JP3209792B2 - ポリアミド樹脂組成物の製造方法及びその方法により得られたポリアミド樹脂組成物 - Google Patents

ポリアミド樹脂組成物の製造方法及びその方法により得られたポリアミド樹脂組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はポリアミド樹脂組成物の
新規な製造方法及びその方法により得られたポリアミド
樹脂組成物に関するものである。さらに詳しくいえば、
本発明は、金属酸化物がポリアミド樹脂中に極めて均質
に分散することにより、ポリアミド樹脂のもつ柔軟性を
ほとんど損なうことなく、その強度、剛性などの力学的
性質、耐熱性などの熱的性質、屈折率などの光学的性
質、さらには耐水性やガスバリアー性などの性質が改善
され、例えば自動車、電気・電子部品、雑貨などを初め
とする各種成形材料や食品包装用フイルムなどの各種フ
イルム材料などとして好適なポリアミド樹脂組成物を効
率よく製造する方法、及びこの方法により得られた前記
の好ましい性質を有するポリアミド樹脂組成物に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ポリアミド樹脂は、ある程度の強
度や剛性を有するとともに、極めて柔軟性に優れること
から、エンジニアリングプラスチックスとして、各種分
野において幅広く用いられているが、近年さらにポリア
ミド樹脂本来の柔軟性を保持するとともに、強度や剛性
をより向上させて、部品の薄肉化、軽量化を図るべく種
々の検討がなされている。ポリアミド樹脂の強度や剛性
を向上させる最も一般的な方法としては、これまでガラ
ス繊維、炭素繊維などの無機繊維を添加する方法や、タ
ルク、マイカ、カオリンなどの無機フィラーを添加する
方法などが用いられている。しかしながら、これらの充
填剤を添加する方法においては、いずれも強度や剛性を
向上させうるものの、これらの充填剤は樹脂中に数μm
以上のサイズで分散しており、数重量%というかなりの
少量の添加においても成形品の表面の荒れがひどく、表
面光沢が問題となるような用途には適用が困難である
上、靭性が著しく損なわれるのを免れないという欠点が
あった。また、充填によって比重が大きくなり、強度や
剛性が向上することによる軽量化のメリットが発揮され
ないという問題もあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情のもとで、ポリアミド樹脂本来の柔軟性を損なうこと
なく、強度や剛性が改良され、製品の薄肉化や軽量化を
図ることができる上、外観の良好な成形品を与えうるポ
リアミド樹脂組成物を提供することを目的としてなされ
たものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の好
ましい性質を有するポリアミド樹脂組成物を開発すべく
鋭意研究を重ねた結果、ポリアミド樹脂原料中に金属ア
ルコキシドを添加し、この金属アルコキシドを加水分解
縮合させ、これを平行して、あるいはこの反応の後に該
ポリアミド原料を重合させて所望の分子量のポリアミド
樹脂を形成させることにより、ポリアミド樹脂中に金属
酸化物ポリマーが極めて均質に微分散した複合体から成
るポリアミド樹脂組成物が得られ、その目的を達成しう
ることを見い出し、この知見に基づいて本発明を完成す
るに至った。
【0005】すなわち、本発明は、ポリアミド樹脂原料
中に金属アルコキシドを添加し、この金属アルコキシド
を加水分解縮合させるとともに、該ポリアミド樹脂原料
を重合させてポリアミド樹脂を形成させることを特徴と
するポリアミド樹脂と金属酸化物とを主成分とするポリ
アミド樹脂組成物の製造方法、及びこの方法により得ら
れたポリアミド樹脂と金属酸化物とを主成分とするポリ
アミド樹脂組成物を提供するものである。以下、本発明
を詳細に説明する。本発明におけるポリアミド樹脂と
は、主鎖中にアミド結合−NHCO−を含む重合体を総
称し、その原料としては、ジアミンとジカルボン酸との
組合せ、ラクタム類、重合可能なω−アミノ酸類、ジア
ミンとジカルボン酸との塩、これら原料のオリゴマーを
挙げることができる。
【0006】該ジアミンとしては、一般式 H2N−X−NH2 …[1] (式中のXは二価の脂肪族基、二価の脂環式基又は二価
の芳香族基であって、これらの基は適当な置換基を有し
ていてもよい)で示される化合物が用いられる。このよ
うなジアミンとしては、例えばトリメチレンジアミン、
テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、オ
クタメチレンジアミン、フェニレンジアミン類、キシリ
レンジアミン類、2,2,4−又は2,4,4−トリメチル
ヘキサメチレンジアミン、ビス(4−アミノシクロヘキ
シル)メタン、ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘ
キシル)メタン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げら
れる。これらのジアミンは1種用いてもよいし、2種以
上を組み合わせて用いてもよい。
【0007】また、ジカルボン酸としては、一般式 HOOC−Y−COOH …[2] (式中のYは二価の脂肪族基、二価の脂環式基又は二価
の芳香族基であって、これらの基は適当な置換基を有し
ていてもよい)で示される化合物が用いられる。このよ
うなジカルボン酸としては、例えばセバシン酸、オクタ
デカン二酸、スベリン酸、グルタル酸、ピメリン酸、ア
ジピン酸などの脂肪族ジカルボン酸、イソフタル酸、テ
レフタル酸などの芳香族ジカルボン酸、シクロヘキサン
−1,4及び1,3−ジカルボン酸などの脂環式ジカルボ
ン酸などが挙げられる。これらのジカルボン酸は1種用
いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
さらにこれらのジカルボン酸の酸塩化物も重合原料とし
て用いることができる。また、ラクタム類としては、例
えばブチルラクタム、ピバロラクタム、カプロラクタ
ム、カプリルラクタム、エナントラクタム、ウンデカノ
ラクタム、ドデカラクタムなどが挙げられる。これらの
ラクタムは1種用いてもよいし、2種以上を組み合わせ
て用いてもよい。
【0008】さらに重合可能なω−アミノ酸類として
は、例えば6−アミノカプロン酸、7−アミノヘプタン
酸、9−アミノノナン酸、11−アミノウンデカン酸な
どが挙げられる。これらの重合可能なω−アミノ酸は1
種用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよ
い。また、これらの各種のポリアミド原料は数種組み合
わせて用いても問題がない。さらに、本発明におけるポ
リアミド樹脂は2種以上のモノマー単位から成る共重合
ポリアミドも含まれるが、本発明においては、特にナイ
ロン6が好適である。
【0009】本発明において用いられる金属アルコキシ
ドとは、一般式 M(OR)mZn …[3] (式中のMは金属原子、Rは1種又はそれ以上のアルキ
ル基若しくはアリール基、Zは水素原子、ハロゲン原
子、アルキル基、アリール基、水酸基、アルコキシ基、
アリールオキシ基、m+nは金属原子Mの原子価数であ
り、m及びnは共に整数でmは1以上である)で表され
る化合物を示す。金属原子Mとしては、例えばSi、G
e、Snなどの4A族、B、Al、Ga、Inなどの3
A族、Baなどの2A族、Ti、Zrなどの4B族、Z
n、Cdなどの2B族が挙げられる。これらの金属は1
種用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよ
い。これらの金属の中でも特にSiなど比較的加水分解
縮合の速度が遅いものの組合せが操作上好ましい。
【0010】このような金属アルコキシドとしては、例
えばテトラメチルオルソシリケート、テトラエチルオル
ソシリケート(TEOS)、テトラ−n−プロピルオル
ソシリケート、テトラ−n−ブチルオルソシリケート、
エチルトリエトキシシラン、ジエチルジエトキシシラ
ン、テトラ−n−ブトキシスズ、アルミニウム−t−ブ
トキシド、アルミニウム−sec−ブトキシド、アルミ
ニウムイソプロポキシド、バリウムイソプロポキシド、
テトラ−n−ブチルオルソチタネート、テトラエチルオ
ルソチタネート、テトライソプロピルオルソチタネー
ト、テトラオクタデシルオルソチタネートなどを挙げる
ことができるが、これらの中で、テトラエチルオルソシ
リケート等の特にアルコキシシランが好適である。
【0011】これらの金属アルコキシドのポリアミド樹
脂原料への添加は、ラクタム、ω−アミノ酸、ジアミン
とジカルボン酸との組合せ、ジアミンとジカルボン酸と
の塩、これらの原料のオリゴマーなどの溶融液又は溶液
などの液体状態で行われることが望ましいが、金属アル
コキシドの縮合を比較的温和な条件で行うためにラクタ
ム、ω−アミノ酸、ジアミンとジカルボン酸との組合
せ、ジアミンとジカルボン酸との塩の溶液がより好適で
ある。該金属アルコキシドの加水分解縮合は、ポリアミ
ド樹脂原料からポリアミドが生成する重合反応が実質的
に進行する前、その進行と平行して、あるいはその進行
後のいずれにおいても行うことができるが、例えば熱溶
融重縮合の場合、実質上多くの金属アルコキシドの加水
分解縮合の速度はポリアミドの縮合速度に比べて十分に
速いので、ほとんどの場合、ポリアミドの重合が完了す
る前に金属アルコキシドの縮合は終了している。また、
金属アルコキシドの縮合を比較的温和に行うためには、
まず10〜100℃、好ましくは40〜80℃という低
温で金属アルコキシドの縮合を行い、その後昇温してポ
リアミドの重縮合を行うのが有利である。
【0012】金属アルコキシドの加水分解縮合には水が
必須成分であるが、生成する金属アルコキシド縮合体の
構造は縮合時の水分量に依存し、目的とする金属アルコ
キシド縮合体の構造に応じて水分量を調節する。例えば
シリカとの組成物の製造の場合は[H2O]/[Si(O
R)4]がモル比で2以下の場合リニアーな構造となり、
一方5以上では3次元的となることが知られている。強
度や剛性の向上には生成するシリカの構造がある程度3
次元的であることが有利であり、添加する水の量はアル
コキシシランの5当量以上が好適である。また、金属ア
ルコキシドの加水分解縮合の際に比較的低沸点のアルコ
ールを加えることもできる。本発明において金属酸化物
とは金属アルコキシドの加水分解縮合物を示し、したが
って完全な金属酸化物の構造に限定されるものではな
く、リニアーな構造、あるいは分岐構造などから一部水
酸基が残ったような3次元的構造をも含む。
【0013】また、ポリアミドの重合方法については特
に制限はなく、公知のいかなる方法、例えば熱溶融重縮
合、ラクタムの開環重合、溶液重合などの方法を用いる
ことができる。また、重合に際して酢酸や安息香酸など
の一塩基酸、あるいはヘキシルアミン、アニリンなどの
一酸塩基を分子量調節剤として加えることができる。さ
らに、必要に応じ、亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸ナ
トリウム、亜リン酸、次亜リン酸や、ヒンダードフェノ
ールに代表される熱安定剤や重合添加剤を加えることが
できる。本発明におけるポリアミド樹脂の分子量につい
ては特に制限はなく、使用目的などに応じて適宜選ばれ
るが、通常は相対粘度1.5以上、好ましくは2〜5の
範囲で選ばれる。ここで相対粘度とはJIS K-681
0に従って98%硫酸中、ポリマー濃度1重量%、温度
25℃にて測定した溶液粘度である。
【0014】また、本発明のポリアミド樹脂組成物に
は、必要に応じ、本発明の目的が損なわれない範囲で、
通常ポリアミド樹脂組成物に用いられる各種添加成分、
例えばガラス繊維や炭素繊維などの無機繊維、マイカ、
タルク、粘土鉱物、アルミナ、シリカなどの無機フィラ
ー、三酸化アンチモン、水酸化アルミニウムなどの難燃
剤、チタンホワイトなどの顔料や着色剤、さらには無水
マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂、エポキシ基含有化
合物で変性されたスチレン−ブタジエン共重合樹脂、ア
クリルゴム、ナイロン4,6、ナイロン6、ナイロン6,
6、ナイロン12、ポリエーテルアミドやポリエステル
アミドなどのナイロンエラストマー、ポリエチレンテレ
フタレートやポリブチレンテレフタレートなどのポリエ
ステル樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリフェニレン
エーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、フェノ
ール樹脂、エポキシ樹脂などの熱可塑性樹脂、熱可塑性
エラストマー、熱硬化性樹脂などを配合することができ
る。
【0015】
【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明はこれらの例によってなんら限定される
ものではない。なお、組成物の引張り特性は次のように
して求めた。 (1)引張り特性 組成物を285℃において1mm厚平板にプレス成形し、
これをただちに氷水中で急冷後、図1に示す形状のダン
ベル片を打ち抜き、100℃の真空オーブン中で16時
間アニーリングし結晶化させたのち、絶乾状態のまま5
mm/分の速度で引張り試験を行った。なお、測定に際
し、ダンベル片の一定幅のネック部の長さ20mmをLo
として弾性率、強度及び伸びを求めた。
【0016】実施例1 重合器に、原料の混合組成として、テトラエチルオルソ
シリケート3.89g、脱塩水15g、ε−カプロラク
タム19g及び6−アミノカプロン酸2.11gを仕込
み、窒素置換したのち、室温で24時間撹拌し、次いで
80℃まで昇温して10分間撹拌し、これを150℃に
昇温後20分間保持して水を流出させた。その後反応系
の温度を250℃まで昇温し常圧で2時間反応を続けた
のち、約3時間要して50torrまで減圧しこの圧力
でさらに1時間反応を続けた。反応終了後生成ポリマー
を取り出し、これを粉砕後沸騰水中で残存低分子量物を
抽出し、80℃熱風乾燥2時間、100℃真空乾燥18
時間ののち、評価を行った。その結果を第1表に示す。
【0017】実施例2 実施例1において、脱塩水の量を1.34gに変えた以
外は、実施例1と同様にして実施した。その結果を第1
表に示す。
【0018】実施例3 実施例1において、原料の混合組成としてテトラエチル
オルソシリケート3.89g、脱塩水15g、エタノー
ル15g、ε−カプロラクタム19g及び6−アミノカ
プロン酸2.11gを用いた以外は、実施例1と同様に
して実施した。その結果を第1表に示す。
【0019】比較例1 実施例1において、テトラエチルオルソシリケートを用
いなかったこと以外は、実施例1と同様にして実施し
た。その結果を第1表に示す。
【0020】比較例2 実施例1において、原料の混合組成としてサイロイド6
5(富士デビソン化学社製、多孔性シリカゲル、平均粒
径4μm)1.25g、ε−カプロラクタム21.38g
及び6−アミノカプロン酸2.37gを用いた以外は、
実施例1と同様にして実施した。その結果を第1表に示
す。
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】本発明によると、金属酸化物がポリアミ
ド樹脂中に極めて均質に分散することから、ポリアミド
樹脂のもつ柔軟性をほとんど損なうことなく、その強度
や剛性などの力学的性質、耐熱性などの熱的性質、屈折
率などの光学的性質、さらには耐水性やガスバリアー性
などの性質が改善されたポリアミド樹脂組成物が容易に
得られる。このポリアミド樹脂組成物は自動車、電気・
電子部品、雑貨などを初めとする各種成形材料や食品包
装用フイルムなどの各種フイルム材料などとして好適に
用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は実施例及び比較例におけるポリアミド樹
脂組成物の引張り試験において用いられたダンベル片の
形状を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 69/00 - 69/50 C08L 77/00 - 77/12

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリアミド樹脂原料中に金属アルコキシド
    を添加し、この金属アルコキシドを加水分解縮合させる
    とともに、該ポリアミド樹脂原料を重合させてポリアミ
    ド樹脂を形成させることを特徴とするポリアミド樹脂と
    金属酸化物とを主成分とするポリアミド樹脂組成物の製
    造方法。
  2. 【請求項2】金属アルコキシドがアルコキシシランであ
    る請求項1記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。
  3. 【請求項3】ポリアミド樹脂がナイロン6である請求項
    1又は2記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。
  4. 【請求項4】請求項1、2又は3記載の製造方法により
    得られたポリアミド樹脂と金属酸化物とを主成分とする
    ポリアミド樹脂組成物。
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