JP2009203422A - Continuously production method for polyamide - Google Patents

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Hideo Matsuoka
英夫 松岡
Tsutomu Mukai
努 向井
Kimiya Kato
公哉 加藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method of reduced energy consumption, simplifying a process, allowing short time treatment, and producing continuously, efficiently and stably a polyamide of uniform quality over a long time, in the continuous production method for the polyamide. <P>SOLUTION: In this continuous production method for the polyamide, a dicarboxylic acid component and an alicyclic diamine component are continuously supplied to a polymerization reactor to be continuously polymerized into a polyamide prepolymer, and then the polyamide prepolymer is continuously supplied to a twin-shaft extruder for high polymerization. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、炭素数6〜22のジカルボン酸成分と脂環族ジアミン成分からポリアミドを連続的に製造する方法に関する。さらに詳しくは、炭素数6〜22のジカルボン酸成分と脂環族ジアミン成分を重合反応器に供給してポリアミドプレポリマーを連続重合し、次いで該ポリアミドプレポリマーを二軸押出機で連続高重合度化する、効率的かつ経済的に優れたポリアミドの連続製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for continuously producing a polyamide from a dicarboxylic acid component having 6 to 22 carbon atoms and an alicyclic diamine component. More specifically, the dicarboxylic acid component having 6 to 22 carbon atoms and the alicyclic diamine component are supplied to the polymerization reactor to continuously polymerize the polyamide prepolymer, and then the polyamide prepolymer is continuously polymerized with a twin screw extruder. The present invention relates to an efficient and economical continuous process for producing polyamides.

ポリアミド樹脂は機械的性質、耐熱性、耐油性、ガスバリヤー性などに優れており、繊維、フィルム、自動車部品や電気・電子部品など各種用途に使用されている。用途分野の拡大に伴い、繊維、フィルムや各種機器のカバー類の用途で、ポリアミド樹脂の特性を有し、かつ、透明性や成形品の形状保持性に優れたものが求められている。   Polyamide resins are excellent in mechanical properties, heat resistance, oil resistance, gas barrier properties, and the like, and are used in various applications such as fibers, films, automobile parts, and electrical / electronic parts. Along with the expansion of application fields, there are demands for fibers, films, and covers for various devices that have characteristics of polyamide resin and have excellent transparency and shape retention of molded products.

従来、ポリアミド樹脂の結晶性を抑え、透明でアモルファス(非晶)性のポリアミド樹脂を得る方法に関し、種々の提案が行われている。例えば、特許文献1、2、3には、非晶性のポリアミド樹脂をバッチ式の高圧重合釜を用いジカルボン酸とジアミンとを溶融反応させて重合物を製造する方法が開示されている。しかし、非晶性ポリアミド樹脂は、分子量の割に溶融粘度が高く、低分子量の段階で重合釜から吐出させないとならないなどの問題があった。   Conventionally, various proposals have been made regarding a method for obtaining a transparent and amorphous (amorphous) polyamide resin by suppressing the crystallinity of the polyamide resin. For example, Patent Documents 1, 2, and 3 disclose a method of producing a polymer by melting and reacting an amorphous polyamide resin with a dicarboxylic acid and a diamine using a batch type high-pressure polymerization kettle. However, the amorphous polyamide resin has a problem that it has a high melt viscosity relative to the molecular weight and must be discharged from the polymerization kettle at a low molecular weight stage.

また、何段階かの製造行程に分けて高分子量のポリアミド樹脂を得るために、いくつかの製造方法が提案されている。例えば特許文献4には、ジカルボン酸とジアミンとを溶融反応させ低次縮合物を調製し、これを固相重合させてポリアミド前躯体を調製した後、前躯体をさらに溶融重合させてポリアミドを製造する方法が提案されている。しかし、製造するには3段階の工程が必要となり、製造コストが増大し経済的でないことから好ましくない。また、第2工程の固相重合では重合速度が遅く製造に時間がかかるため、処理能力の大きい装置が必要となる。さらには、低温で固相重合したポリアミド前躯体を溶融重合するために、熱を与えて再溶融させるため、熱エネルギー的に不利である。   In addition, several production methods have been proposed in order to obtain a high molecular weight polyamide resin by dividing it into several production steps. For example, in Patent Document 4, a low-order condensate is prepared by melt reaction of dicarboxylic acid and diamine, and this is solid-phase polymerized to prepare a polyamide precursor, and then the precursor is further melt-polymerized to produce a polyamide. A method has been proposed. However, manufacturing requires three steps, which is not preferable because the manufacturing cost increases and is not economical. Further, in the solid phase polymerization in the second step, the polymerization rate is slow and it takes time to produce, so an apparatus having a large processing capacity is required. Furthermore, in order to melt-polymerize the polyamide precursor solid-phase polymerized at a low temperature and remelt it, heat energy is disadvantageous.

一方、2段階で重合する方法として、例えば特許文献5には、ジカルボン酸とジアミンを等モルになるよう混合後、水の存在下で均一溶融重合させ低次重合物を得た後、溶融混練重合してポリアミド共重合体を製造する方法が提案されている。しかし、バッチ式の重合釜を用いた低次重合物の重合では、原料を塩または/およびモノマーの水溶液として重合釜に仕込み、低次重合物の凝固点降下により重合中の固化防止を図る必要があるため、高い重合圧力を保持できる重合釜が必要となるだけでなく、重合段階で水を除去するための余分なエネルギーが必要となり、好ましくない。   On the other hand, as a method of polymerizing in two steps, for example, in Patent Document 5, after dicarboxylic acid and diamine are mixed in equimolar amounts, a low-order polymer is obtained by uniform melt polymerization in the presence of water, and then melt-kneaded. A method for producing a polyamide copolymer by polymerization has been proposed. However, in the polymerization of a low-order polymer using a batch type polymerization kettle, it is necessary to prepare the raw material as an aqueous solution of salt or / and monomer in the polymerization kettle and prevent solidification during the polymerization by lowering the freezing point of the low-order polymer. For this reason, not only a polymerization kettle that can maintain a high polymerization pressure is required, but also extra energy for removing water in the polymerization stage is required, which is not preferable.

原料として水溶液を使用しない連続的な製造方法として、例えば特許文献6には、本質的に乾燥しているジカルボン酸およびジアミンを融解して等モル量混合し、融解した反応混合物を生成させ、通気しない反応容器でポリアミドおよび重合水を含む第1生成物流を形成し、通気された容器を通って重合水が除去され、ポリアミドを含む第2生成物流を生成させる。ここで、第2生成物流の一部は通気された容器へ再循環される。第2生成物流は最終製品のポリマー分子量とするために、第2反応器に供給してさらに重合するというポリアミドの製造方法が提案されている。しかし、第2生成物流の一部を再循環するため、反応器内での滞留時間にムラができたり、最終製品に重合する第2反応器はセルフクリーニング性が劣るため、反応器内でゲルが生成しやすいという問題があり、好ましくない。   As a continuous production method that does not use an aqueous solution as a raw material, for example, Patent Document 6 discloses that an essentially dry dicarboxylic acid and diamine are melted and mixed in an equimolar amount to form a molten reaction mixture, and aeration is performed. A non-reacting vessel forms a first product stream containing polyamide and polymerized water, and the polymerized water is removed through the vented vessel to produce a second product stream containing polyamide. Here, a portion of the second product stream is recycled to the aerated container. In order to obtain the polymer molecular weight of the final product as the second product stream, a method for producing polyamide has been proposed in which the second product stream is supplied to the second reactor and further polymerized. However, since part of the second product stream is recirculated, the residence time in the reactor is uneven, and the second reactor that polymerizes to the final product is inferior in self-cleaning properties. There is a problem that is easy to generate, which is not preferable.

また、ナイロン66の連続製造方法として、例えば特許文献7には、原料モノマー,塩の水溶液,塩の水溶液濃縮物および塩の一種以上を加圧重合釜へ連続供給し、撹拌条件下150〜320℃で加熱し、相対粘度(ηr)1.01〜2.5の一次縮合物を連続重合し、次いで溶融機で連続高重合度化するナイロン66の連続製造方法が提案されている。しかし、特許文献5の場合と同様に、水溶液では重合段階で水を除去するための余分なエネルギーが必要となり好ましくない。さらに重合温度が320℃と高温のため、一次縮合物が熱劣化しやすい問題があり、好ましくない。
特開平8−269194号公報 特開2000−1544号公報 特開2004−83858号公報 特開平8−311198号公報 特開平7−138366号公報 特表2002−516366号公報 特開平5−230208号公報
Moreover, as a continuous manufacturing method of nylon 66, for example, in Patent Document 7, one or more of raw material monomers, an aqueous salt solution, an aqueous salt concentrate and a salt are continuously supplied to a pressure polymerization kettle and stirred under conditions of 150 to 320. A continuous production method of nylon 66 has been proposed in which a primary condensate having a relative viscosity (ηr) of 1.01 to 2.5 is continuously polymerized by heating at 0 ° C. and then continuously increased in degree of polymerization by a melting machine. However, as in the case of Patent Document 5, an aqueous solution is not preferable because it requires extra energy for removing water in the polymerization stage. Furthermore, since the polymerization temperature is as high as 320 ° C., there is a problem that the primary condensate tends to be thermally deteriorated, which is not preferable.
JP-A-8-269194 JP 2000-1544 A JP 2004-83858 A JP-A-8-311198 JP 7-138366 A JP-T-2002-516366 Japanese Patent Laid-Open No. 5-230208

そこで本発明は、ポリアミドの連続製造方法における上記した従来技術の問題点を解決すべく、工程が簡素化され、短時間処理でエネルギー使用量が少なく、均質なポリアミドを長期間連続して、効率的かつ安定的に製造する方法を提供することにある。   Therefore, the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art in the continuous production method of polyamide, the process is simplified, the amount of energy used is reduced by short-time treatment, and a homogeneous polyamide is continuously produced over a long period of time. It is providing the method of manufacturing efficiently and stably.

上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明は以下のとおりである。
1.炭素数6〜22のジカルボン酸成分と、下記構造式(1)で表される脂環族ジアミン成分を、直接重合反応器に連続供給してポリアミドプレポリマーを連続重合し、次いで該ポリアミドプレポリマーを直接二軸押出機に連続供給して高重合度化することを特徴とするポリアミドの連続製造方法。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present invention is as follows.
1. A polyamide prepolymer is continuously polymerized by continuously supplying a dicarboxylic acid component having 6 to 22 carbon atoms and an alicyclic diamine component represented by the following structural formula (1) directly to the polymerization reactor, and then the polyamide prepolymer A continuous production method of polyamide, characterized in that the degree of polymerization is increased by continuously feeding directly to a twin screw extruder.

Figure 2009203422
Figure 2009203422

(ここで、RはC2n(n=1〜3)で表される炭化水素、R、Rは同一であっても異なっていても良く、HまたはC2n+1(n=1〜3)で表される炭化水素である。)
2.温度230〜320℃、圧力0〜4MPaの条件下で10〜40分連続重合してポリアミドプレポリマーを連続重合することを特徴とする1記載のポリアミドの連続製造方法。
3.二軸押出機に連続供給するポリアミドプレポリマーの相対粘度(ηr)が1.2〜2.5の範囲にあることを特徴とする1または2記載のポリアミドの連続製造方法。
4.二軸押出機で連続高重合度化をする際の温度が、ポリアミドが結晶性の場合は融点+5〜+50℃、非晶性の場合はガラス転移温度+50〜+200℃の温度であり、重縮合により発生する水を除去しながら連続高重合度化することを特徴とする1〜3のいずれか記載のポリアミドの連続製造方法。
5.炭素数6〜22のジカルボン酸成分と前記構造式(1)で表される脂環族ジアミン成分を溶融状態またはスラリー状態にして、重合反応器に連続供給することを特徴とする1〜4のいずれか記載のポリアミドの連続製造方法。
6.前記構造式(1)で表される脂環族ジアミン成分が4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、または4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタンであることを特徴とする1〜5のいずれか記載のポリアミドの連続製造方法。
(Here, R 1 is a hydrocarbon represented by C n H 2n (n = 1 to 3), R 2 and R 3 may be the same or different, and H or C n H 2n + 1 (n = 1 to 3).
2. 2. The method for continuously producing a polyamide according to 1, wherein the polyamide prepolymer is continuously polymerized by continuous polymerization for 10 to 40 minutes under conditions of a temperature of 230 to 320 ° C. and a pressure of 0 to 4 MPa.
3. 3. The method for continuously producing a polyamide according to 1 or 2, wherein the relative viscosity (ηr) of the polyamide prepolymer continuously supplied to the twin-screw extruder is in the range of 1.2 to 2.5.
4). The temperature when continuously increasing the degree of polymerization with a twin-screw extruder is the melting point +5 to + 50 ° C. when the polyamide is crystalline, and the glass transition temperature +50 to + 200 ° C. when the polyamide is amorphous. The continuous production method of a polyamide as described in any one of 1 to 3, wherein the degree of continuous polymerization is increased while removing water generated by the process.
5. The dicarboxylic acid component having 6 to 22 carbon atoms and the alicyclic diamine component represented by the structural formula (1) are melted or slurried and continuously supplied to the polymerization reactor. The continuous manufacturing method of the polyamide in any one.
6). The alicyclic diamine component represented by the structural formula (1) is 4,4′-diaminodicyclohexylmethane or 4,4′-diamino-3,3′-dimethyldicyclohexylmethane. 6. A process for continuously producing a polyamide as described in any of 5 above.

本発明の方法によって、工程が簡素化され、短時間処理でエネルギー使用量が少なく、均質で比較的高分子量なポリアミドを長期間連続して、効率的かつ安定的に製造することが可能となる。   The method of the present invention simplifies the process, makes it possible to efficiently and stably produce a polyamide having a relatively high molecular weight, which is homogeneous and relatively high in molecular weight, for a long period of time, with a short processing time. .

以下に、本発明のポリアミドの連続製造方法を詳細に説明する。
本発明によれば、ジカルボン酸成分と、脂環族ジアミン成分を、重合反応器に連続供給してポリアミドプレポリマーを連続重合し、次いで該ポリアミドプレポリマーを二軸押出機に連続供給して高重合度化することが重要である。ここで、原料に使用するジカルボン酸成分と脂環族ジアミン成分に含まれる水は、重合段階で除去する必要があり、そのための余分なエネルギーが必要となることから、低水分ほど好ましい。
Below, the continuous manufacturing method of the polyamide of this invention is demonstrated in detail.
According to the present invention, a dicarboxylic acid component and an alicyclic diamine component are continuously supplied to a polymerization reactor to continuously polymerize a polyamide prepolymer, and then the polyamide prepolymer is continuously supplied to a twin-screw extruder. It is important to increase the degree of polymerization. Here, the water contained in the dicarboxylic acid component and the alicyclic diamine component used for the raw material must be removed in the polymerization stage, and extra energy is required for that purpose.

本発明において、原料に使用されるジカルボン酸成分および脂環族ジアミン成分は、ポリアミドを構成する芳香族アミド単位、脂肪族アミド単位を形成するものであればよく、具体的には、次のようなものが挙げられる。芳香族ジカルボン酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などがあり、テレフタル酸、イソフタル酸が好ましく用いられる。   In the present invention, the dicarboxylic acid component and the alicyclic diamine component used in the raw material may be those that form an aromatic amide unit or an aliphatic amide unit constituting the polyamide. The thing is mentioned. Examples of the aromatic dicarboxylic acid component include terephthalic acid, isophthalic acid, and naphthalenedicarboxylic acid, and terephthalic acid and isophthalic acid are preferably used.

脂肪族ジカルボン酸成分としては、アジピン酸、セバシン酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、オクタデカン二酸などの炭素数2〜18の脂肪族ジカルボン酸があり、ドデカン二酸が好ましく用いられる。   Aliphatic dicarboxylic acid components include adipic acid, sebacic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, undecanedioic acid, dodecanedioic acid, tetradecanedioic acid, pentadecanedioic acid, octadecanedioic acid There are C2-C18 aliphatic dicarboxylic acids such as acids, and dodecanedioic acid is preferably used.

本発明の脂環族ジアミン成分としては、下記構造式(1)で表される脂環族ジアミンである。   The alicyclic diamine component of the present invention is an alicyclic diamine represented by the following structural formula (1).

Figure 2009203422
Figure 2009203422

(ここで、RはC2n(n=1〜3)で表される炭化水素、R、Rは同一であっても異なっていても良く、HまたはC2n+1(n=1〜3)で表される炭化水素である。)脂環族ジアミンの具体例としては、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン,4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタンおよび4,4’−ジアミノジシクロヘキシルプロパン等が挙げられる。これらは単独でも使用できるし、2種以上を適宜組合せて使用しても良い。 (Here, R 1 is a hydrocarbon represented by C n H 2n (n = 1 to 3), R 2 and R 3 may be the same or different, and H or C n H 2n + 1 (n = 1 to 3))) Specific examples of the alicyclic diamine include 4,4'-diaminodicyclohexylmethane, 4,4'-diamino-3,3'-dimethyldicyclohexylmethane and 4,4′-diaminodicyclohexylpropane and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

本発明では、更に脂肪族アミノカルボン酸またはラクタムを用いることができる。脂肪族アミノカルボン酸は炭素数4〜12のω−アミノカルボン酸、ラクタムは炭素数4〜12の環状アミド化合物(三員環以上のラクタム)である。脂肪族アミノカルボン酸の具体例としては、6−アミノカプロン酸、7−アミノヘプタン酸、8−アミノオクチル酸、9−アミノノナン酸、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がある。ラクタムの具体例としては、ε−カプロラクタム、ω−エナントラクタム、ω−ウンデカンラクタム、ω−ドデカラクタムなどが挙げられる。このうち、本発明では12−アミノドデカン酸およびω−ドデカラクタムが好ましく、使用される。   In the present invention, an aliphatic aminocarboxylic acid or lactam can be further used. The aliphatic aminocarboxylic acid is a ω-aminocarboxylic acid having 4 to 12 carbon atoms, and the lactam is a cyclic amide compound (lactam having three or more members) having 4 to 12 carbon atoms. Specific examples of the aliphatic aminocarboxylic acid include 6-aminocaproic acid, 7-aminoheptanoic acid, 8-aminooctylic acid, 9-aminononanoic acid, 10-aminocapric acid, 11-aminoundecanoic acid, 12-aminododecanoic acid and so on. Specific examples of the lactam include ε-caprolactam, ω-enantolactam, ω-undecanactam, and ω-dodecalactam. Among these, in the present invention, 12-aminododecanoic acid and ω-dodecalactam are preferable and used.

原料であるジカルボン酸成分と脂環族ジアミン成分および必要に応じて脂肪族アミノカルボン酸は、溶融状態またはスラリー状態にして、事前混合させずに直接重合反応器に供給することが好ましく、具体的には、原料を融点以上の温度で加熱し、溶融させて液体の状態にして供給する。溶融しない原料については、溶融した原料や水でスラリーの状態にして供給することが好ましい。ここで、固体の原料を溶融する際には、融点以上の高温に加熱するため、酸素による着色および劣化を防止する目的で、加熱前に原料または原料タンクなどから酸素を除去することが好ましい。酸素を除去する方法については、特に制限はなく、バッチ式で真空にして窒素などの不活性ガスで置換する方法や窒素などの不活性ガスをブローする方法など、公知の方法で酸素を除去すればよい。また、原料の溶融方法についても、特に制限がなく、溶解缶や押出機などを使用して溶解すればよいが、酸による腐食を考慮した材質の選定が必要である。   It is preferable that the dicarboxylic acid component and the alicyclic diamine component as raw materials and, if necessary, the aliphatic aminocarboxylic acid are in a molten state or a slurry state and directly supplied to the polymerization reactor without premixing. For this, the raw material is heated at a temperature equal to or higher than the melting point, melted and supplied in a liquid state. About the raw material which does not fuse | melt, it is preferable to supply in the state of a slurry with the melt | dissolved raw material or water. Here, when the solid raw material is melted, it is heated to a high temperature equal to or higher than the melting point. Therefore, it is preferable to remove oxygen from the raw material or the raw material tank before heating for the purpose of preventing coloring and deterioration due to oxygen. The method for removing oxygen is not particularly limited, and oxygen can be removed by a known method such as a batch-type vacuum and replacement with an inert gas such as nitrogen, or a method of blowing an inert gas such as nitrogen. That's fine. Moreover, there is no restriction | limiting in particular also about the melting method of a raw material, What is necessary is just to melt | dissolve using a melt | dissolution can, an extruder, etc., However, Selection of the material which considered the corrosion by an acid is required.

本発明において、溶融もしくはスラリー状のジカルボン酸成分と溶融させた脂環族ジアミン成分は、定量供給可能なポンプを用いてそれぞれ重合反応器に連続供給され、重合反応器内上部でジカルボン酸成分と脂環族ジアミン成分とが混合され、好ましくは、温度230〜320℃、圧力0〜4MPaの条件下で10〜40分連続重合してポリアミドプレポリマーを製造することができる。ここで、ポリアミドプレポリマーとは、ジカルボン酸成分と脂環族ジアミン成分との加熱処理により得られる組成物であり、オリゴマー、未反応モノマー、重縮合によって生成する水を含む混合物を言う。   In the present invention, the melted or slurry dicarboxylic acid component and the melted alicyclic diamine component are continuously supplied to the polymerization reactor using a pump capable of quantitative supply, and the dicarboxylic acid component and the dicarboxylic acid component in the upper part of the polymerization reactor. An alicyclic diamine component is mixed, and preferably a polyamide prepolymer can be produced by continuous polymerization for 10 to 40 minutes under conditions of a temperature of 230 to 320 ° C. and a pressure of 0 to 4 MPa. Here, the polyamide prepolymer is a composition obtained by heat treatment of a dicarboxylic acid component and an alicyclic diamine component, and refers to a mixture containing oligomers, unreacted monomers, and water produced by polycondensation.

本発明のポリアミドプレポリマーを製造するときの反応温度は、通常230〜320℃であり、好ましくは240〜310℃、より好ましくは250〜300℃である。反応時間が長くなることから、反応温度は230℃以上が好ましい。また、熱分解やゲル化物の生成を防止するため、反応温度は320℃以下が好ましい。   The reaction temperature when producing the polyamide prepolymer of the present invention is usually 230 to 320 ° C, preferably 240 to 310 ° C, more preferably 250 to 300 ° C. Since reaction time becomes long, 230 degreeC or more is preferable for reaction temperature. Further, the reaction temperature is preferably 320 ° C. or lower in order to prevent thermal decomposition and formation of a gelled product.

本発明のポリアミドプレポリマーを製造するときの圧力は、通常0〜4MPa、好ましくは0〜3MPa、より好ましくは0〜2MPaに保つように操作される。原料の供給精度や設備費用の点から、圧力は低い方が好ましい。   The pressure at the time of producing the polyamide prepolymer of the present invention is usually operated so as to be maintained at 0 to 4 MPa, preferably 0 to 3 MPa, more preferably 0 to 2 MPa. The pressure is preferably low from the viewpoint of raw material supply accuracy and equipment cost.

本発明のポリアミドプレポリマーを製造するときの反応時間は、通常10〜40分であり、好ましくは15〜35分、より好ましくは20〜30分である。得られるポリアミドプレポリマーの粘度が低いと、次工程で重縮合する際に組成比がずれたり、粘度が上がりにくいことから、反応時間は10分以上が好ましい。また、熱分解やゲル化物の生成、異常滞留を防止するために、反応時間は40分以下が好ましい。   The reaction time when producing the polyamide prepolymer of the present invention is usually 10 to 40 minutes, preferably 15 to 35 minutes, more preferably 20 to 30 minutes. When the resulting polyamide prepolymer has a low viscosity, the composition ratio is shifted during polycondensation in the next step, and the viscosity is difficult to increase. Therefore, the reaction time is preferably 10 minutes or more. Moreover, in order to prevent thermal decomposition, the production | generation of a gelled material, and abnormal residence, reaction time is 40 minutes or less.

本発明において、重合反応器については特に制限はないが、不必要な対流が起きないよう、縦型円筒状で内部を多孔板などで仕切られた反応器が好ましく用いられる。また、重合反応器内上部には、供給されたジカルボン酸成分と脂環族ジアミン成分が混合しやすいように、静的ライン混合器や撹拌機など公知のものを使用することができる。その他、重合反応器には圧力調整時に水とともに脂環族ジアミン成分が流出して組成比がずれないよう、重合反応器上部に精留塔などを設置し、脂環族ジアミン成分の流出を防止することができる。   In the present invention, the polymerization reactor is not particularly limited, but a reactor having a vertical cylindrical shape and partitioned by a perforated plate or the like is preferably used so that unnecessary convection does not occur. Moreover, well-known things, such as a static line mixer and a stirrer, can be used for the upper part in a polymerization reactor so that the supplied dicarboxylic acid component and alicyclic diamine component may be mixed easily. In addition, a rectifying tower is installed at the top of the polymerization reactor to prevent the alicyclic diamine component from flowing out so that the alicyclic diamine component flows out together with water during pressure adjustment to prevent the composition ratio from shifting. can do.

ここで得られるポリアミドプレポリマーの相対粘度(ηr)は通常1.2〜2.5であり、好ましくは1.2〜2.2、より好ましくは1.2〜2.0の範囲である。次工程において高重合度化する際に、組成比のずれを防止したり、高重合度化しやすいように、相対粘度は1.2以上が好ましい。また、溶融粘度が高く、異常滞留による重合反応器内でのゲル化物の生成を防止するため、相対粘度は2.5以下が好ましい。ここで、相対粘度(ηr)は、JIS K6810に従って、試料を98%硫酸に0.01g/ml濃度で溶解し、25℃でオストワルド式粘度計を用いて測定した値である。   The relative viscosity (ηr) of the polyamide prepolymer obtained here is usually from 1.2 to 2.5, preferably from 1.2 to 2.2, more preferably from 1.2 to 2.0. When the degree of polymerization is increased in the next step, the relative viscosity is preferably 1.2 or more so as to prevent a shift in the composition ratio or to easily increase the degree of polymerization. In addition, the relative viscosity is preferably 2.5 or less in order to prevent the formation of a gelled product in the polymerization reactor due to a high melt viscosity and abnormal residence. Here, the relative viscosity (ηr) is a value obtained by dissolving a sample in 98% sulfuric acid at a concentration of 0.01 g / ml according to JIS K6810 and using an Ostwald viscometer at 25 ° C.

本発明のポリアミドプレポリマーの製造においては、重合度調節を容易にするため、重合度調節剤の添加が有効であり、原料であるジカルボン酸成分または脂環族ジアミン成分と一緒に重合反応器に供給することができる。重合度調節剤としては、有機酸および/または有機塩基を使用する。有機酸としては、好ましくは安息香酸、酢酸、ステアリン酸であり、より好ましくは安息香酸が用いられる。また、有機塩基は炭素数4〜14の脂肪族ジアミンが用いられ、ヘキサメチレンジアミンが好ましく用いられる。重合度調節剤の添加量は、原料であるジカルボン酸成分および脂環族ジアミン成分のトータルモル数に対して0〜0.1倍モル、好ましくは0.0001〜0.05倍モル用いられる。   In the production of the polyamide prepolymer of the present invention, it is effective to add a polymerization degree modifier to facilitate the adjustment of the polymerization degree, and it is added to the polymerization reactor together with the dicarboxylic acid component or the alicyclic diamine component as the raw material. Can be supplied. As the polymerization degree modifier, an organic acid and / or an organic base is used. The organic acid is preferably benzoic acid, acetic acid, or stearic acid, and more preferably benzoic acid is used. As the organic base, an aliphatic diamine having 4 to 14 carbon atoms is used, and hexamethylene diamine is preferably used. The addition amount of the polymerization degree adjusting agent is 0 to 0.1 times mol, preferably 0.0001 to 0.05 times mol, based on the total number of moles of the dicarboxylic acid component and the alicyclic diamine component as raw materials.

本発明のポリアミドプレポリマーの製造においては、リン酸触媒も用いることができる。リン系触媒は、重合反応の触媒機能を有するものであり、具体的には、リン酸、リン酸塩、次亜リン酸塩、酸性リン酸エステル、リン酸エステル、亜リン酸エステルである。次亜リン酸塩を例示すると、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸マグネシウム、次亜リン酸カリウム、次亜リン酸カルシウム、次亜リン酸バナジウム、次亜リン酸マンガン、次亜リン酸ニッケル、次亜リン酸コバルトなどが挙げられる。酸性リン酸エステルを例示すると、モノメチルリン酸エステル、ジメチルリン酸エステル、モノエチルリン酸エステル、ジエチルリン酸エステル、プロピルリン酸エステル、イソプロピルリン酸エステル、ジプロピルリン酸エステル、ジイソプロピルリン酸エステル、ブチルリン酸エステル、イソブチルリン酸エステル、ジブチルリン酸エステル、ジイソブチルリン酸エステル、モノフェニルリン酸エステル、ジフェニルリン酸エステルなどが挙げられる。リン酸エステルを例示すると、トリメチルリン酸、トリエチルリン酸、トリ−n−プロピルリン酸、トリ−i−プロピルリン酸、トリ−n−ブチルリン酸、トリ−i−ブチルリン酸、トリフェニルリン酸、トリ−n−ヘキシルリン酸、トリ−n−オクチルリン酸、トリ(2−エチルヘキシル)リン酸、トリデシルリン酸などが挙げられる。これらの中で好ましいのは次亜リン酸塩であり、特に好ましいのは次亜リン酸ナトリウムである。リン系触媒を添加する場合、その添加量としては、ポリアミドプレポリマー100重量部に対して0.001〜5重量部が用いられ、0.01〜1重量部が好ましい。また、添加方法は原料であるジカルボン酸成分または脂環族ジアミン成分と一緒に重合反応器に供給すればよく、次工程の二軸押出機に追添加することもできる。   In the production of the polyamide prepolymer of the present invention, a phosphoric acid catalyst can also be used. The phosphorus-based catalyst has a catalytic function for polymerization reaction, and specifically, phosphoric acid, phosphate, hypophosphite, acidic phosphate ester, phosphate ester, and phosphite ester. Examples of hypophosphites include sodium hypophosphite, magnesium hypophosphite, potassium hypophosphite, calcium hypophosphite, vanadium hypophosphite, manganese hypophosphite, nickel hypophosphite, Examples include cobalt phosphite. Examples of acidic phosphate esters include monomethyl phosphate ester, dimethyl phosphate ester, monoethyl phosphate ester, diethyl phosphate ester, propyl phosphate ester, isopropyl phosphate ester, dipropyl phosphate ester, diisopropyl phosphate ester, butyl phosphate ester, Examples include isobutyl phosphate ester, dibutyl phosphate ester, diisobutyl phosphate ester, monophenyl phosphate ester, and diphenyl phosphate ester. Examples of phosphate esters include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tri-n-propyl phosphate, tri-i-propyl phosphate, tri-n-butyl phosphate, tri-i-butyl phosphate, triphenyl phosphate, Examples include tri-n-hexyl phosphoric acid, tri-n-octyl phosphoric acid, tri (2-ethylhexyl) phosphoric acid, and tridecyl phosphoric acid. Of these, hypophosphite is preferred, and sodium hypophosphite is particularly preferred. When adding a phosphorus catalyst, 0.001-5 weight part is used with respect to 100 weight part of polyamide prepolymers as the addition amount, and 0.01-1 weight part is preferable. Moreover, the addition method should just supply to a polymerization reactor with the dicarboxylic acid component or alicyclic diamine component which is a raw material, and can also add to the twin-screw extruder of the next process.

本発明において、重合反応器から連続して安定的かつ定量的にポリアミドプレポリマーを吐出するには、ギヤポンプ、ボールバルブなどの排出装置を使用し、直結した二軸押出機に連続供給するのが好ましい。   In the present invention, in order to continuously and quantitatively discharge the polyamide prepolymer from the polymerization reactor, a discharge device such as a gear pump or a ball valve is used and continuously supplied to a directly connected twin-screw extruder. preferable.

本発明において、二軸押出機に供給されたポリアミドプレポリマーは、最終的に得られるポリアミドが結晶性の場合は、融点+5〜+50℃、好ましくは融点+10〜+40℃、非晶性の場合は、ガラス転移温度+50〜+200℃、好ましくはガラス転移温度+80〜+150℃の範囲で溶融混練し、重縮合による高重合度化を経てポリアミドを得る。重合反応速度が遅く、粘度が上がりにくいことから、温度は結晶性の場合、融点+5℃、非晶性の場合は、ガラス転移温度+50℃以上が好ましい。また、熱分解やゲル化物の生成を防止するため、温度は結晶性の場合、融点+50℃、非晶性の場合は、ガラス転移温度+200℃以下が好ましい。   In the present invention, the polyamide prepolymer supplied to the twin-screw extruder has a melting point of +5 to + 50 ° C., preferably a melting point of +10 to + 40 ° C., preferably amorphous when the finally obtained polyamide is crystalline. The glass transition temperature is +50 to + 200 ° C., preferably the glass transition temperature is +80 to + 150 ° C., and is subjected to high polymerization by polycondensation to obtain polyamide. Since the polymerization reaction rate is slow and the viscosity is difficult to increase, the temperature is preferably the melting point + 5 ° C. when crystalline, and the glass transition temperature + 50 ° C. or higher when amorphous. In order to prevent thermal decomposition and the formation of a gelled product, the temperature is preferably the melting point + 50 ° C. when crystalline, and the glass transition temperature + 200 ° C. or lower when amorphous.

ここで、二軸押出機にはポリアミドプレポリマーと水分が同時に連続供給されるため、水分は二軸押出機の供給口付近に設置されたリヤベントまたは第1ベントから連続的に除去することにより、より安定した重縮合により高重合度化したポリアミドの製造が可能となり、好ましく用いられる。また、上記以外にも少なくとも1つ以上のベント口を設置し、ポリアミドプレポリマーの重縮合により発生する水と、ごく少量の未反応モノマーなどを系外に排出することにより、重縮合反応を進め高重合度化されたポリアミドを製造する。なお、ベントでの排気は、通常ナッシュポンプなど公知の減圧・真空装置を用いて、減圧下で行なわれることが好ましいが、特に圧力に制限はなく、常圧下でも行なうことができる。   Here, since the polyamide prepolymer and water are continuously supplied to the twin screw extruder at the same time, the water is continuously removed from the rear vent or the first vent installed near the supply port of the twin screw extruder, Polyamide having a high degree of polymerization can be produced by more stable polycondensation and is preferably used. In addition to the above, at least one vent port is installed and the polycondensation reaction proceeds by discharging water generated by polycondensation of the polyamide prepolymer and a very small amount of unreacted monomer out of the system. A polyamide having a high degree of polymerization is produced. The venting is preferably carried out under reduced pressure using a known decompression / vacuum device such as a Nash pump, but the pressure is not particularly limited and can be carried out under normal pressure.

本発明において、二軸押出機内での滞留時間は特に定めないが、ポリアミドとして充分な粘度まで上がり、かつ長時間滞留による熱劣化や熱分解が生じないよう設定され、1〜10分、好ましくは2〜5分である。   In the present invention, the residence time in the twin-screw extruder is not particularly defined, but is set so as to increase to a sufficient viscosity as a polyamide and not to cause thermal degradation or thermal decomposition due to residence for a long time, preferably 1 to 10 minutes, preferably 2 to 5 minutes.

本発明において、ポリアミドプレポリマー製造工程、二軸押出機によるポリアミド製造工程またはコンパウンド工程などで、必要に応じて触媒、耐熱安定剤、耐候性安定剤、酸化防止剤、可塑剤、離型剤、滑剤、結晶核剤、顔料、染料、他の重合体などを添加することもできる。添加剤をコンパウンドする場合は、生産性の点から、二軸押出機での重縮合と同時あるいは連続で行なうのがより好ましい。ポリアミドの色調改善には、酸化防止剤の添加が有効であり、特に次亜リン酸ナトリウムおよびヒンダードフェノール系酸化防止剤の添加が好ましい。   In the present invention, in a polyamide prepolymer production process, a polyamide production process using a twin screw extruder or a compound process, a catalyst, a heat stabilizer, a weather resistance stabilizer, an antioxidant, a plasticizer, a mold release agent, Lubricants, crystal nucleating agents, pigments, dyes, other polymers, and the like can also be added. When compounding the additive, it is more preferable to carry out simultaneously or continuously with the polycondensation in the twin-screw extruder from the viewpoint of productivity. Addition of an antioxidant is effective for improving the color tone of polyamide, and addition of sodium hypophosphite and a hindered phenol antioxidant is particularly preferable.

本発明の製造方法によって得られたポリアミドは、従来のポリアミドと同様に、通常の成形方法によって成形品とすることができる。成形方法に関しては特に制限はなく、射出成形、押出成形、吹き込み成形、プレス成形など公知の成形方法が利用できる。ここでいう成形品とは射出成形などによる成形品の他、繊維、フィルム、シート、チューブ、モノフィラメント等の賦形物も含む。   The polyamide obtained by the production method of the present invention can be formed into a molded product by an ordinary molding method as in the case of conventional polyamide. There is no restriction | limiting in particular regarding a shaping | molding method, Well-known shaping | molding methods, such as injection molding, extrusion molding, blow molding, and press molding, can be utilized. The molded product referred to here includes shaped products such as fibers, films, sheets, tubes, monofilaments, etc., in addition to molded products by injection molding or the like.

以下に実施例をあげて本発明を具体的に説明する。なお、特許請求の範囲、明細書本文および実施例、比較例に記した特性値の定義および測定方法は以下のとおりである。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. In addition, the definition of the characteristic value and the measuring method described in the claims, the specification text, the examples, and the comparative examples are as follows.

(1)相対粘度(ηr):JIS K6810に従って、試料を98%硫酸に、0.01g/ml濃度で溶解し、25℃でオストワルド式粘度計を用いて測定した。   (1) Relative viscosity (ηr): A sample was dissolved in 98% sulfuric acid at a concentration of 0.01 g / ml according to JIS K6810, and measured at 25 ° C. using an Ostwald viscometer.

(2)ガラス転移温度(Tg)、融点(Tm):DSC(PERKIN−ELMER製)を用い、試料8〜10mgを昇温速度20℃/分で測定して、得られた融解曲線の屈曲点および最大値を示す温度をから求めた。   (2) Glass transition temperature (Tg), melting point (Tm): DSC (manufactured by PERKIN-ELMER) was used to measure 8 to 10 mg of sample at a heating rate of 20 ° C./min, and the inflection point of the obtained melting curve And the temperature showing the maximum value was determined from the above.

実施例1
ドデカン二酸(DDS)10kgを容量30Lの溶解缶に投入し、窒素置換を行なった後、170℃の温度でDDSを溶解した。また、ポリ容器入りの4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン(MACM)10kgを室温60℃に設定された温調室で溶融状態にしたものを原料タンクに投入し、窒素置換を行なった後、タンクを60℃で保温した。なお、重合触媒として、次亜リン酸ナトリウムを重合後に得られるポリアミドプレポリマー100重量部に対して0.05wt%になるようにDDS溶液中に混合して添加した。準備した原料はそれぞれプランジャーポンプを用いて、DDS溶液を3.45kg/hr(14.98mol/hr)、MACM溶液を3.62kg/hr(15.18mol/hr)の供給速度で、3Lの縦型円筒状の重合反応器に連続供給し、表1記載の条件でポリアミドプレポリマーを連続重合した。重合反応器は反応器上部に精留塔を、反応器内部に多孔板を有した装置を用いた。重合反応器に直結したφ30mm二軸押出機(L/D=42)に供給される直前でサンプリングし、得られたポリアミドプレポリマーの相対粘度は1.78であった。この連続重合したポリアミドプレポリマーを、重合反応器から二軸押出機に供給し、リヤベントからフラッシュした水分を除去するとともに、表1記載の条件で高重合度化を行った。得られたポリアミドの相対粘度は2.45、ガラス転移温度153℃であり、問題なく製造することができた。
Example 1
10 kg of dodecanedioic acid (DDS) was put into a 30 L capacity can, and after nitrogen substitution, DDS was dissolved at a temperature of 170 ° C. In addition, 10 kg of 4,4′-diamino-3,3′-dimethyldicyclohexylmethane (MACM) contained in a poly container was melted in a temperature control chamber set at a room temperature of 60 ° C. and charged into a raw material tank. After the replacement, the tank was kept at 60 ° C. In addition, as a polymerization catalyst, sodium hypophosphite was mixed and added to the DDS solution so as to be 0.05 wt% with respect to 100 parts by weight of the polyamide prepolymer obtained after polymerization. The prepared raw materials were each 3 L at a feed rate of 3.45 kg / hr (14.98 mol / hr) for the DDS solution and 3.62 kg / hr (15.18 mol / hr) for the MACM solution using a plunger pump. The polymer was continuously supplied to a vertical cylindrical polymerization reactor, and the polyamide prepolymer was continuously polymerized under the conditions shown in Table 1. The polymerization reactor used was an apparatus having a rectifying column at the top of the reactor and a perforated plate inside the reactor. Sampling immediately before being supplied to a φ30 mm twin screw extruder (L / D = 42) directly connected to the polymerization reactor, the relative viscosity of the obtained polyamide prepolymer was 1.78. The continuously polymerized polyamide prepolymer was supplied from the polymerization reactor to the twin screw extruder to remove the flashed water from the rear vent, and the degree of polymerization was increased under the conditions shown in Table 1. The obtained polyamide had a relative viscosity of 2.45 and a glass transition temperature of 153 ° C., and could be produced without any problem.

実施例2
ドデカン二酸(DDS)10kgを容量30Lの溶解缶に投入し、窒素置換を行なった後、170℃の温度でDDSを溶解した。また、ポリ容器入りの4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン(PACM)10kgを室温60℃に設定された温調室で溶融状態にしたものを原料タンクに投入し、窒素置換を行なった後、タンクを60℃で保温した。なお、重合触媒として、次亜リン酸ナトリウムを重合後に得られるポリアミドプレポリマー100重量部に対して0.05wt%になるようにDDS溶液中に混合して添加した。準備した原料はそれぞれプランジャーポンプを用いて、DDS溶液を3.45kg/hr(14.98mol/hr)、PACM溶液を3.19kg/hr(15.16mol/hr)の供給速度で、3Lの縦型円筒状の重合反応器に連続供給し、表1記載の条件でポリアミドプレポリマーを連続重合した。重合反応器は反応器上部に精留塔を、反応器内部に多孔板を有した装置を用いた。重合反応器に直結したφ30mm二軸押出機(L/D=42)に供給される直前でサンプリングし、得られたポリアミドプレポリマーの相対粘度は1.82であった。この連続重合したポリアミドプレポリマーを、重合反応器から二軸押出機に供給し、リヤベントからフラッシュした水分を除去するとともに、表1記載の条件で高重合度化を行った。得られたポリアミドの相対粘度は2.51、融点250℃であり、問題なく製造することができた。
Example 2
10 kg of dodecanedioic acid (DDS) was put into a 30 L capacity can, and after nitrogen substitution, DDS was dissolved at a temperature of 170 ° C. In addition, 10 kg of 4,4′-diaminodicyclohexylmethane (PACM) in a plastic container, which was melted in a temperature control room set at room temperature 60 ° C., was put into a raw material tank and replaced with nitrogen. Was kept at 60 ° C. In addition, as a polymerization catalyst, sodium hypophosphite was mixed and added to the DDS solution so as to be 0.05 wt% with respect to 100 parts by weight of the polyamide prepolymer obtained after polymerization. The prepared raw materials were each 3 L at a feed rate of 3.45 kg / hr (14.98 mol / hr) for the DDS solution and 3.19 kg / hr (15.16 mol / hr) for the PACM solution using a plunger pump. The polymer was continuously supplied to a vertical cylindrical polymerization reactor, and the polyamide prepolymer was continuously polymerized under the conditions shown in Table 1. The polymerization reactor used was an apparatus having a rectifying column at the top of the reactor and a perforated plate inside the reactor. Sampling was performed immediately before feeding to a φ30 mm twin screw extruder (L / D = 42) directly connected to the polymerization reactor, and the relative viscosity of the obtained polyamide prepolymer was 1.82. The continuously polymerized polyamide prepolymer was supplied from the polymerization reactor to the twin screw extruder to remove the flashed water from the rear vent, and the degree of polymerization was increased under the conditions shown in Table 1. The obtained polyamide had a relative viscosity of 2.51 and a melting point of 250 ° C., and could be produced without any problem.

実施例3
イソフタル酸(IPA)2.49kg、12−アミノドデカン酸(ADA)6.46kgとイオン交換水8.95kgを容量30Lのスラリー缶に投入し、窒素置換を行なった後、80℃の温度でスラリー缶に設置された撹拌機で内部の撹拌を開始し、均一なジカルボン酸スラリーを作製した。また、ポリ容器入りの4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン(MACM)10kgを室温60℃に設定された温調室で溶融状態にしたものを原料タンクに投入し、窒素置換を行なった後、タンクを60℃で保温した。なお、重合触媒として、次亜リン酸ナトリウムを重合後に得られるポリアミドプレポリマー100重量部に対して0.05wt%になるようにジカルボン酸スラリー中に混合して添加した。準備した原料はそれぞれプランジャーポンプを用いて、ジカルボン酸スラリーを8.34kg/hr(IPA:6.98mol/hr、ADA:13.98mol/hr)、MACM溶液を1.67kg/hr(7.00mol/hr)の供給速度で、3Lの縦型円筒状の重合反応器に連続供給し、表1記載の条件でポリアミドプレポリマーを連続重合した。次いで二軸押出機で表1記載の条件で高重合度化を行った。得られたポリアミドの相対粘度は2.38、ガラス転移温度158℃であり、問題なく製造することができた。
Example 3
2.49 kg of isophthalic acid (IPA), 6.46 kg of 12-aminododecanoic acid (ADA) and 8.95 kg of ion-exchanged water were put into a 30 L slurry can, purged with nitrogen, and then slurryed at a temperature of 80 ° C. Internal stirring was started with a stirrer installed in the can to prepare a uniform dicarboxylic acid slurry. In addition, 10 kg of 4,4′-diamino-3,3′-dimethyldicyclohexylmethane (MACM) in a plastic container, which was melted in a temperature control room set at a room temperature of 60 ° C., was put into a raw material tank, and nitrogen was added. After the replacement, the tank was kept warm at 60 ° C. As a polymerization catalyst, sodium hypophosphite was mixed and added to the dicarboxylic acid slurry so as to be 0.05 wt% with respect to 100 parts by weight of the polyamide prepolymer obtained after polymerization. The prepared raw materials were each using a plunger pump, the dicarboxylic acid slurry was 8.34 kg / hr (IPA: 6.98 mol / hr, ADA: 13.98 mol / hr), and the MACM solution was 1.67 kg / hr (7. 00 mol / hr) was continuously supplied to a 3 L vertical cylindrical polymerization reactor, and the polyamide prepolymer was continuously polymerized under the conditions shown in Table 1. Next, the degree of polymerization was increased by the twin-screw extruder under the conditions shown in Table 1. The obtained polyamide had a relative viscosity of 2.38 and a glass transition temperature of 158 ° C., and could be produced without any problem.

実施例4
ドデカン二酸(DDS)5.76kgと、テレフタル酸(TPA)4.15kgを容量20Lの溶解缶に投入し、窒素置換を行なった後、170℃の温度でDDSを溶解した。DDS溶解後に溶解缶に設置された撹拌機で内部の撹拌を開始し、均一なジカルボン酸スラリーを作製した。また、ポリ容器入りの4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン(MACM)10kgを室温60℃に設定された温調室で溶融状態にしたものを原料タンクに投入し、窒素置換を行なった後、タンクを60℃で保温した。なお、重合触媒として、次亜リン酸ナトリウムを重合後に得られるポリアミドプレポリマー100重量部に対して0.05wt%になるようにジカルボン酸スラリー中に混合して添加した。準備した原料はそれぞれプランジャーポンプを用いて、ジカルボン酸スラリーを2.97kg/hr(DDS、TPA各7.49mol/hr)、MACM溶液を3.62kg/hr(15.18mol/hr)の供給速度で、3Lの縦型円筒状の重合反応器に連続供給し、表1記載の条件でポリアミドプレポリマーを連続重合した。次いで二軸押出機で表1記載の条件で高重合度化を行った。得られたポリアミドの相対粘度は2.27、ガラス転移温度211℃であり、問題なく製造することができた。
Example 4
Dodecanedioic acid (DDS) (5.76 kg) and terephthalic acid (TPA) (4.15 kg) were charged into a 20 L-capacity dissolution vessel, and after nitrogen substitution, DDS was dissolved at a temperature of 170 ° C. After the DDS was dissolved, stirring inside was started with a stirrer installed in a dissolving can to prepare a uniform dicarboxylic acid slurry. In addition, 10 kg of 4,4′-diamino-3,3′-dimethyldicyclohexylmethane (MACM) contained in a poly container was melted in a temperature control chamber set at a room temperature of 60 ° C. and charged into a raw material tank. After the replacement, the tank was kept at 60 ° C. As a polymerization catalyst, sodium hypophosphite was mixed and added to the dicarboxylic acid slurry so as to be 0.05 wt% with respect to 100 parts by weight of the polyamide prepolymer obtained after polymerization. Each prepared raw material was supplied with a dicarboxylic acid slurry of 2.97 kg / hr (DDS and TPA of 7.49 mol / hr) and MACM solution of 3.62 kg / hr (15.18 mol / hr) using a plunger pump. The polyamide prepolymer was continuously polymerized under the conditions shown in Table 1 by continuously feeding it into a 3 L vertical cylindrical polymerization reactor at a speed. Next, the degree of polymerization was increased by the twin-screw extruder under the conditions shown in Table 1. The obtained polyamide had a relative viscosity of 2.27 and a glass transition temperature of 211 ° C., and could be produced without any problem.

比較例1
撹拌機、温度計、圧力計、窒素導入口、放圧口及び重合物吐出口を備えた3lの圧力容器に、ドデカン二酸(DDS)460g(2mol)、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン(MACM)477g(2mol)、次亜リン酸ナトリウム0.4g(ポリアミドプレポリマー100重量部に対して0.05wt%)とイオン交換水600gを仕込んだ。次いで、圧力容器内を十分窒素置換した後、撹拌下密閉状態で昇温し、圧力は1.8MPaGに保ちながら圧力容器内の温度を280℃まで120分かけて昇温した。その後、圧力容器内の圧力を60分かけて徐々に放圧し、常圧にしてから、300℃、−160mmHgで30分減圧重合を行った。その後、撹拌を止め、圧力容器内を窒素で加圧しながら生成したポリアミド樹脂を圧力容器底部の重合物吐出口からガット状にして取り出した。得られたポリアミドの相対粘度は1.98、ガラス転移温度154℃であった。
Comparative Example 1
In a 3 l pressure vessel equipped with a stirrer, a thermometer, a pressure gauge, a nitrogen inlet, a pressure outlet and a polymer outlet, 460 g (2 mol) of dodecanedioic acid (DDS), 4,4′-diamino-3, 477 g (2 mol) of 3′-dimethyldicyclohexylmethane (MACM), 0.4 g of sodium hypophosphite (0.05 wt% based on 100 parts by weight of the polyamide prepolymer) and 600 g of ion-exchanged water were charged. Next, after the inside of the pressure vessel was sufficiently substituted with nitrogen, the temperature was raised in a sealed state with stirring, and the temperature in the pressure vessel was raised to 280 ° C. over 120 minutes while maintaining the pressure at 1.8 MPaG. Thereafter, the pressure in the pressure vessel was gradually released over 60 minutes to normal pressure, and then reduced pressure polymerization was performed at 300 ° C. and −160 mmHg for 30 minutes. Thereafter, the stirring was stopped, and the polyamide resin produced while pressurizing the inside of the pressure vessel with nitrogen was taken out from the polymer discharge port at the bottom of the pressure vessel in a gut shape. The obtained polyamide had a relative viscosity of 1.98 and a glass transition temperature of 154 ° C.

比較例2
撹拌機、温度計、圧力計、窒素導入口、放圧口及び重合物吐出口を備えた3lの圧力容器に、ドデカン二酸(DDS)460g(2mol)、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン(MACM)477g(2mol)、次亜リン酸ナトリウム0.4g(ポリアミドプレポリマー100重量部に対して0.05wt%)とイオン交換水600gを仕込んだ。次いで、圧力容器内を十分窒素置換した後、撹拌下密閉状態で昇温し、圧力は1.8MPaGに保ちながら圧力容器内の温度を280℃まで120分かけて昇温した。その後、圧力容器内の圧力を60分かけて徐々に放圧し、常圧にしてから、300℃、−160mmHgで120分減圧重合を行った。その後、撹拌を止め、圧力容器内を窒素で加圧しながら生成したポリアミド樹脂を圧力容器底部の重合物吐出口からガット状にして取り出したところ溶融粘度が高く、圧力容器内に残存ポリマーとして残ってしまい比較例1の半分以下の収率であった。得られたポリアミドの相対粘度は2.48、ガラス転移温度153℃であった。
Comparative Example 2
In a 3 l pressure vessel equipped with a stirrer, a thermometer, a pressure gauge, a nitrogen inlet, a pressure outlet and a polymer outlet, 460 g (2 mol) of dodecanedioic acid (DDS), 4,4′-diamino-3, 477 g (2 mol) of 3′-dimethyldicyclohexylmethane (MACM), 0.4 g of sodium hypophosphite (0.05 wt% based on 100 parts by weight of the polyamide prepolymer) and 600 g of ion-exchanged water were charged. Next, after the inside of the pressure vessel was sufficiently substituted with nitrogen, the temperature was raised in a sealed state with stirring, and the temperature in the pressure vessel was raised to 280 ° C. over 120 minutes while maintaining the pressure at 1.8 MPaG. Thereafter, the pressure in the pressure vessel was gradually released over 60 minutes to normal pressure, and then reduced pressure polymerization was performed at 300 ° C. and −160 mmHg for 120 minutes. After that, the stirring was stopped, and the polyamide resin produced while pressurizing the inside of the pressure vessel with nitrogen was taken out from the polymer discharge port at the bottom of the pressure vessel in a gut-like shape, so that the melt viscosity was high and remained as a residual polymer in the pressure vessel. The yield was less than half that of Comparative Example 1. The relative viscosity of the obtained polyamide was 2.48, and the glass transition temperature was 153 ° C.

比較例3
比較例1で得られたポリアミドを次いで、二軸押出機にて実施例1と同じ条件で高重合度化した。しかし、得られたポリアミドの相対粘度2.23は、ガラス転移温度153℃であり、あまり高粘度化できていなかった。
Comparative Example 3
Next, the degree of polymerization of the polyamide obtained in Comparative Example 1 was increased by the twin screw extruder under the same conditions as in Example 1. However, the obtained polyamide had a relative viscosity of 2.23 and a glass transition temperature of 153 ° C., and the viscosity could not be increased so much.

比較例4
実施例1同様の方法で重合したポリアミドプレポリマーを、二軸押出機ではなく回転翼を備えた薄膜蒸発機で高重合度化した。運転初期は正常な運転が可能であったが、約1日後にはゲル化物が発生した。薄膜蒸発機を解体点検した結果、回転翼の軸部にポリマーが付着しており、セルフクリーニング性がないため、熱劣化してゲル化物が生成し、製品中に混入し、連続運転できなかった。
Comparative Example 4
The degree of polymerization of the polyamide prepolymer polymerized in the same manner as in Example 1 was increased not by a twin-screw extruder but by a thin film evaporator equipped with rotating blades. Although normal operation was possible at the beginning of operation, gelled material was generated after about 1 day. As a result of disassembling inspection of the thin film evaporator, polymer adhered to the shaft part of the rotor blade, and there was no self-cleaning property, so gelation was generated due to thermal degradation, and it could not be continuously operated. .

実施例1〜4,比較例1〜4の製造条件、得られたポリアミドの物性を表1,表2に示す。   Tables 1 and 2 show the production conditions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 and the properties of the obtained polyamide.

Figure 2009203422
Figure 2009203422

Figure 2009203422
Figure 2009203422

表1、表2から明らかなように、実施例の方法では、いずれも安定して所望の粘度、ガラス転移温度(融点)を示す比較的高分子量(高相対粘度)なポリアミドが効率よく得られており、ゲル化物の発生も見られなかった。   As is apparent from Tables 1 and 2, in the methods of the examples, a polyamide having a relatively high molecular weight (high relative viscosity) that stably exhibits a desired viscosity and a glass transition temperature (melting point) can be efficiently obtained. No gelled product was observed.

本発明の方法によって、ポリアミド連続製造方法において、工程が簡素化され、短時間処理でエネルギー使用量が少なく、均質で比較的高分子量なポリアミドを長期間連続して、効率的かつ安定的に製造することができる。 According to the method of the present invention, the process is simplified in the continuous polyamide production method, the amount of energy used is reduced by short-time treatment, and a homogeneous and relatively high molecular weight polyamide is continuously produced for a long period of time, efficiently and stably. can do.

Claims (6)

炭素数6〜22のジカルボン酸成分と、下記構造式(1)で表される脂環族ジアミン成分を、直接重合反応器に連続供給してポリアミドプレポリマーを連続重合し、次いで該ポリアミドプレポリマーを直接二軸押出機に連続供給して高重合度化することを特徴とするポリアミドの連続製造方法。
Figure 2009203422
(ここで、R1はC2n(n=1〜3)で表される炭化水素、R、Rは同一であっても異なっていても良く、HまたはC2n+1(n=1〜3)で表される炭化水素である。)
A polyamide prepolymer is continuously polymerized by continuously supplying a dicarboxylic acid component having 6 to 22 carbon atoms and an alicyclic diamine component represented by the following structural formula (1) directly to the polymerization reactor, and then the polyamide prepolymer. A continuous production method of polyamide characterized in that it is continuously fed directly to a twin screw extruder to increase the degree of polymerization.
Figure 2009203422
(Where R 1 is a hydrocarbon represented by C n H 2n (n = 1 to 3), R 2 and R 3 may be the same or different, and H or C n H 2n + 1 (n = 1 to 3).
温度230〜320℃、圧力0〜4MPaの条件下で10〜40分連続重合してポリアミドプレポリマーを連続重合することを特徴とする請求項1記載のポリアミドの連続製造方法。 The method for continuously producing a polyamide according to claim 1, wherein the polyamide prepolymer is continuously polymerized by continuous polymerization for 10 to 40 minutes under conditions of a temperature of 230 to 320 ° C and a pressure of 0 to 4 MPa. 二軸押出機に連続供給するポリアミドプレポリマーの相対粘度(ηr)が1.2〜2.5の範囲にあることを特徴とする請求項1または2記載のポリアミドの連続製造方法。 The method for continuously producing a polyamide according to claim 1 or 2, wherein the polyamide prepolymer continuously supplied to the twin-screw extruder has a relative viscosity (ηr) in the range of 1.2 to 2.5. 二軸押出機で連続高重合度化をする際の温度が、ポリアミドが結晶性の場合は融点+5〜+50℃、非晶性の場合はガラス転移温度+50〜+200℃の温度であり、重縮合により発生する水を除去しながら連続高重合度化することを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載のポリアミドの連続製造方法。 The temperature when continuously increasing the degree of polymerization with a twin-screw extruder is the melting point +5 to + 50 ° C. when the polyamide is crystalline, and the glass transition temperature +50 to + 200 ° C. when the polyamide is amorphous. The continuous production method of a polyamide according to any one of claims 1 to 3, wherein the degree of continuous polymerization is increased while removing water generated by the process. 炭素数6〜22のジカルボン酸成分と前記構造式(1)で表される脂環族ジアミン成分を溶融状態またはスラリー状態にして、重合反応器に連続供給することを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載のポリアミドの連続製造方法。 The dicarboxylic acid component having 6 to 22 carbon atoms and the alicyclic diamine component represented by the structural formula (1) are in a molten state or a slurry state, and are continuously supplied to the polymerization reactor. 4. The continuous production method of a polyamide as described in any one of 4 above. 前記構造式(1)で表される脂環族ジアミン成分が4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、または4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタンであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか記載のポリアミドの連続製造方法。 The alicyclic diamine component represented by the structural formula (1) is 4,4'-diaminodicyclohexylmethane or 4,4'-diamino-3,3'-dimethyldicyclohexylmethane. The continuous manufacturing method of the polyamide in any one of 1-5.
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