JP2005054153A - Preparation process of polyamide porous particle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特定の粒子径と細孔径を有し、狭い粒子径分布をもち、比表面積が大きい、結晶性脂肪族ポリアミド多孔質粒子の製造方法と、これから得られるポリアミド多孔質粒子に関するものである。特に本発明は、融点２００℃より低い結晶性脂肪族ポリアミドの多孔質球状粒子の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing crystalline aliphatic polyamide porous particles having a specific particle size and pore size, a narrow particle size distribution, and a large specific surface area, and polyamide porous particles obtained therefrom. is there. In particular, the present invention relates to a method for producing porous spherical particles of crystalline aliphatic polyamide having a melting point lower than 200 ° C.
従来ポリアミド粉末の製造方法としては、化学的粉末化、機械的粉砕法、直接重合法などが知られている。
化学的粉末化法は、ポリアミドの溶媒と非溶媒を選択することにより、比較的均一な品質の粉末が製造できることから、機能性を有するポリアミド粒子には、最もこの方法が適していると考えられている。
Conventionally known methods for producing polyamide powder include chemical powdering, mechanical grinding, direct polymerization, and the like.
The chemical pulverization method can produce a powder of relatively uniform quality by selecting a solvent and a non-solvent for the polyamide. Therefore, it is considered that this method is most suitable for functional polyamide particles. ing.
特許文献１には、結晶性ポリマーが水素結合指数が異なる２種の溶媒、非溶媒によって結晶化を起こさせ、乾燥して多孔質ポリマー微小球を得る製造方法を開示されている。 Patent Document 1 discloses a production method in which a crystalline polymer is crystallized by two types of solvents and non-solvents having different hydrogen bond indices and dried to obtain porous polymer microspheres.
特許文献２には、特定の粒子径と細孔径を有し、狭い粒子径分布をもち、比表面積の大きく結晶化度の高いポリアミド多孔質粒子とその製造方法が開示されている。 Patent Document 2 discloses a polyamide porous particle having a specific particle size and pore size, a narrow particle size distribution, a large specific surface area and a high degree of crystallinity, and a method for producing the same.
従来、ポリアミドの多孔質粒子は種々の方法で製造されている。
本発明は、ナイロン１１やナイロン１２などの融点２００℃より低い結晶性脂肪族ポリアミド又は、ナイロン１１やナイロン１２などの吸水率が４％以下の低吸湿性の結晶性脂肪族ポリアミドから、比較的均一な粒子径を有し、比表面積が大きいポリアミド多孔質粒子を、ポリマー溶液を加熱することなく、ポリマーの析出法により、容易に安定して製造できる方法を提供することを目的とする。
Conventionally, porous polyamide particles are produced by various methods.
The present invention relates to a crystalline aliphatic polyamide such as nylon 11 or nylon 12 having a melting point lower than 200 ° C., or a low hygroscopic crystalline aliphatic polyamide such as nylon 11 or nylon 12 having a water absorption of 4% or less. It is an object of the present invention to provide a method capable of easily and stably producing polyamide porous particles having a uniform particle diameter and a large specific surface area by polymer precipitation without heating the polymer solution.
ナイロン１１やナイロン１２などの融点２００℃より低い結晶性脂肪族ポリアミド、又はナイロン１１やナイロン１２などの吸水率が４％以下の低吸水率の結晶性脂肪族ポリアミドは、溶媒に対する溶解性や結晶性などが、ナイロン６と異なるために、ポリマー析出法により、比較的均一な粒子径を有し、比表面積が大きいポリアミド多孔質粒子を容易に安定して製造することが難しい。
本発明は、ナイロン１１やナイロン１２などの融点２００℃より低い結晶性脂肪族ポリアミド、又はナイロン１１やナイロン１２などの吸水率が４％以下の低吸水率の結晶性脂肪族ポリアミドから、ポリマー析出法により、容易に安定して、比較的均一な粒子径を有し、比表面積が大きいポリアミド多孔質粒子を得ることが出来る。
A crystalline aliphatic polyamide such as nylon 11 or nylon 12 having a melting point lower than 200 ° C., or a crystalline aliphatic polyamide having a low water absorption of 4% or less, such as nylon 11 or nylon 12, is soluble in the solvent or crystallized. Since the properties and the like are different from those of nylon 6, it is difficult to easily and stably produce polyamide porous particles having a relatively uniform particle diameter and a large specific surface area by a polymer precipitation method.
The present invention relates to polymer precipitation from a crystalline aliphatic polyamide such as nylon 11 or nylon 12 having a melting point lower than 200 ° C. or a crystalline aliphatic polyamide having a low water absorption of 4% or less such as nylon 11 or nylon 12. By the method, polyamide porous particles having a relatively uniform particle diameter and a large specific surface area can be obtained easily and stably.
本発明の第一は、
（１）ナイロン１１やナイロン１２などの融点２００℃より低い結晶性脂肪族ポリアミド又は、ナイロン１１やナイロン１２などの吸水率が４％以下の低吸水率の結晶性脂肪族ポリアミドなどの結晶性脂肪族ポリアミドを、芳香族アルコールなどの良溶媒に溶解してポリマー溶液（Ａ）を得る工程、
（２）ポリマー溶液（Ａ）に、結晶性脂肪族ポリアミドに対して析出能力の弱い貧溶媒などの溶剤、例えば脂肪族多価アルコール又はこれらの誘導体などを加えて、ポリマーの懸濁液（Ｂ）を得る工程、
（３）ポリマーの懸濁液（Ｂ）に、結晶性脂肪族ポリアミドに対して析出能力の強い非溶媒、例えば脂肪族アルコールや脂肪族ケトンなどを加えてポリアミドを沈殿させる工程、
さらに必要に応じて、
（４）沈殿したポリアミドを分離、洗浄、乾燥などを行う工程
からなるポリアミド多孔質粒子の製造方法である。
The first of the present invention is
(1) Crystalline aliphatic polyamides such as nylon 11 and nylon 12 having a melting point lower than 200 ° C., or crystalline aliphatic polyamides such as nylon 11 and nylon 12 having a low water absorption of 4% or less A step of dissolving a group polyamide in a good solvent such as an aromatic alcohol to obtain a polymer solution (A),
(2) A polymer suspension (B) is added to the polymer solution (A) by adding a solvent such as a poor solvent having a weak precipitation ability to the crystalline aliphatic polyamide, such as an aliphatic polyhydric alcohol or a derivative thereof. )
(3) adding a non-solvent having a strong precipitation ability to the crystalline aliphatic polyamide to the polymer suspension (B), for example, an aliphatic alcohol or an aliphatic ketone, to precipitate the polyamide;
If necessary,
(4) A method for producing polyamide porous particles comprising steps of separating, washing, drying, etc. the precipitated polyamide.
本発明の好ましい実施の様態を次に示す。
１．ポリアミド多孔質粒子が、平均粒子径０．１〜３０μｍである。
２．ポリアミド多孔質粒子が、粒子径分布指数１．０〜１．５０である。
３．ポリアミド多孔質粒子が、比表面積１００〜８００００ｍ２／ｋｇである。
４．ポリアミド多孔質粒子が、多孔度指数５〜１００である。
A preferred embodiment of the present invention will be described below.
1. The polyamide porous particles have an average particle size of 0.1 to 30 μm.
2. The polyamide porous particles have a particle size distribution index of 1.0 to 1.50.
3. The polyamide porous particles have a specific surface area of 100 to 80,000 m 2 / kg.
4). The polyamide porous particles have a porosity index of 5 to 100.
本発明の第二は、本発明の第一のポリアミド多孔質粒子の製造方法から得られるポリアミド多孔質粒子である。 2nd of this invention is a polyamide porous particle obtained from the manufacturing method of the 1st polyamide porous particle of this invention.
本発明のポリアミド多孔質粒子の製造方法は、ポリアミド溶液と、脂肪族多価アルコールを混合することにより、沈殿から安定な懸濁液を経由して、多孔質球状ポリマーを析出させることを特徴とするものである。その製造方法で得られる多孔質球状粒子に関する。
各種触媒の担持体、電子写真のトナー、表示機器などの電子材料、クロマトグラフィー、吸着材など食品工業、化粧品分野、および医療分野などの機能性粒子として供給できる。
The method for producing porous polyamide particles of the present invention is characterized in that a porous spherical polymer is precipitated from a precipitate via a stable suspension by mixing a polyamide solution and an aliphatic polyhydric alcohol. To do. The present invention relates to porous spherical particles obtained by the production method.
Various catalyst carriers, electrophotographic toner, electronic materials such as display devices, chromatography, adsorbents, etc. can be supplied as functional particles in the food industry, cosmetics field, and medical field.
結晶性脂肪族ポリアミドとしては、公知の種々のものを挙げることができ、例えば、ラクタムなどの環状アミドの重合物、アミノカルボン酸の重合物、ジカルボン酸とジアミンの重合物、或いはラクタム及び／又はアミノカルボン酸と、ジアミン及びジアミンなどから得られる重合物など、又はこれらの混合物を用いることができる。
特に結晶性脂肪族ポリアミドとしては、ナイロン１１やナイロン１２などの融点２００℃より低い結晶性脂肪族ポリアミド、又はナイロン１１やナイロン１２などの低吸水率の結晶性脂肪族ポリアミドが好ましい。
結晶性脂肪族ポリアミドとしては、テレフタル酸、イソフタル酸などの芳香族成分やキシリレンジアミンなどの芳香環を有する成分などを、共重合成分として少なくても１０重量％含んだものを用いることが出来る。
Examples of the crystalline aliphatic polyamide include various known ones, such as a polymer of cyclic amide such as lactam, a polymer of aminocarboxylic acid, a polymer of dicarboxylic acid and diamine, or a lactam and / or Polymers obtained from aminocarboxylic acids, diamines, diamines, and the like, or mixtures thereof can be used.
In particular, the crystalline aliphatic polyamide is preferably a crystalline aliphatic polyamide such as nylon 11 or nylon 12 having a melting point lower than 200 ° C., or a crystalline aliphatic polyamide having a low water absorption such as nylon 11 or nylon 12.
As the crystalline aliphatic polyamide, a copolymer containing at least 10% by weight as a copolymer component of an aromatic component such as terephthalic acid or isophthalic acid or a component having an aromatic ring such as xylylenediamine can be used. .
ラクタムとしては、ε−カプロラクタム、ω−ラウロラクタム、ω−エナントラクタム、ω−ウンデカラクタム、ω−ドデカラクタム、２−ピロリドンなどの炭素数５〜２０の脂肪族ラクタムなどを挙げることが出来、好ましくは炭素数８以上、さらに好ましくは炭素数１０以上、特に好ましくは炭素数１１以上の脂肪族ラクタムが好ましい。 Examples of the lactam include ε-caprolactam, ω-laurolactam, ω-enantolactam, ω-undecalactam, ω-dodecalactam, aliphatic lactam having 5 to 20 carbon atoms such as 2-pyrrolidone, and the like. An aliphatic lactam having 8 or more carbon atoms, more preferably 10 or more carbon atoms, and particularly preferably 11 or more carbon atoms is preferable.
アミノカルボン酸としては、６-アミノカプロン酸、７−アミノヘプタン酸、８−アミノオクタン酸、１０−アミノカプリン酸、１１−アミノウンデカン酸、１２−アミノドデカン酸などの炭素数５〜２０の脂肪族ω−アミノカルボン酸などを挙げることが出来、好ましくは炭素数８以上、さらに好ましくは炭素数１０以上、特に好ましくは炭素数１１以上のω−脂肪族アミノカルボン酸が好ましい。 Examples of aminocarboxylic acids include aliphatic groups having 5 to 20 carbon atoms such as 6-aminocaproic acid, 7-aminoheptanoic acid, 8-aminooctanoic acid, 10-aminocapric acid, 11-aminoundecanoic acid, 12-aminododecanoic acid. An ω-aminocarboxylic acid and the like can be mentioned, and an ω-aliphatic aminocarboxylic acid having 8 or more carbon atoms, more preferably 10 or more carbon atoms, and particularly preferably 11 or more carbon atoms is preferable.
ジカルボン酸としては、蓚酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン酸などの脂肪族ジカルボン酸及びこれらの誘導体などを挙げることが出来る。 Examples of the dicarboxylic acid include aliphatic dicarboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, and dodecanoic acid, and derivatives thereof.
ジアミンとしては、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミンなどの脂肪族ジアミンなどを挙げることが出来る。 Examples of the diamine include aliphatic diamines such as ethylene diamine, tetramethylene diamine, hexamethylene diamine, nonamethylene diamine, undecamethylene diamine, and dodecamethylene diamine.
結晶性脂肪族ポリアミドは、ポリアミド８（ｍｐ：１９０℃）、ポリアミド１０（ｍｐ：１８６℃）、ポリアミド１１（ｍｐ：１８７℃）、ポリアミド１２（ｍｐ：１８０℃、吸水率：１．５％）などのポリアミド、および、ポリアミド６／１２、ポリアミド６／６６／１２などの共重合ポリアミドなどを用いることが出来る。 Crystalline aliphatic polyamides are polyamide 8 (mp: 190 ° C.), polyamide 10 (mp: 186 ° C.), polyamide 11 (mp: 187 ° C.), polyamide 12 (mp: 180 ° C., water absorption: 1.5%) And polyamides such as polyamide 6/12 and polyamide 6/66/12 can be used.
結晶性脂肪族ポリアミドの結晶性は、融解熱で表すことができる。結晶性脂肪族ポリアミドは、融解熱が、好ましくは７５Ｊ／ｇ以上、さらに好ましくは８０Ｊ／ｇ以上、特に好ましくは８５Ｊ／ｇ以上である。 The crystallinity of the crystalline aliphatic polyamide can be expressed by the heat of fusion. The crystalline aliphatic polyamide has a heat of fusion of preferably 75 J / g or more, more preferably 80 J / g or more, and particularly preferably 85 J / g or more.
結晶性脂肪族ポリアミドは、融点が２００℃以下が好ましい。
融点は、示差熱走査熱量計（ＤＳＣ）より求めることができる。
The crystalline aliphatic polyamide preferably has a melting point of 200 ° C. or lower.
The melting point can be determined from a differential thermal scanning calorimeter (DSC).
結晶性脂肪族ポリアミドの吸水率は、好ましくは４％以下、さらに好ましくは３．５％以下、特に好ましくは３％以下の低吸水率であることが好ましい。吸水率は、２３℃水中で飽和した時の吸水率としてＡＳＴＭ・Ｄ−５７０に準拠して求めることができる。 The water absorption of the crystalline aliphatic polyamide is preferably 4% or less, more preferably 3.5% or less, and particularly preferably 3% or less. A water absorption rate can be calculated | required based on ASTM * D-570 as a water absorption rate when saturated in 23 degreeC water.
結晶性脂肪族ポリアミドは、分子量が好ましくは２，０００〜１００，０００、さらに好ましくは５，０００〜４０，０００である。 The crystalline aliphatic polyamide preferably has a molecular weight of 2,000 to 100,000, more preferably 5,000 to 40,000.
本発明のポリアミド多孔質粒子は、好ましくは多孔質粒子のうち少なくとも９０重量％以上、さらに９５重量％以上が球状粒子である。球状粒子が９０重量％より少ないと、粉体材料としての流動性が劣るなど好ましくない場合がある。 The polyamide porous particles of the present invention are preferably spherical particles, at least 90% by weight or more, and more preferably 95% by weight or more of the porous particles. If the amount of spherical particles is less than 90% by weight, the fluidity as a powder material may be inferior.
本発明のポリアミド多孔質粒子は、数平均粒子径に対する体積平均粒子径の比（粒度分布指数ＰＤＩ）が、好ましくは１〜１．５、さらに１〜１．３である。数平均粒子径に対する体積平均粒子径の比（粒度分布指数ＰＤＩ）が上記範囲より大きいと粒子径分布が広くなって、均一な粒子径を有する粒子でなくなるために好ましくない。均一な粒子径は、触媒担持体などの機能性粒子に適用する場合、予期した以上の物理的化学的性質が発現することがあり好ましい The ratio of the volume average particle diameter to the number average particle diameter (particle size distribution index PDI) of the polyamide porous particles of the present invention is preferably 1 to 1.5, and more preferably 1 to 1.3. When the ratio of the volume average particle size to the number average particle size (particle size distribution index PDI) is larger than the above range, the particle size distribution becomes wide and the particles having a uniform particle size are not preferable. Uniform particle size is preferable when applied to functional particles such as a catalyst carrier, because physical and chemical properties more than expected may be manifested.
本発明のポリアミド多孔質粒子は、数平均粒子径が好ましくは０．１〜３０μｍ、さらに好ましくは０．３〜２５μｍである。数平均粒子径が上記範囲より小さいと取り扱い操作が悪くなる場合があり、平均粒子径が上記範囲より大きいと触媒担持体などに用いるには不適当になる場合がある。 The polyamide porous particles of the present invention preferably have a number average particle size of 0.1 to 30 μm, more preferably 0.3 to 25 μm. When the number average particle size is smaller than the above range, the handling operation may be deteriorated, and when the average particle size is larger than the above range, it may be unsuitable for use as a catalyst carrier.
本発明のポリアミド多孔質粒子は、ＢＥＴ比表面積が好ましくは１００〜８００００ｍ２／ｋｇ、さらに好ましくは１０００〜６００００ｍ２／ｋｇ、特に好ましくは３０００〜５００００ｍ２／ｋｇである。ＢＥＴ比表面積が上記範囲より小さいと触媒などの担持能力が低下するから好ましくなく、比表面積が上記範囲より大きいと取り扱いにくい場合がある。 Polyamide porous particles of the present invention, the BET specific surface area of preferably 100~80000m 2 / kg, more preferably 1000~60000m 2 / kg, particularly preferably 3000~50000m 2 / kg. If the BET specific surface area is smaller than the above range, the carrying capacity of the catalyst and the like is lowered, which is not preferable.
本発明のポリアミド多孔質粒子は、平均細孔径が好ましくは０．０１〜０．２μｍ、さらに好ましくは０．０２〜０．１μｍである。平均細孔径が上記範囲より小さければ、触媒を担持しにくくなる場合がある。平均細孔径が上記範囲より大きければ、触媒の担持力が低くなる場合があり、触媒の担持体として用いる場合、上記範囲の平均細孔径が好ましい。平均細孔径は、例えば、細孔０．００３６μｍから、４００μｍの範囲で水銀圧入法で計測することができる。細孔径が０．０１〜０．１μｍの領域と５〜３０μｍの領域で細孔径が見られる。小さい領域の細孔径は、粒子の結晶ラメラ間の構造を反映しているし、また大きい領域の細孔径は、粒子の大きさを反映していると思われる。 The polyamide porous particles of the present invention preferably have an average pore size of 0.01 to 0.2 μm, more preferably 0.02 to 0.1 μm. If the average pore diameter is smaller than the above range, it may be difficult to support the catalyst. If the average pore diameter is larger than the above range, the catalyst supporting force may be lowered. When used as a catalyst support, the average pore diameter in the above range is preferable. The average pore diameter can be measured, for example, by a mercury intrusion method in the range of pores from 0.0036 μm to 400 μm. Pore diameters are observed in a region having a pore diameter of 0.01 to 0.1 μm and in a region of 5 to 30 μm. The pore size in the small region reflects the structure between the crystalline lamellae of the particles, and the pore size in the large region seems to reflect the size of the particles.
本発明のポリアミド多孔質粒子は、多孔度指数（ＲＩ）が、好ましくは５〜１００、さらに好ましくは５〜７０である。多孔度指数が上記範囲より小さければ、多孔質の程度が低くなり、触媒などの担持体としての効果が小さくなる場合が考えられる。多孔度指数が上記範囲より大きければ形状が不安定となるため好ましくなく、触媒、薬剤など化合物の担持体などに用いる場合には、多孔度指数は上記の範囲が好ましい。 The polyamide porous particles of the present invention have a porosity index (RI) of preferably 5 to 100, more preferably 5 to 70. If the porosity index is smaller than the above range, the degree of porosity may be low, and the effect as a carrier such as a catalyst may be reduced. If the porosity index is larger than the above range, the shape becomes unstable, which is not preferable. When used as a support for a compound such as a catalyst or a drug, the porosity index is preferably in the above range.
ここで多孔度指数（ＲＩ）とは、同じ直径の平滑な球状粒子の比表面積に対し、多孔質球状粒子の比表面積の比で表示したものと定義し、数式（１）で表すことができる。
Ｓ：多孔粒子の比表面積[ｍ２／ｋｇ]、
Ｓ０：同一粒子径の円滑な球状粒子の比表面積[ｍ２／ｋｇ]とする。
円滑な球の比表面積（Ｓ０）は、数式（２）に従い算出することができる。
ｄｏｂｓ：観測される数平均球状粒子径[ｍ]、
ρ：ポリアミドの密度[ｋｇ／ｍ３]とする。
ここで、ポリアミド１２の密度を、１１００ｋｇ／ｍ３とする。
Here, the porosity index (RI) is defined as the ratio of the specific surface area of the porous spherical particles to the specific surface area of the smooth spherical particles having the same diameter, and can be expressed by the formula (1). .
S: Specific surface area of the porous particles [m 2 / kg],
S 0 : The specific surface area [m 2 / kg] of smooth spherical particles having the same particle diameter.
The specific surface area (S 0 ) of the smooth sphere can be calculated according to Equation (2).
dobs : observed number average spherical particle diameter [m],
ρ: Polyamide density [kg / m 3 ].
Here, the density of the polyamide 12 is 1100 kg / m 3 .
本発明のポリアミド多孔質粒子のかさ密度は、好ましくは０．１〜０．４ｇ／ｃｍ３である。 The bulk density of the polyamide porous particles of the present invention is preferably 0.1 to 0.4 g / cm 3 .
本発明の（１）ナイロン１２などの融点２００℃より低い結晶性脂肪族ポリアミド又は、ナイロン１２などの低吸水率の結晶性脂肪族ポリアミドなどの結晶性脂肪族ポリアミドを、芳香族アルコールなどの良溶媒に溶解してポリマー溶液（Ａ）を得る工程を説明する。 (1) A crystalline aliphatic polyamide such as nylon 12 having a melting point lower than 200 ° C. such as nylon 12 or a crystalline aliphatic polyamide such as nylon 12 having a low water absorption rate may be used as an aromatic alcohol or the like. The process of obtaining the polymer solution (A) by dissolving in a solvent will be described.
ポリアミドを良溶媒に溶解する温度は、室温〜６０℃が好ましい。 The temperature at which the polyamide is dissolved in the good solvent is preferably room temperature to 60 ° C.
ポリアミドの良溶媒としては、本発明に用いるポリアミドを溶解する溶媒であればよく、例えばポリアミドを０．１重量％以上溶解する溶媒が好ましい。良溶媒としては、フェノール、０−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、クロロフェノールなどの芳香族アルコール系溶液が好ましい。 The good solvent for polyamide may be any solvent that dissolves the polyamide used in the present invention. For example, a solvent that dissolves 0.1% by weight or more of polyamide is preferable. As the good solvent, aromatic alcohol-based solutions such as phenol, 0-cresol, m-cresol, p-cresol, and chlorophenol are preferable.
ポリアミド溶液（Ａ）は、ポリアミドが好ましくは０．１〜３０重量％、さらに好ましくは０．２〜２５重量％溶解していることが好ましい。ポリアミド溶液（Ａ）は、ポリアミドの溶解する割合が上記範囲内では、溶液粘度、取扱性、生産性に優れるために好ましい。 In the polyamide solution (A), the polyamide is preferably dissolved in an amount of 0.1 to 30% by weight, more preferably 0.2 to 25% by weight. The polyamide solution (A) is preferable because the polyamide is dissolved within the above range because the solution viscosity, the handleability, and the productivity are excellent.
本発明の（２）ポリマー溶液（Ａ）に、脂肪族多価アルコール又はこれらの誘導体などのポリアミドに対して析出能力の弱い貧溶媒などの溶剤を加えて、ポリマーの懸濁液（Ｂ）を得る工程を説明する。
ポリアミド溶液（Ａ）に、ポリアミドに対して析出能力の弱い貧溶媒などの溶剤を加え、ポリマーが析出しても、沈殿することがほとんどなく、静置により、ポリマーの懸濁状態の分散液を形成させる工程である。
この工程では、ポリマー溶液（Ａ）に溶剤を加えると、一時的に透明な溶液状態となるが、その後懸濁状態になることが好ましい。
この工程では、ポリアミドの懸濁液を得るために、ポリアミド溶液（Ａ）に溶剤を加えても良く、又は、溶剤にポリアミド溶液（Ａ）を加えても良い。
To the polymer solution (A) of the present invention, a solvent such as a poor solvent having a weak precipitation ability is added to a polyamide such as an aliphatic polyhydric alcohol or a derivative thereof, and a polymer suspension (B) is obtained. The process of obtaining will be described.
A solvent such as a poor solvent having a weak precipitation ability with respect to polyamide is added to the polyamide solution (A), and even when the polymer is precipitated, the polymer is hardly precipitated. It is a process of forming.
In this step, when a solvent is added to the polymer solution (A), it becomes a transparent solution temporarily, but it is preferable to be in a suspended state thereafter.
In this step, in order to obtain a polyamide suspension, a solvent may be added to the polyamide solution (A), or the polyamide solution (A) may be added to the solvent.
溶剤は、ポリアミド溶液（Ａ）に溶剤を加え、ポリマーが析出しても、沈殿するこことがほとんどなく、静置により、ポリマーの懸濁状態の分散液を形成させるものであれば、どのようなものでも用いることができる。
溶剤は、ポリアミドに対して析出能力の弱い貧溶媒を用いることができる。
溶剤は、ポリアミド溶液（Ａ）とが少なくとも部分的に相容するものを用いることが出来る。
溶剤としては、脂肪族多価アルコール又はこれらの誘導体を用いることが出来る。
溶剤は、本発明の目的を損なわない範囲で水を含むことができる。
As long as the solvent is added to the polyamide solution (A) and the polymer is precipitated, the solvent hardly precipitates, and the polymer is allowed to stand to form a dispersion in a suspended state of the polymer. Anything can be used.
As the solvent, a poor solvent having a weak precipitation ability with respect to polyamide can be used.
As the solvent, a solvent which is at least partially compatible with the polyamide solution (A) can be used.
As the solvent, aliphatic polyhydric alcohols or derivatives thereof can be used.
The solvent can contain water as long as the object of the present invention is not impaired.
脂肪族多価アルコール又はこれらの誘導体としては、２価および３価、あるいは３価以上の多価アルコールあるいは，そのエステル誘導体、カルボン酸誘導体などが好ましい。
脂肪族多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどを挙げることができる。また、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリンおよびその誘導体を用いることができる。
溶剤として、１価アルコールを用いると、分散した球状の粒子ができにくくなり好ましくない。
As the aliphatic polyhydric alcohol or derivatives thereof, divalent and trivalent, or trivalent or higher polyhydric alcohols, ester derivatives thereof, carboxylic acid derivatives and the like are preferable.
Examples of the aliphatic polyhydric alcohol include ethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, and polypropylene glycol. Further, glycerin, diglycerin, polyglycerin and derivatives thereof can be used.
When a monohydric alcohol is used as the solvent, it is not preferable because dispersed spherical particles are hardly formed.
脂肪族多価アルコールの誘導体としては，エチレングリコール脂肪族エステル、ポリエチレングリコールエステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪族アミドなどの界面活性剤を用いることができる。 As the aliphatic polyhydric alcohol derivative, a surfactant such as ethylene glycol aliphatic ester, polyethylene glycol ester, glycerin fatty acid ester, polyglycerin fatty acid ester, propylene glycol fatty acid ester, polyoxyethylene aliphatic amide can be used. .
溶剤は、脂肪族多価アルコール又はこれらの誘導体と、水の混合溶液を用いることが出来る。水の添加量は、脂肪族多価アルコール又はこれらの誘導体に対して、３０〜６０重量％、さらに４０〜５５重量％が好ましい。溶剤として脂肪族多価アルコール又はこれらの誘導体の一部を水で置き換えることにより、溶剤の粘度が低くなり、ポリアミド溶液（Ａ）と混合しやすくなるから好ましい。 As the solvent, a mixed solution of an aliphatic polyhydric alcohol or a derivative thereof and water can be used. The amount of water added is preferably 30 to 60% by weight, more preferably 40 to 55% by weight, based on the aliphatic polyhydric alcohol or derivative thereof. Replacing a part of the aliphatic polyhydric alcohol or a derivative thereof with water as the solvent is preferable because the viscosity of the solvent becomes low and it is easy to mix with the polyamide solution (A).
ポリアミド溶液（Ａ）と溶剤の添加割合は、ポリアミド溶液（Ａ）１００重量部に対して、溶剤の割合が、好ましくは５〜９０重量部、さらに好ましくは１０〜８０重量部が好ましい。溶剤の割合が、ポリアミド溶液（Ａ）に対し、上記範囲より少ないと、懸濁状態を経由せずに、ポリマー粒子が析出沈殿する場合が考えられ、得られるポリマー粒子は不定形粒子が生成する可能性が高く好ましくない。溶剤の割合が、ポリアミド溶液（Ａ）に対し、上記範囲より多いと、溶剤を加えて直ちにポリマーが析出沈殿するため、得られる析出物は塊状である可能性が高く好ましくない。 The addition ratio of the polyamide solution (A) and the solvent is preferably 5 to 90 parts by weight, more preferably 10 to 80 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyamide solution (A). If the ratio of the solvent is less than the above range with respect to the polyamide solution (A), the polymer particles may precipitate and precipitate without passing through the suspended state, and the resulting polymer particles produce amorphous particles. The possibility is high and it is not preferable. When the ratio of the solvent is more than the above range with respect to the polyamide solution (A), the polymer is immediately precipitated by adding the solvent.
ポリアミド溶液（Ａ）と溶剤の添加温度は、懸濁溶液が得られる温度であればよく、好ましくは−２０〜６０℃、さらに好ましくは−１０〜４０℃が好ましい。添加温度が、−２０℃より低いと、懸濁溶液を得る添加割合の範囲が狭くなる場合があり、温度が６０℃より高いと、ポリマーの析出が遅く生産性に劣る可能性が高く好ましくない。 The addition temperature of a polyamide solution (A) and a solvent should just be a temperature from which a suspension solution is obtained, Preferably it is -20-60 degreeC, More preferably, -10-40 degreeC is preferable. When the addition temperature is lower than −20 ° C., the range of the addition ratio for obtaining the suspension solution may be narrowed. When the temperature is higher than 60 ° C., it is not preferable because the precipitation of the polymer is slow and the productivity is inferior. .
ポリマー懸濁液は、室温で１日静置して、ポリマーの２０重量％以下、好ましくはポリマーの１５重量％以下、さらに好ましくはポリマーの１０重量％以下、より好ましくはポリマーの５重量％以下、特に好ましくはポリマーの１重量％以下が沈殿する状態である。ポリマー懸濁液は、肉眼での観察では少し濁った状態から半透明状態である。 The polymer suspension is allowed to stand at room temperature for 1 day and is 20% by weight or less of the polymer, preferably 15% by weight or less of the polymer, more preferably 10% by weight or less of the polymer, more preferably 5% by weight or less of the polymer. Particularly preferably, 1% by weight or less of the polymer is precipitated. The polymer suspension is slightly turbid to translucent when observed with the naked eye.
本発明の（３）ポリマーの懸濁液（Ｂ）に、脂肪族アルコールや脂肪族ケトンなどのポリアミドに対して析出能力の強い非溶媒を加えてポリアミドを沈殿させる工程を説明する。
ポリマーの懸濁液（Ｂ）に、脂肪族アルコールや脂肪族ケトンなどのポリアミドに対して析出能力の強い非溶媒を加えて、５分〜４８時間後にポリアミドが析出し、沈殿させる工程が好ましい。
ポリマーの懸濁液（Ｂ）に、非溶媒を加えて、直ちに又は、５分未満でポリアミドが析出、沈殿する場合、球状粒子が得られない場合があり好ましくない。
The step of precipitating the polyamide by adding a non-solvent having a strong precipitation ability to the polyamide such as aliphatic alcohol or aliphatic ketone to the suspension (B) of the polymer (3) of the present invention will be described.
A step of adding a non-solvent having a strong precipitation ability to polyamide such as aliphatic alcohol or aliphatic ketone to the polymer suspension (B) and precipitating and precipitating the polyamide after 5 minutes to 48 hours is preferable.
When a non-solvent is added to the polymer suspension (B) and the polyamide precipitates or precipitates immediately or in less than 5 minutes, spherical particles may not be obtained, which is not preferable.
非溶媒としては、ポリマー懸濁液に添加し、球状粒子が得られるものであればよく、さらに５分〜４８時間後にポリアミドが析出し、沈殿するものが好ましい。
非溶媒としては、メタノール、エタノールなどの脂肪族アルコール、アセトンなどの脂肪族ケトン、水など、又はこれらの混合溶液が好ましい。
非溶媒の添加割合は、ポリマー懸濁液に対して、十分大量に添加することが好ましいが、懸濁液１００重量部に対して、好ましくは１００〜１０００重量部、さらに好ましくは１００〜８００重量部である。
The non-solvent is not particularly limited as long as it can be added to the polymer suspension to obtain spherical particles, and is preferably one in which the polyamide is precipitated after 5 minutes to 48 hours.
The non-solvent is preferably an aliphatic alcohol such as methanol or ethanol, an aliphatic ketone such as acetone, water, or a mixed solution thereof.
The addition ratio of the non-solvent is preferably a sufficiently large amount with respect to the polymer suspension, but is preferably 100 to 1000 parts by weight, more preferably 100 to 800 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the suspension. Part.
本発明のポリアミド多孔質粒子の製造方法において、さらに必要に応じて、
沈殿したポリアミドを分離、洗浄、乾燥などを行う工程を行うことが好ましく、説明する。
In the method for producing polyamide porous particles of the present invention, if necessary,
It is preferable to carry out the steps of separating, washing and drying the precipitated polyamide.
ポリマー沈殿物を分離する方法は、公知の方法を用いることが出来、例えば、濾過、デカンテーション、遠心分離、デカンターなどが好ましい。
ポリアミドの良溶媒又は溶剤が、ポリマー粒子に残存しないように、十分洗浄することが好ましい。
As a method for separating the polymer precipitate, a known method can be used. For example, filtration, decantation, centrifugation, decanter and the like are preferable.
It is preferable to sufficiently wash the polyamide so that the good solvent or solvent of the polyamide does not remain in the polymer particles.
ポリマーの沈殿物の洗浄は、高温下で洗浄するのが好ましく、特に非溶媒の沸点で洗浄するのが好ましい。
ポリマーの沈殿物は、洗浄の後、乾燥することが好ましい。
ポリマーの沈殿物の乾燥方法は、風乾、加熱乾燥、減圧乾燥、真空乾燥など公知の方法を用いることが出来る。加熱する場合、温度は、融点より低い温度が好ましく、５０〜１２０℃が好ましい。
The polymer precipitate is preferably washed at a high temperature, particularly at the boiling point of the non-solvent.
The polymer precipitate is preferably dried after washing.
As a method for drying the polymer precipitate, known methods such as air drying, heat drying, reduced pressure drying, and vacuum drying can be used. In the case of heating, the temperature is preferably lower than the melting point, and preferably 50 to 120 ° C.
本発明のポリアミド多孔質粒子は、触媒担持体、粉体塗料、電子写真のトナーのほか、エレクトロニクス用、医療用、化粧品用、研磨材、食品工業分野用の機能性粒子として用いることが出来る。 The polyamide porous particles of the present invention can be used as functional particles for use in the fields of electronics, medical use, cosmetics, abrasives, food industry, as well as catalyst carriers, powder coatings, and electrophotographic toners.
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、粒子径、比表面積、平均細孔径、結晶性などの測定は次のように行った。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to these Examples. The particle diameter, specific surface area, average pore diameter, crystallinity, etc. were measured as follows.
（数平均粒子径の測定、粒度分布指数の算出）
ポリアミド粒子の粒子形状と大きさは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察する。球形粒子の粒径は、ＳＥＭ写真より測定し、球形と異なる粒子の粒径は、投影面積から相当円の直径を測定する。
数平均粒子径（Ｄｎ）及び体積平均粒子径（Ｄｖ）は、１００個の粒子径より数式（４）及び数式（５）に従い、算出する。粒度分布指数（ＰＤＩ）は、数式（６）に従い算出する。
(Measurement of number average particle diameter, calculation of particle size distribution index)
The particle shape and size of the polyamide particles are observed using a scanning electron microscope (SEM). The particle size of the spherical particles is measured from the SEM photograph, and the particle size of the particles different from the spherical shape is a diameter of an equivalent circle from the projected area.
The number average particle diameter (Dn) and the volume average particle diameter (Dv) are calculated from 100 particle diameters according to Equation (4) and Equation (5). The particle size distribution index (PDI) is calculated according to Equation (6).
Ｄｎ：数平均粒子径、Ｄｖ：体積平均粒子径、ＰＤＩ：粒度分布指数とする。
Dn: number average particle diameter, Dv: volume average particle diameter, PDI: particle size distribution index.
（比表面積の測定）
ポリアミド粒子の比表面積は、窒素吸着によるＢＥＴ法３点測定で行う。
(Measurement of specific surface area)
The specific surface area of the polyamide particles is measured by BET method three-point measurement by nitrogen adsorption.
（細孔径分布）
水銀ポロシメーターで測定した。測定範囲は０．００３４〜４００μｍで測定した。平均細孔径を求めた。
(Pore size distribution)
Measured with a mercury porosimeter. The measurement range was 0.0034 to 400 μm. The average pore diameter was determined.
（融解熱の測定）（結晶性）
ポリアミドの融解熱は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）で測定する。ＤＳＣの測定は、窒素中で、昇温速度５℃／分の条件で、室温から昇温を行い、温度範囲１２０〜２３０℃の吸熱ピークの面積を算出する。
(Measurement of heat of fusion) (Crystallinity)
The heat of fusion of the polyamide is measured with a differential scanning calorimeter (DSC). In the DSC measurement, the temperature is raised from room temperature under a temperature raising rate of 5 ° C./min in nitrogen, and the endothermic peak area in the temperature range of 120 to 230 ° C. is calculated.
［実施例１］
ポリアミド１２（宇部興産製，３０１４Ｕ、分子量１４，０００）を、ｍ−クレゾール溶液２００ｇに溶解し、濃度０．１重量％ｍ−クレゾール溶液を得る。このｍ−クレゾール溶液に、溶剤としてグリセリン７０ｇを攪拌しながら徐々に添加した。温度３０℃であった。添加後、１０分間攪拌を続け、混合溶液は均一透明であった。混合溶液の撹拌を止め、静置して２４０分後に、混合溶液は懸濁状態になった。さらに２４時間静置した後、懸濁の混合溶液に非溶媒としてメタノール１２００ｍｌを投入し、ポリマーを析出沈殿させた。その後、沈殿ポリマーを濾別し、ろ紙上で、メタノール１０００ｍｌで、２回洗浄した。ポリマーを、温度１００℃で、１２時間、真空乾燥で乾燥させ、粉末状ポリマーを０．１６ｇを得た。
[Example 1]
Polyamide 12 (manufactured by Ube Industries, 3014U, molecular weight 14,000) is dissolved in 200 g of m-cresol solution to obtain a 0.1 wt% m-cresol solution. To this m-cresol solution, 70 g of glycerin as a solvent was gradually added with stirring. The temperature was 30 ° C. Stirring was continued for 10 minutes after the addition, and the mixed solution was uniformly transparent. Stirring of the mixed solution was stopped, and after standing for 240 minutes, the mixed solution became suspended. After further standing for 24 hours, 1200 ml of methanol as a non-solvent was added to the suspension mixed solution to precipitate the polymer. Thereafter, the precipitated polymer was filtered off and washed twice with 1000 ml of methanol on the filter paper. The polymer was dried by vacuum drying at a temperature of 100 ° C. for 12 hours to obtain 0.16 g of a powdery polymer.
得られた粒子を走査型電子顕微鏡で観察したところ、数平均粒子径４．０μｍ、体積平均粒子径４．１μｍの比較的均一な球形粒子であった。ＰＤＩは１．０３であった。比表面積は１８８００ｍ２／ｋｇであり、ＲＩは１４．５であった。融点は、１８１℃であった。融解熱Ｈｆは、８６．３Ｊ／ｇであった。球状多孔質粒子であった。結果をまとめて表２に示す。得られた粒子の走査型電子顕微鏡写真を図１に示す。 When the obtained particles were observed with a scanning electron microscope, they were relatively uniform spherical particles having a number average particle diameter of 4.0 μm and a volume average particle diameter of 4.1 μm. The PDI was 1.03. The specific surface area was 18800 m 2 / kg and the RI was 14.5. The melting point was 181 ° C. The heat of fusion Hf was 86.3 J / g. It was a spherical porous particle. The results are summarized in Table 2. A scanning electron micrograph of the obtained particles is shown in FIG.
［実施例２］
ポリアミド濃度を０．５重量％とした以外は，実施例１と同様にした。得られた多孔質球状粒子の特性を、結果を表２に示す。
ポリアミドのｍ−クレゾール溶液に、溶剤としてグリセリンを加えると懸濁溶液が得られた。
[Example 2]
Example 1 was repeated except that the polyamide concentration was 0.5% by weight. The properties of the obtained porous spherical particles are shown in Table 2.
When glycerin was added as a solvent to the polyamide m-cresol solution, a suspension solution was obtained.
［実施例３］
ポリアミド濃度を２重量％とした以外は，実施例１と同様にした。得られた多孔質球状粒子の特性を、結果を表２に示す。得られた粒子の走査型電子顕微鏡写真を図２に示す。
ポリアミドのｍ−クレゾール溶液に、溶剤としてグリセリンを加えると懸濁溶液が得られた。
[Example 3]
Example 1 was repeated except that the polyamide concentration was 2% by weight. The properties of the obtained porous spherical particles are shown in Table 2. A scanning electron micrograph of the obtained particles is shown in FIG.
When glycerin was added as a solvent to the polyamide m-cresol solution, a suspension solution was obtained.
［実施例４］
グリセリン７０ｇに代えて，エチレングリコール３０ｇとした以外は、実施例１と同様にして、ポリマー粒子を得た。結果を表２に示す。
ポリアミドのｍ−クレゾール溶液に、溶剤としてエチレングリコールを加えると懸濁溶液が得られた。
[Example 4]
Polymer particles were obtained in the same manner as in Example 1 except that 30 g of ethylene glycol was used instead of 70 g of glycerin. The results are shown in Table 2.
When ethylene glycol was added as a solvent to the polyamide m-cresol solution, a suspension solution was obtained.
［比較例１］
ポリアミド１２（宇部興産製，３０１４Ｕ、分子量１４，０００）を、ｍ−クレゾール溶液２００ｇに溶解し、濃度０．１重量％ｍ−クレゾール溶液を得る。このｍ−クレゾール溶液に、メタノール４７８ｇを投入したところ、懸濁溶液を得ることなく、ポリマーが直ちに析出沈殿した。その後、沈殿ポリマーを濾別し、ろ紙上で、メタノール１０００ｍｌで、２回洗浄した。ポリマーを、温度１００℃で、１２時間、真空乾燥で乾燥させた。
沈殿物を走査型電子顕微鏡で観察すると、球状粒子にならず、沈殿物は不定形状のものであった。
[Comparative Example 1]
Polyamide 12 (manufactured by Ube Industries, 3014U, molecular weight 14,000) is dissolved in 200 g of m-cresol solution to obtain a 0.1 wt% m-cresol solution. When 478 g of methanol was added to this m-cresol solution, the polymer immediately precipitated and precipitated without obtaining a suspension. Thereafter, the precipitated polymer was filtered off and washed twice with 1000 ml of methanol on the filter paper. The polymer was dried by vacuum drying at a temperature of 100 ° C. for 12 hours.
When the precipitate was observed with a scanning electron microscope, it did not become spherical particles, and the precipitate had an irregular shape.
［実施例５］
グリセリン添加量を５ｇとした以外は、実施例３と同様にした。得られた多孔質球状粒子の結果を表２に示す。
ポリアミドのｍ−クレゾール溶液に、溶剤としてグリセリンを加えると懸濁溶液が得られた。
[Example 5]
Example 3 was repeated except that the amount of glycerin added was 5 g. The results of the obtained porous spherical particles are shown in Table 2.
When glycerin was added as a solvent to the polyamide m-cresol solution, a suspension solution was obtained.
［実施例６］
グリセリン添加量を８０ｇとした以外は、実施例３と同様にした。得られた多孔質球状粒子の結果を表２に示す。
ポリアミドのｍ−クレゾール溶液に、溶剤としてグリセリンを加えると懸濁溶液が得られた。
[Example 6]
The procedure was the same as Example 3 except that the amount of glycerin added was 80 g. The results of the obtained porous spherical particles are shown in Table 2.
When glycerin was added as a solvent to the polyamide m-cresol solution, a suspension solution was obtained.
［実施例７］
ポリアミド濃度を２重量％とし、ｍ−クレゾールの代わりにフェノールを用い、ポリアミドのフェノール溶液１００ｇに溶剤としてグリセリン４０ｇを加え、保持温度は３０℃とした以外は、実施例３と同様にした。得られた多孔質球状粒子の特性を、結果を表２に示す。得られた粒子の走査型電子顕微鏡写真を図２に示す。
ポリアミドのフェノール溶液にグリセリンを添加後、２４時間後に懸濁状態が得られた。
[Example 7]
Example 3 was repeated except that the polyamide concentration was 2% by weight, phenol was used instead of m-cresol, 40 g of glycerin was added as a solvent to 100 g of the phenol solution of polyamide, and the holding temperature was 30 ° C. The properties of the obtained porous spherical particles are shown in Table 2. A scanning electron micrograph of the obtained particles is shown in FIG.
After adding glycerin to the polyamide phenol solution, a suspended state was obtained 24 hours later.
［実施例８］
グリセリン３５ｇに代えて、グリセリン２０ｇと水１５ｇとした以外は、実施例３と同様にした。多孔質球状粒子であった。結果を表２に示す。
[Example 8]
The same procedure as in Example 3 was performed except that 20 g of glycerin and 15 g of water were used instead of 35 g of glycerin. It was a porous spherical particle. The results are shown in Table 2.
［参考例１］
ポリアミド１２（宇部興産製，３０１４Ｕ、分子量１４，０００）のペレットをＤＳＣで融解熱を測定した。融解温度範囲１３０〜１９０℃で６２．０Ｊ/ｇであった。
[Reference Example 1]
The heat of fusion of the pellets of polyamide 12 (manufactured by Ube Industries, 3014U, molecular weight 14,000) was measured by DSC. It was 62.0 J / g in melting temperature range 130-190 degreeC.
［参考例２］
ポリアミド１２に代えて、ポリアミド６(宇部興産製ナイロン６、１０１３Ｂ、分子量：１，３０００)に代えたほかは,実施例３と同様にした。懸濁液は生成したが,非溶媒で析出し、電子顕微鏡で観察すると,不均一な網目膜状であった。
[Reference Example 2]
The same procedure as in Example 3 was conducted except that polyamide 6 (Nylon 6, 1013B, Ube Industries, molecular weight: 1,3000) was used instead of polyamide 12. Although a suspension was formed, it was precipitated with a non-solvent and observed in an electron microscope to form a heterogeneous network.
Claims (8)
そのポリマー溶液（Ａ）に溶剤を加えポリマー懸濁液（Ｂ）を得る工程、
ポリマー懸濁液（Ｂ）に非溶媒を加えてポリアミド多孔質粒子を沈殿させる工程からなるポリアミド多孔質粒子の製造方法。 A step of dissolving a crystalline aliphatic polyamide in a solvent to obtain a polymer solution (A);
Adding a solvent to the polymer solution (A) to obtain a polymer suspension (B);
A method for producing polyamide porous particles comprising a step of precipitating polyamide porous particles by adding a non-solvent to the polymer suspension (B).
A polyamide porous particle obtained from the method for producing a polyamide porous particle according to claim 1.
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