JP2021091861A - ポリアミド微粒子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)ポリアミドの単量体(A)とポリマー(B)の合計100質量部に対し、ポリアミドの単量体(A)が40質量部以上90質量部未満であり、ポリマー(B)の存在下、(a)工程から(c)工程の順で実施しポリアミド微粒子を製造する方法であって、重合開始時にポリアミドの単量体(A)とポリマー(B)が均一に溶解しており、重合後にポリアミド微粒子が析出することを特徴とするポリアミド微粒子の製造方法。
(a)加圧下、得られるポリアミドの結晶化温度より高い温度で加熱する。
(b)得られるポリアミドの結晶化温度より高い温度を維持しながら、圧力を低減する。
(c)得られるポリアミドの結晶化温度より高く、得られるポリアミドの融点+20℃以下の温度で重合する。
(2)(a)工程でポリアミドの単量体(A)とポリマー(B)の混合物に、さらに水を存在させる、(1)に記載のポリアミド微粒子の製造方法。
(3)(b)工程で水を除去し常圧にすることを特徴とする、請求項(2)記載のポリアミド微粒子の製造方法。
(4)(c)工程での重合が常圧下行われることを特徴とする(1)から(3)のいずれかに記載のポリアミド微粒子の製造方法。
(5)ポリマー(B)がポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールの共重合体、およびこれらのアルキルエーテル体である(1)から(4)のいずれかに記載のポリアミド微粒子の製造方法。
(6)ポリアミドの単量体(A)が、4−ブタンラクタム、ε−カプロラクタム、ω−ラウロラクタム、4−アミノ酪酸、6−アミノヘキサン酸、12−アミノドデカン酸、1,4−ジアミノブタン、ヘキサメチレンジアミン、1,10−ジアミノデカン、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、テレフタル酸、イソフタル酸、デカンジアミン、ウンデカンジアミン、およびドデカンジアミンから選ばれる少なくとも1種である(1)から(5)のいずれかに記載のポリアミド微粒子の製造方法。
(a)工程では、加圧下、得られるポリアミドの結晶化温度より高い温度で加熱する。
かかる工程においては、ポリアミドの単量体(A)やポリマー(B)、得られるポリアミドを酸化による劣化させない観点からアルゴンや窒素などの不活性ガスの雰囲気下で実施することが好ましい。
ポリアミド微粒子の真球性を示す真球度は、90以上である。真球度が90に満たない場合には、化粧品や塗料の用途において、より滑らかな感触を与えることができない場合がある。真球度は、好ましくは92以上、より好ましくは93以上、さらに好ましくは95以上である。またその上限値は定義から100である。
実施例中、用いる測定は下記の通りである。
ポリアミド微粒子の数平均粒子径は、走査型電子顕微鏡写真から無作為に100個の粒子直径を特定し、その算術平均を求めることにより算出した。上記写真において、真円状でない場合、即ち楕円状のような場合は、粒子の最大径をその粒子径とした。また粒度分布指数は、上記で得られた粒子径の値を、下記数値変換式に基づき算出した。
ポリアミド微粒子の真球度は、走査型電子顕微鏡写真から無作為に30個の粒子を観察し、その短径と長径から下記数式に従い算出した。
日本工業規格(JIS規格)JIS K 5101「 顔料試験方法 精製あまに油法」に準じ、ポリアミド微粒子約100mgを時計皿の上に精秤し、精製アマニ油(関東化学株式会社製)をビュレットで1滴ずつ徐々に加え、パレットナイフで練りこんだ後に、試料の塊ができるまで滴下と練りこみを繰り返し、ペーストが滑らかな硬さになった点を終点とし、滴下に使用した精製アマニ油の量から吸油量(mL/100g)を算出した。
日本工業規格(JIS規格)JIS R 1626(1996)「気体吸着BET法による比表面積の測定方法」に従い、日本ベル製BELSORP−maxを用いて、ポリアミド微粒子約0.2gをガラスセルに入れ、80℃で約5時間減圧脱気した後に、液体窒素温度におけるクリプトンガス吸着等温線を測定し、BET法により算出した。
日本工業規格(JIS規格)JIS K7121(1987)“プラスチックの相転移温度測定方法”に準じ、TAインスツルメント社製示差走査熱量計(DSCQ20)を用いて、窒素雰囲気下、30℃からポリアミドの融点を示す吸熱ピークから30℃高い温度まで20℃/分の速度で昇温した後に1分間保持し、20℃/分の速度で30℃まで温度を冷却した。さらに30℃で1分間保持した後、再度吸熱ピークから20℃/分で昇温させた。この2回目の昇温の際に出現する吸熱ピークの頂点を融点とし、該吸熱ピークの高温側のベースラインを低温側に延長した直線と、融解ピークの高温側の曲線に勾配が最大になる点で引いた接線の交点の温度を溶融完了温度、1回目の降温時に現れる発熱ピークの頂点を結晶化温度とした。測定に要したポリアミド微粒子は約8mgである。
ポリアミドの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法を用い、ポリメチルメタクリレートによる校正曲線と対比させて分子量を算出した。測定サンプルは、ポリアミド微粒子約3mgをヘキサフルオロイソプロパノール約3gに溶解し調整した。
装置:Waters e−Alliance GPC system
カラム:昭和電工株式会社製HFIP−806M×2
移動相:5mmol/Lトリフルオロ酢酸ナトリウム/ヘキサフルオロイソプロパノール
流速:1.0mL/min
温度:30℃
検出:示差屈折率計
ポリマー(B)の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法を用い、ポリエチレングリコールによる校正曲線と対比させて分子量を算出した。測定サンプルは、ポリマー(B)約3mgを水約6gに溶解し調整した。
装置:株式会社島津製作所製 LC−10Aシリーズ
カラム:東ソー株式会社製TSKgelG3000PWXL
移動相:100mmol/L塩化ナトリウム水溶液
流速:0.8mL/min
温度:40℃
検出:示差屈折率計
3Lのオートクレーブにε−カプロラクタム(富士フイルム和光純薬株式会社製試薬特級)360g、ポリエチレングリコール(富士フイルム和光純薬株式会社製試薬一級ポリエチレングリコール10,000、分子量9,000)240g、脱イオン水150gを加え密封後、窒素で1MPaまで加圧し0.1MPaまで放圧する工程を3回繰り返し、容器内を窒素置換した後、圧力を0.1MPaに調整し容器を密閉した。初めに(a)工程として、パドル型攪拌翼を用い90rpmで攪拌を開始し、温度を250℃まで昇温した。この際系内の圧力は2.7MPaであった。次に(b)工程として、0.02MPa/分の速度で放圧を行いながら温度を低下させ、常圧となった際の温度は212℃であった。最後に(c)工程として、重合温度220℃とし、窒素を流しながら1時間重合を行い、3Lの水に内容物を吐出し、ポリアミド微粒子のスラリーを得た。得られたスラリーのろ過を行い、ろ上物に水を1000mL加え、80℃で洗浄を行った。その後300μmの篩を通過させたスラリー液をろ過して単離したろ上物を80℃で12時間真空乾燥させ、粉末を292g(収率81%)得た。得られた粉末の融点はポリアミド6同等の215℃、溶融完了温度は232℃、結晶化温度は167℃であり、分子量は75,000であった。また走査型電子顕微鏡での観察からこの粉末は真球で表面平滑、中実な微粒子形状であり、数平均粒子径は28μm、粒度分布指数は1.32、真球度は96、アマニ油吸油量は56mL/100gであった。製造条件と得られたポリアミド微粒子の特性を表1および表2に示す。
脱イオン水100g、攪拌速度60rpmに変更した以外は、実施例1と同様にし、真球で表面平滑、中実な数平均粒子径27μmのポリアミド微粒子を得た。製造条件と特性を表1および表2に示す。
分子量の異なるポリエチレングリコール(富士フイルム和光純薬株式会社製試薬一級ポリエチレングリコール35,000、分子量24,500)に変更した以外は、実施例1と同様にし、真球で表面平滑、中実な数平均粒子径5μmのポリアミド微粒子を得た。製造条件と特性を表1および表2に示す。
攪拌速度40rpmに変更した以外は、実施例1と同様にし、真球で表面平滑、中実な数平均粒子径68μmのポリアミド微粒子を得た。製造条件と特性を表1および表2に示す。
分子量の異なるポリエチレングリコール(富士フイルム和光純薬株式会社製試薬一級ポリエチレングリコール6,000、分子量7,700)、脱イオン水を50g、(a)工程の温度を230℃で3時間とした以外は、実施例1と同様にし、真球で表面平滑、中実な数平均粒子径50μmのポリアミド微粒子を得た。製造条件と特性を表1および表2に示す。
分子量の異なるポリエチレングリコール(富士フイルム和光純薬株式会社製試薬一級ポリエチレングリコール20,000、分子量18,600)、脱イオン水を150gに変更した以外は、実施例5と同様にし、真球で表面平滑、中実な数平均粒子径13μmのポリアミド微粒子を得た。製造条件と特性を表1および表2に示す。
ε−カプロラクタム(富士フイルム和光純薬株式会社製試薬特級)480g、ポリエチレングリコール(富士フイルム和光純薬株式会社製試薬一級ポリエチレングリコール10,000、分子量9,000)120gに変更した以外は、実施例1と同様にし、真球で表面平滑、中実な数平均粒子径26μmのポリアミド微粒子を得た。製造条件と特性を表1および表2に示す。
ε−カプロラクタム(富士フイルム和光純薬株式会社製試薬特級)340g、アミノカプロン酸(富士フイルム和光純薬株式会社製試薬特級)20gに変更した以外は、実施例1と同様にし、真球で表面平滑、中実な数平均粒子径26μmのポリアミド微粒子を得た。製造条件と特性を表1および表2に示す。
ε−カプロラクタムを12−アミノドデカン酸(富士フイルム和光純薬株式会社製試薬特級)360g、脱イオン水300g、(a)工程の温度を210℃、(b)工程の最低温度を180℃、(c)工程での重合温度を190℃に変更した以外は、実施例1と同様にし、真球で表面平滑、中実な数平均粒子径30μmのポリアミド微粒子を得た。製造条件と特性を表1および表2に示す。
ε−カプロラクタム(富士フイルム和光純薬株式会社製試薬特級)480g、ポリエチレングリコール(富士フイルム和光純薬株式会社製試薬一級ポリエチレングリコール10,000、分子量9,000)120g、脱イオン水を50gとした以外は、実施例1と同様にし、真球で表面平滑、中実な数平均粒子径5μmのポリアミド微粒子を得た。製造条件と特性を表1および表2に示す。
ε−カプロラクタム(富士フイルム和光純薬株式会社製試薬特級)480g、ポリエチレングリコール(富士フイルム和光純薬株式会社製試薬一級ポリエチレングリコール6,000、分子量7,700)120g、脱イオン水を100gとした以外は、実施例1と同様にし、真球で表面平滑、中実な数平均粒子径48μmのポリアミド微粒子を得た。製造条件と特性を表1および表2に示す。
(b)工程の最低温度を168℃、(c)工程の重合温度を208℃に変更した以外は、実施例1と同様にしたが、ガット状の塊状物となり粒子が得られなかった。製造条件と特性を表1および表2に示す。
(c)工程での重合温度を246℃に変更した以外は実施例1と同様にしたが、ガット状の塊状物となり粒子が得られなかった。製造条件と特性を表1および表2に示す。
ε−カプロラクタム(富士フイルム和光純薬株式会社製試薬特級)240g、ポリエチレングリコール(富士フイルム和光純薬株式会社製試薬一級ポリエチレングリコール10,000、分子量9,000)360gとし、(a)工程と(b)工程を240℃、(c)を248℃とした以外は実施例1と同様に粒子化を行い、真球で表面平滑、中実な数平均粒子径28μmのポリアミド微粒子を得た。製造条件と特性を表1および表2に示す。
Claims (7)
- ポリアミドの単量体(A)とポリマー(B)の合計100質量部に対し、ポリアミドの単量体(A)が40質量部以上90質量部未満であり、ポリマー(B)の存在下、(a)工程から(c)工程の順で実施しポリアミド微粒子を製造する方法であって、重合開始時にポリアミドの単量体(A)とポリマー(B)が均一に溶解しており、重合後にポリアミド微粒子が析出することを特徴とするポリアミド微粒子の製造方法。
(a)加圧下、得られるポリアミドの結晶化温度より高い温度で加熱する。
(b)得られるポリアミドの結晶化温度より高い温度を維持しながら、圧力を低減する。
(c)得られるポリアミドの結晶化温度より高く、得られるポリアミドの融点+20℃以下の温度で重合する。 - (a)工程でポリアミドの単量体(A)とポリマー(B)の混合物に、さらに水を存在させる、請求項1に記載のポリアミド微粒子の製造方法。
- (b)工程で水を除去し常圧にすることを特徴とする、請求項2記載のポリアミド微粒子の製造方法。
- (c)工程での重合が常圧下行われることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のポリアミド微粒子の製造方法。
- ポリアミドの単量体(A)とポリマー(B)の合計100質量%に対し、ポリアミドの単量体(A)が50質量%超90質量%未満である、請求項1から4のいずれかに記載のポリアミド微粒子の製造方法。
- ポリマー(B)がポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールの共重合体、およびこれらのアルキルエーテル体である請求項1から5のいずれかに記載のポリアミド微粒子の製造方法。
- ポリアミドの単量体(A)が、4−ブタンラクタム、ε−カプロラクタム、ω−ラウロラクタム、4−アミノ酪酸、6−アミノヘキサン酸、12−アミノドデカン酸、1,4−ジアミノブタン、ヘキサメチレンジアミン、1,10−ジアミノデカン、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、テレフタル酸、イソフタル酸、デカンジアミン、ウンデカンジアミンおよびドデカンジアミンから選ばれる少なくとも1種である請求項1から6のいずれかに記載のポリアミド微粒子の製造方法。
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