KR20170092922A - 흡습성이 우수한 공중합 폴리아미드의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카프로락탐과 하기 구조식 1의 폴리디메틸실록세인 아민계 화합물을 반응기에 넣고 가압 하는 단계; 승온 및 가압 조건에서 반응시키는 단계; 및 감압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡습성이 우수한 공중합 폴리아미드의 제조방법을 제공한다.
이에, 본 발명은 카프로락탐에 1중량% 이하의 분자량 2000 내지 30000을 갖는 폴리디메틸실록세인의 아민계 화합물을 추가하여 폴리아미드를 제조함으로써, 융점 저하로 인한 섬유간 교착 발생을 방지하고, 세탁견뢰도가 우수한 흡습성이 우수한 공중합 폴리아미드를 제조할 수 있다.

Description

흡습성이 우수한 공중합 폴리아미드의 제조방법{Method of manufacturing copolymerized polyamide having good hygroscopic property}

본 발명은 흡습성이 우수한 공중합 폴리아미드의 제조방법이 제공되는 것으로, 카프로락탐에 1 중량% 이하의 분자량 2000 내지 30000을 갖는 폴리디메틸실록세인의 아민계 화합물을 추가하는 것을 특징으로 하는 흡습성이 우수한 공중합 폴리아미드의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 폴리아미드 수지는 여러 산업 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있는데, 예를 들면 가장 널리 알려진 용도인 섬유 이외에도 플라스틱, 접착제 등의 다양한 용도로 사용되고 있다.

그중 접착제와 관련하여서는 종래부터 핫멜트형 접착제가 여러 분야에서 사용되어 왔고, 특히 섬유업계에 있어서 봉제공업의 합리화를 위하여 섬유직물간에 분말, 에멀젼, 원사, 필름 등 여러 형태의 핫멜트형 접착제를 가열, 가압하여 접착력을 부여함으로써 2매의 섬유직물을 접착하여 봉제하는 공정에 사용되고 있다. 또한, 재봉사의 연사공정 중 가연후 복원에 의한 비틀림에 대한 안정성을 위하여 저융점사를 합연하여 열처리하기도 한다.

상기와 같이 폴리아미드 수지가 섬유용 접착제로 사용되는 경우 폴리아미드 수지는 융점이 높아서 접착을 위하여 고온, 고압을 가할 때 섬유 직물 자체가 가연에 의해 변형되거나 열열화하는 등의 문제가 발생하게 된다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 피접착제인 섬유형성 재료를 손상시키지 않으면서 가능한한 낮은 온도에서 융해되는 접착의 성능을 발휘하는 폴리아미드 조성물이 요구된다.

폴리아미드 66 재봉사의 경우 융점이 120℃ 정도가 되면 스팀 셋팅에 의하더라도 재봉사 물성에는 영향을 미치지 않으면서 원하는 접착력의 부여가 가능하나 스웨터용 원사(샤넬사)의 경우는 대부분 레이온이나 아크릴 섬유가 이용되어 고온 셋팅이 불가능하므로, 120℃ 보다 더 낮은 100℃ 이하에서 녹을 수 있는 접착사가 요구되고 있는 실정이다.

또한, 종래의 흡습성이 우수한 폴리아미드 섬유를 제조함에 있어 알킬렌옥사이드 디아민 또는 폴리에틸렌옥사이드디아민의 원료를 사용한 방법이나, 폴리비닐피롤리돈을 사용한 방법이 있다.

상기 방법 모두 중합시나 블렌드하여 제조한다. 전자의 경우 주사슬에 화학적 결합이 되어 있는 상태이며, 후자의 경우 물리적으로 주사슬에 결합이 된 상태이다.

상기 종래 기술의 문제점은 전자의 경우 알킬렌옥사이드 디아민의 원료를 사용한 경우 융점이 떨어져 섬유간 교착이 발생되는 문제점과 특히 2단계의 반응공정을 필요로 하여 공정이 복잡해지며, 폴리에틸렌옥사이드디아민 원료 사용 시 융점이 떨어져 섬유간 교착 문제점과 산화의 문제점이 있어 산화 방지제를 반드시 필요로하여 추가적인 첨가제 투입으로인한 가격 상승의 원인이 된다.

후자의 경우 물리적 결합으로 인하여 투입원료가 용출되는 문제로 인하여 흡습성 저하의 문제점이 발생된다. 섬유 제조 시 마모성과 세탁견뢰도 저하의 문제점도 있다.

한국공개특허 제2005-0060623호 한국등록특허 제855,696호

본 발명의 목적은 흡습성이 우수한 공중합 폴리아미드의 제조방법이 제공되는 것으로, 카프로락탐에 1 중량% 이하의 분자량 2000 내지 30000을 갖는 폴리디메틸실록세인의 아민계 화합물을 추가하는 것을 특징으로 하는 흡습성이 우수한 공중합 폴리아미드의 제조방법을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 카프로락탐과 하기 구조식 1의 폴리디메틸실록세인 아민계 화합물을 반응기에 넣고 가압 하는 단계; 승온 및 가압 조건에서 반응시키는 단계; 및 감압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡습성이 우수한 공중합 폴리아미드의 제조방법을 제공한다.

[구조식 1]

또한, 상기 폴리디메틸실록세인 아민계 화합물은 분자량이 2000 내지 30000이고, 1 중량% 이하로 첨가되는 것을 특징으로 하는 흡습성이 우수한 공중합 폴리아미드의 제조방법을 제공한다. 이때, 상기 폴리디메틸실록세인 아민계 화합물의 분자량이 2000 미만이면 흡습성이 떨어지게 되며, 분자량이 30000 초과이면 가공성이 떨어지게 되고, 첨가되는 양이 1중량%를 초과하면 목적하는 물성이 발현되지 않게되며, 섬유간 교착이 생길 수 있다.

본 발명은 카프로락탐에 1중량% 이하의 분자량 2000 내지 30000을 갖는 폴리디메틸실록세인의 아민계 화합물을 추가하여 폴리아미드를 제조함으로써, 융점 저하로 인한 섬유간 교착 발생을 방지하고, 세탁견뢰도가 우수한 흡습성이 우수한 공중합 폴리아미드를 제조할 수 있다.

본 발명은 흡습성이 우수한 공중합 폴리아미드의 제조방법에 관한 것이다. 좀더 상세하게는 융점 저하로 인한 섬유간 교착 발생을 방지하고 마모성을 개선하여 세탁견뢰도가 우수한 고흡습성 공중합 폴리아미드의 제조방법에 관한 것이다.

테레프탈산이나 이소프탈산과 같은 방향족 성분을 이용하여 나이론의 물성을 보강하고자 하는 연구를 계속 진행되어 왔다. 이들은 주로 카프로락탐이나 헥사메틸렌디아민과 같은 지방족에 연결되어 공중합물을 형성한다. 미국특허 제3,383,369호에서 언급한 폴리아미드는 이들을 이용한 공중합물이며 240∼265℃의 융점을 갖는 것으로 설명되어 있다. 이 발명에서 보듯이 일반적으로 방향족의 함량이 높을수록 용융 중합이 힘들기 때문에 방향족의 함량을 감소시켜 상대적으로 융점을 낮추고 있다. 비록 나이론 6보다 높은 융점을 갖지만 아미드기의 비율이 상대적으로 증가되어 흡수성이 높은 단점을 지니고 있다. 영국특허 제1249730호에도 이와 유사한 공중합물이 표시되어 있는데, 이 공중합물의 융점을 258℃이다. 역시 헥사 메틸렌디아민과 아디프산, 테레프탈산을 이용하였으나 테레프탈산의 상대적 감소로 융점을 낮추었는데 이는 방향족산의 첨가에 따라 용융 중합이 어려워졌기 때문으로 보인다. 이미 널리 사용되고 있는 나이론 6은 융점이 255℃이며 흡수율은 1.8 정도이다. 나이론 66의 경우 1.3의 흡수율을 지니고 있으며 융점이 265℃인 반면 나이론 12는 흡수율이 0.2로 매우 낮은데 비해 융점은 186℃로 매우 떨어진다.

본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 염두에 두고 새롭게 안출한 것으로 융점 저하로 인한 섬유간 교착 발생을 방지하고 마모성을 개선하여 세탁견뢰도가 우수한 고흡습성 공중합 폴리아미드의 제조방법을 제공하는 것이다.

즉, 본 발명은 카프로락탐 및 폴리디메틸렌실록세인의 아민계 화합물을 원료로 하는 흡습성이 우수한 공중합 폴리아미드의 제조방법이다. 보다 상세하게는 카프로락탐에 1중량% 이하의 하기 구조식 1의 분자량 2000 내지 30000을 갖는 폴리디메틸실록세인의 아민계 화합물 추가하는 구성으로 된 흡습성이 우수한 폴리아미드의 제조방법이다.

[구조식 1]

본 발명에서 용융중합에 용이한 폴리아미드는 상술한 바와 같이 ε-카프로락탐과 분자량이 2000 내지 30000인 폴리디메틸실록세인의 아민계 화합물과지방족 , 방향족 다이산과 지방산, 방향족 다이아민의 구성되어 있는 공중합 폴리아미드이다. 여기에서 지방족 다이산 또는 방향족 다이산과 다이아민의 농도가 높을수록 융점이 높아지는 물질이 된다.

반면 폴리디메틸실록세인의 아민계 화합물로만으로는 낮은 융점과 높은 흡습성을 지니고 있어, 이를 이용한 공중합물의 형성에 있어 비교적 높은 융점을 지니면서 흡습성이 높은 폴리아미드를 제조할 수 있게 된다.

나일론 6/6T에 있어서 수분함유율(24℃, 1시간)은 0.2로 나이론 6의 1.8보다 낮으나 융점이 300℃로서 용융중합에 어려움이 많다. 여기에 폴리디메틸실록세인의 아민계 화합물을 결합시키면 250∼290℃ 정도의 융점을 지니면서 흡습성이 우수한 폴리아미드를 얻을 수 있는 것이다. 이와 같은 폴리아미드는 카프로락탐, 테레프탈산, 헥사메틸렌 디아민 및 폴리디메틸실록세인의 아민계 화합물을 규정한 비로 취하여 증류수와 함께 반응기에 넣고 150℃에서 우선 1차 염 제조 반응을 진행한 후 고압 반응기에서 가압(5~20kg/cm2)하여 250℃~300℃에서 반응시킨 후 280∼300℃에서 감압하여 얻어진다.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 좀더 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 한정하지는 않으며, 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조된 중합물의 물성 평가는 다음과 같은 방법으로 실시하였다.

실시예 1

카프로락탐에 하기 구조식 1의 분자량 2000을 갖는 폴리디메틸실록세인 아민계 화합물 0.2중량%를 반응기에 넣는다. 150℃의 1차반응 후 가압하에서 약 30분 동안 250℃까지 승온시킨 뒤 17기압의 기압하에서 2시간 30분간 반응시켰다. 그리고나서 30분간 300℃로 승온시키며 방압하고 이 온도에서 500토르로 1시간 감압을 실시하여 공중합 폴리아미드를 제조하였다.

[구조식 1]

실시예 2

상기 구조식 1의 분자량 30000을 갖는 폴리디메틸실록세인 아민계 화합물 0.8 중량%를 도입한 것 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 제조하였다.

비교예 1

폴리디메틸실록세인 아민계 화합물을 첨가하지 않고 제조한 것을 제외 하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 공중합 폴리아미드를 제조하였다.

실험예 1

상기 실시예 1, 2 및 비교예 1에서 제조된 공중합 폴리아미드를 용융방사아여 원사를 제조(70 데니어/ 24필라멘트)하고, 이 원사로 직물을 제조한다.(120×80본/인치, 중량 : 57.8 g/m² 평직). 제조된 사 및 직물로 흡습성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.

구분	실시예 1	실시예 2	비교예 1
폴리디메틸실록세인 아민계 화합물	0.2중량%	0.8중량%	0중량%
흡습성	우수	우수	불량

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 취지 또는 범위를 벗어나지 않고 본 발명을 다양하게 변경하고 변형할 수 있다는 사실은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부한 특허청구범위 및 그와 균등한 범위로 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. 카프로락탐과 하기 구조식 1의 폴리디메틸실록세인 아민계 화합물을 첨가하여 중합하는 것을 특징으로 하는 흡습성이 우수한 공중합 폴리아미드의 제조방법.
   [구조식 1]
   

   

   
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 폴리디메틸실록세인 아민계 화합물은 분자량이 2000 내지 30000 인 것을 특징으로 하는 흡습성이 우수한 공중합 폴리아미드의 제조방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 폴리디메틸실록세인 아민계 화합물이 1 중량% 이하로 첨가되는 것을 특징으로 하는 흡습성이 우수한 공중합 폴리아미드의 제조방법.