JPH10147642A - ポリアミド組成物及びその製造方法 - Google Patents

ポリアミド組成物及びその製造方法

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JPH10147642A
JPH10147642A JP30633696A JP30633696A JPH10147642A JP H10147642 A JPH10147642 A JP H10147642A JP 30633696 A JP30633696 A JP 30633696A JP 30633696 A JP30633696 A JP 30633696A JP H10147642 A JPH10147642 A JP H10147642A
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正昭 宮本
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賢一 杉本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】生成するポリアミドの分子量の低下や色調の悪
化を回避しながら重合時間を短縮できるポリアミド組成
物の製造方法及び該組成物を提供する。 【解決手段】式 Mx Hy POz (式中、Mはアルカリ
金属又はアルカリ土類金属、X及びYはX+Y=3を満
たす0〜3の数;ただしX=0且つY=3になることは
ない、Zは2〜4の数)で示される燐酸塩類をP原子換
算で0.1〜20ppm含有することを特徴とするポリ
アミド組成物、及び、水及び該燐酸塩類を触媒として用
いたポリアミド組成物の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、生産性、色調及び
耐熱性等の品質に優れたポリアミド組成物及びその製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】水の存在下にラクタムを加熱すると開環
し、付加−縮合反応を経てポリアミド樹脂となることは
よく知られている。その際に、酸や塩基、アミノ酸、ジ
アミンジ−カルボン酸塩等を加えた場合、水のみを触媒
とする重合に比べて低温から重合が開始でき、重合時間
を短縮できるメリットを有することも知られている。例
えば、工業化学雑誌第62巻1613頁(1959年)
に、カプロラクタムの縮合反応は少量の燐酸基が有効な
触媒作用を呈することが述べられている。また、アニオ
ン重合触媒を用いてラクタムからポリアミドを製造する
方法も重合時間の短縮に有効である。例えば、米国特許
第3015652、3017391、3018273各
号明細書に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水
素化物、酸化物、水酸化物、炭酸塩、有機金属誘導体の
存在下に重合する方法が記載されている。しかし、この
方法では残存する金属によるポリアミドの分子量の低下
や色調の悪化といった悪影響が生じ、工業的には殆ど採
用されていないのが現状である。なお、従来から亜燐酸
エステル及び燐酸エステル類はポリアミド樹脂の熱安定
剤として使用されており、色調の改善や耐熱性、難燃性
の向上に効果がある事が知られている。例えば、特公昭
47−49821号公報には燐酸エステルと金属酸化物
を含む難燃性のポリアミド組成物が記載されている。ま
た、特公昭48−32786号公報ではε−カプロラク
タムをジアミン変性する際に燐酸水素塩を用いる事が記
載されている。しかし、これらの方法は添加する燐化合
物の量が多く実用的な方法となっていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、生成するポ
リアミドの分子量の低下や色調の悪化を回避しながら重
合時間を短縮することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ポリアミ
ド原料の重合触媒として特定の触媒を使用することによ
り、上記課題を解決し、工業的に有用なポリアミド組成
物及びその製造方法を確立した。すなわち本発明の一つ
は、「式 Mx Hy POz (式中、Mはアルカリ金属又
はアルカリ土類金属、X及びYはX+Y=3を満たす0
〜3の数;ただしX=0且つY=3になることはない、
Zは2〜4の数)で示される燐酸塩類をP原子換算で
0.1〜20ppm含有することを特徴とするポリアミ
ド組成物」、である。
【0005】また、本発明のもう一つは、「ポリアミド
の重合用原料を、水、及び、燐原子換算で1〜90pp
mの式 Mx Hy POz (式中、Mはアルカリ金属又は
アルカリ土類金属、Xは1又は2、Yは1又は2、Zは
2〜4の数)で示される燐酸塩類の水溶液を触媒として
用いて重合し、次いで抽出溶媒にて抽出処理することを
特徴とするポリアミド組成物の製造方法」、である。
【0006】
【発明の実施の形態】
〔重合用原料〕本発明で使用するポリアミドの重合用原
料は、好ましくはラクタムである。ここで用いるラクタ
ムはε−カプロラクタムの他、2−ピロリドンやエナン
トラクタム、ω−ラウロラクタム等の全ての脂肪族環状
アミドを含むが、その中でもε−カプロラクタムが最も
好ましい。なお、これらのラクタムを2種類以上混合し
て用いても差し支えない。また、6−アミノカプロン
酸、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン
酸等のラクタムが開環した形のアミノ酸を用いることも
できる。さらには、テトラメチレンジアミン、ヘキサメ
チレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメ
チレンジアミン、m−キシリレンジアミン、p−キシリ
レンジアミン、1,4−ビスアミノメチルシクロヘキサ
ン、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス−
p−アミノシクロヘキシルメタン、ビス−p−アミノシ
クロヘキシルプロパン、イソホロンジアミン等のジアミ
ンとマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ス
ペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、
イコサン二酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、
1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、
イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ダイマー酸等
のジカルボン酸から形成されるジアミン−ジカルボン酸
塩も用いることができる。これらの構成成分は単独ある
いは二種以上の混合物の形で重合に供され、得られるポ
リアミドはホモポリマー、コポリマーの何れでも差し支
えない。
【0007】〔重合用触媒〕本発明で使用するポリアミ
ドの重合用触媒は、式 Mx Hy POz (式中、Mはア
ルカリ金属又はアルカリ土類金属、X及びYはX+Y=
3を満たす0〜3の数;ただしX=0且つY=3になる
ことはない、Zは2〜4の数)で示される燐酸塩類及び
水である。この燐酸塩類は、燐酸水素塩類が好ましく、
リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ
金属塩の他、マグネシウム塩、カルシウム塩等のアルカ
リ土類金属塩が含まれるが、この内ナトリウム塩が最も
好ましい。また、燐酸種としては正燐酸の他、亜燐酸や
次亜燐酸の1水素又は2水素化合物が用いられる。燐酸
塩類の使用量は、重合用原料に対してはP原子換算で1
〜90ppm、好ましくは5〜50ppmであるが、少
な過ぎると重合の促進効果が生じず、多過ぎると樹脂の
強度や透明性が損なわれる傾向にある。
【0008】後述する抽出工程での抽出効率を考える
と、燐酸塩の形態としては(Na原子数) /(P原子数)
が0.1以上が好ましく、より好ましくは1以上、特に
好ましくは2以上である。具体的には、X=1又は2、
Y=2又は1、Z=2又は3若しくは4である化合物が
好ましく、中でもX=2、Y=1、Z=2又は3若しく
は4である化合物がより好ましく、特に Na2HPO3
最も好ましい。
【0009】使用する水は、一般に重合用原料に対して
1〜10重量%、好ましくは1〜5重量%の割合であ
る。この量が多過ぎても少な過ぎても反応速度が低下す
ることがある。
【0010】〔ポリアミド〕ポリアミドを得るための重
合条件は、上記触媒を使用する以外は通常の方法におけ
る重合条件が適用される。重合によって得られたポリア
ミドを抽出溶媒にて抽出処理することにより洗浄し、未
反応の重合用原料と共に触媒残渣の燐酸塩類の過多分を
除去する。
【0011】抽出処理においては、一般に前記燐化合物
の添加量の60%以上、好ましくは80%以上、より好
ましくは90%以上を除去する。ポリアミドの色調や熱
安定性を改善するには、微量の燐酸塩類が存在すればよ
く、残存量が多過ぎると逆に色調や熱安定性は悪くな
る。ポリアミドに対して燐酸塩類がP原子換算で一般に
0.1〜20ppm、好ましくは1〜10ppm、より
好ましくは1〜5ppm残存し、含有されているポリア
ミド組成物が最も色調や熱安定性が良く、成形加工の際
に分子量や強度の低下が生じ難い。したがって、上記の
濃度となる様に抽出処理を行うのが好ましい。
【0012】抽出溶媒としては、メタノールやエタノー
ル等のアルコール、アセトン等のケトン、テトラヒドロ
フランやジエチルエーテル等のエーテル等の親水性溶媒
や水が用いられる。中でも水が好ましく、特に熱水(好
適には80℃以上の熱水)が好ましい。
【0013】この様にして得られる有用なポリアミドは
ポリカプロアミド(ナイロン6)、ポリヘキサメチレン
アジパミド(ナイロン66)、ポリウンデカンアミド
(ナイロン11)、ポリドデカンアミド(ナイロン1
2)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン61
0)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド(ナイロン
6T)、そしてこれらポリアミドの共重合体及び混合物
である。ポリアミドの重合度には特に制限はなく、1%
硫酸溶液の25℃における相対粘度が1.5〜6.0の
範囲内にある物を任意に得ることができる。また、核剤
や強化材としてシリカ、タルク、ガラス繊維等を例えば
30重量%以下含んだ物であっても良い。
【0014】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。なお、重合には攪拌装置と真空ラインを有す
る180リットルのオートクレーヴを用い、内部を真空
脱気し次いで高純度窒素で置換してから反応に用いた。
抽出洗浄は還流用コンデンサーを有する250リットル
の常圧タンクで行い、乾燥は回転式の真空乾燥機を用い
て行った。また、得られたポリアミドの相対溶液粘度η
rel.はJIS K−6810に準じ1重量%の硫酸溶液
とした後、ウベローデ型粘度管を用い25℃の恒温水槽
中で測定を行った。溶融粘度μaは島津製作所製CFT
−500型フローテスターを用いて測定を行い、250
℃でγ=100sec-1となる粘度を読みとった。残存
する燐及びナトリウム量は硫酸−硝酸/過塩素酸で湿式
分解した後にモリブデンブルー比色法及び炎光法にて求
めた。YI値は光路長50mmの石英セルにペレットを
充填し、東京電色製TC−55D型色差計にて測定し
た。
【0015】実施例1 オートクレーヴ中にε−カプロラクタムのフレーク60
kgと亜燐酸1水素2ナトリウム塩5水和物12.6g
(燐原子換算で30ppm)を2リットルの脱塩水に溶
解した水溶液を添加し、槽内を窒素置換して封じ込めて
280℃まで昇温した。ラクタムの開環反応による発熱
が収まり、内温が下がり始めてから真空ラインを徐々に
開けて放圧した。400mmHgまで減圧して30分で
粘度が所定動力値まで上昇したので高純度窒素で復圧
し、ポリアミドをダイスから抜き出しチップ化した。得
られたポリアミドチップは抽出洗浄槽に移し、脱塩水9
0リットルを加えて1時間加熱還流を行った。抽出水を
入れ替えて、この操作を5回繰り返した。抽出終了した
チップは乾燥機に移して120℃で5時間真空乾燥し
た。こうして得られたポリアミドの相対粘度ηrel.は
3.80、溶融粘度μaは8200ポイズでチップの外
観は無色透明であった。Tダイにてフィルムにしたとこ
ろ、ヘーズ指数は0.08%/μmと良好であった。残
存する燐酸塩量を測定したところ、 Na2HPO4 、NaH
2 PO4 、 Na42 PO7 等の化合物がP原子として4
ppm、Na原子として2ppm存在した。
【0016】実施例2 触媒として、亜燐酸2水素1ナトリウム塩2.5水和物
を8.7g(燐原子換算で30ppm)に代えた以外は
実施例1と同じ要領でポリアミドの重合を行った。得ら
れたポリアミドはチップ化してから実施例1と同様に5
回抽出洗浄し、次いで真空乾燥した。得られたポリアミ
ドチップには実施例1と同様の燐酸塩がP原子として6
ppm、Na原子として1ppm含まれていた。
【0017】比較例1 ε−カプロラクタムフレーク60kgと脱塩水2リット
ルのみを用いて実施例1と同じ要領でポリアミドの重合
を行ったところ、400mmHgまで減圧して所定の動
力に到達するまで180分を要した。得られたポリアミ
ドは実施例1と同様にチップ化してから抽出洗浄し次い
で真空乾燥した。得られたポリアミドの相対粘度ηrel.
は3.54、溶融粘度μaは5200ポイズでチップの
外観は黄色みを帯びていた。
【0018】比較例2 亜燐酸1水素2ナトリウム塩5水和物を42g(燐原子
換算で100ppm)に増やした以外は実施例1と同じ
要領でポリアミドの重合を行った。400mmHgまで
減圧して粘度が所定動力値まで上昇したので高純度窒素
で復圧しポリアミドを抜き出しチップ化した。得られた
ポリアミドチップには直径1mm程度の白い粒が多数析
出していた。赤外スペクトルで確認したところ、析出物
はピロ燐酸ナトリウムであった。
【0019】比較例3 触媒を亜燐酸に代え、ε−カプロラクタム60kgに亜
燐酸4.8g(燐原子換算で30ppm)を用いて実施
例1と同じ要領でポリアミドの重合を行った。得られた
ポリアミドはチップ化してから実施例1と同様に5回抽
出洗浄し、次いで真空乾燥した。得られたポリアミドチ
ップには実施例1と同様の燐酸塩がP原子として10p
pm含まれていた。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】本発明により、生成するポリアミドの分
子量の低下や色調の悪化を回避しながら重合時間を短縮
することができると言った著しい効果が奏される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榊原 利明 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石1番1号 三菱化学株式会社黒崎開発研究所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式 Mx Hy POz (式中、Mはアル
    カリ金属又はアルカリ土類金属、X及びYはX+Y=3
    を満たす0〜3の数;ただしX=0且つY=3になるこ
    とはない、Zは2〜4の数)で示される燐酸塩類をP原
    子換算で0.1〜20ppm含有することを特徴とする
    ポリアミド組成物。
  2. 【請求項2】 燐酸塩類が、ナトリウム塩である請求
    項1に記載の組成物。
  3. 【請求項3】 ポリアミドの重合用原料を、水、及
    び、燐原子換算で1〜90ppmの式 Mx Hy POz
    (式中、Mはアルカリ金属又はアルカリ土類金属、Xは
    1又は2、Yは1又は2、Zは2〜4の数)で示される
    燐酸塩類を触媒として用いて重合し、次いで抽出溶媒に
    て抽出処理することを特徴とするポリアミド組成物の製
    造方法。
  4. 【請求項4】 原料が、ラクタム、アミノ酸及び/又
    はジアミンジ−カルボン酸塩である請求項3に記載の方
    法。
  5. 【請求項5】 ラクタムが、ε−カプロラクタムであ
    る請求項4に記載の方法。
  6. 【請求項6】 燐酸塩類の使用量が、重合用原料に対
    してP原子換算で1〜100ppmである請求項3に記
    載の方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060125159A (ko) * 2005-06-02 2006-12-06 주식회사 코오롱 폴리아미드 수지 조성물 및 이로 제조된 밴드케이블
JP2008007563A (ja) * 2006-06-27 2008-01-17 Asahi Kasei Chemicals Corp ポリアミド樹脂組成物の製造方法、及びポリアミド樹脂組成物
CN102161756A (zh) * 2011-04-14 2011-08-24 杭州师范大学 一种尼龙6树脂、尼龙6长丝及其制备方法

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