JPH0670134B2 - ポリアミドの製造方法 - Google Patents

ポリアミドの製造方法

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JPH0670134B2 JP24194386A JP24194386A JPH0670134B2 JP H0670134 B2 JPH0670134 B2 JP H0670134B2 JP 24194386 A JP24194386 A JP 24194386A JP 24194386 A JP24194386 A JP 24194386A JP H0670134 B2 JPH0670134 B2 JP H0670134B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はポリアミドの製造方法に関し、詳しくは耐候性
および耐熱老化性にすぐれた成形品を与えるポリアミド
の製造方法に関する。
〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕
一般に、ラクタムをアニオン重合触媒の存在下で重合し
てポリアミドを製造することは知られている。また、耐
衝撃性にすぐれたポリアミドを得るために、ラクタムの
重合の際に分子鎖にアシルラクタム基を有する液状ポリ
ブタジエンを添加することも知られている。
しかし、この方法によって得られるポリアミドは、耐衝
撃強度等の物性にすぐれたものであるが、耐候性や耐熱
老化性に劣るという欠点があった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者は、上述の従来法によって得られるポリアミド
の長所である耐衝撃強度等の物性を維持しつつ、その欠
点である耐候性や耐熱老化性の向上した新たなポリアミ
ドを開発すべく研究を重ねたところ、重合反応系に分子
鎖にラクタム環を含む特定の官能基を有する液状ポリイ
ソプレンの水素化物を添加することによって、目的を達
成できることを見出した。本発明はかかる知見に基づい
て完成したものである。
すなわち、本発明はアニオン重合触媒の存在下にラクタ
ムを重合するにあたり、分子鎖に 一般式 〔式中、Yは炭素数3〜12の二価の脂肪族炭化水素基を
示す。〕 で表わされる原子団を含む官能基を有する液状ポリイソ
プレンの水素化物を反応系に添加することを特徴とする
ポリアミドの製造方法を提供するものである。
本発明において使用するラクタムは、アニオン重合触媒
の存在下で開環重合してポリアミドを形成するものであ
れば特に制限はなく、様々なものを挙げることができる
が、具体的にはカプロラクタム,ピロジノン,ピペリド
ン,バレロラクタム,カプリルラクタム,ラウリルラク
タムなどを挙げることができる。
また、アニオン重合触媒としては、従来からラクタムの
開環重合の際に用いられているものであればよく、アル
カリ金属の水素化物,アルカリ金属の水酸化物,アルカ
リ土類金属の水素化物,アルカリ土類金属の水酸化物あ
るいは有機金属ハライドなどがある。具体的には水素化
ナトリウム,水素化カリウム,水酸化ナトリウム,水酸
化カリウム,水素化マグネシウム,水酸化マグネシウ
ム,エチルマグネシウムブロマイドなど、さらにはラク
タムのマグネシウムブロマイド、例えばε−カプロラク
タムマグネシウムブロマイドを挙げることができる。
次に、本発明ではラクタムを重合する際に、分子鎖に一
般式(I)で表わされる原子団を含む官能基を有する液
状ポリイソプレンの水素化物を、重合反応系に添加する
ことが必要である。ここで水素化前の液状ポリイソプレ
ンとしては、数平均分子量が200〜20000,好ましくは500
〜10000の液状ポリイソプレンが充当される。なお、こ
の水素化前の液状ポリイソプレンは、分子鎖、即ち分子
内および/あるいは分子末端に、必ずしも前述の官能基
を有するものでなくともよく、例えば水酸基等を有する
ものであってもよい。この水酸基等を有する液状ポリイ
ソプレンを、水素化前あるいは水素化後にこの水酸基等
と反応あるいは置換させて分子鎖に前述した官能基を導
入すれば、目的とする分子鎖に一般式(I)で表わされ
る原子団を含む官能基を有する液状ポリイソプレンの水
素化物が得られる。
なお、この官能基は、前述した一般式(I)、 つまり で表わされる原子団を含むものであればよい。ここで、
Yは炭素数3〜12の二価の脂肪族炭化水素基を示すが、
特に炭素数3〜10のポリメチレン基が好ましい。具体的
には 一般式 〔式中、mは3〜10を示す。〕 で表わされるものとなる。
また、上記官能基は前述した一般式(I)や(II)の原
子団のみからなるものでもよいが、通常は 一般式 あるいは 〔式中、Yは前記と同じであり、Rは炭素数2〜24の二
価〜四価の炭化水素基あるいはエーテル結合を有する炭
素数1〜24の二価〜四価の炭化水素基であり、nは1,2
あるいは3を示す。〕 で表わされる。
このような官能基を分子鎖に有する液状ポリイソプレン
の水素化物は、各種の方法により製造することができる
が、好ましい方法としては分子鎖に水酸基を有する液状
ポリイソプレンあるいはその水素化物を、テレフタロイ
ルクロライド,アジポニルクロライド,イソフタロイル
クロライド,オキシジベンゾイルクロライド,オギザル
クロライド,トリメリット酸クロライド,ピロメリット
酸クロライドなどの二価乃至四価の酸ハライドやホスゲ
ンなどのジハロゲン化カルボニル化合物と反応させ、さ
らに 一般式 〔式中、Yは前記と同じ。〕 で表わされるラクタムを反応させることにより得られ
る。なお、ここで用いるラクタムは重合してポリアミド
を製造するための原料としてのラクタムと同じものであ
ってもよいが、異なるものであっても差支えない。
ちなみに、上記の分子鎖に水酸基を有する液状ポリイソ
プレンは、例えば2−メチルプロパノールなどのアルコ
ールを反応媒体として、イソプレンを過酸化水素の存在
下、通常は温度70〜200℃,圧力2〜50kg/cm2,時間0.3
〜30時間の条件で加熱反応させることにより製造するこ
とができる。
また、水素化処理はどの段階で行なってもよく、さらに
この水素化処理の方法としては、特に制限はなく、通常
の方法で行なうことができる。具体的には、脂肪族炭化
水素,脂環式炭化水素,エーテル類,アルコール類など
の溶媒中、ルテニウム,ニッケル,パラジウム,コバル
ト,白金,ロジウム等を含有する触媒の存在下に上記の
液状ポリイソプレンを水素ガスで接触処理すればよい。
この際の接触処理条件としては、通常は温度20〜300
℃、好ましくは70〜200℃、水素圧0〜200kg/cm2G、好
ましくは10〜100cm2G、反応時間0.1〜20時間、好ましく
は0.5〜10時間である。
かくして得られる上述した官能基含有の液状ポリイソプ
レンの水素化物は、数平均分子量200〜20000、好ましく
は500〜10000のものであり、上記官能基の含有率は0.3
〜60重量%、好ましくは0.5〜30重量%であり、またそ
の水素化率が50〜100%、特に70%以上のものが好まし
い。なお、上記水素化率とは次式によって定義される。
水素化率(%) =(1−水素化物1分子当たりの二重結合数 /液状ポリイソプレン1分子当たりの二重結合数) ×100 本発明の方法では、アニオン重合触媒の存在下にラクタ
ムを重合する反応系に、上述の液状ポリイソプレンの水
素化物を添加すればよい。
本発明の方法では、反応系に原料であるラクタム,アニ
オン重合触媒とともに、分子鎖に上述の官能基を有する
液状ポリイソプレンの水素化物を加えてラクタムの重合
反応を行なうが、この際の各成分の添加割合は特に制限
はなく、また用いる各成分の種類により異なり一義的に
定められない。しかし、通常はラクタム100重量部に対
して、アニオン重合触媒0.05〜20重量部、好ましくは0.
1〜10重量部、前記液状ポリイソプレンの水素化物1〜1
00重量部、好ましくは5〜50重量部とすればよい。
また、この重合反応にあたっては、溶媒は特に必要とし
ない。反応温度は50〜300℃、好ましくは70〜250℃と
し、反応圧力は0〜200kg/cm2G、好ましくは0〜150kg/
cm2G、反応時間は0.05〜200分、好ましくは0.1〜100分
とすればよい。
本発明の方法によれば、ラクタムが開環重合してポリア
ミドが生成するが、この重合に際して上述の液状ポリイ
ソプレンの水素化物が反応系に存在しているため、この
ポリアミドは、ラクタムが開環重合したポリアミドと液
状ポリイソプレンの水素化物との組成物および/あるい
は該ポリアミドと液状ポリイソプレンの水素化物とのブ
ロック共重合体、さらにはこれら以外の反応生成物の混
合物等として得られる。
〔実施例〕
次に本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。
製造例1 (1) 分子鎖末端に水酸基を有する液状ポリイソプレ
ンの調製 1のステンレス製耐圧反応容器に、イソプレン200g,
濃度50重量%の過酸化水素水16gおよび2−メチルプロ
パノール100gを仕込み、温度120℃,最大圧力8kg/cm2G,
反応時間2時間の条件で反応を行なった。反応終了後、
分液ロートに反応混合物を入れ、600gの水を添加して振
とうし、3時間静置した後油相を分取した。この油相か
ら溶媒,モノマー,低沸点成分を2mmHg,100℃,2時間の
条件で留去し、分子鎖末端に水酸基を有する液状ポリイ
ソプレン(収率68重量%)を得た。このものの数平均分
子量は2150,水酸基含有量は0.96meq/g,粘度は56ポイズ/
30℃であった。
(2) 分子鎖末端に水酸基を有する液状ポリイソプレ
ンの水素化物の調製 上述の如くして得た分子鎖末端に水酸基を有する液状ポ
リイソプレン100g,ルテニウム含量5重量%のルテニウ
ム−カーボン触媒10gおよび溶媒としてシクロヘキサン1
00gを仕込み、50kg/cm2Gの水素圧下で140℃にて4.5時間
水素化反応を行なった。反応終了後、0.45μのメンブラ
ンフィルターを通して反応溶液から触媒を分離除去した
後、2mmHg,110℃,2時間の条件で溶媒を留去した。その
結果、分子鎖末端に水酸基を有する液状ポリイソプレン
の水素化物101gが得られた。このものの数平均分子量は
2210,水酸基含有量は0.94meq/g,ヨウ素価は1以下,粘
度は383ポイズ/30℃であった。
(3) 分子鎖末端に一般式(V)の官能基を有する液
状ポリイソプレンの水素化物の調製 1セパラブルフラスコに、上述の如くして得た分子鎖
末端に水酸基を有する液状ポリイソプレンの水素化物10
0gを入れて80℃,1mmHgの条件で1時間真空脱水した。次
いで、シクロヘキサン100ml加えて50℃まで冷却し、さ
らにテレフタロイルクロライド19.1g(0.094モル)を5
分間かけて滴下し、続いてトリエチルアミンのシクロヘ
キサン溶液20ml(トリエチルアミン量9.5g(0.094モ
ル))を5分間かけて滴下したところ白色沈澱が生じ
た。30分間加熱還流後、20℃に冷却し、セライトを用い
て濾過した。
得られた濾液を80℃,1mmHgの条件で1時間処理して黄色
液状物112.9gを得た。このものは赤外線吸収スペクトル
において1750cm-1(エステルのカルボニルに基づく吸
収),1810cm-1(酸クロライドのカルボニルに基づく吸
収)に吸収ピークが認められ、また、3360cm-1(水酸基
に基づく吸収)に吸収ピークが認められなかった。
続いて、この黄色液状物にシクロヘキサン150mlを加え
て50℃に加熱し、固形のε−カプロラクタム12.6g(0.1
1モル)を加え、引き続いてトリエチルアミンのシクロ
ヘキサン溶液20ml(トリエチルアミン量11.1g(0.11モ
ル)を5分間かけて滴下したところ白色沈澱が生じた。
30分間加熱還流後、20℃に冷却し、セライトを用いて濾
過した。
得られた濾液を80℃,1mmHgの条件で1時間処理して黄色
液状物98.3gを得た。このものは赤外線吸収スペクトル
による分析の結果、分子鎖末端に一般式(V)(但し、
Rがフェニレン基であり、Yがペンタメチレン基であ
る。)で表わされる官能基を有する液状ポリイソプレン
の水素化物であることがわかった。このものの数平均分
子量は2,750,上記官能基含量は10.6重量%,粘度は2,92
0ポイズ/30℃であった。
製造例2 1セパラブルフラスコに、製造例1(2)で得られた
分子鎖末端に水酸基を有する液状ポリイソプレンの水素
化物100gを入れて、80℃,1mmHgの条件で1時間真空脱水
した。
次いで、シクロヘキサンおよびε−カプロラクタム12.6
g(0.11モル)を加えて20℃に冷却した。さらにオギザ
ルクロライド14.9g(0.094モル)を加え、続いてトリエ
チルアミンのシクロヘキサン溶液40ml(トリエチルアミ
ン量21.2g(0.21モル)を10分間かけて滴下したところ
白色沈澱が生じた。30分間加熱還流後、20℃に冷却し、
セライトを用いて濾過した。
得られた濾液を80℃,1mmHgの条件で1時間処理して黄色
液状物102.6gを得た。このものは赤外線吸収スペクトル
による分析の結果、分子鎖末端に一般式(IV)(但し、
Yがペンタメチレン基である。)で表わされる官能基を
有する液状ポリイソプレンの水素化物であることがわか
った。このものの数平均分子量は2,580,上記官能基含量
は11.3重量%,粘度は1,870ポイズ/30℃であった。
製造例3 1セパラブルフラスコに、製造例1(2)で得られた
分子鎖末端に水酸基を有する液状ポリイソプレンの水素
化物100gを入れて、80℃,1mmHgの条件で1時間真空脱水
した。
次いで、シクロヘキサンおよびε−カプロラクタム12.6
g(0.11モル)を加えて20℃に冷却した。さらにトリエ
チルアミンのシクロヘキサン溶液40ml(トリエチルアミ
ン量21.2g(0.21モル)を5分間かけて滴下した。その
後20℃でホスゲンガスを30分間バブリングし、次いで30
分間加熱還流し、20℃まで冷却してさらにセライトを用
いて濾過した。
得られた濾液を80℃,1mmHgの条件で1時間処理して琥珀
色液状物98.4gを得た。このものは赤外線吸収スペクト
ルによる分析の結果、分子鎖末端に一般式(III)(但
し、Yがペンタメチレン基である。)で表わされる官能
基を有する液状ポリイソプレンの水素化物であることが
わかった。このものの数平均分子量は2,530,上記官能基
含量は11.5重量%,粘度は1,460ポイズ/30℃であった。
製造例4 1セパラブルフラスコに、市販の水酸基を有する液状
ポリブタジエン(商品名:R−45HT,出光アーコ(株)
製,水酸基含量0.82meq/g,数平均分子量2800)100gを入
れて80℃,1mmHgの条件で1時間真空脱水した。
次いで、シクロヘキサンおよびε−カプロラクタム11.0
g(0.096モル)を加えて20℃に冷却した。さらにテレフ
タロイルクロライド16.7g(0.082モル)を加え、続いて
トリエチルアミンのシクロヘキサン溶液40ml(トリエチ
ルアミン量18.5g(0.183モル)を10分間かけて滴下した
ところ白色沈澱が生じた。30分間加熱還流後、20℃に冷
却し、セライトを用いて濾過した。
得られた濾液を80℃,1mmHgの条件で1時間処理して黄色
液状物101.1gを得た。このものは赤外線吸収スペクトル
による分析の結果、分子鎖末端に一般式(V)(但し、
Rがフェニレン基,Yがペンタメチレン基である。)で表
わされる官能基を有する液状ポリブタジエンであること
がわかった。このものの数平均分子量は3,320,上記官能
基含量は16.8重量%,粘度は1,320ポイズ/30℃であっ
た。
製造例5 製造例4において、テレフタロイルクロライド16.7g
(0.082モル)に代えてオギザルクロライド13.0g(0.08
2モル)を用いたこと以外は、製造例4と同様の操作を
行なった。その結果、黄色液状物99.7gを得た。このも
のは赤外線吸収スペクトルによる分析の結果、分子鎖末
端に一般式(IV)(但し、Yがペンタメチレン基であ
る。)で表わされる官能基を有する液状ポリブタジエン
であることがわかった。このものの数平均分子量は3,02
0,上記官能基含量は12.7重量%,粘度は980ポイズ/30℃
であった。
実施例1〜3および比較例1,2 (1) 触媒溶液の調製 滴下ロート,撹拌機,ヒーター,窒素ライン,温度計お
よび蒸溜装置を備えた3000mlの四口フラスコに、ε−カ
プロラクタム1000gを入れて、130℃,1mmHgの条件でε−
カプロラクタム50gが留去するまで加熱処理し、その後7
0℃まで冷却し、窒素を導入して大気まで戻した。さら
に窒素気流下100℃まで昇温して、濃度3モル/のエ
チルマグネシウムブロマイドのジエチルエーテル溶液12
0mlを10分間かかって滴下し、その後90℃まで冷却し
た。この温度で1mmHgに減圧して、ジエチルエーテルお
よび生成したエタンを留去して、触媒溶液(ε−カプロ
ラクタムマグネシウムブロマイドのε−カプロラクタム
溶液)1037g(触媒濃度0.347モル/kg)を得た。
なお、この触媒溶液は使用時まで100℃にて保持した。
(2) ポリアミドの製造 原料ラクタムとしてε−カプロラクタム100重量部用
い、これに上記(1)で得られた触媒溶液を10重量部お
よび前記製造例で得られた重合体(すなわち所定の官能
基を有する液状ポリイソプレンの水素化物あるいは液状
ポリブタジエン)を25重量部を加えて、1mmHgの減圧下,
25℃の条件で1分間激しく撹拌した後、窒素で大気圧に
戻し、130℃に加熱したテフロン製型に流し込み、130℃
で5分間オーブン中で処理し、その後冷却してポリアミ
ドの試料を得た。このものの物性を表に示す。
〔発明の効果〕 このようにして得られるポリアミドは、従来のポリアミ
ドに比べて引張強度,曲げモジュラス,耐衝撃強度が同
等ないし僅かに向上すると共に、耐候性や耐熱老化性が
著しく改善される。
したがって、本発明の方法によって得られるポリアミド
は、自動車部品,電気機器のハウジングさらには他の成
形品の素材として有効に利用される。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アニオン重合触媒の存在下にラクタムを重
    合するにあたり、分子鎖に 一般式 〔式中、Yは炭素数3〜12の二価の脂肪族炭化水素基を
    示す。〕 で表わされる原子団を含む官能基を有する液状ポリイソ
    プレンの水素化物を反応系に添加することを特徴とする
    ポリアミドの製造方法。
  2. 【請求項2】一般式中のYが、炭素数3〜10のポリメチ
    レン基である特許請求の範囲第1項記載の製造方法。
  3. 【請求項3】官能基が、 一般式 あるいは 〔式中、Yは前記と同じであり、Rは炭素数2〜24の二
    価〜四価の炭化水素基あるいはエーテル結合を有する炭
    素数1〜24の二価〜四価の炭化水素基であり、nは1,2
    あるいは3を示す。〕 で表わされるものである特許請求の範囲第1項記載の製
    造方法。
  4. 【請求項4】液状ポリイソプレンの水素化物の水素化率
    が、50%以上である特許請求の範囲第1項記載の製造方
    法。
  5. 【請求項5】ラクタムが、カプロラクタム,ピロジノ
    ン,ピペリドン,バレロラクタム,カプリルラクタムま
    たはラウリルラクタムである特許請求の範囲第1項記載
    の製造方法。
  6. 【請求項6】ラクタム100重量部に対して、分子鎖に前
    記官能基を有する液状ポリイソプレンの水素化物を1〜
    100重量部の割合で添加する特許請求の範囲第1項記載
    の製造方法。
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