JP3248287B2 - ポリアミドの製造方法 - Google Patents

ポリアミドの製造方法

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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の製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリアミドはその優れた加工性、耐久
性、耐熱性、ガスバリア性、耐薬品性から繊維、フィル
ム、樹脂として産業用、民生用に幅広く使用されてい
る。
【0003】ポリアミドを重合する方法としては、溶融
重合法、固相重合法、アニオン重合法が広く知られてお
り実用化されている。
【0004】またポリアミドを製造する方法としては、
バッチ式重合装置を用いる方法(特開昭48−7929
7号公報)や連続重合装置を用いる方法(特開昭49−
20758号公報)、固相重合装置を用いる方法(特開
昭62−20527号公報)、溶融重合と固相重合を組
み合わせる方法(特開平4−50231号公報)などが
提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】これらの方法はいずれ
も実用上有用な製造方法である。しかしながら、これら
の方法は多様なポリアミドを同一の設備から簡便に製造
するには適していないという問題があった。
【0006】以上の状況に鑑み、本発明は、多様なポリ
アミドを簡便に製造することを課題とし、鋭意検討した
結果、ポリアミド低縮合物またはポリアミド(a)と
ポリアミド原料である炭素数4〜18の脂肪族アルキレ
ンジアミンまたはメタキシリレンジアミンとテレフタル
酸またはイソフタル酸から得られる塩を溶融機中で反応
させることにより、多種多様なポリアミドを簡便に製造
できることを見出し本発明に到達した。
【0007】すなわち本発明は、 (1)1%硫酸溶液の25℃における相対粘度(ηr)
が1.04以上1.8未満であるポリアミド低縮合物
とポリアミド原料である炭素数4〜18の脂肪族アルキ
レンジアミンまたはメタキシリレンジアミンとテレフタ
ル酸またはイソフタル酸から得られる塩を溶融機中で反
応させることを特徴とするポリアミドの製造方法。
【0008】(2)1%硫酸溶液の25℃における相対
粘度(ηr)が1.8以上6.0以下であるポリアミド
(a)とポリアミド原料である炭素数4〜18の脂肪族
アルキレンジアミンまたはメタキシリレンジアミンとテ
レフタル酸またはイソフタル酸から得られる塩を溶融機
で反応させることを特徴とするポリアミドの製造方法で
ある。
【0009】本発明に用いるポリアミド低次縮合物また
はポリアミド(a)としては、例えば環状ラクタムの開
環重合物、アミノカルボン酸の重縮合物、ジカルボン酸
とジアミンとの重縮合物などが挙げられ、具体的にはナ
イロン6、ナイロン4・6、ナイロン6・6、ナイロン
6・10、ナイロン6・12、ナイロン11、ナイロン
12などの脂肪族ポリアミドまたは脂肪族ポリアミド低
縮合物、ポリ(メタキシレンアジパミド)、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
イソフタルアミド)、ポリ(テトラメチレンイソフタル
アミド)などの脂肪族−芳香族ポリアミドまたは脂肪族
−芳香族ポリアミド低次縮合物、およびこれらの共重合
体や混合物または共重合や混合物の低次縮合物を挙げる
ことができる。ここで1%硫酸溶液の相対粘度(ηr)
は1.04〜6.0の範囲にあることが必要で、好まし
くは1.06〜4.0、さらに好ましくは1.08〜
3.5の範囲である。ηrが1.04未満では溶融機中
での反応が遅く、また6.0を越えるとポリアミド原料
との混合性に問題があるだけでなく、得られるポリアミ
ドの流動性が損なわれるため好ましくない。
【0010】本発明においては、ポリアミド原料である
塩として、炭素数4〜18の脂肪族アルキレンジアミン
またはメタキシリレンジアミンとテレフタル酸またはイ
ソフタル酸から得られる塩を採用する。また、本発明の
目的を損なわない範囲であれば、ポリアミド原料である
単量体または塩としてラクタム類、炭素数5〜18の
脂肪族アミノカルボン酸、炭素数4〜18の脂肪族アル
キレンジアミンまたはメタキシリレンジアミンと炭素数
2〜18の脂肪族アルキレンジカルボン酸から得られる
が併用されていても構わない。
【0011】ラクタム類の具体例としては、ε−カプロ
ラクタム、ζ−エナントラクタム、η−カプリルラクタ
ム、ω−ラウロラクタムなどがある。
【0012】炭素数5〜18の脂肪族アミノカルボン酸
の具体例としては、6−アミノカプロン酸、11−アミ
ノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸などがある。
【0013】炭素数4〜18の脂肪族アルキレンジアミ
ンの具体例としては、1,4−ジアミノブタン、1,5
−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,
7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、
1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、
1,11−ジアミノウンデカン、1,12−ジアミノド
デカン、1,13−ジアミノトリデカン、1,14−ジ
アミノテトラデカン、1,15−ジアミノペンタデカ
ン、1,16−ジアミノヘキサデカン、1,17−ジア
ミノヘプタデカン、1,18−ジアミノオクタデカンな
どがある。
【0014】炭素数2〜18の脂肪族アルキレンジカル
ボン酸の具体例としては、シュウ酸、マロン酸、コハク
酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン
酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、プラ
シリン酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、オク
タデカン二酸などがある。
【0015】溶融機中での反応性からは、塩を含む原料
採用することが好ましい。また、炭素数4〜18の脂
肪族アルキレンジアミンまたはメタキシリレンジアミン
とテレフタル酸またはイソフタル酸から得られる塩と
融機に供給するポリアミド低次縮合物またはポリアミド
(a)と同組成でも良いし、異なる組成でも構わな
い。本発明の目的からは、異なる組成とすることが好ま
しい。
【0016】溶融機に供給するポリアミド低次縮合物ま
たはポリアミド(a)と炭素数4〜18の脂肪族アルキ
レンジアミンまたはメタキシリレンジアミンとテレフタ
ル酸またはイソフタル酸から得られる塩の割合は特に限
定しないが、炭素数4〜18の脂肪族アルキレンジアミ
ンまたはメタキシリレンジアミンとテレフタル酸または
イソフタル酸から得られる塩が50モル%以下、好まし
くは45モル%以下、特に好ましくは40モル%以下が
好ましい。炭素数4〜18の脂肪族アルキレンジアミン
またはメタキシリレンジアミンとテレフタル酸またはイ
ソフタル酸から得られる塩の比率が高くなると、得られ
るポリアミド中に未反応物が残りやすくなり好ましくな
い。
【0017】本発明で用いる溶融機としては、押出機、
ニーダーなど汎用の溶融機を用いることができるが、二
軸押出機、二軸ニーダーが好ましい。
【0018】溶融機内の温度は、270℃〜370℃の
範囲が好ましく、より好ましくは280℃〜360℃、
さらに好ましくは280℃〜350℃である。溶融機で
の滞留時間は特に定めないが、好ましくは30秒以上、
特に好ましくは40秒以上である。滞留時間が短いと有
効に反応が進行しないため好ましくない。本発明の効果
を高め有効に反応を進めるには、L/Dの長い溶融機を
用いる、多段ベントを設ける、溶融機を2台以上直列に
して用いるなどの方法が有効である。
【0019】得られたポリアミドは必要に応じて固相重
合してさらに重合度を上げることもできる。
【0020】本発明で得られるポリアミドには充填剤を
添加することができる。充填剤としては、ガラス製の繊
維あるいはビーズ、タルク、カオリン、ウォラストナイ
ト、マイカ、シリカ、アルミナ、ケイソウ土、クレー、
石コウ、ベンガラ、グラファイト、二酸化チタン、酸化
亜鉛、銅、ステンレスなどの粉状または板状の無機系化
合物、他のポリマー繊維(炭素繊維)などであり、好ま
しくはガラス繊維である。ガラス繊維として特に好まし
いのは直径3〜20μm程度の連続長繊維のストランド
から作られたガラスロービング、ガラスチョップドスト
ランド、ガラス糸などである。かかる充填剤の配合割合
は該ポリアミド100重量部に対して0〜200重量部
の範囲にあることが好ましい。
【0021】本発明のポリアミドに充填剤を配合する方
法については特に制限がなく、公知のいずれの方法も使
用することができる。配合方法の具体例としてはポリア
ミドのペレットに充填剤をドライブレンドし、これを単
軸スクリューまたは二軸スクリュー押出機で溶融混練す
る方法などが挙げられる。生産性からは、溶融機途中に
サイドフィードする方法が生産効率が高く好ましい。
【0022】本発明のポリアミドには、任意の工程にお
いて、触媒、耐熱安定剤、耐候性安定剤、可塑剤、離型
剤、滑剤、結晶核剤、顔料、染料、他の重合体などを添
加することができる。これらの添加剤としては、耐熱安
定剤(ヒンダードフェノール系、ヒドロキノン系、ホス
ファイト系およびこれらの置換体、ヨウ化銅、ヨウ化カ
リウムなど)、耐候性安定剤(レゾルシノール系、サリ
シレート系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン
系、ヒンダードアミン系など)、離型剤および滑剤(モ
ンタン酸およびその塩、そのエステル、そのハーフエス
テル、ステアリルアルコール、ステアラミドおよびポリ
エチレンワックスなど)、顔料(硫化カドミウム、フタ
ロシアニン、カーボンブラックなど)および染料(ニグ
ロシンなど)、他の重合体(他のポリアミド、ポリエス
テル、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポ
リフェニレンスルフィド、液晶ポリマー、ポリエーテル
スルフォン、ABS樹脂、SAN樹脂、ポリスチレン、
アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレ
ン・α−オレフィン共重合、アイオノマー樹脂、SB
S、SEBSなど)を挙げることができる。
【0023】ポリアミド原料である炭素数4〜18の脂
肪族アルキレンジアミンまたはメタキシリレンジアミン
とテレフタル酸またはイソフタル酸から得られる塩と共
ラクタム類を用いた場合、アルカリ重合触媒の少量添
加が溶融機中での反応促進に有効であり、その他の原料
を用いた場合リン系触媒の添加が有効である。押出機中
での適度な反応促進およびポリアミドの色調改善には特
に次亜リン酸ソーダの添加が有効である。
【0024】添加剤のコンパウンドは、生産性の点か
ら、溶融機において反応と同時あるいは連続で行うのが
より好ましい。
【0025】本発明のポリアミドは、繊維、フィルム、
樹脂、接着剤、塗料などに有効である。樹脂の用途例と
しては、スイッチ類、超小型スライドスイッチ、DIP
スイッチ、スイッチのハウジング、ランプソケット、結
束バンド、コネクタ、コネクタのハウジング、コネクタ
のシェル、ICソケット類、コイルボビン、ボビンカバ
ー、リレー、リレーボックス、コンデンサーケース、モ
ーターの内部部品、小型モーターケース、ギヤ・カム、
ダンシングプーリー、スペーサー、インシュレーター、
ファスナー、バックル、ワイヤークリップ、自転車用ホ
イール、キャスター、ヘルメット、端子台、電動工具の
ハウジング、スターターの絶縁部分、スポイラー、キャ
ニスター、ラジエタータンク、チャンバータンク、リザ
ーバータンク、ヒューズボックス、エアークリーナーケ
ース、エアコンファン、ターミナルのハウジング、ホイ
ールカバー、吸排気パイプ、ベアリングリテナー、シリ
ンダーヘッドカバー、インテークマニホールド、ウォー
ターパイプインペラ、クラッチレリーズ、スピーカー振
動板、耐熱容器、電子レンジ部品、炊飯器部品、プリン
ターリボンガイドなどに代表される電気・電子関連部
品、自動車・車両関連部品、家庭・事務電気製品部品、
コンピューター関連部品、ファクシミリ・複写機関連部
品、機械関連部品、その他各種用途に有効である。
【0026】
【実施例】以下に実施例を示し本発明をさらに詳しく説
明する。なお、実施例および比較例中の諸特性は次の方
法で測定した。
【0027】(1)融点(Tm) DSC(PERKIN−ELMER7型)を用い、サン
プル8〜10mgを昇温速度20℃/minで測定して
得られた融解曲線の最大値を示す温度を(T)とする。
サンプル8〜10mgを昇温速度20℃/minで加熱
しT+20℃で5分間保持し、次に、20℃/minの
降温速度で30℃まで冷却し、30℃で5分保持した
後、再び20℃/minの昇温速度でT+20℃まで加
熱する。この時の融解曲線の最大値を融点(Tm)とし
た。
【0028】(2)相対粘度(ηr) JIS K6810に従って、サンプル1gを98%濃
硫酸100mlに溶解し、25℃の相対粘度を測定し
た。
【0029】(3)ポリアミド中の未反応物の定量 サンプル5gをサンプルミルで粉砕し平均粒度100μ
m程度の粉末にした後、沸水中で24時間未反応物を抽
出し、定量した。
【0030】(4)外観 サンプルを熱プレスで厚み1〜2mmのシートとし、外
観を目視で判定した。 ○:均一で滑らか ×:不均一、縞模様など
【0031】実施例1 表1に示す組成比の原料を30mmφ、L/D=45.
5の2軸押出機に供給し反応させた。押出機の内温は3
20℃、平均滞留時間は250秒に設定した。押出機に
はベント口を設け、反応で生じた水を除去した。得られ
たポリ(ヘキサメチレンアジパミド−ヘキサメチレンテ
レフタラミド)共重合体(66/6T)の組成は66/
6T=86/14モル%、ηr=2.3であり、未反応
物も1%以下であった。
【0032】実施例2〜6 表1に示す条件の他は実施例1と同様の方法でポリアミ
ドを製造した。結果を表1に示す。実施例の方法では、
いずれの組成も安定した良外観で高分子量のポリアミド
が得られた。
【0033】比較例1〜2 ポリアミド低次縮合物またはポリアミド(a)のηrが
本発明から外れたものにつき表1に示す条件の他は実施
例1と同様の方法で反応を試みた。結果を表1に示す。
ηrの低いポリアミド低次縮合物とジアミンとジカルボ
ン酸の塩を用いた場合(比較例1)は押出機での反応が
進行せず、固形物として回収できなかったばかりか、発
泡状物の中に10%以上の未反応物が含まれていた。η
rの高いポリアミドとジアミンとジカルボン酸の塩を用
いた場合(比較例2)は未反応物は少なく反応は進行し
ていると認められるが、ポリアミドの組成が不均一であ
り外観上も縞模様が認められた。
【0034】
【表1】
【0035】
【発明の効果】本発明の特徴は本発明の製造方法を用い
ることにより、簡便な方法で多様なポリアミドを製造す
ることができる点にある。
───────────────────────────────────────────────────── 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 - 69/36

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1%硫酸溶液の25℃における相対粘度
    (ηr)が1.04以上1.8未満であるポリアミド低
    次縮合物とポリアミド原料である炭素数4〜18の脂肪
    族アルキレンジアミンまたはメタキシリレンジアミンと
    テレフタル酸またはイソフタル酸から得られる塩を溶融
    機中で反応させることを特徴とするポリアミドの製造方
    法。
  2. 【請求項2】 1%硫酸溶液の25℃における相対粘度
    (ηr)が1.8以上6.0以下であるポリアミド
    (a)とポリアミド原料である炭素数4〜18の脂肪族
    アルキレンジアミンまたはメタキシリレンジアミンとテ
    レフタル酸またはイソフタル酸から得られる塩を溶融機
    で反応させることを特徴とするポリアミドの製造方法。
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