JP6780795B2 - ポリアミド微粒子 - Google Patents
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Description
ポリアミド4またはポリアミド3の単量体(A)をポリマー(B)の存在下、重合しポリアミド微粒子を製造する方法であって、重合開始時にポリアミド4またはポリアミド3の単量体(A)とポリマー(B)が均一に溶解しており、重合後にポリアミド4またはポリアミド3の微粒子が析出する際、単量体(A)とポリマー(B)の溶解度パラメーター差の二乗が0〜25、かつポリアミドとポリマー(B)の溶解度パラメーター差の二乗が0〜20の範囲であるポリアミド微粒子の製造方法、である。
ポリアミドがポリアミド4またはポリアミド3であり、数平均粒子径が0.1〜300μm、粒子径分布指数が3.0以下、真球度が90以上、アマニ油吸油量が100mL/100g以下であるポリアミド微粒子、である。
ポリアミド微粒子の数平均粒子径は、走査型電子顕微鏡写真から無作為に100個の粒子直径を特定し、その算術平均を求めることにより算出した。上記写真において、真円状でない場合、即ち楕円状のような場合は、粒子の最大径をその粒子径とした。また粒子径分布指数は、上記で得られた粒子径の値を、下記数値変換式に基づき算出した。
ポリアミド微粒子の真球度は、走査型電子顕微鏡写真から無作為に30個の粒子を観察し、その短径と長径から下記数式に従い算出した。
日本工業規格(JIS規格)JIS K 5101(2004)「顔料試験方法 精製あまに油法」に準じ、ポリアミド微粒子約100mgを時計皿の上に精秤し、精製アマニ油(関東化学株式会社製)をビュレットで1滴ずつ徐々に加え、パレットナイフで練りこんだ後に、試料の塊ができるまで滴下−練りこみを繰り返し、ペーストが滑らかな硬さになった点を終点とし、滴下に使用した精製アマニ油の量から吸油量(mL/100g)を算出した。
日本工業規格(JIS規格)JIS R 1626(1996)「気体吸着BET法による比表面積の測定方法」に従い、日本ベル製BELSORP−maxを用いて、ポリアミド微粒子約0.2gをガラスセルに入れ、80℃で約5時間減圧脱気した後に、液体窒素温度におけるクリプトンガス吸着等温線を測定し、BET法により算出した。
TAインスツルメント社製示差走査熱量計(DSCQ20)を用いて、窒素雰囲気下、30℃からポリアミドの融点を示す吸熱ピークまで20℃/分の速度で昇温した後に1分間保持し、20℃/分の速度で30℃まで温度を冷却させる際に出現する発熱ピークの頂点を結晶化温度とした。30℃から20℃/分で昇温した際の吸熱ピークを融点とした。測定に要したポリアミド微粒子は約8mgである。
ポリアミドの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法を用い、ポリメチルメタクリレートによる校正曲線と対比させて分子量を算出した。測定サンプルは、ポリアミド微粒子約3mgをヘキサフルオロイソプロパノール約3gに溶解し調製した。
装置:Waters e−Alliance GPC system
カラム:昭和電工株式会社製HFIP−806M×2
移動相:5mmol/Lトリフルオロ酢酸ナトリウム/ヘキサフルオロイソプロパノール
流速:1.0ml/min
温度:30℃
検出:示差屈折率計。
ポリマー(B)の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法を用い、ポリエチレングリコールによる校正曲線と対比させて分子量を算出した。測定サンプルは、ポリマー(B)約3mgを水約6gに溶解し調製した。
装置:株式会社島津製作所製 LC−10Aシリーズ
カラム:東ソー株式会社製TSKgelG3000PWXL
移動相:100mmol/L塩化ナトリウム水溶液
流速:0.8ml/min
温度:40℃
検出:示差屈折率計。
JIS K 6955(2006)に従い、粒子100mgを土壌100g中に配合し、BOD測定から評価した。2か月後に10%以上の分解を示した場合、生分解性を有するとした。
100mLのオートクレーブに4−アミノ酪酸(和光純薬工業株式会社製特級、SP値21.0計算)4g、ポリエチレングリコール(和光純薬工業株式会社製1級ポリエチレングリコール20,000、SP値21.3)6g、溶媒として水10gを加え密封後、窒素で10kg/cm2まで置換した。窒素を放出させながら系の圧力を0.1kg/cm2に調整後、温度を240℃まで昇温させた。この際、系の圧力が10kg/cm2に達した後、圧が10kg/cm2を維持するよう水蒸気を微放圧させながら制御した。温度が240℃に達した後に、0.2kg/cm2・分の速度で放圧させ重合を開始した。この時点で内溶液は均一透明であった。温度を255℃まで上昇させながら系内の圧力を0kg/cm2にまで低下させ、0kg/cm2になると同時に窒素を1時間流しながら加熱を維持し重合を完了させた。なお重合後は、内溶液が懸濁していた。窒素を再度10kg/cm2まで充填後、室温まで冷却させた。得られた固形物に水を加え80℃に加熱し、溶解物を溶かした。得られたスラリー液のろ過を行い、ろ上物に水40gを加え、80℃で洗浄を行った。その後200μmの篩を通過させた凝集物を除いたスラリー液を、再度ろ過して単離したろ上物を80℃で12時間乾燥させ、粉末を2.8g得た。また、200μm超の凝集物は存在しなかった。得られた粉末の融点はポリアミド4と同様の265℃、結晶化温度は230℃であり、分子量は45,000であった。また走査型電子顕微鏡観察からポリアミド4粉末は真球の微粒子形状であり、数平均粒子径は10.1μm、粒子径分布指数は1.31、真球度は97、アマニ油吸油量は65mL/100g、BET比表面積は0.75m2/gであり、R=1.1で中実な形態である。生分解性の評価では1か月後に30%分解した。なおポリアミド4のSP値は、22.9である。また、得られたポリアミド4微粒子の特性を表1、走査型電子顕微鏡写真の結果を図1に示す。
分子量の異なるポリエチレングリコール(和光純薬工業株式会社製1級ポリエチレングリコール6,000、分子量7,800)に変更した以外は、実施例1と同様の方法で重合を行い、粉末を2.2g得た。また、200μm超の凝集物は存在しなかった。得られた粉末の融点はポリアミド4と同様の262℃、結晶化温度は235℃であり、分子量は23,000であった。また走査型電子顕微鏡観察からポリアミド4粉末は真球の微粒子形状であり、数平均粒子径は20.5μm、粒子径分布指数は1.45、真球度は95、アマニ油吸油量は60mL/100gである。生分解性の評価では1か月後に35%分解した。また、得られたポリアミド4微粒子の特性を表1に示す。
分子量の異なるポリエチレングリコール(和光純薬工業株式会社製1級ポリエチレングリコール1,000、分子量1,100)に変更した以外は、実施例1と同様の方法で重合を行い、粉末を2.0g得た。得られた粉末の融点はポリアミド4と同様の264℃、結晶化温度は230℃であり、分子量は15,000であった。また走査型電子顕微鏡観
察からポリアミド4粉末は真球の微粒子形状であり、数平均粒子径は35.5μm、粒子径分布指数は1.75、真球度は91、アマニ油吸油量は62mL/100gである。生分解性の評価では1か月後に34%分解した。また、得られたポリアミド4微粒子の特性を表1に示す。
重合時の温度を200℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法で重合を行い、粉末を2.3g得た。得られた粉末の融点はポリアミド4と同様の263℃、結晶化温度は230℃であり、分子量は30,000であった。また走査型電子顕微鏡観察からポリアミド4粉末は真球の微粒子形状であり、数平均粒子径は8.4μm、粒子径分布指数は1.32、真球度は92、アマニ油吸油量は60mL/100gである。生分解性の評価では1か月後に32%分解した。また、得られたポリアミド4微粒子の特性を表1に示す。
重合時の温度を160℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法で重合を行い、粉末を2.4g得た。得られた粉末の融点はポリアミド4と同様の260℃、結晶化温度は232℃であり、分子量は20,000であった。また走査型電子顕微鏡観察からポリアミド4粉末は真球の微粒子形状であり、数平均粒子径は13.2μm、粒子径分布指数は1.45、真球度は90、アマニ油吸油量は70mL/100gである。生分解性の評価では1か月後に30%分解した。また、得られたポリアミド4微粒子の特性を表1に示す。
100mLのオートクレーブに2−ピロリドン(和光純薬工業株式会社製特級、SP値22.5計算)4g、ポリエチレングリコール(和光純薬工業株式会社製1級ポリエチレングリコール20,000、分子量18,600、SP値21.3)6g、触媒として水素化ナトリウム0.1gを加え、窒素置換を行った後に、温度を210℃で1時間反応させた。室温まで冷却後、実施例1と同様の方法で粒子の洗浄、単離を行い、粉末を3.2gで得た。重合開始時点では均一溶液、重合後は懸濁溶液であった。得られた粉末の融点はポリアミド4と同様の265℃、結晶化温度は231℃であり、分子量は82,000であった。また走査型電子顕微鏡観察からポリアミド4粉末は真球で表面平滑な微粒子形状であり、数平均粒子径は5.4μm、粒子径分布指数1.58、真球度は95、アマニ油吸油量は60mL/100gであり、生分解性の評価では1か月後に25%分解した。また、得られたポリアミド4微粒子の特性を表1に示す。
ポリエチレングリコールをポリプロピレングリコール(和光純薬工業株式会社1級3000、分子量5,200、SP値18.7)、水素化ナトリウムをカリウム−tert−ブトキシド、N−アシル−カプロラクタム0.1gの使用、温度を210℃から50℃に変更した以外は、実施例6と同様の方法で重合した。洗浄溶媒には、イソプロパノールを用い粉末を2.2g得た。得られた粉末の融点はポリアミド4と同様の260℃、結晶化温度は232℃であり、分子量は17,000であった。また走査型電子顕微鏡観察からポリアミド4粉末は真球で表面平滑な微粒子形状であり、数平均粒子径は5.8μm、粒子径分布指数1.12、真球度は90、アマニ油吸油量は76mL/100gであり、生分解性の評価では1か月後28%分解した。また、得られたポリアミド4微粒子の特性を表1、走査型電子顕微鏡写真の結果を図2に示す。
分子量の異なるポリプロピレングリコール(和光純薬工業株式会社1級4000、分子量7,000、SP値18.7)に変更した以外は、実施例7と同様の方法で重合し、粉末を2.5g得た。得られた粉末の融点はポリアミド4と同様の260℃、結晶化温度は
233℃であり、分子量は23,000であった。また走査型電子顕微鏡観察からポリアミド4粉末は真球で表面平滑な微粒子形状であり、数平均粒子径は5.2μm、粒子径分布指数1.13、真球度は90、アマニ油吸油量は75mL/100gであり、生分解性の評価では1か月後に30%分解した。また、得られたポリアミド4微粒子の特性を表1に示す。
分子量の異なるポリプロピレングリコール(和光純薬工業株式会社1級1000、分子量2,500、SP値18.7)に変更した以外は、実施例7と同様の方法で重合し、粉末を2.2g得た。得られた粉末の融点はポリアミド4と同様の262℃、結晶化温度は234℃であり、分子量は15,000であった。また走査型電子顕微鏡観察からポリアミド4粉末は真球で表面平滑な微粒子形状であり、数平均粒子径は25.8μm、粒子径分布指数1.82、真球度は90、アマニ油吸油量は72mL/100gであり、生分解性の評価では1か月後に27%分解した。また、得られたポリアミド4微粒子の特性を表1に示す。
2−ピロリドンを2−アゼチジノン(和光純薬工業株式会社製特級、SP値21.9)に変更した以外は、実施例7と同様の方法で重合し、粉末を2.9g得た。得られた粉末の融点はポリアミド3と同様の320℃、結晶化温度は280℃であり、分子量は38,000であった。また走査型電子顕微鏡観察からポリアミド3粉末は真球で表面平滑な微粒子形状であり、数平均粒子径は20.1μm、粒子径分布指数1.54、真球度は92、アマニ油吸油量は70mL/100gであり、生分解性の評価では1か月後に45%分解した。なおポリアミド3のSP値は、26.1である。また、得られたポリアミド3微粒子の特性を表1に示す。
ポリエチレングリコールをジメチルシリコーンオイル(信越化学工業株式会社製KF−96H、10,000cs、分子量88,400、SP値14.5)、洗浄時の水をトルエンに変更した以外は実施例1と同様の方法で重合を行った。重合開始時点で2相に分離しており、重合後はシリコーンとポリアミドの2相に粗大分離したままであった。トルエンを使用して洗浄を行ったが、200μm超のポリアミド凝集物が3.2g回収され、粒子は得られなかった。
4−アミノ酪酸をε−カプロラクタムに変更した以外は実施例1と同様の方法で重合を行い、ポリアミド6粒子を得た。数平均粒子径は6.1μm、粒子径分布指数は1.23、真球度は92、アマニ油吸油量は60mL/100gであった。生分解性の試験を行ったところ、1か月後は分解していなかった。
Claims (7)
- ポリアミドがポリアミド4またはポリアミド3であり、数平均粒子径が0.1〜300μm、粒子径分布指数が1.0以上1.45以下、真球度が90以上、アマニ油吸油量が100mL/100g以下であるポリアミド微粒子。
- アマニ油吸油量が70mL/100g以下である請求項1に記載のポリアミド粒子。
- ポリアミド微粒子を構成するポリアミドがポリアミド4である請求項1または2のいずれかに記載のポリアミド粒子。
- JIS K 6955(2006)に準拠し測定したポリアミド粒子の生分解性が25%以上70%以下である請求項1〜3のいずれかに記載のポリアミド粒子。
- ポリアミド微粒子を構成するポリアミドの重量平均分子量が30000以上82000以下である請求項1〜4のいずれかに記載のポリアミド粒子。
- ポリアミド微粒子の真球度が95以上である請求項1〜5のいずれかに記載のポリアミド粒子。
- 理論表面積の比が5以下である請求項1〜6のいずれかに記載のポリアミド粒子。
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