JP2010159414A - ポリアミド層状シリケート組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも1種類の水溶性ポリアミド、少なくとも1種類の水溶性コポリアミド、及び/又は少なくとも1種類の水溶性ブロックコポリアミドで処理されている少なくとも1種類の層状シリケートを含み、全クレー材料に対する層状シリケートの割合が30重量%より多く60重量%以下であることを特徴とするクレー材料。
【選択図】図1
Description
本発明によるポリアミド層状シリケート濃縮物は、350℃以下で、非常に改良された温度安定性を示し、一方、市販のナノクレーの場合においては、分解は200℃から早くも始まる。
(a)6〜36個の炭素原子を有する少なくとも1種類の脂肪族、脂環式、及び/又は芳香族ジカルボン酸;及び
(b)2〜36個の炭素原子を有する少なくとも1種類の脂肪族、脂環式、及び/又は芳香族ジアミン;及び/又は
(c)ジエチレングリコールジアミン、トリエチレングリコールジアミン、テトラエチレングリコールジアミン、4,7,10−トリオキサ−1,13−トリデカンジアミン、4,7,10,13−テトラオキサ−1,16−ヘキサデカンジアミンを含む群から選択される少なくとも1種類のジアミン;及び/又は
(d)少なくとも1種類のポリアルキレングリコールジアミン、特にポリエチレングリコールジアミン、ポリプロピレングリコールジアミン、ポリテトラエチレンジアミン;及び/又は
(e)ラクタム及び/又はアミノカルボン酸、好ましくは5〜12個の炭素原子を有するω−アミノカルボン酸;
を重縮合することによって製造することができるポリエーテルアミドを含む群から選択される。
(a)6〜36個の炭素原子を有する脂肪族、脂環式、及び芳香族ジカルボン酸;
(b)脂肪族、脂環式、又は芳香族ジアミン;
(c)ジエチレングリコールジアミン、トリエチレングリコールジアミン、テトラエチレングリコールジアミン、4,7,10−トリオキサ−1,13−トリデカンジアミン;
(d)ポリオキシアルキレンジアミン、場合によってはポリオキシプロピレン及び/又はポリオキシテトラメチレン単位(ここではポリオキシエチレン単位が優位を占める);
(e)ラクタム又は5〜12個の炭素原子を有するアミノカルボン酸;
から構成される。
a:(b+c+d)=0.8〜1.2
b≠0の場合には、b:(c+d)<0.1〜0.5
本発明によれば、少なくとも1種類の水溶性ポリアミドが、
(a)6〜36個の炭素原子、好ましくは6〜24個の炭素原子、特に好ましくは6〜12個の炭素原子を有する少なくとも1種類の脂肪族、脂環式、及び/又は芳香族ジカルボン酸、特にアジピン酸;及び
(b)ジエチレングリコールジアミン、トリエチレングリコールジアミン、テトラエチレングリコールジアミン、トリオキサトリデカンジアミン、テトラオキサヘキサデカンジアミンを含む群から選択される少なくとも1種類のジアミン、又は少なくとも1種類のポリアルキレングリコールジアミン、特にポリエチレングリコールジアミン、ポリプロピレングリコールジアミン、ポリテトラエチレンジアミン、好ましくはトリオキサトリデカンジアミン;
を含む重縮合物であると有利である。
モル質量、相対粘度、或いは流動性又はMVRを制御するために、水溶性ポリアミド、コポリアミド、又はブロックコポリアミドの製造中に、モノカルボン酸又はモノアミンの形態の調整剤をバッチに加えることができる。調整剤として好適な脂肪族、脂環式、又は芳香族モノカルボン酸又はモノアミンは、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、2−エチルヘキサン酸、シクロヘキサン酸、安息香酸、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、2−エチルヘキシルアミン、n−オクチルアミン、n−ドデシルアミン、n−テトラデシルアミン、n−ヘキサデシルアミン、ステアリルアミン、シクロヘキシルアミン、3−(シクロヘキシルアミノ)プロピルアミン、メチルシクロヘキシルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、2−フェニルエチルアミン、ポリアルキレングリコールモノアミン、トリオキサトリデカンアミンである。調整剤は個々か又は組み合わせて用いることができる。また、アミノ基又は酸基と反応することのできる他の単官能性化合物、例えば無水物、イソシアネート、酸ハロゲン化物、又はエステルを調整剤として用いることもできる。調整剤の通常の使用量はポリマー1kgあたり10〜200ミリモルである。モル質量は、これに代えて又は更に、二酸及びジアミンの上記に示したモル比(a:(b+c+d)=0.8〜1.2)によって調整することができる。
(a)少なくとも1種類の水溶性ポリアミド、少なくとも1種類の水溶性コポリアミド、及び/又は少なくとも1種類の水溶性ブロックコポリアミドの水溶液を、
(b)少なくとも1種類の層状シリケートの水性分散液と混合し、
反応時間(滞留時間)の後に水を除去する;
上記で言及したクレー材料の製造が示される。滞留時間は0.5〜24時間、好ましくは0.5〜12時間、特に好ましくは0.5〜3時間である。
更に、本発明によれば、成形化合物の水不溶性熱可塑性マトリクス相中に分散している上記で言及した本発明のクレー材料を含む熱可塑性成形化合物を得ることができる。
また、成形化合物に対するマトリクス相の重量割合が50〜99重量%、好ましくは67〜96重量%、特に好ましくは80〜95重量%であると有利である。
(a)(a1)40〜70重量%(好ましくは45〜66重量%、特に48〜62重量%)の水溶性ポリアミド;及び
(a2)30〜60重量%(好ましくは34〜55重量%、特に38〜52重量%)の未処理層状シリケート;
を含むポリアミド層状シリケート濃縮物1〜50重量%(好ましくは4〜33重量%、特に5〜20重量%);
(b)熱可塑性材料50〜99重量%(好ましくは67〜96重量%、特に80〜95重量%);
である。
−NHCOR1COHNR2−
(式中、R1は、少なくとも2個、好ましくは2〜11個の炭素原子を含むアルキレン基、又は少なくとも6個の炭素原子、好ましくは6〜17個の炭素原子を含むアリーレンであり;R2は、R1及びアリール基から選択される)
によって表される、ナイロンとして最新技術において一般的に知られているポリマーを含む。また、公知の方法、例えばヘキサメチレンジアミン並びにテレフタル酸及びアジピン酸を含む二塩基酸の混合物の縮合によって得られるコポリアミド及びターポリアミドを含ませることができる。上記に記載のポリアミドは最新技術において公知であり、例えば30%のヘキサメチレンジアンモニウムイソフタレート及び70%のヘキサメチレンジアンモニウムアジペートのコポリアミド、ポリ(ヘキサメチレンアジパミド)(ナイロン6,6)、ポリ(ヘキサメチレンセバカミド)(ナイロン6,10)、ポリ(ヘキサメチレンイソフタルアミド)、ポリ(ヘキサメチレンテレフタルアミド)、ポリ(ヘキサメチレンピメラミド)(ナイロン7,7)、ポリ(オクタメチレンスベラミド)(ナイロン8,8)、ポリ(ノナメチレンアゼラミド)(ナイロン9,9)、ポリ(デカメチレンアゼラミド)(ナイロン10,9)、ポリ(デカメチレンセバカミド)(ナイロン10,10)、ポリ(ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン−1,10−デカンカルボキサミド))、ポリ(m−キシリレンアジパミド)、ポリ(p−キシリレンセバカミド)、ポリ(2,2,2−トリメチルヘキサメチレンテレフタルアミド)、ポリ(ピペラジンセバカミド)、ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)、ポリ(メタフェニレンイソフタルアミド)などを含む。
実施例及び比較例においては、以下に言及する材料を用いた。
PA6:Grilon F34, EMS-CHEMIE AG, Switzerland
PA66:Radipol A45, Radici, Italy
PA6T/10T:Grivory HT3, EMS-CHEMIE AG, Switzerland
WL−PA:実施例1による4,7,10−トリオキサトリデカン−1,13−ジアミン及びアジピン酸を含む水溶性ポリアミド
クレー材料A:実施例2aによるポリアミド層状シリケート組成物
クレー材料B:実施例2bによるポリアミド層状シリケート組成物
有機クレー:Cloisite A20, 第4級アンモニウム化合物で処理したモンモリロナイト、Southern Clay Products Inc., USA
ガラス繊維:Vetrotex 995, France
Arburg射出成形ユニット上で試験片を製造した。シリンダー温度は、PA6及びPA12を用いる実施例に関しては240℃〜280℃の範囲であり、PA6T/10Tを用いる実施例に関しては300℃〜320℃であった。成形型温度は、PA6又はPA12を用いる場合は60〜80℃であり、PA6T/10Tを用いる場合は約120℃であった。回転速度は、15m/分のスクリュー周速度が得られるように選択した。
引張弾性率、降伏応力、降伏応力中の伸び:
ISO−527、1mm/分の引張速度;
ISO引張試験片、標準規格:ISO/CD−3167、タイプA1、170×20/10×4mm、温度23℃。
ISO−527、50mm/分の引張速度;
ISO引張試験片、標準規格:ISO/CD−3167、タイプA1、170×20/10×4mm、温度23℃。
ISO標準規格11357−1/−2
粒状物。
相対粘度:
DIN EN ISO 307、0.5重量%のm−クレゾール溶液中、温度20℃。
ISO−1133にしたがって、275℃及び5kgの負荷で行った。
HDT A(1.8MPa):
ISO−75;
ISO衝撃試験片、80×10×4mm。
灰化によってクレー材料又はナノ複合材料中のクレー鉱物濃度を求めた。この目的のために、粒状物を白金ルツボ中に秤量し、一定重量になるまでマッフルタイプの炉内において550℃で灰化した。
TA Instrument TGA Q500を用いてTGA曲線を記録した。試料を、白金ルツボ内で、窒素雰囲気中において20K/分の加熱速度で500℃に加熱し、重量損失を記録した。
ポリアミド層状シリケート濃縮物の製造は、好ましくは水相によって行う。即ち、第1工程において、水溶性ポリアミドの水溶液を層状シリケート又は水中の層状シリケートの分散液と合わせる。水溶性ポリアミド、層状シリケート、及び水の混合物の水濃度は、2〜98重量%の範囲、好ましくは5〜90重量%の範囲、特に好ましくは10〜80重量%の範囲である。混合及び膨潤段階の後、乾燥によって水を取り除く。この目的のために、上記の溶液/分散液を80〜100℃において蒸発させるか又は噴霧乾燥にかける。しかしながら、オプションとして、実際の乾燥の前に遠心分離を用いて水性混合物/分散液の処理クレーに関する濃縮を行うこともできる。これにより、水だけでなく過剰量の水溶性ポリアミドも除去されるので、この方法によればより高く濃縮された、即ちより低い水溶性ポリアミドの含量を有するクレー材料を得ることができる。
製造に関する実施例:
実施例2A:
溶液1:37.5gの水溶性ポリアミドを、室温において500gの水中に溶解した。
2つの溶液A及びBを合わせて、1時間撹拌し、次に12時間静置した。
60重量%の水溶性ポリアミド及び40重量%の層状シリケートを含むポリアミド層状シリケート濃縮液が得られた。
クレー材料としてSomasif ME100(CO-OP Chemicals, Japan)を用いて、実施例2Aと同じようにしてクレー材料Bを製造した。
実施例3〜7及び比較例VB3〜VB6:
熱可塑性ポリマーを上記記載のポリアミド層状シリケート濃縮液と溶融混合することによって、本発明のナノ複合材料を得た。これにより、水溶性ポリアミドを用いて処理したクレーがマトリクスポリマー中に均一に分散された。水溶性ポリアミド溶液の非常に良好な膨潤特性、及び水溶性ポリエーテルアミドと多くのマトリクスポリマー、特に他のポリアミドとの優れた適合性のために、クレー粒子の完全な分散が起こり、このため本発明によるナノ複合材料はクレー凝集物を実質的に含まなかった。
水溶性ポリアミド、ポリアミド層状シリケート濃縮液、及び場合によって用いる添加剤を、定回転二軸押出機(WP ZSK 25)のフィード中に計量投入し、表1及び2に示す条件下で押出した。
(実施例1):
59.82kgのアジピン酸、90.18kgのトリオキサトリデカンジアミン、及び10kgの水を反応器中に充填し、窒素で不活性にし、245℃に加熱した。この温度に達したら直ぐに圧力低下を開始した。この温度に達した後、反応器を1時間以内に常圧に戻した。次に、ポリマーメルトを撹拌しながら245℃において更に1時間保持し、常圧においてその上に窒素を通すことによって反応水を除去した。5bar窒素で圧縮した後、ノズルプレートを通して反応器の内容物を排出した。流動床上でポリマーストランドを冷却した後、これを粒状化した。
Claims (15)
- 少なくとも1種類の水溶性ポリアミド、少なくとも1種類の水溶性コポリアミド、及び/又は少なくとも1種類の水溶性ブロックコポリアミドで処理されている少なくとも1種類の層状シリケートを含み、
全クレー材料に対する層状シリケートの割合が30重量%より多く60重量%以下であることを特徴とするクレー材料。 - 少なくとも1種類の水溶性ポリアミド、少なくとも1種類の水溶性コポリアミド、及び/又は少なくとも1種類の水溶性ブロックコポリアミドが、水溶性ポリエーテルアミド、好ましくは
(a)6〜36個の炭素原子を有する少なくとも1種類の脂肪族、脂環式、及び/又は芳香族ジカルボン酸;及び
(b)2〜36個の炭素原子を有する少なくとも1種類の脂肪族、脂環式、及び/又は芳香族ジアミン;及び/又は
(c)ジエチレングリコールジアミン、トリエチレングリコールジアミン、テトラエチレングリコールジアミン、4,7,10−トリオキサ−1,13−トリデカンジアミン、4,7,10,13−テトラオキサ−1,16−ヘキサデカンジアミンを含む群から選択される少なくとも1種類のジアミン;及び/又は
(d)少なくとも1種類のポリアルキレングリコールジアミン、特にポリエチレングリコールジアミン、ポリプロピレングリコールジアミン、ポリテトラエチレンジアミン;及び/又は
(e)ラクタム及び/又はアミノカルボン酸、好ましくは5〜12個の炭素原子を有するω−アミノカルボン酸;
を重縮合することによって製造することができるポリエーテルアミドを含む群から選択される、請求項1に記載のクレー材料。 - 少なくとも1種類の水溶性ポリアミドが、
(a)6〜36個の炭素原子、好ましくは6〜24個の炭素原子、特に好ましくは6〜12個の炭素原子を有する少なくとも1種類の脂肪族、脂環式、及び/又は芳香族ジカルボン酸、特にアジピン酸;及び
(b)ジエチレングリコールジアミン、トリエチレングリコールジアミン、テトラオキサヘキサデカンジアミン、テトラエチレングリコールジアミン、トリオキサトリデカンジアミンを含む群から選択される少なくとも1種類のジアミン、又は少なくとも1種類のポリアルキレングリコールジアミン、特にポリエチレングリコールジアミン、ポリプロピレングリコールジアミン、ポリテトラエチレンジアミン、好ましくはトリオキサトリデカンジアミン;
を含む重縮合物である、請求項1又は2のいずれかに記載のクレー材料。 - 少なくとも1種類の水溶性ポリアミド、少なくとも1種類の水溶性コポリアミド、及び/又は少なくとも1種類の水溶性ブロックコポリアミドの相対溶液粘度ηrelが、1.3〜3.0、好ましくは1.4〜2.0、特に1.5〜1.9である、請求項1〜3のいずれかに記載のクレー材料。
- 全クレー材料に対する層状シリケートの割合が、34〜55重量%、特に好ましくは38〜52重量%である、請求項1〜4のいずれかに記載のクレー材料。
- 全クレー材料に対する少なくとも1種類の水溶性ポリアミド、少なくとも1種類の水溶性コポリアミド、及び/又は少なくとも1種類の水溶性ブロックコポリアミドの割合が、40〜70重量%、好ましくは45〜66重量%、特に好ましくは48〜62重量%である、請求項1〜5のいずれかに記載のクレー材料。
- 少なくとも1種類の層状シリケートが、バーミキュライト、タルカム、及び/又はスメクタイト、特にナトリウムモンモリロナイト、マグネシウム、モンモリロナイト、カルシウムモンモリロナイト、アルミニウムモンモリロナイト、ノントロナイト、ベイデライト、ボルコンスコイト、ヘクトライト、サポナイト、ソーコナイト、ソボカイト、スチーブンサイト、スビンフォルダイト、及び/又はカオリナイトを含む群から選択される、請求項1〜6のいずれかに記載のクレー材料。
- (a)少なくとも1種類の水溶性ポリアミド、少なくとも1種類の水溶性コポリアミド、及び/又は少なくとも1種類の水溶性ブロックコポリアミドの水溶液を、
(b)少なくとも1種類の層状シリケートの水性分散液と混合し、
滞留時間の後に水を除去する、請求項1〜7のいずれかに記載のクレー材料の製造方法。 - (a)溶液中の少なくとも1種類の水溶性ポリアミド、少なくとも1種類の水溶性コポリアミド、及び/又は少なくとも1種類の水溶性ブロックコポリアミドの質量濃度が、0.2〜45重量%、好ましくは1.0〜20重量%、特に好ましくは2.0〜10重量%であり;及び/又は
(b)分散液中の少なくとも1種類の層状シリケートの質量濃度が、0.1〜20重量%、好ましくは1.0〜10重量%、特に好ましくは1.5〜5重量%である;
請求項8に記載の方法。 - 成形化合物の水不溶性熱可塑性マトリクス相内に分散している請求項1〜7のいずれかに記載のクレー材料を含む熱可塑性成形化合物。
- (a)成形化合物に対するクレー材料の重量割合が、1〜50重量%、好ましくは4〜33重量%、特に好ましくは5〜20重量%であり;及び/又は
(b)成形化合物に対するマトリクス相の重量割合が、50〜99重量%、好ましくは67〜96重量%、特に好ましくは80〜95重量%である;
請求項10に記載の成形化合物。 - 熱可塑性マトリクス相が、ポリアリーレンスルフィド、ポリラクトン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリ(メタ)アクリレート、ポリスルホン、ポリシロキサン、ポリアミド、ポリエーテルアミド、ポリエステルアミド、及び/又はこれらの混合物を含む群から選択される、請求項10又は11のいずれかに記載の成形化合物。
- 少なくとも1種類の添加剤及び/又は耐衝撃性改良剤が、好ましくは成形化合物に対して0.3〜30重量%、特に好ましくは0.5〜20重量%の重量割合で含まれている、請求項10〜12のいずれかに記載の成形化合物。
- 請求項10〜13のいずれかに記載の成形化合物から製造される成形物品。
- パイプ、建具、ガス輸送用の輪郭体、圧縮空気パイプ、ホイル、包装目的のための容器、工業用及び消費者製品用のハウジング、或いは携帯電話ハウジングとしての、請求項14に記載の成形物品の使用。
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