JP5697652B2 - ポリアミドオリゴマー及びその使用 - Google Patents
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Description
CNH2: mmol/kgで表わされるNH2末端基の濃度
CCOOH:mmol/kgで表わされるカルボキシル末端基の濃度
CR: mmol/kgで表わされ、殆ど縮合しない残存末端基の濃度
f: 官能価;オリゴマー1分子当たりの平均鎖末端数
Mn: g/molで表わされる数平均モル質量
ジアミンであるが、特にはトリアセトンジアミンである。これに対応して構成されたポリアミドオリゴマーをポリアミド成形コンパウンドに添加することにより、例えば特別な添加を要する所謂HALS型等の高価な安定剤を使用せずとも、その加水分解安定性及び耐候安定性が改善される。
するジアミン等でもある。更には、適切なジカルボン酸は、二量化された脂肪酸である1,2-、1,3-、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸であり、イソフタル酸及びテレフタル酸並びにナフタレンジカルボン酸でもある。
施できる。
しかし、脱プロトン化工程を前記マスターバッチの製造に含めることが特に重要である。
定性に対し更なるプラスの効果を示す。
初めに本発明の典型的なポリアミドオリゴマーの構造の構成及び製造について説明する。この目的のために選択されるオリゴマーは、主要な構成単位としてジアミンを有し、ここにおいては、統計的な平均として7個のアミノ酸構成単位が縮合しており、アミノ酸構成単位の縮合が続く(condensing-on)ため、オリゴマーの構造は常にアミンで末端化されているという法則に従っている。選択された基本的な構造は、結果として、末端基にアルキルラジカルが十分残存するように、その両側がモノカルボン酸により変換される。
a)ジアミンとして、220g/molのモル質量を有する4,7,10-トリオキサトリデカン-1,13-ジアミン(TRI)(製造メーカー:BASF、ルートウィヒスハーフェン)。
。よって、PAオリゴマーは、約2200g/molの数平均モル質量を有する。
時間維持された。その後、減圧し窒素を通過させて、撹拌下にて、5時間以内でゆっくりと220℃まで冷却し、溶融物中に所望のオリゴマー構造が形成された。次いで、流動性の溶融物を、細い噴流(thin jet)として、激しく撹拌しつつ、水を満たした容器に排出し、該オリゴマーは小滴状の形態で迅速に固化し、次いで濾過により水から分離された。続いて、オリゴマーは、含水量が0.2wt%未満となるまで、60℃で真空下にて乾燥された。
・DSC融解曲線の最大値としての融点が160℃
・室温における密度が1.0g/cm3
・室温での平衡含水比及び100%相対湿度が0.78wt%、並びに官能性末端基の残存量は次の通り:NH250mmol/kg,COOH 20mmol/kg
本発明の粘性安定なポリアミドオリゴマーが生成され得る広い変動範囲を示すために、対応する配合物を製造し、35g規模で、不活性ガスの下、ガラス製の縮合管(condensation tube)中で反応させ、以下の一般的な規定に従い操作を実施した。
表2及び3には、使用されたモノマー及び制御剤(controller)の名称が示される。
実施した実験室試験を以下の表4に要約し、その後更に詳細に記載した。
本実施例は、アミノラウリン酸を含むオリゴマー配合物、ポリアミド12のための縮合活性な構成単位、及び実施例1におけるのと同じ種類の構造制御に関し、モノマー構成単位の数は段階的に増加させた。DSC測定により比較された溶融挙動は、以下を示す:
・構成単位の数が少ない、例えば4の場合には、関連した低いモル質量の範囲においては、次々に生成するオリゴマーの構造は互いに著しく異なるため、多くの追加の融解ピークが現れる。数nが7以上になると、この効果は無視できるようになる。
本実施例では、基本的な構成単位はアミノラウリン酸であるが、異なる制御系(control systems)が使用される。二官能性の作用制御剤(acting controller)(実施例6:C10、実施例8:TRI)は、実施例6及び8においては、オリゴマーの構造に組み込まれ、更に結果として生じる反応性末端基は、実施例6では完全に、また実施例8では半分を僅かに超える程度にステアレートで末端化される。
これらの実施例においては、実施例1〜5で既に使用したような構造制御系(structural controller system)を維持しながら、基本的な構成単位がそれぞれ別々に選択された。DSCにおいては、該構成単位が結合するポリアミドの場合よりも、予期した通り各々幾分低
い融点が得られる。
これらの実施例は、今度は全く異なる構成単位を含むが、各々6〜8個の少ない炭素数を有し、これに対し、制御系(controller system)TRI/BZが適合された。ここで該構成単位に適合された制御剤(control)は、非常に系相溶性(system-compatible)であることが判明した。DSCにおける溶融挙動が示すように、これらオリゴマーはその特性が著しく異なる。例えば、実施例14のオリゴマーは、約55℃のガラス転移点を有し、アモルファス状に軟化するが、一方オリゴマー15及び16は、各々有意なガラス転移段階(glass transition step)を示し、その後幅広い溶融領域が続く。
これらの実施例は、既出の実施例12〜16におけるのと同様の基本的構成単位に基づくが、構造の制御に関しては、SSと比較し、より単鎖のラウリン酸LSをTRIと一緒に組合せている。この制御系(controller system)は、単鎖の基本的なモノマーと相溶性でもある。これらオリゴマーの鎖末端もアルキルラジカルを有し、ここでは11個の炭素原子を有し、該オリゴマー中のその重量比率は20%を超える。これらの異なる構造は、実施例12〜16と比較して、既に該オリゴマーの特性に著しい影響を与えている。特にDSC測定は、十分形成された融解帯(melting band)を示し、これは恐らく、鎖末端に線状アルキルラジカルが存在するために、連鎖移動(chain movement)が増加したためである。
これらの実施例は、1回及び繰返し分岐した構造のオリゴマーであって、アルキル鎖末端を各々有し、SSから生じるオリゴマーの製造を含み、基本的な構成単位としてアミノ酸が専ら使用されたことから、この製造が可能であることが判明した。流動活性な鎖末端の数が増加したため、例えば高充填のポリアミド成形コンパウンドの流動性が著しく向上し、これにより最終的に、改善された表面品質を持つ射出成形品が得られる。制御系(controller system)の成分のモル比を特別に選択した結果、非常に塩基性のオリゴマーが各々
生成し、このオリゴマーは、ポリアミド成形コンパウンド中で加工助剤(processing aids)として使用される過程で、その加水分解安定性及び耐候安定性を向上させる。配合物22及び23は、イルガコール(Irgacor) L 190(ICOR)が主要な制御剤(controller)構成単位であるが、この分子は更に3個の立体障害のあるアミン官能基を含むため特に重要であり、これは再アミド化効果(reamidation effects)を可能とせずとも塩基度(basicity)を著しく向上させる。
これらの実施例は、特に高い使用価値のある本発明のオリゴマーを含み、該オリゴマーは専ら、単官能的に作用する酸とアミンを組合せることにより製造され、塩基に対する酸のモル比が1:1となるよう等量に制御される。特定のカルボン酸と特定のアミンの各々が一緒に使用され、これによりポリアミド成形コンパウンドに著しい安定化効果を示す構造要素が一緒に含まれる。酸がMOXの場合には、ポリアミド成形コンパウンドの熱安定性を向上させるのは立体障害のあるフェノール基であり、アミンがTACの場合には、耐候安定化に有効であると当技術で既知なのは立体障害のあるアミン構造(HALS)である。TACは、酸捕収剤(acid collector)としての更なる効果を有し、このようなオリゴマーを使用すると加水分解安定性も改善される。
これらの実施例においては、PA-12溶融物の挙動が比較され、実施例1に記載されたように該溶融物は基本的な構造のPA12オリゴマーを含む。
a)連鎖反応制御剤(chain-controller)を使用せずに製造され、末端基としてCOOH 30mmol/kg、NH2 23mmol/kgを有する高粘性PA-12
b)アミノ末端基が僅かに過剰となるよう、COOH 20mmol/kg、NH250mmol/kgに調節された
高粘性PA-12
d)50mmol/kgのCOOHと20mmol/kgのNH2を有する通常のPA-12オリゴマー
比較例28においては、オリゴマーが、残留率50mmol/kgのカルボキシル末端基と共に使用され、高分子量のPA12が著しく分解するが、これはMVR値の劇的な増加と相対粘度値の著しい低下により示される。対照的に、実施例29〜31においては、過剰のアミノ基を持つ本発明のポリアミドオリゴマーが使用され、分解は20分の融解時間の後でさえ僅かである。MVR及び相対粘度は高い含水量にもかかわらず、殆ど変化しない。実施例29,30,31及び比較例28の成形コンパウンドから、衝撃引張強さの試験片が射出成形により作られ、続いて水中130℃にて加水分解試験を実施した。比較例28からの衝撃引張試験片上には、加水分解によるかなりの分解が生じていた。672時間(28日間に相当)保存した後、衝撃引張強さは依然として88kJ/m2であり、これは初期値のたった13%に相当する。対照的に、実施例29〜31からの試験体は、水中130℃において同じ期間保存した後は、加水分解による分解はかなり小さいものであった(表5)。
実施例1のような半工業的規模での製造
Claims (22)
- 直鎖又は分岐鎖構造を有し、800〜5000g/molの数平均モル質量(molar mass)を有し、少なくとも一部がNH2末端基である塩基性末端基とCO2H末端基とで部分的に形成される末端基を有し、ポリアミドを生成するモノマーの縮合により製造可能なポリアミドオリゴマーであって、
ここで、NH2末端基がカルボキシル末端基に対する比率で過剰に存在し、
但し、NH2及びCO2H末端基濃度の合計が、200mmol/kg未満であり、かつ全ての末端基の濃度よりも低く、
NH2末端基の濃度が最大で100mmol/kgであることを特徴とする、上記ポリアミドオリゴマー。 - 塩基性末端基の前記濃度が少なくとも20mmol/kgであることを特徴とする請求項1記載のポリアミドオリゴマー。
- 塩基性末端基の前記濃度が少なくとも50mmol/kgであることを特徴とする請求項2記載のポリアミドオリゴマー。
- カルボキシル末端基に対するNH2末端基の比率が少なくとも2:1であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のポリアミドオリゴマー。
- 前記塩基性末端基が、第一級アミノ末端基、第二級アミノ末端基、第三級アミノ末端基
又はカルボキシレートから選択されることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のポリアミドオリゴマー。 - ポリアミドを形成するモノマー、ジアミン及び/又はジカルボン酸及び/又はアミノ酸及び/又はラクタムに加えて、更に、アミン及び/又はカルボン酸から選択される、縮合反応に関して単官能性の構造要素が、これら単官能性の構造要素により、前記末端基が合計で少なくとも50%になるまで形成されるように使用されることを特徴とする請求
項1ないし5のいずれか1項に記載のポリアミドオリゴマー。 - 単官能性の構造要素により60〜80%の末端基が形成されることを特徴とする請求項6記載のポリアミドオリゴマー。
- 前記構造要素がヒンダードアミン及び/又は立体障害のあるフェノールであることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載のポリアミドオリゴマー。
- 前記オリゴマーを塩基に適用する前又は適用する間に、存在する遊離のカルボキシル基がカルボキシレート基に脱プロトン化されたことを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載のポリアミドオリゴマー。
- アルカリ又はアルカリ土類水酸化物が塩基として使用されたことを特徴とする請求項10に記載のポリアミドオリゴマー。
- 水酸化マグネシウムが塩基として使用されたことを特徴とする請求項11に記載のポリアミドオリゴマー。
- 追加の熱可塑性樹脂と共にマスターバッチキャリアーを形成することを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1項に記載のポリアミドオリゴマー。
- ポリアミド樹脂と共にマスターバッチキャリアーを形成することを特徴とする請求項13に記載のポリアミドオリゴマー。
- マスターバッチを製造するためのマスターバッチキャリアーとしての、請求項1ないし14のいずれか1項に記載のポリアミドオリゴマーの使用。
- 前記マスターバッチが、低粘性の溶融物中に混ぜ込まれた添加剤を含有することを特徴とする請求項15に記載の使用。
- 前記マスターバッチが、塩基的に作用する化合物(basically acting compounds)、安定化剤、加工助剤、着色剤及び顔料、及び抗菌性添加剤からなる群から選択される追加の化合物を含有することを特徴とする請求項15又は16の1項に記載の使用。
- プラスチック材料成形コンパウンド中の添加剤としての、請求項1ないし14のいずれか1項に記載のポリアミドオリゴマーの使用。
- ポリアミド成形コンパウンド中の添加剤としての、請求項18に記載のポリアミドオリゴマーの使用。
- 前記添加剤が、流動性向上剤、加水分解、熱及び紫外線に対する安定剤、並びに/又は加工薬剤として機能することを特徴とする請求項18又は19に記載の使用。
- 粉末又は超微粒粉末としての、請求項1ないし14のいずれか1項に記載のポリアミドオリゴマーの使用。
- 前記粉末が、粉末射出成形において、セラミックス及び/又は金属用のバインダーシステム(binder system)又は結合樹脂(binding resin)として使用されることを特徴とする請求項21に記載の使用。
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