WO2016056340A1 - ポリアミド樹脂の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for producing a polyamide resin, and specifically relates to a method for producing a polyamide resin using sebacic acid as a dicarboxylic acid component.
- Polyamide resins typified by nylon 6, nylon 66, etc. are used in various applications such as clothing fibers and engineering plastics because of excellent properties such as toughness, chemical resistance and electrical properties, and ease of melt molding.
- ⁇ -Caprolactam which is a raw material for nylon 6, and adipic acid and hexamethylene diamine, which are raw materials for nylon 66, are raw materials derived from fossil resources. It has become desirable to use raw materials.
- sebacic acid which is a plant-derived raw material obtained from castor oil, has attracted attention, and a polyamide resin produced using sebacic acid as a dicarboxylic acid component has been proposed (see Patent Documents 1 and 2). ).
- a polyamide resin obtained using sebacic acid has characteristics such as low water absorption and excellent dimensional stability, and is expected to be applied to electrical and electronic parts.
- the problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing a polyamide resin which can obtain a polyamide resin with reduced coloring while using sebacic acid as a dicarboxylic acid component.
- the cause of the coloring of the polyamide resin is the sebacic acid that is a raw material. Since sebacic acid is a plant-derived material, strictly speaking, sebacic acid contains trace amounts of impurities, but the coloration of the polyamide resin is attributed to a specific compound contained in the trace amount of impurities. I found it. Then, it discovered that coloring of a polyamide resin could be reduced by using a specific sebacic acid, and came to complete this invention.
- this invention relates to the manufacturing method of the following polyamide resin.
- a process for producing a polyamide resin comprising a step of reacting a dicarboxylic acid component containing 50 mol% or more of sebacic acid and a diamine component containing 70 mol% or more of xylylenediamine,
- the manufacturing method of a polyamide resin whose total content of the compound represented by the following general formula (A) or the following general formula (B) in the said sebacic acid is 100 mass ppm or less.
- one hydroxyl group is bonded to any one carbon atom of C 1 , C 2 , C 3 , C 4 , C 5 , C 6 , C 7 and C 8 ; Bond between C 1 and C 2, the bond between the C 2 and C 3, the bond between the C 3 and C 4, the bond between the C 4 and C 5, coupling between C 5 and C 6, Any one of the bond between C 6 and C 7 and the bond between C 7 and C 8 is a double bond, and the other is a single bond;
- one hydroxyl group is bonded to any one carbon atom of C 9 , C 10 , C 11 , C 12 , C 13 , C 14 and C 15 ; Bond between C 9 and C 10, the bond between to C 10 and C 11, the bond between the C 11 and C 12, the bond between the C 12 and C 13, the bond between the C 13 and C 14, And any one of the bonds between C 14 and C 15 is a double bond, and the others are single bonds.
- ⁇ 2> The manufacturing method of the polyamide resin as described in ⁇ 1> whose purity of the said sebacic acid is 99.5 mass% or more.
- ⁇ 3> The method for producing a polyamide resin according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, wherein the xylylenediamine is metaxylylenediamine, paraxylylenediamine, or a mixture thereof.
- ⁇ 4> The method for producing a polyamide resin according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the dicarboxylic acid component and the diamine component are reacted in the presence of a phosphorus atom-containing compound.
- ⁇ 5> The method for producing a polyamide resin according to ⁇ 4>, wherein the phosphorus atom-containing compound is selected from the group consisting of sodium hypophosphite, calcium hypophosphite, and hydrates of these compounds.
- ⁇ 6> The method for producing a polyamide resin according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the sebacic acid is obtained by a recrystallization method using methanol as a solvent.
- the method for producing a polyamide resin of the present invention is a method for producing a polyamide resin including a step of reacting a dicarboxylic acid component containing 50 mol% or more of sebacic acid with a diamine component containing 70 mol% or more of xylylenediamine, It is a manufacturing method of a polyamide resin using the specific sebacic acid mentioned later as said sebacic acid.
- the dicarboxylic acid component used in the present invention contains 50 mol% or more of sebacic acid.
- content of sebacic acid is 100 mol% or less.
- the content of sebacic acid in the dicarboxylic acid component is preferably 70 mol% or more, more preferably 90 mol% or more, and still more preferably 95 mol. % Or more, particularly preferably 100 mol%.
- the use of a specific sebacic acid described later as the sebacic acid can reduce the coloration of the polyamide resin.
- Sebacic acid is a compound represented by HOOC (CH 2 ) 8 COOH.
- sebacic acid that is actually available as a product it is a plant-derived raw material, and therefore other than HOOC (CH 2 ) 8 COOH.
- a small amount of the compound is mixed as an impurity. That is, sebacic acid actually available as a product is not strictly a HOOC (CH 2 ) 8 COOH compound 100%, but a mixture containing a HOOC (CH 2 ) 8 COOH compound and other compounds (impurities). It can be said that there is.
- the present inventors include various compounds as impurities in sebacic acid.
- the compound represented by the following general formula (A) and the following general formula (B) are particularly preferable. Have been found to affect the coloration of the polyamide resin.
- one hydroxyl group is bonded to any one carbon atom of C 1 , C 2 , C 3 , C 4 , C 5 , C 6 , C 7 and C 8 ; Bond between C 1 and C 2, the bond between the C 2 and C 3, the bond between the C 3 and C 4, the bond between the C 4 and C 5, coupling between C 5 and C 6, Any one of the bond between C 6 and C 7 and the bond between C 7 and C 8 is a double bond, and the other is a single bond;
- one hydroxyl group is bonded to any one carbon atom of C 9 , C 10 , C 11 , C 12 , C 13 , C 14 and C 15 ; Bond between C 9 and C 10, the bond between to C 10 and C 11, the bond between the C 11 and C 12, the bond between the C 12 and C
- coloring of the polyamide resin can be suppressed by using sebacic acid having a total content of the compound represented by the general formula (A) or the general formula (B) of 100 mass ppm or less.
- the total content of the compound represented by the general formula (A) or the general formula (B) in sebacic acid is preferably 80 ppm by mass or less, more preferably 50 ppm by mass or less, and further preferably 30 masses. ppm or less.
- the purity of sebacic acid used in the present invention is preferably 99.5% by mass or more, more preferably 99.7% by mass or more.
- the purity of sebacic acid is 100 mass% or less.
- the total content of the compound represented by formula (A) or formula (B) in sebacic acid can be quantified by the following GC measurement.
- sample preparation method methyl esterification of sebacic acid
- (2) Add 0.27 g of 35% HCl to the solution obtained in (1) above and heat at 60 ° C. for about 1 hr.
- (3) Add 4.5 g of water to the liquid obtained in (2) above and stir well.
- the raw material sebacic acid cannot be randomly selected and used, and the specific sebacic acid described above must be selected and used.
- the above-mentioned specific sebacic acid can be selected by quantifying the total content of the compound represented by general formula (A) or general formula (B) in sebacic acid by the above-described GC measurement.
- the above-mentioned specific sebacic acid can be obtained by purification.
- the purification method includes a recrystallization method using methanol as a solvent, but the purification method is not limited thereto.
- Specific operations of the recrystallization method using methanol as a solvent include, for example, the following operations.
- ⁇ Recrystallization method using methanol as solvent> Put sebacic acid in methanol and dissolve to saturation at about 50 ° C. and cool slowly to room temperature. Impurities can be removed by filtering the resulting slurry and recovering only the crystallized sebacic acid and drying at about 80 ° C. to remove methanol.
- the dicarboxylic acid component used in the present invention may contain a dicarboxylic acid other than sebacic acid depending on purposes such as mechanical properties, molding processability, and heat resistance of the resulting polyamide resin.
- dicarboxylic acids include, but are not limited to, linear aliphatic dicarboxylic acids other than sebacic acid, branched aliphatic dicarboxylic acids, alicyclic dicarboxylic acids, aromatic dicarboxylic acids, or mixtures thereof. It is not something.
- linear aliphatic dicarboxylic acids other than sebacic acid examples include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, undecanedioic acid, dodecanedioic acid, tridecanedioic acid, tetradecane Examples include diacid, pentadecanedioic acid, hexadecanedioic acid and the like.
- a straight-chain aliphatic dicarboxylic acid having 6 to 18 carbon atoms is preferable, at least one selected from the group consisting of adipic acid, azelaic acid, undecanedioic acid and dodecanedioic acid is more preferable, and adipic acid is particularly preferable.
- Specific examples of the branched aliphatic dicarboxylic acid include 3,3-diethylsuccinic acid, 2-methyladipic acid, 2,2-dimethylglutaric acid, 2,4-dimethylglutaric acid, 3,3-dimethylglutaric acid, And trimethyladipic acid.
- alicyclic dicarboxylic acid examples include 1,3-cyclopentanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid and the like.
- aromatic dicarboxylic acid examples include isophthalic acid, terephthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1,5-naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 2,7-naphthalenedicarboxylic acid, and the like. It is done.
- the diamine component used in the present invention contains 70 mol% or more of xylylenediamine. There is no restriction
- the coloration of the polyamide resin can be reduced by using a specific sebacic acid, but this color reduction effect is not manifested in combination with any diamine component, but a diamine containing xylylenediamine. Expressed in combination with ingredients.
- the xylylenediamine content in the diamine component is 70 mol% or more, preferably 80 mol% or more, more preferably 90 mol% or more, still more preferably 95 mol% or more, and particularly preferably 100 mol%. %.
- the xylylenediamine is preferably metaxylylenediamine, paraxylylenediamine or a mixture thereof. Metaxylylenediamine is preferable from the viewpoint of gas barrier properties of the obtained polyamide resin, and paraxylylenediamine is preferable from the viewpoint of heat resistance and dimensional stability of the obtained polyamide resin.
- the purity of xylylenediamine used in the present invention is preferably 99.5% by mass or more, more preferably 99.7% by mass or more, and further preferably 99.9% by mass or more.
- a diamine other than xylylenediamine may be included depending on the purpose of mechanical properties, molding processability, heat resistance and the like of the obtained polyamide resin.
- diamines include aliphatic diamines, alicyclic diamines, aromatic diamines, and mixtures thereof, but are not limited thereto.
- aliphatic diamine examples include 1,4-butanediamine, 1,6-hexanediamine, 1,8-octanediamine, 1,10-decanediamine, 1,12-dodecanediamine, 2-methyl-1, 5-pentanediamine, 2,2,4-trimethyl-1,6-hexanediamine, 2,4,4-trimethyl-1,6-hexanediamine, 2-methyl-1,8-octanediamine, 5-methyl- 1,9-nonanediamine and the like.
- Specific examples of the alicyclic diamine include bis (aminomethyl) cyclohexane, cyclohexanediamine, methylcyclohexanediamine, and isophoronediamine. Examples of bis (aminomethyl) cyclohexane include 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane and 1,4-bis (aminomethyl) cyclohexane.
- the method for producing a polyamide resin of the present invention includes a step of reacting a dicarboxylic acid component containing 50 mol% or more of the specific sebacic acid described above with a diamine component containing 70 mol% or more of xylylenediamine. This reaction is polycondensation, and a dicarboxylic acid component and a diamine component are linked together to form a polymer with the elimination of water molecules. A small amount of monoamine or monocarboxylic acid may be added as a molecular weight modifier during polycondensation. Examples of the polycondensation method of the polyamide resin include, but are not limited to, a pressurized salt method, a normal pressure dropping method, a pressure dropping method, and a reactive extrusion method.
- the pressurized salt method is a method of performing melt polycondensation under pressure using a nylon salt as a raw material. Specifically, after preparing a nylon salt aqueous solution composed of a diamine component and a dicarboxylic acid component, the aqueous solution is heated, the pressure is increased by vaporization of water in the aqueous solution, and condensation is performed so as to keep the pressure above a certain level. Polycondensation while removing water. Thereafter, while gradually raising the inside of the can to normal pressure, the temperature is raised to about the melting point of the polyamide resin + 10 ° C. and held, and then further gradually reduced to 80 kPa (Abs) and kept at the same temperature. Continue the condensation. When a constant stirring torque is reached, the inside of the can is pressurized with nitrogen to recover the polyamide resin.
- ⁇ Normal pressure dropping method> In the normal pressure dropping method, a diamine component is continuously dropped into a dicarboxylic acid component heated and melted under normal pressure, and polycondensation is performed while removing condensed water. The polycondensation reaction is performed while raising the temperature of the reaction system so that the reaction temperature does not fall below the melting point of the polyamide resin to be produced. After completion of the diamine addition, the temperature is raised to the melting point of the polyamide resin + 10 ° C. and maintained, and then polycondensation is continued while gradually reducing the pressure. Compared with the pressurized salt method, the atmospheric pressure dropping method does not use water to dissolve the salt, so the yield per batch is large, and the reaction rate is not required for vaporization / condensation of raw material components. The process time can be shortened.
- ⁇ Pressure dropping method> In the pressure drop method, first, a dicarboxylic acid component is charged into a polycondensation can and melt mixed. Next, the diamine component is continuously added dropwise to the heated and melted dicarboxylic acid component while pressurizing the inside of the can to a pressure of preferably about 0.4 to 0.5 MPa (Abs), and polycondensation is performed while removing condensed water. At this time, the polycondensation reaction is performed while raising the temperature of the reaction system so that the reaction temperature does not fall below the melting point of the produced polyamide resin.
- Abs preferably about 0.4 to 0.5 MPa
- the dropping of the diamine component is terminated, and while gradually raising the inside of the can to normal pressure, the temperature is raised to about the melting point of the polyamide resin + 10 ° C., held, and then gradually reduced in pressure to perform polycondensation. continue.
- stirring is stopped, and the inside of the can is pressurized to about 0.4 MPa (Abs) with nitrogen to recover the polyamide resin.
- the pressure dropping method is useful when a volatile component is used as a monomer.
- the pressure drop method does not use water to dissolve the salt compared to the pressure salt method, so the yield per batch is large and the reaction time can be shortened as in the atmospheric pressure drop method. A polyamide resin with low yellowness can be obtained.
- ⁇ Reactive extrusion method In the reactive extrusion method, a polyamide oligomer composed of a diamine component and a dicarboxylic acid component is melted and kneaded with an extruder and reacted. In order to sufficiently react, it is preferable to use a screw suitable for reactive extrusion and to use a twin screw extruder having a large L / D.
- the atmospheric pressure dropping method or the pressure dropping method is preferable. That is, a method in which a diamine component is continuously added to a dicarboxylic acid component in a molten state and polycondensed under normal pressure or pressure is preferable.
- a step of filtering the molten dicarboxylic acid component By removing the insoluble matter by filtering the dicarboxylic acid component in the molten state, it is possible to reduce fish eyes in the obtained polyamide resin. It does not specifically limit as a means to filter, Filters, such as a sintered metal filter and a glass fiber filter, can be used.
- the polyamide resin produced by the polycondensation method can be used as it is, but may be subjected to a step for further increasing the degree of polymerization.
- Further examples of the step of increasing the degree of polymerization include reactive extrusion in an extruder and solid phase polymerization.
- a heating device used in solid phase polymerization a continuous heating drying device, a tumble dryer, a conical dryer, a rotary drum heating device called a rotary dryer, etc., and a rotary blade inside a nauta mixer are provided.
- a conical heating device can be preferably used, but a known method and device can be used without being limited thereto.
- the heating device of the rotating drum type among the above-mentioned devices can seal the inside of the system and facilitate polycondensation in a state where oxygen that causes coloring is removed.
- the heating device of the rotating drum type among the above-mentioned devices can seal the inside of the system and facilitate polycondensation in a state where oxygen that causes coloring is removed.
- Phosphorus atom-containing compounds include hypophosphorous acid alkali metal salt, hypophosphorous acid alkaline earth metal salt, phosphorous acid alkali metal salt, phosphorous acid alkaline earth metal salt, phosphoric acid alkali metal At least one selected from the group consisting of a salt, an alkaline earth metal salt of phosphoric acid, an alkali metal salt of pyrophosphoric acid, an alkaline earth metal salt of pyrophosphoric acid, an alkali metal salt of metaphosphoric acid, and an alkaline earth metal salt of metaphosphoric acid It is preferable to use seeds.
- the phosphorus atom containing compound which can be used by this invention is not limited to these compounds.
- the phosphorus atom-containing compound include sodium hypophosphite, potassium hypophosphite, lithium hypophosphite, calcium hypophosphite, magnesium hypophosphite, sodium phosphite, sodium hydrogen phosphite, sodium hypophosphite, Potassium phosphate, potassium hydrogen phosphite, lithium phosphite, lithium hydrogen phosphite, magnesium phosphite, magnesium hydrogen phosphite, calcium phosphite, calcium hydrogen phosphite, sodium phosphate, disodium hydrogen phosphate , Sodium dihydrogen phosphate, potassium phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, magnesium phosphate, dimagnesium hydrogen phosphate, magnesium dihydrogen phosphate, calcium phosphate, dicalcium hydrogen phosphate, dibasic phosphate Calcium hydrogen, lithium phosphate, dilithium hydrogen phosphate, lithium Examples include lithium dihydrogen acid
- sodium hypophosphite, potassium hypophosphite, calcium hypophosphite, magnesium hypophosphite, calcium phosphite, calcium hydrogen phosphite, calcium dihydrogen phosphate are preferable, sodium hypophosphite, More preferred is calcium phosphite.
- These phosphorus atom-containing compounds may be hydrates.
- the addition amount of the phosphorus atom-containing compound is preferably 0.1 to 1000 ppm by mass, more preferably 1 to 600 ppm by mass, and even more preferably 5 to 400 ppm by mass in terms of the phosphorus atom concentration in the polyamide resin. It is. If it is 0.1 mass ppm or more, the polyamide resin is difficult to be colored during the polymerization, and the transparency becomes high. If it is 1000 mass ppm or less, the polyamide resin is not easily gelled, and the mixing of fish eyes considered to be caused by the phosphorus atom-containing compound can be reduced, and the appearance of the molded product becomes good.
- an alkali metal compound in combination with the phosphorus atom-containing compound in the polycondensation system of the polyamide resin.
- an alkali metal compound As the alkali metal compound, alkali metal hydroxide, alkali metal acetate, alkali metal carbonate, alkali metal alkoxide, and the like are preferable.
- Sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium propoxide, sodium butoxide, potassium methoxide, lithium methoxide, sodium carbonate and the like but can be used without being limited to these compounds.
- the range of 1.0 / 1.5 is preferable, more preferably 1.0 / 0.1 to 1.0 / 1.2, and still more preferably 1.0 / 0.2 to 1.0 / 1. 1.
- the polyamide resin obtained by the production method of the present invention will be described below.
- the yellowness of the polyamide resin can be kept low by using specific sebacic acid, preferably 5 or less, more preferably 4 or less, and further preferably 3 or less.
- the terminal group balance in the polyamide resin that is, the balance between the terminal carboxyl group concentration [COOH] and the terminal amino group concentration [NH 2 ] is preferably such that the terminal carboxyl group concentration is higher than the terminal amino group concentration.
- the difference between the terminal carboxyl group concentration [COOH] and the terminal amino group concentration [NH 2 ] ([COOH] ⁇ [NH 2 ]) is preferably 10 to 80 ⁇ eq / g, more preferably 20 to 70 ⁇ eq / g, More preferably, it is 25 to 60 ⁇ eq / g.
- the relative viscosity of the polyamide resin is preferably 1.8 to 4.0, more preferably 2.0 to 3.5. If the relative viscosity is 1.8 or more, the polyamide resin can be used without causing the problem of moldability due to insufficient melt viscosity during molding.
- a polyamide resin can be utilized, without producing the problem of the moldability by the melt viscosity at the time of a shaping
- the melting point of the polyamide resin is preferably 150 to 320 ° C, more preferably 180 to 300 ° C. Within this range, melting in the extruder is facilitated, and productivity and moldability are improved.
- the polyamide resin obtained by the production method of the present invention and the resin composition containing the same are molded into a desired shape by a known molding method such as injection molding, blow molding, extrusion molding, compression molding, stretching, vacuum molding and the like. Can be manufactured.
- the engineering plastic can be molded not only in a molded body but also in the form of a film, a sheet, a hollow container, a fiber, a tube and the like, and can be suitably used for industrial materials, industrial materials, household goods and the like.
- a molded article comprising the polyamide resin obtained by the production method of the present invention and a resin composition containing the polyamide resin
- it is suitably used for various applications such as electric and electronic parts, sliding parts, blow-molded parts, and automobile parts.
- the electrical / electronic components include electrical connectors such as connectors, switches, IC / LED housings, sockets, relays, resistors, capacitors, capacitors, and coil bobbins.
- the sliding parts include various sliding materials such as bearings, gears, bushes, spacers, rollers, and cams.
- automotive parts include engine mounts, engine covers, torque control levers, window regulators, headlight reflectors, door mirror stays, and the like.
- Terminal carboxyl group concentration in polyamide [COOH] 0.3-0.5 g of polyamide was precisely weighed and dissolved in 30 ml of benzyl alcohol with stirring at 160-180 ° C. under a nitrogen stream. After complete dissolution, the mixture was cooled to 80 ° C. or lower under a nitrogen stream, 5 ml of methanol was added with stirring, and neutralization titration with an aqueous N / 100 sodium hydroxide solution was performed.
- Relative viscosity 0.2 g of polyamide resin was precisely weighed and dissolved in 20 ml of 96% sulfuric acid at 20-30 ° C. with stirring.
- Relative viscosity t / t 0 (5) Melting point (Tm) Using a differential scanning calorimeter [manufactured by Shimadzu Corporation, trade name: DSC-60], DSC measurement (differential scanning calorimetry) was performed in a nitrogen stream at a heating rate of 10 ° C./min, and the melting point (Tm) was determined. Asked.
- Sebacic acid In the examples and comparative examples, the following sebacic acid was used. Sebacic acid (a): Sebacic acid manufactured by Ito Oil Co., Ltd. (purity: 99.75% by mass) Sebacic acid (b): Sebacic acid manufactured by Ito Oil Co., Ltd. (purity 99.74% by mass) Sebacic acid (c): Sebacic acid manufactured by Ito Oil Co., Ltd. (purity 99.74% by mass) Sebacic acid (d): Sebacic acid obtained by subjecting sebacic acid (c) to a recrystallization method using methanol as a solvent. Specific operations are as follows.
- Sebacic acid purity 99.74% by mass
- Ito Oil Co., Ltd. was put in methanol, dissolved at about 50 ° C. until saturated, and slowly cooled to room temperature.
- the obtained slurry was filtered to recover only the crystallized sebacic acid and dried at about 80 ° C. to remove methanol to obtain purified sebacic acid.
- GC-TOF-MS measurement was performed under the following conditions.
- Equipment JEOL ACCU-TOF-GCV (JMS-T100GCV)
- Mirimas EI-pos Resolution 5,000 Mass Range: M / Z 10-800 Spectrum recording interval: 0.4 sec.
- Ionization voltage 70 eV
- Ionization current 300 ⁇ A
- Detector voltage 2200V
- Reference substance Perfluorokerosene (High boiling).
- ⁇ Mirimas CI-pos Resolution 5,000 Mass Range: M / Z 60-800 Spectrum recording interval: 0.4 sec.
- Ionization voltage 200eV Ionization current 300 ⁇ A
- Reaction gas i-butane Detector voltage: 2200V
- Reference substance 2,4,6-Tris (trifluoromethyl) -1,3,5-triazine
- GC-TOF-MS Equipment Agilent 7890A
- Column Capillary DB-1 30 m ⁇ 0.25 mm, liquid phase film thickness 0.25 ⁇ m
- Column temperature profile 100 ° C. ⁇ (5 ° C./min) ⁇ 300° C.
- the total content of the compound represented by the general formula (A) or (B) in sebacic acid (a) is 21 mass ppm by GC measurement of the sample under the following conditions.
- ⁇ GC measurement conditions> Equipment: Shimadzu GC2014 Column: Capillary DB-1 30 m ⁇ 0.25 mm, liquid phase film thickness 0.25 ⁇ m Column temperature profile: 100 ° C. ⁇ (5 ° C./min) ⁇ 300° C. (10 min hold) Injection temperature: 300 ° C Detector temperature: 300 ° C Carrier gas: He Split ratio: 1/5 Sample volume: 1 ⁇ L
- the total content of the compound represented by the general formula (A) or (B) in sebacic acid (b), (c), and (d) is 72, 154, and It was found to be 35 ppm by mass.
- Example 1 500 liter stainless steel batch type with temperature-regulated oil circulator, total condenser, nitrogen gas inlet pipe, reaction tank whole surface covered with oil circulator, diamine dropping tank and pump Polyamide was synthesized using a reactor as follows. 150.0 kg (739.8 mol) of sebacic acid (a) and 115 g of sodium hypophosphite as a stabilizer were charged, and after sufficient nitrogen substitution, sebacic acid was stirred up to 190 ° C. while stirring at a pressure of 0.4 MPa (Abs). Heated. Metaxylylenediamine (purity 99.99 mass%) 101.7 kg (735.4 mol) was added dropwise over 110 minutes while maintaining the pressure in the reactor at 0.4 MPa (Abs).
- Heating is adjusted so that the temperature at the end of the diamine addition is 240 ° C, the steam temperature at the outlet of the condenser is controlled to 101-104 ° C, and the distilled steam is condensed through the full condenser, Released.
- the mixture is kept at 0.4 MPa (Abs) for 20 minutes with stirring, then dropped to normal pressure over 30 minutes at a rate of 0.01 MPa / min, and further reduced to 80 kPa (Abs). Stir and hold for a minute.
- the reaction liquid temperature was raised to 253 ° C. from the end of the diamine addition to the end of the reduced pressure.
- Example 4 500 liter stainless steel batch type with temperature-regulated oil circulator, total condenser, nitrogen gas inlet pipe, reaction tank whole surface covered with oil circulator, diamine dropping tank and pump Polyamide was synthesized using a reactor as follows. 150.0 kg (739.8 mol) of sebacic acid (a) and 115 g of sodium hypophosphite as a stabilizer were charged, and after sufficient nitrogen substitution, sebacic acid was stirred up to 190 ° C. while stirring at a pressure of 0.4 MPa (Abs). Heated.
- the mixture is kept at 0.4 MPa (Abs) for 20 minutes with stirring, then dropped to normal pressure over 30 minutes at a rate of 0.01 MPa / min, and further reduced to 80 kPa (Abs). Stir and hold for a minute.
- the reaction liquid temperature was raised to 253 ° C. from the end of the diamine addition to the end of the reduced pressure.
- stirring was stopped, and the inside of the reaction apparatus was pressurized with nitrogen, and the polymer was extracted in a strand form at 253 ° C. from the strand die at the bottom of the apparatus.
- the extracted strands were immersed in a water tank and cooled, and then pelletized with a pelletizer to obtain polyamide pellets.
- Example 7 500 liter stainless steel batch type with temperature-regulated oil circulator, total condenser, nitrogen gas inlet pipe, reaction tank whole surface covered with oil circulator, diamine dropping tank and pump Polyamide was synthesized using a reactor as follows. 150.0 kg (739.8 mol) of sebacic acid (a) and 37 g of calcium hypophosphite as a stabilizer were charged, and after sufficient nitrogen substitution, sebacic acid was heated to 190 ° C. with stirring at a pressure of 0.4 MPa (Abs). . Paraxylylenediamine (purity 99.99 mass%) 101.7 kg (735.4 mol) was added dropwise over 110 minutes while maintaining the pressure in the reactor at 0.4 MPa (Abs).
- the mixture is kept at 0.4 MPa (Abs) for 20 minutes with stirring, then dropped to normal pressure over 30 minutes at a rate of 0.01 MPa / min, and further reduced to 80 kPa (Abs). Stir and hold for a minute.
- the reaction liquid temperature was raised to 295 ° C. from the end of the diamine addition to the end of the reduced pressure.
- Comparative Example 5 500 liter stainless steel batch type with temperature-regulated oil circulator, total condenser, nitrogen gas inlet pipe, reaction tank whole surface covered with oil circulator, diamine dropping tank and pump Polyamide was synthesized using a reactor as follows. 150.0 kg (739.8 mol) of sebacic acid (a) and 22 g of calcium hypophosphite as a stabilizer were charged, and after sufficient nitrogen substitution, sebacic acid was heated to 190 ° C. with stirring at a pressure of 0.4 MPa (Abs). . Hexamethylenediamine (purity 99.9% by mass) 85.5 kg (735.4 mol) was added dropwise over 110 minutes while maintaining the pressure in the reactor at 0.4 MPa (Abs).
- Heating is adjusted so that the temperature at the end of the diamine addition is 245 ° C, the steam temperature at the outlet of the partial condenser is controlled to 101-104 ° C, and the distilled steam is condensed through the full condenser, Released.
- the mixture is kept at 0.4 MPa (Abs) for 20 minutes with stirring, then dropped to normal pressure over 30 minutes at a rate of 0.01 MPa / min, and further reduced to 80 kPa (Abs). Stir and hold for a minute.
- the reaction liquid temperature was raised to 250 ° C. from the end of the diamine addition to the end of the reduced pressure.
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Abstract
Description
ナイロン6の原料であるε-カプロラクタムや、ナイロン66の原料であるアジピン酸及びヘキサメチレンジアミンは化石資源由来の原料であるが、近年では地球環境への配慮から、ポリアミド樹脂の原料として、植物由来原料を使用することが望まれるようになってきている。
そのような背景から、ひまし油から得られる植物由来原料であるセバシン酸が注目されており、ジカルボン酸成分としてセバシン酸を用いて製造されたポリアミド樹脂が提案されている(特許文献1及び2を参照)。セバシン酸を用いて得られるポリアミド樹脂は、吸水性が低く、寸法安定性に優れるという特性を有し、電気電子部品等への適用が期待されている。
本発明が解決しようとする課題は、ジカルボン酸成分としてセバシン酸を用いながらも、着色が低減されたポリアミド樹脂が得られるポリアミド樹脂の製造方法を提供することにある。
<1>
セバシン酸を50モル%以上含むジカルボン酸成分と、キシリレンジアミンを70モル%以上含むジアミン成分とを反応させる工程を含むポリアミド樹脂の製造方法であって、
前記セバシン酸中における、下記一般式(A)又は下記一般式(B)で表される化合物の合計含有量が100質量ppm以下である、ポリアミド樹脂の製造方法。
[一般式(A)において、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7及びC8のいずれか一つの炭素原子に対して一つの水酸基が結合し、
C1とC2の間の結合、C2とC3の間の結合、C3とC4の間の結合、C4とC5の間の結合、C5とC6の間の結合、C6とC7の間の結合及びC7とC8の間の結合のいずれか一つが二重結合であり、それ以外は単結合であり;
一般式(B)において、C9、C10、C11、C12、C13、C14及びC15のいずれか一つの炭素原子に対して一つの水酸基が結合し、
C9とC10の間の結合、C10とC11の間の結合、C11とC12の間の結合、C12とC13の間の結合、C13とC14の間の結合、及びC14とC15の間の結合のいずれか一つが二重結合であり、それ以外は単結合である。]
<2>
前記セバシン酸の純度が99.5質量%以上である、<1>に記載のポリアミド樹脂の製造方法。
<3>
前記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、<1>又は<2>に記載のポリアミド樹脂の製造方法。
<4>
前記ジカルボン酸成分と前記ジアミン成分とをリン原子含有化合物の存在下で反応させる、<1>~<3>のいずれかに記載のポリアミド樹脂の製造方法。
<5>
前記リン原子含有化合物が、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カルシウム、及びこれら化合物の水和物からなる群より選ばれる、<4>に記載のポリアミド樹脂の製造方法。
<6>
メタノールを溶媒として用いる再結晶法によって前記セバシン酸を得る、<1>~<5>のいずれかに記載のポリアミド樹脂の製造方法。
本発明において用いられるジカルボン酸成分は、セバシン酸を50モル%以上含む。ジカルボン酸成分中におけるセバシン酸の含有量の上限に特に制限は無く、セバシン酸の含有量は100モル%以下である。吸水性が低く、寸法安定性に優れるポリアミド樹脂を製造する観点から、ジカルボン酸成分中のセバシン酸の含有量は、好ましくは70モル%以上、より好ましくは90モル%以上、さらに好ましくは95モル%以上、特に好ましくは100モル%である。本発明においては、前記セバシン酸として、後述する特定のセバシン酸を用いることで、ポリアミド樹脂の着色を低減できるものである。
セバシン酸はHOOC(CH2)8COOHで表される化合物であるが、実際に製品として入手できるセバシン酸中には、それが植物由来原料であるが故に、HOOC(CH2)8COOH以外の化合物が微量に不純物として混入している。即ち、実際に製品として入手できるセバシン酸は、厳密には、HOOC(CH2)8COOH化合物100%ではなく、HOOC(CH2)8COOH化合物とそれ以外の化合物(不純物)とを含む混合物であると言える。
本発明者らは、セバシン酸中には不純物として種々の化合物が含まれているが、その中でも、特に下記の下記一般式(A)で表される化合物及び下記一般式(B)で表される化合物がポリアミド樹脂の着色に影響を与えることを見出した。
[一般式(A)において、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7及びC8のいずれか一つの炭素原子に対して一つの水酸基が結合し、
C1とC2の間の結合、C2とC3の間の結合、C3とC4の間の結合、C4とC5の間の結合、C5とC6の間の結合、C6とC7の間の結合及びC7とC8の間の結合のいずれか一つが二重結合であり、それ以外は単結合であり;
一般式(B)において、C9、C10、C11、C12、C13、C14及びC15のいずれか一つの炭素原子に対して一つの水酸基が結合し、
C9とC10の間の結合、C10とC11の間の結合、C11とC12の間の結合、C12とC13の間の結合、C13とC14の間の結合、及びC14とC15の間の結合のいずれか一つが二重結合であり、それ以外は単結合である。]
一般式(A)で表される化合物及び一般式(B)で表される化合物の含有量が少ないセバシン酸をポリアミド樹脂の製造に使用することで、ポリアミド樹脂の着色を低減することが可能である。具体的には、一般式(A)又は一般式(B)で表される化合物の合計含有量が100質量ppm以下であるセバシン酸を使用することで、ポリアミド樹脂の着色を抑えることができる。セバシン酸中における一般式(A)又は一般式(B)で表される化合物の合計含有量は、好ましくは80質量ppm以下であり、より好ましくは50質量ppm以下であり、さらに好ましくは30質量ppm以下である。セバシン酸中における一般式(A)又は一般式(B)で表される化合物の合計含有量の下限に特に制限は無く、当該合計含有量は0質量ppm以上である。
本発明で使用するセバシン酸の純度は好ましくは99.5質量%以上であり、より好ましくは99.7質量%以上である。セバシン酸の純度の上限に特に制限は無く、セバシン酸の純度は100質量%以下である。
<サンプル調製方法(セバシン酸のメチルエステル化)>
(1)セバシン酸0.45gをメタノール1.2gに加熱しながら溶解させる。
(2)上記(1)で得た溶液に35%HClを0.27g添加し、60℃で約1hr加熱する。
(3)上記(2)で得られた液に水4.5gを添加し、良く撹拌する。
(4)上記(3)で得られた液にヘキサン1.2gを加え、良く撹拌する。
(5)上記(4)で得られた液の油相を採取し、サンプル液に対して内部標準物質(ジフェニルメタン)を1%添加しサンプルとする。
<GC測定条件>
装置:島津製作所 GC2014
カラム:キャピラリー DB-1 30m×0.25mm、液相膜厚0.25μm
カラム温度プロファイル:100℃→(5℃/min)→300℃ (10min保持)
インジェクション温度:300℃
ディテクタ温度:300℃
キャリアガス:He
スプリット比:1/5
サンプル量:1μL
また、精製することで前述の特定のセバシン酸を得ることもできる。例えば、精製方法としてはメタノールを溶媒として用いる再結晶法が挙げられるが、精製方法はそれに限定されない。メタノールを溶媒として用いる再結晶法の具体的な操作としては、例えば、以下のような操作である。
<メタノールを溶媒として用いる再結晶法>
セバシン酸をメタノールに入れ、約50℃で飽和状態まで溶解させ、室温まで緩やかに冷却する。得られたスラリーを濾過し、晶析させたセバシン酸のみを回収し、約80℃で乾燥させてメタノールを除去することによって、不純物を除去することができる。
本発明において用いられるジカルボン酸成分としては、得られるポリアミド樹脂の機械物性や成型加工性、耐熱性等の目的に応じて、セバシン酸以外のジカルボン酸を含んでもよい。そのようなジカルボン酸としては、セバシン酸以外の直鎖脂肪族ジカルボン酸、分岐状脂肪族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、又はこれらの混合物が例示できるが、これらに限定されるものではない。
分岐状脂肪族ジカルボン酸の具体例としては、3,3-ジエチルコハク酸、2-メチルアジピン酸、2,2-ジメチルグルタル酸、2,4-ジメチルグルタル酸、3,3-ジメチルグルタル酸、トリメチルアジピン酸等が挙げられる。
脂環式ジカルボン酸の具体例としては、1,3-シクロペンタンジカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸等が挙げられる。
芳香族ジカルボン酸の具体例としては、イソフタル酸、テレフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、2,7-ナフタレンジカルボン酸等が挙げられる。
本発明において用いられるジアミン成分は、キシリレンジアミンを70モル%以上含む。ジアミン成分中におけるキシリレンジアミンの含有量の上限に特に制限は無く、キシリレンジアミンの含有量は100モル%以下である。本発明においては、特定のセバシン酸を用いることでポリアミド樹脂の着色を低減できるものであるが、この着色低減効果は任意のジアミン成分との組み合わせで発現するものではなく、キシリレンジアミンを含むジアミン成分との組み合わせで発現する。本発明において、ジアミン成分中のキシリレンジアミンの含有量は70モル%以上であり、好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上、さらに好ましくは95モル%以上、特に好ましくは100モル%である。
キシリレンジアミンは、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い。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が好ましく、得られるポリアミド樹脂の耐熱性、寸法安定性の観点からはパラキシリレンジアミンが好ましい。
本発明で使用するキシリレンジアミンの純度は好ましくは99.5質量%以上であり、より好ましくは99.7質量%以上であり、さらに好ましくは99.9質量%以上である。キシリレンジアミンの純度の上限に特に制限は無く、キシリレンジアミンの純度は100質量%以下である。
本発明において用いられるジアミン成分としては、得られるポリアミド樹脂の機械物性や成型加工性、耐熱性等の目的に応じて、キシリレンジアミン以外のジアミンを含んでもよい。そのようなジアミンとしては、脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン、芳香族ジアミン、あるいはこれらの混合物が例示できるが、これらに限定されるものではない。
脂肪族ジアミンの具体例としては、1,4-ブタンジアミン、1,6-ヘキサンジアミン、1,8-オクタンジアミン、1,10-デカンジアミン、1,12-ドデカンジアミン、2-メチル-1,5-ペンタンジアミン、2,2,4-トリメチル-1,6-ヘキサンジアミン、2,4,4-トリメチル-1,6-ヘキサンジアミン、2-メチル-1,8-オクタンジアミン、5-メチル-1,9-ノナンジアミン等が挙げられる。
脂環式ジアミンの具体例としては、ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、シクロヘキサンジアミン、メチルシクロヘキサンジアミン、イソホロンジアミン等が挙げられる。ビス(アミノメチル)シクロヘキサンとしては、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)シクロヘキサンが例示される。
本発明のポリアミド樹脂の製造方法は、上述の特定のセバシン酸を50モル%以上含むジカルボン酸成分と、キシリレンジアミンを70モル%以上含むジアミン成分とを反応させる工程を含む。この反応は重縮合であり、水分子の脱離を伴いながらジカルボン酸成分とジアミン成分とが連鎖的につながって高分子を生成する。重縮合時に分子量調整剤として少量のモノアミンやモノカルボン酸を加えてもよい。
ポリアミド樹脂の重縮合方法としては、加圧塩法、常圧滴下法、加圧滴下法、反応押出法等が挙げられるが、これらに限定されない。
加圧塩法は、ナイロン塩を原料として加圧下にて溶融重縮合を行う方法である。具体的には、ジアミン成分とジカルボン酸成分とからなるナイロン塩水溶液を調製した後、該水溶液を昇温し、水溶液中の水の気化により圧力を上昇し、圧力を一定以上に保てるように縮合水を除去しながら重縮合させる。その後、缶内を徐々に常圧に戻しながら、ポリアミド樹脂の融点+10℃程度まで昇温し、保持した後、更に、80kPa(Abs)まで徐々に減圧しつつ、そのままの温度で保持し、重縮合を継続する。一定の撹拌トルクに達したら、缶内を窒素で加圧してポリアミド樹脂を回収する。
常圧滴下法では、常圧下にて、加熱溶融したジカルボン酸成分に、ジアミン成分を連続的に滴下し、縮合水を除去しながら重縮合させる。なお、生成するポリアミド樹脂の融点よりも反応温度が下回らないように、反応系を昇温しながら重縮合反応を行う。ジアミン滴下終了後、ポリアミド樹脂の融点+10℃まで昇温し、保持した後、徐々に減圧しながら重縮合を継続する。
常圧滴下法は、前記加圧塩法と比較すると、塩を溶解するための水を使用しないため、バッチ当たりの収量が大きく、また、原料成分の気化・凝縮を必要としないため、反応速度の低下が少なく、工程時間を短縮できる。
加圧滴下法では、まず、重縮合缶にジカルボン酸成分を仕込み、溶融混合する。次いで、缶内を好ましくは0.4~0.5MPa(Abs)程度に加圧しながら加熱溶融したジカルボン酸成分にジアミン成分を連続的に滴下し、縮合水を除去しながら重縮合させる。この際、生成するポリアミド樹脂の融点よりも反応温度が下回らないように、反応系を昇温しながら重縮合反応を行う。設定モル比に達したらジアミン成分の滴下を終了し、缶内を徐々に常圧に戻しながら、ポリアミド樹脂の融点+10℃程度まで昇温し、保持した後、徐々に減圧しつつ、重縮合を継続する。一定の撹拌トルクに達したら撹拌を停止し、缶内を窒素で0.4MPa(Abs)程度に加圧してポリアミド樹脂を回収する。
加圧滴下法は、揮発性成分をモノマーとして使用する場合に有用である。また、加圧滴下法は、加圧塩法に比べて、塩を溶解するための水を使用しないため、バッチ当たりの収量が大きく、常圧滴下法と同様に反応時間を短くできることから、ゲル化等を抑制し、黄色度が低いポリアミド樹脂を得ることができる。
反応押出法では、ジアミン成分及びジカルボン酸成分からなるポリアミドのオリゴマーを押出機で溶融混練して反応させる方法である。十分に反応させるためには、反応押出に適したスクリューを用い、L/Dの大きい2軸押出機を用いるのが好ましい。
溶融状態のジカルボン酸成分を反応槽に移送する際に、該溶融状態のジカルボン酸成分をろ過する工程を含むことが好ましい。溶融状態のジカルボン酸成分をろ過することによって不溶物を除去することで、得られるポリアミド樹脂におけるフィッシュアイを低減することができる。ろ過する手段としては特に限定されず、焼結金属フィルタ、ガラス繊維フィルタ等のフィルタを用いることができる。
上記重縮合方法で製造されたポリアミド樹脂は、そのまま使用することもできるが、更に重合度を高めるための工程を経てもよい。更に重合度を高める工程としては、押出機内での反応押出や固相重合等が挙げられる。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およ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方法、装置を使用することができる。特にポリアミド樹脂の固相重合を行う場合は、上述の装置の中で回転ドラム式の加熱装置が、系内を密閉化でき、着色の原因となる酸素を除去した状態で重縮合を進めやすいことから好ましく用いられる。
ポリアミド樹脂の重縮合においては、アミド化反応を促進する観点から、ポリアミド樹脂の重縮合系内にリン原子含有化合物を添加することが好ましい。リン原子含有化合物を添加することで、重縮合反応の触媒として作用し、また、重縮合系内に存在する酸素によるポリアミド樹脂の着色を防止することができる。
リン原子含有化合物としては、次亜リン酸のアルカリ金属塩、次亜リン酸のアルカリ土類金属塩、亜リン酸のアルカリ金属塩、亜リン酸のアルカリ土類金属塩、リン酸のアルカリ金属塩、リン酸のアルカリ土類金属塩、ピロリン酸のアルカリ金属塩、ピロリン酸のアルカリ土類金属塩、メタリン酸のアルカリ金属塩及びメタリン酸のアルカリ土類金属塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を用いることが好ましい。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。
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、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属アルコキシド等が好ましい。本発明で用いることのできるアルカリ金属化合物の具体例としては、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、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムプロポキシド、ナトリウムブトキシド、カリウムメトキシド、リチウムメトキシド、炭酸ナトリウム等が挙げられるが、これらの化合物に限定されることなく用いることができる。なお、リン原子含有化合物とアルカリ金属化合物の比率(モル比)は、重合速度制御の観点や、黄色度を低減する観点から、リン原子含有化合物/アルカリ金属化合物=1.0/0.05~1.0/1.5の範囲が好ましく、より好ましくは、1.0/0.1~1.0/1.2、さらに好ましくは、1.0/0.2~1.0/1.1である。
本発明の製造方法により得られるポリアミド樹脂について、以下に説明する。
ポリアミド樹脂の黄色度は、上述の通り、特定のセバシン酸を用いることで低く抑えることができ、好ましくは5以下であり、より好ましくは4以下であり、さらに好ましくは3以下である。
ポリアミド樹脂中の末端基バランス、つまり末端カルボキシル基濃度[COOH]と末端アミノ基濃度[NH2]とのバランスは、末端カルボキシル基濃度が末端アミノ基濃度より高いことが好ましい。末端カルボキシル基濃度[COOH]と末端アミノ基濃度[NH2]との差([COOH]-[NH2])は、好ましくは10~80μeq/gであり、より好ましくは20~70μeq/g、さらに好ましくは25~60μeq/gである。
ポリアミド樹脂の相対粘度は、好ましくは1.8~4.0であり、より好ましくは2.0~3.5である。相対粘度が1.8以上であれば、成形加工時の溶融粘度不足に起因する成形性の問題を生じさせることなく、ポリアミド樹脂を利用できる。また、相対粘度が4.0以下であれば、成形加工時の溶融粘度が高すぎることによる成形性の問題を生じさせることなく、ポリアミド樹脂を利用できる。
ポリアミド樹脂の融点は、150~320℃が好ましく、180~300℃がより好ましい。この範囲であると、押出機中での融解が容易となり、生産性、成形加工性が良好となる。
電気電子部品の具体例としては、コネクタ、スイッチ、ICやLEDのハウジング、ソケット、リレー、抵抗器、コンデンサ、キャパシタ、コイルボビン等のプリント基板に実装する電気電子部品が挙げられる。
摺動部品の具体例としては、軸受け、歯車、ブッシュ、スペーサー、ローラー、カム等の各種摺動材が挙げられる。
自動車用部品の具体例としては、エンジンマウント、エンジンカバー、トルクコントロールレバー、ウィンドレギュレータ、前照灯反射板、ドアミラーステイ等が挙げられる。
(1)黄色度(YI)
日本電色工業株式会社製ZE-2000色差計を用いてJIS K7373に準じて反射法で測定した。
(2)ポリアミド中の末端アミノ基濃度([NH2])
ポリアミド0.3~0.5gを精秤し、フェノール/エタノール溶液(4/1容量比)30mlに20~30℃で撹拌溶解した。完全に溶解した後、撹拌しつつN/100塩酸水溶液で中和滴定して求めた。
(3)ポリアミド中の末端カルボキシル基濃度([COOH])
ポリアミド0.3~0.5gを精秤し、ベンジルアルコール30mlに窒素気流下160~180℃で撹拌溶解した。完全に溶解した後、窒素気流下80℃以下まで冷却し、撹拌しつつメタノールを5ml加え、N/100水酸化ナトリウム水溶液で中和滴定して求めた。
(4)相対粘度
ポリアミド樹脂0.2gを精秤し、96%硫酸20mlに20~30℃で撹拌溶解した。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℃の恒温漕中で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
(5)融点(Tm)
示差走査熱量計〔(株)島津製作所製、商品名:DSC-60〕を用い、昇温速度10℃/分で窒素気流下にDSC測定(示差走査熱量測定)を行い、融点(Tm)を求めた。
実施例及び比較例において、以下のセバシン酸を用いた。
セバシン酸(a):伊藤製油株式会社製のセバシン酸(純度99.75質量%)
セバシン酸(b):伊藤製油株式会社製のセバシン酸(純度99.74質量%)
セバシン酸(c):伊藤製油株式会社製のセバシン酸(純度99.74質量%)
セバシン酸(d):セバシン酸(c)に対し、メタノールを溶媒として用いる再結晶法を行って得られたセバシン酸。具体的な操作は、以下に示す通り。
<メタノールを溶媒として用いる再結晶法>
伊藤製油株式会社製のセバシン酸(純度99.74質量%)をメタノールに入れ、約50℃で飽和状態まで溶解させ、室温まで緩やかに冷却した。得られたスラリーを濾過し、晶析させたセバシン酸のみを回収し、約80℃で乾燥させてメタノールを除去した、精製セバシン酸を得た。
セバシン酸(a)~(d)中に含まれる不純物を以下の方法により同定した。
<サンプル調製(セバシン酸のメチルエステル化)>
(1)セバシン酸0.45gをメタノール1.2gに加熱しながら溶解した。
(2)上記(1)で得た溶液に35%HClを0.27g添加し、60℃で約1hr加熱した。
(3)上記(2)で得られた液に水4.5gを添加し、良く撹拌した。
(4)上記(3)で得られた液にヘキサン1.2gを加え、良く撹拌した。
(5)上記(4)で得られた液の油相を採取し、サンプル液に対して内部標準物質(ジフェニルメタン)を1%添加しサンプルとした。
上記サンプルを用いて、以下の条件でGC-TOF-MS測定を行った。
装置:JEOL ACCU-TOF-GCV(JMS-T100GCV)
・ミリマスEI-pos
分解能:5,000
Mass Range:M/Z10~800
スペクトル記録間隔:0.4sec.
イオン化電圧:70eV
イオン化電流:300μA
検出器電圧:2200V
基準物質:Perfluorokerocene(High boiling).
・ミリマスCI-pos
分解能:5,000
Mass Range:M/Z60~800
スペクトル記録間隔:0.4sec.
イオン化電圧200eV
イオン化電流300μA
反応ガス:i-ブタン
検出器電圧:2200V
基準物質:2,4,6-Tris(trifluoromethyl)-1,3,5-triazine
GC-TOF-MSのGC条件
装置:Agilent 7890A
カラム:キャピラリー DB-1 30m×0.25mm、液相膜厚0.25μm
カラム温度プロファイル:100℃→(5℃/min)→300℃(10min保持)
インジェクション温度:300℃
キャリアガス:He
スプリット比:1/5
サンプル量:1μL
上記測定の結果、保持時間12.55minに検出される成分が、一般式(A)又は(B)で表される化合物であると同定された。
<GC測定条件>
装置:島津製作所 GC2014
カラム:キャピラリー DB-1 30m×0.25mm、液相膜厚0.25μm
カラム温度プロファイル:100℃→(5℃/min)→300℃ (10min保持)
インジェクション温度:300℃
ディテクタ温度:300℃
キャリアガス:He
スプリット比:1/5
サンプル量:1μL
温調されたオイルが流通する分縮器、全縮器、窒素ガス導入管、反応槽全面をオイルが流通するジャケットで覆われ、ジアミン滴下用のタンク及びポンプを備えた500リットルステンレス製回分式反応装置を用いて、次のようにポリアミドを合成した。
セバシン酸(a)を150.0kg(739.8mol)と安定剤として次亜リン酸ナトリウム115gを仕込み、十分窒素置換した後、圧力0.4MPa(Abs)で撹拌しながらセバシン酸を190℃まで加熱した。メタキシリレンジアミン(純度99.99質量%)101.7kg(735.4mol)を、反応装置内の圧力を0.4MPa(Abs)に維持しながら110分かけて滴下した。ジアミンの滴下終了時の温度が240℃になるように加熱を調整し、分縮器出口側蒸気温度を101~104℃に制御し、留出する蒸気は全縮器を通して凝縮させ、系外に放出した。ジアミン滴下終了後、撹拌しながら0.4MPa(Abs)で20分間保持した後、0.01MPa/分の速度で30分かけて常圧まで落圧し、さらに80kPa(Abs)まで減圧してさらに20分間撹拌保持した。ジアミン滴下終了から減圧終了までに反応液温を253℃まで昇温した。
反応終了後、撹拌を停止し、窒素で反応装置内を加圧してポリマーを装置ボトムのストランドダイから253℃でストランド状に抜出した。抜き出したストランドは、水槽に着水させ冷却させた後、ペレタイザーによってペレタイジングし、ポリアミドペレットを得た。
得られたペレットは黄色度(YI)=-1、([COOH]-[NH2])=44μeq/g、相対粘度=2.1、融点(Tm)=190℃であった。
セバシン酸(a)に代えてセバシン酸(b)を使用した以外は実施例1と同様の方法により、ポリアミドペレットを得た。
得られたペレットは黄色度(YI)=1、([COOH]-[NH2])=47μeq/g、相対粘度=2.1、融点(Tm)=190℃であった。
セバシン酸(a)に代えてセバシン酸(d)を使用した以外は実施例1と同様の方法により、ポリアミドペレットを得た。
得られたペレットは黄色度(YI)=-1、([COOH]-[NH2])=42μeq/g、相対粘度=2.1、融点(Tm)=190℃であった。
セバシン酸(a)に代えてセバシン酸(c)を使用した以外は実施例1と同様の方法により、ポリアミドペレットを得た。
得られたペレットは黄色度(YI)=6、([COOH]-[NH2])=42μeq/g、相対粘度=2.1、融点(Tm)=190℃であった。
温調されたオイルが流通する分縮器、全縮器、窒素ガス導入管、反応槽全面をオイルが流通するジャケットで覆われ、ジアミン滴下用のタンク及びポンプを備えた500リットルステンレス製回分式反応装置を用いて、次のようにポリアミドを合成した。
セバシン酸(a)を150.0kg(739.8mol)と安定剤として次亜リン酸ナトリウム115gを仕込み、十分窒素置換した後、圧力0.4MPa(Abs)で撹拌しながらセバシン酸を190℃まで加熱した。メタキシリレンジアミン(純度99.99質量%)とパラキシリレンジアミン(純度99.99質量%)の混合物(モル比で、メタキシリレンジアミン/パラキシリレンジアミン=80/20)101.7kg(735.4mol)を、反応装置内の圧力を0.4MPa(Abs)に維持しながら110分かけて滴下した。ジアミンの滴下終了時の温度が240℃になるように加熱を調整し、分縮器出口側蒸気温度を101~104℃に制御し、留出する蒸気は全縮器を通して凝縮させ、系外に放出した。ジアミン滴下終了後、撹拌しながら0.4MPa(Abs)で20分間保持した後、0.01MPa/分の速度で30分かけて常圧まで落圧し、さらに80kPa(Abs)まで減圧してさらに20分間撹拌保持した。ジアミン滴下終了から減圧終了までに反応液温を253℃まで昇温した。
反応終了後、撹拌を停止し、窒素で反応装置内を加圧してポリマーを装置ボトムのストランドダイから253℃でストランド状に抜出した。抜き出したストランドは、水槽に着水させ冷却させた後、ペレタイザーによってペレタイジングし、ポリアミドペレットを得た。
得られたペレットは黄色度(YI)=-1、([COOH]-[NH2])=41μeq/g、相対粘度=2.1、融点(Tm)=204℃であった。
セバシン酸(a)に代えてセバシン酸(b)を使用した以外は実施例4と同様の方法により、ポリアミドペレットを得た。
得られたペレットは黄色度(YI)=2、([COOH]-[NH2])=45μeq/g、相対粘度=2.1、融点(Tm)=204℃であった。
セバシン酸(a)に代えてセバシン酸(d)を使用した以外は実施例4と同様の方法により、ポリアミドペレットを得た。
得られたペレットは黄色度(YI)=0、([COOH]-[NH2])=43μeq/g、相対粘度=2.1、融点(Tm)=204℃であった。
セバシン酸(a)に代えてセバシン酸(c)を使用した以外は実施例4と同様の方法により、ポリアミドペレットを得た。
得られたペレットは黄色度(YI)=7、([COOH]-[NH2])=41μeq/g、相対粘度=2.1、融点(Tm)=204℃であった。
温調されたオイルが流通する分縮器、全縮器、窒素ガス導入管、反応槽全面をオイルが流通するジャケットで覆われ、ジアミン滴下用のタンク及びポンプを備えた500リットルステンレス製回分式反応装置を用いて、次のようにポリアミドを合成した。
セバシン酸(a)を150.0kg(739.8mol)と安定剤として次亜リン酸カルシウム37gを仕込み、十分窒素置換した後、圧力0.4MPa(Abs)で撹拌しながらセバシン酸を190℃まで加熱した。パラキシリレンジアミン(純度99.99質量%)101.7kg(735.4mol)を、反応装置内の圧力を0.4MPa(Abs)に維持しながら110分かけて滴下した。ジアミンの滴下終了時の温度が290℃になるように加熱を調整し、分縮器出口側蒸気温度を101~104℃に制御し、留出する蒸気は全縮器を通して凝縮させ、系外に放出した。ジアミン滴下終了後、撹拌しながら0.4MPa(Abs)で20分間保持した後、0.01MPa/分の速度で30分かけて常圧まで落圧し、さらに80kPa(Abs)まで減圧してさらに20分間撹拌保持した。ジアミン滴下終了から減圧終了までに反応液温を295℃まで昇温した。
反応終了後、撹拌を停止し、窒素で反応装置内を加圧してポリマーを装置ボトムのストランドダイから295℃でストランド状に抜出した。抜き出したストランドは、水槽に着水させ冷却させた後、ペレタイザーによってペレタイジングし、ポリアミドペレットを得た。
得られたペレットは黄色度(YI)=2、([COOH]-[NH2])=45μeq/g、相対粘度=2.1、融点(Tm)=284℃であった。
セバシン酸(a)に代えてセバシン酸(b)を使用した以外は実施例7と同様の方法により、ポリアミドペレットを得た。
得られたペレットは黄色度(YI)=4、([COOH]-[NH2])=40μeq/g、相対粘度=2.1、融点(Tm)=284℃であった。
セバシン酸(a)に代えてセバシン酸(d)を使用した以外は実施例7と同様の方法により、ポリアミドペレットを得た。
得られたペレットは黄色度(YI)=2、([COOH]-[NH2])=41μeq/g、相対粘度=2.1、融点(Tm)=284℃であった。
セバシン酸(a)に代えてセバシン酸(c)を使用した以外は実施例7と同様の方法により、ポリアミドペレットを得た。
得られたペレットは黄色度(YI)=11、([COOH]-[NH2])=40μeq/g、相対粘度=2.1、融点(Tm)=284℃であった。
安定剤としての次亜リン酸カルシウム37gを仕込まなかったこと以外は実施例8と同様の方法により、ポリアミドペレットを得た。
得られたペレットは黄色度(YI)=8、([COOH]-[NH2])=43μeq/g、相対粘度=2.1、融点(Tm)=284℃であった。
セバシン酸(b)に代えてセバシン酸(c)を使用した以外は実施例10と同様の方法により、ポリアミドペレットを得た。
得られたペレットは黄色度(YI)=16、([COOH]-[NH2])=41μeq/g、相対粘度=2.1、融点(Tm)=284℃であった。
温調されたオイルが流通する分縮器、全縮器、窒素ガス導入管、反応槽全面をオイルが流通するジャケットで覆われ、ジアミン滴下用のタンク及びポンプを備えた500リットルステンレス製回分式反応装置を用いて、次のようにポリアミドを合成した。
セバシン酸(a)を150.0kg(739.8mol)と安定剤として次亜リン酸カルシウム22gを仕込み、十分窒素置換した後、圧力0.4MPa(Abs)で撹拌しながらセバシン酸を190℃まで加熱した。ヘキサメチレンジアミン(純度99.9質量%)85.5kg(735.4mol)を、反応装置内の圧力を0.4MPa(Abs)に維持しながら110分かけて滴下した。ジアミンの滴下終了時の温度が245℃になるように加熱を調整し、分縮器出口側蒸気温度を101~104℃に制御し、留出する蒸気は全縮器を通して凝縮させ、系外に放出した。ジアミン滴下終了後、撹拌しながら0.4MPa(Abs)で20分間保持した後、0.01MPa/分の速度で30分かけて常圧まで落圧し、さらに80kPa(Abs)まで減圧してさらに20分間撹拌保持した。ジアミン滴下終了から減圧終了までに反応液温を250℃まで昇温した。
反応終了後、撹拌を停止し、窒素で反応装置内を加圧してポリマーを装置ボトムのストランドダイから250℃でストランド状に抜出した。抜き出したストランドは、水槽に着水させ冷却させた後、ペレタイザーによってペレタイジングし、ポリアミドペレットを得た。
得られたペレットは黄色度(YI)=-3、([COOH]-[NH2])=45μeq/g、相対粘度=2.1、融点(Tm)=222℃であった。
セバシン酸(a)に代えてセバシン酸(b)を使用した以外は比較例5と同様の方法により、ポリアミドペレットを得た。
得られたペレットは黄色度(YI)=-3、([COOH]-[NH2])=43μeq/g、相対粘度=2.1、融点(Tm)=222℃であった。
セバシン酸(a)に代えてセバシン酸(d)を使用した以外は比較例5と同様の方法により、ポリアミドペレットを得た。
得られたペレットは黄色度(YI)=-2、([COOH]-[NH2])=40μeq/g、相対粘度=2.1、融点(Tm)=222℃であった。
セバシン酸(a)に代えてセバシン酸(c)を使用した以外は比較例5と同様の方法により、ポリアミドペレットを得た。
得られたペレットは黄色度(YI)=-3、([COOH]-[NH2])=41μeq/g、相対粘度=2.1、融点(Tm)=222℃であった。
Claims (6)
- セバシン酸を50モル%以上含むジカルボン酸成分と、キシリレンジアミンを70モル%以上含むジアミン成分とを反応させる工程を含むポリアミド樹脂の製造方法であって、
前記セバシン酸中における、下記一般式(A)又は下記一般式(B)で表される化合物の合計含有量が100質量ppm以下である、ポリアミド樹脂の製造方法。
[一般式(A)において、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7及びC8のいずれか一つの炭素原子に対して一つの水酸基が結合し、
C1とC2の間の結合、C2とC3の間の結合、C3とC4の間の結合、C4とC5の間の結合、C5とC6の間の結合、C6とC7の間の結合及びC7とC8の間の結合のいずれか一つが二重結合であり、それ以外は単結合であり;
一般式(B)において、C9、C10、C11、C12、C13、C14及びC15のいずれか一つの炭素原子に対して一つの水酸基が結合し、
C9とC10の間の結合、C10とC11の間の結合、C11とC12の間の結合、C12とC13の間の結合、C13とC14の間の結合、及びC14とC15の間の結合のいずれか一つが二重結合であり、それ以外は単結合である。] - 前記セバシン酸の純度が99.5質量%以上である、請求項1に記載のポリアミド樹脂の製造方法。
- 前記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又は2に記載のポリアミド樹脂の製造方法。
- 前記ジカルボン酸成分と前記ジアミン成分とをリン原子含有化合物の存在下で反応させる、請求項1~3のいずれかに記載のポリアミド樹脂の製造方法。
- 前記リン原子含有化合物が、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カルシウム、及びこれら化合物の水和物からなる群より選ばれる、請求項4に記載のポリアミド樹脂の製造方法。
- メタノールを溶媒として用いる再結晶法によって前記セバシン酸を得る、請求項1~5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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