JPWO2011062006A1 - ポリアミドイミド樹脂微粒子の製造方法、ポリアミドイミド樹脂微粒子 - Google Patents
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Abstract
Description
[溶解工程]
下記(a1)および(b1)から選択される工程
(a1)ポリアミドイミド樹脂を有機溶媒に溶解させ、ポリアミドイミド樹脂濃度が5質量%未満のポリアミドイミド樹脂溶解液A1とする工程
(b1)ポリアミドイミド樹脂を有機溶媒に溶解させ、ポリアミドイミド樹脂濃度が10質量%未満のポリアミドイミド樹脂溶解液B1とする工程
[析出工程]
(a2)ポリアミドイミド樹脂溶解液A1を界面活性剤を実質的に含まないポリアミドイミド樹脂の微粒子を析出させる溶媒へ添加してポリアミドイミド樹脂の微粒子を析出させる工程
(b2)ポリアミドイミド樹脂溶解液B1をフラッシュ晶析してポリアミドイミド樹脂の微粒子を析出させる工程
本発明で用いるポリアミドイミド樹脂は、無水トリメリット酸、トリメリット酸無水物モノクロリド等の酸成分とアミン成分を重合させて得られるものである。
本発明におけるPAI樹脂微粒子は、上記PAI樹脂を下記の溶解工程と析出工程を含む工程を経て製造することができる。
[溶解工程]
下記(a1)および(b1)から選択される工程
(a1)ポリアミドイミド樹脂を有機溶媒に溶解させ、ポリアミドイミド樹脂濃度が5質量%未満のポリアミドイミド樹脂溶解液A1とする工程
(b1)ポリアミドイミド樹脂を有機溶媒に溶解させ、ポリアミドイミド樹脂濃度が10質量%未満のポリアミドイミド樹脂溶解液B1とする工程
[析出工程]
(a2)ポリアミドイミド樹脂溶解液A1を界面活性剤を実質的に含まないポリアミドイミド樹脂の微粒子を析出させる溶媒へ添加してポリアミドイミド樹脂の微粒子を析出させる工程
(b2)ポリアミドイミド樹脂溶解液B1をフラッシュ晶析してポリアミドイミド樹脂の微粒子を析出させる工程
すなわち、上記において、(a1)の溶解工程を選択した場合、(a2)の析出工程を行い、(b1)の溶解工程を選択した場合、(b2)の析出工程を行うものである。すなわち、PAI樹脂の濃度が5質量%未満の場合(a1)、PAI樹脂を単に貧溶媒へ添加する(a2)ことにより微粒子が得られるが、5質量%以上では粗大粒子、もしくは塊状物となる。これに対してフラッシュ晶析法(b2)では、PAI樹脂の濃度が10質量%未満で微粒子を作製することが可能である。
本発明における溶解工程は、上記(a1)および(a2)から選択されるものである。
[工程(a2)]
工程(a2)では、上記溶解工程(a1)によって溶解させたPAI樹脂溶解液A1を、界面活性剤を含まないPAI樹脂微粒子を析出させる溶媒中に添加してPAI樹脂微粒子を析出させる。工程(a2)では、常圧条件下(加圧条件下でも良い)で溶解させたPAI樹脂溶解液A1を、常圧条件下でPAI樹脂を析出させる溶媒中へ添加する。
工程(b2)では、上記溶解工程(b1)によって溶解させたPAI樹脂溶解液B1を、フラッシュ晶析して溶媒を析出させる。
PAI樹脂微粒子を単離する方法としては、ろ過、遠心分離、遠心ろ過等の従来公知の固液分離方法で行うことができるが、平均1次粒径300nm以下のような微細なPAI樹脂微粒子を固液分離操作で効率よく単離するためには、凝集によって粒径を増大させた後、ろ過や遠心分離等の固液分離操作を行うことが望ましい。凝集によって粒径を増大させる方法としては、経時的に凝集させる自然凝集法、塩析等の凝集剤を用いた凝集法などを用いることができるが、これらの凝集法のうち、塩析を用いる方法が短時間で凝集体を得ることができること、および大きな凝集体が得られる点から好ましい。塩析による凝集法を用いることにより、工業的な固液分離方法に適した粒径の大きな凝集体を得ることができる。このときの凝集体の平均粒径としては5〜100μm(後述の測定方法による粒径)であることが好ましい。
PAI樹脂微粒子の平均粒径は日機装製レーザー回折・散乱方式粒度分布測定装置MT3300EXIIを用い、分散媒としてポリオキシエチレンクミルフェニルエーテル(商品名ノナール912A 東邦化学工業製 以後、ノナール912Aと称す)の0.5質量%水溶液を用いて測定した。具体的にはマイクロトラック法によるレーザーの散乱光を解析して得られる微粒子の総体積を100%として累積カーブを求め、その累積カーブが50%となる点の粒径(メジアン径:d50)を微粒子の平均粒径とした。
本発明での平均一次粒径は日本電子製走査型電子顕微鏡JEOL JMS−6700Fで得られた画像(倍率:30,000倍)から任意の100個の粒子を選び、その最大長さを粒径として粒径を測長し、その平均値を平均一次粒径とした。
[平均一次粒径の変動係数の算出]
本発明における平均一次粒径の変動係数(CV)は、日本電子製走査型電子顕微鏡JEOL JMS−6700Fで得られた画像から任意の100個の粒径を測長して求めた粒度分布の値を用いて下記の式(1)〜式(3)により求めた。
東機産業製TVB−10M型粘度計、ローターとしてL/Adpを用い、例えば、粘度が10m〜20Pa・sの場合は、ローターの回転数を30rpm、粘度が50〜100Pa・sの場合は、ローターの回転数を6rpmとした。それ以外の粘度範囲になるでも場合、測定粘度に合わせたローター回転数を選択し、粘度を測定した。
〔溶解工程〕(b1)
溶解槽の1,000mlのオートクレーブに撹拌機、温度測定器、およびインターナルの溶解液抜き出し管を装着した。抜き出し管にはバルブ開閉ができる連結管を装着した。また、フラッシュ晶析の受槽として、1,000mlのオートクレーブに撹拌機、コンデンサー、ガス通気管、および前記溶解槽からの連結管の他端(フラッシュ晶析出口)を受槽液の中に入る位置に装着した。
水400gを入れた受槽を氷冷し、撹拌しながら窒素ガスを微量通気しておいた。前記溶解槽のインターナル連結管のバルブを開き、溶解液を大気圧下の受槽に移液し、液温が40℃以下になったのを確認してから撹拌を停止し、受槽を開封した。受槽中のPAI樹脂微粒子のフラッシュ液の平均粒径は8.7μmであった。
実施例1の溶解槽温度を50℃とし、窒素ガスで0.5MPaまで加圧した以外は、実施例1と同様に実施した。フラッシュ液の平均粒径は、12.4μmであった。また、PAI微粒子の平均1次粒径は、110nm、変動係数40%であった。30,000倍の走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、粒子はほぼ球状であった。
実施例1の溶解槽温度を常温(21℃)とし、窒素ガスで0.5MPaまで加圧した以外は、実施例1と同様に実施した。フラッシュ液の平均粒径は、18.6μmであった。また、PAI微粒子の平均1次粒径は、110nm、変動係数40%であった。30,000倍の走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、粒子はほぼ球状であった。
実施例1の溶解槽温度を常温(21℃)、窒素ガスで0.5MPaまで加圧、溶解槽NMP質量と受槽水量の比を1/0.6とした以外は、実施例1と同様に実施した。フラッシュ液の平均粒径は、20.2μmであった。また、PAI微粒子の平均1次粒径は、157nm、変動係数44%であった。30,000倍の走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、粒子はほぼ球状であった。
実施例1の溶解槽温度を常温(21℃)、窒素ガスで0.5MPaまで加圧、溶解槽NMP質量と受槽水量の比を1/0.4とした以外は、実施例1と同様に実施した。フラッシュ液の平均粒径は、22.4μmであった。また、PAI微粒子の平均1次粒径は、155nm、変動係数51%であった。30,000倍の走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、粒子はほぼ球状であった。
実施例1の溶解槽温度を常温(21℃)、窒素ガスで0.5MPaまで加圧、溶解槽へのPPS仕込み量を14g、NMP386g(PAI樹脂濃度:3.5質量%)とした以外は、実施例1と同様に実施した。フラッシュ液の平均粒径は、19.6μmであった。また、PAI微粒子の平均1次粒径は、167nm、変動係数46%であった。30,000倍の走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、粒子はほぼ球状であった。
実施例1の溶解槽温度を常温(21℃)、窒素ガスで0.5MPaまで加圧、溶解槽へのPPS仕込み量を16g、NMP384g(PAI樹脂濃度:4質量%)とした以外は、実施例1と同様に実施した。フラッシュ液の平均粒径は、19.2μmであった。また、PAI微粒子の平均1次粒径は、175nm、変動係数62%であった。30,000倍の走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、粒子はほぼ球状であった。
実施例1の溶解槽温度を常温(21℃)、窒素ガスで0.5MPaまで加圧、溶解槽へのPPS仕込み量を20g、NMP380g(PAI樹脂濃度:5質量%)とした以外は、実施例1と同様に実施した。フラッシュ液の平均粒径は、24.5μmであった。また、PAI微粒子の平均1次粒径は、249nm、変動係数52%であった。30,000倍の走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、粒子はほぼ球状であった。
実施例1の溶解槽温度を常温(21℃)、窒素ガスで1MPaまで加圧をとした以外は、実施例1と同様に実施した。フラッシュ液の平均粒径は、17.2μmであった。また、PAI樹脂微粒子の平均1次粒径は、143nm、変動係数58%であった。30,000倍の走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、粒子はほぼ球状であった。
実施例1の溶解槽温度を常温(21℃)、窒素ガスで0.25MPaまで加圧をとした以外は、実施例1と同様に実施した。フラッシュ液の平均粒径は、20.2μmであった。また、PAI樹脂微粒子の平均1次粒径は、161nm、変動係数43%であった。30,000倍の走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、粒子はほぼ球状であった。
実施例1の溶解槽温度を常温(21℃)、窒素ガスで0.5MPaまで加圧、溶解槽の溶媒をDMFとした以外は、実施例1と同様に実施した。フラッシュ液の平均粒径は、16.3μmであった。また、PAI樹脂微粒子の平均1次粒径は、91nm、変動係数46%であった。30,000倍の走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、粒子はほぼ球状であった。
実施例1の溶解槽温度を常温(21℃)、窒素ガスで0.5MPaまで加圧、溶解槽の溶媒をDMAcとした以外は、実施例1と同様に実施した。フラッシュ液の平均粒径は、21.6μmであった。また、PAI樹脂微粒子の平均1次粒径は、130nm、変動係数39%であった。30,000倍の走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、粒子はほぼ球状であった。
実施例1の溶解槽温度を常温(21℃)、窒素ガスで0.5MPaまで加圧、溶解槽の溶媒をDMSOとした以外は、実施例1と同様に実施した。フラッシュ液の平均粒径は、23.1μmであった。また、PAI樹脂微粒子の平均1次粒径は、163nm、変動係数48%であった。30,000倍の走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、粒子はほぼ球状であった。
PAI樹脂1.5gをNMP48.5g(PAI樹脂濃度:3質量%)に溶かし、その溶解液を常温(21℃)にて、撹拌している水50gへピペットで滴下してPAI樹脂微粒子懸濁液を得た。懸濁液の平均粒径は、17.6μmであった。その懸濁液を4%食塩水50gへ加え、1400rpmで30分間撹拌した後、3時間静置した。塩析した懸濁液をろ過、洗浄してPAI樹脂微粒子ウエットケークを得た。PAI樹脂微粒子の平均1次粒径は、140nm、変動係数36%であった。30,000倍の走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、粒子は一部に粒子が融着したような繭型形状のものが観察された(図2)。
PAI樹脂1.75g、NMP48.25g(PAI樹脂濃度:3.5質量%)とした以外は、実施例14と同様に実施した。懸濁液のの平均粒径は、21.7μmであった。PAI樹脂微粒子の平均1次粒径は、159nm、変動係数58%であった。30,000倍の走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、粒子の一部に粒子が融着したような繭型形状のものが観察された。
PAI樹脂2g、NMP48g(PAI樹脂濃度:4質量%)とした以外は、実施例14と同様に実施した。懸濁液の平均粒径は、20.4μmであった。PAI樹脂微粒子の平均1次粒径は、183nm、変動係数48%であった。30,000倍の走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、粒子の一部に粒子が融着したような繭型形状のものが観察された。
PAI樹脂2.5g、NMP47.5g(PAI樹脂濃度:5質量%)とした以外は、実施例14と同様に実施した。非真球状の粗大粒子となった(図3)。
実施例1の溶解槽温度を常温(21℃)、窒素ガスで0.5MPaまで加圧、溶解槽NMP質量と受槽水量の比を1/0.2とした以外は、実施例1と同様に実施した。非真球状の粗大粒子となった。
実施例1の溶解槽温度を常温(21℃)、窒素ガスで0.5MPaまで加圧、溶解槽へのPAI仕込み量を40g、NMP360g(PAI樹脂濃度:10質量%)とした以外は、実施例1と同様に実施した。大きな塊状物となった。
Claims (7)
- 下記の溶解工程と析出工程を含むことを特徴とするポリアミドイミド樹脂微粒子の製造方法。
[溶解工程]
下記(a1)および(b1)から選択される工程
(a1)ポリアミドイミド樹脂を有機溶媒に溶解させ、ポリアミドイミド樹脂濃度が5質量%未満のポリアミドイミド樹脂溶解液A1とする工程
(b1)ポリアミドイミド樹脂を有機溶媒に溶解させ、ポリアミドイミド樹脂濃度が10質量%未満のポリアミドイミド樹脂溶解液B1とする工程
[析出工程]
(a2)ポリアミドイミド樹脂溶解液A1を、界面活性剤を実質的に含まないポリアミドイミド樹脂の微粒子を析出させる溶媒へ添加してポリアミドイミド樹脂の微粒子を析出させる工程
(b2)ポリアミドイミド樹脂溶解液B1をフラッシュ晶析してポリアミドイミド樹脂の微粒子を析出させる工程 - 前記析出工程(b2)のフラッシュ晶析において、0.2〜4MPaの圧力(ゲージ圧)下にある溶解液をフラッシュ晶析する請求項1に記載のポリアミドイミド樹脂微粒子の製造方法。
- 前記溶解工程において、用いる有機溶媒が、N−メチル−2−ピロリジノン、ジメチホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンから選ばれる少なくとも一種である請求項1または2に記載のポリアミドイミド樹脂微粒子の製造方法。
- 前記析出工程(a2)、(b2)において、ポリアミドイミド樹脂微粒子を析出させる溶媒が水である請求項1から3のいずれかに記載のポリアミドイミド樹脂微粒子の製造方法。
- 請求項1から4のいずれかの製造方法によって得られるポリアミドイミド樹脂微粒子であって、平均一次粒径が300nm以下であるポリアミドイミド樹脂微粒子。
- 平均一次粒径が200nm以下である請求項5に記載のポリアミドイミド樹脂微粒子。
- 平均一次粒径が200nm以下、かつ、変動係数が70%以下であることを特徴とするポリアミドイミド樹脂微粒子。
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