WO2014178270A1 - キシリレンジアミン組成物及びポリアミド樹脂の製造方法 - Google Patents

キシリレンジアミン組成物及びポリアミド樹脂の製造方法 Download PDF

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polyamide resin
bis
methylbenzyl
amine
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健也 杤原
克巳 篠原
宜史 中村
山田　元
三田寺　淳
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三菱瓦斯化学株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a xylylenediamine composition and a polyamide resin.
  • Xylylenediamine is a compound useful as a raw material for polyamide resin raw materials, epoxy resin curing agents, and isocyanate compounds. However, it is known that xylylenediamine is altered by light, heat, oxygen, and the like and easily colored.
  • Polyamide resins using xylylenediamine as the main diamine component are useful as molding materials containing glass fibers and inorganic fillers because they are excellent in mechanical properties such as strength and elastic modulus. In addition, it is also useful as a packaging material because it has excellent barrier properties against gases such as oxygen and carbon dioxide.
  • the polyamide resin has a problem that it tends to be colored yellow when it is exposed to a high temperature atmosphere in a molten state or a solid state, and its use may be restricted depending on applications.
  • Patent Document 1 discloses that the purity of xylylenediamine obtained by polycondensation of a diamine containing xylylenediamine and a specific aliphatic dicarboxylic acid is 99.99. There is disclosed a polyamide resin that is 9% by weight or more and has a difference in yellowness (YI value) before and after heating within 5 when heated under predetermined conditions.
  • Patent Document 2 In order to improve the workability of the polyamide resin, it is known to add a crystal nucleating agent to the polyamide resin to improve the crystallization speed (Patent Document 2). However, depending on the type and amount of the crystal nucleating agent used, the mechanical properties of the polyamide resin may be reduced.
  • the present invention can be used as a raw material for a polyamide resin, an epoxy resin curing agent, an isocyanate compound, and the like.
  • a raw material for a polyamide resin it can obtain a polyamide resin with little coloring and quick crystallization.
  • An object is to provide a xylylenediamine composition that can be produced.
  • Another object of the present invention is to provide a method for producing a polyamide resin that uses xylylenediamine as a diamine component and has little coloring and quick crystallization.
  • the present inventors can obtain a polyamide resin with less coloring when used as a raw material for a polyamide resin by containing a specific amount of a specific compound in xylylenediamine. It has been found that the crystallization rate of can be improved. The present inventors have also found that a polyamide resin with little coloring and quick crystallization can be produced by reacting a xylylenediamine-containing diamine with a dicarboxylic acid under specific conditions.
  • the present invention is a xylylenediamine composition containing [1] xylylenediamine and bis (methylbenzyl) amine, wherein the content of bis (methylbenzyl) amine is 0 with respect to 100 parts by mass of xylylenediamine.
  • a method for producing a polyamide resin which comprises a step of introducing a mass part of bis (methylbenzyl) amine into a reaction system and performing a polycondensation reaction.
  • the xylylenediamine composition of the present invention is used as a raw material for a polyamide resin, it is possible to obtain a polyamide resin with little coloring and quick crystallization.
  • the xylylenediamine composition of the present invention is also suitable for various uses such as an epoxy resin curing agent, or as a raw material for isocyanate compounds.
  • the polyamide resin obtained by the production method of the present invention is less colored, it is suitably used as a material for packaging films, hollow containers, various molding materials, fibers and the like.
  • the polyamide resin obtained by the production method of the present invention is rapidly crystallized and excellent in transparency and moldability.
  • the xylylenediamine composition of the present invention (hereinafter also simply referred to as “the composition of the present invention” or “composition”) contains xylylenediamine and bis (methylbenzyl) amine, and bis (methylbenzyl).
  • the amine content is 0.0005 to 0.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of xylylenediamine.
  • the xylylenediamine used in the present invention is preferably metaxylylenediamine, paraxylylenediamine or a mixture thereof, and more preferably metaxylylenediamine from the viewpoint of gas barrier properties of the resulting polyamide resin.
  • a mixture of metaxylylenediamine and paraxylylenediamine is more preferable from the viewpoint that when the material for injection molding is used, the molding cycle is fast and the strength and appearance of the molded product are improved.
  • the composition of the present invention is mainly composed of xylylenediamine, and the content of xylylenediamine in the composition is preferably 99.5% by mass or more, and 99.9% by mass or more. More preferably.
  • the xylylenediamine content in the composition can be measured, for example, by gas chromatography (GC) analysis.
  • xylylenediamine used in the present invention
  • industrially available xylylenediamine can be preferably used.
  • Such xylylenediamine may contain a trace amount of impurities, but there is no particular problem in the present invention.
  • Industrially available xylylenediamine can be produced using known methods. For example, when xylylenediamine is metaxylylenediamine, the production method thereof includes reacting metaxylene, ammonia and an oxygen-containing gas in a continuous reaction or batch reaction in the presence of a catalyst, and producing the produced isophthalonitrile. Examples include a hydrogenation method.
  • the composition of the present invention further contains bis (methylbenzyl) amine.
  • the content of bis (methylbenzyl) amine is 0.0005 to 0.1 parts by mass, preferably 0.0005 to 0.08 parts by mass, more preferably 0.0005 to 0.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of xylylenediamine. 0.04 parts by mass, more preferably 0.0005 to 0.02 parts by mass, still more preferably 0.001 to 0.015 parts by mass, still more preferably 0.001 to 0.01 parts by mass, and still more preferably. Is 0.001 to 0.005 parts by mass.
  • the resulting polyamide resin is less colored and has a fast crystallization.
  • the molding processability is improved as the crystallization speed of the polyamide resin is improved, the crystallization process time at the time of molding can be shortened, and the productivity of the molded product can be improved.
  • problems such as deterioration in mechanical properties and transparency caused by adding a crystal nucleating agent to improve the molding processability of polyamide resin and the like can be avoided. Can do. Further, a polyamide resin capable of easily producing a molded product with little coloring is obtained.
  • bis (methylbenzyl) amine is a compound of diamine and dicarboxylic acid. It has an effect of scavenging radicals generated from the polyamide resin obtained by the condensation reaction, and is considered to be due to suppressing degradation of the polyamide resin by the radicals.
  • bis (methylbenzyl) amine promotes crystal nucleation in polyamide resin, or bis (methylbenzyl) amine itself is the starting point for crystal nucleation. It is thought that.
  • xylylenediamine may produce a small amount of ammonia due to degradation of the amino group in the molecule during storage, but it has also been found that the amount of ammonia generated decreases due to the presence of bis (methylbenzyl) amine. It was done. From this, the effect that the storage stability of xylylenediamine is improved can also be expected when the xylylenediamine composition contains bis (methylbenzyl) amine. The reason for the decrease in the amount of ammonia generated is not clear, but it is presumed that some interaction between xylylenediamine and bis (methylbenzyl) amine has the effect of preventing the generation of radicals and their chaining.
  • the xylylenediamine composition of the present invention can be obtained using a commercially available xylylenediamine and bis (methylbenzyl) amine and adjusting the amount of bis (methylbenzyl) amine with respect to the xylylenediamine within a predetermined range. . Also, in the production of xylylenediamine, the catalyst to be used and the production conditions are specified, and if it is possible to carry out a reaction that produces a predetermined amount of bis (methylbenzyl) amine in parallel, it is utilized. And the like. In this case, the content of bis (methylbenzyl) amine in the composition can be determined by gas chromatography analysis or the like.
  • GC measurement of a xylylenediamine composition containing bis (methylbenzyl) amine is performed, and the ratio of the peak value derived from xylylenediamine to the peak value derived from bis (methylbenzyl) amine is determined to be bis ( And a method for determining the amount of methylbenzyl) amine.
  • the xylylenediamine composition of the present invention can be suitably used as a raw material for polyamide resins, an epoxy resin curing agent, a raw material for isocyanate compounds, and the like.
  • a polyamide resin with little coloring and quick crystallization can be produced.
  • a diamine component containing the xylylenediamine composition of the present invention and a dicarboxylic acid component are introduced into a reaction system, and a known method is used.
  • a polyamide resin can be produced by performing a polycondensation reaction.
  • the xylylenediamine composition of the present invention When the xylylenediamine composition of the present invention is used as an epoxy resin curing agent, the xylylenediamine composition of the present invention may be used as a curing agent as it is, and the xylylenediamine composition of the present invention and a carboxylic acid or A reaction product obtained by reacting a carbonyl group-containing compound such as a derivative thereof with a known method may be used as an epoxy resin curing agent.
  • the carboxylic acid derivatives include carboxylic acid anhydrides and acid chlorides.
  • the xylylenediamine composition of the present invention is also suitable as a raw material for isocyanate compounds.
  • the isocyanate compound is used as a raw material for urethane resins and urea resins.
  • the method for producing a polyamide resin of the present invention comprises a diamine containing xylylenediamine, a dicarboxylic acid, and 0.0005 to 0.1 parts by mass of bis (methylbenzyl) amine with respect to 100 parts by mass of the xylylenediamine. It has the process of introduce
  • the diamine used in the present invention is a diamine containing xylylenediamine (hereinafter also simply referred to as “diamine”).
  • the xylylenediamine is preferably metaxylylenediamine, paraxylylenediamine or a mixture thereof, and more preferably metaxylylenediamine from the viewpoint of gas barrier properties of the resulting polyamide resin.
  • the resulting polyamide resin has excellent melt moldability, mechanical properties, and gas barrier properties.
  • the content of xylylenediamine in the diamine is preferably 70 mol% or more, more preferably 80 to 100 mol%, still more preferably 90 to 100 mol%.
  • the obtained polyamide resin has excellent melt moldability, mechanical properties, and gas barrier properties.
  • diamine compounds other than xylylenediamine contained in the diamine include tetramethylenediamine, pentamethylenediamine, 2-methylpentanediamine, hexamethylenediamine, heptamethylenediamine, octamethylenediamine, nonamethylenediamine, decamethylenediamine, dodecadiamine.
  • Aliphatic diamines such as methylenediamine, 2,2,4-trimethyl-hexamethylenediamine, 2,4,4-trimethylhexamethylenediamine; 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (aminomethyl) ) Cyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, 1,4-diaminocyclohexane, bis (4-aminocyclohexyl) methane, 2,2-bis (4-aminocyclohexyl) propane, bis (aminomethyl) decal
  • alicyclic diamines such as bis (aminomethyl) tricyclodecane; diamines having an aromatic ring such as bis (4-aminophenyl) ether, paraphenylenediamine, and bis (aminomethyl) naphthalene. However, it is not limited to these. These diamines can be used alone or in combination of two or more.
  • the dicarboxylic acid used in the present invention is not particularly limited, but at least one selected from aliphatic dicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms, terephthalic acid and isophthalic acid from the viewpoints of moldability, gas barrier properties, and mechanical properties. It is preferably a seed, more preferably an aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 20 carbon atoms, and still more preferably an aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 12 carbon atoms.
  • Examples of the aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 20 carbon atoms include succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, 1,10-decanedicarboxylic acid, 1,11-undecanedicarboxylic acid, Examples thereof include 1,12-dodecanedicarboxylic acid, 1,14-tetradecanedicarboxylic acid, 1,16-hexadecanedicarboxylic acid, 1,18-octadecanedicarboxylic acid, and among these, adipic acid is preferred from the viewpoint of crystallinity and high elasticity. And at least one selected from sebacic acid is preferably used. These dicarboxylic acids may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 20 carbon atoms in the dicarboxylic acid is preferably 50 mol% or more, more preferably 70 to 100 mol%, still more preferably 85 to 100 mol%.
  • the obtained polyamide resin is excellent in molding processability, gas barrier property, and mechanical properties.
  • the method for producing a polyamide resin of the present invention includes a step of introducing a diamine containing xylylenediamine, a dicarboxylic acid, and a predetermined amount of bis (methylbenzyl) amine into a reaction system to perform a polycondensation reaction.
  • a diamine containing xylylenediamine, a dicarboxylic acid, and a predetermined amount of bis (methylbenzyl) amine into a reaction system to perform a polycondensation reaction.
  • the amount of bis (methylbenzyl) amine introduced into the reaction system is 0.0005 to 0.1 parts by mass, preferably 0.0005 with respect to 100 parts by mass of xylylenediamine in the diamine.
  • the amount of bis (methylbenzyl) amine introduced into the reaction system is less than 0.0005 parts by mass or more than 0.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of xylylenediamine in the diamine, the YI of the polyamide resin The value increases. In addition, the crystallization rate decreases, and as a result, the processability of the polyamide resin becomes low.
  • the polycondensation reaction of diamine and dicarboxylic acid is not particularly limited, and any method such as a pressurization method or an atmospheric pressure dropping method can be used.
  • a method of performing melt polycondensation Specifically, a method comprising heating a salt comprising a diamine and a dicarboxylic acid in the presence of water at normal pressure or under pressure, and polycondensing in a molten state while removing added water and water produced by polycondensation. Is mentioned.
  • the method of adding diamine directly to molten dicarboxylic acid and performing polycondensation under a normal pressure or pressurization is also mentioned.
  • diamine is continuously added to the dicarboxylic acid, while the reaction system is heated up so that the reaction temperature does not fall below the melting point of the generated oligoamide and polyamide.
  • the polycondensation proceeds.
  • the method for introducing bis (methylbenzyl) amine into the reaction system includes a method of directly introducing bis (methylbenzyl) amine into the polycondensation reaction system and a method of introducing a mixture of raw material diamine or dicarboxylic acid and bis (methylbenzyl) amine into the reaction system.
  • a method of directly introducing bis (methylbenzyl) amine into the polycondensation reaction system and a method of introducing a mixture of raw material diamine or dicarboxylic acid and bis (methylbenzyl) amine into the reaction system.
  • xylylenediamine used in the present invention if the catalyst to be used and the production conditions have a specific configuration and a reaction that produces a predetermined amount of bis (methylbenzyl) amine can be performed in parallel, The method of using it etc. is mentioned.
  • the content of bis (methylbenzyl) amine in xylylenediamine can be determined by gas chromatography (GC) analysis or the like.
  • the molar ratio of diamine to dicarboxylic acid is preferably in the range of 0.9 to 1.1, more preferably in the range of 0.93 to 1.07, and still more preferably in the range of 0.95 to 1. It is in the range of 05, more preferably in the range of 0.97 to 1.02. If the molar ratio is within the above range, high molecular weight tends to proceed.
  • a phosphorus atom-containing compound may be added to the polycondensation reaction system.
  • the phosphorus atom-containing compound include phosphinic acid compounds such as dimethylphosphinic acid and phenylmethylphosphinic acid; hypophosphorous acid, sodium hypophosphite, potassium hypophosphite, lithium hypophosphite, magnesium hypophosphite, Diphosphite compounds such as calcium hypophosphite and ethyl hypophosphite; phosphonic acid, sodium phosphonate, potassium phosphonate, lithium phosphonate, potassium phosphonate, magnesium phosphonate, calcium phosphonate, phenylphosphonic acid, ethylphosphone Phosphonic acid compounds such as acid, sodium phenylphosphonate, potassium phenylphosphonate, lithium phenylphosphonate, diethyl phenylphosphonate, sodium ethylphosphonate, potassium
  • Phosphonic acid compounds Phosphonic acid compounds; phosphorous acid, sodium hydrogen phosphite, sodium phosphite, lithium phosphite, potassium phosphite, magnesium phosphite, calcium phosphite, triethyl phosphite, triphenyl phosphite, pyro-subite
  • phosphorous acid compounds such as phosphoric acid.
  • metal hypophosphites such as sodium hypophosphite, potassium hypophosphite and lithium hypophosphite are particularly preferably used for promoting the amidation reaction, and sodium hypophosphite is particularly preferred. preferable.
  • the phosphorus atom containing compound which can be used by this invention is not limited to these compounds.
  • the addition amount of the phosphorus atom-containing compound added to the polycondensation reaction system is preferably 0.1 to 1,000 ppm, more preferably 1 to 600 ppm, still more preferably in terms of the phosphorus atom concentration in the polyamide resin. 5 to 400 ppm.
  • an alkali metal compound may be allowed to coexist in the polycondensation reaction system.
  • alkali metal compound alkali metal hydroxides and alkali metal acetates are usually used.
  • the above phosphorus atom-containing compound containing an alkali metal is excluded. Examples include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, lithium acetate, sodium acetate, potassium acetate, rubidium acetate, cesium acetate, etc., selected from sodium hydroxide and sodium acetate At least one is preferred. These can be used alone or in combination of two or more.
  • the said alkali metal compound may be added in a polycondensation reaction system, and may originate from the dicarboxylic acid which is a raw material of a polyamide resin.
  • the amount of the alkali metal compound used is preferably 1 to 500 ppm, more preferably 5 to 300 ppm, still more preferably 6 to 250 ppm, and still more preferably 10 to 200 ppm in terms of alkali metal atom concentration in the polyamide resin.
  • the amount used is the total amount of the alkali metal compound added in the polycondensation system and the alkali metal compound derived from dicarboxylic acid which is a raw material of the polyamide resin.
  • the amount of alkali metal compound used is such that the value obtained by dividing the number of moles of the alkali metal compound by the number of moles of the aforementioned phosphorus atom-containing compound is usually in the range of 0.5 to 1.0, preferably The amount is in the range of 0.55 to 0.95, more preferably 0.6 to 0.9. Within the above range, the amidation reaction proceeds at an appropriate rate.
  • the phosphorus atom concentration and sodium atom concentration in the polyamide resin can be measured by known methods such as ICP emission spectroscopic analysis, ICP mass spectrometry, and X-ray photoelectron spectroscopic analysis.
  • the temperature of the polycondensation reaction is preferably 150 to 300 ° C, more preferably 160 to 280 ° C, and still more preferably 170 to 270 ° C.
  • the polymerization temperature is within the above range, the polymerization reaction proceeds rapidly.
  • the thermal decomposition of monomers, oligomers in the middle of polymerization, polymers and the like hardly occurs, the properties of the resulting polyamide resin are good.
  • the time for the polycondensation reaction is usually 1 to 5 hours after the start of dropwise addition of the diamine.
  • the polyamide resin obtained as described above is taken out from the polymerization tank, pelletized, and then dried and crystallized as necessary.
  • the production method of the present invention may further include a step of performing solid phase polymerization.
  • Solid phase polymerization can be carried out by a known method, for example, a method of heating at a temperature of 100 ° C. or higher and lower than the melting point of polyamide for 1 to 24 hours in a nitrogen atmosphere.
  • a heating device used in drying or solid phase polymerization a continuous heating drying device, a tumble dryer, a conical dryer, a rotary drum type heating device called a rotary dryer, etc., and a rotary blade inside a nauta mixer
  • a continuous heating drying device a tumble dryer, a conical dryer, a rotary drum type heating device called a rotary dryer, etc.
  • a rotary blade inside a nauta mixer a heating device used in drying or solid phase polymerization
  • the present invention is not limited thereto, and a known device can be used.
  • the relative viscosity of the polyamide resin produced as described above is preferably in the range of 1.0 to 5.0, more preferably in the range of 1.5 to 4.0, from the viewpoint of moldability and mechanical properties. is there. Specifically, the relative viscosity of the polyamide resin can be measured by the method described in Examples.
  • the number average molecular weight (Mn) of the polyamide resin obtained by the production method of the present invention is preferably 10,000 to 50,000, more preferably 12,000 to 40,000 from the viewpoint of melt moldability and mechanical properties. Range.
  • the number average molecular weight of a polyamide resin can be specifically measured by the method as described in an Example.
  • the polyamide resin obtained by the production method of the present invention is less colored compared to the case where the amount of bis (methylbenzyl) amine introduced into the reaction system is outside the range specified in the present application.
  • the YI value of the polyamide resin measured according to JIS K7373 is preferably in the range of ⁇ 20 to 5, more preferably ⁇ 20 to 2.
  • the YI value of the polyamide resin can be specifically measured by the method described in the examples.
  • the polyamide resin obtained by the production method of the present invention has a faster crystallization compared to the case where the amount of bis (methylbenzyl) amine introduced into the reaction system is outside the range specified in the present application. For this reason, the molding processability of the polyamide resin is improved, so that the crystallization process time at the time of molding can be shortened, that is, the molding cycle becomes faster and the productivity of the molded product can be improved. Moreover, problems such as a decrease in transparency and a decrease in mechanical properties due to the addition of a crystal nucleating agent can be avoided. Accordingly, the haze value when the polyamide resin is a film having a thickness of 100 ⁇ m is preferably 10% or less, more preferably 5% or less. The haze value can be measured using, for example, a haze value measuring apparatus (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., model: COH-300A), and specifically can be measured by the method described in the examples.
  • a haze value measuring apparatus
  • the crystallization speed of the polyamide resin can be evaluated by measuring the half crystallization time.
  • the half crystallization time represents the time required for crystallization to progress by half when a certain crystalline material shifts from the molten state to the crystallized state. Can be said to have a high crystallization rate.
  • the semi-crystallization time of the obtained polyamide resin can be preferably 100 seconds or less, more preferably 90 seconds or less, and still more preferably 85 seconds or less.
  • the half crystallization time can be measured by the method described in Examples.
  • the polyamide resin has a matting agent, a heat stabilizer, a weathering agent, an ultraviolet absorber, a plasticizer, a flame retardant, an antistatic agent, an anti-coloring agent, an anti-gelling agent, etc., as long as the properties are not impaired.
  • An additive can be mix
  • the polyamide resin obtained by the production method of the present invention can be molded into various forms by a conventionally known molding method.
  • the molding method include injection molding, blow molding, extrusion molding, compression molding, vacuum molding, press molding, direct blow molding, rotational molding, sandwich molding, and two-color molding. Since the polyamide resin obtained by the production method of the present invention has a high crystallization speed, the crystallization process time at the time of molding can be shortened, that is, the molding cycle becomes faster and the productivity can be improved.
  • Molded products containing the polyamide resin are suitable as packaging films, hollow containers, various molding materials, fibers and the like. Further, since the molded product is less colored and the transparency is not impaired, it is suitable for a packaging film, a hollow container or the like that requires particularly high transparency.
  • ⁇ Relative viscosity> 0.2 g of the polyamide resin obtained in Examples and Comparative Examples was precisely weighed and dissolved in 20 ml of 96% sulfuric acid at 20-30 ° C. with stirring. After complete dissolution, 5 ml of the solution was quickly taken into a Cannon Fenceke viscometer, and left for 10 minutes in a thermostatic bath at 25 ° C., and then the drop time (t) was measured. Further, the dropping time (t 0 ) of 96% sulfuric acid itself was measured in the same manner. The relative viscosity was calculated from t and t 0 according to the following formula. Relative viscosity t / t 0
  • ⁇ Number average molecular weight (Mn)> The number average molecular weights of the polyamide resins obtained in Examples and Comparative Examples are as follows. First, the sample was dissolved in a phenol / ethanol mixed solvent and a benzyl alcohol solvent, and the carboxyl end group concentration and amino end group concentration were adjusted to hydrochloric acid and sodium hydroxide. It was determined by neutralization titration of the aqueous solution. The number average molecular weight was determined by the following formula from the quantitative values of the amino end group concentration and the carboxyl end group concentration.
  • the YI value was measured according to JIS K7373. Using the polyamide resin pellets obtained in the examples and comparative examples, the YI value was measured using a color difference measuring device (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., model: Z- ⁇ 80 Color Measuring System).
  • ⁇ Haze value> The polyamide resin pellets obtained in the examples and comparative examples were dried, and the dried pellets were extruded using a single screw extruder under the condition of melting point + 20 ° C. to produce a film having a thickness of 100 ⁇ m.
  • the haze value was measured by a transmission method using a haze value measuring apparatus (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., model: COH-300A).
  • ⁇ Semi-crystallization time> Using the polyamide resin pellets obtained in the examples and comparative examples, a film having a thickness of 100 ⁇ m was prepared in the same manner as described above, immediately after being held for 3 minutes at the melting point of the polyamide resin + 30 ° C. after being sandwiched between cover glasses. And cooled in an oil bath at 160 ° C. Using a crystallization rate measuring apparatus (manufactured by Kotaki Seisakusho, model: MK701), the half crystallization time was measured by the depolarization intensity method.
  • metaxylylenediamine (MXDA) and paraxylylenediamine (PXDA) manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. were used.
  • As bis (3-methylbenzyl) amine bis (3-methylbenzyl) amine produced in Production Example 1 below was used.
  • Production Example 1 (Production of bis (3-methylbenzyl) amine) A 1 L autoclave was charged with 511.5 g of 3-methylbenzonitrile and 75 g of 0.5% Pd / Al 2 O 3 catalyst (manufactured by Clariant Catalyst Co., Ltd.), the inside of the reactor was replaced with hydrogen, and the pressure was increased to 0.6 MPa. . The temperature of the reaction solution was increased while stirring under a hydrogen flow, and the reaction was started when the temperature reached 100 ° C. and reacted for 110 hours.
  • Pd / Al 2 O 3 catalyst manufactured by Clariant Catalyst Co., Ltd.
  • the catalyst was filtered through a membrane filter (0.2 ⁇ m: Merck Millipore), and the filtrate was purified by distillation to obtain a distillate at a pressure of 0.77 kPa and a temperature of 174 to 176 ° C.
  • the obtained distillate was confirmed to be bis (3-methylbenzyl) amine by GC-MS and 1 H-NMR (purity 97%).
  • Example 1 (Preparation of xylylenediamine composition) A xylylenediamine composition was prepared so that the content of bis (3-methylbenzyl) amine was 0.001 part by mass with respect to 100 parts by mass of metaxylylenediamine.
  • the internal temperature was raised, and when the temperature reached 250 ° C., the pressure in the reaction vessel was reduced, and the internal temperature was further raised to continue the melt polycondensation reaction at 255 ° C. for 20 minutes. . Thereafter, the inside of the system was pressurized with nitrogen, and the obtained polymer was taken out of the strand die and pelletized to obtain a polyamide resin. Said evaluation was performed about the obtained polyamide resin. The results are shown in Table 1.
  • Examples 2-3 and Comparative Examples 1-2 A xylylenediamine composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the content of bis (3-methylbenzyl) amine in the xylylenediamine composition was changed as shown in Table 1. Was prepared. Further, a polyamide resin was produced using this xylylenediamine composition, and the evaluation was performed. The results are shown in Table 1.
  • Example 10 Xylylenediamine so that bis (3-methylbenzyl) amine is 0.01 parts by mass with respect to 100 parts by mass of mixed xylylenediamine having a mass ratio of metaxylylenediamine and paraxylylenediamine of 70/30. A composition was prepared.
  • Comparative Example 4 A polyamide resin was produced in the same manner as in Example 10 except that bis (3-methylbenzyl) amine was not used, and the evaluation was performed. The results are shown in Table 3.
  • Example 11 The content of bis (3-methylbenzyl) amine is 0.005 parts by mass with respect to 100 parts by mass of mixed xylylenediamine having a mass ratio of metaxylylenediamine and paraxylylenediamine of 70/30. A xylylenediamine composition was prepared.
  • Example 12 The content of bis (3-methylbenzyl) amine is 0.005 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the mixed xylylenediamine having a mass ratio of metaxylylenediamine to paraxylylenediamine of 30/70. A xylylenediamine composition was prepared.
  • the polyamide resin obtained using the xylylenediamine composition of the present invention and obtained by the production method of the present invention is less colored and faster in crystallization than the polyamide resin of the comparative example. I understand that.
  • the xylylenediamine composition of the present invention is used as a raw material for a polyamide resin, it is possible to obtain a polyamide resin with little coloring and quick crystallization.
  • the xylylenediamine composition of the present invention is also suitable for various uses such as an epoxy resin curing agent, or as a raw material for isocyanate compounds.
  • the polyamide resin obtained by the production method of the present invention is less colored, it is suitably used as a material for packaging films, hollow containers, various molding materials, fibers and the like.
  • the polyamide resin obtained by the production method of the present invention is rapidly crystallized and excellent in transparency and moldability.

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Abstract

　［１］キシリレンジアミンとビス（メチルベンジル）アミンとを含有するキシリレンジアミン組成物であって、ビス（メチルベンジル）アミンの含有量がキシリレンジアミン１００質量部に対し０．０００５～０．１質量部であるキシリレンジアミン組成物、及び［２］キシリレンジアミンを含有するジアミン、ジカルボン酸、及び、該キシリレンジアミン１００質量部に対して０．０００５～０．１質量部のビス（メチルベンジル）アミンを反応系に導入し、重縮合反応を行う工程を有する、ポリアミド樹脂の製造方法である。

Description

キシリレンジアミン組成物及びポリアミド樹脂の製造方法
　本発明は、キシリレンジアミン組成物及びポリアミド樹脂の製造方法に関する。
　キシリレンジアミンは、ポリアミド樹脂の原料、エポキシ樹脂硬化剤、及びイソシアネート化合物等の原料として有用な化合物である。しかしながらキシリレンジアミンは光、熱、酸素等により変質し、着色しやすいことが知られている。
　また、キシリレンジアミンを主たるジアミン成分として用いたポリアミド樹脂は、強度、弾性率などの機械的性能に優れることからガラス繊維や無機フィラーを含有した成形材料として有用である。また酸素や炭酸ガス等のガスのバリア性に優れることから包装材料としても有用である。しかしながら、該ポリアミド樹脂は、溶融状態あるいは固形状態で高温雰囲気に曝されると黄色に着色しやすいという問題があり、用途によってはその使用が制限されることがあった。
　上記問題を解決する方法として、例えば特許文献１には、キシリレンジアミンを含むジアミンと特定の脂肪族ジカルボン酸とを重縮合して得られ、原料ジアミンとして使用するキシリレンジアミンの純度が９９．９重量％以上であり、所定の条件下で加熱を行った際の加熱前後の黄色度（ＹＩ値）の差が５以内であるポリアミド樹脂が開示されている。
　一方、ポリアミド樹脂の加工性等を向上させるために、ポリアミド樹脂に結晶核剤を添加して結晶化速度を向上させることが知られている（特許文献２）。しかしながら、用いる結晶核剤の種類及び使用量によっては、ポリアミド樹脂の機械的物性等を低下させるおそれがある。
特開２００３－２６７９７号公報 特開平１１－１５８３７０号公報
　本発明は、ポリアミド樹脂の原料、エポキシ樹脂硬化剤、及びイソシアネート化合物等の原料として用いることができ、特にポリアミド樹脂の原料として用いると、着色が少なく、かつ結晶化が速いポリアミド樹脂を得ることができるキシリレンジアミン組成物を提供することを課題とする。
　また本発明は、ジアミン成分としてキシリレンジアミンを用いた、着色が少なく、かつ結晶化が速いポリアミド樹脂の製造方法を提供することを課題とする。
　本発明者らは、キシリレンジアミンに特定の化合物を特定量含有させることにより、驚くべきことに、ポリアミド樹脂の原料として用いると着色が少ないポリアミド樹脂を得ることができ、更に、得られるポリアミド樹脂の結晶化速度を向上できることを見出した。
　また本発明者らは、特定の条件下でキシリレンジアミン含有ジアミンとジカルボン酸とを反応させることにより、着色が少なく、かつ結晶化が速いポリアミド樹脂を製造できることを見出した。
　すなわち本発明は、［１］キシリレンジアミンとビス（メチルベンジル）アミンとを含有するキシリレンジアミン組成物であって、ビス（メチルベンジル）アミンの含有量がキシリレンジアミン１００質量部に対し０．０００５～０．１質量部であるキシリレンジアミン組成物、及び［２］キシリレンジアミンを含有するジアミン、ジカルボン酸、及び、該キシリレンジアミン１００質量部に対して０．０００５～０．１質量部のビス（メチルベンジル）アミンを反応系に導入し、重縮合反応を行う工程を有する、ポリアミド樹脂の製造方法を提供する。
　本発明のキシリレンジアミン組成物は、ポリアミド樹脂の原料として用いると、着色が少なく、かつ結晶化が速いポリアミド樹脂を得ることができる。また、本発明のキシリレンジアミン組成物は、エポキシ樹脂硬化剤等の各種用途、あるいはイソシアネート化合物の原料としても好適である。
　さらに本発明の製造方法により得られたポリアミド樹脂は、着色が少ないため、包装用フィルム、中空容器、各種成形材料、繊維等の材料として好適に用いられる。本発明の製造方法により得られたポリアミド樹脂は結晶化が速く、透明性及び成形加工性にも優れる。
［キシリレンジアミン組成物］
　本発明のキシリレンジアミン組成物（以下、単に「本発明の組成物」又は「組成物」ともいう。）は、キシリレンジアミンとビス（メチルベンジル）アミンとを含有し、ビス（メチルベンジル）アミンの含有量がキシリレンジアミン１００質量部に対し０．０００５～０．１質量部であることを特徴とする。
　本発明に用いられるキシリレンジアミンとしては、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン又はこれらの混合物が好ましく、得られるポリアミド樹脂のガスバリア性の観点からは、メタキシリレンジアミンであることがより好ましい。また、射出成形用材料とした際に成形サイクルが早く、成形品の強度及び外観性が向上するという観点からは、メタキシリレンジアミンとパラキシリレンジアミンの混合物がより好ましい。
　本発明の組成物はキシリレンジアミンを主成分とするものであり、該組成物中のキシリレンジアミンの含有量は、９９．５質量％以上であることが好ましく、９９．９質量％以上であることがより好ましい。
　なお、組成物中のキシリレンジアミンの含有量は、例えばガスクロマトグラフィー（ＧＣ）分析等により測定することができる。
　本発明に用いられるキシリレンジアミンとしては、工業的に入手可能なキシリレンジアミンが好適に使用できる。このようなキシリレンジアミンは微量の不純物を含有していることがあるが、本発明において特に不具合はない。
　工業的に入手可能なキシリレンジアミンは、公知の方法を用いて製造することができる。例えば、キシリレンジアミンがメタキシリレンジアミンである場合、その製造方法としては、触媒存在下、連続反応あるいはバッチ反応にて、メタキシレン、アンモニア及び酸素含有ガスを反応させ、生成したイソフタロニトリルを水素化する方法等が挙げられる。
　本発明の組成物は、更にビス（メチルベンジル）アミンを含有する。ビス（メチルベンジル）アミンの含有量は、キシリレンジアミン１００質量部に対し０．０００５～０．１質量部であり、好ましくは０．０００５～０．０８質量部、より好ましくは０．０００５～０．０４質量部、更に好ましくは０．０００５～０．０２質量部、より更に好ましくは０．００１～０．０１５質量部、より更に好ましくは０．００１～０．０１質量部、より更に好ましくは０．００１～０．００５質量部である。
　組成物中のビス（メチルベンジル）アミンの含有量が上記範囲内であれば、該組成物をポリアミド樹脂の原料として用いると、得られるポリアミド樹脂は着色が少なく、かつ、結晶化が速いものとなる。ポリアミド樹脂の結晶化速度向上に伴い成形加工性が向上するので、成形時の結晶化工程時間を短縮することができ、成形品の生産性を向上させることができる。
　本発明によれば、上記効果が得られることから、ポリアミド樹脂の成形加工性等を向上させるために結晶核剤を添加することによる、機械的物性や透明性の低下等の問題を回避することができる。また着色が少ない成形品を容易に生産しうるポリアミド樹脂が得られる。
　本発明の組成物をポリアミド樹脂の原料として用いると上記効果が得られる理由については定かではないが、ポリアミド樹脂の着色の低減に関しては、ビス（メチルベンジル）アミンが、ジアミンとジカルボン酸との重縮合反応により得られるポリアミド樹脂から発生するラジカルを捕捉する効果を有するため、該ラジカルによりポリアミド樹脂が劣化するのを抑制することによると考えられる。また、ポリアミド樹脂の結晶化速度向上効果については、ビス（メチルベンジル）アミンがポリアミド樹脂中で結晶核生成を促進しているか、又はビス（メチルベンジル）アミンそのものが結晶核生成の起点になることによると考えられる。
　また、キシリレンジアミンは、保存時に分子中のアミノ基が劣化してアンモニアが微量発生することがあるが、ビス（メチルベンジル）アミンが存在することによってアンモニアの発生量が減少することも見出された。このことから、キシリレンジアミン組成物がビス（メチルベンジル）アミンを含有することで、キシリレンジアミンの保存安定性が向上するという効果も期待できる。
　アンモニアの発生量が減少する理由は定かではないが、キシリレンジアミンとビス（メチルベンジル）アミンとの何らかの相互作用により、ラジカルの発生やその連鎖を防ぐ効果があるものと推定される。
　本発明のキシリレンジアミン組成物は、市販のキシリレンジアミンとビス（メチルベンジル）アミンを用いて、キシリレンジアミンに対するビス（メチルベンジル）アミンの量を所定の範囲に調整して得ることができる。また、キシリレンジアミンの製造において、使用する触媒や製造条件を特定の構成とし、ビス（メチルベンジル）アミンを所定量生成するような反応を並行して行うことが可能であればそれを利用する等の方法が挙げられる。この場合には、組成物中のビス（メチルベンジル）アミンの含有量は、ガスクロマトグラフィー分析等により求めることができる。例えば、ビス（メチルベンジル）アミンを含有するキシリレンジアミン組成物のＧＣ測定を行い、キシリレンジアミン由来のピーク値とビス（メチルベンジル）アミン由来のピーク値の比から、キシリレンジアミンに対するビス（メチルベンジル）アミンの量を求める方法等が挙げられる。
　本発明のキシリレンジアミン組成物は、ポリアミド樹脂の原料、エポキシ樹脂硬化剤、及びイソシアネート化合物の原料等に好適に用いることができる。
　特に、本発明のキシリレンジアミン組成物をポリアミド樹脂の原料に用いた場合には、着色が少なく、かつ結晶化が速いポリアミド樹脂を製造することができる点で好ましい。
　本発明のキシリレンジアミン組成物をポリアミド樹脂の原料に用いる場合には、例えば、本発明のキシリレンジアミン組成物を含むジアミン成分と、ジカルボン酸成分とを反応系に導入し、公知の方法で重縮合反応を行うことにより、ポリアミド樹脂を製造することができる。
　本発明のキシリレンジアミン組成物をエポキシ樹脂硬化剤に用いる場合には、本発明のキシリレンジアミン組成物をそのまま硬化剤として用いてもよく、本発明のキシリレンジアミン組成物と、カルボン酸又はその誘導体等のカルボニル基含有化合物とを公知の方法で反応させた反応物をエポキシ樹脂硬化剤として用いてもよい。上記カルボン酸の誘導体としては、カルボン酸無水物及び酸塩化物が挙げられる。
　なお、上記エポキシ樹脂硬化剤の製造には、必要に応じその他の成分を併用してもよい。
　また、本発明のキシリレンジアミン組成物は、イソシアネート化合物の原料としても好適である。該イソシアネート化合物は、ウレタン樹脂やウレア樹脂の原料として用いられる。
［ポリアミド樹脂の製造方法］
　本発明のポリアミド樹脂の製造方法は、キシリレンジアミンを含有するジアミン、ジカルボン酸、及び、該キシリレンジアミン１００質量部に対して０．０００５～０．１質量部のビス（メチルベンジル）アミンを反応系に導入し、重縮合反応を行う工程を有することを特徴とする。
　なお、本発明のポリアミド樹脂の製造方法には上述した本発明のキシリレンジアミン組成物を用いることが好ましいが、これに限られない。
＜キシリレンジアミンを含有するジアミン＞
　本発明に用いられるジアミンは、キシリレンジアミンを含有するジアミン（以下、単に「ジアミン」ともいう。）である。キシリレンジアミンとしては、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン又はこれらの混合物であることが好ましく、得られるポリアミド樹脂のガスバリア性の観点からは、メタキシリレンジアミンであることがより好ましい。キシリレンジアミン含有ジアミンを用いることにより、得られるポリアミド樹脂は溶融成形性、機械的特性、及びガスバリア性に優れたものとなる。
　ジアミン中のキシリレンジアミンの含有量は、好ましくは７０モル％以上、より好ましくは８０～１００モル％、更に好ましくは９０～１００モル％である。ジアミン中のキシリレンジアミンの含有量が上記範囲内であれば、得られるポリアミド樹脂は溶融成形性、機械的特性、及びガスバリア性に優れたものとなる。
　ジアミンに含有されるキシリレンジアミン以外のジアミン化合物としては、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、２－メチルペンタンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、２，２，４－トリメチル－ヘキサメチレンジアミン、２，４，４－トリメチルヘキサメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン；１，３－ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、１，４－ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、１，３－ジアミノシクロヘキサン、１，４－ジアミノシクロヘキサン、ビス（４－アミノシクロヘキシル）メタン、２，２－ビス（４－アミノシクロヘキシル）プロパン、ビス（アミノメチル）デカリン、ビス（アミノメチル）トリシクロデカン等の脂環族ジアミン；ビス（４－アミノフェニル）エーテル、パラフェニレンジアミン、ビス（アミノメチル）ナフタレン等の芳香環を有するジアミン類等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。これらのジアミンは、１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
＜ジカルボン酸＞
　本発明に用いられるジカルボン酸は、特に制限されないが、成形加工性、ガスバリア性、及び機械的特性の観点から、炭素数４～２０の脂肪族ジカルボン酸、テレフタル酸及びイソフタル酸から選ばれる少なくとも１種であることが好ましく、炭素数４～２０の脂肪族ジカルボン酸であることがより好ましく、炭素数４～１２の脂肪族ジカルボン酸であることが更に好ましい。
　炭素数４～２０の脂肪族ジカルボン酸としては、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、１，１０－デカンジカルボン酸、１，１１－ウンデカンジカルボン酸、１，１２－ドデカンジカルボン酸、１，１４－テトラデカンジカルボン酸、１，１６－ヘキサデカンジカルボン酸、１，１８－オクタデカンジカルボン酸等を例示できるが、これらの中でも結晶性、高弾性の観点からアジピン酸及びセバシン酸から選ばれる少なくとも１種が好ましく使用される。これらのジカルボン酸は、１種又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。
　ジカルボン酸として使用できるその他のジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸等の炭素数３以下の脂肪族ジカルボン酸；２，６－ナフタレンジカルボン酸等の、テレフタル酸及びイソフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸が挙げられる。
　ジカルボン酸中の炭素数４～２０の脂肪族ジカルボン酸の含有量は、好ましくは５０モル％以上、より好ましくは７０～１００モル％、更に好ましくは８５～１００モル％である。ジカルボン酸中の炭素数４～２０の脂肪族ジカルボン酸の含有量が上記範囲内であれば、得られるポリアミド樹脂は成形加工性、ガスバリア性、及び機械的特性に優れたものとなる。
　本発明のポリアミド樹脂の製造方法は、上記キシリレンジアミンを含有するジアミン、ジカルボン酸、及び、所定量のビス（メチルベンジル）アミンを反応系に導入し、重縮合反応を行う工程を有する。このことにより、本発明の製造方法により得られるポリアミド樹脂は着色が少なく、かつ、結晶化が速いものとなる。
　所定量のビス（メチルベンジル）アミンを反応系に導入して重縮合反応を行うことで上記効果が得られる理由については定かではないが、ポリアミド樹脂の着色の低減に関しては、ビス（メチルベンジル）アミンが、前記ジアミンとジカルボン酸との重縮合反応により得られるポリアミド樹脂から発生するラジカルを捕捉する効果を有するため、該ラジカルによりポリアミド樹脂が劣化するのを抑制することによると考えられる。また、ポリアミド樹脂の結晶化速度向上効果については、ビス（メチルベンジル）アミンがポリアミド樹脂中で結晶核生成を促進しているか、又はビス（メチルベンジル）アミンそのものが結晶核生成の起点になることによると考えられる。
　上記効果の観点から、反応系へのビス（メチルベンジル）アミンの導入量は、前記ジアミン中のキシリレンジアミン１００質量部に対し０．０００５～０．１質量部であり、好ましくは０．０００５～０．０８質量部、より好ましくは０．０００５～０．０４質量部、更に好ましくは０．０００５～０．０２質量部、より更に好ましくは０．００１～０．０１５質量部、より更に好ましくは０．００１～０．０１質量部、より更に好ましくは０．００１～０．００５質量部である。反応系へのビス（メチルベンジル）アミンの導入量が、前記ジアミン中のキシリレンジアミン１００質量部に対し０．０００５質量部未満、あるいは０．１質量部を超える場合には、ポリアミド樹脂のＹＩ値が増加する。また結晶化速度が低下し、その結果、ポリアミド樹脂の成形加工性が低いものとなる。
　ジアミンとジカルボン酸の重縮合反応は、特に限定されるものではなく、加圧法や常圧滴下法など、いずれの方法も利用可能である。その一例として、溶融重縮合（溶融重合）を行う方法が挙げられる。
　具体的には、ジアミンとジカルボン酸とからなる塩を、水の存在下、常圧又は加圧状態で加熱し、添加した水及び重縮合により生成する水を除きながら溶融状態で重縮合させる方法が挙げられる。また、ジアミンを溶融状態のジカルボン酸に直接加えて、常圧又は加圧下で重縮合する方法も挙げられる。この場合、反応系を均一な液状態で保つために、ジアミンをジカルボン酸に連続的に加え、その間、反応温度が生成するオリゴアミド及びポリアミドの融点よりも下回らないように反応系を昇温しつつ、重縮合が進められる。
　上記のうち、常圧又は加圧下で溶融させたジカルボン酸中にジアミンを滴下し、縮合水を除きながら溶融状態で重合させる溶融重合法を用いることが、ポリアミド樹脂の分子量分布を小さくできることから好ましい。
　ビス（メチルベンジル）アミンを反応系に導入する方法については特に制限はない。例えば、重縮合反応系内にビス（メチルベンジル）アミンを直接導入する方法や、原料ジアミン又はジカルボン酸とビス（メチルベンジル）アミンとの混合物を反応系に導入する方法が挙げられる。例えば、原料ジアミンとビス（メチルベンジル）アミンとの混合物として、前述した本発明のキシリレンジアミン組成物を用いてもよい。
　また、本発明で用いるキシリレンジアミンの製造において、使用する触媒や製造条件を特定の構成とし、ビス（メチルベンジル）アミンを所定量生成するような反応を並行して行うことが可能であればそれを利用する等の方法が挙げられる。この場合には、キシリレンジアミン中のビス（メチルベンジル）アミンの含有量は、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）分析等により求めることができる。例えば、ビス（メチルベンジル）アミンを含有するキシリレンジアミンのＧＣ測定を行い、キシリレンジアミン由来のピーク値とビス（メチルベンジル）アミン由来のピーク値の比から、ビス（メチルベンジル）アミンの含有量を求める方法等が挙げられる。
　ジアミンとジカルボン酸とのモル比（ジアミン／ジカルボン酸）は、好ましくは０．９～１．１の範囲、より好ましくは０．９３～１．０７の範囲、更に好ましくは０．９５～１．０５の範囲、更に好ましくは０．９７～１．０２の範囲である。モル比が上記範囲内であれば、高分子量化が進行しやすくなる。
　また、アミド化反応促進のため、重縮合反応系内にリン原子含有化合物を添加してもよい。リン原子含有化合物としては、ジメチルホスフィン酸、フェニルメチルホスフィン酸等のホスフィン酸化合物；次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム、次亜リン酸リチウム、次亜リン酸マグネシウム、次亜リン酸カルシウム、次亜リン酸エチル等のジ亜リン酸化合物；ホスホン酸、ホスホン酸ナトリウム、ホスホン酸カリウム、ホスホン酸リチウム、ホスホン酸カリウム、ホスホン酸マグネシウム、ホスホン酸カルシウム、フェニルホスホン酸、エチルホスホン酸、フェニルホスホン酸ナトリウム、フェニルホスホン酸カリウム、フェニルホスホン酸リチウム、フェニルホスホン酸ジエチル、エチルホスホン酸ナトリウム、エチルホスホン酸カリウム等のホスホン酸化合物；亜ホスホン酸、亜ホスホン酸ナトリウム、亜ホスホン酸リチウム、亜ホスホン酸カリウム、亜ホスホン酸マグネシウム、亜ホスホン酸カルシウム、フェニル亜ホスホン酸、フェニル亜ホスホン酸ナトリウム、フェニル亜ホスホン酸カリウム、フェニル亜ホスホン酸リチウム、フェニル亜ホスホン酸エチル等の亜ホスホン酸化合物；亜リン酸、亜リン酸水素ナトリウム、亜リン酸ナトリウム、亜リン酸リチウム、亜リン酸カリウム、亜リン酸マグネシウム、亜リン酸カルシウム、亜リン酸トリエチル、亜リン酸トリフェニル、ピロ亜リン酸等の亜リン酸化合物等が挙げられる。
　これらの中でも、特に次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム、次亜リン酸リチウム等の次亜リン酸金属塩が、アミド化反応を促進するため好ましく用いられ、特に次亜リン酸ナトリウムが好ましい。なお、本発明で使用できるリン原子含有化合物はこれらの化合物に限定されない。
　重縮合反応系内に添加されるリン原子含有化合物の添加量は、ポリアミド樹脂中のリン原子濃度換算で０．１～１，０００ｐｐｍであることが好ましく、より好ましくは１～６００ｐｐｍ、更に好ましくは５～４００ｐｐｍである。
　また、重縮合反応速度の制御の観点から、重縮合反応系内に更にアルカリ金属化合物を共存させてもよい。
　アルカリ金属化合物としては、アルカリ金属水酸化物やアルカリ金属酢酸塩が通常使用される。但し、アルカリ金属を含む上記リン原子含有化合物は除く。例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸ルビジウム、酢酸セシウム等が挙げられ、水酸化ナトリウム及び酢酸ナトリウムから選ばれる少なくとも１種が好ましい。これらは１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
　なお、上記アルカリ金属化合物は、重縮合反応系内に添加してもよく、ポリアミド樹脂の原料であるジカルボン酸由来であってもよい。
　アルカリ金属化合物の使用量は、ポリアミド樹脂中のアルカリ金属原子濃度換算で１～５００ｐｐｍであることが好ましく、より好ましくは５～３００ｐｐｍ、更に好ましくは６～２５０ｐｐｍ、更に好ましくは１０～２００ｐｐｍである。該使用量は、重縮合系内に添加したアルカリ金属化合物と、ポリアミド樹脂の原料であるジカルボン酸由来のアルカリ金属化合物の合計量である。
　また、アルカリ金属化合物の使用量は、アルカリ金属化合物のモル数を前述のリン原子含有化合物のモル数で除した値が、通常０．５～１．０の範囲となる量であり、好ましくは０．５５～０．９５、より好ましくは０．６～０．９の範囲となる量である。上記範囲内であると、アミド化反応が適度な速度で進行する。
　ポリアミド樹脂中のリン原子濃度、ナトリウム原子濃度は、ＩＣＰ発光分光分析、ＩＣＰ質量分析、Ｘ線光電子分光分析等の公知の方法により測定できる。
　重縮合反応の温度は、好ましくは１５０～３００℃、より好ましくは１６０～２８０℃、更に好ましくは１７０～２７０℃である。重合温度が上記範囲内であれば、重合反応が速やかに進行する。また、モノマーや重合途中のオリゴマー、ポリマー等の熱分解が起こりにくいため、得られるポリアミド樹脂の性状が良好なものとなる。
　重縮合反応の時間は、ジアミンを滴下し始めてから通常１～５時間である。重縮合反応時間を上記範囲内とすることにより、ポリアミド樹脂の分子量を十分に上げることができ、得られるポリアミド樹脂の着色を更に抑制することができる。
　上記のようにして得られたポリアミド樹脂は、重合槽より取り出され、ペレット化された後、必要に応じて乾燥・結晶化処理して使用される。
　また、ポリアミド樹脂の重合度を高めるために、本発明の製造方法は、更に固相重合を行う工程を有していてもよい。固相重合は公知の方法により行うことができ、例えば、窒素雰囲気下、１００℃以上でかつポリアミドの融点を下回る温度で１～２４時間加熱する方法が挙げられる。
　乾燥ないし固相重合で用いられる加熱装置としては、連続式の加熱乾燥装置やタンブルドライヤー、コニカルドライヤー、ロータリードライヤー等と称される回転ドラム式の加熱装置及びナウタミキサーと称される内部に回転翼を備えた円錐型の加熱装置が好適に使用できるが、これらに限定されることなく公知の装置を使用することができる。
　上記のようにして製造されるポリアミド樹脂の相対粘度は、成形性及び機械的特性の観点から、好ましくは１．０～５．０の範囲、より好ましくは１．５～４．０の範囲である。ポリアミド樹脂の相対粘度は、具体的には実施例に記載の方法により測定できる。
　本発明の製造方法により得られるポリアミド樹脂の数平均分子量（Ｍｎ）は、溶融成形性及び機械的特性の観点から、好ましくは１０，０００～５０，０００、より好ましくは１２，０００～４０，０００の範囲である。なお、ポリアミド樹脂の数平均分子量は、具体的には実施例に記載の方法により測定できる。
　本発明の製造方法により得られるポリアミド樹脂は、ビス（メチルベンジル）アミンの反応系への導入量が本願規定の範囲外である場合と比較して着色が少ないものとなる。
　ＪＩＳ　Ｋ７３７３に準拠して測定したポリアミド樹脂のＹＩ値は、好ましくは－２０～５、より好ましくは－２０～２の範囲とすることができる。なお、ポリアミド樹脂のＹＩ値は、具体的には実施例に記載の方法により測定できる。
　また、本発明の製造方法により得られるポリアミド樹脂は、ビス（メチルベンジル）アミンの反応系への導入量が本願規定の範囲外である場合と比較して、結晶化が速いものとなる。そのため、ポリアミド樹脂の成形加工性が向上するので、成形時の結晶化工程時間を短縮することができ、すなわち成形サイクルが速くなり成形品の生産性を向上させることができる。また、結晶核剤を添加することによる透明性の低下、機械的物性の低下等の問題を回避できる。したがって、当該ポリアミド樹脂を厚さ１００μｍのフィルムとした時のヘイズ値が好ましくは１０％以下、より好ましくは５％以下とすることができる。ヘイズ値は、例えば曇価測定装置（日本電色工業（株）製、型式：ＣＯＨ－３００Ａ）を使用して測定することができ、具体的には実施例に記載の方法により測定できる。
　ポリアミド樹脂の結晶化速度は、半結晶化時間を測定することにより評価できる。ここで、半結晶化時間とは、ある結晶性材料が融解状態から結晶化状態まで移行する場合に、結晶化が１／２進行するまでの時間を表し、半結晶化時間が短いほどその材料は結晶化速度が速いといえる。
　本発明の製造方法では、得られるポリアミド樹脂の半結晶化時間を、好ましくは１００秒以下、より好ましくは９０秒以下、更に好ましくは８５秒以下とすることができる。半結晶化時間は、具体的には実施例に記載の方法により測定できる。
　なお、ポリアミド樹脂には、その特性が阻害されない範囲で、艶消剤、熱安定剤、耐候剤、紫外線吸収剤、可塑剤、難燃剤、帯電防止剤、着色防止剤、ゲル化防止剤等の添加剤を、必要に応じて配合することができる。
　本発明の製造方法により得られたポリアミド樹脂は、従来公知の成形方法により各種形態に成形することができる。成形法としては、例えば、射出成形、ブロー成形、押出成形、圧縮成形、真空成形、プレス成形、ダイレクトブロー成形、回転成形、サンドイッチ成形及び二色成形等の成形法を例示することができる。
　本発明の製造方法により得られたポリアミド樹脂は、結晶化速度が速くなることから、成形時の結晶化工程時間を短縮することができ、すなわち成形サイクルが速くなり生産性を向上させることができる。上記ポリアミド樹脂を含む成形品は、包装用フィルム、中空容器、各種成形材料、繊維等として好適である。また成形品の着色が少なく、透明性も損なうことがないため、特に高い透明性が要求される包装用フィルム、中空容器等に好適である。
　以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。なお、本実施例において各種測定は以下の方法により行った。
＜相対粘度＞
　実施例及び比較例で得られたポリアミド樹脂０．２ｇを精秤し、９６％硫酸２０ｍｌに２０～３０℃で攪拌溶解した。完全に溶解した後、速やかにキャノンフェンスケ型粘度計に溶液５ｍｌを取り、２５℃の恒温槽中で１０分間放置後、落下時間（ｔ）を測定した。また、９６％硫酸そのものの落下時間（ｔ0）も同様に測定した。ｔ及びｔ0から次式により相対粘度を算出した。
　　相対粘度＝ｔ／ｔ0
＜数平均分子量（Ｍｎ）＞
　実施例及び比較例で得られたポリアミド樹脂の数平均分子量は、まず試料をフェノール／エタノール混合溶媒、及びベンジルアルコール溶媒にそれぞれ溶解させ、カルボキシル末端基濃度とアミノ末端基濃度を塩酸及び水酸化ナトリウム水溶液の中和滴定により求めた。数平均分子量は、アミノ末端基濃度及びカルボキシル末端基濃度の定量値から次式により求めた。
　　数平均分子量＝２×１，０００，０００／（［ＮＨ2］＋［ＣＯＯＨ］）
［ＮＨ2］：アミノ末端基濃度（μｅｑ／ｇ）
［ＣＯＯＨ］：カルボキシル末端基濃度（μｅｑ／ｇ）
＜ＹＩ値＞
　ＹＩ値の測定はＪＩＳ　Ｋ７３７３に準じて行った。実施例及び比較例で得られたポリアミド樹脂ペレットを用い、色差測定装置（日本電色工業（株）製、型式：Ｚ－Σ８０　Ｃｏｌｏｒ　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）を使用してＹＩ値を測定した。
＜ヘイズ値＞
　実施例及び比較例で得られたポリアミド樹脂ペレットを乾燥させ、乾燥したペレットを単軸押出機にて融点＋２０℃の条件で押出し、厚さ１００μｍのフィルムを作製した。曇価測定装置（日本電色工業（株）製、型式：ＣＯＨ－３００Ａ）を使用して透過法によりヘイズ値を測定した。
＜半結晶化時間＞
　実施例及び比較例で得られたポリアミド樹脂ペレットを用いて、前記と同様に厚さ１００μｍのフィルムを作製し、カバーガラスに挟んだ後、ポリアミド樹脂の融点＋３０℃で３分間溶融保持した直後に、１６０℃のオイルバスで冷却した。結晶化速度測定装置（（株）コタキ製作所製、型式：ＭＫ７０１）を用いて、脱偏光強度法により半結晶化時間を測定した。
　下記実施例では東京化成工業（株）製のメタキシリレンジアミン（ＭＸＤＡ）及びパラキシリレンジアミン（ＰＸＤＡ）を用いた。また、ビス（３－メチルベンジル）アミンは下記製造例１で製造したビス（３－メチルベンジル）アミンを用いた。
製造例１（ビス（３－メチルベンジル）アミンの製造）
　１Ｌオートクレーブに、３－メチルベンゾニトリル５１１．５ｇと０．５％Ｐｄ／Ａｌ2Ｏ3触媒（クラリアント触媒（株）製）７５ｇを仕込み、反応器内を水素で置換し０．６ＭＰａまで昇圧した。水素流通下で反応液を攪拌しながら昇温し、１００℃に達したところで反応を開始し、１１０時間反応させた。反応終了後、触媒をメンブレンフィルター（０．２μｍ：メルクミリポア）でろ過し、そのろ液を蒸留精製し、圧力０．７７ｋＰａ、温度１７４～１７６℃における留出物を得た。得られた留出物はＧＣ－ＭＳ及び1Ｈ－ＮＭＲによりビス（３－メチルベンジル）アミンであることを確認した（純度９７％）。
実施例１
（キシリレンジアミン組成物の調製）
　メタキシリレンジアミン１００質量部に対して、ビス（３－メチルベンジル）アミンの含有量が０．００１質量部となるようにキシリレンジアミン組成物を調製した。
（ポリアミド樹脂の製造）
　撹拌機、分縮器、全縮器、温度計、滴下ロート及び窒素導入管、ストランドダイを備えた反応容器に、アジピン酸（ローディア社製）１０ｋｇ（６８．４３ｍｏｌ）を仕込み、十分に窒素置換した後、更に少量の窒素気流下で系内を撹搾しながら１７０℃まで加熱溶融した。上記のようにして得られたキシリレンジアミン組成物９．２７３ｋｇ（メタキシリレンジアミン６８．０８ｍｏｌ含有）を溶融したアジピン酸に攪拌下で滴下し、生成する縮合水を系外に排出しながら、内温を連続的に２．５時間かけて２４０℃まで昇温した。
　キシリレンジアミン組成物の滴下終了後、内温を上昇させ、２５０℃に達した時点で反応容器内を減圧にし、更に内温を上昇させて２５５℃で２０分間、溶融重縮合反応を継続した。その後、系内を窒素で加圧し、得られた重合物をストランドダイから取り出して、これをペレット化することにより、ポリアミド樹脂を得た。得られたポリアミド樹脂について、前記評価を行った。結果を表１に示す。
（固相重合）
　また、上記ポリアミド樹脂５００ｇを２Ｌのナス型フラスコに入れ、十分に窒素置換した後、減圧しながら、オイルバス中において１９０℃で４時間加熱し、固相重合を行った。固相重合後のポリアミド樹脂について、前記と同様にＹＩ値の測定を行った。結果を表１に示す。
実施例２～３、比較例１～２
　実施例１において、キシリレンジアミン組成物中のビス（３－メチルベンジル）アミンの含有量を各々表１に記載のとおりに変更したこと以外は、実施例１と同様にしてキシリレンジアミン組成物を調製した。また、このキシリレンジアミン組成物を用いてポリアミド樹脂を製造し、前記評価を行った。結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
実施例４～９、比較例３
　実施例１において、キシリレンジアミン組成物中のビス（３－メチルベンジル）アミンの含有量を各々表２に記載のとおりに変更したこと以外は、実施例１と同様にしてキシリレンジアミン組成物を調製した。また、ポリアミド樹脂の製造において、アジピン酸の仕込みと同時に次亜リン酸ナトリウム・一水和物／酢酸ナトリウム（モル比＝１．５／１）を０．４３８ｇ添加して溶融重縮合反応を行ったこと以外は、実施例１と同様にしてポリアミド樹脂を製造し、前記評価を行った。結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
実施例１０
　メタキシリレンジアミンとパラキシリレンジアミンの質量比が７０／３０である混合キシリレンジアミン１００質量部に対して、ビス（３－メチルベンジル）アミンが０．０１質量部となるようにキシリレンジアミン組成物を調製した。
　撹拌機、分縮器、全縮器、温度計、滴下ロート及び窒素導入管、ストランドダイを備えた反応容器に、アジピン酸（ローディア社製）１０ｋｇ（６８．４３ｍｏｌ）及び次亜リン酸ナトリウム・一水和物／酢酸ナトリウム（モル比＝１．５／１）１３．１４ｇを仕込み、十分に窒素置換した後、更に少量の窒素気流下で系内を撹搾しながら１７０℃まで加熱溶融した。上記のようにして得られたキシリレンジアミン組成物９．２７４ｋｇ（メタキシリレンジアミン４７．６６ｍｏｌ、パラキシリレンジアミン２０．４２ｍｏｌ）を溶融したアジピン酸に攪拌下で滴下し、生成する縮合水を系外に排出しながら、内温を連続的に２．５時間かけて２６０℃まで昇温した。
　前記キシリレンジアミン組成物の滴下終了後、内温を上昇させ、２７０℃に達した時点で反応容器内を減圧にし、更に内温を上昇させて２７５℃で２０分間、溶融重縮合反応を継続した。その後、系内を窒素で加圧し、得られた重合物をストランドダイから取り出して、これをペレット化することにより、ポリアミド樹脂を得た。得られたポリアミド樹脂について、前記評価を行った。結果を表３に示す。
　また、実施例１と同様にして固相重合を行い、固相重合後のポリアミド樹脂について、前記と同様にＹＩ値の測定を行った。結果を表３に示す。
比較例４
　ビス（３－メチルベンジル）アミンを用いなかったこと以外は、実施例１０と同様にしてポリアミド樹脂を製造し、前記評価を行った。結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
実施例１１
　メタキシリレンジアミンとパラキシリレンジアミンの質量比が７０／３０である混合キシリレンジアミン１００質量部に対して、ビス（３－メチルベンジル）アミンの含有量が０．００５質量部となるようにキシリレンジアミン組成物を調製した。
　撹拌機、分縮器、全縮器、温度計、滴下ロート及び窒素導入管、ストランドダイを備えた反応容器に、セバシン酸（伊藤製油（株）製ＴＡグレード）１０ｋｇ（４９．４ｍｏｌ）及び次亜リン酸ナトリウム・一水和物／酢酸ナトリウム（モル比＝１．５／１）１１．６６ｇを仕込み、十分に窒素置換した後、更に少量の窒素気流下で系内を撹搾しながら１７０℃まで加熱溶融した。上記のようにして得られたキシリレンジアミン組成物６．６８０ｋｇ（メタキシリレンジアミン３４．３３ｍｏｌ、パラキシリレンジアミン１４．７１ｍｏｌ）を溶融したセバシン酸に攪拌下で滴下し、生成する縮合水を系外に排出しながら、内温を連続的に２．５時間かけて２４０℃まで昇温した。
　キシリレンジアミン組成物の滴下終了後、内温を上昇させ、２５０℃に達した時点で反応容器内を減圧にし、更に内温を上昇させて２５５℃で２０分間、溶融重縮合反応を継続した。その後、系内を窒素で加圧し、得られた重合物をストランドダイから取り出して、これをペレット化することにより、ポリアミド樹脂を得た。得られたポリアミド樹脂について、前記評価を行った。結果を表４に示す。
　また、実施例１と同様にして固相重合を行い、固相重合後のポリアミド樹脂について、前記と同様にＹＩ値の測定を行った。結果を表４に示す。
実施例１２
　メタキシリレンジアミンとパラキシリレンジアミンの質量比が３０／７０である混合キシリレンジアミン１００質量部に対して、ビス（３－メチルベンジル）アミンの含有量が０．００５質量部となるようにキシリレンジアミン組成物を調製した。
　撹拌機、分縮器、全縮器、温度計、滴下ロート及び窒素導入管、ストランドダイを備えた反応容器に、セバシン酸（伊藤製油（株）製ＴＡグレード）１０ｋｇ（４９．４ｍｏｌ）及び次亜リン酸ナトリウム・一水和物／酢酸ナトリウム（モル比＝１．５／１）１１．６６ｇを仕込み、十分に窒素置換した後、更に少量の窒素気流下で系内を撹搾しながら１７０℃まで加熱溶融した。上記のようにして得られたキシリレンジアミン組成物６．６８０ｋｇ（メタキシリレンジアミン１４．７１ｍｏｌ、パラキシリレンジアミン３４．３３ｍｏｌ）を溶融したセバシン酸に攪拌下で滴下し、生成する縮合水を系外に排出しながら、内温を連続的に２．５時間かけて２６２℃まで昇温した。
　キシリレンジアミン組成物の滴下終了後、内温を上昇させ、２６５℃に達した時点で反応容器内を減圧にし、更に内温を上昇させて２７５℃で２０分間、溶融重縮合反応を継続した。その後、系内を窒素で加圧し、得られた重合物をストランドダイから取り出して、これをペレット化することにより、ポリアミド樹脂を得た。得られたポリアミド樹脂について、前記評価を行った。結果を表４に示す。
　また、実施例１と同様にして固相重合を行い、固相重合後のポリアミド樹脂について、前記と同様にＹＩ値の測定を行った。結果を表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表１～４の結果より、本発明のキシリレンジアミン組成物を用いて、かつ本発明の製造方法で得られたポリアミド樹脂は、比較例のポリアミド樹脂よりも着色が少なく、かつ結晶化も速いことがわかる。
　本発明のキシリレンジアミン組成物は、ポリアミド樹脂の原料として用いると、着色が少なく、かつ結晶化が速いポリアミド樹脂を得ることができる。また、本発明のキシリレンジアミン組成物は、エポキシ樹脂硬化剤等の各種用途、あるいはイソシアネート化合物の原料としても好適である。
　また本発明の製造方法で得られたポリアミド樹脂は、着色が少ないため、包装用フィルム、中空容器、各種成形材料、繊維等の材料として好適に用いられる。本発明の製造方法で得られたポリアミド樹脂は結晶化が速く、透明性、成形加工性にも優れる。

Claims (13)

  1. 　キシリレンジアミンとビス（メチルベンジル）アミンとを含有するキシリレンジアミン組成物であって、ビス（メチルベンジル）アミンの含有量がキシリレンジアミン１００質量部に対し０．０００５～０．１質量部である、キシリレンジアミン組成物。
  2. 　キシリレンジアミンがメタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン又はこれらの混合物である、請求項１に記載のキシリレンジアミン組成物。
  3. 　キシリレンジアミンがメタキシリレンジアミンである、請求項１に記載のキシリレンジアミン組成物。
  4. 　キシリレンジアミンの含有量が９９．５質量％以上である、請求項１～３のいずれかに記載のキシリレンジアミン組成物。
  5. 　ポリアミド樹脂の原料に用いられる、請求項１～４のいずれかに記載のキシリレンジアミン組成物。
  6. 　エポキシ樹脂硬化剤に用いられる、請求項１～４のいずれかに記載のキシリレンジアミン組成物。
  7. 　キシリレンジアミンを含有するジアミン、ジカルボン酸、及び、該キシリレンジアミン１００質量部に対して０．０００５～０．１質量部のビス（メチルベンジル）アミンを反応系に導入し、重縮合反応を行う工程を有する、ポリアミド樹脂の製造方法。
  8. 　ジカルボン酸が炭素数４～２０の脂肪族ジカルボン酸、テレフタル酸及びイソフタル酸から選ばれる少なくとも１種である、請求項７に記載のポリアミド樹脂の製造方法。
  9. 　前記ジアミン中のキシリレンジアミンの含有量が７０モル％以上であり、ジカルボン酸中の炭素数４～２０の脂肪族ジカルボン酸の含有量が５０モル％以上である、請求項７又は８に記載のポリアミド樹脂の製造方法。
  10. 　炭素数４～２０の脂肪族ジカルボン酸がアジピン酸及びセバシン酸から選ばれる少なくとも１種である、請求項８又は９に記載のポリアミド樹脂の製造方法。
  11. 　キシリレンジアミンがメタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン又はこれらの混合物である、請求項７～１０のいずれかに記載のポリアミド樹脂の製造方法。
  12. 　キシリレンジアミンがメタキシリレンジアミンである、請求項７～１１のいずれかに記載のポリアミド樹脂の製造方法。
  13. 　更に固相重合を行う工程を有する、請求項７～１２のいずれかに記載のポリアミド樹脂の製造方法。
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