JP4886991B2 - 高融点ポリアミド12粉末の製造方法 - Google Patents
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Description
このポリアミド12粉末はラウリルラクタムからアニオンタイプの合成方法で合成される。得られた粉末は15μm〜100μmの直径と少なくとも180℃の融点を有する。
レーザー光線でポリアミド粉末を凝集する上記の説明は、溶融が生じさせる全ての放射の場合に当てはまる。
そのΔHfは112±7/Jである。この粉末は下記文献に記載の方法で製造される。
重合は溶剤がラクタムの過飽和状態となる温度で開始するのが好ましい。
(1) 触媒および活性化剤の存在で、
(2) 細かく粉砕した有機または無機の充填材の存在で、1000gのラウリルラクタムに対してこの充填材の配合比率を1.5g以下にし、且つ
(3) 式:R1−NH−CO−R2のアミド(ここで、R1はR3−CO−NH−またはR3−O−と置換でき、R1、R2およびR3はアリール、アルキルまたはシクロアルキルを表し)の存在で、この化合物の配合比率を1000gのラウリルラクタムに対して0.001モル〜0.030モルにする。
本発明の一つの実施例では細かく粉砕した有機または無機の充填材の配合比率は1000gのラウリルラクタムに対して0.05〜1.5gである。この比率は1000gのラウリルラクタムに対して0.2〜1.5であり、さらには、1000gのラウリルラクタムに対して0.35〜1.3g、さらに好ましくは1000gのラウリルラクタムに対して0.35〜0.9gである。
本発明の一つの実施例ではアミドの配合比率は1000gのラウリルラクタムに対して0.002モル〜0.022モル、さらに好ましくは1000gのラウリルラクタムに対して0.005モル〜0.020モルである。
本発明の一つの実施例では、重合は着色染料、TiO2、ガラスファイバ、カーボンファイバ、ナノ−充填材、ナノ−クレー、カーボンナノチューブ、赤外線吸収ピグメント、カーボンブラック、無機充填材または難燃剤の存在下で行う。
本発明はさらに、上記方法で得られたポリアミド12の物品製造での使用にも関するものである。
本発明方法は二重エンベロープまたは螺旋ヒータによる加熱器具と、底部取出し管のような排出装置と、試薬導入器具とを備え、乾燥窒素で置換した攪拌反応装置中で実行できる。反応は連続または不連続(バッチ)で運転できる。
すなわち、再処理や溶解/沈殿等の追加段階なしで粉末が直接得られる。
粉末粒子の寸法はプロセスパラメータで調整できる。粒子の寸法分布の幅が狭いので粉末を取り扱う際のダスト現象を無くすことができる。
下記特許に記載のオルガノゾルプロセスの自由度が保存されるという利点もある:
さらに、粉末の融点に近い温度に長時間曝した後でもポリマーの分子量は増加しない([表3]参照)。従って、放射線下の凝集によって部品を製造する際に性能を変えずに粉末を何度もリサイクルできるということを意味し、さらに、製造中、部品の性質が変化しないということを意味する。さらに、本発明の粉末凝集方法で作られた物品は優れた機械特性を有する([表2]参照)。
触媒はラクタメートを作るのに十分な強い塩基である。触媒の例としてはナトリウム、カリウム、アルカリ金属の水素化物および水酸化物、アルカリ金属のアルコラート、例えばナトリウムメチラートまたはエチラートを挙げることができる。
活性化剤に対する触媒のモル比は0.2〜2、好ましくは0.8〜1.2にすることができる。ラクタム中の触媒の配合比率は0.1〜5モル、好ましくは100モルのラクタムに対して0.3〜1.5モルにするのが好ましい。
好ましいアミドはR1およびR2が同一か互いに相違し、炭素原子数が5のフェニルまたはアルキルのものであり、R1くR3−O−に置換でき、R3は炭素原子数が5のアルキルにすることができる。
本発明の好ましい実施態様では、先ず最初に溶剤とラクタムとを別々または同時に導入し、存在する可能のなる水を除去してから触媒を導入する。その後、活性化剤を連続度的または複数に分けて導入する。本発明方法の各段階が連続的な場合でも、溶剤を反応装置に導入する団塊から始まって粉末を溶剤から分離する最後の段階までサイクルを分けることができるので、「不連続法」とよぶことができる。
実施例3は上記特許文献4(欧州特許第EP192515号公報)に記載の比較例である。
窒素雰囲気下に維持した反応装置中に2800mlの溶剤を入れた後、899gの乾燥したラウリルラクタムと、14.4gのEBSと、0.72gの細かく粉砕し、脱水したシリカとを導入した。300回転/分で攪拌した後、徐々に110℃まで加熱し、真空蒸留で290mlの溶剤を除去して存在する可能性のあるトレース量の水を共沸で除去した。
大気圧に戻した後、窒素下に迅速にアニオン触媒を入れ、1.44gの鉱油中の純度60%の水素化ナトリウムを導入し、攪拌速度を350回転/分に上げ、窒素下で110℃で30分間攪拌した。
次に、温度を100℃にしてから、小型ポンプを用いて選択した活性化剤、すなわちステアリルイソシアネートを反応媒体中へ下記のプログラムに従って連続的に導入した:
(1) 60分かけて10.7gのイソシアネート、
(2) 132分かけて17.7gのイソシアネート。
最初の60分間は温度を100℃に維持し、その後30分かけて120℃に上げ、イソシアネート導入後にさらに120℃を2時間維持した。
その後、重合を終了した。80℃に冷却した後、デカンテーションおよび乾燥してえたポリアミド12粉末は下記の特数を有していた:
固有粘度: 0.99、
粒径は14〜40μmで、粒子の平均直径は24μmで、凝集はしていない。
反応装置に汚れはほとんどなかった。
窒素雰囲気下に維持された反応装置中に2800mlの溶剤を入れた後、899gの乾燥ラウリルラクタムと、7.2gのEBSと、0.36gの細かく粉砕した脱水シリカとを導入した。300回転/分で攪拌を開始した後、ゆっくりと110℃まで加熱し、真空蒸留で290mlの溶剤を除去して存在する可能性のある水沸除去した。
大気圧へ戻してから窒素雰囲気下にアニオン触媒と、1.44gの純度60%の鉱油中の水素化ナトリウムとを迅速に加え、窒素雰囲気下に110℃で30分間、350回転/分で攪拌した。
温度を100.2℃にしてから、小型ポンプを用いて選択した活性化剤、すなわちステアリルイソシアネートを下記プログラムに従って反応媒体中に連続的に導入した:
(1) 60分間でイソシアネート10.7g、
(2) 132分間でイソシアネート17.7g。
最初の60分間は温度を100.2℃に維持し、次に120℃に上げて30分間維持し、イソシアネート導入後にさらに120℃に2時間維持した。その後、重合を終了した。80℃に冷却後、デカンテーションおよび乾燥して得られたポリアミド12粉末は下記の特数を有する:
(1) 固有粘度: 1.12
(2) 粒径分布は3.5〜170μm、平均粒径は51μm、粒子間に凝集はなかった。
(3) 反応装置のよごれはほとんどなかった。
窒素雰囲気下に維持された反応装置中に2800mlの溶剤を入れた後、899gの乾燥ラウリルラクタムと、4.95gのEBSと、0.36gの細かく粉砕した脱水シリカとを導入した。300回転/分で攪拌を開始した後、ゆっくりと110℃まで加熱し、真空蒸留で290mlの溶剤を除去して存在する可能性のある水沸除去した。
大気圧へ戻してから窒素雰囲気下にアニオン触媒と、1.79gの純度60%の鉱油中の水素化ナトリウムとを迅速に加え、窒素雰囲気下に110℃で30分間、400回転/分で攪拌した。
温度を100.5℃にしてから、小型ポンプを用いて選択した活性化剤、すなわちステアリルイソシアネートを下記プログラムに従って反応媒体中に連続的に導入した:
(1) 60分間でイソシアネート3.6g、
(2) 132分間でイソシアネート5.9g。
最初の60分間は温度を100.5℃に維持し、次に120℃に上げて30分間維持し、イソシアネート導入後にさらに120℃に2時間維持した。その後、重合を終了した。80℃に冷却後、デカンテーションおよび乾燥して得られたポリアミド12粉末は下記の特数を有する:
(1) 固有粘度: 1.48
(2) 粒径分布は15〜120μm、平均粒径は30μm、粒子間に凝集はなかった。
(3) 反応装置のよごれはほとんどなかった。
窒素雰囲気下に維持された反応装置中に2800mlの溶剤を入れた後、899gの乾燥ラウリルラクタムと、9.0gのEBSと、0.36gの細かく粉砕した脱水シリカとを導入した。300回転/分で攪拌を開始した後、ゆっくりと110℃まで加熱し、50ミリバールの真空蒸留で290mlの溶剤を除去して存在する可能性のある水沸除去した。
大気圧へ戻してから窒素雰囲気下にアニオン触媒と、1.44gの純度60%の鉱油中の水素化ナトリウムとを迅速に加え、窒素雰囲気下に110℃で30分間、400回転/分で攪拌した。
温度を100.4℃にしてから、小型ポンプを用いて選択した活性化剤、すなわちステアリルイソシアネートを下記プログラムに従って反応媒体中に連続的に導入した:
(1) 60分間でイソシアネート10.7g、
(2) 132分間でイソシアネート17.7g。
最初の60分間は温度を100.4℃に維持し、次に120℃に上げて30分間維持し、イソシアネート導入後にさらに120℃に2時間維持した。その後、重合を終了した。80℃に冷却後、デカンテーションおよび乾燥して得られたポリアミド12粉末は下記の特数を有する:
(1) 固有粘度: 1.10
(2) 粒径分布は15〜120μm、平均粒径は40μm、粒子間に凝集はなかった。
(3) 反応装置のよごれはほとんどなかった。
Claims (14)
- ポリアミド12の粉末は溶解しないラウリルラクタムの溶剤中で、ラウリルラクタムの溶液アニオン重合によってポリアミド12の粉末を製造する方法において、上記溶液アニオン重合を:
(1) 触媒および活性化剤の存在で、
(2) 細かく粉砕したシリカの存在で、1000gのラウリルラクタムに対してこのシリカの配合比率を0.05g以上且つ1.5g未満にし、
(3) 式:R1−NH−CO−R2のアミド(ここで、R1はR3−CO−NH−またはR3−O−と置換でき、R1、R2およびR3はアリール、アルキルまたはシクロアルキルを表し)の存在で、このアミド化合物の配合比率を1000gのラウリルラクタムに対して0.001モル〜0.030モルにし、
(4) ラクタムが過飽和状態になる溶剤の温度で重合を開始する、
ことを特徴とする、ISO規格11357に従って20℃/分の加熱速度でDSC(走査比差熱法)で測定した最初の加熱時の融点が180℃〜184℃であるポリアミド12の粉末の製造方法。 - 上記シリカの配合比率が1000gのラウリルラクタムに対して0.2〜1.5gである請求項1に記載の方法。
- 上記シリカの配合比率が1000gのラウリルラクタムに対して0.35〜1.3gである請求項2に記載の方法。
- 上記シリカの配合比率が1000gのラウリルラクタムに対して0.35〜0.9gである請求項3に記載の方法。
- 上記アミドをエチレンビスステアラミド(EBS)およびエチレンビスオレアラミド(EBO)の中から選択する請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 上記アミドの配合比率が1000gのラウリルラクタムに対して0.002モル〜0.022モルである請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 上記アミドの配合比率が1000gのラウリルラクタムに対して0.005モル〜0.020モルである請求項6に記載の方法。
- 重合を着色染料、TiO2、ガラスファイバ、カーボンファイバ、ナノ−充填材(nano-chage)、ナノ−クレー(nano-argile)、カーボンナノチューブ、赤外線吸収ピグメント、カーボンブラック、無機充填材または難燃剤の存在下で行う請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法で得られるポリアミド12粉末。
- 上記融点が183±1℃である請求項9に記載のポリアミド12粉末。
- 粉末の寸法が25μm〜60μmである請求項9または10に記載のポリアミド12粉末。
- ISO規格11357に従って20℃/分の加熱速度でDSC(走査比差熱法)で測定した最初の加熱時の融解エンタルピーが114±4J/gである請求項9〜11のいずれか一項に記載のポリアミド12粉末。
- ISO規格11357に従って20℃/分の加熱速度でDSC(走査比差熱法)で測定した最初の加熱時の結晶化温度が135±1℃である請求項9〜12のいずれか一項に記載のポリアミド12粉末。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載のポリアミド12粉末を用いることを特長とする、レーザー光線、赤外線、紫外線を含む放射線によるポリアミド12粉末の溶融、凝集方法。
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