JPWO2020085360A1 - 柔軟性ポリアミド - Google Patents
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Abstract
Description
(1)炭素数18以上の脂肪族ジカルボン酸(A1)からなる単位および/または炭素数18以上の脂肪族ジアミン(B1)からなる単位を含むポリアミドであって、
ポリアミドにおける、炭素数18以上の脂肪族ジカルボン酸(A1)からなる単位の含有量と炭素数18以上の脂肪族ジアミン(B1)からなる単位の含有量の合計が10〜90質量%であり、
融点が240℃以上であることを特徴とする柔軟性ポリアミド。
(2)引張破断伸度が30%以上であることを特徴とする(1)記載の柔軟性ポリアミド。
(3)炭素数18以上の脂肪族ジカルボン酸(A1)がダイマー酸であることを特徴とする(1)または(2)記載の柔軟性ポリアミド。
(4)炭素数18以上の脂肪族ジアミン(B1)がダイマージアミンであることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の柔軟性ポリアミド。
(5)炭素数12以下のジカルボン酸(A2)からなる単位を含むことを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の柔軟性ポリアミド。
(6)炭素数12以下のジアミン(B2)からなる単位を含むことを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の柔軟性ポリアミド。
(7)炭素数12以下のジカルボン酸(A2)がテレフタル酸であることを特徴とする(5)記載の柔軟性ポリアミド。
(8)炭素数12以下のジアミン(B2)が1,10−デカンジアミンであることを特徴とする(6)記載の柔軟性ポリアミド。
(9)ポリエーテルまたはポリエステルからなるセグメントを含まないことを特徴とする(1)〜(8)のいずれかに記載の柔軟性ポリアミド。
(10)上記(1)〜(9)のいずれかに記載の柔軟性ポリアミドを成形してなる成形体。
(11)上記(1)〜(9)のいずれかに記載の柔軟性ポリアミドを製造するための方法であって、ポリアミドの融点以下の温度で重合することを特徴とする柔軟性ポリアミドの製造方法。
なお、炭素数が18以上の脂肪族ジカルボン酸(A1)からなる単位を単独で含有するよりも、炭素数が18以上の脂肪族ジアミン(B1)からなる単位を単独で含有する方が、柔軟性や耐熱性の点から、好ましい。
中でも、柔軟性が高いポリアミドが得られることから、(A1)は、炭素数が20以上であるものがより好ましく、ダイマー酸であることがさらに好ましい。ダイマー酸は、不飽和結合を有するものであってもよいが、着色しにくいことから、水添してすべての炭素−炭素結合が飽和結合であるものが好ましい。
中でも、含有量が少なくても柔軟性が高いポリアミドが得られることから、(B1)はダイマージアミンであることが好ましい。ダイマージアミンは、ダイマー酸をアンモニアと反応させたのち、脱水し、ニトリル化し、還元することにより製造することができる。ダイマージアミンは、不飽和結合を有するものであってもよいが、着色しにくいことから、水添してすべての結合が飽和結合であるものが好ましい。
ハードセグメントを構成する単位は、特に限定されないが、炭素数12以下のジカルボン酸(A2)からなる単位や、炭素数12以下のジアミン(B2)からなる単位であることが好ましい。
炭素数12以下のジカルボン酸(A2)としては、例えば、セバシン酸(炭素数10)、アゼライン酸(炭素数9)、アジピン酸(炭素数6)、テレフタル酸(炭素数8)、イソフタル酸(炭素数8)、オルトフタル酸(炭素数8)が挙げられる。中でも、柔軟性が向上することから、炭素数8以上のジカルボン酸を含むことが好ましい。
また、炭素数12以下のジアミン(B2)としては、ドデカンジアミン(炭素数12)、ウンデカンジアミン(炭素数11)、デカンジアミン(炭素数10)、ノナンジアミン(炭素数9)、オクタンジアミン(炭素数8)、ヘキサンジアミン(炭素数6)、ブタンジアミン(炭素数4)が挙げられる。中でも、柔軟性が向上することから、炭素数8以上のジアミンを含むことが好ましい。
ハードセグメントを構成する単位が、高結晶性のポリアミドを構成する単位であることにより、得られるポリアミドは、耐熱性が向上し、ハードセグメントとソフトセグメントの相分離構造の形成が促進され、柔軟性が向上する。
炭素数18以上の脂肪族ジカルボン酸(A1)からなる単位および/または炭素数18以上の脂肪族ジアミン(B1)からなる単位からなるソフトセグメントは、ポリエーテルやポリエステルからなるソフトセグメントと比較すると、セグメント長が短くなる傾向がある。ソフトセグメントは、セグメント長が短くなると、ハードセグメントとの相分離構造を形成することが難しくなることがある。しかしながら、本発明においては、ハードセグメントを構成する単位を、高結晶性のポリアミドを構成する単位にすることにより、ソフトセグメント長が短くても、相分離構造を形成することができる。
また、本発明のポリアミドは、同じく柔軟性の指標となる引張弾性率が、1800MPa以下であることが好ましく、1200MPa以下であることがより好ましく、600MPa以下であることがさらに好ましく、400MPa以下であることが最も好ましい。
また、本発明のポリアミドの製造において、必要に応じて、有機溶媒や水を加えてもよい。
本発明の製造方法においては、ポリアミドの融点以下の温度で重合をおこなうことが好ましい。ポリアミドの融点以下の温度で重合すると、ハードセグメント成分は析出したままであるが、ソフトセグメント成分は溶融状態にあるので、反応物全体としては流動性がある。このため、既存のポリアミドの溶融重合の設備とプロセスで重合をおこなうことができる。なお、この場合、ハードセグメントの重合は固相重合のような形で進行する。融点以下の温度で重合をおこなう方法は、重合温度が高くなり分解しやすい、280℃以上の高融点のポリアミドの重合において、特に効果的である。
ポリアミドの特性は以下の方法によっておこなった。
(1)組成
得られたペレットや粉末について、高分解能核磁気共鳴装置(日本電子社製ECA−500NMR)を用いて、1H−NMR分析することにより、それぞれの共重合成分のピーク強度から、樹脂組成を求めた(分解能:500MHz、溶媒:重水素化トリフルオロ酢酸と重水素化クロロホルムとの容量比が4/5の混合溶媒、温度:23℃)。
得られたペレットや粉末から数mg採り、示差走査熱量計DSC−7型(パーキンエルマー社製)用いて、昇温速度20℃/分で350℃まで昇温した後、350℃で5分間保持し、降温速度20℃/分で25℃まで降温し、さらに25℃で5分間保持後、再び昇温速度20℃/分で昇温測定した際の吸熱ピークのトップを融点とした。
融点の測定値から、下記の基準で、耐熱性を評価した。
S:300℃以上
A:270℃以上、300℃未満
B:240℃以上、270℃未満
C:240℃未満
得られたペレットや粉末を用いて、JIS K 7210に従い、340℃、1.2kgfの荷重で測定した。
得られたペレットや粉末を十分に乾燥した後、射出成形機を用いて、シリンダー温度340℃、金型温度80℃の条件にて成形し、ISO準拠の一般物性測定用試験片(ダンベル片)を作製した。得られた試験片を用いて、ISO178に準拠して、引張強度、引張弾性率、引張破断伸度を測定した。
引張破断伸度の測定値から、下記の基準で、柔軟性を評価した。
S:150%以上
A:100%以上、150%未満
B:30%以上、100%未満
C:30%未満
また、引張弾性率の測定値から、下記の基準で、柔軟性を評価した。
S:400MPa以下
A:400MPaを超えて1200MPa以下
B:1200MPaを超えて1800MPa以下
C:1800MPaを超える
上記(4)で得られた試験片を用い、ASTM D 2240に準拠して測定した。
ショア−Dの測定値から、下記の基準で、柔軟性を評価した。
S:60以下
A:60を超えて70以下
B:70を超えて80以下
C:80を超える
ダイマー酸、ダイマージアミンとして、以下のものを使用した。
・ダイマー酸:クローダ社製 プリポール1009
・ダイマージアミン:クローダ社製 プリアミン1075
加熱機構、撹拌機構を備えた反応容器に、ダイマー酸26.7質量部、ダイマージアミン25.3質量部、テレフタル酸23.5質量部、1,10−デカンジアミン24.4質量部、次亜リン酸ナトリウム一水和物0.1質量部を投入した。
その後、撹拌しながら260℃まで加熱し、縮合水を系外に除去しながら、窒素気流下、常圧、260℃で、5時間重合をおこなった。重合中、系は懸濁状態であった。
重合終了後、払い出し、これを切断し、乾燥してポリアミドのペレットを得た。
反応容器に投入するモノマーを表1、2のように変更する以外は、実施例1と同様の操作をおこなって、ポリアミドのペレットを得た。
加熱機構、撹拌機構を備えた反応容器に、ダイマー酸25.5質量部、ダイマージアミン24.1質量部、アジピン酸28.0質量部、1,6−ヘキサンジアミン22.3質量部、次亜リン酸ナトリウム一水和物0.1質量部を投入した。その後、密閉下、攪拌しながら270℃まで加熱し、270℃で3時間重合をおこなった、その後、常圧まで徐々に圧力を下げ、さらに1時間重合をおこなった。重合中、系は懸濁状態であった。
重合終了後、払い出し、これを切断し、乾燥してポリアミドのペレットを得た。
加熱機構を備えた粉末撹拌装置に、テレフタル酸49.0質量部、次亜リン酸ナトリウム一水和物0.1質量部を投入した。170℃加熱下、撹拌しながら、1,10−デカンジアミン50.9質量部を3時間かけて少量ずつ加え、ナイロン塩を得た。その後、攪拌しながら前記ナイロン塩を250℃まで加熱し、縮合水を系外に除去しながら、窒素気流下、常圧、250℃で7時間重合をおこなった。重合中、系は粉末の状態であった。
重合終了後、払い出し、ポリアミドの粉末を得た。
加熱機構、撹拌機構を備えた反応容器に、ダイマー酸51.3質量部、ダイマージアミン48.6質量部、次亜リン酸ナトリウム一水和物0.1質量部を投入した。
その後、撹拌しながら、260℃まで加熱し、縮合水を系外に除去しながら、窒素気流下、常圧、260℃で、5時間重合をおこなった。重合中、系は均一な溶融状態であった。
重合終了後、払い出し、これを切断し、乾燥してポリアミドのペレットを得た。
両末端の水酸基に代えてアミノ基を有する数平均分子量1000のポリオキシテトラメチレングリコール(PTMG1000)51.0質量部、テレフタル酸28.3質量部、1,10−デカンジアミン20.6質量部を、次亜リン酸ナトリウム一水和物0.1質量部を、加熱機構、撹拌機構を備えた反応容器に入れ、撹拌しながら250℃まで加熱し、発生する水蒸気を放出しながら、窒素気流下、常圧、250℃で、5時間重合をおこなった。重合中、系は懸濁溶液の状態であった。
重合終了後、払い出し、これを切断し、乾燥したが、重合品は脆く、実用には適さないものであった。
比較例3のポリアミドは、(A1)からなる単位の含有量と(B1)からなる単位の含有量の合計が90質量%を超えていたため、融点がなく、耐熱性が低いものであった。
(1)炭素数18以上の脂肪族ジカルボン酸(A1)からなる単位および炭素数18以上の脂肪族ジアミン(B1)からなる単位を含むポリアミド、または、
炭素数18以上の脂肪族ジアミン(B1)からなる単位を含むポリアミドであって、
ポリアミドにおける、炭素数18以上の脂肪族ジカルボン酸(A1)からなる単位の含有量と炭素数18以上の脂肪族ジアミン(B1)からなる単位の含有量の合計が10〜90質量%であり、
炭素数18以上の脂肪族ジアミン(B1)がダイマージアミンであり、
ポリアミドのジアミン成分が、さらにジアミンを含み(ただし、1,4−ブチレンジアミンを除く)、
ポリアミドがポリエーテルからなるセグメントを含まず、
融点が240℃以上であることを特徴とする柔軟性ポリアミド。
(2)引張破断伸度が30%以上であることを特徴とする(1)記載の柔軟性ポリアミド。
(3)炭素数18以上の脂肪族ジカルボン酸(A1)がダイマー酸であることを特徴とする(1)または(2)記載の柔軟性ポリアミド。
(4)炭素数12以下のジカルボン酸(A2)からなる単位を含むことを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の柔軟性ポリアミド。
(5)炭素数12以下のジアミン(B2)からなる単位を含むことを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の柔軟性ポリアミド。
(6)炭素数12以下のジカルボン酸(A2)がテレフタル酸であることを特徴とする(4)記載の柔軟性ポリアミド。
(7)炭素数12以下のジアミン(B2)が1,10−デカンジアミンであることを特徴とする(5)記載の柔軟性ポリアミド。
(8)ポリエステルからなるセグメントを含まないことを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載の柔軟性ポリアミド。
(9)上記(1)〜(8)のいずれかに記載の柔軟性ポリアミドを成形してなる成形体。
(10)上記(1)〜(8)のいずれかに記載の柔軟性ポリアミドを製造するための方法であって、ポリアミドの融点以下の温度で重合することを特徴とする柔軟性ポリアミドの製造方法。
反応容器に投入するモノマーを表1、2のように変更する以外は、実施例1と同様の操作をおこなって、ポリアミドのペレットを得た。
(1)炭素数18以上の脂肪族ジカルボン酸(A1)からなる単位および炭素数18以上の脂肪族ジアミン(B1)からなる単位を含むポリアミド、または、
炭素数18以上の脂肪族ジアミン(B1)からなる単位を含むポリアミドであって、
ポリアミドにおける、炭素数18以上の脂肪族ジカルボン酸(A1)からなる単位の含有量と炭素数18以上の脂肪族ジアミン(B1)からなる単位の含有量の合計が10〜90質量%であり、
炭素数18以上の脂肪族ジアミン(B1)がダイマージアミンであり、
ポリアミドのジアミン成分が、さらにジアミンを含み(ただし、1,4−ブチレンジアミンを除く)、
ポリアミドが、ポリエーテルからなるセグメント、ノルボルナン骨格、ノルボルネン骨格、フェノール性水酸基、下記一般式(1)で表される構成単位、下記一般式(2)で表される構成単位のいずれかを含まず、
融点が240℃以上であることを特徴とする柔軟性ポリアミド。
(2)引張破断伸度が30%以上であることを特徴とする(1)記載の柔軟性ポリアミド。
(3)炭素数18以上の脂肪族ジカルボン酸(A1)がダイマー酸であることを特徴とする(1)または(2)記載の柔軟性ポリアミド。
(4)炭素数12以下のジカルボン酸(A2)からなる単位を含むことを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の柔軟性ポリアミド。
(5)炭素数12以下のジアミン(B2)からなる単位を含むことを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の柔軟性ポリアミド。
(6)炭素数12以下のジカルボン酸(A2)がテレフタル酸であることを特徴とする(4)記載の柔軟性ポリアミド。
(7)炭素数12以下のジアミン(B2)が1,10−デカンジアミンであることを特徴とする(5)記載の柔軟性ポリアミド。
(8)ポリエステルからなるセグメントを含まないことを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載の柔軟性ポリアミド。
(9)上記(1)〜(8)のいずれかに記載の柔軟性ポリアミドを成形してなる成形体。
(10)上記(1)〜(8)のいずれかに記載の柔軟性ポリアミドを製造するための方法であって、ポリアミドの融点以下の温度で重合することを特徴とする柔軟性ポリアミドの製造方法。
Claims (11)
- 炭素数18以上の脂肪族ジカルボン酸(A1)からなる単位および/または炭素数18以上の脂肪族ジアミン(B1)からなる単位を含むポリアミドであって、
ポリアミドにおける、炭素数18以上の脂肪族ジカルボン酸(A1)からなる単位の含有量と炭素数18以上の脂肪族ジアミン(B1)からなる単位の含有量の合計が10〜90質量%であり、
融点が240℃以上であることを特徴とする柔軟性ポリアミド。 - 引張破断伸度が30%以上であることを特徴とする請求項1記載の柔軟性ポリアミド。
- 炭素数18以上の脂肪族ジカルボン酸(A1)がダイマー酸であることを特徴とする請求項1または2記載の柔軟性ポリアミド。
- 炭素数18以上の脂肪族ジアミン(B1)がダイマージアミンであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の柔軟性ポリアミド。
- 炭素数12以下のジカルボン酸(A2)からなる単位を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の柔軟性ポリアミド。
- 炭素数12以下のジアミン(B2)からなる単位を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の柔軟性ポリアミド。
- 炭素数12以下のジカルボン酸(A2)がテレフタル酸であることを特徴とする請求項5記載の柔軟性ポリアミド。
- 炭素数12以下のジアミン(B2)が1,10−デカンジアミンであることを特徴とする請求項6記載の柔軟性ポリアミド。
- ポリエーテルまたはポリエステルからなるセグメントを含まないことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の柔軟性ポリアミド。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の柔軟性ポリアミドを成形してなる成形体。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の柔軟性ポリアミドを製造するための方法であって、ポリアミドの融点以下の温度で重合することを特徴とする柔軟性ポリアミドの製造方法。
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