請求項9に記載の組成物。 - 【請求項11】 直鎖状ポリアミドと請求項1〜7の1つにより得ることの
できるポリアミドとの混合物よりなるポリマーマトリクスを含む、請求項9に記
載の組成物。 - 【請求項12】 請求項1〜7に記載のポリアミドが、ポリマーマトリクス
の全質量に対して30〜80重量%の濃度で存在する、請求項11に記載の組成
物。 - 【請求項13】 線状ポリアミドを、芳香族又は脂肪族の飽和した二酸と脂
肪族又は芳香族の飽和した第1ジアミン、ラクタム、アミノ酸又はこれらの種々
のモノマーの混合物との間の重縮合により得られたポリアミドから選択する、請
求項11及び12の何れかに記載の組成物。 - 【請求項14】 線状ポリアミドが、脂肪族及び/若しくは半晶質ポリアミ
ド又はPA−66、PA−6、PA−4,6若しくはPA−12から選択するコ
ポリアミド又は半晶質半芳香族ポリアミド又はポリフタルアミドを含む群から選
択するコポリアミドである、請求項13に記載の組成物。 - 【請求項15】 充填剤の重量濃度が、組成物の80重量%未満である、請
求項9〜14の1つに記載の組成物。 - 【請求項16】 充填剤が、繊維性充填剤例えばガラス繊維、炭素繊維、鉱
物繊維若しくは熱硬化性材料から作られた繊維、又は粉末繊維例えばタルクより
なる群から選択する補強充填剤又は増量剤である、請求項9〜15の1つに記載
の組成物。 - 【請求項17】 充填剤が、難燃性充填剤である、請求項9〜16の1つに
記載の組成物。
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