JP2003261677A - Polyamide prepolymer and method for producing polyamide - Google Patents
Polyamide prepolymer and method for producing polyamideInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はカプロラクタムを主
原料としてポリアミドを製造する方法に関する。更に詳
しくは、カプロラクタムを主原料として製造されるポリ
アミドにおいて、未反応のカプロラクタムや副生成する
ポリアミドオリゴマーの再利用が可能となり、高収率、
低エネルギーでポリアミドを製造する方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing polyamide using caprolactam as a main raw material. More specifically, in a polyamide produced using caprolactam as a main raw material, unreacted caprolactam and a by-produced polyamide oligomer can be reused, resulting in a high yield,
It relates to a method for producing polyamide with low energy.
【0002】[0002]
【従来の技術】カプロラクタムを主原料とするポリアミ
ドはその優れた特性を生かして衣料用繊維、産業繊維に
使われ、更に、自動車分野、電気・電子分野などにおい
て射出成型品として、また、食料品包装用途を中心に押
出フィルム、延伸フィルムとしても広く使われている。2. Description of the Related Art Polyamides containing caprolactam as a main raw material are used for textile fibers and industrial fibers by taking advantage of their excellent properties. Furthermore, they are used as injection molded products in automobile fields, electric / electronic fields, etc., and as food products. It is widely used as an extruded film and a stretched film mainly for packaging applications.
【0003】カプロラクタムを主原料とするポリアミド
は通常、カプロラクタムを少量の水の存在下に加熱溶融
重合することにより製造される。この製造法は比較的単
純なプロセスであり、世の中に広く採用されている製造
方法である。「ポリアミド樹脂ハンドブック」(福本修
編、日刊工業新聞社)の第63項〜65項に記載されて
いる汎用的なポリアミドの重合方法の概略を以下に説明
する。Polyamides containing caprolactam as a main raw material are usually produced by heating and melt-polymerizing caprolactam in the presence of a small amount of water. This manufacturing method is a relatively simple process and is widely adopted in the world. An outline of a general-purpose polyamide polymerization method described in items 63 to 65 of "Polyamide Resin Handbook" (edited by Osamu Fukumoto, Nikkan Kogyo Shimbun) is described below.
【0004】カプロラクタムを溶融し、約260℃に加
熱された常圧重合塔に供給し、この重合塔内で約10時
間の滞留の後塔下部からストランド状にして水槽中に吐
出されペレット化される。こうして得られるポリアミド
樹脂ペレット中には重合の平衡で生じるカプロラクタム
モノマーおよびポリアミドオリゴマーを含有するため、
このままの状態で製品として使用すると、モノマーやオ
リゴマーが成形加工時に揮発し、最終製品である繊維や
フィルム、射出成形品を得る際に口金汚れや糸切れ、外
観不良を発生させ、得られる製品の機械物性や外観も低
下するなど、数多くの問題を発生させる。そこで、カプ
ロアミドを主原料とするポリアミドでは、これらのモノ
マーやオリゴマーを除去することが必要となる。モノマ
ーやオリゴマーの除去方法としては、重合直後のペレッ
トを熱水抽出塔に供給し、塔下部から送られる熱水で向
流抽出した後、下部から取り出す熱水抽出法や、モノマ
ーおよびオリゴマーを除去する方法として重合後のポリ
アミドを溶融状態のまま高温度・高真空で処理する方法
が挙げられる(米国特許3558567号明細書な
ど)。[0004] Caprolactam was melted and supplied to an atmospheric pressure polymerization tower heated to about 260 ° C, and after staying for about 10 hours in this polymerization tower, it was made into a strand form from the lower part of the tower and discharged into a water tank to be pelletized. It Since the polyamide resin pellets thus obtained contain the caprolactam monomer and the polyamide oligomer generated in the equilibrium of the polymerization,
If it is used as a product in this state, the monomers and oligomers volatilize during the molding process, causing stains on the spinneret, thread breakage, and appearance defects when obtaining the final product such as fibers, films, and injection molded products. It causes many problems such as deterioration of mechanical properties and appearance. Therefore, it is necessary to remove these monomers and oligomers in the polyamide containing caproamide as the main raw material. As a method for removing monomers and oligomers, pellets immediately after polymerization are supplied to a hot water extraction tower and subjected to countercurrent extraction with hot water sent from the lower part of the tower, and then the hot water extraction method taken out from the lower part and removal of monomers and oligomers. Examples of the method include a method in which the polyamide after polymerization is treated in a molten state at high temperature and high vacuum (US Pat. No. 3,558,567 etc.).
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】このようにカプロラク
タムを主成分とするポリアミドの重合工程中では、未反
応モノマーとポリアミドオリゴマーが存在し、それを除
去する工程が必須となっている。それを除去した成分で
ある回収ラクタムを有効利用する方法として、これらを
ポリアミド重合の原料全部又は一部として用いる検討が
行われている。しかしながら、ポリアミドオリゴマーを
除去せずそのまま重合原料として使用した場合には、カ
プロラクタムのみを原料として重合を行った場合に比べ
て重合後のポリアミドオリゴマーが多くなり、熱水抽出
等のモノマー・ポリアミドオリゴマー除去工程の効率低
下やポリマー品質の低下を招く。そのため回収ラクタム
からカプロラクタムのみを蒸留等により分離精製して重
合を行う必要があるが、この回収・精製工程に膨大なエ
ネルギーを要する。As described above, in the process of polymerizing a polyamide containing caprolactam as a main component, an unreacted monomer and a polyamide oligomer are present, and a process for removing them is essential. As a method of effectively utilizing the recovered lactam, which is a component from which it has been removed, studies are being made to use these as all or part of the raw material for polyamide polymerization. However, when the polyamide oligomer is used as it is as a raw material for polymerization without being removed, the amount of polyamide oligomer after polymerization is larger than that in the case of performing polymerization using only caprolactam as a raw material, and removal of monomers and polyamide oligomers such as hot water extraction. This leads to a reduction in process efficiency and polymer quality. Therefore, it is necessary to separate and purify only caprolactam from the recovered lactam by distillation or the like for polymerization, but enormous energy is required for this recovery / purification process.
【0006】回収ラクタムを解重合しモノマーであるカ
プロラクタムへ転換して再利用する方法について、米国
特許6093788号明細書では、回収ラクタムに触媒
としてリン酸を添加して水蒸気加熱することにより、回
収ラクタム中のポリアミドオリゴマーを加水分解し、カ
プロラクタムに再生することにより、カプロラクタムの
回収率を向上する方法が提案されている。しかしこの方
法では工程が複雑になる上にリン酸が原料に混入し、生
成するポリマー品質を低下させる恐れがあるという問題
がある。Regarding a method of depolymerizing the recovered lactam to convert it into a monomer caprolactam for reuse, US Pat. No. 6,093,788 discloses that recovered lactam is obtained by adding phosphoric acid as a catalyst to the recovered lactam and heating it with steam. There has been proposed a method for improving the recovery rate of caprolactam by hydrolyzing the polyamide oligomer therein to regenerate it into caprolactam. However, this method has a problem in that the process is complicated and phosphoric acid may be mixed in the raw material to deteriorate the quality of the produced polymer.
【0007】回収ラクタムを重合の原料として用いる方
法について、特公平9−188758号公報では熱水抽
出により回収された回収ラクタムの希薄溶液を濃縮して
重合装置に供給する方法について述べられているが、水
分が92重量%をしめる抽出溶液を含水量1.3〜10
重量%になるまで濃縮する必要があるため膨大なエネル
ギーが必要となり、工業的に不利である。Regarding the method of using the recovered lactam as a raw material for polymerization, Japanese Patent Publication No. 9-188758 describes a method of concentrating a dilute solution of recovered lactam recovered by hot water extraction and supplying it to a polymerization apparatus. , Water content of 92 to 10% by weight of the extract solution 1.3 to 10
It is industrially disadvantageous because it requires a huge amount of energy because it needs to be concentrated to a weight percentage.
【0008】このため、回収ラクタムを用い、且つエネ
ルギーの消費が少なく生産性の高いポリアミドの製造方
法の開発が求められていた。Therefore, there has been a demand for the development of a method for producing a polyamide which uses recovered lactam and consumes little energy and has high productivity.
【0009】すなわち、以上記載したように回収ラクタ
ムを原料あるいは原料の一部とするポリアミドの製造方
法において、生成するポリアミド中のカプロラクタム
(モノマー)含有量とポリアミドオリゴマー含有量の少
ない高品質のポリアミドを低コストで製造できる方法は
これまで知られていなかった。That is, in the method for producing a polyamide using the recovered lactam as a raw material or a part of the raw material as described above, a high-quality polyamide having a low content of caprolactam (monomer) and a low content of polyamide oligomer in the produced polyamide is used. A method that can be manufactured at low cost has hitherto been unknown.
【0010】そこで本発明者らは、上記した従来技術の
問題点を解決し、回収ラクタムを使用した、ポリアミド
オリゴマー含有量の低いポリアミドを工業的に有利に製
造する方法を提供することを課題とする。[0010] Therefore, the present inventors intend to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide a method for industrially advantageously producing a polyamide having a low polyamide oligomer content, which uses a recovered lactam. To do.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために鋭意検討を重ねた結果、回収ラクタム
をカルボン酸添加・加圧下・特定の温度で短時間熱処理
することにより、環状オリゴマーを加水分解し、アミノ
末端基が多く環状ポリアミドオリゴマー含有量の少ない
ポリアミドプレポリマーを製造し、更に当該ポリアミド
プレポリマーを重合することにより生成ポリマー中のモ
ノマー含有量およびポリアミドオリゴマー含有量が共に
低いポリアミドが製造可能であることを見出し、本発明
に到達した。Means for Solving the Problems As a result of intensive studies for solving the above-mentioned problems, the present inventors have found that the recovered lactam is heat-treated at a specific temperature for a short time by adding carboxylic acid, under pressure, By hydrolyzing the cyclic oligomer to produce a polyamide prepolymer having many amino end groups and a small cyclic polyamide oligomer content, and further polymerizing the polyamide prepolymer, both the monomer content and the polyamide oligomer content in the produced polymer are The inventors have found that low polyamides can be produced and have reached the present invention.
【0012】すなわち本発明は、
(1)溶融揮発により得られる回収ラクタムを一部又は
全部とした原料組成物にカルボン酸を、原料組成物1g
に対して2mmol〜500mmol添加し、加圧下に
180〜330℃で1〜60分間処理することを特徴と
するポリアミドプレポリマーの製造方法。That is, according to the present invention, (1) a carboxylic acid is added to a raw material composition obtained by melting and volatilizing a part or all of the recovered lactam, and 1 g of the raw material composition
2mmol-500mmol is added to the above and treated at 180-330C under pressure for 1-60 minutes.
【0013】(2)回収ラクタムを全原料組成物に対し
1〜20重量%用いることを特徴とする前記(1)記載
のポリアミドプレポリマーの製造方法。(2) The method for producing a polyamide prepolymer according to (1) above, wherein the recovered lactam is used in an amount of 1 to 20% by weight based on the total raw material composition.
【0014】(3)水分が全原料組成物に対し10〜5
0重量%であることを特徴とする前記(1)または
(2)いずれか記載のポリアミドプレポリマーの製造方
法。(3) Water content is 10 to 5 relative to the total raw material composition.
The method for producing the polyamide prepolymer according to any one of (1) and (2) above, wherein the content is 0% by weight.
【0015】(4)溶融揮発が押出機を用いた溶融揮発
であることを特徴とする前記(1)〜(3)いずれか記
載のポリアミドプレポリマーの製造方法。(4) The method for producing a polyamide prepolymer according to any one of (1) to (3) above, wherein the melt volatilization is melt volatilization using an extruder.
【0016】(5)前記押出機がベント付二軸押出機で
あることを特徴とする前記(4)記載のポリアミドプレ
ポリマーの製造方法。(5) The method for producing a polyamide prepolymer according to the above (4), wherein the extruder is a vented twin-screw extruder.
【0017】(6)カルボン酸がモノカルボン酸または
ジカルボン酸であることを特徴とする前記(1)〜
(5)いずれか記載のポリアミドプレポリマーの製造方
法。(6) The carboxylic acid is a monocarboxylic acid or a dicarboxylic acid, and the above (1) to
(5) The method for producing a polyamide prepolymer according to any one of the items.
【0018】(7)前記ジカルボン酸がテレフタル酸ま
たはアジピン酸であることを特徴とする前記(6)記載
のポリアミドプレポリマーの製造方法。(7) The method for producing a polyamide prepolymer according to (6) above, wherein the dicarboxylic acid is terephthalic acid or adipic acid.
【0019】(8)前記モノカルボン酸が酢酸、安息香
酸であることを特徴とする前記(6)記載のポリアミド
プレポリマーの製造方法。(8) The method for producing a polyamide prepolymer as described in (6) above, wherein the monocarboxylic acid is acetic acid or benzoic acid.
【0020】(9)ポリアミドプレポリマーのアミノ末
端基量が原料組成物1gに対し0.1mmol以上であ
ることを特徴とする前記(1)〜(8)いずれか記載の
ポリアミドプレポリマーの製造方法。(9) The method for producing a polyamide prepolymer according to any one of the above (1) to (8), wherein the amount of amino terminal groups of the polyamide prepolymer is 0.1 mmol or more per 1 g of the raw material composition. .
【0021】(10)溶融揮発により得られる回収ラク
タムを一部又は全部とした原料組成物にカルボン酸を原
料組成物1gに対して2mmol〜500mmol添加
し、加圧下に180〜330℃で1〜60分間処理して
ポリアミドプレポリマーを生成させた後、該ポリアミド
プレポリマーを含む反応物を重合することを特徴とする
ポリアミドの製造方法。(10) A carboxylic acid is added in an amount of 2 mmol to 500 mmol to 1 g of the raw material composition to the raw material composition obtained by melt volatilization and containing a part or all of the recovered lactam, and 1 to 1 at 180 to 330 ° C. under pressure. A method for producing a polyamide, which comprises treating for 60 minutes to produce a polyamide prepolymer and then polymerizing a reaction product containing the polyamide prepolymer.
【0022】(11)全原料組成物を100重量%とし
たとき回収ラクタムを1〜20重量%用いることを特徴
とする前記(10)記載のポリアミドの製造方法。(11) The method for producing a polyamide according to the above (10), wherein the recovered lactam is used in an amount of 1 to 20% by weight based on 100% by weight of the total raw material composition.
【0023】(12)ポリアミドプレポリマーのアミノ
末端基量が原料組成物1gに対し0.1mmol以上で
あることを特徴とする前記(10)または(11)いず
れか記載のポリアミドの製造方法。(12) The method for producing a polyamide according to (10) or (11) above, wherein the amount of amino terminal groups of the polyamide prepolymer is 0.1 mmol or more per 1 g of the raw material composition.
【0024】(13)ポリアミドプレポリマーの環状オ
リゴマー含有量が1.6重量%以下であることを特徴と
する前記(10)〜(12)いずれか記載のポリアミド
の製造方法。(13) The method for producing a polyamide according to any one of (10) to (12) above, wherein the content of cyclic oligomer in the polyamide prepolymer is 1.6% by weight or less.
【0025】(14)ポリアミドプレポリマーの重合が
常圧重合であることを特徴とする前記(10)〜(1
3)いずれか記載のポリアミドの製造方法。(14) The above-mentioned (10) to (1), wherein the polymerization of the polyamide prepolymer is pressureless polymerization.
3) The method for producing a polyamide according to any one of the above.
【0026】(15)常圧重合の最高到達温度が180
℃以上222℃以下であることを特徴とする前記(1
0)〜(14)いずれか記載のポリアミドの製造方法。(15) The maximum temperature reached in atmospheric polymerization is 180
℃ or more and 222 ℃ or less above (1
The method for producing a polyamide according to any one of 0) to (14).
【0027】(16)ポリアミドプレポリマーの常圧重
合を行う常圧重合装置供給前に該ポリアミドプレポリマ
ーを含む反応物を常圧重合装置入口部でフラッシュさせ
て水分を蒸散除去する前記(10)〜(15)いずれか
記載のポリアミドの製造方法。により構成される。(16) The reaction product containing the polyamide prepolymer is flushed at the inlet of the atmospheric pressure polymerization apparatus before the atmospheric pressure polymerization apparatus for carrying out the atmospheric pressure polymerization of the polyamide prepolymer to evaporate and remove water. (15) The method for producing a polyamide according to any one of (15). It is composed of
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】以下、本発明について説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below.
【0029】本発明のポリアミドの製造方法では原料の
一部又は全部に回収ラクタムを用いる。回収ラクタムと
はポリアミド製造工程で回収される未反応モノマーとポ
リアミド鎖状オリゴマーあるいはポリアミド環状オリゴ
マーの少なくとも1種を含有する混合物のことを指す。In the method for producing a polyamide of the present invention, the recovered lactam is used as a part or all of the raw material. The recovered lactam refers to a mixture containing an unreacted monomer recovered in the polyamide production step and at least one of a polyamide chain oligomer and a polyamide cyclic oligomer.
【0030】本発明の回収ラクタムは、未反応モノマー
およびポリアミドオリゴマーを含むポリアミドから溶融
揮発により回収した回収ラクタムである。溶融揮発とは
未反応モノマー、ポリアミドオリゴマーを含む重合生成
物を押出機・薄膜蒸発機などで溶融・減圧下加熱を行っ
て未反応原料とポリアミドオリゴマーを除く方法であ
る。溶融揮発には押出機や薄膜蒸発機などを用いる方法
があるが押出機が好ましく、特に真空系に接続されたベ
ント付二軸押出機が好ましい。この溶融状態での揮発除
去は、重合反応生成物をペレットなどの固体とした後、
押出機・薄膜蒸発機などで溶融・減圧下加熱を行っても
よく、重合塔より吐出される溶融状態の重合反応生成物
を、直接押出機・薄膜蒸発機などに供給して溶融揮発を
行っても良い。The recovered lactam of the present invention is a recovered lactam recovered from a polyamide containing unreacted monomers and a polyamide oligomer by melt volatilization. Melt volatilization is a method in which a polymerization product containing unreacted monomers and a polyamide oligomer is melted by an extruder or a thin film evaporator and heated under reduced pressure to remove the unreacted raw material and the polyamide oligomer. Although there is a method of using an extruder or a thin film evaporator for melt volatilization, an extruder is preferable, and a twin-screw extruder with a vent connected to a vacuum system is particularly preferable. Volatilization removal in this molten state, after the polymerization reaction product into a solid such as pellets,
It may be melted and heated under reduced pressure in an extruder or thin film evaporator, and the molten polymerization reaction product discharged from the polymerization tower is directly supplied to the extruder or thin film evaporator for melt volatilization. May be.
【0031】本発明における回収ラクタム中の環状オリ
ゴマー含有量は回収ラクタムのメタノール溶解液を高速
液体クロマトグラフィーで分析することにより定量され
る。The cyclic oligomer content in the recovered lactam in the present invention is quantified by analyzing the methanol solution of the recovered lactam by high performance liquid chromatography.
【0032】本発明のポリアミドプレポリマーの製造方
法で用いる原料ではカプロラクタムが主成分であるが、
発明の目的を害しない範囲で1種類又は2種以上の他の
ラクタムをモノマー全体の20mol%を超えない範囲
で併用してもかまわない。ポリアミドの結晶性を維持す
るためには他のラクタムの使用は20mol%以下であ
ることが望ましい。The raw material used in the method for producing a polyamide prepolymer of the present invention is mainly composed of caprolactam,
One kind or two or more kinds of other lactams may be used in combination within a range not exceeding 20 mol% of the total amount of the monomers as long as the object of the invention is not impaired. In order to maintain the crystallinity of polyamide, it is desirable that the content of other lactam is 20 mol% or less.
【0033】かかるラクタムの具体例としては、バレロ
ラクタム、エナントラクタム、カプリルラクタム、ウン
デカラクタム、ラウロラクタムなどを挙げることがで
き、これらのうち、ウンデカラクタム、ラウロラクタム
が好ましい。Specific examples of such lactams include valerolactam, enanthlactam, capryllactam, undecalactam, laurolactam and the like, among which undecaractam and laurolactam are preferable.
【0034】本発明で原料の一部又は全部として使用す
る回収ラクタムの使用割合は、回収ラクタムを使用する
限りにおいて制限はないが、好ましくは全原料組成物を
100%としたときに1〜20重量%であり、更に好ま
しくは2〜15重量%である。The ratio of the recovered lactam used as a part or all of the raw materials in the present invention is not limited as long as the recovered lactam is used, but preferably 1 to 20 when the total raw material composition is 100%. %, More preferably 2 to 15% by weight.
【0035】本発明のポリアミドの製造方法においては
回収ラクタムを使用するため、重合に供するポリアミド
プレポリマーは、ラクタムとポリアミドオリゴマーの混
合物である。ここで、ポリアミドオリゴマーとはポリア
ミドの環状オリゴマーおよび直鎖状オリゴマーの混合物
である。原料組成物中のポリアミドオリゴマー量は80
℃/8時間真空乾燥した後に得られる残査量により定量
される。好ましい原料の組成は、原料全体を100重量
%とした場合に、ラクタムは45〜89.99重量%、
ポリアミドオリゴマーの含有率は0.01〜5重量%、
である。更に原料には水を含むことが好ましく、その量
は原料全体を100重量%とした場合に1〜50重量%
である。Since the recovered lactam is used in the method for producing a polyamide of the present invention, the polyamide prepolymer used for the polymerization is a mixture of lactam and polyamide oligomer. Here, the polyamide oligomer is a mixture of a cyclic oligomer and a linear oligomer of polyamide. The amount of polyamide oligomer in the raw material composition is 80
It is quantified by the residual amount obtained after vacuum drying at 8 ° C. for 8 hours. The preferable composition of the raw material is 45 to 89.99% by weight of lactam, based on 100% by weight of the entire raw material.
The content of the polyamide oligomer is 0.01 to 5% by weight,
Is. Further, it is preferable that the raw material contains water, and the amount is 1 to 50% by weight based on 100% by weight of the entire raw material.
Is.
【0036】本発明の加熱処理後の反応物には水分とポ
リアミドプレポリマーを含んでいる。ポリアミドプレポ
リマーとはポリアミド原料の加熱処理により得られる組
成物であり、アミノ末端基を有するポリアミド鎖状オリ
ゴマー、環状オリゴマー、未反応カプロラクタムからな
る混合物を言う。この内、特に環状オリゴマーの少ない
ポリアミドプレポリマーが重合反応後生成するポリアミ
ド中のポリアミドオリゴマー含有量が少ないので好まし
い。The reaction product after the heat treatment of the present invention contains water and a polyamide prepolymer. The polyamide prepolymer is a composition obtained by heat-treating a polyamide raw material, and refers to a mixture of polyamide chain oligomers having amino terminal groups, cyclic oligomers, and unreacted caprolactam. Among these, a polyamide prepolymer having a small amount of cyclic oligomer is particularly preferable because the polyamide oligomer content in the polyamide produced after the polymerization reaction is small.
【0037】ポリアミドプレポリマーの調整方法は、カ
ルボン酸化合物存在下、加圧下で加熱処理を行う方法が
必要である。この圧力は加圧下であれば圧力に特に制限
はないが、0.111〜6.08MPaの範囲が好まし
く、0.152〜5.065MPaがより好ましい。プ
レポリマー化時の環状オリゴマー生成量を抑えてアミノ
基生成効率を向上するためには1.1MPa以上の圧力
であることが望ましい。一方6.08MPaを越える場
合は、生産性や経済性の点で好ましくない。The method of preparing the polyamide prepolymer requires a method of performing heat treatment under pressure in the presence of a carboxylic acid compound. The pressure is not particularly limited as long as it is under pressure, but the range of 0.111 to 6.08 MPa is preferable, and the range of 0.152 to 5.065 MPa is more preferable. The pressure is preferably 1.1 MPa or more in order to suppress the amount of cyclic oligomer generated during prepolymerization and improve the amino group generation efficiency. On the other hand, when it exceeds 6.08 MPa, it is not preferable in terms of productivity and economical efficiency.
【0038】本発明のポリアミドプレポリマーを調製す
る際の処理温度は180〜330℃である。下限値とし
て好ましくは200℃以上であり、また、上限値として
好ましくは300℃以下である。180℃未満では、必
要なアミノ基を得た時点での環状オリゴマー含有量が多
く、また、330℃を超えると反応物中のアミノ基量制
御が困難で工業的な安定性に欠けるためである。The processing temperature for preparing the polyamide prepolymer of the present invention is 180 to 330 ° C. The lower limit is preferably 200 ° C. or higher, and the upper limit is preferably 300 ° C. or lower. If the temperature is lower than 180 ° C, the content of the cyclic oligomer at the time when the necessary amino group is obtained is large, and if the temperature exceeds 330 ° C, it is difficult to control the amount of the amino group in the reaction product and the industrial stability is lacking. .
【0039】本発明のポリアミドプレポリマーを調整す
る際の処理時間は1〜60分間であり、上限値として好
ましくは45分以内であり、特に好ましくは40分以内
である。60分を超えるとポリアミドプレポリマー中の
環状オリゴマー含有量が多くなるため好ましくなく、1
分未満ではアミノ基含有量が変動し、重合工程でのポリ
アミドの重合度の制御が困難となるためである。The processing time for preparing the polyamide prepolymer of the present invention is 1 to 60 minutes, and the upper limit is preferably 45 minutes or less, particularly preferably 40 minutes or less. If it exceeds 60 minutes, the cyclic oligomer content in the polyamide prepolymer increases, which is not preferable.
This is because if it is less than the minute, the amino group content fluctuates, and it becomes difficult to control the degree of polymerization of the polyamide in the polymerization step.
【0040】本発明のポリアミドプレポリマーを調製す
る際に使用するカルボン酸化合物は着色やゲル化等、ポ
リマー特性を損なわないカルボン酸であれば制限はない
が、モノカルボン酸又はジカルボン酸を使用することが
好ましい。The carboxylic acid compound used when preparing the polyamide prepolymer of the present invention is not limited as long as it is a carboxylic acid that does not impair the polymer properties such as coloring and gelation, but a monocarboxylic acid or a dicarboxylic acid is used. It is preferable.
【0041】本発明で使用するモノカルボン酸化合物と
しては酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン
酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、ウンデカ
ン酸、ラウリル酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ミリ
ストレイン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン
酸、リノール酸、リノレン酸、アラキン酸のような脂肪
族モノカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、メチル
シクロヘキサンカルボン酸のような脂環式モノカルボン
酸、安息香酸トルイル酸、エチル安息香酸、ナフタレン
カルボン酸、アントラセンカルボン酸、フェニル酢酸な
どの芳香族モノカルボン酸、が挙げられる。この中で酢
酸、安息香酸が好ましい。Examples of the monocarboxylic acid compound used in the present invention include acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, undecanoic acid, lauric acid, tridecanoic acid, myristic acid, myristolein. Aliphatic monocarboxylic acids such as acids, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidic acid, cycloaliphatic monocarboxylic acids such as cyclohexanecarboxylic acid and methylcyclohexanecarboxylic acid, toluic acid benzoic acid And aromatic monocarboxylic acids such as ethylbenzoic acid, naphthalenecarboxylic acid, anthracenecarboxylic acid, and phenylacetic acid. Of these, acetic acid and benzoic acid are preferable.
【0042】本発明で使用するジカルボン酸としてはシ
ュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン
酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン
酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、ブラシリン酸、テ
トラデカン二酸、ペンタデカン二酸、オクタデカン二酸
のような脂肪族ジカルボン酸、フタル酸、イソフタル
酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、アントラ
センジカルボン酸のような芳香族ジカルボン酸等が挙げ
られる。この中ではアジピン酸、テレフタル酸が好まし
い。Examples of the dicarboxylic acid used in the present invention include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedioic acid, dodecanedioic acid, brassylic acid, Aliphatic dicarboxylic acids such as tetradecanedioic acid, pentadecanedioic acid and octadecanedioic acid, aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid and anthracene dicarboxylic acid. Of these, adipic acid and terephthalic acid are preferred.
【0043】本発明で使用するカルボン酸化合物の添加
量については環状オリゴマーの加水分解を促進してオリ
ゴマーの消費を促すために必要な量あればよいが、原料
組成物1gに対し2mmol〜500mmolの範囲で
あることが必要であり、好ましくは3mmol〜300
mmolの範囲であり、より好ましくは4mmol〜1
00mmolの範囲である。The amount of the carboxylic acid compound used in the present invention may be an amount necessary to promote the hydrolysis of the cyclic oligomer and promote the consumption of the oligomer, but 2 mmol to 500 mmol per 1 g of the raw material composition is used. It is necessary to be in the range, preferably 3 mmol to 300
It is in the range of mmol, more preferably 4 mmol to 1
It is in the range of 00 mmol.
【0044】本発明で使用するカルボン酸の添加方法に
ついては特に制限はなく、カルボン酸蒸気を熱処理装置
に吹き込む方法も適用できるが、原料に水溶液として添
加する方法が工業的に有利である。The method of adding the carboxylic acid used in the present invention is not particularly limited, and a method of blowing carboxylic acid vapor into the heat treatment apparatus can be applied, but the method of adding it as an aqueous solution to the raw material is industrially advantageous.
【0045】本発明のポリアミドプレポリマーのアミノ
末端基量は、得られたポリアミドプレブレンドポリマー
からポリアミドを製造する際に、ポリアミド中のオリゴ
マー含有量を効果的に削減させると言う観点から、原料
組成物1gに対し0.1mmol以上であることが好ま
しい、更に、好ましくは0.15mmol以上、特に好
ましくは0.2mmol以上である。アミノ基量に上限
はないが、生産性の点で通常1.0mmol以下の範囲
で採用される。The amount of amino terminal groups of the polyamide prepolymer of the present invention is determined from the viewpoint of effectively reducing the oligomer content in the polyamide when producing a polyamide from the obtained polyamide preblend polymer. It is preferably 0.1 mmol or more, more preferably 0.15 mmol or more, and particularly preferably 0.2 mmol or more based on 1 g of the product. Although there is no upper limit to the amount of amino groups, it is usually adopted in the range of 1.0 mmol or less in terms of productivity.
【0046】ポリアミドプレポリマーのアミノ末端基量
はポリアミドプレポリマーをフェノールエタノール溶液
に溶解させた後に塩酸水溶液による滴定により定量され
る。The amount of amino terminal groups of the polyamide prepolymer is determined by dissolving the polyamide prepolymer in a phenol ethanol solution and then titrating it with an aqueous hydrochloric acid solution.
【0047】また、ポリアミドプレポリマー中の環状オ
リゴマー含有量は、得られたポリアミドプレブレンドポ
リマーからポリアミドを製造する際に、ポリアミド中の
オリゴマー含有量を効果的に削減させると言う観点か
ら、1.6重量%以下であることが好ましく、より好ま
しくは1.0重量%以下、特に好ましくは0.6重量%
以下である。この環状オリゴマー含有量の下限に特に制
限はないが、通常0.01重量%である。The content of the cyclic oligomer in the polyamide prepolymer is 1. From the viewpoint of effectively reducing the content of the oligomer in the polyamide when producing a polyamide from the obtained polyamide preblend polymer. It is preferably 6% by weight or less, more preferably 1.0% by weight or less, and particularly preferably 0.6% by weight.
It is the following. The lower limit of the cyclic oligomer content is not particularly limited, but is usually 0.01% by weight.
【0048】本発明におけるポリアミドプレポリマー中
の環状オリゴマー含有量はポリアミドプレポリマーをメ
タノール抽出し、抽出液を高速液体クロマトグラフィー
で分析することにより定量される。The cyclic oligomer content in the polyamide prepolymer in the present invention is quantified by extracting the polyamide prepolymer with methanol and analyzing the extract by high performance liquid chromatography.
【0049】本発明中のポリアミド製造方法では重合開
始時にプレポリマーに対して更にカプロラクタムを追加
して重合することができる。カプロラクタムの追添加量
は、ポリアミドプレポリマーと追加カプロラクタムから
成る原料組成中のアミノ基量が、原料組成物1gに対し
0.1mmol以上となる範囲であることが好ましい。In the method for producing a polyamide in the present invention, caprolactam can be further added to the prepolymer at the start of the polymerization for polymerization. The additional amount of caprolactam is preferably such that the amount of amino groups in the raw material composition comprising the polyamide prepolymer and the additional caprolactam is 0.1 mmol or more per 1 g of the raw material composition.
【0050】本発明のポリアミドの製造方法では、ポリ
アミドプレポリマーを製造した後、当該ポリアミドプレ
ポリマーを重合してポリアミドを製造することも好まし
い方法である。In the method for producing a polyamide of the present invention, it is also a preferable method to produce a polyamide prepolymer and then polymerize the polyamide prepolymer to produce a polyamide.
【0051】本発明のポリアミド製造法では、用いる重
合装置に特に制限はなく、一般にカプロラクタムの重合
に用いられる装置を用いることが出来る。具体的には連
続式常圧重合装置、加圧重合装置、回分式重合装置など
の液層重合装置が挙げられる。中でも生産性の面から連
続式常圧重合装置が好ましい。In the method for producing polyamide of the present invention, the polymerization apparatus used is not particularly limited, and an apparatus generally used for polymerization of caprolactam can be used. Specific examples thereof include liquid layer polymerization apparatuses such as a continuous atmospheric polymerization apparatus, a pressure polymerization apparatus, and a batch polymerization apparatus. Of these, a continuous atmospheric polymerization apparatus is preferable from the viewpoint of productivity.
【0052】本発明のポリアミドの製造方法において
は、重合温度の最高値は得られるポリアミドの融点+1
0℃以下となる温度条件下で重合することが好ましく、
特に222℃以下の温度条件が好ましい。この重合中最
高到達温度が得られるポリアミドの融点+10℃を超え
るとポリアミドオリゴマー含有量が増加し、重合温度が
低すぎると重合に要する時間が長くなり、生産効率が低
下する。そのため重合温度は160〜232℃の範囲で
実施することが好ましく、170〜222℃の範囲がよ
り好ましく、180〜220℃の範囲が特に好ましい。
なお、融点は、得られるポリアミドからカプロラクタ
ム、ポリアミドオリゴマー等を熱水抽出により除去し、
その後ポリアミドを溶融した後急冷したサンプルを用い
て示差走査型熱量計(DSC)で昇温速度20℃/分で
測定した結晶融解に基づく吸熱ピークのピークトップ温
度として定義される。In the method for producing a polyamide of the present invention, the maximum value of the polymerization temperature is the melting point of the obtained polyamide + 1
It is preferable to polymerize under a temperature condition of 0 ° C. or lower,
Particularly, the temperature condition of 222 ° C. or lower is preferable. When the maximum temperature reached during the polymerization is higher than the melting point of the polyamide + 10 ° C, the content of the polyamide oligomer increases, and when the polymerization temperature is too low, the time required for the polymerization increases and the production efficiency decreases. Therefore, the polymerization temperature is preferably 160 to 232 ° C, more preferably 170 to 222 ° C, particularly preferably 180 to 220 ° C.
The melting point is obtained by removing caprolactam, polyamide oligomer and the like from the obtained polyamide by hot water extraction,
It is defined as the peak top temperature of the endothermic peak based on crystal melting measured by a differential scanning calorimeter (DSC) at a temperature rising rate of 20 ° C./min using a sample obtained by melting the polyamide and then quenching.
【0053】上記の条件を満たせば重合温度プロファイ
ルは常法に従って任意に設定できる。本発明のポリアミ
ドの製造方法では、重合時間は通常20時間以内であ
る。If the above conditions are satisfied, the polymerization temperature profile can be arbitrarily set according to a conventional method. In the method for producing a polyamide of the present invention, the polymerization time is usually within 20 hours.
【0054】本発明のポリアミドポリマーの製造方法で
は、加圧下熱処理によって得られた水分とポリアミドプ
レポリマーを含んだ反応物を常圧重合装置に供給する際
に、加圧下熱処理後の反応物を常圧重合装置入口部にフ
ラッシュさせて水分を蒸散除去させる方法が好ましく採
用される。フラッシュとは加熱加圧下においた反応物を
圧力の低く保った容器内へ吐出して低沸点成分を揮発さ
せることである。水分を蒸散除去させることにより、ポ
リアミドを製造する際の加熱に要する熱量を低減し、且
つ重合温度制御を容易にすることができる。この際のフ
ラッシュによる水分除去後の反応物中に含まれる水分は
少ない方が好ましく、4%以下であることが望ましい。In the method for producing a polyamide polymer of the present invention, when the reaction product containing the water and the polyamide prepolymer obtained by the heat treatment under pressure is fed to the atmospheric pressure polymerization apparatus, the reaction product after the heat treatment under pressure is usually treated. A method of flashing the inlet of the pressure polymerization device to remove water by evaporation is preferably used. Flushing is to discharge a low boiling point component by discharging a reactant placed under heating and pressurization into a container whose pressure is kept low. By evaporating and removing water, the amount of heat required for heating when producing a polyamide can be reduced, and the polymerization temperature control can be facilitated. At this time, it is preferable that the water content in the reaction product after water removal by flashing is small, and it is preferable that the water content is 4% or less.
【0055】本発明のポリアミドの製造方法で得られる
ポリアミドの重合度は、サンプル濃度0.01g/mL
の98%硫酸溶液の25℃における相対粘度として、
2.2〜8.0であることが望ましい。更に、好ましく
は2.2〜7.0、特に好ましくは2.2〜6.5最も
好ましくは2.2〜6.0である。機械物性の発現のた
めには相対粘度が2.2以上であることが望ましく、ま
た成形の容易さから8.0以下であることが望ましい。The degree of polymerization of the polyamide obtained by the method for producing a polyamide of the present invention has a sample concentration of 0.01 g / mL.
The relative viscosity of a 98% sulfuric acid solution of
It is desirable that it is 2.2 to 8.0. Further, it is preferably 2.2 to 7.0, particularly preferably 2.2 to 6.5, and most preferably 2.2 to 6.0. The relative viscosity is preferably 2.2 or more in order to exhibit mechanical properties, and is preferably 8.0 or less in terms of easiness of molding.
【0056】本発明のポリアミドの製造方法で得られる
ポリアミドは、押出成形などポリアミドが高粘度である
ことを要求される用途に対しては、好適な粘度が得られ
るように、ポリアミドの融点未満の温度で減圧下又は不
活性気体雰囲気下で加熱処理する固相重合によって所望
の重合度に調整することが好ましい。The polyamide obtained by the method for producing a polyamide of the present invention has a melting point lower than that of the polyamide so as to obtain a suitable viscosity for applications such as extrusion molding where the polyamide is required to have a high viscosity. It is preferable to adjust to a desired degree of polymerization by solid-state polymerization in which heat treatment is performed under reduced pressure or an inert gas atmosphere at a temperature.
【0057】本発明の製造方法としては、用途に応じて
例えば酸化防止剤や低熱安定剤(ヒンダードフェノール
系、ヒドロキノン系、ホスファイト系およびこれらの置
換体、ハロゲン化銅、クロム塩、マンガン塩、ヨウ素系
化合物等)、耐候剤(レゾルシノール系、ベンゾトリア
ゾール系、ベンゾフェノン系、ヒンダードアミン系
等)、離型剤及び滑剤(脂肪族アルコール、脂肪族アミ
ド、脂肪族ビスアミド、ビス尿素およびポリエチレンワ
ックス等)、顔料(硫化カドミウム、フタロシアニン、
カーボンブラック等)、染料(ニグロシン、アニリンブ
ラック等)、結晶核剤(タルク、シリカ、カオリン、ク
レー等)、可塑剤(p−オキシ安息香酸オクチル、N−
ブチルベンゼンスルホンアミド等)、帯電防止剤(アル
キルサルフェート型アニオン系帯電防止剤、4級アンモ
ニウム塩型カチオン系帯電防止剤、ポリオキシエチレン
ソルビタンモノステアレートのような非イオン系帯電防
止剤、ベタイン系両性帯電防止剤等)、難燃剤(メラミ
ンシアヌレート、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニ
ウムのような水酸化物、ポリリン酸アンモニウム、臭素
化ポリスチレン、臭素化ポリフェニレンオキシド、臭素
化ポリカーボネート、臭素化エポキシ樹脂あるいはこれ
らの臭素系難燃剤と三酸化アンチモンとの組み合わせ
等)、充填剤(グラファイト、硫酸バリウム、硫酸マグ
ネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化ア
ンチモン、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、
酸化鉄、硫化亜鉛、亜鉛、鉛、ニッケル、アルミニウ
ム、銅、鉄、ステンレス、ガラス繊維、炭素繊維、アラ
ミド繊維、ベントナイト、モンモリロナイト、合成雲母
の粒子状、繊維状、針状、板状充填剤)、他の重合体
(その他のポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリフェニレ
ン、ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリマー、ポリス
ルホン、ポリエーテルスルホン、ABS樹脂、SAN樹
脂、ポリスチレン等)を任意の時点で添加することがで
きる。The production method of the present invention includes, for example, antioxidants and low heat stabilizers (hindered phenol type, hydroquinone type, phosphite type and their substitution products, copper halides, chromium salts, manganese salts) depending on the use. , Iodine compounds, etc.), weathering agents (resorcinol-based, benzotriazole-based, benzophenone-based, hindered amine-based, etc.), release agents and lubricants (aliphatic alcohols, aliphatic amides, aliphatic bisamides, bisurea and polyethylene wax) , Pigments (cadmium sulfide, phthalocyanine,
Carbon black), dyes (nigrosine, aniline black, etc.), crystal nucleating agents (talc, silica, kaolin, clay, etc.), plasticizers (octyl p-oxybenzoate, N-)
Butylbenzenesulfonamide, etc., antistatic agents (alkyl sulfate type anionic antistatic agents, quaternary ammonium salt type cationic antistatic agents, nonionic antistatic agents such as polyoxyethylene sorbitan monostearate, betaine type) Amphoteric antistatic agents, etc., flame retardants (hydramines such as melamine cyanurate, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, ammonium polyphosphate, brominated polystyrene, brominated polyphenylene oxide, brominated polycarbonate, brominated epoxy resin or Combinations of these brominated flame retardants with antimony trioxide), fillers (graphite, barium sulfate, magnesium sulfate, calcium carbonate, magnesium carbonate, antimony oxide, titanium oxide, aluminum oxide, zinc oxide,
Iron oxide, zinc sulfide, zinc, lead, nickel, aluminum, copper, iron, stainless steel, glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, bentonite, montmorillonite, synthetic mica particles, fibrous, needle-like, plate-like filler) , Other polymers (other polyamide, polyethylene, polypropylene, polyester, polycarbonate, polyphenylene, polyphenylene sulfide, liquid crystal polymer, polysulfone, polyether sulfone, ABS resin, SAN resin, polystyrene, etc.) may be added at any time. it can.
【0058】本発明の製造方法によって得られたポリア
ミドは、従来のポリアミドと同様に、通常の成型方法に
より成型品とすることができる。成型方法としては特に
制限はなく、射出成形、押出成形、吹込成型、プレスな
どの公知の方法が利用できる。ここで言う成型品とは射
出成形等による狭義の成型品の他、繊維、フィルム、シ
ート、チューブ、モノフィラメント等の賦形物をも含
む。The polyamide obtained by the production method of the present invention can be formed into a molded product by a usual molding method, like conventional polyamides. The molding method is not particularly limited, and known methods such as injection molding, extrusion molding, blow molding, and pressing can be used. The term "molded product" as used herein includes molded products in a narrow sense such as injection molding, as well as shaped products such as fibers, films, sheets, tubes, and monofilaments.
【0059】[0059]
【実施例】以下に実施例をあげて本発明を具体的に説明
する。なお、実施例および比較例に記した分析および測
定は次の方法に従って行った。EXAMPLES The present invention will be specifically described with reference to the following examples. The analysis and measurement described in Examples and Comparative Examples were performed according to the following methods.
【0060】(1)ポリアミドプレポリマーの中のアミ
ノ末端基量
被測定物約0.2gを精秤し、フェノールエタノール混
合溶媒(83.5:16.5、体積比)25ccに溶解
後、0.02N塩酸溶液を用いて滴定した。(1) Amount of amino end group in polyamide prepolymer About 0.2 g of the substance to be measured was precisely weighed and dissolved in 25 cc of phenol-ethanol mixed solvent (83.5: 16.5, volume ratio). Titrated with 0.02N hydrochloric acid solution.
【0061】(2)ポリアミドプレポリマー中の環状オ
リゴマー含有量
被測定物を粉砕し、JIS標準ふるい24meshを通
過し、124meshは不通過である被測定物の粉末を
集め、該粉末20gをメタノール200mLで3時間ソ
ックスレイ抽出器を用いて抽出し、抽出液に含まれる環
状オリゴマーを高速液体クロマトグラフを用いて定量し
た。なお、以下の実施例においては7量体以上の環状オ
リゴマーは観測されなかった。測定条件は次のとおりで
ある。高速液体クロマトグラフィー:ウォーターズ社6
00E
カラム:GLサイエンス社 ODS−3
検出器:ウォーターズ社484Tunable Absorbanse Det
ector
検出波長:254nm
インジェクション体積:10μL
溶媒:メタノール/水(メタノール水の組成は20:8
0→80:20のグラディエント分析とした)
流速: 1mL/min。(2) Content of Cyclic Oligomer in Polyamide Prepolymer The object to be measured is crushed and passed through JIS standard sieve 24 mesh, and 124 mesh does not pass, the object powder is collected, and 20 g of the powder is added to 200 mL of methanol. Was extracted for 3 hours using a Soxhlet extractor, and the cyclic oligomer contained in the extract was quantified using a high performance liquid chromatograph. In the following examples, no cyclic oligomer of 7-mer or more was observed. The measurement conditions are as follows. High Performance Liquid Chromatography: Waters 6
00E Column: GL Science ODS-3 Detector: Waters 484 Tunable Absorbanse Det
Detection wavelength: 254 nm Injection volume: 10 μL Solvent: Methanol / water (Methanol water composition is 20: 8)
Gradient analysis of 0 → 80: 20) Flow rate: 1 mL / min.
【0062】(3)ポリアミドプレポリマーの含水量 平沼微量水分量測定装置AQ−6を用いて測定した。(3) Water content of polyamide prepolymer It measured using the Hiranuma trace water content measuring device AQ-6.
【0063】(4)ポリアミド中のカプロラクタム
ポリアミドを粉砕し、JIS標準ふるい24meshを
通過し、124meshは不通過である被測定物の粉末
を集め、該粉末20gをメタノール200mLで3時間
ソックスレイ抽出器を用いて抽出し、抽出液に含まれる
カプロラクタムを高速液体クロマトグラフを用いて定量
した。測定条件は次のとおりである。
高速液体クロマトグラフィー:ウォーターズ社600E
カラム:GLサイエンス社 ODS−3
検出器:ウォーターズ社484Tunable Absorbanse Det
ector
検出波長:254nm
インジェクション体積:10μL
溶媒:メタノール/水(20:80(体積比))
流速:1mL/min。(4) Caprolactam polyamide in polyamide was crushed and passed through JIS standard sieve 24mesh, 124mesh was not passed, powders of the measured substance were collected, and 20g of the powder was collected in 200 mL of methanol for 3 hours with a Soxhlet extractor. Was extracted, and caprolactam contained in the extract was quantified using a high performance liquid chromatograph. The measurement conditions are as follows. High Performance Liquid Chromatography: Waters 600E Column: GL Sciences ODS-3 Detector: Waters 484 Tunable Absorbanse Det
Detection wavelength: 254 nm Injection volume: 10 μL Solvent: Methanol / water (20:80 (volume ratio)) Flow rate: 1 mL / min.
【0064】(5)ポリアミド中のポリアミドオリゴマ
ー含有量
重合反応物を粉砕し、JIS標準ふるい24meshを
通過し、124meshは不通過である被測定物の粉末
を集め、該粉末20gをメタノール200mLで3時間
ソックスレイ抽出器を用いて抽出し、抽出液に含まれる
カプロラクタムを前記の方法で定量した後、エヴァポレ
ーターで蒸発乾固し、更に80℃/8時間真空乾燥した
後に得られる残査量を求め、前記(4)項で求めたカプ
ロラクタム量を差し引いてポリアミドオリゴマー含量と
した。(5) Polyamide oligomer content in polyamide Polymerization reaction product was crushed and passed through JIS standard sieve 24 mesh, 124 mesh was not passed. Extraction time using Soxhlet extractor, quantifying the amount of caprolactam contained in the extract by the above method, evaporating to dryness with an evaporator and further vacuum drying at 80 ° C / 8 hours, the residual amount obtained Was calculated, and the amount of caprolactam obtained in the item (4) was subtracted to obtain the polyamide oligomer content.
【0065】(6)硫酸相対粘度(ηr)
98%硫酸中、0.01g/L濃度、25℃でオストワ
ルト式粘度計を用いて測定を行った。(6) Sulfuric Acid Relative Viscosity (ηr) The concentration was measured in 98% sulfuric acid at a concentration of 0.01 g / L at 25 ° C. using an Ostwald viscometer.
【0066】A.使用原料
回収ラクタム
カプロラクタムは東京化成工業株式会社の特級試薬を溶
融しモレキュラーシーブで乾燥したものを使用し、この
カプロラクタムを197℃で7時間、220℃で4時間
加熱して重合し、その重合反応物をベント部分にトラッ
プを設けた日本製鋼所社製30mmφベント付2軸押出
機を用いて下記の条件で溶融揮発を行い、トラップに捕
捉されたカプロラクタムとポリアミドオリゴマーの混合
物を使用した。溶融回収ラクタムの組成はカプロラクタ
ム97重量%、ポリアミドオリゴマー量3重量%であっ
た。A. Raw material recovery lactam Caprolactam is obtained by melting a special grade reagent of Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd. and drying it with molecular sieves. This caprolactam is polymerized by heating at 197 ° C for 7 hours and 220 ° C for 4 hours, and then the polymerization reaction. The product was melted and volatilized under the following conditions using a twin-screw extruder with a 30 mmφ vent made by Japan Steel Works, Ltd. in which a trap was provided at the vent portion, and a mixture of caprolactam and polyamide oligomer trapped in the trap was used. The composition of the melt-recovered lactam was 97% by weight of caprolactam and 3% by weight of polyamide oligomer.
【0067】溶融揮発の条件
・L/D=45.5、同方向回転、深溝タイプ、
・バレル温度:原料供給側からの温度が160/240
/250/260/260/260/260/250/
250℃
・第2、4、6ゾーンから133Pa(1Torr)で減圧
脱気
・回転数200rpm。Conditions for melt volatilization: L / D = 45.5, rotation in the same direction, deep groove type, barrel temperature: temperature from the raw material supply side is 160/240
/ 250/260/260/260/260/250 /
250 ° C ・ Decompressed deaeration at 133 Pa (1 Torr) from the 2nd, 4th, and 6th zones ・ 200 rpm.
【0068】実施例1
回収ラクタムを図1に示す流通式の反応装置で処理を行
った。1の貯槽に回収ラクタムと水分を入れ、表1に示
すカルボン酸を添加して、2のポンプで加圧して4の反
応容器にはいり、5のバルブからポリアミドプレポリマ
ーを含む反応物を得た。6のバルブで圧力を調整し3の
圧力計で確認をおこなった。表1に示す条件に調整して
加熱処理を行いポリアミドプレポリマーを得た。
実施例2〜5
実施例1と同様にして表1に示すカルボン酸・条件に調
整して熱処理を行いポリアミドプレポリマーを得た。Example 1 The recovered lactam was treated in the flow reactor shown in FIG. The recovered lactam and water were put into the storage tank of 1, the carboxylic acid shown in Table 1 was added, the pressure of the pump of 2 was applied to the reaction vessel of 4, and the reaction product containing the polyamide prepolymer was obtained from the valve of 5. . The pressure was adjusted with the valve of 6 and confirmed with the pressure gauge of 3. Heat treatment was performed under the conditions shown in Table 1 to obtain a polyamide prepolymer. Examples 2 to 5 In the same manner as in Example 1, the carboxylic acid and conditions shown in Table 1 were adjusted and heat treatment was performed to obtain a polyamide prepolymer.
【0069】比較例1
原料にカルボン酸添加を行わずに実施例と同様に熱処理
を行った。Comparative Example 1 Heat treatment was carried out in the same manner as in the example without adding carboxylic acid to the raw material.
【0070】比較例2
処理温度を120℃まで低下させて実施例と同様に熱処
理を行った。Comparative Example 2 The heat treatment was carried out in the same manner as in the example except that the treatment temperature was lowered to 120 ° C.
【0071】比較例3
原料に安息香酸を1mol%(1000mmol%)添
加して熱処理を行った。Comparative Example 3 1 mol% (1000 mmol%) of benzoic acid was added to the raw material and heat treatment was performed.
【0072】比較例4
実施例1で使用したカプロラクタムのみを用いて表1の
条件で処理を行いポリアミドプレポリマーを得た。Comparative Example 4 A treatment was performed using only the caprolactam used in Example 1 under the conditions shown in Table 1 to obtain a polyamide prepolymer.
【0073】[0073]
【表1】
実施例1〜6と比較例1ではオリゴマー含有量も少ない
プレポリマーが短い処理時間で得られている。また比較
例2の温度や比較例3の安息香酸の添加量、比較例4の
ような熱処理時間などではポリアミドプレポリマー中の
環状オリゴマーが多くなることや反応が進行しないな
ど、高効率且つ低コストでポリアミドプレポリマーを得
ることができないことがわかる。[Table 1] In Examples 1 to 6 and Comparative Example 1, prepolymers having a low oligomer content were obtained in a short treatment time. In addition, the temperature of Comparative Example 2, the amount of benzoic acid added in Comparative Example 3, the heat treatment time of Comparative Example 4, and the like increase the amount of cyclic oligomers in the polyamide prepolymer, and the reaction does not proceed, resulting in high efficiency and low cost. It can be seen that no polyamide prepolymer can be obtained.
【0074】溶融回収ラクタムを用いた実施例1〜5と
カプロラクタムのみを用いた比較例4でわかるように、
本発明の製造方法では、回収ラクタムを用いてもポリア
ミドオリゴマー含有量が少ないポリアミドが高効率、低
エネルギーで得られることがわかった。As can be seen in Examples 1-5 using melt recovered lactam and Comparative Example 4 using only caprolactam,
In the production method of the present invention, it was found that a polyamide having a low polyamide oligomer content can be obtained with high efficiency and low energy even if a recovered lactam is used.
【0075】実施例6〜8、比較例5〜8
実施例1、2、5と比較例1、3、4に示すポリアミド
プレポリマー、あるいはカプロラクタムの常圧重合を行
った。実施例1と同様に図1に示す装置の1の貯槽に回
収ラクタムと水分を入れ、表1に示すカルボン酸を添加
して、2のポンプで加圧して4の反応容器にはいり、6
のバルブで圧力を調整し3の圧力計で確認をおこなっ
た。表1に示す条件に調整して加熱処理を行いポリアミ
ドプレポリマーを含む反応混合物を図1の7で示される
常圧連続重合塔に供給し、表2に示す条件での重合を行
い、重合反応物を得た。各重合反応物のポリマー特性を
表2に示す。各重合反応物中に7量体以上の環状オリゴ
マーは観測されなかった。Examples 6 to 8 and Comparative Examples 5 to 8 The polyamide prepolymers shown in Examples 1, 2 and 5 and Comparative Examples 1, 3 and 4, or caprolactam were subjected to atmospheric polymerization. In the same manner as in Example 1, the recovered lactam and water were put into the storage tank 1 of the apparatus shown in FIG. 1, the carboxylic acid shown in Table 1 was added, the pressure was increased by the pump 2 and the reaction vessel 4 was charged.
The pressure was adjusted with the valve of and the confirmation was performed with the pressure gauge of 3. The reaction mixture containing the polyamide prepolymer was adjusted to the conditions shown in Table 1 and heated, and the reaction mixture containing the polyamide prepolymer was supplied to the atmospheric continuous polymerization tower indicated by 7 in FIG. 1 to carry out the polymerization under the conditions shown in Table 2 to carry out the polymerization reaction. I got a thing. The polymer properties of each polymerization reaction product are shown in Table 2. No cyclic oligomer of 7-mer or more was observed in each polymerization reaction product.
【0076】[0076]
【表2】
実施例6〜8および抽出回収ラクタムを用いた比較例5
〜8でわかるように、本発明の製造方法では、回収ラク
タムを用いてもポリアミドオリゴマー含有量が少ないポ
リアミドが高生産効率且つ低コストで得られることがわ
かった。[Table 2] Examples 6-8 and Comparative Example 5 using extractive recovery lactam
As can be seen from ~ 8, in the production method of the present invention, it was found that a polyamide having a low polyamide oligomer content can be obtained with high production efficiency and low cost even if the recovered lactam is used.
【0077】[0077]
【発明の効果】以上のように本発明の製造方法によれば
回収されたカプロラクタム、およびポリアミドオリゴマ
ーを原料として、ポリアミドオリゴマー含有量の少ない
ポリアミドを工業的に有利に得ることが出来る。それに
より、副生成物であるポリアミドオリゴマーの再利用が
可能となり、高生産効率且つ低コストでポリアミドを製
造することができた。Industrial Applicability As described above, according to the production method of the present invention, it is possible to industrially advantageously obtain a polyamide having a low polyamide oligomer content from the recovered caprolactam and the polyamide oligomer as raw materials. As a result, the polyamide oligomer, which is a by-product, can be reused, and the polyamide can be produced with high production efficiency and low cost.
【図1】 実施例で用いた重合反応装置の概略図であ
る。FIG. 1 is a schematic view of a polymerization reaction device used in Examples.
【符号の説明】 1:原料貯槽 2:原料供給ポンプ 3:圧力計 4:加圧加熱処理槽 5:調圧バルブ 6:ポリアミドプレポリマー採取口 7:常圧連続重合塔[Explanation of symbols] 1: Raw material storage tank 2: Raw material supply pump 3: Pressure gauge 4: Pressurized heat treatment tank 5: Regulator valve 6: Polyamide prepolymer sampling port 7: Atmospheric pressure continuous polymerization tower
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J001 DA01 DB01 DD13 EA02 EA05 EA06 EA07 EA08 EA45 EB02 EB03 EB05 EB06 EB07 EB08 EB09 EB10 EB35 EB36 EB37 EB44 EB45 EB46 EB64 EE02E EE04E EE06E EE08E EE09E EE14E EE18E EE23E EE25E EE27C EE28C EE28E EE35E EE36E EE43E EE53E EE58E EE64E EE72E EE74E GA01 GA03 GA12 GB02 GB03 GB04 GB05 GB06 GB12 GC04 GC05 GD01 HA01 HA02 HA05 JA01 JA04 JA07 JA10 JA13 JB02 JB13 JB21 JB27 JC01 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F term (reference) 4J001 DA01 DB01 DD13 EA02 EA05 EA06 EA07 EA08 EA45 EB02 EB03 EB05 EB06 EB07 EB08 EB09 EB10 EB35 EB36 EB37 EB44 EB45 EB46 EB64 EE02E EE04E EE06E EE08E EE09E EE14E EE18E EE23E EE25E EE27C EE28C EE28E EE35E EE36E EE43E EE53E EE58E EE64E EE72E EE74E GA01 GA03 GA12 GB02 GB03 GB04 GB05 GB06 GB12 GC04 GC05 GD01 HA01 HA02 HA05 JA01 JA04 JA07 JA10 JA13 JB02 JB13 JB21 JB27 JC01
Claims (16)
部又は全部とした原料組成物にカルボン酸を、原料組成
物1gに対して2mmol〜500mmol添加し、加
圧下に180〜330℃で1〜60分間処理することを
特徴とするポリアミドプレポリマーの製造方法。1. A carboxylic acid is added in an amount of 2 mmol to 500 mmol to 1 g of the raw material composition to a raw material composition containing a part or all of the recovered lactam obtained by melt volatilization, and 1 to 1 at 180 to 330 ° C. under pressure. A method for producing a polyamide prepolymer, which comprises treating for 60 minutes.
0重量%用いることを特徴とする請求項1記載のポリア
ミドプレポリマーの製造方法。2. The recovered lactam is contained in an amount of 1 to 2 with respect to the total raw material composition.
0% by weight is used, The manufacturing method of the polyamide prepolymer of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
%であることを特徴とする請求項1または2いずれか記
載のポリアミドプレポリマーの製造方法。3. The method for producing a polyamide prepolymer according to claim 1, wherein the water content is 10 to 50% by weight based on the total raw material composition.
ことを特徴とする請求項1〜3いずれか記載のポリアミ
ドプレポリマーの製造方法。4. The method for producing a polyamide prepolymer according to claim 1, wherein the melt volatilization is melt volatilization using an extruder.
とを特徴とする請求項4記載のポリアミドプレポリマー
の製造方法。5. The method for producing a polyamide prepolymer according to claim 4, wherein the extruder is a vented twin-screw extruder.
ボン酸であることを特徴とする請求項1〜5いずれか記
載のポリアミドプレポリマーの製造方法。6. The method for producing a polyamide prepolymer according to claim 1, wherein the carboxylic acid is a monocarboxylic acid or a dicarboxylic acid.
ジピン酸であることを特徴とする請求項6記載のポリア
ミドプレポリマーの製造方法。7. The method for producing a polyamide prepolymer according to claim 6, wherein the dicarboxylic acid is terephthalic acid or adipic acid.
ることを特徴とする請求項6記載のポリアミドプレポリ
マーの製造方法。8. The method for producing a polyamide prepolymer according to claim 6, wherein the monocarboxylic acid is acetic acid or benzoic acid.
が原料組成物1gに対し0.1mmol以上であること
を特徴とする請求項1〜8いずれか記載のポリアミドプ
レポリマーの製造方法。9. The method for producing a polyamide prepolymer according to claim 1, wherein the amount of amino terminal groups of the polyamide prepolymer is 0.1 mmol or more per 1 g of the raw material composition.
一部又は全部とした原料組成物にカルボン酸を原料組成
物1gに対して2mmol〜500mmol添加し、加
圧下に180〜330℃で1〜60分間処理してポリア
ミドプレポリマーを生成させた後、該ポリアミドプレポ
リマーを含む反応物を重合することを特徴とするポリア
ミドの製造方法。10. A carboxylic acid is added in an amount of 2 mmol to 500 mmol to 1 g of the raw material composition to a raw material composition obtained by melt volatilization and containing a part or all of the recovered lactam, and 1 to 60 at 180 to 330 ° C. under pressure. A method for producing a polyamide, which comprises treating the reaction product containing the polyamide prepolymer after the treatment for minutes to generate a polyamide prepolymer.
回収ラクタムを1〜20重量%用いることを特徴とする
請求項10記載のポリアミドの製造方法。11. The method for producing a polyamide according to claim 10, wherein the recovered lactam is used in an amount of 1 to 20% by weight based on 100% by weight of the total raw material composition.
量が原料組成物1gに対し0.1mmol以上であるこ
とを特徴とする請求項10または11いずれか記載のポ
リアミドの製造方法。12. The method for producing a polyamide according to claim 10, wherein the amount of amino terminal groups of the polyamide prepolymer is 0.1 mmol or more per 1 g of the raw material composition.
ー含有量が1.6重量%以下であることを特徴とする請
求項10〜12いずれか記載のポリアミドの製造方法。13. The method for producing a polyamide according to claim 10, wherein the cyclic oligomer content of the polyamide prepolymer is 1.6% by weight or less.
合であることを特徴とする請求項10〜13いずれか記
載のポリアミドの製造方法。14. The method for producing a polyamide according to claim 10, wherein the polymerization of the polyamide prepolymer is atmospheric polymerization.
222℃以下であることを特徴とする請求項10〜14
いずれか記載のポリアミドの製造方法。15. The maximum attainable temperature of atmospheric pressure polymerization is 180 ° C. or higher and 222 ° C. or lower, and
The method for producing a polyamide according to any one of the above.
う常圧重合装置供給前に該ポリアミドプレポリマーを含
む反応物を常圧重合装置入口部でフラッシュさせて水分
を蒸散除去する請求項10〜15いずれか記載のポリア
ミドの製造方法。16. A method of flushing a reaction product containing the polyamide prepolymer at the inlet of the atmospheric pressure polymerization apparatus to evaporate and remove water before supplying the atmospheric pressure polymerization apparatus for performing atmospheric pressure polymerization of the polyamide prepolymer. The method for producing a polyamide according to any one of the above.
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WO2015084042A1 (en) * | 2013-12-03 | 2015-06-11 | 지에스칼텍스 주식회사 | Method for preparing polyamide resin |
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2002
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WO2015084042A1 (en) * | 2013-12-03 | 2015-06-11 | 지에스칼텍스 주식회사 | Method for preparing polyamide resin |
JP2017500436A (en) * | 2013-12-03 | 2017-01-05 | ジーエス カルテックス コーポレイション | Method for producing polyamide resin |
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