JP2009526890A - 機械的特性が改良されたポリアミドブロックとポリエーテルブロックとを有するコポリマー - Google Patents
機械的特性が改良されたポリアミドブロックとポリエーテルブロックとを有するコポリマー Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】ポリアミドブロックPAとポリエーテルブロックPEとを交互に有するコポリマーであって、PAブロックはX個の炭素原子を有する直鎖脂肪族ジアミンと、Y個の炭素原子を有するジカルボン酸との重縮合で得られるホモポリアミドブロックPAX.Yブロックから成るコポリマーで、このコポリマーはPAブロックの結晶化度が、寸法が同じPAブロックの結晶化度より高く、および/または、PA/PE相分離度が、PAX.Yブロックと寸法が同じPA12ブロックとPEブロックと寸法が同じPTMGブロックとから成るコポリマーPA12/PTMGの相分離度より大きい。
Description
コポリマーPAX.Y/PEが、(iv)寸法が同じPAブロックおよび寸法が同じPEブロック、および/または、(v)曲げ弾性率(MPa)または引張弾性率(MPa)またはショアーD硬度によって定義される剛性が同じコポリマーPA12/PTMGと比較して、460nm、560nmおよび700nmでの光の透過特性が改良されることを特徴とするコポリマーにある。
本発明の一つの実施例では、上記コポリマーはX+Y≧22、好ましくは≧24であり、有利には22、24、26、28または30に等しい。
本発明の一つの実施例では、上記コポリマーはPAブロックがPA10.12、PA6.18、PA10.14、PA12.12、PA12.14、PA10.18およびPA12.18ブロックの中から選択される。
(iV)好ましくは、PEジオールブロックとよばれるヒロドキシル末端基を有するPEブロックで、カルボキシル末端基を有するPAブロックとPEジオールブロックとの結合はエステル結合であるか、
(v)好ましくは、Yが14以上の炭素原子数である場合にNH2末端基を有するPEブロックで、カルボキシル末端基を有するPAブロックとNH2末端基を有するPEブロックとの結合はアミド結合であり、さらに、
(vi)0〜39重量%のPO3Gおよび/またはPEGと100〜61重量%のPO3GまたはPEG以外のポリエーテル(コポリマーの全重量に対する重量%)とから成り、
(iv)PAX.Yブロックの結晶化度は、寸法が同じPA12ブロックの結晶化度以上であり、および/または
(v)コポリマーPAX.Y/PEのPA/PE相分離度はコポリマーPAX.Y/PEのPAX.Yブロックと寸法が同じPA12ブロックとPAX.Y/PEコポリマーのPEブロックと寸法が同じPTMGブロックとから成るコポリマーPA12/PTMGの相分離以上であることを特徴とするコポリマーにある。
本発明の一つの実施例では、コポリマーはPAブロックがPA10.14、PA12.12、PA6.18、PA10.12、PA6.14、および、PA10.10ブロックの中から選択される。
(1)Y個の炭素原子を有するジカルボン酸が直鎖脂肪族二酸から選択される、
(2)Yが10〜20、有利には12〜20、好ましくは10〜18、さらに好ましくは12〜18である(従って、Y個の炭素原子を有するジカルボン酸としてはセバシン酸、ドデカンジカルボン酸、または、オクタデカンジカルボン酸が挙げられる)、
(3)Xが6〜20、好ましくは6〜14である(従って、X個の炭素原子を有する直鎖脂肪族ジアミンとしてはテトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンおよび1,10−デカメチレンジアミンが挙げられる)。
下記ポリアミドPAX.Yは下記ジアミンXと二酸Yとの縮合で得られる:
(1)PA4.12:1,4−テトラメチレンジアミンと1,10−デカンジカルボン酸、
(2)PA4.14:1,4−テトラメチレンジアミンと1,12−ドデカンジカルボン酸、
(3)PA4.18:1,4−テトラメチレンジアミンと1,16−ヘキサ−デカンジカルボン酸、
(4)PA6.10:ヘキサメチレンジアミンとセバシン酸、
(5)PA6.12:ヘキサメチレンジアミンと1,10−デカンジカルボン酸
(6)PA6.14:ヘキサメチレンジアミンと1,12−ドデカンジカルボン酸
(7)PA6.18:ヘキサメチレンジアミンと1,16−ヘキサデカンジカルボン酸
(8)PA9.12:1,9−ノナンジアミンと1,10−デカンジカルボン酸
(9)PA10.10:1,10−デカメチレンジアミンとセバシン酸
(10)PA10.12:1,10−デカメチレンジアミンと1,10−デカンジカルボン酸
(11)PA10.14:1,10−デカメチレンジアミンと1,12−ドデカンジカルボン酸
(12)PA10.18:1,10−デカメチレンジアミンと1,16−ヘキサデカンジカルボン酸。
PEブロックはPEGが主成分となることはなく、39重量%以上(PEブロックの重量に対する重量)のPO3Gを含むこともない。
PAブロックの数平均分子量は500〜10,000、好ましくは600〜7000、さらに有利には1500〜6000であるのが有利である。
PEブロックの数平均分子量は250〜5,000、好ましくは250〜20000、さらに好ましくは350〜1000であるのが有利である。
PAブロックは本発明コポリマーのPAブロックとPEブロックとの合計の5〜95重量%、好ましくは10〜95重量%であるのが有利である。
(1)第1段階で、X個の炭素原子を有する直鎖脂肪族ジアミンと、Y個の炭素原子を有するジカルボン酸とを、ジカルボン酸から選択される連鎖制限剤の存在下で、重縮合によってポリアミドPAブロックを製造し、
(2)第2段階で、得られたポリアミドPAブロックを触媒の存在下でポリエーテルPEブロックと反応させる。
PAブロックの生成反応は通常、180〜300℃、好ましくは200〜290℃の温度で行い、反応器内の圧力は5〜30barに設定し、この圧力を約2〜3時間維持する。反応器を雰囲気圧に置き、次いで圧力をゆっくりと下げ、過剰な水は例えば1,2時間の蒸留で除去する。
(1)コポリマーの製造方法が連鎖制限剤として、Y個の炭素原子を有するジカルボン酸をジアミンの化学量論より過剰に用いる点に特徴があり、
(2)コポリマーの製造方法が触媒としてチタン、ジルコニウムおよびハフニウムまたは強酸、例えば燐酸またはホウ酸で形成される群の中から選択される金属の誘導体を用いる点に特徴があり、
(3)コポリマーの製造方法が、重縮合を180〜300℃の温度で行う点に特徴があり、
(4)触媒はエステル化またはアミド化によってポリアミドブロックをポリエーテルブロックに結合させる任意の化合物と定義される。このエステル化触媒はチタン、ジルコニウムおよびハフニウムまたは強酸、例えば燐酸またはホウ酸で形成される群の中から選択される金属の誘導体であるのが有利である。
(1)上記コポリマーPAX.Y/PEとPA12/PTMGのPAブロックのサイズは同じまたはほぼ同じであり、コポリマーPAX.Y/PEとPA12/PTMGのPEブロックのサイズが同じまたはほぼ同じであり、および/または、
(2)曲げ弾性率(MPa)または引張弾性率(MPa)またはショアーD硬度によって定義される上記コポリマーPAX.Y/PEとPA12/PTMGの剛性は同じまたはほぼ同じである。
(1)コポリマーPAX.Y/PEとPA12/PTMGのPAブロックのサイズが同じまたはほぼ同じであり、コポリマーPAX.Y/PEとPA12/PTMGのPEブロックのサイズが同じまたはほぼ同じであり、および/または、
(2)PAX.Yブロックの結晶化度が寸法が同じPA12ブロックの結晶化度以上であり、および/または、コポリマーPAX.Y/PEのPA/PE相分離度がコポリマーPAX.Y/PEのPAX.Yブロックと寸法が同じPA12ブロックと、PAX.Y/PEコポリマーのPEブロックと寸法が同じPTMGブロックとから成るコポリマーPA12/PTMGの相分離度以上である。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明が下記実施例に限定されるものではない。
ポリアミド6.18ブロックとポリテトラメチレンエーテルグリコールからのブロックとを有するコポリマー(PA6.18−PTMG)の製造
モル質量が2000g/molのPA6.18ブロックと、モル質量が1000g/molのPTMGブロックとから、下記の手順に従ってPEBAを調製した:
攪拌機を備えたオートクレーブ中に5kgのヘキサメチレンジアミンと16.9kgのオクタデカンジオン酸のモノマーを導入してPA6.18ブロックを得る。得られた混合物を不活性雰囲気下に置き、温度が250℃、圧力が32barに達するまで加熱する。1時間維持した後、減圧操作を1時間続けて雰囲気圧に戻す。
次いで、質量が1000g/mol(10.22kg)のポリテトラメチレングリコールと、Zr(OBu)4(30g)とを反応器に添加して、8mbar(すなわち800Pa)の絶対圧力下で240℃で重合を完了する。
最終生成物PA6.18−PTMGの固有粘度は1.4dl/gである。
100×100×2mmのシートを射出成形して、光学的特性が改良されたことを確認した。最終生成物の透過率は460nmで59%、560nmで74%、700nmで82%であり、不透明度は約20%、ヘーズは11である。これらの値はPA12とPE=PTMGとをベースにした、ブロックサイズが同じコポリマーで得られた値(それぞれ29、43、58、26および30)と比較することができる。
ポリアミド10.14ブロックとポリテトラメチレンエーテルグリコールから得られるブロックとを有するコポリマー(PA10.14−PTMG)の製造
モル質量が5000g/molのPA10.14ブロックと、モル質量が650g/molのPTMGブロックとから、実施例1の手順に従ってPEBAを調製したが、ジアミンとして1,10−デカメチレンジアミン(11.95kg)を用い、二酸として1,12−ドデカンジカルボン酸(19.4kg)、およびポリテトラメチレングリコール(3.7kg)を用いた。
最終生成物PA10.14−PTMGの固有粘度は1.28dl/gである。
100×100×2mmのシートを射出成形して光学的特性が改良されたことを確認した。最終生成物の透過率は460nmで49.5%、560nmで62.9%、700nmで71.7%(ASTM D 1003に従って測定)で、不透明度(ASTM D 1003に従って測定)は約20%、ヘーズ(ISO 2814に従って測定)は11である。これらの値はPA12とPTMGとをベースにしたそれぞれ寸法が同じPAブロックと寸法が同じPEブロックとのコポリマーで得られた値(それぞれ14、23、35、測定せずおよび25)と比較することができる。
ポリアミド6.14ブロックとポリテトラメチレンエーテルグリコールからのブロックとを有するコポリマー(PA6.14−PTMG)の製造
モル質量が5000g/molのPA6.14ブロックと、モル質量が650g/molのPTMGブロックとから、実施例1の手順に従ってPEBAを調製したが、ジアミンとして1,6−ヘキサメチレンジアミン(13.2kg)を用い、二酸として1,12−ドデカンジカルボン酸(31.6kg)、およびポリテトラメチレングリコール(5.3kg)を用いた。最終生成物PA6.14−PTMGの固有粘度は1.44dl/gである。
こうして得られた生成物の曲げ弾性率(23℃および相対湿度50%で14日間コンディショニング後)の測定値は680MPaであった。これをPA12とPTMGとをベースにしたそれぞれ寸法が同じPAブロックと寸法が同じPEブロックとのコポリマーの曲げ弾性率380MPaと比較することができる。新規な生成物ははるかに剛性が高いが、−10℃での屈曲疲れ試験(Ross Flex試験)中に150,000サイクル後でも壊れない。
ポリアミド6.12ブロックとポリテトラメチレンエーテルグリコールからのブロックとを有するコポリマー(PA6.12−PTMG)の製造
モル質量が4000g/molのPA6.12ブロックと、モル質量が650g/molのPTMGブロックとから、実施例1の手順に従ってPEBAを調製したが、ジアミンとして1,6−ヘキサメチレンジアミン(13.9kg)を用い、二酸としてドデカンジオン酸(29.8kg)およびポリテトラメチレングリコール(6.4kg)を用いた。最終生成物PA6.12−PTMGの固有粘度は1.38dl/gである。
こうして得られた生成物の曲げ弾性率(23℃および相対湿度50%で14日間コンディショニング後)の測定値は730MPaであった。これをPA12とPTMGとをベースにした、それぞれより大きいサイズのPAブロックと寸法が同じPEブロックとのコポリマーの曲げ弾性率380MPaと比較することができる。PA6.12−PTMG生成物はPA12をベースにした生成物よりもソフト相のパーセンテージが高いが、剛性が著しく高く、−10℃での屈曲疲れ試験(Ross Flex試験)中に150,000サイクル後でも壊れない。
Claims (22)
- ポリアミドPAブロックとポリエーテルブロックPEとを交互に有するコポリマーPAX.Y/PEであって、PAブロックはX個の炭素原子を有する直鎖脂肪族ジアミとY個の炭素原子を有するジカルボン酸との重縮合で得られるホモポリアミドPAX.Yブロックから成り、上記コポリマーは、
(1)PAブロックがカルボキシル末端基を有し、
(2)Xは少なくとも4、好ましくは少なくとも6であり、
(3)Yは少なくとも10、好ましくは少なくとも12であり、
(4)PEブロックは、
(i)好ましくは、PEジオールブロックとよばれるヒロドキシル末端基を有するPEブロックで、カルボキシル末端基を有するPAブロックとPEジオールブロックとの結合はエステル結合であるか、
(ii)好ましくは、Yが14以上の炭素原子数である場合にNH2末端基を有するPEブロックで、カルボキシル末端基を有するPAブロックとNH2末端基を有するPEブロックとの結合はアミド結合であり、
(iii)0〜39重量%のPO3Gおよび/またはPEGと、100〜61重量%のPO3GまたはPEG以外のポリエーテル(コポリマーの全重量に対する重量%)を有し、さらに、
(iv)上記PAX.Yブロックの結晶化度は寸法が同じPA12ブロックの結晶化度以上(>)であり、および/または
(v)上記コポリマーPAX.Y/PEのPA/PE相分離は、上記コポリマーPAX.Y/PEのPAX.Yブロックと寸法が同じPA12ブロックと上記PAX.Y/PEコポリマーのPEブロックと寸法が同じPTMGブロックとから成るコポリマーPA12/PTMGの相分離以上(>)である、
ことを特徴とするコポリマー。 - (iii)のポリエーテルの100〜61%がPTMG、PPGまたはこれらのブレンド物の中から選択され、好ましくはポリエーテルはPTMGである請求項1に記載のコポリマー。
- X+Y≦24である請求項1または2に記載のコポリマー。
- X+Y=24で、PAブロックがPA10.14から成る請求項3に記載のコポリマー。
- X+Y=24で、PAブロックがPA6.18から成る請求項3に記載のコポリマー。
- X+Y=22で、PAブロックがPA10.12から成る請求項3に記載のコポリマー。
- X+Y=20で、PAブロックがPA6.14から成る請求項3に記載のコポリマー。
- X+Y=20で、PAブロックがPA10.10から成る請求項3に記載のコポリマー。
- Y個の炭素原子を有するジカルボン酸が直鎖脂肪族二酸から選択される請求項1〜8のいずれか一項に記載のコポリマー。
- Yが10〜20まで、好ましくは10〜18までである請求項1〜9のいずれか一項に記載のコポリマー。
- Xが6〜20まで、好ましくは6〜14までである請求項1〜10のいずれか一項に記載のコポリマー。
- PAブロックの数平均分子量が500〜10,000、好ましくは600〜7000、さらに好ましくは1500〜6000である請求項1〜11のいずれか一項に記載のコポリマー。
- PEブロックの数平均分子量が250〜5,000、好ましくは250〜20000、さらに好ましくは350〜1000である請求項1〜12のいずれか一項に記載のコポリマー。
- 上記コポリマーの数平均分子量が5000〜50,000、好ましくは10,000〜30,000である請求項1〜13のいずれか一項に記載のコポリマー。
- PAブロックが上記コポリマーのPAブロックとPEブロックとの合計の5〜95重量%、好ましくは10〜95重量%である請求項1〜14のいずれか一項に記載のコポリマー。
- 下記(1)(2)を特徴とする請求項1〜15のいずれか一項に記載のコポリマーの製造方法:
(1)第1段階で、X個の炭素原子を有する直鎖脂肪族ジアミンと、Y個の炭素原子を有する一種または複数のジカルボン酸とをジカルボン酸の中から選択される連鎖制限剤の存在下で重縮合してポリアミドPAブロックを製造し、
(2)第2段階で、得られたポリアミドPAブロックを触媒の存在下でポリエーテルPEブロックと反応させる。 - X個の炭素原子を有する直鎖脂肪族ジアミンを、ジカルボン酸の中から選択される連鎖制限剤の存在下で、ポリエーテルPEブロックの存在下およびPEブロックとPAブロックとの反応のための触媒の存在下で、一段階で重縮合する請求項1〜15のいずれか一項に記載のコポリマーの製造方法。
- 連鎖制限剤としてのY個の炭素原子を有するジカルボン酸をジアミンの化学量論より過剰に用いる請求項16または17に記載の製造方法。
- 触媒としてチタン、ジルコニウムおよびハフニウムから成る群の中から選択される金属の誘導体または強酸、例えば燐酸またはホウ酸を用いる請求項16〜18のいずれか一項に記載の製造方法。
- 重縮合を180〜300℃の温度で行う請求項16〜19のいずれか一項に記載の製造方法。
- 請求項1〜15のいずれか一項に記載のコポリマーを含む物品、例えば繊維、織布、フィルム、シート、ロッド、パイプまたは射出成形部品、例えば靴底の部品。
- PA12から成るPAブロックとPTMGから成るPEブロックとを有するコポリマーで製造された同じ物品と比較して機械的特性が改良された物品の製造での、請求項1〜15のいずれか一項に記載のコポリマーPAX.Y/PEの使用であり、
(1)コポリマーPAX.Y/PEおよびPA12/PTMGのPAブロックのサイズは同じか、ほぼ同じであり、コポリマーPAX.Y/PEおよびPA12/PTMGのPEブロックのサイズは同じか、ほぼ同じであり、および/または、
(2)PAX.Yブロックの結晶化度は寸法が同じPA12ブロックの結晶化度以上(>)であり、および/または、コポリマーPAX.Y/PEのPA/PE相分離は上記コポリマーPAX.Y/PEのPAX.Yブロックと寸法が同じPA12ブロックと上記PAX.Y/PEコポリマーのPEブロックと寸法が同じPTMGブロックとから成るコポリマーPA12/PTMGの相分離以上(>)である、
ことを特徴とする使用。
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