JP2006523727A - 高靭性ナイロン、その製造方法と用途 - Google Patents
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Abstract
(I)
(I')
(-NH-D-NH-CO-E-CO-)p (II)
(-NH-(CH2)w-CO-)p (III)
(-NH-(CH2)u-CO-NH-(CH2)v -CO-)p (IV)
Description
(I)
(I')
式(I)と式(I')の中に、Aは、H或いは1-8個の炭素原子を有するアルキル基であり、3≦n≦11である。
(-NH-D-NH-CO-E-CO-)p (II)
式(II)の中に、Dは、-(CH2)x-であり、その中のHは、任意のC1-4アルキル基に取って代られる。Eは、-(CH2)y-或いはフェニレン基であり、その中のHは、任意のC1-4アルキル基に取って代られ、4≦x≦34、4≦y≦34である。
(-NH-(CH2)w-CO-)p (III)
式(III)の中に、7≦w≦34である。
(-NH-(CH2)u-CO-NH-(CH2)v-CO-)p (IV)
式(IV)の中に、5≦u≦34、5≦v≦34、かつu≠vである。
(I)
(I')
式(I)と式(I')の中に、Aは、H或いは1-8個の炭素原子を有するアルキル基であり、3≦n≦11である。
(-NH-D-NH-CO-E-CO-)p (II)
式(II)の中に、Dは、-(CH2)x-であり、その中のHは、任意のC1-4アルキル基に取って代られる。Eは、-(CH2)y-或いはフェニレン基であり、その中のHは、任意のC1-4アルキル基に取って代られ、4≦x≦34、4≦y≦34である。
(-NH-(CH2)w-CO-)p (III)
式(III)の中に、7≦w≦34である。
(-NH-(CH2)u-CO-NH-(CH2)v-CO-)p (IV)
式(IV)の中に、5≦u≦34、5≦v≦34、かつu≠vである。
(I)
(I')
式(I)と式(I')の中に、Aは、H或いは1-8個の炭素原子を有するアルキル基であり、3≦n≦11である。
(-NH-D-NH-CO-E-CO-)p (II)
式(II)の中に、Dは、-(CH2)x-であり、その中のHは、任意のC1-4アルキル基に取って代られる。Eは、-(CH2)y-或いはフェニレン基であり、その中のHは、任意のC1-4アルキル基に取って代られ、4≦x≦34、4≦y≦34である。
(-NH-(CH2)w-CO-)p (III)
式(III)の中に、7≦w≦34である。
(-NH-(CH2)u-CO-NH-(CH2)v-CO-)p (IV)
式(IV)の中に、5≦u≦34、5≦v≦34、かつu≠vである。
8分数のナイロン-1212 を攪拌しながら92分数の熔融ヘキサノラクタム単体に溶解し、0.5時間真空脱水する。そして、単体重量で計算する0.2%の水酸化ナトリウムを加え、真空脱水溶解し、生成したナトリウムアミドを触媒とする。温度を140 ℃に上昇させ、単体重量で計算する0.4%の2,4-トルエン・ジイソシアネート(TDI)を入れ、すぐに165℃に予熱した金型に入れ、170℃の乾燥器で重合反応させ、ナイロン-1212強化のキャスティング・ナイロン-6を得る。表1では、当該高靭性ナイロン体系の力学性能を示している。図1と図4は、それぞれ得られた産物の電子顕微鏡写真とDSCスペクトル図を示している。
一反応器にある70分数のヘキサノラクタム単体に10分数のナイロン-1212 粉末を加え、140℃で溶解する。そして、ステンレス釜の中で真空脱水し、単体重量で計算する0.2%の水酸化ナトリウムを入れ、引き続き真空脱水する。もう一つの反応器に20分数のヘキサノラクタム単体と単体重量で計算する0.4%のTDIを加え、真空脱水する。計量ポンプによってそれぞれダブルスクリュー押出機に入れ、重合温度を240℃に制御する。スクリューの回転速度を反応物がスクリューに1-3分間停留するようにコントロールする。それでナイロン-1212 高靭性の反応押出ナイロン-6が得られる。表1では、当該高靭性ナイロン体系の力学性能を示している。図2では、得られた産物の電子顕微鏡写真を示している。
50 分数のω-アミノブタン酸と45分数のω-アミノへキサン酸に5分数のナイロン-46のチップを入れ、230 ℃で縮合重合する。そして、160℃真空で固相縮合し、その分子量を引き続きアップする。24時間後ナイロン-46改質の共縮合ナイロン4/6を得る。表1では、当該高靭性ナイロン体系の力学性能を示している。
90分数のN-メチル・ヘキサノラクタム単体に10分数のナイロン-1012と9分数の脱イオン水を加え、12 MPaに加圧し、温度を230℃に上昇させ、4時間水解重合する。そして、減圧し、真空で引き続き2時間重合する。窒素充填し、ナイロン-1012強化のポリ(N-メチル・ヘキサノラクタム)を得る。表1では、当該高靭性ナイロン体系の力学性能を示している。
6分数のナイロン-3436を加熱しながら、94分数のブタノラクタムに溶解し、30分間真空脱水する。そして、単体重量で計算する0.0005%の水酸化カリウムを加え、引き続き20分間脱水する。溶液の温度が120℃に達した時に、単体重量で計算する0.02%のアセチル・アセトアミドを入れ、一様に攪拌し、素早く180℃に予熱した金型に入れ、180℃の乾燥器で重合反応をさせ、ナイロン-3436高靭性のナイロン-4が得られる。表1では、当該高靭性ナイロン体系の力学性能を示している。
2分数のポリ(テレフタロイル2,2,4-トリメチル・ヘキサメチレン・ジアミン)を攪拌しながら熔融の98分数のブタノラクタム単体に溶解し、0.5時間真空脱水する。そして、単体重量で計算する2%の水酸化カリウムを加え、真空脱水溶解し、生成したナトリウムアミドを触媒とする。温度を160 ℃に上昇させ、単体重量で計算する2%のアセチル・クロライドを入れ、すぐに200℃に予熱した金型に入れ、200℃の乾燥器で重合反応をし、ポリ(テレフタロイル2,2,4-トリメチル・ヘキサメチレン・ジアミン)高靭性のキャスティング・ナイロン-4が得られる。表1では、当該高靭性ナイロン体系の力学性能を示している。
25分数のナイロン8を加熱しながら75分数のオクタノラクタムに溶解し、30分間真空脱水し、単体重量で計算する5%のアルコキシド・ナトリウムを入れ、引き続き20分間脱水する。溶液温度が200℃に達した時に、単体重量で計算する4%の尿素を入れ、一様に攪拌し、迅速的に250℃に予熱した金型に入れ、250℃の乾燥器で重合反応をし、ナイロン8改質のキャスティング・ナイロン-8を得る。表1では、当該高靭性ナイロン体系の力学性能を示している。
15分数のポリ(3−t-ブチル・ヘキサンジオイル・ヘプタメチレン・ジアミン)を加熱しながら85分数のノナノラクタムに溶解し、30分間真空脱水する。単体重量で計算する10%のグリニャール試薬を入れ、引き続き20分間脱水する。溶液温度が130℃に達した時に、単体重量で計算する4% TDIを入れ、一様に攪拌し、迅速的に150℃に予熱した金型に入れ、150℃の乾燥器で重合反応し、ポリ(3−t-ブチル・ヘキサンジオイル・ヘプタメチレン・ジアミン)改質のキャスティング・ナイロン-9を得る。表1では、当該高靭性ナイロン体系の力学性能を示している。
55分数のN- n-オクチル・ノナノラクタム単体に45分数のナイロン13のチップを加え、140 ℃で溶解する。25分数の脱イオン水を入れ、温度を250℃に上昇させ、20 MPaに加圧し、水解重合する。半時間後、減圧し、真空で水分を除去する。引き続き重合し、粘度を更にアップする。6時間後、加圧し、粒に切断し、ナイロン13 高靭性のポリ(N- n-オクチル・ノナノラクタム)を得る。表1では、当該高靭性ナイロン体系の力学性能を示している。
70分数のデカノラクタム単体に30分数のナイロン24のチップを加え、140 ℃で溶解する。70分数の脱イオン水を入れ、温度を200℃に上昇させ、10 MPaに加圧し、水解重合する。6時間後、減圧、真空で水分を除去する。引き続き重合し、粘度を更にアップする。0.2時間後、加圧し、粒に切断し、ナイロン24 高靭性の水解縮合ナイロン-10を得る。表1では、当該高靭性ナイロン体系の力学性能を示している。
10分数の共縮合ナイロン6/7樹脂を攪拌しながら90分数のデカノラクタムに溶解し、0.5時間真空脱水する。そして、単体重量で計算する0.02%の水酸化カリウムを加え、真空脱水溶解し、生成したナトリウムアミドを触媒とする。温度を140 ℃に上昇させ、単体重量で計算する0.005%のTDIを入れ、すぐ165℃に予熱した金型に入れ、170℃の乾燥器で重合反応をし、共縮合ナイロン6/7高靭性のキャスティング・ナイロン-10が得られる。表1では、当該高靭性ナイロン体系の力学性能を示している。
一反応器にある100 分数のドデカノラクタム単体に15分数のナイロン6T 粉末を加え、100℃で溶解する。そして、ステンレス釜で真空脱水し、単体重量で計算する3%の水酸化ナトリウムを入れ、引き続き真空脱水する。もう一つの反応器に20分数のドデカノラクタム単体と単体重量で計算する2.5%炭酸ジメチルを入れ、真空脱水する。計量ポンプによってそれぞれダブルスクリュー押出機に入れ、重合温度を250℃に制御する。スクリューの回転速度を反応物のスクリュー停留時間が0.5-2分間であるようにコントロールする。それによって、ナイロン6T 高靭性の反応押出ナイロン-12が得られる。表1では、当該高靭性ナイロン体系の力学性能を示している。
50 分数のω-アミノへキサン酸と50分数のω-アミノオクタン酸に10分数の共縮合ナイロン10/12のチップを加え、200 ℃で縮合重合する。そして、150℃真空で固相縮合し、その分子量を引き続きアップする。12時間後共縮合ナイロン10/12改質の共縮合ナイロン6/8を得る。表1では、当該高靭性ナイロン体系の力学性能を示している。
一反応器にある100 分数のN- t-ブチル・ドデカノラクタム単体に20分数の共縮合ナイロン20/34を加え、120℃で溶解する。そして、ステンレス釜で真空脱水し、単体重量で計算する0.002%の水酸化ナトリウムを入れ、引き続き真空脱水する。もう一つの反応器に20分数のN- t-ブチル・ドデカノラクタム単体と単体重量で計算する0.01%のPETを入れ、真空脱水する。計量ポンプによってそれぞれ単スクリュー押出機に入れ、重合温度を220℃に制御する。スクリューの回転速度を反応物のスクリュー停留時間が5-7分間であるようにコントロールする。それによって共縮合ナイロン20/34高靭性の反応押出ポリ(N- t-ブチル・ドデカノラクタム)が得られる。表1では、当該高靭性ナイロン体系の力学性能を示している。
95分数のω-アミノウンデカノン酸単体に5分数のナイロン1010のチップを加え、250 ℃で縮合重合する。そして、200℃真空で固相縮合し、その分子量を引き続きアップする。6時間後、ナイロン1010高靭性のナイロン11を得る。表1では、当該高靭性ナイロン体系の力学性能を示している。
8分数のナイロン-66 を攪拌しながら92分数の熔融ヘキサノラクタム単体に溶解し、0.5時間真空脱水する。そして、単体重量で計算する0.2%の水酸化ナトリウムを加え、真空脱水溶解し、生成したナトリウムアミドを触媒とする。温度を140 ℃に上昇させ、単体重量で計算する0.03%の2,4-トルエン・ジイソシアネート(TDI)を入れ、すぐに165℃に予熱した金型に入れ、170℃の乾燥器で重合反応させ、ナイロン-66強化のキャスティング・ナイロン-6を得る。表1では、当該高靭性ナイロン体系の力学性能を示している。
Claims (10)
- 一種のマトリックス・ナイロンと長チェーン・ナイロンを有する高靭性ナイロンを公開した。前記マトリックス・ナイロンは、環状ラクタム単体或いはその相応なアミノ酸がホモ重合或いは共重合によって形成される。前記環状ラクタムは、式(I)に示される構造を有し、その相応なアミノ酸は、式(I')に示される構造を有する。
(I)
(I')
式(I)と式(I')の中に、Aは、H或いは1-8個の炭素原子を有するアルキル基であり、3≦n≦11である。
前記長チェーン・ナイロンは、式(II)、(III)或いは(IV)に示される重複ユニットから選ぶナイロンである。
(-NH-D-NH-CO-E-CO-)p (II)
式(II)の中に、Dは、-(CH2)x-であり、その中のHは、任意のC1-4アルキル基に取って代られる。Eは、-(CH2)y-或いはフェニレン基であり、その中のHは、任意のC1-4アルキル基に取って代られ、4≦x≦34、4≦y≦34である。
(-NH-(CH2)w-CO-)p (III)
式(III)の中に、7≦w≦34である。
(-NH-(CH2)u-CO-NH-(CH2)v-CO-)p (IV)
式(IV)の中に、5≦u≦34、5≦v≦34、かつu≠vである。
前記長チェーン・ナイロンの用量は、高靭性ナイロン総重量の2-45%を占める。当該高靭性ナイロンは、良好な界面結合があり、示差走査熱量測定(DSC)では、一つの熔融ピークしか検出できない。 - 一種のマトリックス・ナイロンと長チェーン・ナイロンを有する高靭性ナイロンを公開した。前記マトリックス・ナイロンは、環状ラクタム単体或いはその相応なアミノ酸がホモ重合或いは共重合によって形成される。前記環状ラクタムは、式(I)に示される構造を有し、その相応なアミノ酸は、式(I')に示される構造を有する。
(I)
(I')
式(I)と式(I')の中に、Aは、H或いは1-8個の炭素原子を有するアルキル基であり、3≦n≦11である。
前記長チェーン・ナイロンは、式(II)、(III)或いは(IV)に示される重複ユニットから選ぶナイロンである。
(-NH-D-NH-CO-E-CO-)p (II)
式(II)の中に、Dは、-(CH2)x-であり、その中のHは、任意のC1-4アルキル基に取って代られる。Eは、-(CH2)y-或いはフェニレン基であり、その中のHは、任意のC1-4アルキル基に取って代られ、4≦x≦34、4≦y≦34である。
(-NH-(CH2)w-CO-)p (III)
式(III)の中に、7≦w≦34である。
(-NH-(CH2)u-CO-NH-(CH2)v-CO-)p (IV)
式(IV)の中に、5≦u≦34、5≦v≦34、かつu≠vである。
当該高靭性ナイロンは、強化剤とする前記長チェーン・ナイロンが存在する状況において、前記環状ラクタム単体を重合して得たものである。強化剤とする前記長チェーン・ナイロンの用量は、高靭性ナイロン総重量の2-45%を占める。 - 請求項1或いは2記載の前記高靭性ナイロンにおいて、前記長チェーン・ナイロンの用量が高靭性ナイロン総重量の6-25%を占めることを特徴とする。
- 請求項1或いは2記載の前記高靭性ナイロンにおいて、前記環状ラクタム単体が下記の一種或いは複数の単体から選ぶことを特徴とする:ブタノラクタム、ペンタノラクタム、ヘキサノラクタム、ヘプタノラクタム、オクタノラクタム、ノナノラクタム、デカノラクタム、ウンデカノラクタム、ドデカノラクタム、N-メチル・ヘキサノラクタム、N- n-オクチル・ノナノラクタム、N- t-ブチル・ドデカノラクタム。前記相応なアミノ酸には、ω-アミノブタン酸、ω-アミノペンタン酸、ω-アミノへキサン酸、ω-アミノヘプタン酸、ω-アミノオクタン酸、ω-アミノノナン酸、ω-アミノデカノン酸、ω-アミノウンデカノン酸、ω-アミノドデカノン酸を含む。前記長チェーン・ナイロンは、下記ナイロンの一種或いは複数から選ぶものである:ナイロン-1010、ナイロン-1111、ナイロン-1212、ナイロン-1313、ナイロン-46、、ナイロン-66、ナイロン-610、ナイロン-612、ナイロン-613、ナイロン-1011、ナイロン-1012、ナイロン-1213、ナイロン-8、ナイロン-9、ナイロン-11、ナイロン-12、ナイロン-13、ポリ(テレフタロイル2,2,4-トリメチル・ヘキサメチレン・ジアミン)、ポリ(3-t-ブチル・ヘキサンジオイル・ヘプタメチレン・ジアミン)、共縮合ナイロン6/7、共縮合ナイロン6/10、共縮合ナイロン6/12、共縮合ナイロン6/13、共縮合ナイロン10/11、共縮合ナイロン10/12、共縮合ナイロン12/13、ナイロン6T、ナイロン10T。
- 一種の請求項1或いは2記載の前記高靭性ナイロンの製造方法である。当該方法には、下記のプロセスがある。
前記長チェーン・ナイロン樹脂を前記ラクタム単体或いはその相応なアミノ酸に溶解する、
前記ラクタム単体或いはその相応なアミノ酸に対し重合反応を行う、
前記溶解プロセスと重合反応プロセスは、同時に行い、或いは先ず溶解してから、得た溶液を重合する。 - 請求項5記載の前記方法において、前記重合反応がキャスティング、反応押出、水解重合と固相重合から選んだ任意のプロセスで行うことを特徴とする。
- 請求項6記載の前記方法において、当該方法に下記のプロセスが含まれることを特徴とする。前記長チェーン・ナイロンを熔融の環状ラクタム単体或いはその相応なアミノ酸に溶解し、脱水してから触媒を加え、更に脱水し、温度が120-200℃になった時補助触媒を入れてからすぐ予熱した金型に注入し、乾燥器に重合反応をさせる。150-250℃の重合反応温度で高靭性ナイロンを得られる。
- 請求項6記載の前記方法において、当該方法に下記のプロセスが含まれることを特徴とする。
反応器内にある環状ラクタム単体或いはその相応なアミノ酸に長チェーン・ナイロンを入れ、溶解させ、真空脱水し、触媒を加え、引き続き真空脱水する、
その他の反応器に環状ラクタム単体或いはその相応なアミノ酸及び補助触媒を入れ、真空脱水する、
二つの反応器中の内容物をそれぞれ押出機に入れ、重合反応をさせる。重合プロセスの温度を220-250℃に制御する。スクリューの回転速度を反応物がスクリューに停留する時間が0.5-7分間であるようにコントロールする。押出で高靭性ナイロンを得る。 - 請求項6記載の前記方法において、当該方法に下記のプロセスが含まれることを特徴とする。環状ラクタム単体或いはその相応なアミノ酸に長チェーン・ナイロンを入れ、熱を加えて溶解させ、水を入れ、温度が200-250℃、圧力が10-20 Mpaである条件で水解重合を行い、0.5-6時間後減圧、真空脱水し、引き続き重合し粘度を更に高め、高靭性ナイロンを得る。
- 請求項1或いは2記載の前記高靭性ナイロンがギヤ、ベアリング、精密機械の部品、自動車部品の製造における用途。
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