JP7055383B2 - ポリアミド - Google Patents
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Description
(1) ジカルボン酸成分とジアミン成分とからなる数平均分子量5000以上のポリアミドであって、ジアミン成分が2,5-ビス(アミノメチル)フランおよび/または2,5-ビス(アミノメチル)テトラヒドロフラン(A)をジアミン成分全量に対して15~85モル%含有することを特徴とするポリアミド。
(2) ジアミン成分が、さらにキシリレンジアミン(B)を含有することを特徴とする(1)に記載のポリアミド。
(3) ジアミン成分中のキシリレンジアミン(B)の含有量がジアミン成分全量に対して15~85モル%であることを特徴とする(2)に記載のポリアミド。
(4) キシリレンジアミン(B)がメタキシリレンジアミンであることを特徴とする(2)または(3)に記載のポリアミド。
(5) ジカルボン酸成分が脂肪族ジカルボン酸を含有することを特徴とする(1)~(4)のいずれかに記載のポリアミド。
(6) ジカルボン酸成分中の脂肪族ジカルボン酸の含有量がジカルボン酸成分全量に対して50モル%以上であることを特徴とする(5)に記載のポリアミド。
(7) (1)~(6)のいずれかに記載のポリアミドからなるフィルム。
(8) (1)~(6)のいずれかに記載のポリアミドからなるボトル容器。
(9) ジカルボン酸成分およびジアミン成分の塩を作製し、溶媒中、該塩の融点以上、「得られるポリアミドの融点-20℃」以下の温度で重合する数平均分子量5000以上のポリアミドの製造方法であって、ジアミン成分が2,5-ビス(アミノメチル)フランおよび/または2,5-ビス(アミノメチル)テトラヒドロフラン(A)をジアミン成分全量に対して15~85モル%含有することを特徴とするポリアミドの製造方法。
(10) 「得られるポリアミドの融点」が150~245℃であることを特徴とする(9)に記載のポリアミドの製造方法。
(11) 溶媒が前記温度以上の沸点を有することを特徴とする(9)または(10)に記載のポリアミドの製造方法。
(12) 溶媒が脂環族炭化水素化合物であることを特徴とする(9)~(11)のいずれかに記載のポリアミドの製造方法。
(13) 溶媒の量が前記塩100質量部に対して30~300質量部であることを特徴とする(9)~(12)のいずれかに記載のポリアミドの製造方法。
(14) ポリアミドがジカルボン酸成分またはジアミン成分の少なくとも一方の成分として構造の異なる2種以上のモノマーを含有する場合、前記塩を、ジカルボン酸成分とジアミン成分との組み合わせが異なる2種以上で作製し、該塩のうち最も低い融点を有する塩の融点以上、「得られるポリアミドの融点-20℃」以下の温度で重合することを特徴とする請求項(9)~(13)のいずれかに記載のポリアミドの製造方法。
(1)ポリアミドがジカルボン酸成分およびジアミン成分としてそれぞれ1種ずつのモノマーを含有する場合;および
(2)ポリアミドがジカルボン酸成分またはジアミン成分の少なくとも一方の成分として構造の異なる2種以上のモノマーを含有する場合。
また、23℃かつ相対湿度80%下での酸素透過係数は、5000μm・mL/(m2・day・MPa)以下であることが好ましく、3000μm・mL/(m2・day・MPa)以下であることがより好ましい。なお、ガスバリア性が高い場合、酸素透過係数は低くなる。酸素透過係数の下限値は特に限定されず、当該酸素透過係数は通常は100μm・mL/(m2・day・MPa)以上、特に1000μm・mL/(m2・day・MPa)以上である。
(1)2,5-ビス(アミノメチル)フラン
エタノール中に、HMF(225質量部)と、水素化ホウ素ナトリウム(90.0質量部)を連続して添加し、20℃で16時間撹拌した。反応終了後、10%塩酸水溶液をゆっくりと添加してpHを7とした。その後、40℃で、減圧蒸留により溶剤を蒸発させ、エタノールから白色固体を再結晶化させ、2,5-ビス(ヒドロキシメチル)フランを得た。
得られた2,5-ビス(ヒドロキシメチル)フラン(215質量部)を、ピリジン(347質量部)に溶解し、それを、-20~0℃の塩化チオニル(580質量部)の酢酸エチル溶液に1時間かけて滴下した。その後、室温に昇温し、石油エーテルを添加し、さらに氷冷水を加えた。有機相を、10%炭酸カリウム水溶液を用いて洗浄し、乾燥させ、その後、減圧蒸留により溶剤を蒸発させ、2,5-ビス(クロロメチル)フランを得た。
得られた2,5-ビス(クロロメチル)フラン(162質量部)と、アジ化ナトリウム(192質量部)を、ジメチルスルホキシドに添加し、50℃で16時間撹拌した。反応終了後、氷冷水と石油エーテルを用いて有機相を抽出し、乾燥させ、減圧濃縮し、2,5-ビス(アジドメチル)フランを得た。
得られた2,5-ビス(アジドメチル)フラン(158質量部)と、Raneyニッケル(68.0質量部)を、メタノールに添加し、1気圧の水素下、室温で40時間撹拌した。反応終了後、反応物を濾過し、濾液を濃縮し、2,5-ビス(アミノメチル)フランを得た。
メタノール中に、HMFと、Raneyニッケル(HMFに対して1.5当量)を添加し、5.76気圧の水素圧力下、60℃で20時間攪拌した。反応終了後、濾過と蒸留を繰り返すことにより精製し、2,5-ビス(ヒドロキシメチル)テトラヒドロフランを得た。
得られた2,5-ビス(ヒドロキシメチル)テトラヒドロフラン(119質量部)と、トリエチルアミン(455質量部)を、0℃のジクロロメタンに添加し、さらに、メタンスルホニルクロリド(308質量部)を滴下し、0℃で1時間攪拌した。その後、氷冷水を添加し、有機相を分離した。有機相を、1mol/L塩酸で洗浄した後、さらに飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄し、(テトラヒドロフラン-2,5-ジイル)ビス(メチレン)ジメタンスルホネートを得た。
得られた(テトラヒドロフラン-2,5-ジイル)ビス(メチレン)ジメタンスルホネート(237質量部)と、アジ化ナトリウム(270質量部)を、ジメチルスルホキシドに添加し、95℃で一晩撹拌した。反応終了後、氷冷水に添加し、酢酸エチルで3回抽出した。有機相を、水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を用いて洗浄した。その後、濃縮して2,5-ビス(アジドメチル)テトラヒドロフランを得た。
得られた2,5-ビス(アジドメチル)テトラヒドロフラン(167質量部)と、10質量%炭素担持パラジウム(10.8質量部)を、メタノールに添加し、1気圧の水素圧力下、室温で一晩撹拌した。反応終了後、反応物を濾過し、濾液を真空下で濃縮し、2,5-ビス(アミノメチル)テトラヒドロフランを得た。
得られた2,5-ビス(アミノメチル)テトラヒドロフランを、NMRにより、重水素化メタノールを用いて分析したところ、シス/トランス異性体比は90/10であった。
(1)樹脂組成
高分解能核磁気共鳴装置(日本電子社製ECA500 NMR)を用いて、1H-NMR分析することにより、それぞれの共重合成分のピーク強度から樹脂組成を求めた(分解能:500MHz、溶媒:トリフルオロ酢酸-d/重水=99/1(体積比)、温度:25℃)。
ポリアミド7~8mgをヘキサフルオロイソプロパノール5mLに溶解後、0.45μmフィルターで濾過したサンプルを、東ソー社製ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)を用いて、以下の条件で測定した。
検出器:東ソー社製 示差屈折率検出器RI-8020
カラム:東ソー社製 TSKgel GMHHR-H
溶離液:トリフルオロ酢酸ナトリウムを10mM含有するヘキサフルオロイソプロパノール
流速:0.4mL/分
測定温度:40℃
標準試料:Agilent Technologies社製 ポリメチルメタクリレート Easi Vial PM(登録商標)
パーキンエルマー社製示差走査型熱量計DSC-7を用いて、常温から300℃まで20℃/分で昇温した後、5分間保持後、500℃/分で25℃まで降温し、5分間保持後、300℃まで20℃/分で昇温した。2回目の昇温時に得られた曲線の融解に由来するピークの頂点を融点とした。
ポリアミドを十分に乾燥した後、射出成形機(東芝機械社製EC-100型)を用いて成形し、長さ125mm×幅12mm×厚み0.8mmの試験片を作製した。なお、シリンダ温度は「ポリアミドの融点+20」℃、金型温度は100℃とした。
得られた試験片を、25℃の水中に24時間静置し、静置前の試験片の質量の値を基準として、下記式により吸水率を算出した。
ポリアミドを十分に乾燥した後、熱プレス機(林機械製作所社製)を用いてプレスした。その後、冷却し、厚み150μmのフィルムを得た。なお、熱プレス機のプレス板温度は、「ポリアミドの融点+20」℃に設定した。
得られたフィルムから、長さ150mm×幅10mmの試験フィルムを切り抜き、その試験フィルムを用いて、JIS K-7127に準拠して、model-2020(INTESCO社製)で測定した。使用セルは1000N、試験速度は50mm/分、チャック間隔は100mmとした。
(5)で得られたフィルムから、長さ100mm×幅100mmの試験フィルムを切り抜き、その試験フィルムを用いて、MOCON社製の酸素透過率測定装置OXTRAN2/21で、酸素透過量を測定した。測定は、23℃、相対湿度80%の条件下24時間以上おこない、一定値になったところの値を酸素透過量とした。
酸素透過係数は、次式により求めた。
ポリアミドを十分に乾燥した後、ブロー成形によりボトル(容量:300mL、ブロー比:3倍、胴部平均肉厚:0.7mm)を成形した。成形温度は、「ポリアミドの融点+20」℃に設定した。
得られたボトルを水で満たし、キャップにより密閉した後、1mの高さからコンクリートフロアに落下させてひび割れや凹み等の変化の有無を観察した。
〔評価基準〕
○:変化がなかった。
×:変化があった。
ポリアミドを十分に乾燥した後、射出成形により試験片(面積:60mm×60mm、厚さ:1.0mm)を成形した。成形温度は、「ポリアミドの融点+20」℃に設定した。
得られた試験片を20℃で試験液に7日間浸せきし、浸せき前後の引張強度の低下率を求めた。
〔評価基準〕
◎:0.5%未満
○:0.5%以上2%未満
□:2%以上5%未満
×:5%以上
アジピン酸28.4質量部をエタノール400質量部に溶解した溶液中に、2,5-ビス(アミノメチル)フラン24.5質量部を滴下し、25℃、常圧下で3時間撹拌した。得られた析出物をろ別した後、減圧乾燥器にて乾燥し、対応するアンモニウム塩(F6塩)を得た。
アジピン酸28.4質量部をエタノール400質量部に溶解した溶液に、メタキシリレンジアミン26.4質量部を滴下し、25℃、常圧下で3時間撹拌した。得られた析出物をろ別した後、減圧乾燥器にて乾燥し、対応するアンモニウム塩(M6塩)を得た。
得られたF6塩19.6質量部、M6塩20.4質量部とデカリン40.0質量部を、撹拌羽根、ヒーター、窒素流入口、排出口が備わった重合装置に投入し、窒素流通下、180℃で12時間加熱撹拌した。
反応溶液の冷却後、固形分をろ別し、エタノールおよびヘキサンで洗浄した後、減圧下で乾燥し(50℃×12時間)、ポリアミドを得た。
表1の記載の樹脂組成になるように、用いるF6塩とM6塩の比率を変更する以外は、実施例1と同様の操作をおこなって、ポリアミドを得た。F6塩とM6塩との合計量100質量部に対するデカリンの量は100質量部であった。
表1の記載の樹脂組成になるように、用いるF6塩とM6塩の比率を変更する以外は、実施例1と同様の操作をおこなって、ポリアミドを得た。F6塩とM6塩との合計量100質量部に対するデカリンの量は100質量部であった。
アジピン酸28.4質量部をエタノール400質量部に溶解した溶液中に、2,5-ビス(アミノメチル)テトラヒドロフラン24.9質量部を滴下し、25℃、常圧下で3時間撹拌した。得られた析出物をろ別した後、減圧乾燥器にて乾燥し、対応するアンモニウム塩(TF6塩)を得た。
アジピン酸28.4質量部をエタノール400質量部に溶解した溶液に、メタキシリレンジアミン26.4質量部を滴下し、25℃、常圧下で3時間撹拌した。得られた析出物をろ別した後、減圧乾燥器にて乾燥し、対応するアンモニウム塩(M6塩)を得た。
得られたTF6塩19.7質量部、M6塩20.3質量部とデカリン40.0質量部を、撹拌羽根、ヒーター、窒素流入口、排出口が備わった重合装置に投入し、窒素流通下、180℃で12時間加熱撹拌した。
反応溶液の冷却後、固形分をろ別し、エタノールおよびヘキサンで洗浄した後、減圧下で乾燥し(50℃×12時間)、ポリアミドを得た。
表1の記載の樹脂組成になるように、用いるTF6塩とM6塩の比率を変更する以外は、実施例4と同様の操作をおこなって、ポリアミドを得た。TF6塩とM6塩との合計量100質量部に対するデカリンの量は100質量部であった。
表1の記載の樹脂組成になるように、用いるTF6塩とM6塩の比率を変更する以外は、実施例4と同様の操作をおこなって、ポリアミドを得た。TF6塩とM6塩との合計量100質量部に対するデカリンの量は100質量部であった。
アジピン酸28.4質量部をエタノール400質量部に溶解した溶液中に、2,5-ビス(アミノメチル)フラン19.6質量部とメタキシリレンジアミン5.31質量部を滴下し、25℃、常圧下で3時間撹拌した。得られた析出物をろ別した後、減圧乾燥器にて乾燥し、対応するアンモニウム塩を得た。
得られたアンモニウム塩39.5質量部とデカリン40.0質量部を、撹拌羽根、ヒーター、窒素流入口、排出口が備わった重合装置に投入し、窒素流通下、180℃で12時間加熱撹拌した。
反応溶液の冷却後、固形分をろ別し、エタノールおよびヘキサンで洗浄した後、減圧下で乾燥し(50℃×12時間)、ポリアミドを得た。
アジピン酸28.4質量部をエタノール400質量部に溶解した溶液中に、2,5-ビス(アミノメチル)フラン24.5質量部を滴下し、25℃、常圧下で3時間撹拌した。得られた析出物をろ別した後、減圧乾燥器にて乾燥し、対応するアンモニウム塩(F6塩)を得た。
アジピン酸28.4質量部をエタノール400質量部に溶解した溶液に、1,4-シクロヘキサンジアミン22.2質量部を滴下し、25℃、常圧下で3時間撹拌した。得られた析出物をろ別した後、減圧乾燥器にて乾燥し、対応するアンモニウム塩(C6塩)を得た。
得られたF6塩31.3質量部、C6塩7.55質量部とデカリン40.0質量部を、撹拌羽根、ヒーター、窒素流入口、排出口が備わった重合装置に投入し、窒素流通下、180℃で12時間加熱撹拌した。
反応溶液の冷却後、固形分をろ別し、エタノールおよびヘキサンで洗浄した後、減圧下で乾燥し(50℃×12時間)、ポリアミドを得た。
アジピン酸28.4質量部をエタノール400質量部に溶解した溶液中に、2,5-ビス(アミノメチル)フラン24.5質量部を滴下し、25℃、常圧下で3時間撹拌した。得られた析出物をろ別した後、減圧乾燥器にて乾燥し、対応するアンモニウム塩(F6塩)を得た。
アジピン酸28.4質量部をエタノール400質量部に溶解した溶液に、1,10-デカンジアミン33.4質量部を添加し、25℃、常圧下で3時間撹拌した。得られた析出物をろ別した後、減圧乾燥器にて乾燥し、対応するアンモニウム塩(D6塩)を得た。
得られたF6塩31.3質量部、D6塩9.24質量部とデカリン40.0質量部を、撹拌羽根、ヒーター、窒素流入口、排出口が備わった重合装置に投入し、窒素流通下、180℃で12時間加熱撹拌した。
反応溶液の冷却後、固形分をろ別し、エタノールおよびヘキサンで洗浄した後、減圧下で乾燥し(50℃×12時間)、ポリアミドを得た。
コハク酸22.9質量部をエタノール400質量部に溶解した溶液中に、2,5-ビス(アミノメチル)フラン24.5質量部を滴下し、25℃、常圧下で3時間撹拌した。得られた析出物をろ別した後、減圧乾燥器にて乾燥し、対応するアンモニウム塩(F4塩)を得た。
コハク酸22.9質量部をエタノール400質量部に溶解した溶液に、メタキシリレンジアミン26.4質量部を滴下し、25℃、常圧下で3時間撹拌した。得られた析出物をろ別した後、減圧乾燥器にて乾燥し、対応するアンモニウム塩(M4塩)を得た。
得られたF4塩28.1質量部、M4塩7.37質量部とデカリン40.0質量部を、撹拌羽根、ヒーター、窒素流入口、排出口が備わった重合装置に投入し、窒素流通下、180℃で12時間加熱撹拌した。
反応溶液の冷却後、固形分をろ別し、エタノールおよびヘキサンで洗浄した後、減圧下で乾燥し(50℃×12時間)、ポリアミドを得た。
セバシン酸39.2質量部をエタノール400質量部に溶解した溶液中に、2,5-ビス(アミノメチル)フラン24.5質量部を滴下し、25℃、常圧下で3時間撹拌した。得られた析出物をろ別した後、減圧乾燥器にて乾燥し、対応するアンモニウム塩(F10塩)を得た。
セバシン酸39.2質量部をエタノール400質量部に溶解した溶液に、メタキシリレンジアミン26.4質量部を滴下し、25℃、常圧下で3時間撹拌した。得られた析出物をろ別した後、減圧乾燥器にて乾燥し、対応するアンモニウム塩(M10塩)を得た。
得られたF10塩37.8質量部、M10塩9.82質量部とデカリン40質量部を、撹拌羽根、ヒーター、窒素流入口、排出口が備わった重合装置に投入し、窒素流通下、180℃で12時間加熱撹拌した。
反応溶液の冷却後、固形分をろ別し、エタノールおよびヘキサンで洗浄した後、減圧下で乾燥し(50℃×12時間)、ポリアミドを得た。
表1の記載の樹脂組成になるように、用いるF6塩とM6塩の比率を変更する以外は、実施例1と同様の操作をおこなって、ポリアミドを得た。F6塩とM6塩との合計量100質量部に対するデカリンの量は100質量部であった。
重合温度を230℃に変更したこと、およびデカリンを用いなかったこと以外は、実施例1と同様の操作をおこなって、ポリアミドを得た。
そして、得られたポリアミド樹脂をストランド状に押出し、切断し、ペレットを得た。
表1の記載の樹脂組成になるように、用いるTF6塩とM6塩の比率を変更する以外は、実施例4と同様の操作をおこなって、ポリアミドを得た。TF6塩とM6塩との合計量100質量部に対するデカリンの量は100質量部であった。
アジピン酸28.4質量部をエタノール400質量部に溶解した溶液中に、2,5-ビス(アミノメチル)フラン24.5質量部を滴下し、25℃、常圧下で3時間撹拌した。得られた析出物をろ別した後、減圧乾燥器にて乾燥し、対応するアンモニウム塩(F6塩)を得た。
得られたF6塩39.2質量部とデカリン40.0質量部を、撹拌羽根、ヒーター、窒素流入口、排出口が備わった重合装置に投入し、窒素流通下、180℃で12時間加熱撹拌した。
反応溶液の冷却後、固形分をろ別し、エタノールおよびヘキサンで洗浄した後、減圧下で乾燥し(50℃×12時間)、ポリアミドを得た。
アジピン酸28.4質量部をエタノール400質量部に溶解した溶液中に、2,5-ビス(アミノメチル)テトラヒドロフラン24.9質量部を滴下し、25℃、常圧下で3時間撹拌した。得られた析出物をろ別した後、減圧乾燥器にて乾燥し、対応するアンモニウム塩(TF6塩)を得た。
得られたTF6塩39.4質量部とデカリン40.0質量部を、撹拌羽根、ヒーター、窒素流入口、排出口が備わった重合装置に投入し、窒素流通下、180℃で12時間加熱撹拌した。
反応溶液の冷却後、固形分をろ別し、エタノールおよびヘキサンで洗浄した後、減圧下で乾燥し(50℃×12時間)、ポリアミドを得た。
アジピン酸28.4質量部をエタノール400質量部に溶解した溶液中にメタキシリレンジアミン26.4質量部を滴下し、25℃、常圧下で3時間撹拌した。得られた析出物をろ別した後、減圧乾燥器にて乾燥し、対応するアンモニウム塩(M6塩)を得た。
得られたM6塩40.7質量部とデカリン40.0質量部を撹拌羽根、ヒーター、窒素導入口、排出口が備わった重合装置に導入し、窒素流通下、200℃で12時間撹拌した。
反応溶液の冷却後、固形分をろ別し、エタノールおよびヘキサンで洗浄した後、減圧下で乾燥し(50℃×12時間)、ポリアミドを得た。
アジピン酸28.4質量部をエタノール400質量部に溶解した溶液中に、2,5-ビス(アミノメチル)フラン12.2質量部とメタキシリレンジアミン13.2質量部を滴下し、25℃、常圧下で3時間撹拌した。得られた析出物をろ別した後、減圧乾燥器にて乾燥し、対応するアンモニウム塩を得た。
得られたアンモニウム塩39.9質量部を、撹拌羽根、ヒーター、窒素流入口、排出口が備わった重合装置に投入し、窒素流通下、230℃で12時間加熱撹拌した。
そして、得られたポリアミド樹脂をストランド状に押出し、切断し、ペレットを得た。
デカリンを用いなかったこと以外は、実施例2と同様の操作をおこなって、ポリアミドを得た。
そして、得られたポリアミド樹脂をストランド状に押出し、切断し、ペレットを得た。
Claims (9)
- ジカルボン酸成分とジアミン成分とからなる数平均分子量8000以上のポリアミドであって、
ジカルボン酸成分が脂肪族ジカルボン酸をジカルボン酸成分全量に対して50モル%以上含有し、
脂肪族ジカルボン酸がアジピン酸であり、
ジアミン成分が2,5-ビス(アミノメチル)フランおよび/または2,5-ビス(アミノメチル)テトラヒドロフラン(A)をジアミン成分全量に対して15~85モル%含有し、
ジアミン成分が、さらにキシリレンジアミン(B)をジアミン成分全量に対して15~85モル%含有し、
キシリレンジアミン(B)がメタキシリレンジアミンであることを特徴とするポリアミド。 - 請求項1に記載のポリアミドからなるフィルム。
- 請求項1に記載のポリアミドからなるボトル容器。
- ジカルボン酸成分およびジアミン成分の塩を作製し、溶媒中、該塩の融点以上、「得られるポリアミドの融点-20℃」以下の温度で重合する数平均分子量5000以上のポリアミドの製造方法であって、ジアミン成分が2,5-ビス(アミノメチル)フランおよび/または2,5-ビス(アミノメチル)テトラヒドロフラン(A)をジアミン成分全量に対して15~85モル%含有することを特徴とするポリアミドの製造方法。
- 「得られるポリアミドの融点」が150~245℃であることを特徴とする請求項4に記載のポリアミドの製造方法。
- 溶媒が前記温度以上の沸点を有することを特徴とする請求項4または5に記載のポリアミドの製造方法。
- 溶媒が脂環族炭化水素化合物であることを特徴とする請求項4~6のいずれかに記載のポリアミドの製造方法。
- 溶媒の量が前記塩100質量部に対して30~300質量部であることを特徴とする請求項4~7のいずれかに記載のポリアミドの製造方法。
- ポリアミドがジカルボン酸成分またはジアミン成分の少なくとも一方の成分として構造の異なる2種以上のモノマーを含有する場合、前記塩を、ジカルボン酸成分とジアミン成分との組み合わせが異なる2種以上で作製し、該塩のうち最も低い融点を有する塩の融点以上、「得られるポリアミドの融点-20℃」以下の温度で重合することを特徴とする請求項4~8のいずれかに記載のポリアミドの製造方法。
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