KR101223821B1 - 고 유동성 폴리아미드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리아미드, 이의 제조 방법, 및 이를 함유하는 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 더욱 특히, 다작용성 및 임의로 단작용성 화합물의 존재 하에 2산 및 디아민 단량체의 중합에 의해 수득되는 폴리아미드에 관한 것이다. 폴리아미드는 예를 들어, 성형되고자 하는 조성물의 제조에 특히 유용하다.

Description

고 유동성 폴리아미드 {HIGH FLUIDITY POLYAMIDE}
본 발명은 폴리아미드, 이의 제조 방법, 및 이를 함유하는 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 더욱 특히 다작용성 및 임의로 단작용성 화합물의 존재 하에, 2산 및 디아민 단량체의 중합에 의해 수득되는 폴리아미드에 관한 것이다. 상기 폴리아미드는 목적하는, 예를 들어 성형되고자 하는 조성물의 제조에 특히 유용하다.
폴리아미드-기재 열가소성 조성물은 성형, 특히 사출 성형에 의해 전환되어 플라스틱 성분을 제조할 수 있는 원 재료이다.
이들 폴리아미드-기재 조성물, 특히 이들 조성물이 이러한 전환 방법에서 사용되는 경우, 수득되고자 하는 3 가지 이상의 주요 특성이 있다.
이들 특성 중 첫번째는 사용되는 이들 열가소성 조성물이 용융 상태에서, 사출 성형과 같은 특정 형성 방법과 융화성인 유동 지수 또는 요변학적 거동을 특징으로 해야 한다는 사실에 있다. 구체적으로는, 이들 열가소성 조성물은 용융된 경우 충분히 유체성이어서, 사출 성형 장치와 같은 특정 형성 장치에서 쉽게 그리고 빠르게 수송 및 취급될 수 있어야 한다.
또한, 이들 조성물의 기계적 특성을 증가시켜야 한다. 이들 기계적 특성은 그 중에서도, 특히, 충격 강도, 굴곡 또는 인장 탄성률, 및 굴곡 또는 인장 파단 응력이다. 유리 섬유와 같은 강화 충진제가 상기 목적에 사용된다.
마지막으로, 이들 열가소성 조성물로부터 성형되는 성분의 경우, 깨끗하고 일정한 표면이 추구된다. 이러한 제약은 특히, 유리 섬유가 많이 충전된 열가소성 조성물을 사용하는 경우, 이들 유리 섬유가 성형된 성분의 표면에 손상을 주기 때문에, 해결하기가 어려운 문제가 된다. 허용가능한 표면을 수득하기 위해, 높은 유동 지수를 갖는 열가소성 조성물을 사용하는 것이 알려진 관행이다. 그러나, 이러한 유동성 증가는 수득되는 물품의 기계적 특성을 감소시킨다.
따라서, 동일한 폴리아미드-기재 열가소성 조성물에 대해 이러한 다양한 특성을 수득하는 것이 어렵다.
출원인은 다작용성 및 임의로 이작용성 및/또는 단작용성 화합물로 개질된 폴리아미드를 개발하였고, 이는 표준 선형 폴리아미드의 유동 지수 및 기계적 특성과 동일하거나 또는 더 양호한 증가된 유동 지수 및 기계적 특성을 갖고, 이로써 특히 이들 폴리아미드가 다량의 충진제를 함유하는 경우, 탁월한 표면을 갖는 물품을 제조할 수 있다.
상기 폴리아미드는 디카르복실산 및 디아민 단량체,상기 디카르복실 및 디아민 단량체의 작용기와 아미드 결합을 형성할 수 있는 3 개 이상의 산 또는 아민 작용기를 함유하는 단작용성 화합물, 및 상기 디카르복실산 및 디아민 단량체의 작용기와 아미드 작용기를 형성할 수 있는, 임의로 산 또는 아민 작용기를 함유하는 이작용성 및/또는 단작용성 화합물의 중합에 의해 수득된다. 중합 방법은 통상적이고, 폴리아미드 66 과 같이, 보통 2산 및 디아민 단량체를 기재로 한 폴리아미드의 중합에 사용되는 것에 상응한다.
따라서, 본 발명의 제 1 주제는 적어도 하기 성분의 존재 하에 중합에 의해 수득되는 폴리아미드이다 :
- 유형 AA 의 디카르복실산 단량체 및 유형 BB 의 디아민 단량체, 또는 그의 염 ;
- 3 개 이상의 작용기 A 또는 3 개 이상의 작용기 B 를 포함하는 다작용성 화합물 (i) ;
- 임의로, 작용기 A 또는 작용기 B 를 포함하는 단작용성 화합물 (ii) ;
상기 작용기 A 및 B 는 함께 반응하여 아미드 결합을 형성할 수 있는 작용기임 ;
상기 폴리아미드는 하기를 포함함 :
- 폴리아미드의 구성 단량체의 몰 수에 대해 0.02 몰% 내지 0.6 몰% 의, 다작용성 화합물 (i) 에 상응하는 단위 ;
- 임의로, 폴리아미드의 구성 단량체의 몰 수에 대해 0 몰% 내지 2 몰% 의, 단작용성 화합물 (ii) 에 상응하는 단위 ;
수득된 폴리아미드는 Q 값 (한계 △GT) 이상인, 말단 기 간의 절대값 차 △GT 를 갖고 ; 상기 Q 값은 하기에 의해 정의됨 :
Q = α·[(β - Tii)2 - γ]0.5 (꺾쇠 괄호 간의 양 (β - Tii)2 - γ 가 양의 값인 경우) ; 또는
Q = 0 (꺾쇠 괄호 간의 양 (β - Tii)2 - γ 가 음의 값이거나 또는 0 인 경우) ;
- α = 72
- β = 0.625·(f-2)3 ·Ti 2 + (f-2)·Ti + 2
- γ = 2.6
- Ti 은 다작용성 화합물 (i) 의 몰% 에 상응함
- Tii 는 다작용성 화합물 (ii) 의 몰% 에 상응함
- f 는 다작용성 화합물 (i) 의 작용성에 상응하고, 따라서, 다작용성 화합물 (i) 이 갖는 작용기 A 또는 B 의 수에 상응함 ; 및
- △GT 및 Q 양은 meq/kg 로 표현됨.
명확하게는, 말단기 간의 차 △GT 는 그의 절대값으로서 간주되어야 하고, 즉, 항상 양의 값이어야 함을 이해한다.
작용기 A 및 B 는 함께 반응하여, 아미드 결합을 형성할 수 있는 작용기이다. 작용기 A 는 디카르복실산 작용기 또는 그의 염, 또는 대안적으로는 중합 매질 내에서 작용기 A 를 생성할 수 있는 작용기 A 의 전구체 작용기일 수 있다. 특히, 니트릴, 1 차 아미드, 무수물 및 에스테르 작용기를 언급할 수 있다. 작용기 B 는 1 차 또는 2 차 아민 작용기 또는 그의 염, 또는 대안적으로는 중합 매질 내에서 작용기 B 를 생성할 수 있는 작용기 B 의 전구체 작용기일 수 있다. 특히, 이소시아네이트 및 카르바메이트 작용기를 언급할 수 있다.
예를 들어, 다작용성 화합물 (i) 이 각각 삼작용성 (f = 3) 또는 사작용성 (f = 4) 인 특별한 경우, 이는 하기를 각각 제공한다 :
β = 0.625·Ti 2 + Ti + 2 (f = 3 에 대해), 및
β = 5·Ti 2 + 2·Ti + 2 (f = 4 에 대해).
바람직하게는, β 값은 하기일 수 있다 :
- α = 85,
- β = 0.46·(f-2)3 ·Ti 2 + 1.15·(f-2)·Ti + 2.1, 및
- γ = 2.14.
바람직하게는, 삼작용성 (f = 3) 또는 사작용성 (f = 4) 다작용성 화합물에 대해, 이는 하기를 각각 제공할 수 있다 :
β = 0.46·Ti 2 + 1.15·Ti + 2.1 (f = 3 에 대해), 및
γ = 3.68·Ti 2 + 2.3·Ti + 2.1 (f = 4 에 대해).
따라서, 본 발명에 따르면, 수득된 개질된 폴리아미드는 다작용성 화합물 (i) 의 함량 및 임의로 다작용성 화합물 (ii) 의 함량을 고려하여, 절대값으로서 Q 값 이상이어야 하는 △GT 값을 가진다. 상기 Q 값 이상인 △GT 를 수득하기 위해서는, 당업자는 전적으로, 필요하다면, 중합 화합물, 특히 디카르복실산 또는 디아민 단량체를 첨가할 수 있다. 말할 필요도 없이, 사용되는 중합 방법 및 이로 인한 휘발성 단량체의 소실에 따라, 본인의 설비를 알고 있는 당업자는 도입되는 단량체 및 화합물 (i) 및 (ii) 의 비율에 관해 필요한 보정을 하여, 목적하는 △GT 를 수득할 수 있을 것이다.
말단기 간의 차 △GT 는 특히, 화합물 (i) 및 (ii) 의 첨가에 의해 유도되는 △GT, 2산 또는 디아민 유형의 과량의 단량체의 첨가에 의해 유도되는 △GT, 및 중합 방법에서 휘발성 화합물의 소실에 의해 측정 또는 계산되는 △GT 를 더하여서 계산될 수 있다.
전적으로, 예를 들어 중합에서, 동일 또는 상이한 성질의, 동일 몰량의 디카르복실산 및 디아민, 및 특정 비율의 디카르복실산 또는 디아민을 첨가할 수 있다.
용어 "폴리아미드의 구성 단량체의 몰 수" 는 단량체 단위 및 상기 폴리아미드의 다른 구성원에 상응하는 단위의 총 몰 수, 즉, 디아민 단위의 몰 수에 더해진디카르복실산 단위의 몰 수, 화합물 (i) 의 몰 수, 및 임의로 화합물 (ii) 의 몰 수를 의미하며, 이들 몰 수에는 임의로 아미노산 또는 락탐의 몰 수가 더해진다. 화합물의 몰% 는 폴리아미드의 구성 단량체의 몰 수에 대한 상기 화합물의 몰 수에 상응한다.
따라서, 다작용성 (i) 및 단작용성 (ii) 화합물은 카르복실산 유형 또는 카르복실산 작용기의 전구체의, 또는 아민 유형 또는 아민 작용기의 전구체의, 동일한 성질의 작용기 A 또는 B 를 가질 수 있고 ; 또는 대안적으로는 상이한 성질의 작용기 A 및 B 를 가질 수 있다.
바람직하게는, 다작용성 화합물 (i) 이 유형 A 의 작용기를 갖는 경우, 단작용성 화합물 (ii) 는 유형 B 의 작용기를 갖고 ; 유사하게는, 다작용성 화합물 (i) 이 유형 B 의 작용기를 갖는 경우, 단작용성 화합물 (ii) 는 유형 A 의 작용기를 갖는다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 폴리아미드는 디카르복실산 및 디아민 단량체, 또는 그의 염, 단지 1 가지 유형의 다작용성 화합물 (i) 및 단지 1 가지 유형의 단작용성 화합물 (ii) 의 중합에 의해 수득된다.
그러나, 중합은 상이한 다작용성 화합물 (i), 특히, 작용기 A 또는 작용기 B 를 갖는 상이한 다작용성 화합물 (i) 의 혼합물 ; 예를 들어, 2,2,6,6-테트라키스(β-카르복시에틸)시클로-헥사논 및 트리메스산의 혼합물을 사용해 수행할 수 있다.
이 경우, 표현 Q 의 양 β 를 하기 방식으로 전환하는 것이 바람직하다 :
β = 2 + ∑ k [0.625 (f k - 2) 3 T ik 2 + (f k - 2) T ik ]
(식 중, k 는 사용되는 각각의 다작용성 화합물의 지수를 나타내고, 화합물 k 는 작용성 fk 를 갖고 몰% Tik 에 더해짐).
바람직하게는, 표현 Q 의 양 β 는 하기와 동일하다 :
β = 2.1 + ∑k [0.46·(fk - 2)3 Tik 2 + 1.15·(fk - 2) Tik]
디카르복실산 및 디아민 단량체는 특히 하기의 제조에 통상 사용되는 것들이다 :
- 지방족 폴리아미드, 유형 PA 6.6, PA 6.10, PA 6.12, PA 12.12 및 PA 4.6,
- 준방향족 폴리아미드, 예컨대 폴리(m-자일릴렌디아민 아디페이트) (MXD6), 폴리테레프탈아미드, 예컨대 폴리아미드 6.T 및 6.6.6T, 및 폴리이소프탈아미드, 예컨대 폴리아미드 6.I 및 6.6.6I,
- 폴리아라미드,
- 또는 그의 공중합체.
이들 디카르복실산 및/또는 디아민 단량체는 지방족, 특히 선형, 분지형 또는 환형 사슬, 또는 방향족일 수 있다.
특히 언급될 수 있는 디카르복실산 단량체에는 4 내지 12 개의 탄소 원자를 함유하는 지방족 또는 방향족 디카르복실산, 예컨대 아디프산, 테레프탈산, 이소프탈산, 피멜산, 수베르산, 데칸2산 및 도데칸2산이 포함된다.
특히 언급될 수 있는 디아민 단량체에는 4 내지 12 개의 탄소 원자를 함유하는 지방족, 임의로 지환족, 또는 방향족 디아민, 예컨대 헥사메틸렌디아민, 부탄디아민, m-자일릴렌디아민, 이소포론디아민, 3,3',5-트리메틸헥사메틸렌디아민 및 메틸펜타메틸렌디아민이 포함된다.
단량체는 임의로 디카르복실산 및 디아민 단량체의 염 형태로 조합될 수 있다.
본 발명에 따르면, 아디프산 및 헥사메틸렌디아민, 또는 그의 염, 예컨대 헥사메틸렌디암모늄 아디페이트 (Nylon 염 또는 N 염으로도 알려져 있음) 인 폴리아미드 66 의 구성 단량체를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 개질된 폴리아미드는 다양한 유형의 하나 이상의 디카르복실산 및 하나 이상의 디아민을 포함할 수 있다.
아미노산 또는 그의 락탐, 예를 들어 카프로락탐이 또한, 디카르복실산 및 디아민 단량체에 첨가될 수 있다. 폴리아미드의 구성 단량체의 몰 수에 대해, 1 몰% 내지 15 몰% 및 바람직하게는 2 몰% 내지 10 몰% 의 아미노산 또는 락탐이 특히, 반응 매질에 첨가될 수 있다.
본 발명에 따른 다작용성 화합물 (i) 은 3 개 이상의, 바람직하게는 3 내지 8 개의, 더욱 바람직하게는 3 또는 4 개의 작용기 A 또는 B 를 포함한다.
다작용성 화합물 (i) 은 일반적으로 1 내지 100 개의 탄소 원자를 함유하고, 하나 이상의 헤테로원자를 포함할 수 있는 지방족, 지환족 및/또는 방향족 탄화수소-기재 화합물이다. 헤테로원자는 O, S, N 또는 P 일 수 있다.
다작용성 화합물 (i) 은 특히 시클로헥실, 시클로헥사노일, 벤질, 나프틸, 안트라세닐, 비페닐, 트리페닐, 피리딘, 비피리딘, 피롤, 인돌, 푸란, 티오펜, 퓨린, 퀴놀린, 페난트렌, 포피린, 프탈로시아닌, 나프탈로시아닌, 1,3,5-트리아진, 1,4-디아진, 2,3,5,6-테트라에틸피페라진, 피페라진 및/또는 테트라티아풀발렌을 포함할 수 있다.
카르복실산 작용기를 갖는 다작용성 화합물 (i) 로서, 특히, 2,2,6,6-테트라키스(β-카르복시에틸)시클로헥사논, 디아미노프로판-N,N,N',N'-테트라아세트산, 3,5,3',5'-비페닐테트라카르복실산, 프탈로시아닌 및 나프탈로시아닌으로부터 유도된 산, 3,5,3',5'-비페닐테트라카르복실산, 1,3,5,7-나프탈렌테트라카르복실산, 2,4,6-피리딘트리카르복실산, 3,5,3',5'-비피리딜테트라카르복실산, 3,5,3',5'-벤조페논테트라카르복실산, 1,3,6,8-아크리딘테트라카르복실산, 트리메스산, 1,2,4,5-벤젠테트라카르복실산 및 2,4,6-트리아미노카프로산 1,3,5-트리아진 (TACT) 을 언급할 수 있다.
작용기 A 및 카르복실산 유형의 전구체 작용기를 갖는 다작용성 화합물 (i) 의 예로서, 특히, 이미 기술된 다중산 (polyacid) 의 니트릴, 1 차 아미드, 무수물 또는 에스테르를 언급할 수 있다.
아민 작용기를 갖는 다작용성 화합물 (i) 의 예로서, 특히, 니트릴로트리알킬아민, 특히 니트릴로트리에틸아민, 디알킬렌트리아민, 특히 디에틸렌트리아민, 비스헥사메틸렌트리아민, 트리알킬렌테트라민 및 테트라알킬렌펜타민을 언급할 수 있고, 알킬렌은 바람직하게는 에틸렌, 4-아미노메틸-1,8-옥탄-디아민, 멜라민, 및 폴리알킬렌아민, 예를 들어 Huntsman 사의 Jeffamine T
Figure 112010019528921-pct00001
제품, 특히 Jeffamine T403
Figure 112010019528921-pct00002
(폴리옥시프로필렌트리아민) 이다.
아민 유형의 작용기 B 의 전구체 작용기를 갖는 다작용성 화합물 (i) 로서, 특히, 이미 언급된 폴리아민 화합물의 이소시아네이트 또는 카르바메이트를 언급할 수 있다.
사용하기에 특히 적합할 수 있는 다작용성 화합물의 예는 특허 US 5　346 984, US 5　959 069, WO 96/35739 및 EP 672 703 에 기술되어 있다.
단작용성 화합물 (ii) 는 바람직하게는 2 내지 30 개의 탄소 원자를 함유하고, 헤테로원자 예컨대 O, S, N 또는 P 를 포함할 수 있는 지방족, 지환족 또는 방향족 탄화수소-기재 화합물이다.
단작용성 화합물 (ii) 는 바람직하게는 n-헥사데실아민, n-옥타데실아민 및 n-도데실아민, 아세트산, 라우르산, 벤질아민, 벤조산, 프로피온산 및 4-아미노-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘을 포함하는 군으로부터 선택된다.
카르복실산 유형의 작용기의 전구체 작용기를 갖는 단작용성 화합물 (ii) 의 예로서, 특히, 아세트산 무수물, 에틸 벤조에이트, 메틸 벤조에이트 및 헥산니트릴을 언급할 수 있다.
아민 유형의 작용기의 전구체 작용기를 갖는 단작용성 화합물 (ii) 의 예로서, 특히, 옥틸 이소시아네이트 및 그의 메틸 카르바메이트를 언급할 수 있다.
본 발명의 방법의 중합은 특히 디카르복실산 및 디아민의 중합의 표준 조작 조건에 따라 수행되며, 이는 다작용성 및 단작용성 화합물의 부재 시에 수행된다.
상기 중합 방법은 간략하게는 하기를 포함할 수 있다 :
- 교반하면서 그리고 압력 하에, 단량체 및 다작용성 (i) 및 단작용성 (ii) 화합물의 혼합물을 가열함,
- 적합한 장치를 사용해 수증기를 제거하면서 상기 혼합물을 압력 및 온도 하에 주어진 시간 동안 유지시키고, 이어서, 상기 혼합물의 용융점 초과의 온도에서 특히 수증기의 자생 압력 (autogenous pressure) 하에, 질소 또는 진공 하에 주어진 시간 동안 감압 (decompression) 및 유지시켜, 형성된 물의 제거에 의해 중합을 지속시킴.
다작용성 (i) 및 임의로 단작용성 (ii) 화합물은 바람직하게는 중합 시작 시에 첨가된다. 이 경우, 디카르복실산 및 디아민 단량체, 및 다작용성 (i) 및 단작용성 (ii) 화합물의 혼합물의 중합이 수행된다.
전적으로, 중합 시작, 동안 또는 종료 시에 보편적인 첨가제, 예를 들어, 촉매, 특히, 예컨대 인-함유 촉매, 소포제, 및 광 또는 열 안정화제를 첨가할 수 있다.
중합 종료 시, 중합체는 유리하게는 물을 사용해 냉각되고, 압출된 다음, 잘게 잘려서 과립을 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 중합 방법은 전적으로 연속 또는 회분식으로 수행될 수 있다.
다작용성 화합물 (i) 의 몰%, Ti 은 이미 정의된 값 β 가 3.6 이하, 바람직하게는 3 이하, 및 2.8 이하이도록 선택될 수 있다.
본 발명에 따르면, 개질된 폴리아미드는 표준 ISO 307 (0.5% 중합체는 25℃ 의 온도에서 90% 포름산에 용해됨) 에 따라, 바람직하게는 80 내지 120, 특히 85 내지 115 및 더욱 바람직하게는 85 내지 105 의 용액 점도 지수를 갖는다.
본 발명의 주제는 또한, 이미 정의된 바와 같은 폴리아미드를 적어도 포함하는 조성물이다.
바람직하게는, 본 발명의 폴리아미드는 특히, 성형 물품을 수득하기 위해, 상기 조성물에서 기질 (matrix) 로서 사용된다.
상기 조성물의 기계적 특성을 향상시키기 위해, 바람직하게는 섬유성 충진제, 예컨대 유리 섬유, 무기 충진제, 예컨대 클레이, 카올린, 또는 강화 나노입자 또는 열경화성 물질로 제조된 나노입자, 및 탈크와 같이 분말 형태의 충진제를 포함하는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 강화 및/또는 벌킹 충진제를 상기 조성물에 첨가하는 것이 유리할 수 있다. 강화 및/또는 벌킹 충진제의 혼입 수준은 복합 물질의 분야의 표준에 따른다. 혼입 수준은 예를 들어, 1% 내지 80%, 바람직하게는 10% 내지 70%, 및 특히 30% 내지 60% 의 충진제 함량이다.
본 발명의 개질된 폴리아미드 외에도, 본 발명의 조성물은 하나 이상의 다른 중합체, 바람직하게는 폴리아미드 또는 코폴리아미드를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 또한, 성형하고자 하는 폴리아미드 조성물의 제조에 보편적으로 사용되는 첨가제를 포함할 수 있다. 따라서, 윤활제, 난연제, 가소화제, 핵제, 촉매, 탄성 향상제 (resilience improver), 예를 들어 임의로 그래프팅된 엘라스토머, 광 및/또는 열 안정화제, 항산화제, 대전방지제, 착색제, 매팅제 (matting agent), 성형 첨가제 또는 다른 통상의 첨가제를 언급할 수 있다.
이들 충진제 및 첨가제는 각각의 충진제 또는 첨가제에 채택되는 통상으 수단을 통해, 예를 들어, 중합 동안에 또는 냉각 또는 용융 혼화에 의해 개질된 폴리아미드에 첨가될 수 있다.
본 발명에 따른 폴리아미드는 또한, 또다른 열가소성 조성물과 혼화되고자 하는 마스터배치 유형의 첨가제를 높은 비율로 포함하는 조성물에서 기질로서 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 폴리아미드는 또한, 기질로서 열가소성 중합체, 특히 (코)폴리아미드를 포함하는 조성물에 특정 특성, 특히 요변학적 특성을 부여하기 위한, 첨가제로서 또는 혼합물로서 사용될 수 있다. 다음, 본 발명에 따른 폴리아미드는 일반적으로 열가소성 중합체와 용융된 형태로 혼합된다. 특히, 본 발명에 따른 (코)폴리아미드 및 폴리아미드의 총 비율에 대해, 10 중량% 내지 90 중량%, 특히 30 중량% 내지 80 중량% 의 비율로 (코)폴리아미드, 예컨대 선형 (코)폴리아미드를 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리아미드 또는 조성물은 플라스틱 제조, 예를 들어 사출-성형, 사출/중공-성형, 압출 또는 압출/중공-성형에 의해 수득되는 물품의 제조 분야에서 원 재료로서 사용될 수 있다.
보편적인 구현예에 따르면, 개질된 폴리아미드는 예를 들어 2-축 압출 장치에서 막대기 형태로 압출되고, 그런 다음, 이들 막대기는 과립으로 잘게 분해된다. 다음, 성형된 물품은 상기 생성된 과립을 용융시키고, 용융된 조성물을 사출-성형 장치에 공급함으로써 제조된다.
특정 용어가 본 명세서에서 사용되어, 본 발명의 원리의 이해를 돕는다. 그러나, 본 발명의 범주는 이들 특정 용어의 사용에 의해 제한되지 않음을 이해해야 할 것이다. 용어 "및/또는" 은 "및", "또는" 의 의미를 포함하고, 또한, 이 용어와 연결된 구성원의 임의의 다른 가능한 조합도 포함한다.
본 발명의 다른 상세한 사항 또는 이점은 하기 실시예의 면에서 더욱 분명해질 것이고, 이는 단지 안내로서 제공된다.
실험 부문
실시예 1 : 폴리아미드의 제조
교반 수단, 및 휘발성 부산물을 배출하기 위한 수단을 포함하는 가열된 오토클레이브에서 중합을 수행하였다.
92,560 g 의 N 염 (동일 몰량의 아디프산 및 헥사메틸렌디아민), 607.9 g 의 비스헥사메틸렌트리아민 (0.4 몰%), 344.3 g 의 벤조산 (0.4　몰%), 1504.6 g 의 아디프산 (1.46 몰%) 및 6.4　g 의 소포제를 84,230 g 의 탈미네랄수가 든 100℃ 온도의 오토클레이브에 넣었다.
이러한 교반된 혼합물을 70 중량% 의 N 염 농도에 도달할 때까지 대기압에서 끓였다. 다음, 물의 배출을 중지시키고, 그런 다음, 온도 및 압력을 각각 215℃ 및 17.5 bar 절대값으로 증가시켰다. 혼합물을 상기 압력에서 1 시간 동안 유지시켰다. 상기 단계 동안에, 물을 증발시키고, 온도를 증가시켜 250℃ 가 되게 하였다. 다음, 압력을 1 bar 절대값으로 점점 감소시킨 다음, 혼합물을 275℃ 에서 온도를 유지하면서, 1 bar 절대값에서 30 분 동안 교반하였다.
다음, 용융된 중합체를 막대기 형태로 압출한 다음, 물로 빠르게 냉각시키고, 잘게 분해하여 과립으로 만들었다.
다작용성, 단작용성 및 이작용성 화합물의 비율을 다양하게 하면서 다양한 중합체를 상기 방식으로 합성하였다 (표 1).
실시예 C1 은 다작용성, 단작용성 및 이작용성 화합물의 부재 하에서 산업 규모로 제조된 선형 폴리아미드 66 에 상응한다.
실시예 2 : 폴리아미드의 제조
교반 수단, 및 휘발성 부산물을 배출하기 위한 수단을 포함하는 가열된 오토클레이브에서 중합을 수행하였다.
150 g 의 N 염 (동일 몰량의 아디프산 및 헥사메틸렌디아민), 1.231 g 의 비스헥사메틸렌트리아민 (0.5 몰%), 1.116 g 의 벤조산 (0.8　몰%), 1.337 g 의 아디프산 (0.8 몰%) 및 0.01　g 의 소포제를 138.5 g 의 탈미네랄수가 든 70℃ 온도의 오토클레이브에 넣었다.
이러한 교반된 혼합물을 70 중량% 의 N 염 농도에 도달할 때까지 대기압에서 끓였다. 다음, 물의 배출을 중지시키고, 그런 다음, 온도 및 압력을 각각 225℃ 및 17.5 bar 절대값으로 증가시켰다. 혼합물을 상기 압력에서 40 분 동안 유지시켰다. 상기 단계 동안에, 물을 증발시키고, 온도를 증가시켜 250℃ 가 되게 하였다. 다음, 압력을 1 bar 절대값으로 점점 감소시킨 다음, 혼합물을 275℃ 에서 온도를 유지하면서, 1 bar 절대값에서 30 분 동안 교반하였다.
다음, 용융된 중합체를 막대기 형태로 압출한 다음, 물로 빠르게 냉각시키고, 잘게 분해하여 과립으로 만들었다.
다작용성, 단작용성 및 이작용성 화합물의 비율을 다양하게 하면서 다양한 중합체를 상기 방식으로 합성하였다 (표 2, 중합체 3 내지 6).
실시예 C2 는 조건 △GT > Q 를 만족시키지 않는 단작용성 화합물 및 다작용성 화합물의 비율에서 제조된 중합체에 상응한다. 이는 표준 선형 폴리아미드의 유동 지수와 동일한 유동 지수를 갖는 중합체를 초래한다.
실시예 3 : 폴리아미드의 제조
교반 수단, 및 휘발성 부산물을 배출하기 위한 수단을 포함하는 가열된 오토클레이브에서 중합을 수행하였다.
150 g 의 N 염 (동일 몰량의 아디프산 및 헥사메틸렌디아민), 0.986 g 의 비스헥사메틸렌트리아민 (0.4 몰%), 0.559 g 의 벤조산 (0.4　몰%), 1.059 g 의 헥사메틸렌디아민 (0.8 몰%) 및 0.01 g 의 소포제를 138.5 g 의 탈미네랄수가 든 70℃ 온도의 오토클레이브에 넣었다.
이러한 교반된 혼합물을 70 중량% 의 N 염 농도에 도달할 때까지 대기압에서 끓였다. 다음, 물의 배출을 중지시키고, 그런 다음, 온도 및 압력을 각각 225℃ 및 17.5 bar 절대값으로 증가시켰다. 혼합물을 상기 압력에서 40 분 동안 유지시켰다. 상기 단계 동안에, 물을 증발시키고, 온도를 증가시켜 250℃ 가 되게 하였다. 다음, 압력을 1 bar 절대값으로 점점 감소시킨 다음, 혼합물을 275℃ 에서 온도를 유지하면서, 1 bar 절대값에서 30 분 동안 교반하였다.
다음, 용융된 중합체를 막대기 형태로 압출한 다음, 물로 빠르게 냉각시키고, 잘게 분해하여 과립으로 만들었다 (표 2, 중합체 7).
실시예 4 : 폴리아미드의 특성
이들 중합체의 요변학적 및 기계적 특성 및 특징을 하기 표 1 및 2 에 수집하였다. 특정 특성을 측정하기 위해, 사출-성형에 의해 제조된 표본을 제조하였다.
Figure 112010019528921-pct00003
Figure 112010019528921-pct00004
산 및 아민 말단기의 함량을 전위차계에 의해 어세이하고, 노치 샤르피 충격 (notched Charpy impact) 을 23℃ 의 온도에서 표준 ISO 179-1/1e 에 따라 측정하고, 인장 강도, 연신율 및 인장 탄성률을 23℃ 의 온도에서 표준 ISO 527 에 따라 측정하였다.
실시예 5 : 충전된 (charged) 조성물
폴리아미드 기질로서 이미 제조된 폴리아미드를 포함하는 조성물에 50 중량% 의 유리 섬유 및 1.5 중량% 미만의 다른 첨가제 (Ferroplast 사에 의해 제품명 54/1033 하에 판매되는 EBS 왁스 및 니그로신 (nigrosin)) 를 탈기가 있는 Werner & Pfleiderer ZSK 40 2-축 압출기 (L/D = 36) 에서 용융 혼화에 의해 채웠다. 유리 섬유는 Vetrotex 995 이었다. 압출 파라미터는 하기와 같았다 : 증가 프로파일이 250 ~ 280℃ 인 압출 온도 ; 축 회전 속도: 250 rpm ; 조성물의 유속: 40 kg/h; 모터 토오크 및 흡수된 모터 동력은 폴리아미드에 따라 다양함.
충전된 조성물의 특성은 하기 표 3 에 수집하였다. 일부 특성의 측정을 위해, 사출 성형에 의해 제조된 표본을 제조하였다.
Figure 112010019528921-pct00005
비-노치드 샤르피 충격 (non-notched Charpy impact) 을 표준 ISO 179-1/1eU 에 따라 23℃ 의 온도에서 측정하였고, 인장력, 연신율 및 인장 탄성률을 23℃ 의 온도에서 표준 ISO 527 에 따라 측정하였다.
표면을 크기가 100 x 60 x 3 mm 인 판 상에서 시각적으로 평가하였고, 면 중 하나 이상은 매끄러웠다. 섬유가 표면 상에서 분명한 경우, 표면이 불량하고, 더불어 표면의 비균질한 미백을 수반하는 것으로 간주하였다. 표면이 매끄럽고 균일하게 검은색인 경우 양호한 것으로 간주하였다.
나선 시험은 과립을 용융시키고, 이를 280℃ 의 시스 온도 (sheath temperature), 80℃ 의 성형 온도 및 80 bar 의 사출 압력에서 BM-Biraghi 85T 프레스에서 두께가 2 mm 이고 직경이 4 cm 인 반원형의 횡단면의 나선형 몰드에 사출함으로써, 조성물의 유동 지수를 정량화할 수 있게 한다 (결과는 조성물에 의해 올바로 충진된 몰드의 길이로서 표현됨).

Claims (23)

  1. 적어도 하기 성분의 존재 하에 중합에 의해 수득되는 폴리아미드 :
    - 유형 AA 의 디카르복실산 단량체 및 유형 BB 의 디아민 단량체, 또는 그의 염 ;
    - 3 개 이상의 작용기 A 또는 3 개 이상의 작용기 B 를 포함하는 다작용성 화합물 (i) ;
    - 임의로, 작용기 A 또는 작용기 B 를 포함하는 단작용성 화합물 (ii) ;
    상기 작용기 A 및 B 는 함께 반응하여 아미드 결합을 형성할 수 있는 작용기임 ;
    상기 폴리아미드는 하기를 포함함 :
    - 폴리아미드의 구성 단량체의 몰 수에 대해 0.02 몰% 내지 0.6 몰% 의, 다작용성 화합물 (i) 에 상응하는 구조단위 ;
    - 임의로, 폴리아미드의 구성 단량체의 몰 수에 대해 0 몰% 내지 2 몰% 의, 단작용성 화합물 (ii) 에 상응하는 구조단위 ;
    수득된 폴리아미드는 Q 값 (한계 △GT) 이상인, 말단 기 간의 절대값 차 △GT 를 갖고 ; 상기 Q 값은 하기에 의해 정의됨 :
    Q = α·[(β - Tii)2 - γ]0.5 (꺾쇠 괄호 간의 양 (β - Tii)2 - γ 가 양의 값인 경우) ; 또는
    Q = 0, (꺾쇠 괄호 간의 양 (β - Tii)2 - γ 가 음의 값이거나 또는 0 인 경우) ;
    - α = 72
    - β = 0.625·(f-2)3 ·Ti 2 + (f-2)·Ti + 2
    - γ = 2.6
    - Ti 은 다작용성 화합물 (i) 의 몰% 에 상응함
    - Tii 는 단작용성 화합물 (ii) 의 몰% 에 상응함
    - f 는 다작용성 화합물 (i) 의 작용성에 상응하고, 따라서, 다작용성 화합물 (i) 이 갖는 작용기 A 또는 B 의 수에 상응함 ; 및
    - △GT 및 Q 양은 meq/kg 로 표현됨.
  2. 제 1 항에 있어서, 다작용성 화합물 (i) 이 유형 A 의 작용기를 갖는 경우, 단작용성 화합물 (ii) 는 유형 B 의 작용기를 갖고 ; 다작용성 화합물 (i) 이 유형 B 의 작용기를 갖는 경우, 단작용성 화합물 (ii) 는 유형 A 의 작용기를 갖는 것을 특징으로 하는 폴리아미드.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 디카르복실산 단량체는 아디프산, 테레프탈산, 이소프탈산, 피멜산, 수베르산, 데칸2산 또는 도데칸2산과 같이, 4 내지 12 개의 탄소 원자를 함유하는 지방족 또는 방향족 화합물인 것을 특징으로 하는 폴리아미드.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 디아민 단량체는 헥사메틸렌디아민, 부탄디아민, m-자일릴렌디아민, 이소포론디아민, 3,3',5-트리메틸헥사메틸렌디아민 및 메틸펜타메틸렌디아민과 같이, 4 내지 12 개의 탄소 원자를 함유하는 지방족 또는 방향족 화합물인 것을 특징으로 하는 폴리아미드.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 사용되는 폴리아미드 단량체는 아디프산, 헥사메틸렌디아민 또는 헥사메틸렌디암모늄 아디페이트인 것을 특징으로 하는 폴리아미드.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 폴리아미드는 아미노산 또는 락탐을 또한 첨가함으로써 수득되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 다작용성 화합물 (i) 은 1 내지 100 개의 탄소 원자를 함유하고, 하나 이상의 헤테로원자를 포함할 수 있는, 지방족, 지환족 및 방향족으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 탄화수소-기재 화합물인 것을 특징으로 하는 폴리아미드.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 다작용성 화합물 (i) 은 2,2,6,6-테트라키스(β-카르복시에틸)시클로헥사논, 디아미노프로판-N,N,N',N'-테트라아세트산, 3,5,3',5'-비페닐테트라카르복실산, 프탈로시아닌 및 나프탈로시아닌으로부터 유도된 산, 3,5,3',5'-비페닐테트라카르복실산, 1,3,5,7-나프탈렌테트라카르복실산, 2,4,6-피리딘트리카르복실산, 3,5,3',5'-비피리딜테트라카르복실산, 3,5,3',5'-벤조페논테트라카르복실산, 1,3,6,8-아크리딘테트라카르복실산, 트리메스산, 1,2,4,5-벤젠테트라카르복실산 및 2,4,6-트리아미노카프로산 1,3,5-트리아진 (TACT) 으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 다작용성 화합물 (i) 은 니트릴로트리알킬아민, 디알킬렌트리아민, 비스헥사메틸렌트리아민, 트리알킬렌테트라민, 테트라알킬렌펜타민, 4-아미노메틸-1,8-옥탄디아민, 멜라민 및 폴리알킬렌아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 단작용성 화합물 (ii) 는 2 내지 30 개의 탄소 원자를 함유하고, 하나 이상의 헤테로원자를 포함할 수 있는 지방족, 지환족 또는 방향족 탄화수소-기재 화합물인 것을 특징으로 하는 폴리아미드.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 단작용성 화합물 (ii) 는 n-헥사데실아민, n-옥타데실아민 및 n-도데실아민, 아세트산, 라우르산, 벤질아민, 벤조산, 프로피온산 및 4-아미노-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 도입되는 다작용성 화합물 (i) 의 몰% Ti 는 β 의 값을 3.6 이하로 되게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 폴리아미드.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 25℃ 의 온도에서 90% 포름산에 용해된 0.5% 의 중합체를 이용하여 표준 ISO 307 에 따라 측정된, 80 내지 120 의 용액 점도 지수를 갖는 것을 특징으로 하는 폴리아미드.
  14. 적어도 디카르복실산 및 디아민 단량체, 또는 그의 염, 및 다작용성 (i) 및 단작용성 (ii) 화합물을 포함하는 혼합물을 중합하는, 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 폴리아미드의 제조를 위한 중합 방법.
  15. 하나 이상의 제 1 항에 따른 폴리아미드와 하나 이상의 다른 중합체, 보편적인 첨가제, 또는 다른 중합체 및 보편적인 첨가제를 포함하는 폴리아미드 조성물.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 폴리아미드가 하나 이상의 다른 중합체, 보편적인 첨가제, 또는 다른 중합체 및 보편적인 첨가제와 함께 냉각- 또는 용융-혼화되는, 제 15 항에 따른 조성물의 제조 방법.
  17. 사출-성형, 사출/중공-성형, 압출 또는 압출/중공-성형에 의해 물품을 제조함에 있어서, 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 폴리아미드, 또는 제 15 항에 따른 조성물을 사용하는 방법.
  18. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 폴리아미드, 또는 제 15 항에 따른 조성물을 하나 이상 포함하는 성형 또는 압출된 물품.
  19. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 디아민 단량체는 4 내지 12 개의 탄소 원자를 함유하는 지환족 화합물인 것을 특징으로 하는 폴리아미드.
  20. 제 9 항에 있어서, 니트릴로트리알킬아민은 니트릴로트리에틸아민이고, 디알킬렌트리아민은 디에틸렌트리아민인 것을 특징으로 하는 폴리아미드.
  21. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 도입되는 다작용성 화합물 (i) 의 몰% Ti 는 β 의 값을 2.8 이하로 되게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 폴리아미드.
  22. 제 15 항에 있어서, 폴리아미드 조성물이 추가로 강화 충진제, 벌킹 충진제, 또는 강화 충진제 및 벌킹 충진제를 포함하는 폴리아미드 조성물.
  23. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 폴리아미드가, 강화 충진제, 벌킹 충진제, 또는 강화 충진제 및 벌킹 충진제와, 하나 이상의 다른 중합체, 보편적인 첨가제, 또는 다른 중합체 및 보편적인 첨가제와 함께 냉각- 또는 용융-혼화되는, 제 22 항에 따른 조성물의 제조 방법.
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