JP2004504458A - アミノニトリルからのポリアミドの連続製法 - Google Patents
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Abstract
(1)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒を含む流管中で、0.1〜35×106Pa、90〜400℃にて、有機液体希釈剤の存在下に、少なくとも1種のアミノニトリルを水と反応させ、反応混合物を得る工程、
(2)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒の存在下に、段階1における圧力未満の圧力で、150〜400℃にて、前記反応混合物をさらに反応させ、その際温度および圧力を、第一気相および第一液相または第一固相、または第一固と第一液相の混合物を得るように、および第一気相が、第一液相または第一固相から、または第一液および第一固相の混合物から分離されるように選択する工程、および、
(3)前記第一液または第一固相、または第一液と第一固相の混合物を、150〜370℃、0.1〜30×106Paにて、水を含む気または液相と混合して、製品混合物を得る工程、
を含む、少なくとも1種のアミノニトリルを水と反応させることによって、ポリアミドを連続的に製造する方法。
(2)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒の存在下に、段階1における圧力未満の圧力で、150〜400℃にて、前記反応混合物をさらに反応させ、その際温度および圧力を、第一気相および第一液相または第一固相、または第一固と第一液相の混合物を得るように、および第一気相が、第一液相または第一固相から、または第一液および第一固相の混合物から分離されるように選択する工程、および、
(3)前記第一液または第一固相、または第一液と第一固相の混合物を、150〜370℃、0.1〜30×106Paにて、水を含む気または液相と混合して、製品混合物を得る工程、
を含む、少なくとも1種のアミノニトリルを水と反応させることによって、ポリアミドを連続的に製造する方法。
Description
【0001】
本発明は、高温および高圧にてアミノニトリルと水よりポリアミドを連続的に製造する方法に関する。
【0002】
DE−A−19804023は、
(1)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒を含む流管中で、0.1〜35×106Pa、90〜400℃にて、少なくとも1種のアミノニトリルを水と反応させ、反応混合物を得る工程、
(2)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒の存在下に、段階1における圧力未満の圧力で、150〜400℃にて、前記反応混合物をさらに反応させ、その際温度および圧力を、第一気相および第一液相または第一固相、または第一固と第一液相の混合物を得るように、および第一気相が、第一液相または第一固相から、または第一液および第一固相の混合物から分離されるように選択する工程、および、
(3)前記第一液または第一固相、または第一液と第一固相の混合物を、150〜370℃、0.1〜30×106Paにて、水を含む気または液相と混合して、製品混合物を得る工程、
を含む、少なくとも1種のアミノニトリルと水を反応させることによってポリアミドを連続的に製造する方法を開示している。
【0003】
本方法は、良好な純度でポリアミドを産出するが、純度に関するさらなる改善の必要性が存在する。ポリアミドの純度に関する1つの問題は、WO00/24808で記述されているような二級アミンの望まない形成である。
【0004】
本発明の目的は、現存している方法と比較した場合、さらなる純度の改善が保証される、アミノニトリルと水よりポリアミドを調製するための方法を提供することである。
【0005】
本発明者らは、本目的が、
(1)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒を含む流管中で、0.1〜35×106Pa、90〜400℃にて、有機液体希釈剤の存在下に、少なくとも1種のアミノニトリルを水と反応させ、反応混合物を得る工程、
(2)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒の存在下に、段階1における圧力未満の圧力で、150〜400℃にて、前記反応混合物をさらに反応させ、その際温度および圧力を、第一気相および第一液相または第一固相、または第一固と第一液相の混合物を得るように、および第一気相が、第一液相または第一固相から、または第一液および第一固相の混合物から分離されるように選択する工程、および、
(3)前記第一液または第一固相、または第一液と第一固相の混合物を、150〜370℃、0.1〜30×106Paにて、水を含む気または液相と混合して、製品混合物を得る工程、
を含む、少なくとも1種のアミノニトリルを水と反応させることによってポリアミドを連続的に製造する方法によって、本発明にしたがって達成されることを発見した。
【0006】
本発明はさらに、
(1)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒を含む流管中で、0.1〜35×106Pa、90〜400℃にて、有機液体希釈剤の存在下に、少なくとも1種のアミノニトリルを水と反応させ、反応混合物を得る工程、
(2)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒の存在下に、段階1における圧力未満の圧力で、150〜400℃にて、前記反応混合物をさらに反応させ、その際温度および圧力を、第一気相および第一液相または第一固相、または第一固と第一液相の混合物を得るように、および第一気相が、第一液相または第一固相から、または第一液および第一固相の混合物から分離されるように選択する工程、および、
(3)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒を含む流管中で、0.1〜30×106Pa、150〜370℃にて、前記第一液または第一固相、または第一液と第一固相の混合物を、水を含む気または液相と混合し、製品混合物を得る工程、
を含む、少なくとも1種のアミノニトリルを水と反応させることによって、ポリアミドを連続的に製造する方法を提供する。
【0007】
以上の処理は、好ましくはさらに以下、
(4)200〜350℃、段階3での圧力未満の圧力で生成混合物を後縮合し、その際温度および圧力を、水および有機液体希釈剤を有するまたは有さないアンモニアを含有する第二気相、および第二液または第二固相、または第二液および第二固相の混合物(それぞれポリアミドを含む)を得るように選択する段階、を含む。
【0008】
本発明はさらに、
(1)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒を含む流管中で、0.1〜35×106Pa、90〜400℃にて、有機液体希釈剤の存在下に、少なくとも1種のアミノニトリルを水と反応させ、反応混合物を得る工程、
(2)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒の存在下に、段階1における圧力未満の圧力で、150〜400℃にて、前記反応混合物をさらに反応させ、その際温度および圧力を、第一気相および第一液相または第一固相、または第一固と第一液相の混合物を得るように、および第一気相が、第一液相または第一固相から、または第一液および第一固相の混合物から分離されるように選択する工程、および、
(3)200〜350℃、段階2での圧力未満の圧力で前記第一液または第一固相、または第一液と第一固相の混合物を濃縮し、その際温度および圧力が、それぞれポリアミドを含む、水および有機液体希釈剤を有するまたは有さないアンモニアを含有する第二気相、および第二液または第二固相、または第二液および第二固相の混合物を得るように選択される工程、
ことを含む、少なくとも1種のアミノニトリルと水の反応によって、ポリアミドを連続的に製造する方法を提供する。
【0009】
本発明の方法の原理は、DE−A−19804023で記述されている。
【0010】
混合物中のアミノニトリルは、原則的には任意のアミノニトリル、すなわち、少なくとも1つのアミノ基と少なくとも1つのニトリル基両方を有する任意の化合物でありうる。ω−アミノニトリル、特に、アルキレン部分内に4〜12個の炭素原子、さらに好ましくは4〜9個の炭素原子を有するω−アミノアルキルニトリルが好ましく、または8〜13個の炭素原子を有するアミノアルキルアリールニトリルが好ましく、好ましいアミノアルキルアリールニトリルは、芳香族ユニットと、アミノ基およびニトリル基の間に少なくとも1つの炭素原子のアルキレン基を有するアミノアルキルアリールニトリルである。特に好ましいアミノアルキルアリールニトリルは、それぞれ、1、4位にアミノ基およびニトリル基を有するものである。
【0011】
使用されるω−アミノアルキルニトリルは、より好ましくは、直鎖ω−アミノアルキルニトリルであり、そこでアルキレン部分は、6−アミノ−1−シアノペンタン(6−アミノカプロニトリル)、7−アミノ−1−シアノへキサン、8−アミノ−1−シアノへプタン、9−アミノ−1−シアノオクタン、10−アミノ−1−シアノノナンのような、好ましくは4〜12個の炭素原子、より好ましくは4〜9個の炭素原子を含み、特に好ましいのは6−アミノカプロニトリルである。
【0012】
6−アミノカプロニトリルは、たとえばDE−A−836,938、DE−A 848,654または米国特許第5,151,543号中に記述されている、周知の方法にしたがってアジポニトリルの水素付加によって習慣的に入手される。
【0013】
もちろん、多数のアミノニトリルの混合物、またはさらに、たとえばカプロラクタムまたは以下に記述の混合物のような、コモノマーを含むアミノニトリルの混合物を使用することも可能である。
【0014】
特定の実施形態、特にコポリアミドまたは分岐鎖または長鎖ポリアミド類を調製する場合、以下の混合物が純粋な6−アミノカプロニトリルの代わりに使用される。
【0015】
50〜99.99質量%、好ましくは80〜90質量%の6−アミノカプロニトリル
0.01〜50、好ましくは1〜30質量%の、脂肪族C4−C10−α、ω−ジカルボン酸、芳香族C8−C12ジカルボン酸およびC5−C8−シクロアルカンジカルボン酸からなる群より選択される、少なくとも1種のジカルボン酸
0〜50、好ましくは0.1〜30質量%の、4〜10個の炭素原子を有するα、ω−ジアミン
0〜50、好ましくは0〜30質量%のα、ω−C2−C12−ジニトリル、および
0〜50、好ましくは0〜30質量%のα、ω−C5−C12アミノ酸または相当するラクタム、
0〜10質量%の、少なくとも1種の無機酸またはその塩。
【0016】
個々の質量パーセントは合計して100%となる。
【0017】
好適なジカルボン酸には、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、好ましくはアジピン酸、セバシン酸、特に好ましくはアジピン酸のような脂肪酸C4−C10−α、ω−ジカルボン酸、およびテレフタル酸のような芳香族C8−C12−ジカルボン酸、およびまたシクロヘキサンジカルボン酸のようなC5−C8−シクロアルカンジカルボン酸が含まれる。
【0018】
4〜10個の炭素原子を有する好適なα、ω−ジアミンには、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミンおよびデカメチレンジアミンが含まれ、好ましくはヘキサメチレンジアミンが挙げられる。
【0019】
以下に言及するジカルボン酸およびジアミン塩、特に、bb塩として知られている、アジピン酸とヘキサメチレンジアミンの塩を使用することもさらに可能である。
【0020】
使用するα、ω−C2−C12−ジニトリルは、好ましくは、1,4−ジシアノブタン(アジポニトリル)、1,5−ジシアノペンタン、1,6−ジシアノヘキサン、1,7−ジシアノヘプタン、1,8−ジシアノオクタン、1,9−ジシアノノナン、1,10−ジシアノデカンのような脂肪族ジニトリル、特に好ましくはアジポニトリルである。
【0021】
所望なら、分岐アルキレンまたはアリーレンまたはアルキルアリーレン化合物に由来のジアミン、ジニトリル、およびアミノニトリルを使用することも可能である。
【0022】
使用するα、ω−C5−C12−アミノ酸は、5−アミノペンタノイン酸、6−アミノヘキサノイン酸、7−アミノヘプタノイン酸、8−アミノオクタノイン酸、9−アミノナノイン酸、10−アミノデカノイン酸、11−アミノウンデカノイン酸、または12−アミノドデカノイン酸であり、好ましくは6−アミノヘキサノイン酸であり得る。
【0023】
使用する有機液体希釈剤は、原則的には、第一段階における反応に悪影響を与えることのない任意の有機液体希釈剤であり得る。好ましいものとしては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、ブタノール類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコールのようなグリコール類、メチレンtert−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチレンエーテルのようなエーテル類、テトラヒドロフラン、n−オクタン、n−デカンのようなC6−C10−アルカン類、シクロヘキサンのようなC5−C10−シクロアルカン類、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレンのようなC6−C10−芳香族、N−メチルピロリドン、N−メチルカプロラクタムのようなN−C1−C4−アルキルラクタム類、ピロリドンのような、カプロラクタムを除くラクタム類が提供される。特に好ましいのは、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレンのようなC6−C10−芳香族、特にトルエンである。このような有機液体希釈剤の混合物を使用することも可能である。
【0024】
有機液体希釈剤は、第一段階で使用した総量に基づいて、0.1〜90質量%、好ましくは1〜70質量%の量で有利に使用可能である。
【0025】
本発明にしたがって、第一段階(段階1)には、約90〜約400℃、好ましくは約180〜約310℃、特に約220〜約270℃の温度にて、有機液体希釈剤の存在下で、水と共にアミノニトリルを熱することが含まれ、この反応に対して、約0.1〜約15×106Pa、好ましくは約1〜約10×106Pa、特に約4〜約9×106Paの圧力が設定される。この段階において、圧力および温度は、液または固相、および液または固相と気相の混合物を得るような方法で互いに関連して調整可能である。
【0026】
本発明にしたがって、水は、使用するアミノアルキルニトリルに基づいて、1:1〜1:10の範囲内で、特に好ましくは1:2〜1:8の範囲内で、さらに特に好ましくは1:2〜1:6の範囲内での、アミノアルキルニトリルの水に対するモル比で使用し、好ましくは過剰で水を使用する。
【0027】
本実施形態において、気相が分離されるのに対して、液または固相、または液と固相の混合物が、反応混合物に相当する。本段階の一部分として、気相は、液または固相から、または固または液相の混合液から同時に分離可能であり、または本段階内で形成された合成混合物が、液体/気体、固体/気体または液体−固体/気体という二相形態で存在し得る。もちろん、圧力および温度はまた、合成混合物が単一の固または液相として存在するような方法で、互いに関連して調整可能である。
【0028】
気相の除去は、相境界面の増補を保証する、撹拌または非撹拌分離容器または容器バッテリーの使用によって、およびエバポレーター器具の使用によって、例えば、回転エバポレーターまたは薄層エバポレーター、例えばフィルム押出機の方法によって、または環状ディスク反応器の方法によって達成することが可能である。特定の場合において、合成混合物の再利用、またはループ反応器の使用が相境界を増加させるのに必要である可能である。さらに、気相の除去が、水蒸気または不活性気を液相に添加することによって促進される可能性がある。
【0029】
好ましくは、圧力は、与えられた温度における、アンモニアの平衡蒸気圧より小さく、しかし合成混合物中の他の成分の平衡蒸気圧よりも大きいように、先に選択した温度で調整される。この方法により、特にアンモニアの除去が促進され、したがってニトリル基の水素化がスピードアップされる可能性がある。
【0030】
前記二相手順は、好ましくは、反応混合物のバルク温度に相当する純水の蒸気圧より大きいが、アンモニアの平衡蒸気圧より小さい圧力によって実施される。
【0031】
二相手順の特に好ましい実施形態は、上方流下で操作し、任意に生成物出口上に気相除去のためにさらなる開口部を有する上方流管を使用する。この環状反応器は、完全に、または部分的に、触媒ペレットでパックされうる。好ましい実施形態において、二相手順において使用される上方反応器は、相境界まで触媒物質で最大限パックされる。
【0032】
他に、第一段階の特に好ましい実施形態において、圧力は、反応混合物が単一液相で存在するように、すなわち気相が反応器内で存在しないように、選択される。この単一相手順のために、好ましい実施形態は、触媒物質で排他的にパックされた流管である。
【0033】
本発明にしたがって、アミノニトリル/水/希釈剤混合物は、第一段階に導入される前に、熱変換器にて熱せられる。アミノニトリルおよび水はまた、互いに別々に熱し、混合要素を使用することによって第一段階で混合するのが好ましい可能性がある。
【0034】
第一段階における合成混合物の滞留時間に関しては、何の制限もないが、しかしながら一般的には、約10分〜約10時間の範囲内、好ましくは約30分〜約6時間の範囲内で選択される。
【0035】
段階1におけるニトリル基の変換の程度に関して、いかなる制限も存在しないけれども、経済的な理由により、特に段階1でのニトリル基の変換は、それぞれアミノニトリルのモルに基づいて、約70mol%以上、好ましくは少なくとも約95mol%、特に、約97〜約99mol%の範囲内で決定される。
【0036】
ニトリル基変換は、通例、IR分光法(2247波長におけるCN伸縮振動)、NMRまたはHPLCによって、好ましくはIR分光法によって測定される。
【0037】
本発明は、ω−アミノニトリルのリン化合物に対するモル比が、0.01:1〜1:1の範囲、好ましくは0.01:1〜0.1:1の範囲内で選択される、酸素含有リン化合物、特にNa3PO4、NaH2PO4、Na2HPO4、NaH2PO3、Na2HPO3、NaH2PO2、K3PO4、KH2PO4、K2HPO4、KH2PO3、K2HPO3、KH2PO2のような、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、およびそれらのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、およびアンモニア塩の存在下で、段階1における反応を実施することを除外してはいない。
【0038】
段階1における反応は、β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒を含む流管中で実施される。非常に純度の高いアミノニトリルを使用する場合、二酸化チタン触媒中のアナターゼの比率は可能な限り高くすべきである。好ましくは純度の高いアナターゼ触媒が使用される。使用されるアミノニトリルには、たとえば1〜3質量%の不純物のような、不純物が含まれ、好ましいのは、アナターゼおよびルチルの混合物を含む二酸化チタン触媒を使用することである。好ましくは、アナターゼの割合は、70〜80質量%であり、ルチルの割合は、20〜30質量%である。特に好ましいのは、この場合、約70質量%のアナターゼおよび約30質量%のルチルを含む二酸化チタン触媒を使用することである。触媒は好ましくは、0.1〜5ml/g、特に好ましくは0.2〜0.5ml/gの細孔容量である。平均細孔直径は、好ましくは0.005〜0.1mm、特に好ましくは0.01〜0.06mmの範囲である。高い粘性の製品を使用する場合、平均細孔直径は大きいべきである。切断硬度は好ましくは20Nより大きく、特に好ましくは>25Nである。BET表面積は、好ましくは40m2/g以上、特に好ましくは100m2/g以上である。BET表面積がより小さい場合、ベッド容積は、適切な触媒活性を保証するために、適切により高くすべきである。特に好ましい触媒は、以下の、100%アナターゼ、0.3ml/g細孔容量、0.02mm平均細孔直径、32N切断硬度、116m2/g BET表面積、または84質量%アナターゼ、16質量%ルチル、0.3ml/g細孔容量、0.03mm平均細孔直径、26N切断硬度、46m2/g BET表面積のような特徴を有する。本触媒は、デグッサ(Degussa)、フィンティ(Finti)またはケミラ(Kemira)から入手可能なような商業的粉末より調製可能である。酸化タングステンを使用する場合、40質量%まで、好ましくは30質量%まで、特に好ましくは15〜25質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンによって置換される。触媒は、Ertl、Knoezinger、Weitkamp、「不均一触媒のハンドブック(Handbook of heterogeneous catalysis)」、VCH Weinheim、1997、98ffページに記載されているように調製可能である。触媒は任意の所望の好適な形態で使用可能である。好ましくは、成型物、押出し物またはペレットの形態で、特にペレットの形態で使用される。ペレットは、好ましくは、生成物混合液から簡単に分離可能なように、かつ、反応の間、生成物の流動性を減少させないように、十分に大きい。
【0039】
ペレット形態の触媒を使用することにより、第一段階からの出口の部分で、機械的に触媒を除去可能となる。たとえば、本目的のために、第一段階からの出口の部分に機械的フィルターまたはふるいをつける。触媒を第二および/または第三段階で追加的に使用する場合、触媒は好ましくは同一の形態で存在する。
【0040】
本発明にしたがって、第一段階で得られる反応混合物をさらに、約200(150)〜約350(400)℃の温度で、好ましくは約210(200)〜約330(330)℃の範囲内で、特に約230(230)〜約270(290)℃の範囲内の温度で、そして段階1での圧力よりも低い圧力で、段階2でさらに反応させる。段階2での圧力は、好ましくは、段階1での圧力よりも約0.5×106Pa低く、一般的には、約0.1〜約35×106Paの範囲内であり、好ましくは約0.5〜約15×106Paの範囲内、特に約2〜約6×106Paの範囲内である(カッコ内の数字:触媒なしの場合)。
【0041】
段階2において、温度および圧力は、第一気相、および第一液相または第一固相、または第一液と第一固相の混合物を得るように選択され、第一気相は、第一液または第一固相から、または第一液と第一固相の混合から分離される。
【0042】
基本的にアンモニアおよび水蒸気からなる第一気相は、一般的に、たとえば蒸留カラムのような、蒸留器具を用いて連続的に除去する。本蒸留の過程で一緒に除去される、蒸留物の有機組成物、大部分が有機希釈剤と一緒の、またはなしでの未変換のアミノニトリルは、段階1および/または段階2へ、全体が、または一部分が再利用される。
【0043】
段階2における反応混合物の滞留時間は、何の制限の対象にもならないけれども、一般的には、約10分間〜約5時間の範囲内、好ましくは約30分間〜約3時間の範囲内である。
【0044】
第一および第二段階間の生成物ラインは、任意に、気相内への反応混合物の制御拡散を容易にする、ラシヒリングまたはSulzer混合要素のようなパッキング要素を含む。これは、特に、単一相手順に関連する。
【0045】
好ましくは、第二段階の反応器も同様に、本発明の触媒物質を、特にペレット形態で含有する。本反応装置は、特に高圧、および/または反応混合物中の多量の過剰水の存在下で、触媒を含まない反応装置と比較して、生成物の特性における、さらなる改善を提供する。温度および圧力は、反応混合物の粘性が、触媒表面の任意のブラインディングを防止するように十分小さくなるように選択されるべきである。本発明にしたがうと、第二処理段階からの出口の部分は、反応混合物の純度を保証し、触媒を反応混合物から分離する、ふるいまたはフィルターを備える。
【0046】
段階3において、第一液または第一固相、または第一液と第一固相の混合物を、水、好ましくは水または水蒸気を含む気または液相と混合する。これは連続して行う。(液体として)添加する水の量は、それぞれ第一液または第一固相の、または第一液と第一固相の混合物の1kgに基づいて、好ましくは約10〜約1500ml、より好ましくは約50〜約500mlの範囲内である。この水の添加は、主として、段階2で起こった水の欠失を補い、合成混合物中の酸性ニトリル基の加水分解を促進する。この結果、本発明のさらなる利点として、段階1で使用するような開始物質の混合物は、最小過剰量の水とのみで使用可能である。
【0047】
水含有気または液相は、好ましくは、段階3へ導入する前に、熱変換器中で予熱し、次いで、第一液または第一固相、または第一固と第一液相物の混合と混合する。反応装置は、任意に、成分の混合物をさらに促進する混合要素と適合しうる。
【0048】
段階3は、150〜370℃の温度、および0.1〜30×106Paの圧力で実施可能であり、本発明にしたがった触媒ベッドが存在する場合は、段階1で利用可能な条件が使用できる。あるいは、温度は好ましくは180〜300℃、特に好ましくは220〜280℃である。圧力は好ましくは1〜10×106Paであり、特に好ましくは2×106〜7×106Paである。
【0049】
圧力および温度は、合成混合物が単一の液または固相として存在するように、互いに調節可能である。他の実施形態においては、圧力および温度は、液または固相、または固と液相の混合、また気相が得られるように選択される。本実施形態において、液または固相、または液と固相の混合物は生成物混合物に相当し、一方で気相は分離される。本段階の一部として、気相は、一度に、液または固相から、または固と液相の混合から分離可能であり、または本段階内で形成された合成混合物が、二相形態、液体/気体、固体/気体または液体−固体/気体として存在しうる。
【0050】
その温度において、圧力が、アンモニアの平衡蒸気圧よりも小さく、しかし合成混合物中の他の成分の平衡蒸気圧よりも大きいように、事前に選択された温度において圧力を調整することが可能である。この方法で、特にアンモニアの除去が有利になり、したがって、ニトリル基の加水分解の速度をあげることが可能である。
【0051】
本段階で使用可能な器具/反応装置は、以上で協議した段階1のものと同一でありうる。
【0052】
本段階の滞留時間は、制限の対象ではないが、経済的な理由により、一般的に、約10分間〜約10時間、好ましくは約60〜約8時間、特に好ましくは約60分間〜約6時間である。
【0053】
段階3で入手した生成物混合物は、さらに以下で記述したように処理可能である。
【0054】
好ましい実施形態において、段階3の生成物混合物を、約200〜約350℃の温度にて、好ましくは約220〜300℃の温度で、特に約240〜270℃の温度で、段階4で後縮合する。段階4は、段階3の圧力よりも低く、好ましくは5〜1000×103Pa、より好ましくは約10〜約300×103Paである圧力で実施される。本段階の中で、温度および圧力は、それぞれポリアミドを含む、第二気相および第二液または固相、または第二液と第二固の混合物を得ることができるように選択される。
【0055】
段階4の後縮合は、好ましくは、ポリアミドの相対粘度(25℃にて、質量96%強度の硫酸中で、100mlあたり1gのポリマーの濃度で測定)が、約1.6〜約3.5の範囲内の値であることを前提とした方法で実施する。
【0056】
好ましい実施形態において、液相に存在する水は、窒素のような不活性気体を利用して排除する。
【0057】
段階4における反応混合物の滞留時間は、特に、所望の相対粘度、温度、圧力および段階3で加えた水量に依存する。
【0058】
段階3を、単一相法で実施する場合、段階3と段階4の間の生成物ラインは、任意に、気相中への反応混合物の制御拡散を可能にする、たとえばラシヒリングまたはSulzer混合要素のようなパッキング要素を含みうる。
【0059】
第四段階はまた、本発明の触媒を用いて実施可能である。段階4で触媒を使用することで、第三段階または、三段階手順の場合は第二段階からの溶出物の相対粘度が、RV=1.6であり、および/またはそれぞれ使用したアミノニトリルのモルに基づいて、ポリマー中のニトリル基または酸アミドのモル含量が1%以上である場合に、特にモル質量増加が改善される。
【0060】
本発明のさらなる実施形態において、段階3は省くことが可能であり、ポリアミドは、段階(1)、(2)および(4)を実施することにより調製される。
【0061】
本変法は、好ましくは以下のように実施される。
【0062】
段階1において、本反応を以上に記述したように実施する。
【0063】
反応混合物を、上記したように、または約220〜約300℃の範囲内の温度、および約1〜約7×106Paの範囲内の圧力で段階2で反応させる。ここで、段階2での圧力は、段階1の圧力よりも0.5×106Pa低い。同時に、得られた第一気相を第一液相より分離する。
【0064】
段階2で得られた第一液相を、段階1のように、または約220〜300℃の範囲内の温度、および約10〜300×103Paの範囲内の圧力で、段階4で処理し、有機希釈剤と一緒に、またはなしで、水およびアンモニアを含む、得られた第二気相を、第二液相より分離する。この段階内で、得られたポリアミドの相対粘度(以上で定義したように測定)は、温度および滞留時間の選択によって、約1.6〜約3.5の範囲内の所望の値に調節する。
【0065】
次いで得られた第二液相を、従来どおり排出し、所望なら手を加える。
【0066】
本発明のさらに好ましい実施形態において、それぞれの段階で得られる少なくとも1つの気相は、それ以降の少なくとも1つの段階で再利用可能である。温度および圧力は、段階1または段階3で、あるいは段階1と段階3両方で、液または固相、または液と固相の混合物、および気相を得るように、そして気相を分離するように、選択することがさらに好ましい。
【0067】
本発明にしたがった処理を実施するための器具は、たとえばDE−A−19804023に記述されており、略図はその中の図面中、図1より明らかである。
【0068】
さらに、本発明の文脈において、鎖伸長または分岐化、またはその組み合わせを実施することも可能である。この目的のためには、当業者に周知であるポリマー分岐化または鎖伸長基質を個々の段階で加える。これらの基質は好ましくは段階3または4で添加する。
【0069】
使用可能な基質は以下である。
【0070】
分岐剤または架橋剤のような三官能性アミン類またはカルボン酸類。好適な少なくとも三官能性のアミン類またはカルボン酸類の例が、EP−A−0345648で記述されている。少なくとも三官能性のアミン類は、カルボン酸基と反応可能である、少なくとも3つのアミノ基を有する。これらは好ましくは、カルボン酸基は有さない。少なくとも三官能性のカルボン酸は、アミン類と反応可能であり、またたとえば、エステルのようなその誘導体の形態でも存在可能である、少なくとも3つのカルボン酸基を有する。カルボン酸は、好ましくは、カルボン酸基と反応可能であるアミノ基を含まない。好適なカルボン酸基の例は、トリメシン酸、およびたとえばオレイン酸から調製可能であり、50〜60個の炭素原子を有するトリメシン化脂肪酸、ナフタレン−1,3,5,7−テトラカルボン酸のようなナフタレンポリカルボン酸類である。カルボン酸は好ましくは、有機化合物として定義され、重合化化合物ではない。
【0071】
少なくとも3アミノ基を有するアミン類の例には、ニトリロトリアルキルアミン、特にニトリロトリエタンアミン、ジアルキレントリアミン類、特にジエチレントリアミン、トリアルキレンテトラアミン類およびテトラアルキレンペンタアミン類が挙げられ、好ましくはアルキレン部分がエチレン部分である。さらに、デンドリマーもアミン類として使用可能である。デンドリマーは、好ましくは、一般式(I)
【化1】
を有し、式中、
RはHまたは−(CH2)n−NR1 2であり、
R1はHまたは−(CH2)n−NR2 2であり、
R2はHまたは−(CH2)n−NR3 2であり、
R3はHまたは−(CH2)n−NR2であり、
nは2〜6の整数であり、
xは2〜14の整数である。
【0072】
好ましくは、nは3または4、特に3であり、xは2〜6、好ましくは2〜4の整数、特に2である。記号Rはまた、互いに独立して意味を有する。好ましくはRは水素原子または−(CH2)n−NR2ラジカルである。
【0073】
好適なカルボン酸は、3〜10のカルボン酸基、好ましくは3または4のカルボン酸基を有するものである。好ましいカルボン酸は、芳香族および/またはヘテロ環状核を有するものである。例としては、ベンジル、ナフチル、アントラセン、ビフェニル、トリフェニルラジカル、またはピリジン、ビピリジン、ピロール、インドール、フラン、チオフェン、プリン、キノリン、フェナンスレン、ポリフィリン、フタロシアン、ナフタロシアニンのようなヘテロ環である。3,5,3’,5’−ビフェニルテトラカルボン酸、フタロシアニン、ナフタロシアニン、3,5,3’,5’−ビフェニルテトラカルボン酸、1,3,5,7−ナフタレンテトラカルボン酸、2,4,6−ピリジントリカルボン酸、3,5,3’,5’−ビピリジルテトラカルボン酸、3,5,3’,5’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、1,3,6,8−アクリジンテトラカルボン酸、特に好ましくは1,3,5−ベンゼントリカルボン酸(トリメシル酸)、および1,2,4,5−ベンゼンテトラカルボン酸が参照される。このような化合物は、商業的に入手可能であり、またはDE−A−4 312 182で記述された処理で調製できる。オルト−置換芳香族化合物を用いる場合、イミド形成が、好適な反応温度の選択によって好ましく抑えられる。
【0074】
これらの基質は、少なくとも三官能性、好ましくは少なくとも四官能性である。官能基の数は、3〜16、好ましくは4〜10、特に好ましくは4〜8であり得る。本発明の処理は、少なくとも三官能性のアミンまたは少なくとも三官能性のカルボン酸を用いて実施するが、このようなアミンまたはカルボン酸の混合物は使用しない。しかしながら、少量の少なくとも三官能性のアミンが三官能性のカルボン酸中に存在する可能性はあり、または逆もありうる。
【0075】
基質は、ポリアミド1〜50mmol/kg、好ましくは1〜35,特に好ましくはポリアミド1〜20mmol/kgの量で存在する。基質は好ましくは、3〜150、特に好ましくは5〜100、特にポリアミド10〜70mmol当量/kgの量で存在する。当量は、官能性アミノ基またはカルボン酸基の数に基づく。
【0076】
二官能性カルボン酸または二官能性アミンは、鎖伸長剤として働く。これらは、アミノ基と反応可能である2つのカルボン酸基、またはカルボン酸と反応可能である2つのアミノ基を有する。二官能性カルボキシ酸またはアミンは、カルボン酸基またはアミノ基以外は、アミノ基またはカルボン酸基と反応可能であるさらなる官能基は含まない。好ましくは、これらは任意の他の官能基を含まない。好適な二官能性アミンの例には、二官能性カルボン酸との塩の形態が含まれる。これらは、C1−14−アルキレンジアミン、好ましくはC2−6−アルキレンジアミン、たとえばヘキシレンジアミンのような、直鎖脂肪族でありうる。これらはまた、環状脂肪族であり得る。例としては、イソホロンジアミン、ジシシカン、ラロマインが挙げられる。分岐脂肪族ジアミンも同様に使用可能であり、例には、ベスタミンTMD(Huels AGからのトリメチルヘキサメチレンジアミン)が挙げられる。また、ジアミンは、芳香族/脂肪族であり得、例えば、m−キシリレンジアミンが使用可能である。前記アミンは、それぞれ、炭素骨格上で、C1−12−アルキル、好ましくはC1−14−アルキルラジカルで置換されうる。
【0077】
二官能性カルボン酸は、例えば、二官能性ジアミンとの塩の形態の物である。これらは、直鎖脂肪族ジカルボン酸であり、好ましくはC4−20ジカルボン酸である。例としては、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、スベリン酸が挙げられる。これらはまた芳香族であり得る。例としては、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸ならびに二量体化脂肪酸が挙げられる。
【0078】
二官能性塩基構築ブロック(c)が、1〜55、特に好ましくは1〜30、特にポリアミド1〜15mm/kgの量で使用されるのが好ましい。
【0079】
本発明にしたがって、段階3で得られる生成物混合物、または(段階4からの)それぞれポリアミド、好ましくはポリマー融解物を含む、第二液または第二固相、または第二液と第二固相の混合物は、従来の様式、例えばポンプを使用して、反応容器より排出する。続いて、得られたポリアミドを、例えばDE−A 4 321 683(3ページ、54行目から4ページ3行目)で記述されているように、従来の方法にしたがって、長さをのばすことができる。
【0080】
好ましい実施形態においては、本発明にしたがって得られるナイロン−6中の環状ダイマーのレベルを、まずカプロラクタムの水溶液で、次いで水でポリアミドを抽出し、および/またはこれを(例えばEP−A−0 284 968で記述された)気相抽出、および/または6−アミノカプロニトリルのようなアミノニトリルを用いた抽出によってさらに減少させる。カプロラクタム、直鎖カプロラクタムオリゴマーおよび環状カプロラクタムオリゴマーのような、本後処理において得られる低分子量成分は、第一および/または第二および/または第三段階で再利用可能である。
【0081】
開始混合物および反応混合物は、使用したポリアミド形成モノマーおよびアミノニトリルの量に基づいて、0.01〜5質量%の範囲内、好ましくは0.2〜3質量%の範囲内での、脂肪族および芳香族カルボン酸およびジカルボン酸のような鎖調節剤、および酸含有リン酸化合物のような触媒と、すべての段階で混合可能である。好適な鎖調節剤には、例えばプロピオン酸、酢酸、安息香酸、テレフタル酸およびトリアセトンジアミンが含まれる。
【0082】
着色料、色素および安定剤のような添加物および充填剤を一般的には、ペレット化の前に、好ましくは第二、第三および第四段階で、合成混合物に添加する。特に、合成またはポリマー混合物が、残りの処理において、固定ベッド触媒と接触しないであろう場合はいつでも充填剤および添加剤を使用することが考えられる。1つまたはそれ以上の衝突調節ゴムが、全組成物に基づいて、0〜40質量%、好ましくは1〜30質量%の量で、添加物として組成物内に存在してよい。
【0083】
例えば、ポリアミドおよび/またはポリアリーレンエーテルに好適である通例の衝撃調節剤を使用することが可能である。
【0084】
ポリアミドの強度を増強するゴムは、一般的に2つの重要な特徴を持っている。ガラス遷移温度が−10℃未満、好ましくは−30℃未満である弾力性部分を有し、またポリアミドと相互作用可能である少なくとも1つの官能基を含んでいる。好適な官能基には、例えばカルボン酸、カルボキシルアンヒドリド、カルボキシルエステル、カルボキシルアミド、カルボキシルイミド、アミノ、ヒドロキシル、エポキシド、ウレタンおよびオキサゾリン基が含まれる。
【0085】
混合物の強度を増強するゴムには例えば以下のものが含まれる。
【0086】
上記官能基によって融合されるEPおよびEPDMゴム。好適な融合剤には、例えばマレイン酸無水物、イタコン酸、アクリル酸、グリシジルアクリレート、およびグリシジルメタクリレートが含まれる。
【0087】
これらのモノマーは、クメンハイドロペルオキシドのようなフリーラジカル開始剤の存在下または不在下で、融解物中または溶液中で、ポリマー上に融合しうる。
【0088】
好適なエラストマーのさらなる群は、コア−シェル融合ゴムである。これらは、エマルション中で産出され、少なくとも1つの硬組成物および1つの軟組成物を含む、融合ゴムである。硬組成物は従来通り、少なくとも25℃のガラス遷移温度を有するポリマーであり、一方で、軟組成物は、0℃以下のガラス遷移温度を有するポリマーである。これらの生成物は、コアと、少なくとも1つのシェルからなる構造を有し、この構造は、モノマーを加える順番の結果である。軟組成物は一般的にブタジエン、イソプレン、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレートまたはシロキサンおよび任意にさらなるコモノマーから由来する。好適なシロキサンコアは、例えば環状オリゴマーオクタメチルテトラシロキサンまたはテトラビニルテトラメチルテトラシロキサンから開始することで調製可能である。これらは、例えば、開環カチオン性重合化にて、好ましくはスルホン酸の存在下で、g−メルカプトプロピルメチルジメトキシシランと反応させ、軟シロキサンコアを形成可能である。シロキサンはまた、例えばハロゲンのような加水分解可能基またはテトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、またはフェニルトリメトキシシランのようなアルコキシ基を有するシランの存在下で重合反応を実施することで、架橋することが可能である。ここで好適なコモノマーには、例えば、スチレン、アクリロニトリルおよび、ジアリルフタレート、ジビニルベンゼン、ブタンジオールジアクリレートまたはトリアリル(イソ)シアンウレートのような1つ以上のポリマー化可能二重結合を有する架橋または融合モノマーが含まれる。硬組成物は一般的には、スチレン、α−メチルスチレンおよびそのコポリマーに由来し、好ましいコモノマーは、アクリロニトリル、メタクリロニトリルおよびメチルメタクリレートである。
【0089】
好ましいコア−シェル融合ゴムは、軟コアおよび硬シェル、または硬コア、第一軟シェルおよび少なくとも1つのさらなる硬シェルを有する。最終シェルの重合化の間、好適な官能化モノマーの添加によって、カルボニル、カルボン酸、酸無水物、酸アミド、酸イミド、カルボキシルエステル、アミノ、ヒドロキシル、エポキシ、オキサゾリン、ウレタン、尿素、ラクタムまたはハロベンジル基のような官能基の組み込みが好ましく実施される。好適な官能化モノマーには、例えば、マレイン酸、マレイン酸無水物、モノ−、またはジエステルまたはマレイン酸、tert−ブチル(メタ)アクリレート、アクリル酸、グリシジル(メタ)アクリレートおよびビニルオキサゾリンが含まれる。官能基を有するモノマーの割合は、一般的には、コア−シェル融合ゴムの総質量に基づき、約0.1〜25質量%の範囲、好ましくは0.25〜15質量%の範囲である。軟組成物の硬組成物に対する質量比は、一般的には1:9〜9:1の範囲内、好ましくは3:7〜8:2の範囲内である。
【0090】
ポリアミドの強度を増強するこのようなゴムは、それ自体周知であり、例えばEP−A−0 208 187で記述されている。
【0091】
好適な衝撃調節剤のさらなる群は、熱可塑性ポリエステルエラストマーである。ポリエステルエラストマーは、一般的に、ポリ(アルキレン)エーテルグリコールから由来する長鎖セグメントと、低分子量ジオールおよびジカルボン酸から由来する、短鎖セグメントを含む区分化コポリエーテルエステルである。そのような生成物はそれ自体周知であり、例えばUS3,651,014のような文献に記述されている。相当する生成物はまた、Hytrel(登録商標)(Du Pont)、Arnitel(登録商標)(Akzo)およびPelprene(登録商標)(東洋紡(Toyobo Co.Ltd.)の名前で市販されている。
【0092】
異なるゴムの混合物を使用することも可能であることが認識されるであろう。
【0093】
さらなる添加物として、例えば処理補助剤、安定剤および酸化遅延剤、温度分解および紫外線による分解に対する薬剤、潤滑およびデモルディング剤、炎遅延剤、色素および着色料および可塑剤が挙げられうる。これらの割合は一般的に、組成物の総質量に基づいて、40質量%まで、好ましくは15質量%までである。
【0094】
着色料および色素は一般的に、4質量%まで、好ましくは0.5〜3.5質量%、特に0.5〜3質量%の量で存在する。
【0095】
可塑剤を着色するための着色料は一般的に周知であり、例えばR.Gaechter and H.Mueller、Taschenbuch der Kunststoffadditive、Carl Hanser Verlag、1983年、494〜510ページを参照のこと。挙げられる着色料の第一の好ましい群は、酸化亜鉛、硫酸亜鉛、白色鉛(2PbCO3 Pb(OH)2)、リトポン、白色アンチモンおよび二酸化チタンのような白色着色料である。二酸化チタンの2つの最も知られている結晶多型(ルチルとアナターゼ)のうち、ルチル形態が本発明の鋳型組成物に対する白色着色料として使用するのに好ましい。
【0096】
本発明にしたがって使用可能な黒色着色料は、酸化黒鉄(Fe3O4)、黒色スピネル(Cu(Cr,Fe)2O4)、黒色マグネシウム(二酸化マグネシウム、二酸化シリコンおよび酸化鉄の混合物)、黒色コバルトおよび黒色アンチモンであり、また特に好ましくはカーボンブラックであり、これは通常、ファーネス・ブラックまたはガスブラックの形態で使用される(G.Benzing、Pigmente fur Anstrichmittel、Expert−Verlag (1988年)、p.78ffを参照のこと)。
【0097】
緑色酸化クロミウムのような無機着色料またはアゾ着色料およびフタロシアニンのような有機着色料も、特定の色相を得るために、本発明にしたがって使用できることが理解されるであろう。このような着色料は一般的に市販されている。
【0098】
一般的に熱可塑性物質における色素の分散を促進するので、例えばフタロシアニン銅とカーボンブラックのような、混合物で上記着色料または色素を使用できることもさらなる利点である。
【0099】
本発明の熱可塑性組成物に添加可能である、酸化遅延剤および温度安定剤には、任意にハロゲン化銅(I)との組み合わせで、例えば塩化物、臭化物またはヨウ化物のような、周期表の第I金属のハロゲン化物、例えばハロゲン化ナトリウム、ハロゲン化カリウム、ハロゲン化リチウムが含まれる。特に銅のハロゲン化物はまた、電子が豊富なp−リガンドを含む。このような銅錯体の例には、例えばトリフェニルホスフォリンとの銅ハロゲン化錯体がある。さらに、フッ化亜鉛および塩化亜鉛を使用可能である。他の可能性があるものとしては、立体的妨害フェノール、ハイドロキノン、この群の置換類似物、任意にリン含有酸およびその塩と結合した、二級芳香族アミン、およびこれらの化合物の混合物があり、好ましくは混合物の質量に基づいて、1質量%までの濃度である。
【0100】
UV安定剤の例は、種々の置換レソルシノール類、サリチル酸塩類、ベンゾトリアゾール類およびベンゾフェノン類があり、これらは一般的に2質量%までの量で使用される。
【0101】
一般的に1質量%までの量で熱可塑性物質中に含まれる、潤滑およびデモルディング剤は、ステアリン酸、ステアリルアルコール、アルキルステアリン酸塩およびN−アルキルステアルアミドであり、また長鎖脂肪酸を有するペンタエリスリオールのエステルである。ステアリン酸のカルシウム、亜鉛またはアルミニウム塩も使用可能であり、またジアルキルケトン類、例えばジステアリルケトンも使用可能である。
【0102】
本発明はさらに、任意の以上の処理によって調製可能であるポリアミドを提供する。
【0103】
以下の実施例は本発明を例示している。
【0104】
実施例
解析
相対粘度(RV)、分子量増加の目安、および重合の程度を、Ubbelohde粘度計を用いて25℃で、96%強度硫酸中での抽出物質の溶液1質量%強度中で測定した。
【0105】
二級アミンを、水性塩酸中の試料の総加水分解にしたがって決定した。二級アミンユニットとの種は、WO 00/24808で詳細に記述される方法によって同定した。ポリマー鎖中の分岐生成物の数の目安である、加水分解生成物イミノビヘキサン酸を、N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタールで誘導し、ガスクロマトグラフィーによって定量的に検出可能にする。次いで、分岐の数を、ポリマーのキログラムあたりの、イミノビヘキサン酸(IBHA)のミリ当量で測定した。
【0106】
抽出のために、ポリマー質量あたり100パーツを、還流下、100℃にて32時間、400パーツ/質量の完全にイオンフリーの水とともに撹拌し、水を除去後、穏やかに、すなわち後縮合なしに、減圧下100℃にて20時間乾燥させた。
【0107】
本発明および比較例を、反応物としてアミノカプロニトリル(ACN)と水(H2O)を用いて、DE−A−19804023の図1のような器具中で実施した。使用した有機希釈剤はエタノール(EtOH)であった。反応物および有機希釈剤をまず、言及した器具のフェード容器Vに満たした。
【0108】
1リットルの空容器、内部長1000mmを有する第一処理段階(1)を、Ert1、Knoezinger、Weitkamp:「不均一触媒のハンドブック(Handbook of heterogeneous catalysis)」、VCH Weinheim、1997年、98ffページにしたがって調製した二酸化チタンペレットでパックした。前記ペレットは、アナターゼ形態での100% TiO2であり、2〜14mmの範囲内の鎖長、約2mmの鎖厚、および110m2/gの特定表面積を有する。
【0109】
第二段階(2)は、2リットルの容量を有する分離容器であった。
【0110】
1リットルの空の容量および1000mmの内部長を有する第三段階(3)を、処理段階(1)下で記述した二酸化チタンペレットでパックした。この流管中で、反応混合物を、フィード容器からの水とともにさらに混合した(前述図1を参照のこと)。
【0111】
第四段階(4)は、順に分離容器(5リットル容量)であり、これより、調製されたポリマー溶解物はギアポンプにより、鎖形態(A)で押出される。
【0112】
本発明および比較例の結果は、以下の表より明らかになる。表中の略語は以下の意味である。
【0113】
スループットDは、第一処理段階/段階を介したフィード容器からの反応混合物の流出量である。
【0114】
実施例を比較可能にするために、第一処理段階におけるACN空間速度を報告する。これは、段階1でのACN(kg/h)のスループットの比であり、第一段階の空容量(1リットル)である。
【0115】
WZは、第三段階中に添加した水の量を表す。これは、第一段階内への反応混合物のスループットに基づいており、パーセントで報告される。
【0116】
温度(T)および圧力(P)に対して表中で示された数字1、2、3および4は、器具の第一、第二、第三および第四段階を表す。
【0117】
IBHA含量は、ポリマーキログラムあたりのイミノビスへキサン酸(IBHA)のミリ当量中における分岐の数を示唆している。
【0118】
第二段階中の反応混合物の滞留時間は、すべての実施例にて1時間であった。この時間を保証するために、第一段階でのスループットを変更し、第二段階での充填レベルに合わせた。第四段階の滞留時間はすべての実施例で5時間であった。
【0119】
【表1】
本発明は、高温および高圧にてアミノニトリルと水よりポリアミドを連続的に製造する方法に関する。
【0002】
DE−A−19804023は、
(1)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒を含む流管中で、0.1〜35×106Pa、90〜400℃にて、少なくとも1種のアミノニトリルを水と反応させ、反応混合物を得る工程、
(2)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒の存在下に、段階1における圧力未満の圧力で、150〜400℃にて、前記反応混合物をさらに反応させ、その際温度および圧力を、第一気相および第一液相または第一固相、または第一固と第一液相の混合物を得るように、および第一気相が、第一液相または第一固相から、または第一液および第一固相の混合物から分離されるように選択する工程、および、
(3)前記第一液または第一固相、または第一液と第一固相の混合物を、150〜370℃、0.1〜30×106Paにて、水を含む気または液相と混合して、製品混合物を得る工程、
を含む、少なくとも1種のアミノニトリルと水を反応させることによってポリアミドを連続的に製造する方法を開示している。
【0003】
本方法は、良好な純度でポリアミドを産出するが、純度に関するさらなる改善の必要性が存在する。ポリアミドの純度に関する1つの問題は、WO00/24808で記述されているような二級アミンの望まない形成である。
【0004】
本発明の目的は、現存している方法と比較した場合、さらなる純度の改善が保証される、アミノニトリルと水よりポリアミドを調製するための方法を提供することである。
【0005】
本発明者らは、本目的が、
(1)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒を含む流管中で、0.1〜35×106Pa、90〜400℃にて、有機液体希釈剤の存在下に、少なくとも1種のアミノニトリルを水と反応させ、反応混合物を得る工程、
(2)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒の存在下に、段階1における圧力未満の圧力で、150〜400℃にて、前記反応混合物をさらに反応させ、その際温度および圧力を、第一気相および第一液相または第一固相、または第一固と第一液相の混合物を得るように、および第一気相が、第一液相または第一固相から、または第一液および第一固相の混合物から分離されるように選択する工程、および、
(3)前記第一液または第一固相、または第一液と第一固相の混合物を、150〜370℃、0.1〜30×106Paにて、水を含む気または液相と混合して、製品混合物を得る工程、
を含む、少なくとも1種のアミノニトリルを水と反応させることによってポリアミドを連続的に製造する方法によって、本発明にしたがって達成されることを発見した。
【0006】
本発明はさらに、
(1)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒を含む流管中で、0.1〜35×106Pa、90〜400℃にて、有機液体希釈剤の存在下に、少なくとも1種のアミノニトリルを水と反応させ、反応混合物を得る工程、
(2)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒の存在下に、段階1における圧力未満の圧力で、150〜400℃にて、前記反応混合物をさらに反応させ、その際温度および圧力を、第一気相および第一液相または第一固相、または第一固と第一液相の混合物を得るように、および第一気相が、第一液相または第一固相から、または第一液および第一固相の混合物から分離されるように選択する工程、および、
(3)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒を含む流管中で、0.1〜30×106Pa、150〜370℃にて、前記第一液または第一固相、または第一液と第一固相の混合物を、水を含む気または液相と混合し、製品混合物を得る工程、
を含む、少なくとも1種のアミノニトリルを水と反応させることによって、ポリアミドを連続的に製造する方法を提供する。
【0007】
以上の処理は、好ましくはさらに以下、
(4)200〜350℃、段階3での圧力未満の圧力で生成混合物を後縮合し、その際温度および圧力を、水および有機液体希釈剤を有するまたは有さないアンモニアを含有する第二気相、および第二液または第二固相、または第二液および第二固相の混合物(それぞれポリアミドを含む)を得るように選択する段階、を含む。
【0008】
本発明はさらに、
(1)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒を含む流管中で、0.1〜35×106Pa、90〜400℃にて、有機液体希釈剤の存在下に、少なくとも1種のアミノニトリルを水と反応させ、反応混合物を得る工程、
(2)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒の存在下に、段階1における圧力未満の圧力で、150〜400℃にて、前記反応混合物をさらに反応させ、その際温度および圧力を、第一気相および第一液相または第一固相、または第一固と第一液相の混合物を得るように、および第一気相が、第一液相または第一固相から、または第一液および第一固相の混合物から分離されるように選択する工程、および、
(3)200〜350℃、段階2での圧力未満の圧力で前記第一液または第一固相、または第一液と第一固相の混合物を濃縮し、その際温度および圧力が、それぞれポリアミドを含む、水および有機液体希釈剤を有するまたは有さないアンモニアを含有する第二気相、および第二液または第二固相、または第二液および第二固相の混合物を得るように選択される工程、
ことを含む、少なくとも1種のアミノニトリルと水の反応によって、ポリアミドを連続的に製造する方法を提供する。
【0009】
本発明の方法の原理は、DE−A−19804023で記述されている。
【0010】
混合物中のアミノニトリルは、原則的には任意のアミノニトリル、すなわち、少なくとも1つのアミノ基と少なくとも1つのニトリル基両方を有する任意の化合物でありうる。ω−アミノニトリル、特に、アルキレン部分内に4〜12個の炭素原子、さらに好ましくは4〜9個の炭素原子を有するω−アミノアルキルニトリルが好ましく、または8〜13個の炭素原子を有するアミノアルキルアリールニトリルが好ましく、好ましいアミノアルキルアリールニトリルは、芳香族ユニットと、アミノ基およびニトリル基の間に少なくとも1つの炭素原子のアルキレン基を有するアミノアルキルアリールニトリルである。特に好ましいアミノアルキルアリールニトリルは、それぞれ、1、4位にアミノ基およびニトリル基を有するものである。
【0011】
使用されるω−アミノアルキルニトリルは、より好ましくは、直鎖ω−アミノアルキルニトリルであり、そこでアルキレン部分は、6−アミノ−1−シアノペンタン(6−アミノカプロニトリル)、7−アミノ−1−シアノへキサン、8−アミノ−1−シアノへプタン、9−アミノ−1−シアノオクタン、10−アミノ−1−シアノノナンのような、好ましくは4〜12個の炭素原子、より好ましくは4〜9個の炭素原子を含み、特に好ましいのは6−アミノカプロニトリルである。
【0012】
6−アミノカプロニトリルは、たとえばDE−A−836,938、DE−A 848,654または米国特許第5,151,543号中に記述されている、周知の方法にしたがってアジポニトリルの水素付加によって習慣的に入手される。
【0013】
もちろん、多数のアミノニトリルの混合物、またはさらに、たとえばカプロラクタムまたは以下に記述の混合物のような、コモノマーを含むアミノニトリルの混合物を使用することも可能である。
【0014】
特定の実施形態、特にコポリアミドまたは分岐鎖または長鎖ポリアミド類を調製する場合、以下の混合物が純粋な6−アミノカプロニトリルの代わりに使用される。
【0015】
50〜99.99質量%、好ましくは80〜90質量%の6−アミノカプロニトリル
0.01〜50、好ましくは1〜30質量%の、脂肪族C4−C10−α、ω−ジカルボン酸、芳香族C8−C12ジカルボン酸およびC5−C8−シクロアルカンジカルボン酸からなる群より選択される、少なくとも1種のジカルボン酸
0〜50、好ましくは0.1〜30質量%の、4〜10個の炭素原子を有するα、ω−ジアミン
0〜50、好ましくは0〜30質量%のα、ω−C2−C12−ジニトリル、および
0〜50、好ましくは0〜30質量%のα、ω−C5−C12アミノ酸または相当するラクタム、
0〜10質量%の、少なくとも1種の無機酸またはその塩。
【0016】
個々の質量パーセントは合計して100%となる。
【0017】
好適なジカルボン酸には、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、好ましくはアジピン酸、セバシン酸、特に好ましくはアジピン酸のような脂肪酸C4−C10−α、ω−ジカルボン酸、およびテレフタル酸のような芳香族C8−C12−ジカルボン酸、およびまたシクロヘキサンジカルボン酸のようなC5−C8−シクロアルカンジカルボン酸が含まれる。
【0018】
4〜10個の炭素原子を有する好適なα、ω−ジアミンには、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミンおよびデカメチレンジアミンが含まれ、好ましくはヘキサメチレンジアミンが挙げられる。
【0019】
以下に言及するジカルボン酸およびジアミン塩、特に、bb塩として知られている、アジピン酸とヘキサメチレンジアミンの塩を使用することもさらに可能である。
【0020】
使用するα、ω−C2−C12−ジニトリルは、好ましくは、1,4−ジシアノブタン(アジポニトリル)、1,5−ジシアノペンタン、1,6−ジシアノヘキサン、1,7−ジシアノヘプタン、1,8−ジシアノオクタン、1,9−ジシアノノナン、1,10−ジシアノデカンのような脂肪族ジニトリル、特に好ましくはアジポニトリルである。
【0021】
所望なら、分岐アルキレンまたはアリーレンまたはアルキルアリーレン化合物に由来のジアミン、ジニトリル、およびアミノニトリルを使用することも可能である。
【0022】
使用するα、ω−C5−C12−アミノ酸は、5−アミノペンタノイン酸、6−アミノヘキサノイン酸、7−アミノヘプタノイン酸、8−アミノオクタノイン酸、9−アミノナノイン酸、10−アミノデカノイン酸、11−アミノウンデカノイン酸、または12−アミノドデカノイン酸であり、好ましくは6−アミノヘキサノイン酸であり得る。
【0023】
使用する有機液体希釈剤は、原則的には、第一段階における反応に悪影響を与えることのない任意の有機液体希釈剤であり得る。好ましいものとしては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、ブタノール類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコールのようなグリコール類、メチレンtert−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチレンエーテルのようなエーテル類、テトラヒドロフラン、n−オクタン、n−デカンのようなC6−C10−アルカン類、シクロヘキサンのようなC5−C10−シクロアルカン類、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレンのようなC6−C10−芳香族、N−メチルピロリドン、N−メチルカプロラクタムのようなN−C1−C4−アルキルラクタム類、ピロリドンのような、カプロラクタムを除くラクタム類が提供される。特に好ましいのは、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレンのようなC6−C10−芳香族、特にトルエンである。このような有機液体希釈剤の混合物を使用することも可能である。
【0024】
有機液体希釈剤は、第一段階で使用した総量に基づいて、0.1〜90質量%、好ましくは1〜70質量%の量で有利に使用可能である。
【0025】
本発明にしたがって、第一段階(段階1)には、約90〜約400℃、好ましくは約180〜約310℃、特に約220〜約270℃の温度にて、有機液体希釈剤の存在下で、水と共にアミノニトリルを熱することが含まれ、この反応に対して、約0.1〜約15×106Pa、好ましくは約1〜約10×106Pa、特に約4〜約9×106Paの圧力が設定される。この段階において、圧力および温度は、液または固相、および液または固相と気相の混合物を得るような方法で互いに関連して調整可能である。
【0026】
本発明にしたがって、水は、使用するアミノアルキルニトリルに基づいて、1:1〜1:10の範囲内で、特に好ましくは1:2〜1:8の範囲内で、さらに特に好ましくは1:2〜1:6の範囲内での、アミノアルキルニトリルの水に対するモル比で使用し、好ましくは過剰で水を使用する。
【0027】
本実施形態において、気相が分離されるのに対して、液または固相、または液と固相の混合物が、反応混合物に相当する。本段階の一部分として、気相は、液または固相から、または固または液相の混合液から同時に分離可能であり、または本段階内で形成された合成混合物が、液体/気体、固体/気体または液体−固体/気体という二相形態で存在し得る。もちろん、圧力および温度はまた、合成混合物が単一の固または液相として存在するような方法で、互いに関連して調整可能である。
【0028】
気相の除去は、相境界面の増補を保証する、撹拌または非撹拌分離容器または容器バッテリーの使用によって、およびエバポレーター器具の使用によって、例えば、回転エバポレーターまたは薄層エバポレーター、例えばフィルム押出機の方法によって、または環状ディスク反応器の方法によって達成することが可能である。特定の場合において、合成混合物の再利用、またはループ反応器の使用が相境界を増加させるのに必要である可能である。さらに、気相の除去が、水蒸気または不活性気を液相に添加することによって促進される可能性がある。
【0029】
好ましくは、圧力は、与えられた温度における、アンモニアの平衡蒸気圧より小さく、しかし合成混合物中の他の成分の平衡蒸気圧よりも大きいように、先に選択した温度で調整される。この方法により、特にアンモニアの除去が促進され、したがってニトリル基の水素化がスピードアップされる可能性がある。
【0030】
前記二相手順は、好ましくは、反応混合物のバルク温度に相当する純水の蒸気圧より大きいが、アンモニアの平衡蒸気圧より小さい圧力によって実施される。
【0031】
二相手順の特に好ましい実施形態は、上方流下で操作し、任意に生成物出口上に気相除去のためにさらなる開口部を有する上方流管を使用する。この環状反応器は、完全に、または部分的に、触媒ペレットでパックされうる。好ましい実施形態において、二相手順において使用される上方反応器は、相境界まで触媒物質で最大限パックされる。
【0032】
他に、第一段階の特に好ましい実施形態において、圧力は、反応混合物が単一液相で存在するように、すなわち気相が反応器内で存在しないように、選択される。この単一相手順のために、好ましい実施形態は、触媒物質で排他的にパックされた流管である。
【0033】
本発明にしたがって、アミノニトリル/水/希釈剤混合物は、第一段階に導入される前に、熱変換器にて熱せられる。アミノニトリルおよび水はまた、互いに別々に熱し、混合要素を使用することによって第一段階で混合するのが好ましい可能性がある。
【0034】
第一段階における合成混合物の滞留時間に関しては、何の制限もないが、しかしながら一般的には、約10分〜約10時間の範囲内、好ましくは約30分〜約6時間の範囲内で選択される。
【0035】
段階1におけるニトリル基の変換の程度に関して、いかなる制限も存在しないけれども、経済的な理由により、特に段階1でのニトリル基の変換は、それぞれアミノニトリルのモルに基づいて、約70mol%以上、好ましくは少なくとも約95mol%、特に、約97〜約99mol%の範囲内で決定される。
【0036】
ニトリル基変換は、通例、IR分光法(2247波長におけるCN伸縮振動)、NMRまたはHPLCによって、好ましくはIR分光法によって測定される。
【0037】
本発明は、ω−アミノニトリルのリン化合物に対するモル比が、0.01:1〜1:1の範囲、好ましくは0.01:1〜0.1:1の範囲内で選択される、酸素含有リン化合物、特にNa3PO4、NaH2PO4、Na2HPO4、NaH2PO3、Na2HPO3、NaH2PO2、K3PO4、KH2PO4、K2HPO4、KH2PO3、K2HPO3、KH2PO2のような、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、およびそれらのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、およびアンモニア塩の存在下で、段階1における反応を実施することを除外してはいない。
【0038】
段階1における反応は、β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒を含む流管中で実施される。非常に純度の高いアミノニトリルを使用する場合、二酸化チタン触媒中のアナターゼの比率は可能な限り高くすべきである。好ましくは純度の高いアナターゼ触媒が使用される。使用されるアミノニトリルには、たとえば1〜3質量%の不純物のような、不純物が含まれ、好ましいのは、アナターゼおよびルチルの混合物を含む二酸化チタン触媒を使用することである。好ましくは、アナターゼの割合は、70〜80質量%であり、ルチルの割合は、20〜30質量%である。特に好ましいのは、この場合、約70質量%のアナターゼおよび約30質量%のルチルを含む二酸化チタン触媒を使用することである。触媒は好ましくは、0.1〜5ml/g、特に好ましくは0.2〜0.5ml/gの細孔容量である。平均細孔直径は、好ましくは0.005〜0.1mm、特に好ましくは0.01〜0.06mmの範囲である。高い粘性の製品を使用する場合、平均細孔直径は大きいべきである。切断硬度は好ましくは20Nより大きく、特に好ましくは>25Nである。BET表面積は、好ましくは40m2/g以上、特に好ましくは100m2/g以上である。BET表面積がより小さい場合、ベッド容積は、適切な触媒活性を保証するために、適切により高くすべきである。特に好ましい触媒は、以下の、100%アナターゼ、0.3ml/g細孔容量、0.02mm平均細孔直径、32N切断硬度、116m2/g BET表面積、または84質量%アナターゼ、16質量%ルチル、0.3ml/g細孔容量、0.03mm平均細孔直径、26N切断硬度、46m2/g BET表面積のような特徴を有する。本触媒は、デグッサ(Degussa)、フィンティ(Finti)またはケミラ(Kemira)から入手可能なような商業的粉末より調製可能である。酸化タングステンを使用する場合、40質量%まで、好ましくは30質量%まで、特に好ましくは15〜25質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンによって置換される。触媒は、Ertl、Knoezinger、Weitkamp、「不均一触媒のハンドブック(Handbook of heterogeneous catalysis)」、VCH Weinheim、1997、98ffページに記載されているように調製可能である。触媒は任意の所望の好適な形態で使用可能である。好ましくは、成型物、押出し物またはペレットの形態で、特にペレットの形態で使用される。ペレットは、好ましくは、生成物混合液から簡単に分離可能なように、かつ、反応の間、生成物の流動性を減少させないように、十分に大きい。
【0039】
ペレット形態の触媒を使用することにより、第一段階からの出口の部分で、機械的に触媒を除去可能となる。たとえば、本目的のために、第一段階からの出口の部分に機械的フィルターまたはふるいをつける。触媒を第二および/または第三段階で追加的に使用する場合、触媒は好ましくは同一の形態で存在する。
【0040】
本発明にしたがって、第一段階で得られる反応混合物をさらに、約200(150)〜約350(400)℃の温度で、好ましくは約210(200)〜約330(330)℃の範囲内で、特に約230(230)〜約270(290)℃の範囲内の温度で、そして段階1での圧力よりも低い圧力で、段階2でさらに反応させる。段階2での圧力は、好ましくは、段階1での圧力よりも約0.5×106Pa低く、一般的には、約0.1〜約35×106Paの範囲内であり、好ましくは約0.5〜約15×106Paの範囲内、特に約2〜約6×106Paの範囲内である(カッコ内の数字:触媒なしの場合)。
【0041】
段階2において、温度および圧力は、第一気相、および第一液相または第一固相、または第一液と第一固相の混合物を得るように選択され、第一気相は、第一液または第一固相から、または第一液と第一固相の混合から分離される。
【0042】
基本的にアンモニアおよび水蒸気からなる第一気相は、一般的に、たとえば蒸留カラムのような、蒸留器具を用いて連続的に除去する。本蒸留の過程で一緒に除去される、蒸留物の有機組成物、大部分が有機希釈剤と一緒の、またはなしでの未変換のアミノニトリルは、段階1および/または段階2へ、全体が、または一部分が再利用される。
【0043】
段階2における反応混合物の滞留時間は、何の制限の対象にもならないけれども、一般的には、約10分間〜約5時間の範囲内、好ましくは約30分間〜約3時間の範囲内である。
【0044】
第一および第二段階間の生成物ラインは、任意に、気相内への反応混合物の制御拡散を容易にする、ラシヒリングまたはSulzer混合要素のようなパッキング要素を含む。これは、特に、単一相手順に関連する。
【0045】
好ましくは、第二段階の反応器も同様に、本発明の触媒物質を、特にペレット形態で含有する。本反応装置は、特に高圧、および/または反応混合物中の多量の過剰水の存在下で、触媒を含まない反応装置と比較して、生成物の特性における、さらなる改善を提供する。温度および圧力は、反応混合物の粘性が、触媒表面の任意のブラインディングを防止するように十分小さくなるように選択されるべきである。本発明にしたがうと、第二処理段階からの出口の部分は、反応混合物の純度を保証し、触媒を反応混合物から分離する、ふるいまたはフィルターを備える。
【0046】
段階3において、第一液または第一固相、または第一液と第一固相の混合物を、水、好ましくは水または水蒸気を含む気または液相と混合する。これは連続して行う。(液体として)添加する水の量は、それぞれ第一液または第一固相の、または第一液と第一固相の混合物の1kgに基づいて、好ましくは約10〜約1500ml、より好ましくは約50〜約500mlの範囲内である。この水の添加は、主として、段階2で起こった水の欠失を補い、合成混合物中の酸性ニトリル基の加水分解を促進する。この結果、本発明のさらなる利点として、段階1で使用するような開始物質の混合物は、最小過剰量の水とのみで使用可能である。
【0047】
水含有気または液相は、好ましくは、段階3へ導入する前に、熱変換器中で予熱し、次いで、第一液または第一固相、または第一固と第一液相物の混合と混合する。反応装置は、任意に、成分の混合物をさらに促進する混合要素と適合しうる。
【0048】
段階3は、150〜370℃の温度、および0.1〜30×106Paの圧力で実施可能であり、本発明にしたがった触媒ベッドが存在する場合は、段階1で利用可能な条件が使用できる。あるいは、温度は好ましくは180〜300℃、特に好ましくは220〜280℃である。圧力は好ましくは1〜10×106Paであり、特に好ましくは2×106〜7×106Paである。
【0049】
圧力および温度は、合成混合物が単一の液または固相として存在するように、互いに調節可能である。他の実施形態においては、圧力および温度は、液または固相、または固と液相の混合、また気相が得られるように選択される。本実施形態において、液または固相、または液と固相の混合物は生成物混合物に相当し、一方で気相は分離される。本段階の一部として、気相は、一度に、液または固相から、または固と液相の混合から分離可能であり、または本段階内で形成された合成混合物が、二相形態、液体/気体、固体/気体または液体−固体/気体として存在しうる。
【0050】
その温度において、圧力が、アンモニアの平衡蒸気圧よりも小さく、しかし合成混合物中の他の成分の平衡蒸気圧よりも大きいように、事前に選択された温度において圧力を調整することが可能である。この方法で、特にアンモニアの除去が有利になり、したがって、ニトリル基の加水分解の速度をあげることが可能である。
【0051】
本段階で使用可能な器具/反応装置は、以上で協議した段階1のものと同一でありうる。
【0052】
本段階の滞留時間は、制限の対象ではないが、経済的な理由により、一般的に、約10分間〜約10時間、好ましくは約60〜約8時間、特に好ましくは約60分間〜約6時間である。
【0053】
段階3で入手した生成物混合物は、さらに以下で記述したように処理可能である。
【0054】
好ましい実施形態において、段階3の生成物混合物を、約200〜約350℃の温度にて、好ましくは約220〜300℃の温度で、特に約240〜270℃の温度で、段階4で後縮合する。段階4は、段階3の圧力よりも低く、好ましくは5〜1000×103Pa、より好ましくは約10〜約300×103Paである圧力で実施される。本段階の中で、温度および圧力は、それぞれポリアミドを含む、第二気相および第二液または固相、または第二液と第二固の混合物を得ることができるように選択される。
【0055】
段階4の後縮合は、好ましくは、ポリアミドの相対粘度(25℃にて、質量96%強度の硫酸中で、100mlあたり1gのポリマーの濃度で測定)が、約1.6〜約3.5の範囲内の値であることを前提とした方法で実施する。
【0056】
好ましい実施形態において、液相に存在する水は、窒素のような不活性気体を利用して排除する。
【0057】
段階4における反応混合物の滞留時間は、特に、所望の相対粘度、温度、圧力および段階3で加えた水量に依存する。
【0058】
段階3を、単一相法で実施する場合、段階3と段階4の間の生成物ラインは、任意に、気相中への反応混合物の制御拡散を可能にする、たとえばラシヒリングまたはSulzer混合要素のようなパッキング要素を含みうる。
【0059】
第四段階はまた、本発明の触媒を用いて実施可能である。段階4で触媒を使用することで、第三段階または、三段階手順の場合は第二段階からの溶出物の相対粘度が、RV=1.6であり、および/またはそれぞれ使用したアミノニトリルのモルに基づいて、ポリマー中のニトリル基または酸アミドのモル含量が1%以上である場合に、特にモル質量増加が改善される。
【0060】
本発明のさらなる実施形態において、段階3は省くことが可能であり、ポリアミドは、段階(1)、(2)および(4)を実施することにより調製される。
【0061】
本変法は、好ましくは以下のように実施される。
【0062】
段階1において、本反応を以上に記述したように実施する。
【0063】
反応混合物を、上記したように、または約220〜約300℃の範囲内の温度、および約1〜約7×106Paの範囲内の圧力で段階2で反応させる。ここで、段階2での圧力は、段階1の圧力よりも0.5×106Pa低い。同時に、得られた第一気相を第一液相より分離する。
【0064】
段階2で得られた第一液相を、段階1のように、または約220〜300℃の範囲内の温度、および約10〜300×103Paの範囲内の圧力で、段階4で処理し、有機希釈剤と一緒に、またはなしで、水およびアンモニアを含む、得られた第二気相を、第二液相より分離する。この段階内で、得られたポリアミドの相対粘度(以上で定義したように測定)は、温度および滞留時間の選択によって、約1.6〜約3.5の範囲内の所望の値に調節する。
【0065】
次いで得られた第二液相を、従来どおり排出し、所望なら手を加える。
【0066】
本発明のさらに好ましい実施形態において、それぞれの段階で得られる少なくとも1つの気相は、それ以降の少なくとも1つの段階で再利用可能である。温度および圧力は、段階1または段階3で、あるいは段階1と段階3両方で、液または固相、または液と固相の混合物、および気相を得るように、そして気相を分離するように、選択することがさらに好ましい。
【0067】
本発明にしたがった処理を実施するための器具は、たとえばDE−A−19804023に記述されており、略図はその中の図面中、図1より明らかである。
【0068】
さらに、本発明の文脈において、鎖伸長または分岐化、またはその組み合わせを実施することも可能である。この目的のためには、当業者に周知であるポリマー分岐化または鎖伸長基質を個々の段階で加える。これらの基質は好ましくは段階3または4で添加する。
【0069】
使用可能な基質は以下である。
【0070】
分岐剤または架橋剤のような三官能性アミン類またはカルボン酸類。好適な少なくとも三官能性のアミン類またはカルボン酸類の例が、EP−A−0345648で記述されている。少なくとも三官能性のアミン類は、カルボン酸基と反応可能である、少なくとも3つのアミノ基を有する。これらは好ましくは、カルボン酸基は有さない。少なくとも三官能性のカルボン酸は、アミン類と反応可能であり、またたとえば、エステルのようなその誘導体の形態でも存在可能である、少なくとも3つのカルボン酸基を有する。カルボン酸は、好ましくは、カルボン酸基と反応可能であるアミノ基を含まない。好適なカルボン酸基の例は、トリメシン酸、およびたとえばオレイン酸から調製可能であり、50〜60個の炭素原子を有するトリメシン化脂肪酸、ナフタレン−1,3,5,7−テトラカルボン酸のようなナフタレンポリカルボン酸類である。カルボン酸は好ましくは、有機化合物として定義され、重合化化合物ではない。
【0071】
少なくとも3アミノ基を有するアミン類の例には、ニトリロトリアルキルアミン、特にニトリロトリエタンアミン、ジアルキレントリアミン類、特にジエチレントリアミン、トリアルキレンテトラアミン類およびテトラアルキレンペンタアミン類が挙げられ、好ましくはアルキレン部分がエチレン部分である。さらに、デンドリマーもアミン類として使用可能である。デンドリマーは、好ましくは、一般式(I)
【化1】
を有し、式中、
RはHまたは−(CH2)n−NR1 2であり、
R1はHまたは−(CH2)n−NR2 2であり、
R2はHまたは−(CH2)n−NR3 2であり、
R3はHまたは−(CH2)n−NR2であり、
nは2〜6の整数であり、
xは2〜14の整数である。
【0072】
好ましくは、nは3または4、特に3であり、xは2〜6、好ましくは2〜4の整数、特に2である。記号Rはまた、互いに独立して意味を有する。好ましくはRは水素原子または−(CH2)n−NR2ラジカルである。
【0073】
好適なカルボン酸は、3〜10のカルボン酸基、好ましくは3または4のカルボン酸基を有するものである。好ましいカルボン酸は、芳香族および/またはヘテロ環状核を有するものである。例としては、ベンジル、ナフチル、アントラセン、ビフェニル、トリフェニルラジカル、またはピリジン、ビピリジン、ピロール、インドール、フラン、チオフェン、プリン、キノリン、フェナンスレン、ポリフィリン、フタロシアン、ナフタロシアニンのようなヘテロ環である。3,5,3’,5’−ビフェニルテトラカルボン酸、フタロシアニン、ナフタロシアニン、3,5,3’,5’−ビフェニルテトラカルボン酸、1,3,5,7−ナフタレンテトラカルボン酸、2,4,6−ピリジントリカルボン酸、3,5,3’,5’−ビピリジルテトラカルボン酸、3,5,3’,5’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、1,3,6,8−アクリジンテトラカルボン酸、特に好ましくは1,3,5−ベンゼントリカルボン酸(トリメシル酸)、および1,2,4,5−ベンゼンテトラカルボン酸が参照される。このような化合物は、商業的に入手可能であり、またはDE−A−4 312 182で記述された処理で調製できる。オルト−置換芳香族化合物を用いる場合、イミド形成が、好適な反応温度の選択によって好ましく抑えられる。
【0074】
これらの基質は、少なくとも三官能性、好ましくは少なくとも四官能性である。官能基の数は、3〜16、好ましくは4〜10、特に好ましくは4〜8であり得る。本発明の処理は、少なくとも三官能性のアミンまたは少なくとも三官能性のカルボン酸を用いて実施するが、このようなアミンまたはカルボン酸の混合物は使用しない。しかしながら、少量の少なくとも三官能性のアミンが三官能性のカルボン酸中に存在する可能性はあり、または逆もありうる。
【0075】
基質は、ポリアミド1〜50mmol/kg、好ましくは1〜35,特に好ましくはポリアミド1〜20mmol/kgの量で存在する。基質は好ましくは、3〜150、特に好ましくは5〜100、特にポリアミド10〜70mmol当量/kgの量で存在する。当量は、官能性アミノ基またはカルボン酸基の数に基づく。
【0076】
二官能性カルボン酸または二官能性アミンは、鎖伸長剤として働く。これらは、アミノ基と反応可能である2つのカルボン酸基、またはカルボン酸と反応可能である2つのアミノ基を有する。二官能性カルボキシ酸またはアミンは、カルボン酸基またはアミノ基以外は、アミノ基またはカルボン酸基と反応可能であるさらなる官能基は含まない。好ましくは、これらは任意の他の官能基を含まない。好適な二官能性アミンの例には、二官能性カルボン酸との塩の形態が含まれる。これらは、C1−14−アルキレンジアミン、好ましくはC2−6−アルキレンジアミン、たとえばヘキシレンジアミンのような、直鎖脂肪族でありうる。これらはまた、環状脂肪族であり得る。例としては、イソホロンジアミン、ジシシカン、ラロマインが挙げられる。分岐脂肪族ジアミンも同様に使用可能であり、例には、ベスタミンTMD(Huels AGからのトリメチルヘキサメチレンジアミン)が挙げられる。また、ジアミンは、芳香族/脂肪族であり得、例えば、m−キシリレンジアミンが使用可能である。前記アミンは、それぞれ、炭素骨格上で、C1−12−アルキル、好ましくはC1−14−アルキルラジカルで置換されうる。
【0077】
二官能性カルボン酸は、例えば、二官能性ジアミンとの塩の形態の物である。これらは、直鎖脂肪族ジカルボン酸であり、好ましくはC4−20ジカルボン酸である。例としては、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、スベリン酸が挙げられる。これらはまた芳香族であり得る。例としては、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸ならびに二量体化脂肪酸が挙げられる。
【0078】
二官能性塩基構築ブロック(c)が、1〜55、特に好ましくは1〜30、特にポリアミド1〜15mm/kgの量で使用されるのが好ましい。
【0079】
本発明にしたがって、段階3で得られる生成物混合物、または(段階4からの)それぞれポリアミド、好ましくはポリマー融解物を含む、第二液または第二固相、または第二液と第二固相の混合物は、従来の様式、例えばポンプを使用して、反応容器より排出する。続いて、得られたポリアミドを、例えばDE−A 4 321 683(3ページ、54行目から4ページ3行目)で記述されているように、従来の方法にしたがって、長さをのばすことができる。
【0080】
好ましい実施形態においては、本発明にしたがって得られるナイロン−6中の環状ダイマーのレベルを、まずカプロラクタムの水溶液で、次いで水でポリアミドを抽出し、および/またはこれを(例えばEP−A−0 284 968で記述された)気相抽出、および/または6−アミノカプロニトリルのようなアミノニトリルを用いた抽出によってさらに減少させる。カプロラクタム、直鎖カプロラクタムオリゴマーおよび環状カプロラクタムオリゴマーのような、本後処理において得られる低分子量成分は、第一および/または第二および/または第三段階で再利用可能である。
【0081】
開始混合物および反応混合物は、使用したポリアミド形成モノマーおよびアミノニトリルの量に基づいて、0.01〜5質量%の範囲内、好ましくは0.2〜3質量%の範囲内での、脂肪族および芳香族カルボン酸およびジカルボン酸のような鎖調節剤、および酸含有リン酸化合物のような触媒と、すべての段階で混合可能である。好適な鎖調節剤には、例えばプロピオン酸、酢酸、安息香酸、テレフタル酸およびトリアセトンジアミンが含まれる。
【0082】
着色料、色素および安定剤のような添加物および充填剤を一般的には、ペレット化の前に、好ましくは第二、第三および第四段階で、合成混合物に添加する。特に、合成またはポリマー混合物が、残りの処理において、固定ベッド触媒と接触しないであろう場合はいつでも充填剤および添加剤を使用することが考えられる。1つまたはそれ以上の衝突調節ゴムが、全組成物に基づいて、0〜40質量%、好ましくは1〜30質量%の量で、添加物として組成物内に存在してよい。
【0083】
例えば、ポリアミドおよび/またはポリアリーレンエーテルに好適である通例の衝撃調節剤を使用することが可能である。
【0084】
ポリアミドの強度を増強するゴムは、一般的に2つの重要な特徴を持っている。ガラス遷移温度が−10℃未満、好ましくは−30℃未満である弾力性部分を有し、またポリアミドと相互作用可能である少なくとも1つの官能基を含んでいる。好適な官能基には、例えばカルボン酸、カルボキシルアンヒドリド、カルボキシルエステル、カルボキシルアミド、カルボキシルイミド、アミノ、ヒドロキシル、エポキシド、ウレタンおよびオキサゾリン基が含まれる。
【0085】
混合物の強度を増強するゴムには例えば以下のものが含まれる。
【0086】
上記官能基によって融合されるEPおよびEPDMゴム。好適な融合剤には、例えばマレイン酸無水物、イタコン酸、アクリル酸、グリシジルアクリレート、およびグリシジルメタクリレートが含まれる。
【0087】
これらのモノマーは、クメンハイドロペルオキシドのようなフリーラジカル開始剤の存在下または不在下で、融解物中または溶液中で、ポリマー上に融合しうる。
【0088】
好適なエラストマーのさらなる群は、コア−シェル融合ゴムである。これらは、エマルション中で産出され、少なくとも1つの硬組成物および1つの軟組成物を含む、融合ゴムである。硬組成物は従来通り、少なくとも25℃のガラス遷移温度を有するポリマーであり、一方で、軟組成物は、0℃以下のガラス遷移温度を有するポリマーである。これらの生成物は、コアと、少なくとも1つのシェルからなる構造を有し、この構造は、モノマーを加える順番の結果である。軟組成物は一般的にブタジエン、イソプレン、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレートまたはシロキサンおよび任意にさらなるコモノマーから由来する。好適なシロキサンコアは、例えば環状オリゴマーオクタメチルテトラシロキサンまたはテトラビニルテトラメチルテトラシロキサンから開始することで調製可能である。これらは、例えば、開環カチオン性重合化にて、好ましくはスルホン酸の存在下で、g−メルカプトプロピルメチルジメトキシシランと反応させ、軟シロキサンコアを形成可能である。シロキサンはまた、例えばハロゲンのような加水分解可能基またはテトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、またはフェニルトリメトキシシランのようなアルコキシ基を有するシランの存在下で重合反応を実施することで、架橋することが可能である。ここで好適なコモノマーには、例えば、スチレン、アクリロニトリルおよび、ジアリルフタレート、ジビニルベンゼン、ブタンジオールジアクリレートまたはトリアリル(イソ)シアンウレートのような1つ以上のポリマー化可能二重結合を有する架橋または融合モノマーが含まれる。硬組成物は一般的には、スチレン、α−メチルスチレンおよびそのコポリマーに由来し、好ましいコモノマーは、アクリロニトリル、メタクリロニトリルおよびメチルメタクリレートである。
【0089】
好ましいコア−シェル融合ゴムは、軟コアおよび硬シェル、または硬コア、第一軟シェルおよび少なくとも1つのさらなる硬シェルを有する。最終シェルの重合化の間、好適な官能化モノマーの添加によって、カルボニル、カルボン酸、酸無水物、酸アミド、酸イミド、カルボキシルエステル、アミノ、ヒドロキシル、エポキシ、オキサゾリン、ウレタン、尿素、ラクタムまたはハロベンジル基のような官能基の組み込みが好ましく実施される。好適な官能化モノマーには、例えば、マレイン酸、マレイン酸無水物、モノ−、またはジエステルまたはマレイン酸、tert−ブチル(メタ)アクリレート、アクリル酸、グリシジル(メタ)アクリレートおよびビニルオキサゾリンが含まれる。官能基を有するモノマーの割合は、一般的には、コア−シェル融合ゴムの総質量に基づき、約0.1〜25質量%の範囲、好ましくは0.25〜15質量%の範囲である。軟組成物の硬組成物に対する質量比は、一般的には1:9〜9:1の範囲内、好ましくは3:7〜8:2の範囲内である。
【0090】
ポリアミドの強度を増強するこのようなゴムは、それ自体周知であり、例えばEP−A−0 208 187で記述されている。
【0091】
好適な衝撃調節剤のさらなる群は、熱可塑性ポリエステルエラストマーである。ポリエステルエラストマーは、一般的に、ポリ(アルキレン)エーテルグリコールから由来する長鎖セグメントと、低分子量ジオールおよびジカルボン酸から由来する、短鎖セグメントを含む区分化コポリエーテルエステルである。そのような生成物はそれ自体周知であり、例えばUS3,651,014のような文献に記述されている。相当する生成物はまた、Hytrel(登録商標)(Du Pont)、Arnitel(登録商標)(Akzo)およびPelprene(登録商標)(東洋紡(Toyobo Co.Ltd.)の名前で市販されている。
【0092】
異なるゴムの混合物を使用することも可能であることが認識されるであろう。
【0093】
さらなる添加物として、例えば処理補助剤、安定剤および酸化遅延剤、温度分解および紫外線による分解に対する薬剤、潤滑およびデモルディング剤、炎遅延剤、色素および着色料および可塑剤が挙げられうる。これらの割合は一般的に、組成物の総質量に基づいて、40質量%まで、好ましくは15質量%までである。
【0094】
着色料および色素は一般的に、4質量%まで、好ましくは0.5〜3.5質量%、特に0.5〜3質量%の量で存在する。
【0095】
可塑剤を着色するための着色料は一般的に周知であり、例えばR.Gaechter and H.Mueller、Taschenbuch der Kunststoffadditive、Carl Hanser Verlag、1983年、494〜510ページを参照のこと。挙げられる着色料の第一の好ましい群は、酸化亜鉛、硫酸亜鉛、白色鉛(2PbCO3 Pb(OH)2)、リトポン、白色アンチモンおよび二酸化チタンのような白色着色料である。二酸化チタンの2つの最も知られている結晶多型(ルチルとアナターゼ)のうち、ルチル形態が本発明の鋳型組成物に対する白色着色料として使用するのに好ましい。
【0096】
本発明にしたがって使用可能な黒色着色料は、酸化黒鉄(Fe3O4)、黒色スピネル(Cu(Cr,Fe)2O4)、黒色マグネシウム(二酸化マグネシウム、二酸化シリコンおよび酸化鉄の混合物)、黒色コバルトおよび黒色アンチモンであり、また特に好ましくはカーボンブラックであり、これは通常、ファーネス・ブラックまたはガスブラックの形態で使用される(G.Benzing、Pigmente fur Anstrichmittel、Expert−Verlag (1988年)、p.78ffを参照のこと)。
【0097】
緑色酸化クロミウムのような無機着色料またはアゾ着色料およびフタロシアニンのような有機着色料も、特定の色相を得るために、本発明にしたがって使用できることが理解されるであろう。このような着色料は一般的に市販されている。
【0098】
一般的に熱可塑性物質における色素の分散を促進するので、例えばフタロシアニン銅とカーボンブラックのような、混合物で上記着色料または色素を使用できることもさらなる利点である。
【0099】
本発明の熱可塑性組成物に添加可能である、酸化遅延剤および温度安定剤には、任意にハロゲン化銅(I)との組み合わせで、例えば塩化物、臭化物またはヨウ化物のような、周期表の第I金属のハロゲン化物、例えばハロゲン化ナトリウム、ハロゲン化カリウム、ハロゲン化リチウムが含まれる。特に銅のハロゲン化物はまた、電子が豊富なp−リガンドを含む。このような銅錯体の例には、例えばトリフェニルホスフォリンとの銅ハロゲン化錯体がある。さらに、フッ化亜鉛および塩化亜鉛を使用可能である。他の可能性があるものとしては、立体的妨害フェノール、ハイドロキノン、この群の置換類似物、任意にリン含有酸およびその塩と結合した、二級芳香族アミン、およびこれらの化合物の混合物があり、好ましくは混合物の質量に基づいて、1質量%までの濃度である。
【0100】
UV安定剤の例は、種々の置換レソルシノール類、サリチル酸塩類、ベンゾトリアゾール類およびベンゾフェノン類があり、これらは一般的に2質量%までの量で使用される。
【0101】
一般的に1質量%までの量で熱可塑性物質中に含まれる、潤滑およびデモルディング剤は、ステアリン酸、ステアリルアルコール、アルキルステアリン酸塩およびN−アルキルステアルアミドであり、また長鎖脂肪酸を有するペンタエリスリオールのエステルである。ステアリン酸のカルシウム、亜鉛またはアルミニウム塩も使用可能であり、またジアルキルケトン類、例えばジステアリルケトンも使用可能である。
【0102】
本発明はさらに、任意の以上の処理によって調製可能であるポリアミドを提供する。
【0103】
以下の実施例は本発明を例示している。
【0104】
実施例
解析
相対粘度(RV)、分子量増加の目安、および重合の程度を、Ubbelohde粘度計を用いて25℃で、96%強度硫酸中での抽出物質の溶液1質量%強度中で測定した。
【0105】
二級アミンを、水性塩酸中の試料の総加水分解にしたがって決定した。二級アミンユニットとの種は、WO 00/24808で詳細に記述される方法によって同定した。ポリマー鎖中の分岐生成物の数の目安である、加水分解生成物イミノビヘキサン酸を、N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタールで誘導し、ガスクロマトグラフィーによって定量的に検出可能にする。次いで、分岐の数を、ポリマーのキログラムあたりの、イミノビヘキサン酸(IBHA)のミリ当量で測定した。
【0106】
抽出のために、ポリマー質量あたり100パーツを、還流下、100℃にて32時間、400パーツ/質量の完全にイオンフリーの水とともに撹拌し、水を除去後、穏やかに、すなわち後縮合なしに、減圧下100℃にて20時間乾燥させた。
【0107】
本発明および比較例を、反応物としてアミノカプロニトリル(ACN)と水(H2O)を用いて、DE−A−19804023の図1のような器具中で実施した。使用した有機希釈剤はエタノール(EtOH)であった。反応物および有機希釈剤をまず、言及した器具のフェード容器Vに満たした。
【0108】
1リットルの空容器、内部長1000mmを有する第一処理段階(1)を、Ert1、Knoezinger、Weitkamp:「不均一触媒のハンドブック(Handbook of heterogeneous catalysis)」、VCH Weinheim、1997年、98ffページにしたがって調製した二酸化チタンペレットでパックした。前記ペレットは、アナターゼ形態での100% TiO2であり、2〜14mmの範囲内の鎖長、約2mmの鎖厚、および110m2/gの特定表面積を有する。
【0109】
第二段階(2)は、2リットルの容量を有する分離容器であった。
【0110】
1リットルの空の容量および1000mmの内部長を有する第三段階(3)を、処理段階(1)下で記述した二酸化チタンペレットでパックした。この流管中で、反応混合物を、フィード容器からの水とともにさらに混合した(前述図1を参照のこと)。
【0111】
第四段階(4)は、順に分離容器(5リットル容量)であり、これより、調製されたポリマー溶解物はギアポンプにより、鎖形態(A)で押出される。
【0112】
本発明および比較例の結果は、以下の表より明らかになる。表中の略語は以下の意味である。
【0113】
スループットDは、第一処理段階/段階を介したフィード容器からの反応混合物の流出量である。
【0114】
実施例を比較可能にするために、第一処理段階におけるACN空間速度を報告する。これは、段階1でのACN(kg/h)のスループットの比であり、第一段階の空容量(1リットル)である。
【0115】
WZは、第三段階中に添加した水の量を表す。これは、第一段階内への反応混合物のスループットに基づいており、パーセントで報告される。
【0116】
温度(T)および圧力(P)に対して表中で示された数字1、2、3および4は、器具の第一、第二、第三および第四段階を表す。
【0117】
IBHA含量は、ポリマーキログラムあたりのイミノビスへキサン酸(IBHA)のミリ当量中における分岐の数を示唆している。
【0118】
第二段階中の反応混合物の滞留時間は、すべての実施例にて1時間であった。この時間を保証するために、第一段階でのスループットを変更し、第二段階での充填レベルに合わせた。第四段階の滞留時間はすべての実施例で5時間であった。
【0119】
【表1】
Claims (14)
- 少なくとも1種のアミノニトリルを水と反応させることによって、ポリアミドを連続的に製造する方法であって、
(1)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒を含む流管中で、0.1〜35×106Pa、90〜400℃にて、有機液体希釈剤の存在下に、少なくとも1種のアミノニトリルを水と反応させ、反応混合物を得る工程、
(2)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒の存在下に、段階1における圧力未満の圧力で、150〜400℃にて、前記反応混合物をさらに反応させ、その際温度および圧力を、第一気相および第一液相または第一固相、または第一固と第一液相の混合物を得るように、および第一気相が、第一液相または第一固相から、または第一液および第一固相の混合物から分離されるように選択する工程、および、
(3)前記第一液または第一固相、または第一液と第一固相の混合物を、150〜370℃、0.1〜30×106Paにて、水を含む気または液相と混合して、製品混合物を得る工程、
を含む方法。 - 少なくとも1種のアミノニトリルを水と反応させることによって、ポリアミドを連続的に製造する方法であって、
(1)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒を含む流管中で、0.1〜35×106Pa、90〜400℃にて、有機液体希釈剤の存在下に、少なくとも1種のアミノニトリルを水と反応させ、反応混合物を得る工程、
(2)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒の存在下に、段階1における圧力未満の圧力で、150〜400℃にて、前記反応混合物をさらに反応させ、その際温度および圧力を、第一気相および第一液相または第一固相、または第一固と第一液相の混合物を得るように、および第一気相が、第一液相または第一固相から、または第一液および第一固相の混合物から分離されるように選択する工程、および、
(3)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒を含む流管中で、0.1〜30×106Pa、150〜370℃にて、前記第一液または第一固相、または第一液と第一固相の混合物を、水を含む気または液相と混合し、製品混合物を得る工程、
を含む方法。 - さらに以下、
(4)200〜350℃、段階3での圧力未満の圧力で生成混合物を後縮合し、その際温度および圧力を、第二の、水、およびアンモニア含有気相および第二液または第二固相、または第二液および第二固相の混合物(それぞれポリアミドを含む)を得るように選択する段階、
を含む、請求項1または2に記載の方法。 - 少なくとも1種のアミノニトリルを水と反応させることによって、ポリアミドを連続的に製造する方法であって、
(1)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒を含む流管中で、0.1〜35×106Pa、90〜400℃にて、有機液体希釈剤の存在下に、少なくとも1種のアミノニトリルを水と反応させ、反応混合物を得る工程、
(2)β−ゼオライト触媒、シート状ケイ酸塩触媒または70〜100質量%のアナターゼおよび0〜30質量%のルチルからなり、40質量%までの二酸化チタンが酸化タングステンで置換されていても良い二酸化チタン触媒から選択されるブレンステッド酸触媒の存在下に、段階1における圧力未満の圧力で、150〜400℃にて、前記反応混合物をさらに反応させ、その際温度および圧力は、第一気相および第一液相または第一固相、または第一固と第一液相の混合物を得るように、および第一気相が、第一液相または第一固相から、または第一液および第一固相の混合物から分離されるように選択する工程、および、
(4)200〜350℃、段階3での圧力未満の圧力で、前記第一液または第一固相、または第一液と第一固相の混合物を後縮合し、その際温度および圧力が、それぞれポリアミドを含む、第二の、水、およびアンモニア含有気相および第二液または第二固相、または第二液および第二固相の混合物を得るように選択される工程、
を含む方法。 - 段階1または段階3、または段階1と段階3両方における温度および圧力が、液または固相、または液と固相の混合物および気相を得るように、そして前記気相が分離されるように、選択される、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 段階1の前記反応が、アミノニトリル対水のモル比、1:1〜1:30を用いて実施される、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
- 段階3において、水を含む前記気または液相が、第一液または第一固相、または第一液および第一固相の混合物1kgあたり、50〜1500mlの水量で添加される、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
- それぞれの段階にて得られた少なくとも1つの気相が、少なくとも1つのそれ以前の段階で再利用される、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
- 使用されるアミノニトリルが、4〜12個の炭素原子のアルキレン部分(−CH2−)を有するω−アミノアルキルニトリル、または8〜13個の炭素原子を有するアミノアルキルアリールニトリルである、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
- 以下の混合物、
50〜99.99質量%の6−アミノカプロニトリル、
0.01〜50質量%の、脂肪族C4−C10−α、ω−ジカルボン酸、芳香族C8−C12−ジカルボン酸およびC5−C8−シクロアルカンジカルボン酸からなる群より選択される、少なくとも1種のジカルボン酸、
0〜50質量%の、4〜10個の炭素原子を有するα、ω−ジアミン、
0〜50質量%のα、ω−C2−C12ジニトリル、および、
0〜50質量%のα、ω−C5−C12アミノ酸またはそれに対応するラクタム、
0〜10質量%の、少なくとも1種の無機酸、またはその塩、
を使用する(個々の質量パーセントは合計して100%となる)、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。 - 使用される前記有機液体希釈剤が、C1−C4−アルカノール類、グリコール類、エーテル類、C6−C10−アルカン類、C5−C10−シクロアルカン類、C6−C10−芳香族、N−C1−C4−アルキルラクタム類、およびカプロラクタムを除くラクタム類からなる群より選択される、請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
- 使用される前記有機液体希釈剤が、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレンおよびp−キシレンからなる群より選択される、請求項1〜11のいずれかに記載の方法。
- 前記有機液体希釈剤が、第一段階で使用した全混合物に対して、0.1〜90質量%の量で使用される、請求項1〜12のいずれかに記載の方法。
- 請求項1〜13のいずれかに記載の方法によって製造されるポリアミド。
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