JPH0248019B2 - - Google Patents

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JPH0248019B2
JPH0248019B2 JP57205495A JP20549582A JPH0248019B2 JP H0248019 B2 JPH0248019 B2 JP H0248019B2 JP 57205495 A JP57205495 A JP 57205495A JP 20549582 A JP20549582 A JP 20549582A JP H0248019 B2 JPH0248019 B2 JP H0248019B2
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JP
Japan
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lactam
polymerization
caprolactam
reaction
copolymer
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JP57205495A
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JPS5996131A (ja
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Masao Ogasa
Masao Nishama
Yasuo Hirano
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明はω−ラクタムのアルカリ重合によつ
て、離型性がよく、かつ衝撃強度の大きいポリア
ミドの成形品を製造する方法に関する。 ω−ラクタムをアルカリ触媒および助触媒の作
用の重合させる方法、いわゆるアルカリ重合法は
公知である。この方法で得られるポリアミドは、
引張強さ、曲げ強さ、初期弾性率などの機械的強
度が優れており、機械部品や工業資材として使用
されている。しかし、この方法で成形品を直接製
造する場合、従来より、金型からの成形品の離型
を容易にするために金型の表面に離型剤を塗布す
るか、又は内部離型剤として低分子量化合物を含
有させる等の方法が用いられていた。金型に離型
剤を塗布する方法では、1回成型するごとに塗布
する必要があり、また塗布を均一に行なうことが
難しく、均一な表面の成形品が得られにくい。特
に複雑な形状の成形品では塗布そのものが不可能
である。また、低分子量化合物を内部離型剤とし
て用いる場合、成形品からの内部離型剤のブリー
ジングが起こるとか、重合速度や物性が低下する
などの問題があつた。 本発明の目的は、ラクタム類のアルカリ重合法
によつて、上記のような欠点のない、即ち離型性
が良好でかつ物性の良好な、特に衝撃強度の大き
いポリアミド成型品を得ることにある。 本発明の目的は ω−ラクタムを (1) アルカリ触媒、 (2) 多官能助触媒および (3) 繰返し単位 (ここでR1は水素原子またはメチル基を示し、
R2は水素原子またはアルキル基を示す。l、m
はそれぞれ1以上の整数である。)を有する共重
合体(A)と、ポリオキシアルキレンジアミンとを、
共重合体(A)中の基
【式】とポリオキシア ルキレンジアミンとのモル比が1:20〜5:1の
割合で、反応させた反応混合物(B) の存在下で重合させることにより達成される。 本発明によれば、離型性が良好で、かつ衝撃強
度の大きいポリアミドが、重合速度および重合率
の低下をもたらすことなく得られる。 本発明で使用される共重合体(A)は、一般にω−
ラクタムには溶解しないため、この共重合体の存
在下で均一にアルカリ重合を行なうことは難し
い。ところが共重合体(A)とポリオキシアルキレン
ジアミンとの反応混合物(B)は意外にも、ω−ラク
タムに非常によく溶解するので、重合反応を支障
なく行なうことができる。 共重合体(A)は、エチレンと側鎖にカルボキシル
基またはエステル基を有するビニルモノマーとの
共重合により得られる。側鎖にカルボキシル基ま
たはエステル基を有するビニルモノマーの具体例
としては、アクリル酸、アクリル酸メチル、アク
リル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリ
ル酸n−ブチル、メタクリル酸、メタクリル酸メ
チル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプ
ロピル、メタクリル酸n−ブチルが挙げられる。
共重合の方法としては、公知のラジカル重合法を
用いればよい。共重合体(A)中の、エチレン基と、
側鎖に極性基を持つたビニルモノマーとのモル比
は6<l/m<25であることが好ましい。l/m
が下限より小さい場合、ω−ラクタムのアルカリ
重合に際して重合速度及び重合率の低下が大き
い。l/mが上限より大きい場合、ポリオキシア
ルキレンジアミンとの反応が困難となりω−ラク
タムの溶解性が悪くなる。また共重合体(A)の分子
量は、500〜50000、特に1000〜20000であること
が好ましい。 ポリオキシアルキレンジアミンとしては 式 H2NR3CH2(−OCH2R4)−oOCH2R5NH2 (式中、R3、R4、R5は、同じか異なる炭素数1
乃至3のアルキレン基を示し、nは2以上の整数
である)で表わされる化合物が使用される。その
具体例としては、ポリオキシエチレンジアミン、
ポリオキシプロピレンジアミン、ポリオキシテト
ラメチレンジアミンが挙げられる。これらの化合
物の分子量は特に限定されないが、200〜60000で
あることが好ましい。 本発明で使用される反応混合物(B)は、上記の共
重合体(A)とポリオキシアルキレンジアミンとを、
180〜270℃の温度で、不活性気体の存在下あるい
は減圧下に反応させることにより得られる。この
場合、ポリオキシアルキレンジアミンの使用量
は、共重合体(A)のカルボキシル基またはエステル
基1モル当り、0.2〜20モルであることが好まし
い。ポリオキシアルキレンジアミンの使用量が上
限を超えると離型効果が減少し、下限より少なく
なると、反応混合物(B)のω−ラクタムに対する溶
解性が悪くなる。また反応時間は反応温度によつ
て異なるが、通常は1時間〜24時間である。この
反応は、共重合体(A)のカルボキシル基またはエス
テル基と、ポリオキシアルキレンジアミンのアミ
ノ基とによるアミド基生成反応で特徴づけられ
る。このアミド基の生成は、赤外スペクトルによ
り確認される。即ち、共重合体(A)にポリオキシア
ルキレンジアミンが一部グラフトしたものと考え
られる。 本発明で使用されるω−ラクタムの具体例とし
ては、γ−ブチロラクタム、δ−バレロラクタ
ム、ε−カプロラクタム、ω−エナントラクタ
ム、ω−カプリルラクタム、ω−ウンデカノラク
タム、ω−ラウリンラクタムが挙げられる。これ
らのω−ラクタムは単独で使用してもよく、2種
以上を併用してもよい。 アルカリ触媒としては、公知のω−ラクタムの
アルカリ重合法において使用される化合物をすべ
て用いることができる。その具体例としては、ア
ルカリ金属、アルカリ土金属、これらの水素化
物、酸化物、水酸化物、炭酸塩、アルキル化物、
アルコキシド、グリニヤール化合物、ソジウムナ
フタレン、さらには上記金属または金属化合物と
ω−ラクタムとの反応生成物、たとえば、ω−ラ
クタムのナトリウム塩、カリウム塩が挙げられ
る。アルカリ触媒の使用量は、ω−ラクタムに対
して、0.05〜10モル%、特に0.2〜5モル%であ
ることが好ましい。 多官能助触媒についても、公知のアルカリ重合
における多官能化合物がすべて使用可能であり、
その具体例としては、トルエンジイソシアネー
ト、4,4′−ジフエニルメタンジイソシアネー
ト、ヘキサチメレンジイソシアネート、ポリメチ
レンポリフエニルポリイソシアネート、カルボジ
イミドで変性されたジイソシアネートなどのポリ
イソシアネート、ヘキサメチレン−1,6−ビス
カルバミドカプロラクタム、N,N′−ジフエニ
ル−P−フエニレンビスカルバミドラクタムなど
のカルバミドラクタム、テレフタロイルクロリ
ド、アジピン酸クロリド、セバシン酸クロリドな
どの酸クロリド、アジポイルビスカプロラクタ
ム、テレフタロイルビスカプロラクタムなどのポ
リアシルラクタムが挙げられる。これらの中で
も、ジイソシアネートおよびカルバミドラクタム
が好ましく使用される。 反応混合物(B)の使用量は、ω−ラクタムに対し
て1〜40重量%であることが好ましい。使用量が
下限より少ないと、得られるポリアミドに良好な
離型性および衝撃強さを付与することができず、
使用量を上限より多くしても効果に差異が認めら
れず、ポリアミド本来の物性が大きく低下するの
で実用的ではない。 反応混合物(B)は、ω−ラクタムのアルカリ重合
の際に直接添加することができるが、ω−ラクタ
ムのアルカリ重合に先立つて、多官能助触媒と反
応させてから添加する方がのぞましい。ω−ラク
タムのアルカリ重合に先立つて反応させる場合、
反応溶媒の存在下または不存在下に、反応混合物
(B)と多官能助触媒とを接触させることによつて、
容易に進行する。反応溶媒としては、たとえば、
ベンゼン、トルエン、キシレン、溶融ω−ラクタ
ムが挙げられる。工業的には、反応生成物から特
に分離する必要のない溶融ω−ラクタムを反応溶
媒として使用することが好ましい。反応温度は、
通常10〜200℃であり、好ましくは80〜150℃であ
る。また、溶融ω−ラクタムを反応溶媒として使
用する場合の反応温度は、その融点以上の温度で
ある。 多官能助触媒の使用量は、その官能基数(a)が、
反応混合物(B)中のアミノ基数(側鎖にカルボキシ
ル基を有するビニルモノマーを共重合成分とする
共重合体(A)を用いる場合には、カルボキシル基数
をも含める)より多くなる割合で、特に1<a/
b≦2になる割合で使用することが好ましい。多
官能助触媒の使用量がこの下限より少ないと、速
度が遅くなり、得られたポリアミドの重合率は低
くなる。また、この上限より多くても効果は変わ
らない。 本発明におけるω−ラクタムのアルカリ重合
は、公知の方法に従つて行なうことができる。 重合温度は、重合すべきω−ラクタムの融点以
上であり、かつ生成ポリアミドの融点未満の温度
である。重合時間は、通常、2時間以下である。 本発明において、実質的に重合反応を阻害しな
い可塑剤、充填剤、繊維、発泡剤、染顔料、さら
には酸化防止剤などの安定剤の存在下に、ω−ラ
クタムを重合させることもできる。好ましい可塑
剤としてはN−アルキルピロリドン、ジアルキル
イミダゾリジノンが挙げられ、その使用量はω−
ラクタムに対して通常2〜25重量%である。充填
剤の具体例としては、炭酸カルシウム、ワラスト
ナイト、カオリン、黒鉛、石こう、長石、雲母、
アスベスト、カーボンブラツク、二硫化モリブデ
ンが挙げられる。繊維の具体例としては、ミルド
グラス、繊維状マグネシウム化合物、チタン酸カ
リウム繊維、鉱物繊維、グラフアイト繊維、ボロ
ン繊維、スチール繊維が挙げられる。充填剤およ
び/または繊維の使用量は、ω−ラクタムに対し
て通常2〜50重量%である。発泡剤の具体例とし
ては、ベンゼン、トルエン、キシレンが挙げら
れ、その使用量はω−ラクタムに対して通常1〜
15重量%である。 本発明は、キヤステイング法または反応射出成
形法によつて、ω−ラクタムから直接に丸棒、
板、パイプあるいは自動車部品などの成形品を製
造する方法として有用である。さらに、本発明に
よつて得られたポリアミドをチツプにし、これを
用いて射出成形法、押出成形法などによつて各種
成形品、シート、繊維などに形成することも可能
である。 つぎに、実施例を示す。以下において、重合速
度は、モノマー液の混合を開始してからモノマー
液が非流動化するまでの時間で示した。また、離
型性の評価は、試験管中で重合を行ない、モノマ
ー液の混合を開始してから重合物がガラス壁より
はく離するまでの時間で示した。成形物中のモノ
マー含量はJIS K6810準じて測定した。アイゾツ
ト衝撃強さ(ノツチ付)は、ASTM D256−56
に従つて、絶乾状態で測定した。赤外線吸収スペ
クトルは赤外分光光度計(島津製作所製、IR−
430)で測定した。 実施例 1 エチレン−アクリル酸エチル共重合体
(NUC6070、日本ユニカー製、アクリル酸エチル
含量:8.5モル%、M.I.250)50g、ポリオキシプ
ロピレンジアミン(ジエフアーミンD−2000、ジ
エフアーソンケミカル社製、分子量約2000)
522.5gを1の三つ口フラスコに導入し、1mm
Hgの減圧下で撹拌しながら、240℃で13時間反応
させた。得られた淡黄色の反応混合物の赤外吸収
スペクトルには、1660cm-1のアミド基による吸収
が認められた。 反応混合物3gをε−カプロラクタム26gに
110℃で溶解させ、ヘキサメチレンジイソシアネ
ート0.83gを加えて、約30分間反応させた。一方
で溶解したε−カプロラクタム30gにナトリウム
メチラート0.27gを加え、約110℃で反応させ、
生成したメタノールを減圧下で除去してアルカリ
触媒液を作つた。次に両者を混合撹拌し、その混
合物をただちに160℃のオイルバス中に浸してあ
る内径30mmの試験管中に入れ、乾燥窒素を通しな
がら混合物の非流動化時間およびガラス壁より離
型する時間を測定した。この重合反応の場合、ヘ
キサメチレンジイソシアネートのε−カプロラク
タム全体に対する濃度は1/100モル%、アルカリ
触媒であるナトリウムカプロラクタムのε−カプ
ロラクタム全体に対する濃度は1/100モル%であ
る。 実施例 2 ナトリウムカプロラクタムのε−カプロラクタ
ム全体に対する濃度が1/200モル%である以外は
実施例2と同様の重合試験を行なつた。 比較例 1 ヘキサメチレンジイソシアネート0.87gを実質
的に無水のε−カプロラクタム29gを加え、110
℃で30分間保つた。一方で溶融したε−カプロラ
クタム30gにナトリウムメチラート0.28gを加
え、約110℃で反応させ生成したメタノールを減
圧下で除去してアルカリ触媒液を作つた。以下、
実施例1と同様にして重合試験を行なつた。この
場合、ヘキサチメレンジイソシアネートのε−カ
プロラクタム全体に対する濃度は1/100モル%、
アルカリ触媒であるナトリウムカプロラクタムの
ε−カプロラクタム全体に対する濃度は1/100モ
ル%であつた。 比較例 2 ナトリウムカプロラクタムのε−カプロラクタ
ム全体に対する濃度が1/200モル%である以外は
比較例1と同様の重合試験を行なつた。 以上の各実施例および比較例の結果を第1表に
示す。
【表】 実施例 3 エチレン−アクリル酸エチル共重合体
(NUC6070、日本ユニカー製、アクリル酸エチル
を8.5モル%含む、M.I.250)16.6g、ポリオキシ
プロピレンジアミン(ジエフアーミンD−2000、
ジエフアーソンケミカル社製、分子量約2000)
522.5gを1の三つ口フラスコに導入し、1mm
Hgの減圧下で撹拌しながら、240℃で14時間反応
させた。 反応混合物12gをε−カプロラクタム17gに
110℃で溶解させ、ヘキサメチレンジイソシアネ
ート0.70gを加えて、約30分間反応させた。一方
で、溶融したε−カプロラクタム30gにナトリウ
ムメチラート0.22gを加え、約110℃で反応させ
生成したメタノールを減圧下で除去してアルカリ
触媒液を作つた。以下、実施例1と同様にして重
合試験を行なつた。なお、アルカリ触媒および助
触媒のε−カプロラクタム全体に対する濃度はと
もに1/100モル%であつた。 重合速度は1分10秒、離型時間は2分30秒、モ
ノマー含量は1.52wt%であつた。 実施例 4 実質的に無水のε−カプロラクタム500gをフ
ラスコに入れ、110℃で溶解した。このフラスコ
にナトリウムメチラート粉末2.07gを添加し、減
圧により副生するメチルアルコールを除去してア
ルカリ触媒液を作つた。一方で、110℃に保つた
無水のε−カプロラクタム290gに、実施例3で
合成した反応混合物200gおよびヘキサメチレン
ジイソシアネート13.2gを加え、均一に混合し、
110℃で30分間反応させた。次に両者を混合撹拌
し、その混合物をただちに、160℃に加熱した縦
300mm、横300mm、厚さ20mmのサイズの金型に入
れ、続いて金型を160℃のオイルバス中で15分間
保持した。成型品の金型からの取り出しは非常に
容易であつた。得られた成型品の衝撃強さ(ノツ
チ付)は、11.0Kgcm/cmであつた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ω−ラクタムを (1) アルカリ触媒、 (2) 多官能助触媒および (3) 繰返し単位 (ここでR1は水素原子またはメチル基を示し、
    R2は水素原子またはアルキル基を示す。l、m
    はそれぞれ1以上の整数である。)を有する共重
    合体(A)と、ポリオキシアルキレンジアミンとを、
    共重合体(A)中の基【式】とポリオキシア ルキレンジアミンとのモル比が1:20〜5:1の
    割合で、反応させた反応混合物(B) の存在下で重合させることを特徴とするポリアミ
    ドの製法。
JP20549582A 1982-11-25 1982-11-25 ポリアミドの製法 Granted JPS5996131A (ja)

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