JP2017530218A - 交互繰り返し単位を有するコポリアミド - Google Patents
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Abstract
Description
− 複雑になる場合があるジカルボン酸の高価な誘導体化工程(関与する活性化分子及び/又は溶媒を再利用又は破棄すること)、
− アミド交換反応を回避するための、熱放散及び/又は低い重縮合温度の困難な制御などの制約、
− 残留溶媒の乾燥除去又は抽出除去などの更なる反応工程、及び/又は
− プロセスにおける最大許容粘度のための制限されたポリマー濃度による反応器の制限された使用
であり得る。
a)ジアミンXと、ジカルボン酸又はその誘導体Yとを反応させ、それによりXYXジアミンを生成する工程と、
b)XYXジアミンを、ジカルボン酸Z又はその誘導体と反応させ、それによりその塩XYX,Zを生成する工程(この場合、塩は、a)で得られたXYXジアミンのカチオン及びジカルボン酸Zのアニオンを含むか、又は更にはこれからなる)と、
c)規格ISO 11357−3(2009)に従って、10℃/分の加熱速度でDSCによって測定される、工程b)の後に得られた塩の融点より少なくとも5℃低い温度で、b)で得られた塩XYX,Zを固相重合する工程と
を含み、
PA XYは、C2〜C36ジカルボン酸及びC2〜C36ジアミンから得られた半晶性の半芳香族ポリアミド又は脂肪族ポリアミドであり、且つPA XZは、C2〜C36ジカルボン酸及びC2〜C36ジアミンから得られた半晶性の半芳香族ポリアミド又は脂肪族ポリアミドであり、且つY及びZは、異なるジカルボン酸又はその誘導体である。本発明に関連して、工程c)は、固相重合である。また、固相重合は、「直接」固相重合と表され得る。固相重合という用語は、本明細書では直接固相重合プロセスとして理解され得る。こうしたプロセスでは、一般的に、使用される塩は粉末などの粒状材料であり、且つその目的は、結果として生じるポリマーを粒状材料として得ることである。本明細書で使用される塩材料は、例えば、スプレー乾燥、溶液からの沈殿、又は固体ジカルボン酸との液体ジアミンの反応を伴う乾燥経路プロセスなどによって得られた塩粉末又は粒状材料であり得る。塩は、圧縮された粉末粒子の特定の形状を有することができる。固相重合プロセスは、溶融重合及び直接によって得られたポリアミドプレポリマーの固相後重合を含むプロセスなどの任意の周知の固相重合プロセスであり得る。任意選択的に、塩は、溶融又は固相処理によって得られた処理された形態であり得る。
− AA(本発明に関連してジアミン成分「X」である)、
− BBはジカルボン酸であり、BB1はYであり、且つBB2はZである。
すべてのモノマーのモル合計=1である。
(式中、/FBB1は、すべてのBBモノマーのモノマーBB1(本発明ではYとしても表される)のモル分率である)を有するDevaux et al.,J.Pol.Sci.:Pol.Phys.20,1875−1880(1982)に従う確率分布から算出され得、これは、式(II):
によって算出される。
− 第1のポリアミドXY(式中、Yは、テレフタル酸又はイソフタル酸などのフタル酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸又は2,6−ナフタレンジカルボン酸などの別の芳香族ジカルボン酸からなる群から選択されるか、又はYは、環式脂肪族ジカルボン酸である)、及び
− 第2のポリアミドXZ(式中、Zは、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼレ酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカンジオン酸、テトラデカン二酸、ヘキサデカン二酸、オクタデカン二酸、及び例えばPripol 1009などの二量化脂肪酸など、全体で少なくとも6個の炭素原子を含む脂肪族ジカルボン酸からなる群から選択される)
の交互単位を有する。
[材料]
材料、1,4ジアミノブタン(DAB)、ヘキサメチレンジアミエン(HMDA)、ビス(2−エチルヘキシル)テレフタル酸、ジメチルテレフタル酸(DMT)、アジピン酸、セバシン酸、及びカリウムトリフロウロ酢酸をAcrosから得た。水素添加された二量化脂肪酸をCrodaからPripol 1009として得た。1,18−オクタデカン二酸をEmerox(Emerox 118)から得た。DMSO、DMF、ナトリウムエトキシド、アセトン、ヘキサフルオロプロパノール、及びエタノール(96%)をAcrosから得た。すべての化学物質を受け取ったままの状態で使用した。
1H−NMR及び13CNMRスペクトルを、313Kで作動する5mmの極低音に冷却されたプローブを備えたBruker 500MHzの分光計で取った。13C NMRの場合、CDCl3を含む特別挿入された5mmの管を使用して、H2SO4に試料を溶解した。CHCl3シグナルを7.24ppmで基準として取った。
コポリアミドのランダム度Rは、以下の式から決定され:
(導入部で言及された式)
式中、FBB1は、コポリマーにおけるすべてのBBモノマー(Y+Z)のモノマーBB1(又はY)のモル分率である。
FBB2は、コポリマーにおけるすべてのBBモノマー単位のモノマーBB2(又はZ)のモル分率である。
[実施例1a(EX 1a):ジ−(4−アミノブチル)テレフタルアミド(4T4ジアミン)の調製]
フラスコに30gのビス(2−エチルヘキシル)テレフタル酸、及び80gの1,4−ジアミノブタンを入れ、50℃まで加熱し、その後、ナトリウムエトキシド(4g)を加えた。17時間後に反応混合物を室温まで冷却し、その後、0.7 mLの脱塩水を加えて触媒を急冷した。得られた混合物をアセトン(1L)中で沈殿及び濾過し、固体をアセトンで洗浄した。粗材料(14.6g)をN,N−ジメチルホルムアミド(DMF、600mL)から再結晶化させ、その後、固体をDMF(2×50mL)で2回洗浄し、アセトン(2×100mL)で2回洗浄し、50℃で50ミリバールの真空において少量の窒素流によって乾燥させ、純粋な固体の白色物4T4を得た。ビス(2−エチルヘキシル)テレフタル酸の変換は、1H−NMRにより95%であった。ジアミンは、20K/分で記録した203℃でDSC融解ピークを有した。
ジメチルテレフタル酸(DMT)(195g、1.0モル)及びDAB(880g、10モル)の混合物を、窒素注入口及び還流冷却器を有する3リットルの撹拌式丸底フラスコ内で95℃まで加熱した。形成したメタノールを蒸留によって除去した。8時間後、95℃で濃い懸濁液を濾過した。次いで、フィルターのケーキを85℃で500mlのトルエンで撹拌した。生成物を濾過によって収集し、毎回60mlの熱トルエン(85℃)で3回洗浄した。最後に、生成物を毎回150mlのエタノール(96%)で2回洗浄し、50℃で50ミリバール真空において少量の窒素流によって乾燥した。毎回5リットルのn−ブチルアセテートを100gの生成物に加え、10分間にわたり大気圧で還流し、室温までゆっくり冷却し、濾過することにより、生成物を3つの分量で再結晶化させた。収集した生成物を、50℃で50ミリバール真空において少量の窒素流によって乾燥した。4T4ジアミンの全収率は228gであった。
379グラムの1,6−ヘキサメチレンジアミン及び78.1グラムのジメチルテレフタル酸を窒素雰囲気下で80℃まで加熱し、6時間にわたり80℃で撹拌した。懸濁液を室温まで冷却し、1LのTHFを加えた。混合物を30分間にわたり撹拌及び濾過した。生成物を1,4−ジオキサンから再結晶化させ、白色の結晶性粉末(41%収率)として6T6ジアミンを得た。
[実施例3(EX3):4T4,6塩の調製]
20mlのエタノール(96%)及び5mlのDMSOを、0.218gの実施例1aの4T4ジアミンを入れた100mlの丸底フラスコに加えた。固体が溶解するまで、混合物を還流下で撹拌し加熱した。0.103gのアジピン酸を室温で10mlのエタノール(96%)に溶解した。溶液を混ぜ合わせて混合した後、室温まで冷却させた。クリーム状の白色の沈殿を濾過し、エタノールで洗浄し、50℃で50ミリバール真空において少量の窒素流によって乾燥した。
20mlのエタノール(96%)及び5mlのDMSOを、0.218gの実施例1aの4T4ジアミンを入れた100mlの丸底フラスコに加えた。固体が溶解するまで、混合物を還流下で撹拌し加熱した。0.144gのセバシン酸を室温で10mlのエタノール(96%)に溶解した。溶液を混ぜ合わせて混合した後、室温まで冷却させた。クリーム状の白色の沈殿を濾過し、エタノールで洗浄し、50℃で50ミリバール真空において少量の窒素流によって乾燥した。
45mlのエタノール(96%)及び15mlのDMSOを、0.202gの実施例1aの4T4ジアミンを入れた100mlの丸底フラスコに加えた。溶解するまで混合物を還流下で加熱した。0.226gの1,18−オクタデカン二酸を95℃で還流下において10mlのエタノール(96%)に溶解した。溶解したジカルボン酸を4T4ジアミン溶液に加え、混ぜ合わした溶液を還流しながら2時間にわたり混合し、次いで室温まで冷却した。クリーム状の白色の沈殿を濾過し、エタノールで洗浄し、50℃で50ミリバール真空において少量の窒素流によって乾燥した。
8リットルのエタノール(96%)及び8リットルのDMSOを、202gの実施例1bの4T4ジアミンと混合した。混合物を30分の時間にわたり120℃で混合圧力容器において加熱した。混合しながら、256gの1,18−オクタデカン二酸を溶融し、反応器内で溶融物として4T4ジアミン溶液に加えた。混合物を室温まで冷却し、濾過し、エタノールで洗浄し、50℃で50ミリバール真空において少量の窒素流によって乾燥した。収率:450gの4T418塩。
50mlのエタノール(96%)及び5mlのDMSOを、0.206gの実施例1aの4T4ジアミンを入れた100mlの丸底フラスコに加えた。混合物を1時間にわたり還流下で加熱撹拌した。0.42gのPripol 1009を室温で4mlのエタノール(96%)に溶解した。この溶液を4T4溶液に加え、次いで撹拌しながら熱から取り除き冷却した。白色の沈殿を濾過及び収集し、50℃で50ミリバール真空において少量の窒素流によって乾燥した。
10mlのエタノール(96%)及び8mlのDMSOを、0.237gの6T6ジアミンを入れた100mlの丸底フラスコに加えた。混合物を15分間にわたり還流下で撹拌し、加熱した。0.102gのアジピン酸を室温で10mlのエタノール(96%)に溶解した。溶液を混ぜ合わせ、混合後に室温まで冷却した。白色の沈殿を濾過し、エタノールで洗浄し、空気流が通過することによって一定の重量までドラフトにおいて室温で乾燥した。収率は0.265gであった。
10mlのエタノール(96%)及び8mlのDMSOを、0.237gの6T6ジアミンを入れた100mlの丸底フラスコに加えた。混合物を15分間にわたり還流下で撹拌し、加熱した。0.142gのセバシン酸を室温で10mlのエタノール(96%)に溶解した。溶液を混ぜ合わせ、混合後に室温まで冷却した。白色の沈殿を濾過し、エタノールで洗浄し、空気流が通過することによって一定の重量までドラフトにおいて室温で乾燥した。収率は0.286gであった。
10mlのエタノール(96%)及び8mlのDMSOを、0.237gの6T6ジアミンを入れた100mlの丸底フラスコに加えた。混合物を15分間にわたり還流下で撹拌し、加熱した。0.220gの1,18−オクタデカン二酸を80℃で10mlのエタノール(96%)に溶解した。溶液を混ぜ合わせ、混合後に室温まで冷却した。白色の沈殿を濾過し、エタノールで洗浄し、空気流が通過することによって一定の重量までドラフトにおいて室温で乾燥した。収率は0.370gであった。
[実施例10(EX 10):交互PA4T/410コポリマーへの4T4,10塩の重合]
4T4,10塩(8.442mg)をアルミニウムの0.04mlのるつぼに秤量し、0.05mmの孔で穿孔されるアルミニウム蓋で閉じた。試料を10K/分の加熱速度で25℃から120℃までTGA計測器で加熱し、5分間にわたり120℃で維持した。次いで、試料を10K/分で190℃まで加熱し、300分間にわたり190℃で維持した。これを50ml/分で窒素雰囲気下において行った。全プロセスにわたり、8.19%の質量損失を記録し、試料が190℃にある間、6.23%の質量損失が生じた。
実施例5aの4T4,18塩(7.654mg)をアルミニウムの0.04mlのるつぼに秤量し、0.05mmの孔で穿孔されるアルミニウム蓋で閉じた。試料を10K/分で25℃から120℃までTGA機で加熱し、5分間にわたり120℃で維持した。次いで、試料を10K/分で190℃まで加熱し、300分間にわたり190℃で維持した。これを50ml/分で窒素雰囲気下において行った。全プロセスにわたり、6.62%の質量損失を記録し、試料が190℃にある間、5.81%の質量損失が生じた。
実施例5bの4T4,18塩(350g)を、2リットルのフラスコを備えたロータリーエバポレーター(rotavap)に秤量し、排出及び窒素での充填によって不活性化した。フラスコを190℃まで油浴で加熱し、6時間にわたりこの温度に維持し、水を蒸留除去させた。次いで、含有物を窒素流下で冷却し、322gのPA4T4,18ポリアミドを得た。309℃の融点を有した。
4T4,36塩(8.442mg)をアルミニウムの0.04mlのるつぼに秤量し、0.05mmの孔で穿孔されるアルミニウム蓋で閉じた。試料を10K/分で25℃から120℃までTGA計測器で加熱し、5分間にわたり120℃で維持した。次いで、試料を10K/分で190℃まで加熱し、300分間にわたり190℃で維持した。これを50ml/分で窒素雰囲気下において行った。全プロセスにわたり、4.15%の質量損失を記録し、試料が190℃にある間、4.01%の質量損失が生じた。
9.85mgの6T6,6塩で出発し、200℃で600分間にわたり反応させ、これを実施例10のように調製した。DSC融点313℃。
9.95mgの6T6,10塩で出発し、600分間にわたり反応させ、これを実施例10のように調製した。190℃での観察された質量損失は、6.1重量%であった。DSC融点283℃。
6.01mgの6T6,18塩で出発し、200℃で600分間にわたり反応させ、これを実施例10のように調製した。観察された質量損失は、5.6重量%であった。DSC融点252℃。
[比較例1(CE 1):ランダムPA4T/418(50/50モル/モル)]
PA4T/418オリゴマーを2リットルの圧力オートクレーブで調製した。DAB(280g、3.18モル)を490gの水と混合して反応器に入れ、撹拌しながらテレフタル酸(216g、1.3モル)及び1,18オクタデカン二酸(409g、1.3モル)を加えた。反応器を不活性条件(窒素)下で閉じた。含有物を30分で200℃まで加熱した。混合物を加熱することによって圧力を一定に維持しながら、この温度で300mlの水を50分にわたり蒸留除去により除去した。次いで、混合物を加熱することによって圧力を一定に維持しながら、温度を10分で230℃まで増加させ、更なる90mlの水を20分にわたり蒸留除去した。次いで、温度を10分で250℃まで上昇させ、混合物を20分間にわたり反応させた。反応器の含有物を、大気圧で不活性化した容器にフラッシュし、蒸気をフラッシング容器から除いた。生成物を窒素流下及び2:1の重量比での気流下において、260℃で4時間にわたり固定層反応器内で加熱した。生成物は、13C−NMRスペクトルのピーク積分から算出される70J/gの低い融解エンタルピー及び1.0のR値を示した。
PA6T/610を2リットルの圧力オートクレーブで調製した。HMDA(217g、2.67モル)及び0.5gのナトリウムヒポホスフィット一水和物を338gの水に溶解し、反応器に入れた。撹拌しながら217gのPTA(1.31モル)、及び267gのセバシン酸(1.31モル)、及び1.7gの安息香酸(0.014モル)を加えた。反応器を閉じ、60分で250℃まで加熱した。水を蒸発させることによって圧力を24バールに維持しながら、混合物を180分間にわたりその温度に維持した。次いで、反応温度を280℃まで上昇させ、水を反応器から除くことによって60分にわたり大気圧まで圧力を解放した。次いで、生成物溶融物を反応器から解放して水浴で冷却した。生成物を90℃で16時間にわたり、50ミリバールで真空オーブン下で乾燥した。生成物は、272℃のDSC融点及び35J/gの融解エンタルピーを有した。
PA4T/46オリゴマーを0.008リットルの圧力オートクレーブで、Gaymansら(Journal of Polymer Science,vol.27,no.2,1989,p.423−430)に従って調製した。46塩(DAB及びアジピン酸の等モル量の塩、0.96g、4.1ミリモル)を4T塩(DAB及びテレフタル酸の等モル量の塩、1.04g、4.1ミリモル)と混合して反応器へ入れた。粉末混合物上で0.058gのDAB及び0.1gの水を加えた。反応器を不活性条件(窒素)下で閉じた。含有物を60分で210℃まで加熱し、40分間にわたりその温度で維持した。次いで、閉じた反応器を5分で室温まで冷却した。生成物を粉砕し、粉末を窒素流下及び2:1の重量比での気流下において、260℃で4時間にわたり固定層反応器内で反応させた。生成物は、13C−NMRスペクトルのピーク積分から算出される0.94のR値を示した。
11.46g(0.130モル)のDAB及び39.05g(0.124モル)の1,18−オクタデカン二酸の混合物を含む100mlのガラス反応器(磁気撹拌棒及び還流冷却器を備えた)のセラミック加熱マントルを、窒素雰囲気下で、続いて145℃で105分間、160℃で60分間、180℃で225分間にわたり、続いて250℃で945分間にわたり加熱することによってPA418を調製した。生成物を冷却し粉末に粉砕し、16時間にわたり50ミリバールの真空圧で乾燥した。
Claims (13)
- 第1のポリアミドPA XY及び第2のポリアミドPA XZの交互単位XY及びXZを有するPA XY/XZコポリアミドの製造のためのプロセスであって、
a)ジアミンXと、ジカルボン酸又はその誘導体Yとを反応させ、それによりXYXジアミンを生成する工程と、
b)前記XYXジアミンを、ジカルボン酸又はその誘導体Zと反応させ、それによりその塩XYX,Zを生成する工程と、
c)規格ISO 11357−3(2009)に従って、10℃/分の加熱速度でDSCによって測定される、工程b)の後に得られた前記塩XYX,Zの融点より少なくとも5℃低い温度で、b)で得られた前記塩XYX,Zを固相重合する工程と
を含み、
○PA XYは、C2〜C36ジカルボン酸及びC2〜C36ジアミンから得られた半晶性の半芳香族ポリアミド又は脂肪族ポリアミドであり、
○PA XZは、C2〜C36ジカルボン酸及びC2〜C36ジアミンから得られた半晶性の半芳香族ポリアミド又は脂肪族ポリアミドであり、且つY及びZは、異なるジカルボン酸又はその誘導体である、プロセス。 - Yは、芳香族ジカルボン酸又は環式脂肪族ジカルボン酸である、請求項1に記載のプロセス。
- Yは、テレフタル酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、若しくは1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、又はそれらの誘導体である、請求項1に記載のプロセス。
- Zは、少なくとも6個の炭素原子を含む脂肪族ジカルボン酸又はその誘導体である、請求項1に記載のプロセス。
- Xは、C2〜C18ジアミンからなる群から選択される直鎖型脂肪族ジアミンである、請求項1に記載のプロセス。
- Xは、偶数の数の炭素原子を含む直鎖型脂肪族ジアミンである、請求項5に記載のプロセス。
- Xは、1,4−ジアミノブタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,10−ジアミノデカン、1,12−ジアミノドデカン、及び1,18−ジアミノオクタデカンからなる群から選択される、請求項5又は6に記載のプロセス。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載のプロセスによって得られる交互XY及びYZ単位を有するPA XY/XZコポリアミドであって、Devaux et al.,J.Pol.Sci.:Pol.Phys.20,1875−1880(1982)による確率分布から算出される、ジアミン13C−NMRにおける中間のC原子の積分比によって決定される少なくとも1.5のランダム度Rを有する、PA XY/XZコポリアミド。
- ランダムコポリマーの融点を少なくとも5℃超える範囲の融解温度を有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のプロセスによって得られる交互XY及びYZ単位を有するPA XY/XZコポリアミド。
- ポリアミド組成物であって、
− 請求項1〜7のいずれか一項に記載のプロセスによって得られるか、又は請求項8若しくは9に記載の交互単位XY及びYZを有するPA XY/XZコポリアミドと、
− 少なくとも1つの更なる成分と
を含む、ポリアミド組成物。 - 前記少なくとも1つの更なる成分の1つは、更なるポリアミドであり、前記組成物は、交互単位XY及びXZ、並びに前記更なるポリアミドを有するPA XY/XZコポリアミドのブレンド物である、請求項10に記載のポリアミド組成物。
- 前記PA XY/XZコポリアミドは、溶融処理、溶液処理、又は固相処理からなる群から選択されるプロセスによって更なるポリアミドとともに処理される、請求項10又は11に記載のポリアミド組成物。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の又は請求項8若しくは9に記載のPA XY/XZコポリアミド、或いは請求項10〜12のいずれか一項に記載のポリアミド組成物を含む物品。
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