JPH0123486B2 - - Google Patents

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JPH0123486B2
JPH0123486B2 JP58149440A JP14944083A JPH0123486B2 JP H0123486 B2 JPH0123486 B2 JP H0123486B2 JP 58149440 A JP58149440 A JP 58149440A JP 14944083 A JP14944083 A JP 14944083A JP H0123486 B2 JPH0123486 B2 JP H0123486B2
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JP
Japan
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parts
diisocyanate
polymer
tertiary nitrogen
acid
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Application number
JP58149440A
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Japanese (ja)
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JPS6040117A (en
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Masaru Nanhei
Akira Tomita
Toshiaki Fujimura
Juji Taguchi
Toshikazu Nishiwaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyobo Co Ltd
Original Assignee
Toyobo Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0123486B2 publication Critical patent/JPH0123486B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高硬度のものから、弾性を有するもの
までの性質を有し、かつ水溶性または水分散性で
ある重合体の製造法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a polymer that has properties ranging from high hardness to elasticity and is water-soluble or water-dispersible.

従来より主鎖あるいは側鎖に塩基性第3級窒素
原子を有するポリアミドはカチオン性のポリマー
としての性質のポリアミドとしての性質とを兼持
したポリマーであり、各種成型品、繊維、イオン
交換樹脂(膜)、感光性樹脂などの分野へ応用さ
れている。
Conventionally, polyamides having basic tertiary nitrogen atoms in the main chain or side chains are polymers that have both the properties of cationic polymers and the properties of polyamides, and are used in various molded products, fibers, ion exchange resins ( It is applied to fields such as film) and photosensitive resin.

しかしながら、これらの用途には硬くて硬直な
物性から柔軟でゴム弾性を有する物性まで広い領
域が要求され、このようなポリアミドは原料のジ
カルボン酸、ジアミン、ラクタム、ω―アミノ酸
の組合せによつて硬い領域のポリマーへの対応は
出来ても、低硬度の領域での合成ゴム等のエラス
トマーに匹適するような強伸度や反撥弾性の物性
を十分に満足し得る重合体は未だ得られていない
のが現状である。
However, these uses require a wide range of physical properties, from hard and rigid to flexible and rubber-elastic, and such polyamides have hard and rigid properties due to the combination of raw materials dicarboxylic acids, diamines, lactams, and omega-amino acids. Although it has been possible to respond to polymers in the low hardness range, it has not yet been possible to obtain a polymer that satisfies physical properties such as strength and elongation and rebound resilience that are comparable to elastomers such as synthetic rubber in the low hardness range. is the current situation.

そこで本発明者らは主鎖あるいは側鎖に塩基性
窒素原子を有する重合体の製造に関して低硬度で
弾性を有し、水溶性または水分散性である重合体
を得ることを目的として鋭意検討した結果、遂に
本発明を完成するに到つた。
Therefore, the present inventors conducted extensive studies regarding the production of polymers having basic nitrogen atoms in the main chain or side chains, with the aim of obtaining a polymer that has low hardness, elasticity, and is water-soluble or water-dispersible. As a result, we have finally completed the present invention.

すなわち、本発明は両末端が実質的に第1級お
よび/または第2級アミノ基であり、アミド結合
を1つ以上有し、かつ主鎖および/または側鎖に
塩基性第3級窒素原子を有する、平均分子量300
〜20000のアミド化合物と、ジイソシアネート化
合物とを尿素化反応させて得られ、主鎖および/
または側鎖に塩基性第3級窒素原子を0.2meq./
g以上有する、平均分子量350〜30000の反応生成
物を、尿素化反応前、反応中、あるいは反応後
に、前記塩基性第3級窒素原子の一部または全部
を四級化剤ウンモニウム塩化することを特徴とす
る重合体の製造法である。
That is, in the present invention, both ends are substantially primary and/or secondary amino groups, have one or more amide bonds, and have a basic tertiary nitrogen atom in the main chain and/or side chain. with an average molecular weight of 300
~20,000 amide compound and a diisocyanate compound are subjected to a urea reaction, and the main chain and/or
Or add 0.2 meq./basic tertiary nitrogen atom to the side chain.
The reaction product having an average molecular weight of 350 to 30,000 and having an average molecular weight of 350 to 30,000 is converted into a quaternizing agent, ummonium salt, by converting some or all of the basic tertiary nitrogen atoms into a quaternizing agent before, during, or after the urea reaction. This is a method for producing a characteristic polymer.

本発明において用いる両末端が実質的に第1級
または/および第2級アミノ基であり、かつアミ
ド結合を1つ以上有し、かつ主鎖および/または
側鎖に塩基性第3級窒素原子を有するアミド化合
物は、従来公知のジアミンとジカルボン酸、ω―
アミノ酸、ラクタムあるいはこれらの誘導体から
合成されるホモポリマー、コポリマーまたはオリ
ゴマーおよびこれらの2種以上の混合物である。
該アミド化合物の両末端を実質的に第1級また
は/および第2級アミノ基にする方法は、第1級
または/および第2級アミノ基を有するジアミン
成分の反応モル数を、相手のジカルボン酸のそれ
よりも過剰に使用することによつて可能である。
またω―アミノ酸やラクタムの場合は、公知の第
1級または/および第2級ジアミンを添加するこ
とによつて可能である。この場合ジアミンの過剰
度を調節することによつて、上記アミド化合物の
分子量を調節することができる。
Both terminals used in the present invention are substantially primary or/and secondary amino groups, have one or more amide bonds, and have a basic tertiary nitrogen atom in the main chain and/or side chain. The amide compound having ω-
These are homopolymers, copolymers, or oligomers synthesized from amino acids, lactams, or derivatives thereof, and mixtures of two or more thereof.
The method of making both terminals of the amide compound into substantially primary or/and secondary amino groups is to change the number of reacted moles of the diamine component having primary or/and secondary amino groups to that of the other dicarbonate. This is possible by using an excess of that of the acid.
In the case of ω-amino acids and lactams, this can be achieved by adding known primary and/or secondary diamines. In this case, the molecular weight of the amide compound can be adjusted by adjusting the excess of diamine.

前記アミド化合物の平均分子量は、300〜
20000、望ましくは500〜15000、特に500〜6000が
好ましい。
The average molecular weight of the amide compound is 300~
20,000, preferably 500-15,000, especially 500-6,000.

なお本発明において、主鎖および/または側鎖
に塩基性第3級窒素原子を有するアミド化合物を
得る場合は、分子内に塩基性第3級窒素原子を有
する単量体を原料として用いればよい。このよう
な単量体としては、特公昭54―22229号公報に記
載の重合原料を用いることができ、たとえば、
N,N′―ビス(3―アミノプロピル)ピペラジ
ン、N―(2―アミノエチル)ピペラジンなどの
ピペラジン類、N―メチル―ε―カプロラクタム
などのN―アルキル―ε―カプロラクタム、α―
N,N―ジメチルアミノ―ε―カプロラクタムな
どのα―N,N―ジアルキルアミノ―ε―カプロ
ラクタム、N―メチル―ω―アミノカプロン酸な
どのN―アルキル―ω―アミノカプロン酸、α―
N,N―ジメチルアミノ―ω―アミノカプロン酸
などのα―N,N―ジアルキルアミノ―ω―アミ
ノカプロン酸などがあげられる。
In the present invention, when obtaining an amide compound having a basic tertiary nitrogen atom in the main chain and/or side chain, a monomer having a basic tertiary nitrogen atom in the molecule may be used as a raw material. . As such monomers, polymerization raw materials described in Japanese Patent Publication No. 54-22229 can be used, for example,
Piperazines such as N,N'-bis(3-aminopropyl)piperazine and N-(2-aminoethyl)piperazine, N-alkyl-ε-caprolactam such as N-methyl-ε-caprolactam, α-
α-N,N-dialkylamino-ε-caprolactam such as N,N-dimethylamino-ε-caprolactam, N-alkyl-ω-aminocaproic acid such as N-methyl-ω-aminocaproic acid, α-
Examples include α-N,N-dialkylamino-ω-aminocaproic acid such as N,N-dimethylamino-ω-aminocaproic acid.

本発明に用いるアミド化合物の原料としては、
前記単量体の他に、通常のポリアミドの重合に用
いられる脂肪族および/または芳香族のジカルボ
ン酸、ジアミン、ω―アミノ酸、ラクタムなどを
併用してもよい。さらに本発明で用いるアミド化
合物の代表的な例としては、ナイロン6、ナイロ
ン6,6、ナイロン6,10、ナイロン6/6,
6/6,10共重合体、ナイロン6/6,6/6,
12共重合体などの各種ナイロンのほか、m―キシ
リレンジアミン/アジピン酸から得られるポリア
ミド、1,3―ビス(アミノメチル)シクロヘキ
サン/アジピン酸から得られるポリアミド、2,
2,4―トリメチルヘキサメチレンジアミンおよ
び/または2,4,4―トリメチルヘキサメチレ
ンジアミン/アジピン酸から得られるポリアミ
ド、ε―カプロラクタム/アジピン酸/ヘキサメ
チレンジアミン/4,4′―ジアミノジシクロヘキ
シルメタン共重合体ポリアミド、あるいはN,
N′―ビス(3―アミノプロピル)ピペラジン/
セバシン酸から得られるポリアミド、ε―カプロ
ラクタム/N,N′―ビス(3―アミノプロピル)
ピペラジン/アジピン酸共重合ポリアミド、ε―
カプロラクタム/N―(2―アミノエチル)ピペ
ラジン/アジピン酸共重合ポリアミド、N,
N′―ビス(3―アミノプロピル)ピペラジン/
アジピン酸/セバシン酸共重合ポリアミド、α―
N,N―ジメチルアミノ―ε―カプロラクタムか
らのポリアミド、ε―カプロラタム/α―N,N
―ジメチルアミノ―ε―カプロラクタム共重合ポ
リアミド、α―N,N―ジメチルアミノ―ε―カ
プロラクタム/6,6共重合ポリアミド、ε―カ
プロラクタム/α―N,N―ジメチルアミノ―ε
―カプロラクタム/6,6共重合ポリアミド、ε
―カプロラクタム/α―N,N―ジメチルアミノ
―ε―カプロラクタム/6,6/6,10共重合ポ
リアミド、α―N,N―ジメチルアミノ―ω―ア
ミノカプロン酸からのポリアミドおよびその共重
合ポリアミド、α,ω―ジアミノポリオキシエチ
レン/アジピン酸からのポリアミド、α,ω―ジ
アミノポリオキシプロピレン/アジピン酸からの
ポリアミド、ε―カプロラクタム/α,ω―ジア
ミノポリ(オキシエチレン―オキシプロピレ
ン)/アジピン酸共重合ポリアミド、ε―カプロ
ラクタム/ヘキサメチレンジアミン/アジピン
酸/5―ナトリウムスルホインフタル酸共重合ポ
リアミド、ε―カプロラクタム/ヘキサメチレン
ジアミン/アジピン酸/2,4―ジフエノキシ―
6―〔P―(ナトリウムスルホフエニルアミノ〕
―S―トリアジン共重合ポリアミドなどの両末端
が実質的に第1級または/および第2級アミノ基
であるポリアミドあるいはオリゴアミドが挙げら
れる。
Raw materials for the amide compound used in the present invention include:
In addition to the above-mentioned monomers, aliphatic and/or aromatic dicarboxylic acids, diamines, ω-amino acids, lactams, etc., which are commonly used in polyamide polymerization, may be used in combination. Furthermore, typical examples of amide compounds used in the present invention include nylon 6, nylon 6,6, nylon 6,10, nylon 6/6,
6/6, 10 copolymer, nylon 6/6, 6/6,
In addition to various nylons such as 12 copolymers, polyamides obtained from m-xylylene diamine/adipic acid, polyamides obtained from 1,3-bis(aminomethyl)cyclohexane/adipic acid, 2,
Polyamide obtained from 2,4-trimethylhexamethylene diamine and/or 2,4,4-trimethylhexamethylene diamine/adipic acid, ε-caprolactam/adipic acid/hexamethylene diamine/4,4'-diaminodicyclohexylmethane copolymer Coalesced polyamide, or N,
N'-bis(3-aminopropyl)piperazine/
Polyamide obtained from sebacic acid, ε-caprolactam/N,N'-bis(3-aminopropyl)
Piperazine/adipic acid copolyamide, ε-
Caprolactam/N-(2-aminoethyl)piperazine/adipic acid copolyamide, N,
N'-bis(3-aminopropyl)piperazine/
Adipic acid/sebacic acid copolyamide, α-
Polyamide from N,N-dimethylamino-ε-caprolactam, ε-caprolatam/α-N,N
-Dimethylamino-ε-caprolactam copolyamide, α-N,N-dimethylamino-ε-caprolactam/6,6 copolyamide, ε-caprolactam/α-N,N-dimethylamino-ε
-Caprolactam/6,6 copolyamide, ε
-Caprolactam/α-N,N-dimethylamino-ε-caprolactam/6,6/6,10 copolyamide, polyamide from α-N,N-dimethylamino-ω-aminocaproic acid and copolyamide thereof, α , ω-diaminopolyoxyethylene/polyamide from adipic acid, α,ω-diaminopolyoxypropylene/polyamide from adipic acid, ε-caprolactam/α,ω-diaminopoly(oxyethylene-oxypropylene)/adipic acid copolymerization Polyamide, ε-caprolactam/hexamethylenediamine/adipic acid/5-sodium sulfoinphthalic acid copolymer polyamide, ε-caprolactam/hexamethylenediamine/adipic acid/2,4-diphenoxy
6-[P-(sodium sulfophenylamino)]
Examples include polyamides or oligoamides in which both ends are substantially primary or/and secondary amino groups, such as -S-triazine copolyamide.

なお、重合体の性能、物性等を損わない範囲
で、分子内にアミド結合を有しない第1級また
は/および第2級ジアミンを併用してもさしつか
えない。
It should be noted that primary and/or secondary diamines having no amide bond in the molecule may be used in combination as long as the performance, physical properties, etc. of the polymer are not impaired.

次に本発明においてアミド化合物と反応するジ
イソシアネート化合物の例としては、2,4―ト
リレンジイソシアネート、2,6―トリレンジイ
ソシアネート、1―メチル―2,4―シクロヘキ
サンジイソシアネート、1―メチル―2,6―シ
クロヘキサンジイソシアネート、4,4′―ジフエ
ニルメタンジイソシアネート、4,4′―ジシクロ
ヘキシルメタンジイソシアネート、ジアニシジン
ジイソシアネート、3,3′―ジトリレン―4,
4′―ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシ
アネート、m―キシリレンジイソシアネート、
1,3―シクロヘキサンジメチルイソシアネー
ト、P―キシリレンジイソシアネート、1,5―
ナフタレンジイソシアネート、トランスビニレン
ジイソシアネート、2,6―ジイソシアネートメ
チルカプロエート、ジフエニルエーテル―4,
4′―ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネ
ート、ジメリールジイソシアネートなどや、これ
らのジイソシアネート化合物とグリコールとの付
加反応生成物である両末端に実質的にイソシアネ
ート基を有するプレポリマーなどが含まれる。こ
れらのジイソシアネート化合物は単独あるいは混
合して使用してもさしつかえない。前記グリコー
ルの例としては、エチレングリコール、1,2―
プロパンジオール、1,3―プロパンジオール、
テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコ
ール、1,5―ペンタンジオール、1,6―ヘキ
サンジオール、1,14―デカメチレングリコール
などのアルキレングリコール、ビス―(4―オキ
シフエニル)メタン、1,1―ビス(4―オキシ
フエニル)メタン、1,1―ビス(4―オキシフ
エニル)エタン、1,1―ビス(4―オキシフエ
ニル)ブタン、1,1―ビス(4―オキシフエニ
ル)イソブタン、1,1―ビス(4―オキシフエ
ニル)シクロヘキサン、2,2―ビス(4―オキ
シジフエニル)ブタン、m―キシリレングリコー
ル、P―キシリレングリコールなどの芳香族グリ
コールおよび前記ビス(4―オキシフエニル)ア
ルカン類、あるいはシクロアルカン類のアルキレ
ンオキサイド付加物、N―メチル―ジエタノール
アミン、2,2′―フエニルイミノジエタノールな
どの第3級窒素含有グリコール類、2,2′―チオ
ジエタノールなどの硫黄含有グリコール類、また
はポリオキシエチレングリコール(好ましくは分
子量200〜4000のポリオキシエチレングリコー
ル)、ポリオキシプロピレングリコール(好まし
くは分子量200〜4000のポリオキシプロピレング
リコール)、ポリテトラメチレンエーテルグリコ
ール(好ましくは分子量200〜4000のポリテトラ
メチレンエーテルグリコール)、ポリ(オキシエ
チレン―オキシプロピレン)グリコール、ポリ
(オキシエチレン―オキシテトラメチレン)グリ
コール、α,ω―1,2―ポリブタジエングリコ
ールおよびその水添化物、α,ω―1,4―ポリ
ブタジエングリコールおよびその水添加物、α,
ε―1,2―ポリブタジエン/1,4―ポリブタ
ジエングリコールおよびその水添化物、あるいは
ポリエステルジオール、たとえば分子量が200〜
6000の両末端が実質的に水酸基であるポリエステ
ル(オリゴエステルを含む)、すなわち従来公知
のジカルボン酸または/およびそのジエステル、
グリコール、オキシ酸などから得られるポリエス
テル、あるいはポリカプロラクトンジオールなど
があげられる。これらのグリコールは単独あるい
は混合して使用してもよい。
Next, examples of diisocyanate compounds that react with the amide compound in the present invention include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 1-methyl-2,4-cyclohexane diisocyanate, 1-methyl-2, 6-cyclohexane diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, dianisidine diisocyanate, 3,3'-ditolylene-4,
4′-diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, m-xylylene diisocyanate,
1,3-cyclohexane dimethyl isocyanate, P-xylylene diisocyanate, 1,5-
naphthalene diisocyanate, transvinylene diisocyanate, 2,6-diisocyanate methyl caproate, diphenyl ether-4,
These include 4'-diisocyanate, isophorone diisocyanate, dimeryl diisocyanate, etc., and prepolymers having substantially isocyanate groups at both ends, which are addition reaction products of these diisocyanate compounds and glycol. These diisocyanate compounds may be used alone or in combination. Examples of the glycol include ethylene glycol, 1,2-
Propanediol, 1,3-propanediol,
Alkylene glycols such as tetramethylene glycol, neopentyl glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,14-decamethylene glycol, bis-(4-oxyphenyl)methane, 1,1-bis(4 -oxyphenyl)methane, 1,1-bis(4-oxyphenyl)ethane, 1,1-bis(4-oxyphenyl)butane, 1,1-bis(4-oxyphenyl)isobutane, 1,1-bis(4-oxyphenyl) ) Alkylene oxide addition of aromatic glycols such as cyclohexane, 2,2-bis(4-oxydiphenyl)butane, m-xylylene glycol, P-xylylene glycol, and the above bis(4-oxyphenyl)alkanes or cycloalkanes N-methyl-diethanolamine, tertiary nitrogen-containing glycols such as 2,2'-phenyliminodiethanol, sulfur-containing glycols such as 2,2'-thiodiethanol, or polyoxyethylene glycol (preferably molecular weight Polyoxypropylene glycol (preferably polyoxypropylene glycol with a molecular weight of 200 to 4000), polytetramethylene ether glycol (preferably polytetramethylene ether glycol with a molecular weight of 200 to 4000), poly( oxyethylene-oxypropylene) glycol, poly(oxyethylene-oxytetramethylene) glycol, α,ω-1,2-polybutadiene glycol and its hydrogenated products, α,ω-1,4-polybutadiene glycol and its water additives , α,
ε-1,2-polybutadiene/1,4-polybutadiene glycol and its hydrogenated product, or polyester diol, for example, with a molecular weight of 200 to
Polyesters (including oligoesters) in which both ends of 6000 are substantially hydroxyl groups, that is, conventionally known dicarboxylic acids or/and diesters thereof,
Examples include polyester obtained from glycol, oxyacid, etc., and polycaprolactone diol. These glycols may be used alone or in combination.

前記ジイソシアネート化合物と前記グリコール
とを付加反応させて実質的に両末端にイソシアネ
ート基を有するプレポリマーを製造する方法は従
来公知の方法が利用できる。すなわち両者を無溶
剤の状態で混合・撹拌下に反応させる方法、両者
を不活性溶剤に溶解させて反応させる方法などが
あげられる。反応温度、反応時間などは、両者の
反応性や熱安定性などを考慮して最適条件を決め
るべきである。また両者の反応比率NCO/OH
(当量比)は2.0以上、2.05以上が望ましい。
Conventionally known methods can be used to produce a prepolymer having substantially isocyanate groups at both ends by subjecting the diisocyanate compound and the glycol to an addition reaction. Specifically, examples include a method in which both are mixed and reacted with stirring in a solvent-free state, and a method in which both are dissolved in an inert solvent and reacted. Optimal conditions for reaction temperature, reaction time, etc. should be determined by taking into account the reactivity and thermal stability of both. Also, the reaction ratio of both NCO/OH
(equivalence ratio) is preferably 2.0 or more, preferably 2.05 or more.

なお過剰にジイソシアネート化合物を加えるこ
とによつて、未反応のジイソシアネートが残存し
ても、次の工程での実質的に両末端がジアミンで
あるアミド化合物との反応に悪影響を及ぼさない
限りさしつかえない。
Note that even if unreacted diisocyanate remains by adding an excess of the diisocyanate compound, this is not a problem as long as it does not adversely affect the reaction with the amide compound having diamine at substantially both ends in the next step.

次に本発明において、前記アミド化合物と、ジ
イソシアネート化合物(プレポリマーを含む)と
の反応は、アミド化合物の溶液中に、撹拌下にジ
イソシアネート化合物を直接または溶液にして
徐々に添加していく方法、両者を溶融状態で混合
して反応させる方法などが利用できる。両者の反
応において特に悪影響を及ぼさない限り、ラクタ
ムなどの公知の方法でマスクしたジイソシアネー
ト化合物を使用してもよい。
Next, in the present invention, the reaction between the amide compound and the diisocyanate compound (including prepolymer) is carried out by gradually adding the diisocyanate compound directly or in the form of a solution to the solution of the amide compound while stirring; A method can be used in which both are mixed in a molten state and reacted. A diisocyanate compound masked by a known method such as a lactam may be used as long as it does not particularly adversely affect both reactions.

また両者の反応比率第1級および/または第2
級アミノ基/イソシアネート基(当量比)は1.0
以上、望ましくは1.02以上である。この場合過剰
の末端アミノ基が未反応のまま残存しても、それ
から得られた重合体の性能、物性などに悪影響を
及ぼさない限り特にさしつかえない。また第1級
および/または第2級アミノ基/イソシアネート
基(当量比)が1.0未満の場合はゲル化などの不
都合な反応が起こりやすいので好ましくない。ア
ミンとイソシアネートとの反応性は極めて大きい
ため両者の反応は水、メタノールなどのアルコー
ル類、あるいは水とアルコール類との混合物など
の活性溶剤中でも可能であり、かつ速やかに反応
は完了する。また両者の反応は、その系に合つた
最適条件下で行われるべきであるが、比較的低
温、たとえば室温においても速やかに進行する。
なお、アミド化合物とジイソシアネート化合物あ
るいはプレポリマーとの反応比率は97:3〜3:
97(重量比)であり、好ましくは75:25〜25:75
である。
Also, the reaction ratio of both is primary and/or secondary.
grade amino group/isocyanate group (equivalence ratio) is 1.0
It is preferably 1.02 or more. In this case, even if excess terminal amino groups remain unreacted, there is no particular problem as long as the performance, physical properties, etc. of the polymer obtained therefrom are not adversely affected. Further, if the primary and/or secondary amino group/isocyanate group (equivalence ratio) is less than 1.0, undesirable reactions such as gelation tend to occur. Since the reactivity of amines and isocyanates is extremely high, the reaction between them is possible even in active solvents such as water, alcohols such as methanol, or mixtures of water and alcohols, and the reaction is completed quickly. Although both reactions should be carried out under optimal conditions suited to the system, they proceed rapidly even at relatively low temperatures, such as room temperature.
The reaction ratio between the amide compound and the diisocyanate compound or prepolymer is 97:3 to 3:
97 (weight ratio), preferably 75:25 to 25:75
It is.

以上、アミド化合物とジイソシアネート化合物
との反応によつて得られる重合体は、その主鎖あ
るいは側鎖に塩基性第3級窒素原子を0.2meq./
g以上有することが必要である。0.2meq./g未
満では、酸でアンモニウム塩化しても水溶性また
は水分散性になり難いので好ましくない。
As mentioned above, the polymer obtained by the reaction between an amide compound and a diisocyanate compound has a basic tertiary nitrogen atom of 0.2 meq./cm in its main chain or side chain.
It is necessary to have more than g. If it is less than 0.2 meq./g, it is not preferable because it is difficult to become water-soluble or water-dispersible even if it is converted into an ammonium salt with an acid.

このようにして得られる塩基性第3級窒素原子
を含有する重合体は四級化剤と反応し、本発明ア
ンモニウム塩型窒素原子を有する重合体となる
が、かかるアンモニウム塩化反応は、アミド化合
物とジイソシアネート化合物との反応の前、反応
中、反応後のいずれの段階でもよい。かかる反応
方法は適当な溶媒中で、塩基性第3級窒素原子を
有するアミド化合物あるいは重合体と四級化剤と
を溶解混合して反応させるか、または適当な温度
で両者を溶融混合して反応させるか、または四級
化剤の気相中に塩基性第3級窒素原子を有するア
ミド化合物あるいは重合体を加えて反応させる方
法などがある。上記四級化剤としてはプロトン
酸、金属塩、アルキルハロゲン化合物など公知の
ものが使用できる。プロトン酸としては、塩酸、
硫酸などの無機酸、蟻酸、酢酸、クロル酢酸、マ
イレン酸、イタコン酸、フタル酸、アジピン酸、
アクリル酸、桂皮酸などの有機酸がある。
The polymer containing a basic tertiary nitrogen atom obtained in this way reacts with a quaternizing agent to become an ammonium salt-type polymer containing a nitrogen atom of the present invention. The reaction may be carried out at any stage before, during or after the reaction of the diisocyanate compound with the diisocyanate compound. Such a reaction method involves dissolving and mixing an amide compound or polymer having a basic tertiary nitrogen atom and a quaternizing agent in an appropriate solvent, or melting and mixing the two at an appropriate temperature. There are methods of reacting, or adding an amide compound or polymer having a basic tertiary nitrogen atom to the gas phase of the quaternizing agent. As the quaternizing agent, known agents such as protonic acids, metal salts, and alkyl halogen compounds can be used. Examples of protonic acids include hydrochloric acid,
Inorganic acids such as sulfuric acid, formic acid, acetic acid, chloroacetic acid, maleic acid, itaconic acid, phthalic acid, adipic acid,
There are organic acids such as acrylic acid and cinnamic acid.

本発明ではアミド化合物とジイソシアネート化
合物との反応によつて重合体が得られるが、両者
の反応性が極めて大きいため不活性溶剤だけでは
なく、メチルアルコールのような反応性溶剤の使
用も可能であり、溶剤の選択性が大きい。またア
ミド化合物とジイソシアネート化合物の反応にお
いてそれぞれの分子量を選択することによつて、
あるいはアミンとイソシアネートの反応比率を適
当に選択することで生成する重合体が高硬度のも
のから、やや弾性のあるもの、非常に柔軟で弾性
に富む重合体まで得ることができる。また同様に
生成する重合体中の塩基性第3級窒素原子の含有
量をアミド化合物中の含有量あるいはアミド化合
物とプレポリマーの分子量を選択することで制御
し、水溶性を調節することも可能であるなどの特
長を有する。
In the present invention, a polymer is obtained by the reaction of an amide compound and a diisocyanate compound, but since the reactivity of both is extremely high, it is possible to use not only an inert solvent but also a reactive solvent such as methyl alcohol. , high solvent selectivity. In addition, by selecting the molecular weight of each amide compound and diisocyanate compound in the reaction,
Alternatively, by appropriately selecting the reaction ratio of amine and isocyanate, it is possible to obtain polymers ranging from highly hard, slightly elastic, to extremely flexible and highly elastic. Similarly, it is also possible to control the content of basic tertiary nitrogen atoms in the resulting polymer by selecting the content in the amide compound or the molecular weight of the amide compound and prepolymer to adjust the water solubility. It has the following characteristics.

以上本発明の方法によつて得られる共重合弾性
体は繊維、フイルム、シートなど各種の成型品、
イオン交換樹脂(膜)、選択透過性膜、感光性樹
脂、光硬化性塗料、光接着剤、インキのバインダ
ー、塗料のバインダーなどの各種用途に有効に利
用出来る。
The copolymer elastomer obtained by the method of the present invention can be used in various molded products such as fibers, films, and sheets.
It can be effectively used in various applications such as ion exchange resins (membranes), selectively permeable membranes, photosensitive resins, photocurable paints, photoadhesives, ink binders, and paint binders.

次に本発明を実施例により具体的に説明するが
本発明はこれらに限定されるものではない。なお
実施例中に単に部とあるのは重量部を示す。
EXAMPLES Next, the present invention will be specifically explained with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto. Note that in the examples, parts simply refer to parts by weight.

実施例 1 N,N′―ビス(3―アミノプロピル)ピペラ
ジン200部とセバシン酸202部とのナイロン塩402
部、N,N′―ビス(3―アミノプロピル)ピペ
ラジン50部とアジピン酸36.5部とのナイロン塩
86.5部、および末端アミノ基化剤(粘度安定剤を
兼ねる)として、N,N′―ビス(3―アミノプ
ロピル)ピペラジン83.3部をオートクレーブ中で
溶融重縮合させて、比粘度1.26、融点約145℃の
ほぼ無色不透明のアミド化合物を得た。得られた
アミド化合物はアルコール可溶性で、平均分子量
約1500の両末端が実質的に第1級アミノ基であつ
た。
Example 1 Nylon salt 402 of 200 parts of N,N'-bis(3-aminopropyl)piperazine and 202 parts of sebacic acid
Nylon salt of 50 parts of N,N'-bis(3-aminopropyl)piperazine and 36.5 parts of adipic acid
86.5 parts and 83.3 parts of N,N'-bis(3-aminopropyl)piperazine as a terminal amino grouping agent (also serving as a viscosity stabilizer) were melt-polycondensed in an autoclave to obtain a product with a specific viscosity of 1.26 and a melting point of approximately 145. An almost colorless and opaque amide compound was obtained. The obtained amide compound was alcohol-soluble, had an average molecular weight of about 1500, and had substantially primary amino groups at both ends.

また別にポリプロピレングリコール(平均分子
量2000)500部と、ヘキサメチレンジイソシアネ
ート95部とを反応させて実質的に両末端がイソシ
アネート基を有するプレポリマーを得た。
Separately, 500 parts of polypropylene glycol (average molecular weight: 2000) was reacted with 95 parts of hexamethylene diisocyanate to obtain a prepolymer having substantially isocyanate groups at both ends.

次いで前記のようにして得たアミド化合物100
部をメタノール500部に溶解し、室温にて前記の
プレポリマー123部を、アミド化合物溶液へ撹拌
下に徐々に添加した。両者の反応は15分で完了し
た。この溶液をテフロンコートしたシヤーレにキ
ヤストし、メタノールを蒸発後、減圧乾燥して重
合体を得た。得られた重合体は分子内にアミド結
合、ウレタン結合および尿素結合を有しており、
軟化点約95℃〜105℃、比粘度約2.63の淡黄色透
明で柔軟かつ、ゴム弾性を有し、中性水に実質的
に不溶であつた。次にこの重合体をメタノールに
溶解し、塩酸で重合体の主鎖のピペラジン環の塩
基性第3級窒素とアンモニウム塩を形成させ、メ
タノールを除去し乾燥した。得られた重合体はシ
ヨアD硬度26のゴム弾性を有し、実質的に中性水
に可溶となつた。
Then, the amide compound 100 obtained as above
1 part was dissolved in 500 parts of methanol, and 123 parts of the above prepolymer was gradually added to the amide compound solution at room temperature while stirring. Both reactions were completed in 15 minutes. This solution was cast on a Teflon-coated shear plate, methanol was evaporated, and then dried under reduced pressure to obtain a polymer. The obtained polymer has amide bonds, urethane bonds, and urea bonds in the molecule,
It was pale yellow, transparent, flexible, and had rubber elasticity, with a softening point of about 95°C to 105°C and a specific viscosity of about 2.63, and was substantially insoluble in neutral water. Next, this polymer was dissolved in methanol, an ammonium salt was formed with the basic tertiary nitrogen of the piperazine ring in the main chain of the polymer with hydrochloric acid, methanol was removed, and the mixture was dried. The obtained polymer had rubber elasticity with Shore D hardness of 26 and was substantially soluble in neutral water.

実施例 2 ε―カプロラクタム500部、N―(2―アミノ
エチル)ピペラジン270部とアジピン酸305部とナ
イロン塩575部、および末端アミノ基化剤(粘度
安定剤を兼ねる)として、N―(2―アミノエチ
ル)ピペラジン40部を、オートクレーブ中で溶融
重縮合して、比粘度1.40の微黄色透明でアルコー
ル可溶性の、両末端が実質的に第1級または/お
よび第2級アミノ基であるアミド化合物(平均分
子量約3050)を得た。
Example 2 500 parts of ε-caprolactam, 270 parts of N-(2-aminoethyl)piperazine, 305 parts of adipic acid, 575 parts of nylon salt, and N-(2 40 parts of (aminoethyl)piperazine are melt-polycondensed in an autoclave to produce a pale yellow, transparent, alcohol-soluble amide with a specific viscosity of 1.40, in which both ends are substantially primary or/and secondary amino groups. A compound (average molecular weight approximately 3050) was obtained.

また別にポリエチレングリコール(平均分子量
1000)750部とヘキサメチレンジイソシアネート
300部とを反応させて、実質的に両末端にイソシ
アネート基を有するプレポリマーを得た。
Separately, polyethylene glycol (average molecular weight
1000) 750 parts and hexamethylene diisocyanate
A prepolymer substantially having isocyanate groups at both ends was obtained by reacting with 300 parts.

次に前記のようにして得たアミド化合物92部を
メタノール200部に溶解し、50℃にて前記のプレ
ポリマー18部を、撹拌下に除々にアミド化合物溶
液へ注入した。両者の反応は約15分で完結した。
反応液の粘度は約180ポイズであつた。この淡黄
色透明な溶液をテフロンコートしたシヤーレにキ
ヤストし、メゼタノールを蒸発除去して重合体を
得た。得られた重合体は分子内にアミド結合、ウ
レタン結合および尿素結合を有しており、軟化点
85〜95゜、比粘度2.20の淡黄色半透明で柔軟かつ
弾性を有し、中性水に実質的に不溶であつた。
Next, 92 parts of the amide compound obtained as described above were dissolved in 200 parts of methanol, and 18 parts of the above prepolymer were gradually poured into the amide compound solution at 50° C. while stirring. Both reactions were completed in about 15 minutes.
The viscosity of the reaction solution was about 180 poise. This pale yellow and transparent solution was cast on a Teflon-coated shear glass, and mezeethanol was removed by evaporation to obtain a polymer. The obtained polymer has amide bonds, urethane bonds, and urea bonds in the molecule, and has a softening point of
It was pale yellow, translucent, flexible and elastic, with a specific viscosity of 2.20 and a specific viscosity of 85-95°, and was substantially insoluble in neutral water.

次に前記で得られた重合体55部をメタノール
100部に溶解し、この溶液にアジピン酸4部を添
加して、重合体の主鎖中のピペラジン環の塩基性
第3級窒素とアンモニウム塩を形成して、メタノ
ールを除去し乾燥した。得られた重合体はシヨア
D硬度44のゴム弾性を有し、実質的に中性水に可
溶となつた。
Next, 55 parts of the polymer obtained above was added to methanol.
4 parts of adipic acid was added to this solution to form an ammonium salt with the basic tertiary nitrogen of the piperazine ring in the main chain of the polymer, methanol was removed, and the mixture was dried. The obtained polymer had rubber elasticity with Shore D hardness of 44 and was substantially soluble in neutral water.

実施例 3 N,N′―ビス(3―アミノプロピル)ピペラ
ジン362部とセバシン酸365部とのナイロン塩737
部、N,N′―ビス(3―アミノプロピル)ピペ
ラジン94部とアジピン酸69部とのナイロン塩163
部、および末端アミノ安定剤としてN,N―ビス
(アミノプロピル)ピペラジン110部をオートクレ
ーブ中で溶融重縮合し、比粘度が1.33の水不溶で
アルコール可溶性の平均分子量約1600の両末端が
実質的に第1級アミノ基であるアミド化合物を得
た。このアミド化合物100部をメタノール500部に
溶解し、この溶液に実施例1と同様にして得られ
るプレポリマー136部を実施例1に記載した方法
で反応させメタノールを除去した。得られたは分
子内にアミド結合、ウレタン結合および尿素結合
を有する重合体は、軟化点約105〜115℃、比粘度
約2.20の淡黄色透明で弾性を有し、中性水には実
質的に不溶であつた。この重合体をメタノールに
溶解し、塩酸を添加することで、重合体の塩基性
第3級窒素原子と塩酸がアンモニウム塩を形成し
た。この溶液を乾燥後得られた重合体はシヨアD
硬度36の弾性を有し、中性水に実質的に可溶であ
つた。
Example 3 Nylon salt 737 of 362 parts of N,N'-bis(3-aminopropyl)piperazine and 365 parts of sebacic acid
163 parts, nylon salt of 94 parts of N,N'-bis(3-aminopropyl)piperazine and 69 parts of adipic acid
and 110 parts of N,N-bis(aminopropyl)piperazine as a terminal amino stabilizer were melt-polycondensed in an autoclave to form a water-insoluble, alcohol-soluble compound with a specific viscosity of 1.33 and an average molecular weight of about 1600, with both ends substantially An amide compound having a primary amino group was obtained. 100 parts of this amide compound was dissolved in 500 parts of methanol, and 136 parts of a prepolymer obtained in the same manner as in Example 1 was reacted with this solution by the method described in Example 1 to remove methanol. The resulting polymer, which has amide bonds, urethane bonds, and urea bonds in its molecules, has a softening point of about 105-115°C and a specific viscosity of about 2.20, is pale yellow, transparent, and elastic, and is virtually resistant to neutral water. It was insoluble in By dissolving this polymer in methanol and adding hydrochloric acid, the basic tertiary nitrogen atom of the polymer and hydrochloric acid formed an ammonium salt. The polymer obtained after drying this solution was Shore D
It had an elastic hardness of 36 and was substantially soluble in neutral water.

実施例 4 ε―カプロラクタム525部、N,N′―ビス(3
―アミノプロピル)ピペラジン237部とアジピン
酸173部のナイロン塩および末端アミノ化剤とし
てN,N′―ビス(3―アミノプロピル)ピペラ
ジン65部をオートクレーブ中で溶融重縮合して、
比粘度1.35の微黄色の透明でアルコール可溶性の
両末端が実質的に第1級アミノ基であるアミド化
合物(平均分子量2800)を得た。また実施例1の
記載の方法でポリエチレングリコールとテトラメ
チレングリコールの50/50(重量%)のランダム
コポリマー(平均分子量1984)とヘキサメチレン
グリコールとを反応して得られたプレポリマー37
部とこのアミド化合物100部をメタノール中で反
応させ、メタノールを除去した。得られた分子内
にアミド結合、ウレタン結合および尿素結合を有
する重合体は、軟化点96〜103℃、比粘度約2.05
の淡色透明で弾性を有し、中性水には実質に不溶
であつた。この重合体をメタノールに溶解し、塩
酸を添加して、重合体中の塩基性3級窒素原子と
アンモニウム塩を形成した。この溶液を乾燥後、
得られた重合体はシヨアD硬度46の弾性を有し、
中性水に実質的に可溶であつた。
Example 4 525 parts of ε-caprolactam, N,N'-bis(3
237 parts of -aminopropyl)piperazine, 173 parts of adipic acid nylon salt, and 65 parts of N,N'-bis(3-aminopropyl)piperazine as a terminal aminating agent were melt-polycondensed in an autoclave.
A pale yellow, transparent, alcohol-soluble amide compound (average molecular weight: 2800) having a specific viscosity of 1.35 and having substantially primary amino groups at both ends was obtained. Further, prepolymer 37 obtained by reacting a 50/50 (wt%) random copolymer of polyethylene glycol and tetramethylene glycol (average molecular weight 1984) with hexamethylene glycol by the method described in Example 1
and 100 parts of this amide compound were reacted in methanol, and methanol was removed. The obtained polymer having amide bonds, urethane bonds, and urea bonds in the molecule has a softening point of 96 to 103°C and a specific viscosity of approximately 2.05.
It was pale transparent and elastic, and was virtually insoluble in neutral water. This polymer was dissolved in methanol and hydrochloric acid was added to form an ammonium salt with the basic tertiary nitrogen atom in the polymer. After drying this solution,
The obtained polymer has an elasticity of Shore D hardness of 46,
It was substantially soluble in neutral water.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 両末端が実質的に第1級および/または第2
級アミノ基であり、アミド結合を1つ以上有し、
かつ主鎖および/または側鎖に塩基性第3級窒素
原子を有する、平均分子量300〜20000のアミド化
合物と、ジイソシアネート化合物とを尿素化反応
させて得られ、主鎖および/または側鎖に第3級
窒素原子を0.2meq./g以上有する、平均分子量
350〜30000の反応生成物を、尿素化反応前、反応
中、あるいは反応後に、前記塩基性第3級窒素原
子の一部または全部を四級化剤でアンモニウム塩
化することを特徴とする重合体の製造法。
1 Both ends are substantially primary and/or secondary
is a class amino group and has one or more amide bonds,
It is obtained by ureating an amide compound having an average molecular weight of 300 to 20,000 and having a basic tertiary nitrogen atom in the main chain and/or side chain with a diisocyanate compound, and having a basic tertiary nitrogen atom in the main chain and/or side chain. Average molecular weight with tertiary nitrogen atoms of 0.2 meq./g or more
A polymer characterized in that part or all of the basic tertiary nitrogen atoms of the reaction product of 350 to 30,000 are ammonium salted with a quaternizing agent before, during, or after the urea reaction. manufacturing method.
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