JPS5847403B2 - ポリエステルアミドの製法 - Google Patents

ポリエステルアミドの製法

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JPS5847403B2
JPS5847403B2 JP51114362A JP11436276A JPS5847403B2 JP S5847403 B2 JPS5847403 B2 JP S5847403B2 JP 51114362 A JP51114362 A JP 51114362A JP 11436276 A JP11436276 A JP 11436276A JP S5847403 B2 JPS5847403 B2 JP S5847403B2
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acid
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pressure
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Chemische Werke Huels AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/44Polyester-amides

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polyamides (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の目的は、ポリエステル形成成分としてのジカル
ボン酸もしくはそのエステルと多価アルコール及びポリ
アミド形成成分としてのジカルボン酸とジアミン及び/
又はアミノカルボン酸及び/又はラクタムを基礎とする
、温時に水の存在で揮発性成分の溜去下に混合物を重合
させ、かつ減圧下で水の除去後に後縮合させることによ
る、無色のポリエステルアミドの製法である。
ポリエステルアミド類は、従来公知である。
これらは原則的に、2種の異なる方法で製造できる。
この合成は、低分子量出発成分 例えばアミノアルコー
ル、ラクトン、ジオール、ジカルボン酸、アミノカルボ
ン酸、ラクタム及びジアミンの使用によるか、又は場合
により触媒の存在で、高温でのポリアミドとポリエステ
ルとの間の反応により行なう〔ポリアミズ・アザーズ・
ザン・ナイロンズ6アンド6 6 ( Polyami
des othersthan Nylons 6
and 66)第■部Stanford Resea
rch Institute ,Menlo Pa
rk California ,( 1974年11月
)パテントツザンメンステノレング・イーバー・ポリエ
ステルアミド(Patentzusa−mmenste
llung Uber Polyesteramide )417 〜422項
参照〕それにもかかわらず、従来ポリエステルアミドは
、実際に使用されていない。
このことは、出発物質の長時間加熱の際に、200℃以
上の温度で既に、従来、詳細には研究されていない副反
応に基づく変色が起こることに基づく。
この変色をさけるために、従来は次の方法が公知である
: 1,重縮合温度の低下(西ドイツ特許出願公開第1 7
45448号公報参照)。
しかしながら、この手段によっても、実際に必要な10
000より大きい分子量には達しない。
2.反応性触媒の使用。
臨界温度を越えるが、縮合時間はできるだけ短かく保持
する。
有効な触媒系として、例えば、テトラフエニル錫(米国
特許第3160609号明細書参照)並びにアルコキシ
チタネート(英国特許第959671号明細書参照)及
びアルカリヒドロゲンヘキサアルコキシチタネート(米
国特許第 2856385号明細書参照)が使用された。
例えば30〜90分の短かい反応時間は、撹拌オートク
レープ中での断続的操作法で保持できない。
それというのは、単に加熱時間及びポリマー融液の施与
のための時間は、前記の時間範囲をあまり越えないから
である。
更に、数回熱の施こされる容器及び導管中の生成物残分
は、次のバッチを著るしく変色する。
このことは、各バッチの後の徹底的加熱によってのみ阻
止でき、これは、著るしい程度の効率損失を意味し、著
るしい経費と結びつく。
3,ジオール成分としての2,2−ジメチループロパン
ージオールー(1,3)(ネオペンチルグリコール)の
使用(西ドイツ特許出願公開第2236041号公報参
照)。
ポリエステルアミドの製造は、ジアミン及びジカルボン
酸及び/又はω−アミノカルボン酸もしくはラクタムの
、触媒もしくは安定剤及び更に、添加物の存在での溶融
縮合により行ない、この際、ジオールとして、もっぱら
ネオペンチルグリコールを使用する。
変色をさけることは、ネオペンチルグリコールの構造的
特殊性(OH一基に対してβ一位にはH一原子がない)
に基づき、熱的なエステル分解は不可能である。
構造的特殊性を有しないジオール例えばエチレングリコ
ール、プロパンジオールー(1,3)、ブタンジオール
ー(1,4)、ヘキサンジオール−(1,6)、ドデカ
ンジオールー(1,12)、1,4−ビスヒドロキシメ
チル−シクロヘキサンを使用する際には、僅かな汚渇色
生成物が得られ、この変色は、更に熱をかけると、強ま
る。
従って、従来の技術水準によれば、特別な触媒もしくは
安定剤を使用せずには、ラクタムもしくはアミノカルボ
ン酸及び/又はジアミン及びジカルボン酸及びジオール
もしくはそのエステルから、任意の組成で、断続的装置
中で無色のポリエステルアミドを製造することはできな
い。
意外にも、この問題は、モノマー混合物を第1工程で、
ポリアミド形成成分の合計に対して3〜20重量%の水
の存在で、加圧下に220〜300℃に加熱し、第2工
程で水の除去の後に、230〜300℃の温度で100
〜0.01ミリバールの減圧下に縮合させ、この際、ジ
カルボン酸エステルと多価アルコールとの使用時には、
差当り、エステルアルコールの除去下にエステル交換を
行ない、次いで、はじめてポリアミド形或成分及び水の
添加のもとに第V縮合工程を行なうことにより解決され
た。
第1工程に必要な温度は、ポリアミド形成性出発物質の
種類に依り決まる。
例えば第1工程でのアジピン酸一ヘキサメチレンジアミ
ンとポリエステル形成成分との反応を、例えば公知方法
による265℃より高い温度ではじめて充分な速度で反
応することのできるラウリンラクタムとの反応よりも低
い温度で実施することができる。
第1工程の温度は250〜280℃であるのが有利であ
る。
縮合に必要な温度、真空度及び所望時間は、ポリエステ
ルアミドの反応性並びに所望最終粘度により決まる。
必要なら、これは僅かな日常的実験で、所望の組成及び
粘度を有するポリエステルアミドを得る程度に調節する
ことは可能である。
第2工程では250〜280℃の温度で、かつ30〜0
.1lJバールの圧力で操作するのが有利である。
第1工程で、固有圧力で一般に4〜12時間特に6〜1
0時間加熱する。
固有圧力は、25バールまで達してよい。
この固有圧力は、重合温度、使用水量及び容量/圧力容
器のガス室 対 モノマー量/水一混合物の割合に依り
決まる。
特に14〜25、殊に16〜20バールの圧力で操作す
る。
加圧下での初期重合に引続き反応物質から差当り、水を
実際に完全に除き、その際、ガスを熱供給下に反応容器
中で放圧する。
初期重縮合物を引続き、230〜300℃特に250〜
280℃に、100〜0.01ミリバール特に30〜0
.1ミリバールの減圧下に加熱する。
時間は、所望の粘度により決まり、一般に1〜12時間
特に2〜8時間である。
特別の場合例えば僅かなポリエステル分の際に、第1工
程の水の除去の後に、後縮合は省略することができる。
重縮合は、双方の工程で、酸素不含の保護ガス例えば窒
素のもとで実施される。
〔式中n=5〜n=12である〕のラクタムもしくは一
般式:H2N−(CH2 )。
−COOH(式中n = 5〜n=12である)の相応
するアミノカルボン酸、一般式:H2N一(CH2 )
mNH2 (式中m−2〜13である)の脂肪族1級ジ
アミン並びに分枝鎖及び脂環式ジアミン例えば2,2,
4−4リメチルへキサメチレンジアミン、イソホロンジ
アミン及び1,4−ビスアミノメチルシクロヘキサンヲ
一般式: HOOC−(CH2 )。
−COOH (式中0=4〜11である)の脂肪族ジ
カルボン酸又は脂環式ジカルボン酸例えばヘキサヒドロ
テレフタル酸、例えば芳香族ジカルボン酸例えばテレフ
タル酸及び/又はイソフタル酸と一緒に使用することも
できる。
出発物質は個々に、又は混合して使用することができる
エステル形成性構造単位用の出発物質として、一般式:
HO−(CH2 ) −OH(式中p=2〜12)の
脂肪族ジオール並びに脂環式ジオール例えば、■,4−
ビス−(ヒドロキシメチル)シクロヘキサンを脂肪族、
脂環式及び芳香族ジカルボン酸(これらはポリアミド形
成成分を得るためにも使用できる)、並びにこれらのエ
ステルもしくはオリゴエステルと共に使用されうる。
ここでも、出発物質は個々に又は混合して使用できる。
オリゴエステルの製造は、別個の容器中で、常法で、1
80〜220℃、窒素気下で、エステル交換触媒例えば
酢酸亜鉛、酢酸カルシウム又はテトラアルキルチタネー
トの存在で、ジカルボン酸ジメチルエステルを相応する
ジオールでエステル交換することにより行なう。
使用すべき物質としては、次のものが有利である:ラク
タムとしてカブロラクタム、カブリルラクタム及びラウ
リンラクタム:アミノカルボン酸としてω−アミノヘキ
サン酸、ω−アミノオクタン酸、ω−アミノウンデカン
酸及びω−アミノドデカン酸;ジアミンとしてヘキサメ
チレンジアミン、オクタメチレンジアミン及びドデカメ
チレンジアミン;ジカルボン酸として、コハク酸、アジ
ピン酸、ピメリン酸、コルク酸、アゼライン酸、セバシ
ン酸、ドデカンジ酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、テレ
フタル酸、イソフタル酸;オリゴエステルとして、ジメ
チルエステル、テレフタル酸及びヘキサヒドロテレフタ
ル酸とジオールとの反応生戒物;ジオールとして、プロ
パンジオール(1,3)、ヘキサンジオールー(1,6
)、ドデカンジオールー(1,12)及び1,4−ビス
(ヒドロキシチメル)一シクロヘキサン。
原則的に、ポリエステルアミドの製造のために、エチレ
ングリコール及びブタンジオールー(1,4)も好適で
ある。
エチレングリコールの場合に、もちろん、放圧時に1部
分が蒸発することを考慮すべきである。
後供給又は過剰分の添加により、ここで再び平衝を調節
すべきである。
ブタンジオール−(L4)の使用の際には、1部分はテ
トラヒドロフラン形成により重縮合物から除かれるので
、ここでも過剰を用いて操作するか又は後供給すべきで
ある。
量比、出発物質の種類及び反応条件は、得られるポリエ
ステルアミドの物理学的特性を決める。
部分結晶ポリエステルアミドの差動熱分折検査から明ら
かなように、ポリエステルー及びポリアミド基本構造は
、統計的に分配されている。
エステル基とアミド基の割合は、任意に,1:99〜9
9:1の重量%で変動でき、変色は起こらない。
ポリエステルアミドは、重縮合の前、間又は後に加えら
れる添加物を含有していてもよい。
この種の添加物の例としては例えば触媒、例えば隣酸、
酢酸亜鉛、酢酸カルシウム、テトラアルキルチタネート
、顔料又は艶消し剤例えば二酸化チタンが挙げられる。
本発明によるポリエステルアミドは成形体例えば繊維又
は射出成型品又は溶融接着剤の製造に使用できる。
次に本発明を実施例につき説明する。
相対的溶液粘度は、25℃でm−クレゾール中、0.5
9/1001Llの濃度で測定した。
軟化点はコフラー熱板上で測定した。
例1 ラウリンラクタム800gをアジピン酸146g1 1
,4−ビス−(ヒドロキシメチル)一シクロヘキサン1
44g及び水80gと共にオートクレープ中で280℃
に8時間加熱し、この際、内圧は約19バールになった
1時間放圧し、1/2時間窒素を導入し、2時間、約7
0ミリバールの水流真空にした。
引続き取り出し、造粒した。無色の顆粒が得られた。
軟化点=133°C ηrel:1.36 例2 ラウリンラクタム800gをドデカンジ酸230g、プ
ロパンジオールー(1,3)76j9及びH2080g
と例1に記載の方法で反応させた。
無色の顆粒が得られた。軟化点:139℃ ηrel:1.23 例3 ラウリンラクタム800gをドデカンジ酸230g及び
ヘキサンジオール−(1,6)110g及び水80gと
、例1に記載の方法で反応させた。
同様に無色の生或物が得られた。軟化点:124°C ηrel:1.28 例4 ラウリンラクタム800gをアジピン酸146g1
ドデカンジオール−(1.12)202g及び水80g
と共に例lの記載と同様な方法で反応させた。
無色の顆粒が得られた。軟化点=144℃ ηrel:1.36 例5 ラウリンラクタム800gをイソフタル酸166g、1
,4−ビスー(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン14
4g及び水80gと一緒に、例1に記載と同じ方法で反
応させた。
淡黄色の透明顆粒が得られた。
軟化点:140℃ ηrel:1.40 例6 ラウリンラクタム800gをテレフタル酸83g1イソ
フタル酸83g、1,4−ビス−(ヒドロキシメチル)
一シクロヘキサン144g及び水801ILlと、例1
に記載の方法で反応させた。
透明で殆んど無色の生成物が得られた。
軟化点:132℃ ηrel:1.34 例7 ラウリンラクタム7480gをドデカンジ酸460g、
1,4−ビス−(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン2
88g及び水370−と、例1に記載の方法で反応させ
た。
無色の顆粒が得られた。
軟化点=170°C ηrel:1.48 例8 ラウリンラクタム7480gをドデカンジ酸920g、
1,4−ビス−(ヒドロキシメチル)一シクロヘキサン
576g及び水405rILlと、例1に記載の方法で
反応させた。
無色の顆粒が得られた。
軟化点=170℃ ηrel:1.69 例9 ラウリンラクタム7480gをドデカンジ酸1380g
、1,4−ビス−(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン
864g及び水3 7 0mA’と例1に記載の方法で
反応させた。
無色の顆粒が得られた。
軟化点:163℃ ηrel:1.34 例10 ラウリンラクタム748(lをドデカンジ酸1840g
及び1,4−ビスー(ヒドロキシメチル)一シクロヘキ
サン1152g及び水3701rLlと例1に記載の方
法で反応させた。
無色の顆粒が得られた。
軟化点=161℃ ηrel:1.33 例11 ラウリンラクタム748L9をドデカンジ酸2320.
9及び1,4−ビス−(ヒドロキシメチル)一シクロヘ
キサン1440g及び水3701rLlと例1に記載の
方法で反応させた。
無色の顆粒が得られた。
軟化点:154℃ ηrel:1.34 例12 ラウリンラクタム1009gをドデカンジ酸621g、
1,4−ビス−(ヒドロキシメチル)一シクロヘキサン
388g、燐酸i.isg及び水98−と270℃、及
び約19バールの水蒸気圧下に8時間重縮合させた。
1時間放圧し、1/2時間窒素を導入した。
更に0.4ミlJバールの真空にし、1時間、2時間及
び3時間の後にバッチの1/3宛取り出した。
試料はすべて完全に無色であった。
試料I 軟化点=134℃ ηrel:1.41 試料■ 軟化点=139℃ ηrel:1.62 試料I 軟化点:160℃ ηrel:1.75 例13 ラウリンラクタム6 3 9 .9,カブロラクタム6
39g, ドデカンジ酸367g、1,4−ビス−(
ヒドロキシメチル)一シクロヘキサン230g及び水8
0gを例1に記載の方法で反応させる。
無色の生戒物が得られた。
軟化点:108℃ ηrel:1.28 例14 ラウリンラクタム1120g、カブロラクタム480g
、ドデカンジ酸460g、■,4−ビス(ヒドロキシメ
チル)一シクロヘキサン288g及び水160gを例1
に記載の方法で反応させた。
無色の生成物が得られた。軟化点=156℃ ηrel:1.28 例15 カブロラクタム800g、ドデカンジ酸230p1 1
,4−ビス−(ヒドロキシメチル)一シクロヘキサン1
44g及び水80gを例1に記載の方法で反応させた。
無色の生成物が得られた。軟化点:166℃ ηrel:1.21 例16 アジピン酸/ヘキサメチレンジアミン塩229g、ドデ
カンジ酸621g、1,4−ビス−(ヒドロキシメチル
)一シクロヘキサン388g、燐酸0.739及び水9
8−を、例1に記載の方法で反応させた。
粘稠性の無色生成物が得られた。軟化点=126℃ ηrel:1.21 例17 アジピン酸/ヘキサメチレンジアミン塩873g、ドデ
カンジ酸230,9,1,4−ビスー(ヒドロキシメチ
ル)一シクロヘキサン144g、燐酸0.73g及び水
10077l7!を例1に記載の方法で反応させた。
無色の生成物が得られた。軟化点:201℃ ηrel:1.39 例18 アミノウンデカン酸873gをドデカンジ酸230g、
1,4−ビス−(ヒドロキシメチル)一シクロヘキサン
144g、燐酸0.739及び水100WLlと例1に
記載の方法で反応させた。
無色の生成物が得られた。
軟化点:161℃ ηrel:1.37 例19 ラウリンラクタム1 7 9 8 9、ドデカンジ酸4
6 0 9,エチレングリコール3 1 0 g,燐
酸1.51g及び水1 1 6mlを例1に記載の方法
で反応させた。
実際に無色の生成物が得られた。軟化点:150℃ ηrel:1.21 例20 ラウリンラクタム1600g、ドデカンジ酸460g、
ヘキサンジオールー(1.6)236g1燐酸1.34
g及び水961rLlを230℃、約19バールの過圧
下で8時間縮合させた。
1時間放圧し、1/2時間窒素を導入し、4時間0.4
ミリバールまでの真空にした。
無色の生成物を取り出し、造粒した。
軟化点:158℃ ηrel:1.83 例21 1,4−ビス−(ヒドロキシメチル)一シクロヘキサン
144g、を酢酸亜鉛0.29の存在下にヘキサヒド口
テレフタル酸ジメチルエステル200gと共に窒素気下
で190〜200℃に3時間加熱した。
この際メタノール32gを分離した。
引続き、ラウリンラクタム8059及び水60−を加え
、270℃、内圧約19バールで8時間重縮合させた。
1時間放圧し、1/2時間窒素を導入し、2時間水流真
空(約70ミリバール)中で真空にした。
無色透明生戒物が得られた。軟化点:178℃ ηrel:1.62 例22 テレフタル酸ジメチルエステル97g及び1,4−ビス
−(ヒドロキシメチル)一シクロヘキサン144gをチ
タンテトライソプロピレート0.1gと共に窒素気下に
200℃に3時間加熱した。
この場合メタノール16gが分離された。
引続きイソフタル酸83g、ラウリンラクタム800g
及び水80−を加えた。
重縮合を例21の記載と同様に行なった。
実際に無色の生成物が得られた。軟化点:140℃ ηrel:1.44 比較例 1a 1,4−ビス−(ヒドロキシメチル)一シクロヘキサン
25.92g、アジピン酸26.28g、カブロラクタ
ムso.og及びアジピン酸/ヘキサメチレンジアミン
塩8.0gを、水50gと共に、窒素気下で差当り1時
間100℃に加熱し、この際、大部分の水を蒸発させた
次いで、チタン酸ブチル401I1gを加え、温度を5
時間かかつて連続的に、270℃に高めた。
15ミリバールの真空にした。粘稠性で褐色の生成物が
得ら札これは、長時間の加熱の際に更に変色した。
融点:140℃ ηrel:1.32 比較例 1b 比較例1aを繰り返すが、チタン酸ブチルを加えなかっ
た。
色は同様に悪かった。比較例 2 アジピン酸/ヘキサメチレンジアミン塩30.0g1
ドデカンジ酸18.47g及び1,4−ビスー(ヒド
ロキシメチル)一シクロヘキサン11.53gを窒素気
下に2時間200℃に加熱し、この際水10rILlを
分離した。
引続き230℃に5時間加熱し、3時間20ミリバール
まで真空にした。
カラメル様色の生或物が得られた。
軟化点:200℃ ηrel:1.35 比較実験 1.特公昭45−29514号公報実施例3におけるア
ミノエタノールの代りにエチレングリコールを用いたポ
リアミド系共重合体の製造カブロラクタム950部をテ
レフタル酸ジメチルエステル(38.2部)とエチレン
グリコール(12.2部)との当モル混合物50.4部
、水30部及び酢酸1.8部と共に、オートクレープ(
6l)中、窒素雰囲気中で250℃で3時間加熱する。
この際、内部圧力3バールに調節した。
引続き常圧まで放圧し、250℃で4時間後縮合させた
ηrel一値1.35(ηrel一値はm−クレゾール
中、0.5 g/1 0 0mlの濃度、25℃で測定
)の黄色生成物が生じ、これは、軟化点211℃を有し
た。
2,本発明の条件下におけるポリエステルアミドの製造 カブロラクタム950部をテレフタル酸ジメチルエステ
ルとエチレングリコールとの当モル混合物50.4部並
びに水30部と共にオートクレープ(27li+)中、
250℃で3時間加熱し、この際14バールの圧力に調
節した。
その後、放圧し、45分間70〜80ミリバールの水流
真空にした。
引続き、この真空を窒素で解消した。
η 一値1.95及び軟化点210℃のtel 無色のポリエステルアミドが得られた。
3,テレフタル酸ジメチルエステルの代りにテレフタル
酸を用いる本発明の条件下でのポリエステルアミドの製
造 カブロラクタム950部をテレフタル酸 (33.2部)とエチレングリコール(12.4部)と
の当モル混合物45.6部並びに水30部と共にオート
クレープ(2l)中、25℃で3時間加熱し、この際圧
力を15バールに調節した。
放圧後に30分間70〜80ミリバールの真空にした。
その後この真空を窒素で解消した。生じた無色のポリエ
ステルアミドは、ηrel値1,98及び軟化点212
℃を有した。
これらの実験から、本発明方法によれば、無色で、著る
しく高い粘度(η )を有する生戒rel 物が得られることは明らかであり、公知方法では使用不
能に着色されてもなお成形材料として加工不能な低い粘
度のポリエステルアミドが得られることは明らかである

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ポリエステル形戒戒分としてのジカルボン酸もしく
    はそのエステルと多価アルコール及びポリアミド形成成
    分としてのジカルボン酸とジアミン及び/又はアミノカ
    ルボン酸及び/又はラクタムを基礎とするポリエステル
    アミドを製造する場合に、七ノマー混合物を第1工程で
    、ポリアミド形成成分合計量に対して3〜20重量%の
    水の存在で、14〜25バールの圧力下に、220〜3
    00℃の温度で初期縮合させ、第2工程で、o.oi〜
    1 0 0 ミ’Jバールの減圧下で水の除去の後に、
    230〜300℃の温度で縮合完結させ、この際、ジカ
    ルボン酸エステルと多価アルコールとの使用時には、差
    当り、エステルアルコールの除去下にエステル交換を行
    ない、次いで、はじめてポリアミド形或成分及び水の添
    加のもとに第1の縮合工程を行なうことを特徴とする、
    ポリエステルアミドの製造法。 2 第l工程及び第2工程では250〜280℃の温度
    で操作する、特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 第2工程では、0.1〜30ミリバールの減圧下に
    操作する特許請求の範囲第1項記載の方法。
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