JP5098187B2 - Method for producing polyamide - Google Patents

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Description

本発明は、カプロラクタムを主原料とするポリアミドの製造方法に関する。詳しくは、重合後のポリアミドポリマに含有されるモノマ、オリゴマの除去工程および精製工程の簡素化、省エネルギー化を行うに好適なカプロラクタム環状オリゴマ、特に環状2量体の含有量が少ないポリアミドを効率的かつ安定的に製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a polyamide using caprolactam as a main raw material. More specifically, caprolactam cyclic oligomer suitable for simplifying the removal process and purification process of monomers and oligomers contained in the polymer after polymerization, and energy saving, especially polyamide with low cyclic dimer content is efficient. In addition, the present invention relates to a stable manufacturing method.

カプロラクタムを主原料とするポリアミド樹脂は、その優れた特性を活かして衣料用繊維、産業用繊維に使われ、さらに、自動車分野、電気・電子分野などにおいて射出成型品として、また、食品包装用途を中心に押出フィルム、延伸フィルムとしても広く使われている。カプロラクタムを主原料とするポリアミド樹脂は通常、カプロラクタムを少量の水の存在下に加熱することによって製造される。この製造方法は比較的単純なプロセスであり、世の中で広く採用されている製造方法である。「ポリアミド樹脂ハンドブック」(福本修編、日刊工業新聞社)の第63頁〜65頁に記載されている汎用的なポリアミドの重合方法の概略を以下に説明する。   Polyamide resin mainly composed of caprolactam is used for clothing fibers and industrial fibers by taking advantage of its excellent characteristics. Furthermore, it is used as an injection-molded product in the automotive field, electrical / electronic field, etc. and for food packaging applications. It is widely used as an extruded film and stretched film in the center. A polyamide resin mainly composed of caprolactam is usually produced by heating caprolactam in the presence of a small amount of water. This manufacturing method is a relatively simple process, and is a manufacturing method widely used in the world. An outline of a general-purpose polyamide polymerization method described in pages 63 to 65 of "Polyamide resin handbook" (Fukumoto Osamu, Nikkan Kogyo Shimbun) will be described below.

カプロラクタムを溶融し、約260℃に加熱された常圧重合塔に供給し、この重合塔内で約10時間の滞留の後、塔下部からストランド状にして水槽に吐出されペレット化される。次にペレットはモノマや環状2量体などのオリゴマを除去するための熱水抽出塔に供給され、塔下部から送られる熱水でモノマ、オリゴマを向流抽出された後、下部から取り出される。抽出後のペレットは多量の水を含んでいるため、真空又は不活性ガス雰囲気中、約100℃で乾燥される。   Caprolactam is melted and supplied to an atmospheric polymerization tower heated to about 260 ° C., and after staying in this polymerization tower for about 10 hours, it is formed into a strand form from the bottom of the tower and discharged into a water tank to be pelletized. Next, the pellets are supplied to a hot water extraction tower for removing oligomers such as monomers and cyclic dimers, and the monomers and oligomers are extracted countercurrently with hot water sent from the lower part of the tower and then taken out from the lower part. Since the pellet after extraction contains a large amount of water, it is dried at about 100 ° C. in a vacuum or an inert gas atmosphere.

一般に重合後のポリアミドは重合の平衡で残存する未反応カプロラクタムモノマおよびカプロラクタム環状2量体などのポリアミドリゴマを含有するため、このままの状態で繊維やフィルム、射出成型品原料として使用すると、モノマやオリゴマが成型加工時に揮発し、最終製品である繊維やフィルム、射出成型品を得る際に口金汚れや糸切れ、外観不良を発生させ、得られる製品の機械物性や外観も低下するなど、数多くの問題を発生させる。特にカプロラクタム2量体は、モノマ、オリゴマの中でも融点が347℃〜348℃(「ポリアミド樹脂ハンドブック」(福本周辺、日刊工業新聞社)の第61頁)と高く後工程での悪影響は極めて大きい。そこで、これらの未反応モノマとオリゴマを除去することが必要であり、前記のとおりこれまで一般的には熱水により抽出を行っている。この熱水抽出工程には熱水を得るための多くのエネルギーを要し、また抽出したモノマ、オリゴマを含む熱水からモノマ、オリゴマを分離するための濃縮操作、蒸留操作、あるいはオリゴマからモノマを得る解重合操作および不純物を除去する精製操作などでも多くのエネルギーが必要である。   In general, the polyamide after polymerization contains polyamide ligoma such as unreacted caprolactam monomer and caprolactam cyclic dimer remaining in the equilibrium of polymerization. Therefore, when used as it is as a raw material for fibers, films and injection molded products, Oligomer volatilizes during molding processing, and when producing final products such as fibers and films, injection molded products, it causes base stains, thread breakage, and poor appearance, resulting in a decrease in mechanical properties and appearance of the resulting product. Cause a problem. In particular, caprolactam dimer has a melting point of 347 ° C. to 348 ° C. among monomers and oligomers (“Polyamide Resin Handbook” (page 61 of Fukumoto, Nikkan Kogyo Shimbun)), and the adverse effect in the subsequent process is extremely large. Therefore, it is necessary to remove these unreacted monomers and oligomers, and as described above, extraction has generally been performed with hot water. This hot water extraction process requires a lot of energy to obtain hot water, and the extracted monomer, the monomer from the hot water containing the oligomer, the concentration operation to separate the oligomer, the distillation operation, or the monomer from the oligomer. A lot of energy is also required in the depolymerization operation to be obtained and the purification operation to remove impurities.

これら抽出、精製工程の負荷を下げるため、重合後のポリアミドに含まれるモノマ、オリゴマを減少させる試みがなされており、例えば特許文献1のような提案がされている。   In order to reduce the load of these extraction and purification steps, attempts have been made to reduce the monomers and oligomers contained in the polyamide after polymerization. For example, Patent Document 1 proposes.

すなわち特許文献1にはカプロラクタム水溶液を高温・高圧で短時間処理してポリアミドプレポリマを得、続く常圧重合の重合温度を得られるポリアミドポリマの融点+10℃以下という低温域で実施することにより、重合直後のポリアミドポリマに含有されるモノマおよびオリゴマ量を低減させる方法が開示されている。ここでは環状オリゴマ量が0.9重量%以下のポリアミドポリマが得られたことが示されているが、この方法で得られるポリマは重合度が比較的低いため適用できる品種が限られるなどの問題があった。また、融点近傍の温度で重合を行うため、固化防止のため非常に繊細な温度管理が必要となり、工業的生産においては安定性に課題があった。
特開2003−82096号公報
That is, in Patent Document 1, a polyamide prepolymer is obtained by treating a caprolactam aqueous solution for a short time at a high temperature and a high pressure, and is carried out in a low temperature range of the melting point of the polyamide polymer + 10 ° C. or less, which can obtain the polymerization temperature of subsequent atmospheric pressure polymerization. A method for reducing the amount of monomers and oligomers contained in a polyamide polymer immediately after polymerization is disclosed. Here, it is shown that a polyamide polymer having a cyclic oligomer amount of 0.9% by weight or less was obtained. However, the polymer obtained by this method has a relatively low degree of polymerization, and therefore, there is a problem that applicable varieties are limited. was there. In addition, since the polymerization is performed at a temperature near the melting point, very delicate temperature control is required to prevent solidification, and there is a problem in stability in industrial production.
JP 2003-82096 A

本発明は、カプロアミド単位を主たる構成成分とするポリアミドの製造工程において、重合後のポリマからのモノマおよびオリゴマ除去、精製工程を簡素化または省エネルギー化できるようなモノマおよびオリゴマの含有量、特にカプロラクタム環状オリゴマの含有量が少ないポリアミドを効率的かつ安定的に製造することを課題とする。   The present invention relates to the content of monomers and oligomers, particularly caprolactam cyclics, which can simplify or save energy in removing the monomers and oligomers from the polymer after polymerization in the production process of polyamides mainly composed of caproamide units. An object is to efficiently and stably produce a polyamide having a low oligomer content.

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成から成る。
1)カプロアミド単位を主たる構成成分とするポリアミドの製造方法であって、含水率2〜14重量%のカプロラクタム水溶液を220〜300℃の処理温度かつ該処理温度での蒸気圧以上の圧力下で5〜60分以下加熱する工程を通じて得た、アミノ末端基量0.05mol/1g以上、且つ環状オリゴマ含有量が0.6重量%以下であるポリアミドプレポリマを常圧重合装置に供給し、重合温度の最高値が250〜270℃の温度で5〜12時間液相重合することを特徴とする、硫酸相対粘度が2.0以上、カプロラクタム含有量が10重量%以下、オリゴマ含有量が2.0重量%以下、カプロラクタム環状2〜4量体含有量の合計が1.2重量%以下のポリアミドの製造方法。
2)ポリアミド中のカプロラクタム環状2量体含有量が0.3重量%以下であることを特徴とする、1)記載のポリアミドの製造方法。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
1) A method for producing a polyamide comprising a caproamide unit as a main constituent, wherein a caprolactam aqueous solution having a water content of 2 to 14% by weight is treated under a treatment temperature of 220 to 300 ° C. and a pressure equal to or higher than the vapor pressure at the treatment temperature. A polyamide prepolymer having an amino end group content of 0.05 mol / 1 g or more and a cyclic oligomer content of 0.6% by weight or less obtained through the heating step of ˜60 minutes or less is supplied to an atmospheric pressure polymerization apparatus, and a polymerization temperature is obtained. The relative value of sulfuric acid is 2.0 or more, the caprolactam content is 10% by weight or less, and the oligomer content is 2.0, characterized in that liquid phase polymerization is performed at a temperature of 250 to 270 ° C. for 5 to 12 hours. A process for producing a polyamide having a caprolactam cyclic dimer or tetramer content of 1.2% by weight or less.
2) The process for producing a polyamide as described in 1), wherein the content of caprolactam cyclic dimer in the polyamide is 0.3% by weight or less.

本発明の方法によって、重合後のポリアミドポリマに含有されるモノマおよびオリゴマの含有量、特に製品品質に悪影響の大きいカプロラクタム環状2量体の含有量が少ないポリアミドを効率的かつ安定的に製造でき、後工程である抽出、精製工程の簡素化または省エネルギー化が可能となる。また、本発明のポリアミドの製造方法は、工業的生産に適用した場合においても安定した運転が可能であり、従来技術に比べて格段に生産性が向上する。   By the method of the present invention, it is possible to efficiently and stably produce a polyamide having a low content of monomers and oligomers, particularly a caprolactam cyclic dimer having a large adverse effect on product quality, contained in a polyamide polymer after polymerization, It is possible to simplify or save energy in the subsequent extraction and purification steps. In addition, the polyamide production method of the present invention is capable of stable operation even when applied to industrial production, and productivity is significantly improved as compared with the prior art.

本発明について以下に詳述する。   The present invention is described in detail below.

本発明のポリアミドの製造方法では、まず含水率2〜14重量%のカプロラクタム水溶液を加圧下に220〜300℃の温度で5〜60分加熱して、アミノ末端基量が0.05mol/1g以上、且つ環状オリゴマ含有量が0.6重量%以下であるポリアミドプレポリマを得、該ポリアミドプレポリマを常圧重合装置に供給し、重合温度の最高値が250〜270℃の温度で5〜12時間、液相重合し、硫酸相対粘度が2.0以上、カプロラクタム含有量が10重量%以下、オリゴマ含有量が2.0重量%以下、カプロラクタム環状2〜4量体含有量の合計が1.2重量%のポリアミドを得る。   In the method for producing a polyamide of the present invention, an aqueous caprolactam solution having a water content of 2 to 14% by weight is first heated under pressure at a temperature of 220 to 300 ° C. for 5 to 60 minutes, so that the amino end group amount is 0.05 mol / 1 g or more. In addition, a polyamide prepolymer having a cyclic oligomer content of 0.6% by weight or less is obtained, the polyamide prepolymer is supplied to an atmospheric pressure polymerization apparatus, and the maximum polymerization temperature is 5 to 12 at a temperature of 250 to 270 ° C. Liquid phase polymerization for a time, sulfuric acid relative viscosity is 2.0 or more, caprolactam content is 10% by weight or less, oligomer content is 2.0% by weight or less, and caprolactam cyclic 2-tetramer content is 1. 2% by weight of polyamide is obtained.

本発明に言うポリアミドプレポリマとは、カプロラクタムの加熱処理により得られる組成物であり、鎖状オリゴマ、環状オリゴマ、未反応モノマを含む混合物を言う。環状オリゴマとは、鎖状オリゴマの末端基が同一分子鎖内でアミド結合することにより環化したものであり、重合度6までのものをいう。アミノ末端基量は、カプロラクタムが水との反応で加水分解・開環されたアミノカプロン酸あるいはアミノカプロン酸にさらに1分子以上のカプロラクタムが付加した鎖状のカプロアミドオリゴマの片方の末端基の合計量である。   The polyamide prepolymer referred to in the present invention is a composition obtained by heat treatment of caprolactam, and refers to a mixture containing chain oligomers, cyclic oligomers and unreacted monomers. The cyclic oligomer is one in which the terminal group of the chain oligomer is cyclized by amide bond within the same molecular chain, and has a degree of polymerization of up to 6. The amino terminal group amount is the total amount of one end group of a chain caproamide oligomer in which caprolactam is hydrolyzed and ring-opened by reaction with water or one or more caprolactams are added to aminocaproic acid. It is.

本発明のポリアミドの製造方法ではカプロラクタム水溶液を調製する。この時の含水率の下限は総量に対し、2重量%であり、好ましくは2.5重量%、特に好ましくは3重量%である。また含水率の上限は総量に対し、14重量%であり、好ましくは13重量%、特に好ましくは12重量%である。含水率が2重量%未満であるとアミノ末端基量0.05mmol/1g以上のポリアミドプレポリマを得るに際しカプロラクタム環状オリゴマが多く生成し、重合後の環状2〜4量体量が1.2重量%を超え、オリゴマ除去工程の負担が大きくなる。また含水率が14重量%を超えると原料を加熱するのに必要なエネルギーが大きくなるために好ましくない。   In the method for producing a polyamide of the present invention, a caprolactam aqueous solution is prepared. The lower limit of the water content at this time is 2% by weight, preferably 2.5% by weight, particularly preferably 3% by weight, based on the total amount. The upper limit of the water content is 14% by weight, preferably 13% by weight, particularly preferably 12% by weight, based on the total amount. When the moisture content is less than 2% by weight, a large amount of caprolactam cyclic oligomer is formed when a polyamide prepolymer having an amino end group amount of 0.05 mmol / 1 g or more is obtained, and the amount of cyclic dimer to tetramer after polymerization is 1.2% by weight. %, The burden of the oligomer removal process increases. On the other hand, if the water content exceeds 14% by weight, the energy required to heat the raw material increases, which is not preferable.

本発明のアミノ末端基量0.05mmol/1g以上のポリアミドプレポリマを得るための処理温度の下限は220℃であり、好ましくは225℃、特に好ましくは230℃である。また処理温度の上限は300℃であり、好ましくは290℃、特に好ましくは280℃である。本処理温度において、カプロラクタム水溶液の水分率を前記した本発明の範囲に維持するためには、処理時の圧力を、処理温度での蒸気圧以上に維持する必要があるが、このような圧力制御は、圧力調節弁などを用いて行うことが可能である。この際の圧力は系内の水分の揮散を防ぐのに十分な圧力であれば特に制限はないが、0.111〜
6.08MPa(1.1〜60atm、1.14〜62.00kg/cm)の範囲が好ましく、0.152〜5.065MPa(1.5〜50atm、1.55〜51.67kg/cm)がより好ましい。0.111MPa未満の圧力下ではプレポリマー化時のアミノ基生成効率が低下するために、必要なアミノ基量を得るまでにポリアミドプレポリマー中のオリゴマー量が多くなってしまい、一方、6.08MPaを超える場合は、生産性や経済性に劣るものとなる。処理温度が220℃未満ではアミノ末端基量0.05mmol/1g以上のポリマを得るに際し時間を要するために生産性に劣り、工業的生産には不適当である。また、処理温度が300℃を超えると短時間で処理が可能であるが、水分を保持するための圧力が高くなるために設備費用が割高となること、またアミノ末端基量の生成速度、カプロラクタム環状オリゴマの生成速度が大きくなりすぎるために工業的な安定性に欠ける。
本発明のポリアミドプレポリマを調製する際の処理時間は5〜60分間である。上限として好ましくは50分以下、特に好ましくは40分以下である。60分を超えるとポリアミドプレポリマ中にカプロラクタム環状オリゴマが多く生成し、重合後の環状2〜4量体量が1.2重量%を超え、後工程であるオリゴマ除去、精製工程の負担が大きくなる。5分未満でアミノ末端基量0.05mmol/1g以上のポリアミドプレポリマを得ようとするとアミノ末端基量の生成速度、カプロラクタム環状オリゴマの生成速度が速くなるために工業的な安定性に欠ける。
The lower limit of the treatment temperature for obtaining a polyamide prepolymer having an amino end group amount of 0.05 mmol / 1 g or more of the present invention is 220 ° C., preferably 225 ° C., particularly preferably 230 ° C. The upper limit of the treatment temperature is 300 ° C, preferably 290 ° C, particularly preferably 280 ° C. In order to maintain the water content of the caprolactam aqueous solution within the range of the present invention described above at the present treatment temperature, it is necessary to maintain the pressure during the treatment at or above the vapor pressure at the treatment temperature. Can be performed using a pressure control valve or the like. The pressure at this time is not particularly limited as long as it is sufficient to prevent the evaporation of moisture in the system, but 0.111 to
The range of 6.08 MPa (1.1 to 60 atm, 1.14 to 62.00 kg / cm 2 ) is preferable, and 0.152 to 5.065 MPa (1.5 to 50 atm, 1.55 to 51.67 kg / cm 2). ) Is more preferable. Under a pressure of less than 0.111 MPa, the amino group production efficiency during prepolymerization is reduced, so that the amount of oligomer in the polyamide prepolymer increases until the necessary amino group amount is obtained, while 6.08 MPa. If it exceeds, the productivity and economy will be inferior. When the treatment temperature is less than 220 ° C., it takes time to obtain a polymer having an amino end group amount of 0.05 mmol / 1 g or more, so that it is inferior in productivity and unsuitable for industrial production. In addition, when the treatment temperature exceeds 300 ° C., the treatment can be performed in a short time, but the equipment cost becomes expensive due to the increased pressure to retain moisture, the production rate of the amino terminal group amount, caprolactam Since the production rate of the cyclic oligomer becomes too large, it lacks industrial stability.
The processing time for preparing the polyamide prepolymer of the present invention is 5 to 60 minutes. The upper limit is preferably 50 minutes or less, particularly preferably 40 minutes or less. If it exceeds 60 minutes, a large amount of caprolactam cyclic oligomers are produced in the polyamide prepolymer, and the amount of cyclic 2-tetramer after polymerization exceeds 1.2% by weight, resulting in a large burden on the subsequent oligomer removal and purification steps. Become. If an attempt is made to obtain a polyamide prepolymer having an amino end group amount of 0.05 mmol / 1 g or more in less than 5 minutes, the production rate of the amino end group amount and the production rate of the caprolactam cyclic oligomer increase, resulting in lack of industrial stability.

かくして得られた本発明のポリアミドプレポリマは、ポリアミドプレポリマ中のアミノ末端基量が0.05mmol/1g以上である。さらに好ましくは0.06mmol/1g以上、特に好ましくは0.08mmol/1g以上である。アミノ末端基量が0.05mmol/1g未満では、得られたポリアミドプレポリマからポリアミドを重合する際に残存するカプロラクタムのアミノ末端基への付加速度すなわちカプロラクタムの消費速度が遅くなるためカプロラクタムが水との反応でカプロラクタム鎖状オリゴマを経由してカプロラクタム環状オリゴマが生成しやすく、重合後のカプロラクタム環状2〜4量体が1.2重量%を超え、後工程であるオリゴマ除去、精製工程の負担が大きくなる。アミノ末端基量に上限はないが、0.4mmol/1gを超えても効果は変わらないため生産性の点で通常0.4mmol/1g以下の範囲が採用される。また、プレポリマ中の環状オリゴマ含有量は0.6重量%以下である。好ましくは0.4重量%以下、特に好ましくは0.3重量%以下である。0.6重量%を超えると得られたポリアミドプレポリマからポリアミドポリマを製造する際にポリアミドポリマ中のオリゴマ含有量が増加するからである。この環状オリゴマの下限に特に制限はないが、通常0.01重量%である。   The polyamide prepolymer of the present invention thus obtained has an amino end group amount of 0.05 mmol / 1 g or more in the polyamide prepolymer. More preferably, it is 0.06 mmol / 1g or more, Most preferably, it is 0.08 mmol / 1g or more. When the amount of amino end groups is less than 0.05 mmol / 1 g, the rate of addition of caprolactam remaining to the amino end groups when polymerizing the polyamide from the obtained polyamide prepolymer, that is, the consumption rate of caprolactam is slow, so caprolactam is mixed with water. In this reaction, a caprolactam cyclic oligomer is likely to be produced via a caprolactam chain oligomer, and the caprolactam cyclic dimer to tetramer after polymerization exceeds 1.2% by weight. growing. Although there is no upper limit to the amount of amino end groups, the effect is not changed even if it exceeds 0.4 mmol / 1 g, and thus a range of 0.4 mmol / 1 g or less is usually adopted in terms of productivity. The cyclic oligomer content in the prepolymer is 0.6% by weight or less. Preferably it is 0.4 weight% or less, Most preferably, it is 0.3 weight% or less. This is because when the amount exceeds 0.6% by weight, the oligomer content in the polyamide polymer increases when the polyamide polymer is produced from the obtained polyamide prepolymer. Although there is no restriction | limiting in particular in the minimum of this cyclic oligomer, Usually, it is 0.01 weight%.

このようにして得られたポリアミドプレポリマを250〜270℃で5〜12時間、液相にて重合を進め、ポリアミドを得る。ポリアミド中のカプロラクタム含有量は10重量%以下であり、好ましくは9重量%以下、さらに好ましくは8重量%以下である。下限に特に制限はないが、通常3重量%である。また、ポリアミド中のオリゴマ含有量は2.0重量%以下であり、好ましくは1.9重量%以下である。下限に特に制限はないが、通常1.0重量%である。ポリアミド中のカプロラクタム環状2〜4量体の合計は1.2重量%以下であり、好ましくは1.1重量%以下である。下限に特に制限はないが、通常0.3重量%である。本発明でいうポリアミド中のオリゴマ含有量は、ポリアミド粉末約20gをメタノール200mlで3時間ソックスレイ抽出し、その抽出液を蒸発乾固し、更に真空乾燥してカプロラクタムも除去した後に得られる残渣量から、重量を求め、それを試料であるポリアミド粉末の重量で除して求めた割合である。   The polyamide prepolymer thus obtained is polymerized in the liquid phase at 250 to 270 ° C. for 5 to 12 hours to obtain polyamide. The caprolactam content in the polyamide is 10% by weight or less, preferably 9% by weight or less, more preferably 8% by weight or less. Although there is no restriction | limiting in particular in a minimum, Usually, it is 3 weight%. Further, the oligomer content in the polyamide is 2.0% by weight or less, preferably 1.9% by weight or less. Although there is no restriction | limiting in particular in a lower limit, Usually, it is 1.0 weight%. The total of the caprolactam cyclic dimer to tetramer in the polyamide is 1.2% by weight or less, preferably 1.1% by weight or less. Although there is no restriction | limiting in particular in a minimum, Usually, it is 0.3 weight%. The oligomer content in the polyamide referred to in the present invention is the amount of residue obtained after about 20 g of polyamide powder is Soxhlet extracted with 200 ml of methanol for 3 hours, the extract is evaporated to dryness and further vacuum dried to remove caprolactam. From the weight, the ratio is obtained by dividing the weight by the weight of the polyamide powder as a sample.

本発明のポリアミドの製造方法では、加圧下熱処理によって得られたポリアミドプレポリマを常圧重合装置に供給する際に、加圧下熱処理後の反応物を常圧重合装置上部などにフラッシュさせて水分を蒸散除去させることが好ましく採用される。水分を蒸散除去させることにより、ポリアミドを製造する際の加熱に要する熱量を低減し、かつ重合温度制御を容易にすることができる。   In the method for producing a polyamide of the present invention, when the polyamide prepolymer obtained by heat treatment under pressure is supplied to an atmospheric pressure polymerization apparatus, the reaction product after the heat treatment under pressure is flushed to the upper part of the atmospheric pressure polymerization apparatus to remove moisture. It is preferable to remove the transpiration. By removing the water by transpiration, the amount of heat required for heating when producing the polyamide can be reduced and the polymerization temperature can be easily controlled.

本発明のポリアミドの製造方法において、用いる重合装置は常圧で重合を行える装置であれば特に制限はなく、一般的にカプロラクタムの重合に用いられる装置を用いることができる。具体的には連続式常圧重合装置、回分式重合装置などの液相重合装置が挙げられる。中でも生産性の面から連続式常圧重合装置が好ましい。   In the method for producing a polyamide of the present invention, the polymerization apparatus to be used is not particularly limited as long as it can be polymerized at normal pressure, and an apparatus generally used for polymerization of caprolactam can be used. Specific examples include liquid phase polymerization apparatuses such as a continuous atmospheric polymerization apparatus and a batch polymerization apparatus. Of these, a continuous atmospheric polymerization apparatus is preferred from the viewpoint of productivity.

重合温度、重合時間は重合後のポリアミドポリマに含有されるオリゴマが2.0重量%以下、カプロラクタム環状2〜4量体が1.2重量%以下かつカプロラクタムが10重量%以下となるように上記範囲から選べばよい。重合後のポリアミドポリマに含有されるオリゴマ量が2.0重量%を超えたり、環状2〜4量体が1.2重量%を超えると、後工程であるオリゴマ除去、精製工程の負担が大きくなる。カプロラクタムが10重量%を超えるとポリアミドの収率が低いために経済的に好ましくない。   The polymerization temperature and the polymerization time are as described above so that the oligomer contained in the polyamide polymer after polymerization is 2.0% by weight or less, the caprolactam cyclic 2-tetramer is 1.2% by weight or less, and the caprolactam is 10% by weight or less. Choose from a range. If the amount of oligomer contained in the polymer after polymerization exceeds 2.0% by weight or the amount of cyclic dimer to tetramer exceeds 1.2% by weight, the burden on the subsequent oligomer removal and purification process becomes large. Become. If caprolactam exceeds 10% by weight, the yield of polyamide is low, which is economically undesirable.

重合温度は250〜270℃であり、好ましくは250〜267℃、さらに好ましくは250〜265℃である。重合温度が250℃未満の場合、重合速度が遅く重合に長時間を要し経済的でないばかりか、重合中にオリゴマが2.0重量%を超えて生成したり、カプロラクタム環状2〜4量体が1.2重量%を超えて生成するために、後工程であるオリゴマ除去、精製工程の負担が大きくなる。また、270℃を超える場合も、カプロラクタム環状オリゴマの生成速度が大きくなるために、重合後のオリゴマが2.0重量%を超えたり、環状2〜4量体量が1.2重量%を超え、後工程であるオリゴマ除去、精製工程の負担が大きくなる。なお、ここでいう重合温度とは、重合装置内におけるポリアミドまたはその前駆体の最高温度である。重合時間が5時間未満ではカプロラクタムが10重量%を超えることがあるため、カプロラクタムを10重量%以下とするために重合温度が270℃を超えることが必要となり、カプロラクタム環状オリゴマの生成速度が大きくなる等の問題がある。また、12時間を超えるとカプロラクタム環状2〜4量体の含有率が1.2重量%を超えて生成することや経済的ではないなどの問題を生じる。本発明において好ましい重合時間は6〜10時間である。また、本発明の方法によれば、ポリアミドポリマ中のカプロラクタム環状2量体の含有率は通常0.3重量%以下となり、好ましい態様においては0.25重量%以下となる。環状2量体は昇華性があり高融点であることから、フィルム製造時や紡糸時口金汚れの主たる原因物質となっているため、上記のようにカプロラクタム環状2量体が低減されることは、実用上極めて有用である。この環状2量体の下限に特に制限はないが、通常0.001重量%である。   The polymerization temperature is 250 to 270 ° C, preferably 250 to 267 ° C, more preferably 250 to 265 ° C. When the polymerization temperature is less than 250 ° C., the polymerization rate is slow and it takes a long time for the polymerization, which is not economical. In addition, oligomers are produced in excess of 2.0% by weight during the polymerization, and caprolactam cyclic 2-tetramers. Therefore, the burden of the subsequent oligomer removal and purification steps increases. In addition, when the temperature exceeds 270 ° C., the production rate of caprolactam cyclic oligomer increases, so that the oligomer after polymerization exceeds 2.0% by weight, and the amount of cyclic 2 to tetramer exceeds 1.2% by weight. The burden on the subsequent oligomer removal and purification steps is increased. The polymerization temperature here is the maximum temperature of the polyamide or its precursor in the polymerization apparatus. When the polymerization time is less than 5 hours, caprolactam may exceed 10% by weight, so that the polymerization temperature needs to exceed 270 ° C. in order to make caprolactam 10% by weight or less, and the production rate of caprolactam cyclic oligomer increases. There are problems such as. On the other hand, if it exceeds 12 hours, the caprolactam cyclic dimer to tetramer content is more than 1.2% by weight and it is not economical. In the present invention, a preferable polymerization time is 6 to 10 hours. According to the method of the present invention, the content of caprolactam cyclic dimer in the polyamide polymer is usually 0.3% by weight or less, and in a preferred embodiment, it is 0.25% by weight or less. Since the cyclic dimer is sublimable and has a high melting point, it is a main causative substance of the base stain during film production and spinning, so that the caprolactam cyclic dimer is reduced as described above. It is extremely useful in practice. The lower limit of the cyclic dimer is not particularly limited, but is usually 0.001% by weight.

本発明のポリアミドの相対粘度は、サンプル濃度0.01g/mLの98%硫酸溶液の25℃における相対粘度として、2.0以上である。さらに好ましくは、2.05〜7.0、特に好ましくは2.1〜6.5、最も好ましくは2.15〜6.0である。相対粘度が2.0未満では機械物性の発現が不十分な場合があり、8.0を超えると溶融粘度が高すぎて成形が困難となる。   The relative viscosity of the polyamide of the present invention is 2.0 or more as the relative viscosity at 25 ° C. of a 98% sulfuric acid solution having a sample concentration of 0.01 g / mL. More preferably, it is 2.05-7.0, Most preferably, it is 2.1-6.5, Most preferably, it is 2.15-6.0. If the relative viscosity is less than 2.0, the mechanical properties may not be sufficiently expressed. If the relative viscosity exceeds 8.0, the melt viscosity is too high and molding becomes difficult.

本発明のポリアミドの製造方法では、重合開始時にポリアミドプレポリマに対してさらにカプロラクタムを追添加して重合することができる。カプロラクタムの追添加量は、ポリアミドプレポリマと追添加カプロラクタムからなる原料組成物中のアミノ末端基量が0.05mmol/1g以上となる範囲であれば、特に制限はない。   In the method for producing a polyamide of the present invention, it is possible to polymerize by further adding caprolactam to the polyamide prepolymer at the start of polymerization. The additional amount of caprolactam is not particularly limited as long as the amino terminal group amount in the raw material composition composed of the polyamide prepolymer and the additional caprolactam is 0.05 mmol / 1 g or more.

本発明のポリアミドの製造方法で用いる原料には主にカプロラクタムを用いるが、発明の目的を阻害しない範囲で、1種または2種以上の他のラクタムおよびその誘導体をポリアミドの原料全体の10mol%を超えない範囲で併用してもかまわない。10mol%を超えると得られるポリアミドポリマの結晶性が低下する場合がある。かかる併用ラクタム及びその誘導体の具体例としては、バレロラクタム、エナントラクタム、カプリルラクタム、ウンデカラクタム、ラウロラクタムなどを挙げることができる。   Caprolactam is mainly used as the raw material used in the method for producing a polyamide of the present invention, but one or two or more other lactams and derivatives thereof are used in an amount of 10 mol% of the total polyamide raw material within a range not impairing the object of the invention. It does not matter if it is used in combination as long as it does not exceed. When it exceeds 10 mol%, the crystallinity of the resulting polyamide polymer may be lowered. Specific examples of such combined lactams and derivatives thereof include valerolactam, enantolactam, capryllactam, undecalactam, laurolactam and the like.

本発明のポリアミドの製造方法では、カプロラクタムに対して5mol%以下のジカルボン酸、ジアミン、およびこれらの塩の中から選ばれる少なくとも1種の添加剤を加熱処理前の原料中あるいは重合段階に供給して重合することができる。このことにより、必要な重合時間のさらなる短縮が可能である。ただし、この添加量としては4mol%以下が好ましく、更に好ましくは3mol%以下である。添加剤の添加量が5mol%を超えると得られるポリアミドポリマの融点や結晶性が低下し、成形性・成形品物性が低下する場合がある。   In the method for producing a polyamide of the present invention, at least one additive selected from 5 mol% or less of dicarboxylic acid, diamine, and salts thereof with respect to caprolactam is supplied to the raw material before heat treatment or to the polymerization stage. Can be polymerized. This makes it possible to further shorten the required polymerization time. However, the addition amount is preferably 4 mol% or less, more preferably 3 mol% or less. When the amount of the additive exceeds 5 mol%, the melting point and crystallinity of the resulting polyamide polymer may decrease, and the moldability and physical properties of the molded product may decrease.

添加剤を構成するジカルボン酸としては、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、ドデカン二酸、ブラシリン酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、オクタデカン二酸のような脂肪族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸のような脂環式ジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸のような芳香族ジカルボン酸などが挙げられる。   Dicarboxylic acids constituting the additive include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedioic acid, dodecanedioic acid, brassic acid, tetradecanediic acid. Acids, aliphatic dicarboxylic acids such as pentadecanedioic acid, octadecanedioic acid, alicyclic dicarboxylic acids such as cyclohexanedicarboxylic acid, aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, etc. Can be mentioned.

添加剤を構成するジアミンとしては、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、1,19−ジアミノノナデカン、1,20−ジアミノエイコサン、ジエチルアミノプロピルアミンなどの脂肪族ジアミン、シクロヘキサンジアミン、ビス−(4−アミノヘキシル)メタンのような脂環式ジアミン、キシリレンジアミンのうような芳香族ジアミンなどが挙げられる。   Examples of the diamine constituting the additive include 1,4-diaminobutane, 1,5-diaminopentane, 1,6-diaminohexane, 1,7-diaminoheptane, 1,8-diaminooctane, 1,9-diaminononane, 1,10-diaminodecane, 1,11-diaminoundecane, 1,12-diaminododecane, 1,13-diaminotridecane, 1,14-diaminotetradecane, 1,15-diaminopentadecane, 1,16-diaminohexadecane, Aliphatic diamines such as 1,17-diaminoheptadecane, 1,18-diaminooctadecane, 1,19-diaminononadecane, 1,20-diaminoeicosane, diethylaminopropylamine, cyclohexanediamine, bis- (4-aminohexyl) ) Alicyclic diamines such as methane, xylylene diamine And aromatic diamines such as caries emissions and the like.

この添加剤としては、好ましくはジカルボン酸とジアミンの塩であり、より好ましくは脂肪族および/または芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアミンから誘導される塩であり、最も好ましくは、アジピン酸と1,6−ジアミノヘキサンから誘導される塩および/またはテレフタル酸と1,6−ジアミノヘキサンから誘導される塩である。   The additive is preferably a dicarboxylic acid and diamine salt, more preferably a salt derived from an aliphatic and / or aromatic dicarboxylic acid and an aliphatic diamine, most preferably adipic acid and 1, A salt derived from 6-diaminohexane and / or a salt derived from terephthalic acid and 1,6-diaminohexane.

前記添加剤を常圧重合装置に供給する方法に特に制限はない。粒状の固体を重合装置に添加してもよく、水などの溶媒に溶解し、溶液として添加してもよい。   There is no restriction | limiting in particular in the method of supplying the said additive to an atmospheric pressure polymerization apparatus. A granular solid may be added to the polymerization apparatus, or may be dissolved in a solvent such as water and added as a solution.

本発明のポリアミドの製造方法では、得られたポリアミドからさらにカプロラクタムおよびオリゴマを熱水抽出によって除去してもよく、減圧下で加熱することにより揮発除去してもよく、減圧下で加熱して、カプロラクタムおよびオリゴマを除去した後、さらに熱水抽出を行ってもよい。   In the polyamide production method of the present invention, caprolactam and oligomer may be further removed from the obtained polyamide by hot water extraction, may be volatilized and removed by heating under reduced pressure, or heated under reduced pressure, After removing caprolactam and oligomers, hot water extraction may be further performed.

カプロラクタムおよびオリゴマの減圧下加熱による揮発除去は、重合反応生成物をペレットなどの固体とした後、固相で行ってもよく、溶融状態で行ってもよい。溶融状態での揮発除去は、重合反応生成物をペレットなどの固体とした後、押出機や薄膜蒸発機などで溶融・減圧下加熱を行ってもよく、重合塔より吐出される溶融状態の重合反応生成物を、直接押出機や薄膜蒸発機などに供給してもよい。   The volatilization removal of caprolactam and oligomer by heating under reduced pressure may be performed in a solid phase or in a molten state after the polymerization reaction product is made into a solid such as a pellet. Volatile removal in the molten state may be performed by making the polymerization reaction product a solid such as a pellet, and then performing melting / depressurization heating with an extruder or a thin film evaporator, etc. The reaction product may be supplied directly to an extruder, a thin film evaporator or the like.

また、カプロラクタムおよびオリゴマの減圧下加熱による揮発除去においてポリアミドの溶融重合または固相重合を同時に行うことにより、その重合度を用途に応じた好適な値に調整することができる。   In addition, the degree of polymerization can be adjusted to a suitable value according to the application by simultaneously performing melt polymerization or solid phase polymerization of polyamide in the volatilization removal of caprolactam and oligomer by heating under reduced pressure.

本発明のポリアミドの製造方法で得られるポリアミドは、高強度繊維や押出成形などポリアミドが高粘度であることを要求される用途に対しては、好適な粘度が得られるように、ポリアミドの融点未満の温度かつ窒素気流下または減圧下で加熱処理する固相重合によって所望の重合度に調整することが好ましい。   The polyamide obtained by the method for producing a polyamide of the present invention is less than the melting point of the polyamide so that a suitable viscosity can be obtained for applications where the polyamide is required to have a high viscosity, such as high-strength fibers and extrusion molding. It is preferable to adjust the degree of polymerization to a desired degree by solid-phase polymerization in which the heat treatment is performed under a nitrogen flow or under reduced pressure.

本発明のポリアミドの製造方法では、必要に応じてカルボン酸化合物で末端を封鎖するもしくは末端基の構成を制御することができる。モノカルボン酸を添加して末端封鎖する場合には、得られたポリアミド樹脂の末端基濃度が末端封鎖剤を使用しない場合に比べて低下する。一方、ジカルボン酸で末端封鎖した場合には全末端基量は変化しないが、アミノ末端基とカルボキシル末端基との比率を変えることができる。カルボン酸化合物の具体例としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、ウンデカン酸、ラウリル酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ミリストレイン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、アラキン酸のような脂肪族モノカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、メチルシクロヘキサンカルボン酸のような脂環式モノカルボン酸、安息香酸、トルイル酸、エチル安息香酸、フェニル酢酸のような芳香族モノカルボン酸、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、ドデカン二酸、ブラシリン酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、オクタデカン二酸のような脂肪族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸のような脂環式ジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸のような芳香族ジカルボン酸などが挙げられる。   In the polyamide production method of the present invention, the terminal group can be blocked with a carboxylic acid compound or the structure of the terminal group can be controlled as necessary. When end-capping is performed by adding a monocarboxylic acid, the end group concentration of the obtained polyamide resin is lower than when no end-blocking agent is used. On the other hand, when end-capping with dicarboxylic acid, the total amount of terminal groups does not change, but the ratio of amino terminal groups to carboxyl terminal groups can be changed. Specific examples of the carboxylic acid compound include acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, undecanoic acid, lauric acid, tridecanoic acid, myristic acid, myristic acid, palmitic acid, Aliphatic monocarboxylic acids such as stearic acid, oleic acid, linoleic acid and arachidic acid, cycloaliphatic monocarboxylic acids such as cyclohexanecarboxylic acid and methylcyclohexanecarboxylic acid, benzoic acid, toluic acid, ethylbenzoic acid, phenylacetic acid Aromatic monocarboxylic acids such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedioic acid, dodecanedioic acid, brassic acid, tetradecanedioic acid Aliphatic dica, such as pentadecanedioic acid, octadecanedioic acid Bon acid, alicyclic dicarboxylic acids such as cyclohexanedicarboxylic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, and aromatic dicarboxylic acids such as naphthalene dicarboxylic acid.

また、末端封鎖剤の添加方法としてはポリアミドプレポリマの加熱処理初期にカプロラクタム等の原料と同時に仕込む方法、常圧重合装置投入前に添加する方法、ポリアミド樹脂を溶融状態で未反応カプロラクタムおよびオリゴマを除去する際に添加する方法などが採用される。末端封鎖剤はそのまま添加してもよいし、少量の溶剤に溶解して添加してもかまわない。   The end-capping agent can be added by adding raw materials such as caprolactam at the beginning of the heat treatment of the polyamide prepolymer at the same time, adding it before introducing the atmospheric pressure polymerization apparatus, and adding unreacted caprolactam and oligomer in the molten state to the polyamide resin. A method of adding at the time of removal is employed. The terminal blocking agent may be added as it is, or may be added after being dissolved in a small amount of solvent.

本発明の製造方法においては、用途に応じて例えば酸化防止剤や耐熱安定剤(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、ハロゲン化銅、ヨウ素化合物等)、耐候剤(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等)、離型剤および滑剤(脂肪族アルコール、脂肪族アミド、脂肪族ビスアミド、ビス尿素およびポリエチレンワックス等)、顔料(酸化チタン、硫化カドミウム、フタロシアニン、カーボンブラック等)、染料(ニグロシン、アニリンブラック等)、結晶核剤(タルク、シリカ、カオリン、クレー等)、可塑剤(p−オキシ安息香酸オクチル、N−ブチルベンゼンスルホン酸アミド等)、帯電防止剤(アルキルサルフェート型アニオン系帯電防止剤、4級アンモニウム塩型カチオン系帯電防止剤、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレートのような非イオン系帯電防止剤、ベタイン系両性帯電防止剤等)、難燃剤(メラミンシアヌレート、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物、ポリリン酸アンモニウム、臭素化ポリスチレン、臭素化ポリフェニレンオキシド、臭素化ポリカーボネート、臭素化エポキシ樹脂あるいはこれらの臭素系難燃剤と三酸化アンチモンとの組合せ等)、充填剤(グラファイト、硫酸バリウム、硫酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化アンチモン、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化鉄、硫化亜鉛、亜鉛、鉛、ニッケル、アルミニウム、銅、鉄、ステンレス、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ベントナイト、モンモリロナイト、合成雲母等の粒子状、繊維状、針状、板状充填剤等)、他の重合体(他のポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、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、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ABS樹脂、SAN樹脂、ポリスチレン等)を任意の時点で添加することができる。   In the production method of the present invention, for example, an antioxidant or a heat stabilizer (hindered phenol type, hydroquinone type, phosphite type and substituted products thereof, copper halide, iodine compound, etc.), weathering agent ( Resorcinol, salicylate, benzotriazole, benzophenone, hindered amine, etc.), mold release agents and lubricants (aliphatic alcohol, aliphatic amide, aliphatic bisamide, bisurea, polyethylene wax, etc.), pigments (titanium oxide, sulfide) Cadmium, phthalocyanine, carbon black, etc.), dyes (nigrosine, aniline black, etc.), crystal nucleating agents (talc, silica, kaolin, clay, etc.), plasticizers (octyl p-oxybenzoate, N-butylbenzenesulfonic acid amide, etc.) ), Antistatic agent (alkyl sulfate type anion) Antistatic agents, quaternary ammonium salt type cationic antistatic agents, nonionic antistatic agents such as polyoxyethylene sorbitan monostearate, betaine amphoteric antistatic agents), flame retardants (melamine cyanurate, Hydroxides such as magnesium hydroxide and aluminum hydroxide, ammonium polyphosphate, brominated polystyrene, brominated polyphenylene oxide, brominated polycarbonate, brominated epoxy resins or combinations of these brominated flame retardants and antimony trioxide) , Filler (graphite, barium sulfate, magnesium sulfate, calcium carbonate, magnesium carbonate, antimony oxide, titanium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, iron oxide, zinc sulfide, zinc, lead, nickel, aluminum, copper, iron, stainless steel, Glass fiber, carbon fiber, ara Fiber, bentonite, montmorillonite, particles of synthetic mica, fiber, needle, plate filler, etc.), other polymers (other polyamides, polyethylene, polypropylene, polyester, polycarbonate, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, Liquid crystal polymer, polysulfone, polyethersulfone, ABS resin, SAN resin, polystyrene, etc.) can be added at any time.

本発明の製造方法によって得られたポリアミドは、従来のポリアミドと同様に、通常の成形方法によって成形品とすることができる。成形方法に関しては特に制限はなく、射出成形、押出成形、吹き込み成形、プレス成形など公知の成形方法が利用できる。ここでいう成形品とは射出成形などによる成形品の他、繊維、フィルム、シート、チューブ、モノフィラメント等の賦形物も含む。   The polyamide obtained by the production method of the present invention can be formed into a molded product by an ordinary molding method as in the case of conventional polyamide. There is no restriction | limiting in particular regarding a shaping | molding method, Well-known shaping | molding methods, such as injection molding, extrusion molding, blow molding, and press molding, can be utilized. The molded product referred to here includes shaped products such as fibers, films, sheets, tubes, monofilaments, etc., in addition to molded products by injection molding or the like.

以下に実施例をあげて本発明を具体的に説明する。なお、特許請求の範囲、明細書本文および実施例、比較例に記した特性値の定義および測定方法は以下のとおりである。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. In addition, the definition of the characteristic value and the measuring method described in the claims, the specification text, the examples, and the comparative examples are as follows.

(1)ポリアミドプレポリマ中のアミノ末端基量
被測定物約0.2gを精秤し、フェノール・エタノール混合溶媒(83.5:16.5、体積比)25ccに溶解後、0.02N塩酸水溶液を用いて滴定した。
(1) Amino terminal group amount in polyamide prepolymer About 0.2 g of the substance to be measured was precisely weighed and dissolved in 25 cc of a phenol / ethanol mixed solvent (83.5: 16.5, volume ratio), and then 0.02N hydrochloric acid. Titration with aqueous solution.

(2)ポリアミドプレポリマ中の環状オリゴマ含有量
被測定物を粉砕し、JIS標準ふるい24meshを通過し、124meshは不通過である被測定物の粉末を集め、該粉末約20gをメタノール200mlで3時間ソックスレイ抽出器を用いて抽出し、抽出液中に含まれる環状オリゴマを高速液体クロマトグラフを用いて定量した。なお、測定に先立ち、カラム保持時間の確認と検量線の作成をカプロラクタムおよびカプロラクタム環状2量体、カプロラクタム環状3量体、カプロラクタム環状4量体の標準サンプルを用いて実施した。重合度5を超えるカプロラクタム環状体の検量線は、カプロラクタム環状4量体と同一として計算した。また、以下の実施例においては7量体以上の環状オリゴマは検出されなかった。測定条件は下記のとおりである。
高速液体クロマトグラフ:ウォーターズ社600E
カラム:GLサイエンス社 ODS−3
検出器:ウォーターズ社484Tunable Absorbance Detector
検出波長:254nm
インジェクション体積:10μl
溶媒:メタノール/水(メタノール/水の組成は、20:80→80:20(体積比)のグラディエント分析とした。)
流速:1ml/min。
(2) Cyclic oligomer content in polyamide prepolymer The object to be measured is pulverized, passed through JIS standard sieve 24mesh, 124mesh does not pass, and the powder of the object to be measured is collected. Extraction was performed using a time Soxhlet extractor, and cyclic oligomers contained in the extract were quantified using a high performance liquid chromatograph. Prior to the measurement, confirmation of column retention time and preparation of a calibration curve were carried out using standard samples of caprolactam and caprolactam cyclic dimer, caprolactam cyclic trimer, and caprolactam cyclic tetramer. The calibration curve for caprolactam ring having a degree of polymerization of 5 was calculated as the same as the caprolactam ring tetramer. In the following examples, cyclic oligomers of 7-mer or higher were not detected. The measurement conditions are as follows.
High performance liquid chromatograph: Waters 600E
Column: GL Sciences ODS-3
Detector: Waters 484 Tunable Absorbance Detector
Detection wavelength: 254 nm
Injection volume: 10 μl
Solvent: methanol / water (The composition of methanol / water was a gradient analysis of 20: 80 → 80: 20 (volume ratio))
Flow rate: 1 ml / min.

(3)ポリアミド中のカプロラクタム量およびカプロラクタム環状2〜4量体量
ポリアミドを粉砕し、JIS標準ふるい24meshを通過し、124meshは不通過のポリアミド粉末を集め、該粉末約20gをメタノール200mlで3時間ソックスレイ抽出し、抽出液中に含まれるカプロラクタムを高速液体クロマトグラフを用いて定量した。測定条件は下記のとおりである。なお測定に先立ち、カラム保持時間の確認と検量線の作成をカプロラクタムおよびカプロラクタム環状2量体、カプロラクタム環状3量体、カプロラクタム環状4量体の標準サンプルを用いて実施した。
高速液体クロマトグラフ:ウォーターズ社600E
カラム:GLサイエンス社 ODS−3
検出器:ウォーターズ社484Tunable Absorbance Detector
検出波長:254nm
インジェクション体積:10μl
溶媒:メタノール/水(メタノール/水の組成は、20:80→80:20(体積比)のグラディエント分析とした。)
流速:1ml/min。
(3) Caprolactam amount in polyamide and caprolactam cyclic 2-4 tetramer amount Polyamide was pulverized, passed through JIS standard sieve 24 mesh, 124 mesh collected non-passed polyamide powder, and about 20 g of the powder was collected in 200 ml of methanol for 3 hours. Soxhlet extraction was performed, and caprolactam contained in the extract was quantified using a high performance liquid chromatograph. The measurement conditions are as follows. Prior to the measurement, confirmation of the column retention time and preparation of a calibration curve were carried out using standard samples of caprolactam and caprolactam cyclic dimer, caprolactam cyclic trimer, and caprolactam cyclic tetramer.
High performance liquid chromatograph: Waters 600E
Column: GL Sciences ODS-3
Detector: Waters 484 Tunable Absorbance Detector
Detection wavelength: 254 nm
Injection volume: 10 μl
Solvent: methanol / water (The composition of methanol / water was a gradient analysis of 20: 80 → 80: 20 (volume ratio))
Flow rate: 1 ml / min.

(4)ポリアミド中のオリゴマ量
ポリアミドを粉砕し、JIS標準ふるい24meshは通過し、124meshは不通過のポリアミド粉末を集め、該粉末約20gをメタノール200mlで3時間ソックスレイ抽出し、エバポレーターで蒸発乾固し、更に80℃/8時間真空乾燥することによりカプロラクタムを除去した後に得られる残渣量を求めオリゴマ含有量とした。
(4) Amount of oligomers in polyamide Polyamide is crushed, JIS standard sieve 24 mesh passes, 124 mesh collects non-passed polyamide powder, about 20 g of the powder is soxhlet extracted with 200 ml of methanol for 3 hours, and evaporated to dryness with an evaporator. After solidifying and further vacuum drying at 80 ° C. for 8 hours, the amount of residue obtained after removing caprolactam was determined as the oligomer content.

(5)硫酸相対粘度(ηr)
ポリアミドを粉砕し、JIS標準ふるい24meshは通過し、124meshは不通過のポリアミド粉末を集め、該粉末約20gをメタノール200mlで3時間ソックスレイ抽出し、残分を乾燥後測定試料とした。98%硫酸中、試料0.01g/ml濃度、25℃でオストワルド式粘度計を用いて測定を行った。
(5) Sulfuric acid relative viscosity (ηr)
The polyamide was pulverized, JIS standard sieve 24 mesh passed, 124 mesh collected non-passed polyamide powder, about 20 g of the powder was Soxhlet extracted with 200 ml of methanol for 3 hours, and the residue was dried and used as a measurement sample. Measurement was performed using an Ostwald viscometer at a concentration of 0.01 g / ml of a sample in 98% sulfuric acid at 25 ° C.

実施例1〜9、比較例1〜7(加熱処理および重合)
A.使用原料
下記の実施例および比較例では以下の原料を使用した。
Examples 1-9, Comparative Examples 1-7 (heat treatment and polymerization)
A. Raw materials used The following raw materials were used in the following Examples and Comparative Examples.

カプロラクタムは東京化成工業株式会社の特級品を溶融し、モレキュラーシーブで乾燥したものを使用した。   Caprolactam was prepared by melting a special grade of Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. and drying it with molecular sieves.

B.加熱処理および常圧連続重合
図1に示す装置を用いて加熱処理、重合を行った。
B. Heat treatment and continuous polymerization at normal pressure Heat treatment and polymerization were carried out using the apparatus shown in FIG.

表1記載の組成のカプロラクタム水溶液を原料貯槽1に投入し、ついで圧力計3を吐出側に有する原料供給ポンプ2を用い、加熱筒5を備えた加熱処理槽4に供給し、内容物を加熱し、表1記載の条件下で連続的に加熱処理を行った。次いで得られたポリアミドプレポリマを重合塔9に供給、内容物を加熱し、表1記載の条件で常圧下で連続重合を行い、加熱筒10を備えた重合塔9下部より重合反応生成物であるポリアミドを排出、ペレタイズ化し直径約2mm、長さ約3mmの円筒状ポリアミドペレットを得た。なお、加熱処理槽の圧力はカプロラクタム水溶液から水分が加熱処理時に蒸発しないように調圧弁6により維持、調整し、調圧弁後圧力を大気圧解放することでポリアミドプレポリマから蒸発した水分を重合塔9上部から充填塔11を経由して系外へ排出した。なお充填塔での還流比は1とし、蒸発した水分中に含まれるカプロラクタムを回収した。   A caprolactam aqueous solution having the composition shown in Table 1 is charged into the raw material storage tank 1, and then supplied to the heat treatment tank 4 equipped with the heating cylinder 5 using the raw material supply pump 2 having the pressure gauge 3 on the discharge side to heat the contents. Then, the heat treatment was continuously performed under the conditions described in Table 1. Next, the obtained polyamide prepolymer was supplied to the polymerization tower 9, the contents were heated, continuous polymerization was performed under normal pressure under the conditions described in Table 1, and the polymerization reaction product was obtained from the lower part of the polymerization tower 9 equipped with the heating cylinder 10. A certain polyamide was discharged and pelletized to obtain cylindrical polyamide pellets having a diameter of about 2 mm and a length of about 3 mm. The pressure in the heat treatment tank is maintained and adjusted by the pressure regulating valve 6 so that water does not evaporate from the caprolactam aqueous solution during the heat treatment, and the water evaporated from the polyamide prepolymer is released by releasing the pressure after the pressure regulating valve to the polymerization tower. 9 It discharged | emitted out of the system via the packed tower 11 from the upper part. The reflux ratio in the packed tower was 1, and caprolactam contained in the evaporated water was recovered.

ポリアミドプレポリマの分析に際しては、重合塔9への供給前に採取口8からバルブ7をカプロラクタム水溶液から水分が加熱処理時に蒸発しないように加熱処理槽の圧力を維持するように開けポリアミドプレポリマを採取した。ポリアミドプレポリマのアミノ末端基量およびポリアミド中のカプロラクタムオリゴマ、およびカプロラクタム環状2量体の含有量分析結果を表1に示す。   When analyzing the polyamide prepolymer, before supplying to the polymerization tower 9, the valve 7 is opened from the sampling port 8 so as to maintain the pressure in the heat treatment tank so that moisture does not evaporate from the caprolactam aqueous solution during the heat treatment. Collected. Table 1 shows the amino end group amount of the polyamide prepolymer and the content analysis results of the caprolactam oligomer and the caprolactam cyclic dimer in the polyamide.

Figure 0005098187
Figure 0005098187

本発明は、カプロラクタム環状オリゴマ、特に環状2量体の含有量が少ないポリアミドの効率的かつ安定的な製造法であり、本発明の方法で得られたポリアミドは続くモノマおよびオリゴマ除去工程の簡素化または省エネルギー化が可能である。   The present invention is an efficient and stable method for producing a caprolactam cyclic oligomer, particularly a polyamide having a low cyclic dimer content, and the polyamide obtained by the method of the present invention simplifies the subsequent monomer and oligomer removal step. Or energy saving is possible.

実施例で用いた加熱処理および重合装置の概略図である。It is the schematic of the heat processing and the polymerization apparatus which were used in the Example.

符号の説明Explanation of symbols

1:原料貯槽
2:原料供給ポンプ
3:圧力計
4:加熱処理槽
5:加熱筒
6:調圧弁
7:バルブ
8:ポリアミドプレポリマ採取口
9:重合塔
10:加熱筒
11:充填塔
1: Raw material storage tank 2: Raw material supply pump 3: Pressure gauge 4: Heat treatment tank 5: Heating cylinder 6: Pressure regulating valve 7: Valve 8: Polyamide prepolymer sampling port 9: Polymerization tower 10: Heating cylinder 11: Packing tower

Claims (2)

カプロアミド単位を主たる構成成分とするポリアミドの製造方法であって、含水率2〜14重量%のカプロラクタム水溶液を220〜300℃の処理温度かつ該処理温度での蒸気圧以上の圧力下で5〜60分加熱する工程を通じて得た、アミノ末端基量0.05mol/1g以上、且つ環状オリゴマ含有量が0.6重量%以下であるポリアミドプレポリマを常圧重合装置に供給し、重合温度の最高値が250〜270℃の温度で5〜12時間、液相重合することを特徴とする、硫酸相対粘度が2.0以上、カプロラクタム含有量が10重量%以下、オリゴマ含有量が2.0重量%以下、カプロラクタム環状2〜4量体含有量の合計が1.2重量%以下のポリアミドの製造方法。 A method for producing a polyamide comprising a caproamide unit as a main constituent, wherein a caprolactam aqueous solution having a water content of 2 to 14% by weight is treated at a treatment temperature of 220 to 300 ° C. and a pressure equal to or higher than a vapor pressure at the treatment temperature. A polyamide prepolymer having an amino end group content of 0.05 mol / 1 g or more and a cyclic oligomer content of 0.6% by weight or less, obtained through a step of partial heating, is supplied to an atmospheric pressure polymerization apparatus, and the maximum polymerization temperature is obtained. Liquid phase polymerization at a temperature of 250 to 270 ° C. for 5 to 12 hours, sulfuric acid relative viscosity is 2.0 or more, caprolactam content is 10% by weight or less, oligomer content is 2.0% by weight Hereafter, the manufacturing method of polyamide whose sum total of caprolactam cyclic | annular 2-tetramer content is 1.2 weight% or less. ポリアミド中のカプロラクタム環状2量体含有量が0.3重量%以下であることを特徴とする、請求項1記載のポリアミドの製造方法。 The method for producing a polyamide according to claim 1, wherein the content of caprolactam cyclic dimer in the polyamide is 0.3% by weight or less.
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