JP4093142B2 - ポリアミド多孔質粒子の製造方法 - Google Patents
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化学的粉末化法は、ポリアミドの溶媒と非溶媒を選択することにより、比較的均一な品質の粉末が製造できることから、機能性を有するポリアミド粒子には、最もこの方法が適していると考えられている。
本発明は、ナイロン11やナイロン12などの融点200℃より低い結晶性脂肪族ポリアミド又は、ナイロン11やナイロン12などの吸水率が4%以下の低吸湿性の結晶性脂肪族ポリアミドから、比較的均一な粒子径を有し、比表面積が大きいポリアミド多孔質粒子を、ポリマー溶液を加熱することなく、ポリマーの析出法により、容易に安定して製造できる方法を提供することを目的とする。
本発明は、ナイロン11やナイロン12などの融点200℃より低い結晶性脂肪族ポリアミド、又はナイロン11やナイロン12などの吸水率が4%以下の低吸水率の結晶性脂肪族ポリアミドから、ポリマー析出法により、容易に安定して、比較的均一な粒子径を有し、比表面積が大きいポリアミド多孔質粒子を得ることが出来る。
(1)ナイロン11やナイロン12などの融点200℃より低い結晶性脂肪族ポリアミド又は、ナイロン11やナイロン12などの吸水率が4%以下の低吸水率の結晶性脂肪族ポリアミドなどの結晶性脂肪族ポリアミドを、芳香族アルコールなどの良溶媒に溶解してポリマー溶液(A)を得る工程、
(2)ポリマー溶液(A)に、結晶性脂肪族ポリアミドに対して析出能力の弱い脂肪族多価アルコールと水とからなる溶剤又は脂肪族多価アルコールからなる溶剤を加えて、ポリマーの懸濁液(B)を得る工程、
(3)ポリマーの懸濁液(B)に、結晶性脂肪族ポリアミドに対して析出能力の強い非溶媒、例えば脂肪族アルコールや脂肪族ケトンなどを加えてポリアミドを沈殿させる工程、
さらに必要に応じて、
(4)沈殿したポリアミドを分離、洗浄、乾燥などを行う工程
からなるポリアミド多孔質粒子の製造方法である。
1.ポリアミド多孔質粒子が、平均粒子径0.1〜30μmである。
2.ポリアミド多孔質粒子が、粒子径分布指数1.0〜1.50である。
3.ポリアミド多孔質粒子が、比表面積100〜80000m2/kgである。
4.ポリアミド多孔質粒子が、多孔度指数5〜100である。
各種触媒の担持体、電子写真のトナー、表示機器などの電子材料、クロマトグラフィー、吸着材など食品工業、化粧品分野、および医療分野などの機能性粒子として供給できる。
特に結晶性脂肪族ポリアミドとしては、ナイロン11やナイロン12などの融点200℃より低い結晶性脂肪族ポリアミド、又はナイロン11やナイロン12などの低吸水率の結晶性脂肪族ポリアミドが好ましい。
結晶性脂肪族ポリアミドとしては、テレフタル酸、イソフタル酸などの芳香族成分やキシリレンジアミンなどの芳香環を有する成分などを、共重合成分として少なくても10重量%含んだものを用いることが出来る。
融点は、示差熱走査熱量計(DSC)より求めることができる。
S:多孔粒子の比表面積[m2/kg]、
S0:同一粒子径の円滑な球状粒子の比表面積[m2/kg]とする。
円滑な球の比表面積(S0)は、数式(2)に従い算出することができる。
dobs:観測される数平均球状粒子径[m]、
ρ:ポリアミドの密度[kg/m3]とする。
ここで、ポリアミド12の密度を、1100kg/m3とする。
ポリアミド溶液(A)に、ポリアミドに対して析出能力の弱い貧溶媒などの溶剤を加え、ポリマーが析出しても、沈殿することがほとんどなく、静置により、ポリマーの懸濁状態の分散液を形成させる工程である。
この工程では、ポリマー溶液(A)に溶剤を加えると、一時的に透明な溶液状態となるが、その後懸濁状態になることが好ましい。
この工程では、ポリアミドの懸濁液を得るために、ポリアミド溶液(A)に溶剤を加えても良く、又は、溶剤にポリアミド溶液(A)を加えても良い。
溶剤は、ポリアミドに対して析出能力の弱い貧溶媒を用いることができる。
溶剤は、ポリアミド溶液(A)とが少なくとも部分的に相容するものを用いることが出来る。
溶剤としては、脂肪族多価アルコール又はこれらの誘導体を用いることが出来る。
溶剤は、本発明の目的を損なわない範囲で水を含むことができる。
脂肪族多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどを挙げることができる。また、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリンおよびその誘導体を用いることができる。
溶剤として、1価アルコールを用いると、分散した球状の粒子ができにくくなり好ましくない。
ポリマーの懸濁液(B)に、脂肪族アルコールや脂肪族ケトンなどのポリアミドに対して析出能力の強い非溶媒を加えて、5分〜48時間後にポリアミドが析出し、沈殿させる工程が好ましい。
ポリマーの懸濁液(B)に、非溶媒を加えて、直ちに又は、5分未満でポリアミドが析出、沈殿する場合、球状粒子が得られない場合があり好ましくない。
非溶媒としては、メタノール、エタノールなどの脂肪族アルコール、アセトンなどの脂肪族ケトン、水など、又はこれらの混合溶液が好ましい。
非溶媒の添加割合は、ポリマー懸濁液に対して、十分大量に添加することが好ましいが、懸濁液100重量部に対して、好ましくは100〜1000重量部、さらに好ましくは100〜800重量部である。
沈殿したポリアミドを分離、洗浄、乾燥などを行う工程を行うことが好ましく、説明する。
ポリアミドの良溶媒又は溶剤が、ポリマー粒子に残存しないように、十分洗浄することが好ましい。
ポリマーの沈殿物は、洗浄の後、乾燥することが好ましい。
ポリマーの沈殿物の乾燥方法は、風乾、加熱乾燥、減圧乾燥、真空乾燥など公知の方法を用いることが出来る。加熱する場合、温度は、融点より低い温度が好ましく、50〜120℃が好ましい。
ポリアミド粒子の粒子形状と大きさは、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察する。球形粒子の粒径は、SEM写真より測定し、球形と異なる粒子の粒径は、投影面積から相当円の直径を測定する。
数平均粒子径(Dn)及び体積平均粒子径(Dv)は、100個の粒子径より数式(4)及び数式(5)に従い、算出する。粒度分布指数(PDI)は、数式(6)に従い算出する。
Dn:数平均粒子径、Dv:体積平均粒子径、PDI:粒度分布指数とする。
ポリアミド粒子の比表面積は、窒素吸着によるBET法3点測定で行う。
水銀ポロシメーターで測定した。測定範囲は0.0034〜400μmで測定した。平均細孔径を求めた。
ポリアミドの融解熱は、示差走査熱量計(DSC)で測定する。DSCの測定は、窒素中で、昇温速度5℃/分の条件で、室温から昇温を行い、温度範囲120〜230℃の吸熱ピークの面積を算出する。
ポリアミド12(宇部興産製,3014U、分子量14,000)を、m−クレゾール溶液200gに溶解し、濃度0.1重量%m−クレゾール溶液を得る。このm−クレゾール溶液に、溶剤としてグリセリン70gを攪拌しながら徐々に添加した。温度30℃であった。添加後、10分間攪拌を続け、混合溶液は均一透明であった。混合溶液の撹拌を止め、静置して240分後に、混合溶液は懸濁状態になった。さらに24時間静置した後、懸濁の混合溶液に非溶媒としてメタノール1200mlを投入し、ポリマーを析出沈殿させた。その後、沈殿ポリマーを濾別し、ろ紙上で、メタノール1000mlで、2回洗浄した。ポリマーを、温度100℃で、12時間、真空乾燥で乾燥させ、粉末状ポリマーを0.16gを得た。
ポリアミド濃度を0.5重量%とした以外は,実施例1と同様にした。得られた多孔質球状粒子の特性を、結果を表2に示す。
ポリアミドのm−クレゾール溶液に、溶剤としてグリセリンを加えると懸濁溶液が得られた。
ポリアミド濃度を2重量%とした以外は,実施例1と同様にした。得られた多孔質球状粒子の特性を、結果を表2に示す。得られた粒子の走査型電子顕微鏡写真を図2に示す。
ポリアミドのm−クレゾール溶液に、溶剤としてグリセリンを加えると懸濁溶液が得られた。
グリセリン70gに代えて,エチレングリコール30gとした以外は、実施例1と同様にして、ポリマー粒子を得た。結果を表2に示す。
ポリアミドのm−クレゾール溶液に、溶剤としてエチレングリコールを加えると懸濁溶液が得られた。
ポリアミド12(宇部興産製,3014U、分子量14,000)を、m−クレゾール溶液200gに溶解し、濃度0.1重量%m−クレゾール溶液を得る。このm−クレゾール溶液に、メタノール478gを投入したところ、懸濁溶液を得ることなく、ポリマーが直ちに析出沈殿した。その後、沈殿ポリマーを濾別し、ろ紙上で、メタノール1000mlで、2回洗浄した。ポリマーを、温度100℃で、12時間、真空乾燥で乾燥させた。
沈殿物を走査型電子顕微鏡で観察すると、球状粒子にならず、沈殿物は不定形状のものであった。
グリセリン添加量を5gとした以外は、実施例3と同様にした。得られた多孔質球状粒子の結果を表2に示す。
ポリアミドのm−クレゾール溶液に、溶剤としてグリセリンを加えると懸濁溶液が得られた。
グリセリン添加量を80gとした以外は、実施例3と同様にした。得られた多孔質球状粒子の結果を表2に示す。
ポリアミドのm−クレゾール溶液に、溶剤としてグリセリンを加えると懸濁溶液が得られた。
ポリアミド濃度を2重量%とし、m−クレゾールの代わりにフェノールを用い、ポリアミドのフェノール溶液100gに溶剤としてグリセリン40gを加え、保持温度は30℃とした以外は、実施例3と同様にした。得られた多孔質球状粒子の特性を、結果を表2に示す。得られた粒子の走査型電子顕微鏡写真を図2に示す。
ポリアミドのフェノール溶液にグリセリンを添加後、24時間後に懸濁状態が得られた。
グリセリン35gに代えて、グリセリン20gと水15gとした以外は、実施例3と同様にした。多孔質球状粒子であった。結果を表2に示す。
ポリアミド12(宇部興産製,3014U、分子量14,000)のペレットをDSCで融解熱を測定した。融解温度範囲130〜190℃で62.0J/gであった。
ポリアミド12に代えて、ポリアミド6(宇部興産製ナイロン6、1013B、分子量:1,3000)に代えたほかは,実施例3と同様にした。懸濁液は生成したが,非溶媒で析出し、電子顕微鏡で観察すると,不均一な網目膜状であった。
Claims (8)
- 結晶性脂肪族ポリアミドを溶媒に溶解させてポリマー溶液(A)を得る工程、
そのポリマー溶液(A)に脂肪族多価アルコールと水とからなる溶剤又は脂肪族多価アルコールからなる溶剤を加えポリマー懸濁液(B)を得る工程、
ポリマー懸濁液(B)に非溶媒を加えてポリアミド多孔質粒子を沈殿させる工程からなるポリアミド多孔質粒子の製造方法。 - 結晶性脂肪族ポリアミドが、融点200℃より低い結晶性脂肪族ポリアミドであることを特徴とする請求項1項記載のポリアミド多孔質粒子の製造方法。
- 結晶性脂肪族ポリアミドが、吸水率4%以下であることを特徴とする請求項1項記載のポリアミド多孔質粒子の製造方法。
- 結晶性脂肪族ポリアミドが、ポリアミド11及びポリアミド12であることを特徴とする請求項1のポリアミド多孔質粒子の製造方法。
- 溶剤が、脂肪族多価アルコール又はこれらの誘導体であることを特徴とする請求項1に記載のポリアミド多孔質粒子の製造方法。
- ポリアミド多孔質粒子が、平均粒子径0.1〜30μm、粒子径分布指数1.0〜1.50であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリアミド多孔質粒子の製造方法。
- ポリアミド多孔質粒子が、比表面積100〜80000m2/kg、多孔度指数5〜100であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のポリアミド多孔質粒子の製造方法。
- 請求項1〜7に記載のポリアミド多孔質粒子の製造方法から得られることを特徴とするポリアミド多孔質粒子。
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