JPH0559167A - 2−ピロリドン重合体の製法 - Google Patents

2−ピロリドン重合体の製法

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JPH0559167A
JPH0559167A JP29859191A JP29859191A JPH0559167A JP H0559167 A JPH0559167 A JP H0559167A JP 29859191 A JP29859191 A JP 29859191A JP 29859191 A JP29859191 A JP 29859191A JP H0559167 A JPH0559167 A JP H0559167A
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pyrrolidone
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昌男 西山
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 2−ピロリドン重合体の製法に関する。 【構成】 2−ピロリドンを塩基性重合触媒および重合
開始剤である炭酸ガスあるいは二酸化イオウの作用によ
り重する際、化学式(1)あるいは(2)であらわされ
るカルバミド化合物を存在させる。 【化1】 (ここでnは3〜11の範囲の整数、Mは一価の炭化
水素である) 【化2】 (ここでnは3〜11の範囲の整数、Mは二価の炭化
水素である)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は繊維、プラスチック材料
として有用な2−ピロリドン重合体の製法に関する。
【0002】
【従来の技術および課題】2−ピロリドンを塩基性重合
触媒および炭酸ガス、二酸化イオウ、イソシアネートな
どの重合開始剤の作用により重合させ、2−ピロリドン
重合体を得ることは公知である。
【0003】例えば特公昭36−10843号特許公報
では2−ピロリドンを塩基性重合触媒および重合開始剤
としてイソシアネート類を使用することを特徴とする2
−ピロリドンの重合法が開示されている。しかし、この
方法は重合速度が遅く、また、得られる2−ピロリドン
重合体の分子量が低いため、実用化するには問題があっ
た。
【0004】特公昭47−26678号特許公報では塩
基重合触媒および重合開始剤として炭酸ガスおよび必要
に応じてアシル化物やイソシアネートなどの重合開始剤
を併用することを特徴とする2−ピロリドンの重合法が
開示されている。この方法も重合速度が遅く、また、特
公昭36−10843号に比較すると高分子量の2−ピ
ロリドン重合体を得ることができるが、未だ分子量は不
十分であり、実用化するには問題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は重合速度
が速く、高分子量の2−ピロリドン重合体を製造する方
法を提供することにある。すなわち、本発明の目的は2
−ピロリドンを塩基性重合触媒および重合開始剤である
炭酸ガスあるいは二酸化イオウの作用により重合する
際、化学式(1)あるいは(2)であらわされるカルバ
ミド化合物を塩基性重合触媒1molに対して0.00
01〜0.1mol存在させることによって達成でき
る。
【化1】 (ここでnは3〜11の範囲の整数、Mは一価の炭化
水素である)
【化2】 (ここでnは3〜11の範囲の整数、Mは二価の炭化
水素である)
【0006】本発明で使用する塩基性重合触媒としては
ラクタム類のアニオン重合法で一般的に用いられる化合
物が使用でき、アルカリ金属例えばナトリウム、カリウ
ム、リチウムなど;アルカリ金属の水酸化物、水素化
物、アルコラート、酸化物および塩、例えば水酸化カリ
ウム、水素化ナトリウム、カリウムメチラート、ナトリ
ウムメチラート、ナトリウムピロリドン、カリウムピロ
リドンなど;塩基性の有機金属化合物、例えばリチウム
アルキル、カリウムアルキル、ナトリウムアルキル、ア
ルミニウムアルキルなど;アルカリ金属のアリール、例
えばナトリウムフェニル、ナトリウムナフタレンなど;
グリニヤ試薬、例えばブチルマグネシウムブロマイドな
どや化学式(3)で表される第4級塩基などがある。
【化3】 (ここでRは低級アルキル基であり、Rはアルキル
基、アリール基又はアラルキル基である)
【0007】これらの中では水酸化カリウム、カリウム
メチラート、ナトリウムメチラート、ナトリウムピロリ
ドン、カリウムピロリドンが特に好ましい。水酸化カリ
ウム、カリウムメチラート、ナトリウムメチラートなど
を使用するときは、重合に先立ち2−ピロリドンとこれ
らの化合物とを反応させ、副生する水やアルコール類を
除去した後、使用することが好ましい。
【0008】本発明での塩基性重合触媒の使用量は2−
ピロリドン1molに対して0.005〜0.3mo
l、好ましくは0.03〜0.2molである。使用量
が上記下限より少なくても、上限よりも多くても重合速
度が遅くなり、得られるポリマーの分子量が低くなるの
で好ましくない。
【0009】本発明で使用する重合開始剤の炭酸ガス、
二酸化イオウは純度の高いものが好ましいが、特に重合
を阻害する不純物を含まないかぎり工業的に入手可能な
ものが使用できる。炭酸ガス、二酸化イオウの使用量は
塩基性重合触媒1molに対して0.1〜0.9mo
l、好ましくは0.2〜0.6molである。炭酸ガス
や二酸化イオウの使用量が上記範囲以外では重合速度が
遅く、得られるポリマーの分子量が低くなり好ましくな
い。
【0010】本発明で使用するカルバミド化合物は化学
式(1)あるいは(2)であらわされる化合物である。
【0011】化学式(1)のMの化学構造式としては
CH−、C−などのアルキル基やフェニル基な
どがあり、具体例としてはメチルカルバミドカプロラク
タム、エチルカルバミドカプロラクタム、フェニルカル
バミドカプロラクタム、フェニルカルバミドラウロラク
タムなどがある。
【0012】また、化学式(2)のMの化学構造式と
しては−(CH−(ただしmは2〜12の整
数)、
【化4】 などがあり、具体例としては1,6−ヘキサメチレンビ
スカルバミドカプロラクタム、1,6−ヘキサメチレン
ビスカルバミドラウロラクタム、4,4′−ジフェニル
メタンビスカルバミドカプロラクタム、4,4′−ジフ
ェニルメタンビスカルバミドラウロラクタム、1,3−
キシリレンビスカルバミドカプロラクタム、1,3−キ
シリレンビスカルバミドラウロラクタム、1−メチルベ
ンゼン−2,4−ビスカルバミドカプロラクタム、1−
メチルベンゼン−2,6−ビスカルバミドカプロラクタ
ム、ナフタレンピスカルバミドカプロラクタムなどがあ
る。これらの化合物のなかでは化学式(1),(2)に
おいて、nは5以上のものが好ましい。
【0013】これらのカルバミド化合物は単独でも、二
種以上を混合しても使用することができる。カルバミド
化合物の使用量は塩基性重合触媒1molに対して0.
0001〜0.1mol、好ましくは0.001〜0.
05molである。使用量が下限より少ない場合は重合
速度が遅くなり、また、上限より多い場合は分子量が低
くなるため、好ましくない。
【0014】本発明では水分や原料残渣などの不純物含
有量が出来るだけ少ない2−ピロリドンを使用すること
が必要で、通常は、重合反応に使用する前に蒸溜などの
方法により精製することが好ましい。特に、水分は重合
反応への影響が大きく、含有水分量0.1wt%以下の
2−ピロリドンを使用することが好ましい。
【0015】本発明の2−ピロリドン重合体は所定量の
塩基性重合触媒を含有する2−ピロリドンに炭酸ガスあ
るいは二酸化イオウと化学式(1)あるいは(2)のカ
ルバミド化合物を添加し、100℃以下、好ましくは1
5〜70℃の温度で2−ピロリドンを開環重合させるこ
とにより得ることができる。100℃以上の温度では重
合速度が極端に遅くなり好ましくない。塩基性重合触媒
を含有する2−ピロリドン中への炭酸ガスあるいは二酸
化イオウの添加(吹込み)は150℃以下、好ましくは
15〜100℃の温度で実施される。カルバミド化合物
の添加は炭酸ガスあるいは二酸化イオウの添加(吹込
み)前、同時、後のいずれでも良いが、どちらかと言え
ば予め前に添加しておいた方が好ましい。
【0016】また、全重合組成物中の20wt%以内で
あればγ−ブチロラクトン、α−ピペリドン、ε−カプ
ロラクタム、ラウロラクタムなどと共重合させても良
い。また、重合反応に悪影響を及ぼさない染料、顔料な
どの着色剤、各種の耐光剤、耐候剤、熱安定剤などを添
加することもできる。
【0017】重合操作としては、バッチ法、連続法、こ
れらの中間的方法などが適用でき、重合反応方式として
は塊状重合法やテトラヒドロフラン、ジオキサン、ヘキ
サン、トルエン、キシレン、ジメチルホルムアミド、N
−メチルピロリドン等の溶剤を使用した懸濁重合法、溶
液重合法、乳化重合などの方法も利用できる。以下に本
発明を実施例により具体的に説明する。尚、実施例、比
較例において使用する重合収率および2−ピロリドン重
合体の分子量の尺度であるη(相対粘度)は下記の方
法で測定した値である。
【0018】
【発明の効果】2−ピロリドンを塩基性重合触媒および
炭酸ガスあるいは二酸化イオウの作用により重合する際
に、化学式(1)あるいは(2)であらわされるカルバ
ミド化合物を塩基性重合触媒1molに対して0.00
01〜0.1molを存在させることにより、重合速度
が速く、高分子量の2−ピロリドン重合体を得ることが
できる。
【0019】(1)重合収率 所定時間重合した重合物を粉砕(懸濁重合などにより得
られた粉体重合物はそのまま)し、その重合物を10倍
量以上の温水(30〜80℃)にいれ、約3時間混合攪
拌しながら、重合物を洗浄する。温水を除去した後、新
しい温水を入れ同様の操作を繰返す。この操作を再度行
い、重合物中に含まれていた未反応モノマーや塩基性重
合触媒残渣などを除去する。その後、濾過により温水を
分離してから、重合物(2−ピロリドン重合体)を減圧
乾燥(約70℃、24時間以上)し、以下の式により計
算される。
【0020】
【数1】
【0021】(2)η(相対粘度) 乾燥した2−ピロリドン重合体0.5gをm−クレゾー
ル100ccに室温で完全に溶解した後、オストワルド
粘度計を用い、30℃の温度での流下時間(単位秒)を
測定し、以下の式で計算される。
【0022】
【数2】
【0023】実施例1 減圧装置のついたフラスコに精製した実質的に無水の2
−ピロリドン220g(2.58mol)を入れ、65
℃に加熱した後、純度85%の水酸化カリウム15.5
2g(水酸化カリウム換算で0.235mol)を加え
昇温しながら反応させ、このフラスコ内を減圧(115
℃、約2〜5mmHg)し、副生する水と2−ピロリド
ンの混合物24.3gを留去し、2−ピロリドン1mo
lに対してカリウムピロリドン0.1molを含有する
2−ピロリドン溶液をつくった。この系内に乾燥窒素を
導入して常圧とし、液の温度を25℃に下げた後、1,
6−ヘキサメチレンビスカルバミドカプロラクタム0.
19g(0.00048mol、塩基性重合触媒カリウ
ムピロリドン1molに対して0.002mol)を添
加した。続いて炭酸ガス3.3g(0.075mol、
塩基性重合触媒カリウムピロリドン1molに対して
0.32mol)を導入した後、窒素ガス雰囲気下、5
0℃で24時間重合した。生成した重合物を粉砕し、水
で十分に未反応モノマー、カリウムなどを除き、70℃
で24時間減圧乾燥した。重合収率、ηの測定結果を
表1に示した。
【0024】比較例1 1,6−ヘキサメチレンビスカルバミドカプロラクタム
を使用しない以外は実施例1と同様の方法で実施した。
重合収率、ηの測定結果を表1に示した。
【0025】比較例2 1,6−ヘキサメチレンビスカルバミドカプロラクタム
の使用量を13.9g(0.035mol、塩基性触媒
カリウムピロリドン1molに対して0.15mol)
に代えた以外は実施例1と同様の方法で実施した。重合
収率、ηの測定結果を表1に示した。
【0026】比較例3 1,6−ヘキサメチレンビスカルバミドカプロラクタム
の代わりにヘキサメチレンジイソシアネート0.081
g(0.00048mol、塩基性触媒カリウムピロリ
ドン1molに対して0.002mol)を使用した以
外は実施例1と同様の方法で実施した。重合収率、η
の測定結果を表1に示した。
【0027】比較例4 炭酸ガスを使用しない以外は実施例1と同様の方法で実
施した。重合収率、ηの測定結果を表1に示した。
【0028】実施例2〜4 カリウムピロリドン、炭酸ガス、二酸化イオウの使用
量、カルバミド化合物の種類、使用量を表2のようにし
た以外は、実施例1に準じて実施した。それぞれの重合
収率、ηの測定結果を表2に示した。
【0029】実施例5 減圧装置のついたフラスコに精製した実質的に無水の2
−ピロリドン200g(2.35mol)を入れ、90
℃に加熱した後、純度95%のナトリウムメチラート7
g(0.123mol)を加えて反応させ、このフラス
コ内を減圧(115℃、約5mmHg)し、副生するメ
タノールを留去し、2−ピロリドン1molに対しナト
リウムピロリドン0.05molを含有する2−ピロリ
ドン溶液をつくった。この液に4,4′−ジフェニルメ
タンビスカルバミドプロラクタム0.059g(0.0
0012mol、塩基性触媒ナトリウムピロリドン1m
olに対して0.001mol)を添加した。続いて炭
酸ガス1.63g(0.038mol、塩基性触媒ナト
リウムピロリドン1molに対して0.25mol)を
この液に導入した後、窒素ガス雰囲気下で攪拌しなが
ら、40℃で7時間重合した。得た重合物を水で十分に
洗浄し、未反応モノマー、ナトリウムを除去した後、7
0℃で24時間減圧乾燥した。重合収率46.4%,η
は9.3であった。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2−ピロリドンを塩基性重合触媒および
    重合開始剤である炭酸ガスあるいは二酸化イオウの作用
    により重合する際、化学式(1)あるいは(2)であら
    わされるカルバミド化合物を塩基性重合触媒1molに
    対して0.0001〜0.1mol存在させることを特
    徴とする2−ピロリドン重合体の製法。 【化1】 (ここでnは3〜11の範囲の整数、Mは一価の炭化
    水素である) 【化2】 (ここでnは3〜11の範囲の整数、Mは二価の炭化
    水素である)
JP29859191A 1991-08-30 1991-08-30 2−ピロリドン重合体の製法 Expired - Lifetime JP2914537B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002361372A (ja) * 2001-06-07 2002-12-17 Sumitomo Metal Ind Ltd 高Cr含有鋼の鋳造方法
JP2021504562A (ja) * 2017-11-28 2021-02-15 ハンファ ソリューションズ コーポレーション 二重活性基を持つ分子量調節剤を用いたポリアマイド製造方法及びそれにより製造されたポリアマイド

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