JPH0438766B2 - - Google Patents

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JPH0438766B2
JPH0438766B2 JP23374287A JP23374287A JPH0438766B2 JP H0438766 B2 JPH0438766 B2 JP H0438766B2 JP 23374287 A JP23374287 A JP 23374287A JP 23374287 A JP23374287 A JP 23374287A JP H0438766 B2 JPH0438766 B2 JP H0438766B2
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【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) 本発明は12−アミノドデカン酸の2段重合法に
関するもので、より詳細には、12−アミノドデカ
ン酸を、前重合ならびに後重合の2段階で重合
し、その際重合生成物に粘度安定剤を添加して後
重合することにより、極めて高分子量のナイロン
−12を得る12−アミノドデカン酸の2段重合法に
関する。 (従来の技術) 1,2−アミノドデカン酸を溶融状態で重合
し、ナイロン−12を製造する方法は知られてい
る。この方法を連続的に行う場合、粉体状の12−
アミノドデカン酸を重合槽の上部から連続的に供
給し、これを重合槽内で加熱することにより溶融
状態で重合反応が進行し、重合槽の下部から生成
重合体を連続的に取り出す方法が行われている。
このような重合方法においては、アミノ基とカル
ボキシル基との縮合反応に伴ない水が副生する。
この水の量は重合槽内の溶融物の上部ほど多く、
溶融物の下部に向かうにつれて減少するが、いず
れにしても、ナイロン−12の重合に際して水が副
生することは避けられない。 また、上記従来の重合方法においては、溶融物
の下部においては、溶融物の自重により加圧状態
におかれ、さらに、遊離アミノ基および遊離カル
ボキシル基の濃度が稀薄になつているため、アミ
ノ基とカルボキシル基との脱水縮合反応は進み難
くなり、十分に高分子量のナイロン−12は得るこ
とができない。 したがつて、より高い分子量を有するナイロン
−12を得ようとする場合には、上記重合方法によ
つて得られた十分に高くない分子量のナイロン−
12を、同じ重合槽または別の重合槽内で常圧乃至
減圧下に、さらに高い重合温度で重合を進めると
いう、不連続の2段重合方法を採用しなければな
らない。 この不連続2段重合方法において、最終生成物
である高分子量ナイロン−12の分子量の調節は、
後段の重合における重合体の温度、滞留時間、水
の副生量などを調節することによつて行われる
が、このような条件を微妙に調節することは極め
て困難であり、それがために最終製品であるナイ
ロン−12の分子量はバラツキが大きく、このよう
なナイロン−12の製造方法は好ましい方法とはい
えない。 さらに、この不連続の2段重合方法において
は、重合反応を終了して、重合槽からナイロン−
12を取り出す際、重合槽内には、かなりの量のナ
イロン−12が器壁に付着した状態で残留する。こ
れは、該重合が溶融状態で行われるため避けるこ
とのできない問題であるが、この残留物は、重合
反応を不連続的に繰り返す間に、長時間の熱履歴
を受けるため、次第に劣化し、この劣化したナイ
ロン−12が、製品のナイロン−12に混入してくる
ため、結果として、製品のナイロン−12の品質は
低下してしまう。したがつて、このような不都合
を防止するためには、重合槽内をしばしば洗浄す
ることが行われるが、この場合は、洗浄時間の浪
費による生産性の低下と、洗浄資材の浪費による
経済的な損失が避けられないという問題が生じ
る。 (問題点を解決するための手段) 本発明によれば、12−アミノドデカン酸を第一
重合槽内で前重合させ、98%硫酸中1g/100ml
の濃度で25℃で測定した相対粘度が1.35乃至2.20
の前重合生成物を製造する第1工程と、該前重合
生成物に粘度安定剤を混合し、これを第2重合槽
内で後重合させ、相対粘度が1.9乃至3.5のナイロ
ン−12を製造する第2工程、とからなることを特
徴とする12−アミノドデカン酸の2段重合法が提
供される。 本明細書において、相対粘度(ηr)とは、下記
式 ηr=η/ηo 式中、ηは98%H2SO4中1g/100mlの濃度
で、25±0.05℃で測定した試料の粘度であり、ηo
は上記条件で測定した98%H2SO4の粘度である と定義される。(測定法JIS K 6810) (作 用) 本発明は、12−アミノドデカン酸の重合を、前
重合工程と、後重合工程の2段階に亘つて行い、
前重合工程で得られた、相対粘度が1.35乃至2.20
の前重合生成物に粘度安定剤を添加して後重合す
ることによつて、相対粘度が1.9乃至3.5という高
分子量のナイロン−12を製造するものであり、こ
の方法によれば、短かい重合時間で、均質な高分
子量のナイロン−12が容易に得られるという特徴
を有する。 一般に、ポリアミドの重合に際して、ポリアミ
ドの重合に伴なう粘度上昇を抑制するために粘度
安定剤を添加することはよく知られている。しか
しながら、本発明では、12−アミノドデカン酸の
重縮合に際して、重合生成物の粘度が比較的低い
前重合工程では粘度安定剤を添加することなく前
重合を行ない、得られる前重合生成物に粘度安定
剤を添加して後重合を行うのである。即ち、前重
合生成物に粘度安定剤を添加することにより、後
重合工程における粘度上昇が抑制され、これによ
りアミノ基とカルボキシル基との間の脱水縮合が
促進され且つ副生する水の除去も容易となつて、
短かい重合時間で均質でしかも高分子量のナイロ
ン−12を製造することが可能となるのである。 また、粘度上昇が抑制されることにより、後重
合生成物の抜き出しも容易に行われ、劣化したナ
イロン−12の混入による品質低下の問題も解消さ
れることになる。 粘度低下剤の添加量と粘度低下との関係を、ス
テアリン酸を例として示すと、第5図の通りであ
る。 (好適態様の説明) 本発明の重合方法の一例を図面を参照して説明
する。 第1図は、本発明の2段重合法の一例を実施す
るために使用される重合装置の縦断面図であり、
第2図は第1図のA−A線断面図、第3図、第4
図は、第1図のB−B線断面図である。 縦型の第1重合槽(前重合槽)の上部には単量
体供給口2および排気口3が設けられ、下部には
前重合生成物排出口4が設けられ、その外周側壁
には加熱用ジヤケツト5が設けられている。第1
重合槽1の内部の中央よりやや上方には、加熱器
6が設けられており、この加熱器は、重合槽の縦
中心軸を軸心とする同心状に配設された、4個の
内部に熱媒流通路7を有する円筒状の加熱板8
と、各加熱板の下部に連結された熱媒流通路7に
熱媒を供給するための3本の熱媒供給管9と、さ
らに各加熱板8の下部に連結された熱媒を排出す
るための3本の熱媒排出管10とから構成されて
いる。加熱器6の上方部には、各加熱板8の間と
加熱器6と重合槽1の内壁との間に位置し回動す
る撹拌羽根11を有する回転撹拌機12が設けら
れ、モータMによつて回転されるようになつてい
る。 単量体供給口2の上部には、単量体計量フイー
ダー14と、不活性ガス供給管15、及びそれに
連結された不活性ガス計量フイーダー16が設け
られ、単量体と不活性ガスは、それぞれの供給口
から供給され、単量体供給管内17で混合された
状態で重合槽1に供給される。 第2重合槽(後重合槽)30は、横型の配置を
とり、断面が円筒形(第3図)、または逆かまぼ
こ形(第4図)であつて、その中心軸がほぼ水平
になるように配置されており、横方向の一端部の
下部には前重合生成物供給口31、他端部の下部
には重合体排出口32が設けられ、該排出口には
それに連結して排出管33が設けられており、こ
の排出管内には、モータM3によつて駆動される
スクリユー抜出機34が設けられている。第2重
合槽30の横方向一端部の上部には不活性ガス供
給口35が設けられ、横方向他端部の上部には排
気口36が設けられている。また、第2重合槽3
0の外周壁には加熱用ジヤケツト37が設けら
れ、第2重合槽30の内部には、第2重合槽30
の横中心軸に沿つてそのやや下方に位置する撹拌
軸38を有し、撹拌軸38には撹拌翼39が取り
付けられ、モータM2によつて回転される撹拌機
が設けられている。 第2重合槽30は、このように横型の配置をと
るが、溶融物充填部47の上方にヘツドスペース
48を有することが、後重合工程で副生する水を
強制的に除去する上で極めて重要である。即ち、
溶融物表面と接触するように横長手方向にヘツド
スペースを設け、しかもこれに直角方向に溶融物
を撹拌する撹拌機構39を設けたことにより、溶
融物47内の水分等はヘツドスペース48内に容
易に揮散されることになる。 第1重合槽1の前重合生成物排出口4と、第2
重合槽30の前重合生成物供給口31とは重合体
移送管40およびギヤーポンプ41とによつて連
結されている。重合体移送管40およびギヤーポ
ンプ41の周りには、加熱用ジヤケツト42が設
けられている。 粘度安定剤槽43の下部と重合体移送管40と
は、粘度安定剤供給管44およびギヤーポンプ4
5によつて連結され、粘度安定剤が前重合体に添
加混合されるようになつている。粘度安定剤槽4
3、粘度安定剤供給管44およびギヤーポンプ4
5の外周にはそれぞれ加熱用ジヤケツト46が設
けられている。 第1重合槽1としては、それ自体公知のもので
あつてよく、円筒容器でその下部は逆円錐状にな
つている。第1重合槽1の下部は皿状乃至ドーム
状であつてもよい。 第1重合槽1の深さ(H1)と内径(D1)との
比H1/D1は一般に2.0乃至8.0である。 単量体計量フイーダー14には、単量体タンク
(図示せず)から管18を通して単量体である粉
体状の12−アミノドデカン酸が供給され、単量体
計量フイーダーで所望の供給速度に計量された単
量体が、単量体供給口2から第1重合槽1に供給
される。12−アミノドデカン酸は、粒子径が120
メツシユのタイラー標準篩を通過するようなもの
が好ましく、さらに、0.1重量%以下の水分含有
量に簡素去されていることが好ましい。 管19からの不活性ガスは、不活性ガス計量フ
イーダー16で所望の供給速度に計量され、不活
性ガス供給管15を通つて、単量体計量フイーダ
ー14の単量体出口で単量体と混合され、単量体
供給管17を通つて単量体供給口2から第1重合
槽1に供給される。 12−アミノドデカン酸と不活性ガスとの供給割
合は、12−アミノドデカン酸1Kg当り、標準状態
換算で0.003乃至0.02m3の不活性ガス量となる割
合が好ましい。不活性ガスの供給量が上記範囲よ
りも少ないと、単量体供給口2において、単量体
による閉塞が生じ易く、また、不活性ガスの供給
量が上記範囲よりも多いと、排気口3から重合反
応に伴なつて副生する水蒸気と共に逃散する12−
アミノドデカン酸の量が増加して、原単位が悪く
なる。 なお、不活性ガス供給管15を単量体供給管1
7の中にまで挿入し、単量体給管17の内部で開
口するようにしてもよい。 排気口3からは、12−アミノドデカン酸の重合
反応に伴なつて副生した水蒸気が不活性ガスと共
に第1重合槽外に排出される。 加熱用ジヤケツト5は、第1図に示すように全
体を1個にしてもよく、また、2個以上に分割し
てもよい。加熱用ジヤケツト5を2個以上に分割
した場合は、重合反応物の縦方向の温度分布を任
意に調節することができるという利点がある。 加熱用ジヤケツト5に通す熱媒としては、使用
温度に応じて、液状およびガス状のいずれの熱媒
も使用することができる。 熱媒としては、例えば、水、芳香族化合物など
を使用することができる。 熱媒供給管9は、その一方を加熱用ジヤケツト
5に連結し、他方を各加熱板8の下部に連結して
加熱用ジヤケツト内の熱媒を加熱板8の各々の熱
媒流通路7に供給するように設けられているが、
熱媒供給管9を加熱用ジヤケツト5に連結しない
で、加熱用ジヤケツト内の熱媒とは別の熱媒を供
給できるようにしてもよい。そうすることによつ
て、加熱用ジヤケツト内の熱媒の温度とは、別の
独立した温度調整が可能になる。熱媒供給管9な
らびに熱媒排出管10は1本でも、または2本以
上の適宜の本数であつてもよい。 本明細書においては、第1重合槽1内における
重合を「前重合」、第2重合槽30内における重
合を「後重合」という。 第1重合槽1内には、12−アミノドデカン酸お
よびその予備重合物が溶融液相状態で存在する。
12−アミノドデカン酸の供給量は、重合槽内にお
ける反応物の滞留時間を約4乃至9時間となるよ
うな量に調節する。重合槽内の内容物の液面が加
熱板8を完全に覆い、かつ、撹拌羽根11が取付
けられた撹拌アーム13のやや下方に位置するよ
うに一定に維持する。 第1重合槽内の内容物の液相部の温度は、一般
に180乃至340℃の範囲内の温度に維持して重合反
応を行うことができるが、その際、該液相部の上
部の温度を180乃至260℃、特に200乃至220℃に、
中央部の温度を200乃至260℃、特に220乃至240
℃、下部の温度を220乃至280℃、特に230乃至250
℃に維持して行うことが好ましく、液相部の上
部、特に液面近傍部分の温度を上記範囲内に維持
することが重要である。液相部上部の温度が上記
範囲より低いと液面近傍において12−アミノドデ
カン酸の溶融が遅くなり、液面近傍において固体
の含有量が増加し、円滑な撹拌が困難になる。ま
た、上記範囲よりも高い場合には、重合反応によ
つて副生する水の蒸発が激しくなり、液面近傍が
発泡状態になるため、液面のレベル調節が困難に
なり、さらに第1重合槽内気相部の温度が高くな
り過ぎて後述するような障害が発生する。 すなわち、第1重合槽内の気相部の温度は、
190乃至200℃の範囲内の温度に維持することが好
ましく、気相部の温度が上記範囲よりも高いと、
単量体供給口2の付近で12−アミノドデカン酸が
溶融して器壁に付着するため、単量体供給口2
や、排気口3を閉塞する傾向が大きくなるという
欠点が生じるのである。 また、気相部の温度が上記範囲よりも低い場合
には、液相部の液面において粉体状の12−アミノ
ドデカン酸の溶融が遅くなり、前記同様に円滑な
撹拌が困難になるという問題が生ずる。 12−アミノドデカン酸の重合反応は0.5Kg/cm2
(ゲージ圧)以下の圧力下に行う。特に該気相部
の圧力を0乃至1000mmH2O(ゲージ圧)、特に3
乃至500mmH2O(ゲージ圧)の範囲内に維持する
ことが好ましい。該気相部の圧力が上記範囲より
も低いと、フランジ部、オープン管などのシール
不良部からの空気の浸入の恐れがある。また、上
記範囲よりも高いと12−アミノドデカン酸の円滑
な供給が困難になる。 第1重合槽内の内容物の上層部においては、単
量体および低重合体の含有率が大きいため、重縮
合反応に伴なつて副生する水の量も多く、この水
を効率的に除去する必要があるが、撹拌羽根11
が各加熱板8の間に位置していることによつて、
撹拌効率も高まり、水の除去を効率的に行うこと
ができる。 前重合生成物排出口4から取り出された前重合
生成物は、ギヤーポンプ41によつて重合体移送
管40内を移送され、溶融状態のまま連続的に前
重合生成物供給口31から第2重合槽30内に送
り込まれる。この際、重合体移送管40およびギ
ヤーポンプ41の周囲には加熱用ジヤケツトが設
けられており、前重合生成物が移送中に温度が低
下することを防止する。 前重合生成物は、相対粘度が1.35乃至2.20、一
般に5000乃至20000の数平均分子量を有する。第
1重合槽だけでもつと高分子量のナイロン−12を
製造するには、重合条件を変更することによつて
可能になることが考えられるが、実際には、重合
槽内の内容物の下部においては殆んど重合が進ま
ず、第1重合槽のみで高分子量のナイロン−12を
得ることは困難である。 本発明においては、前重合生成物を、第2重合
槽に供給し、さらに後重合することによつて、よ
り高分子量のナイロン−12を製造することができ
るものである。 重合体移送管40内を移送中の前重合生成物に
は、粘度安定剤供給槽から供給される粘度安定剤
がギヤーポンプ45によつて混入される。 本発明において使用する粘度安定剤としては、
モノカルボン酸、ジカルボン酸、モノアミンおよ
びジアミンからなる群から選ばれた1種または2
種以上の化合物を挙げることができる。 カルボン酸としては、例えば、酢酸、プロピオ
ン酸、酪酸、カプロン酸、ステアリン酸、安息香
酸等の如き炭素原子数1乃至20個を有する脂肪族
または芳香族炭化水素のモノカルボン酸誘導体が
挙げられる。 ジカルボン酸としては、例えば、アジピン酸、
セバチン酸、ドデカン2酸等の如き炭素原子数6
乃至12個を有する脂肪族または芳香族炭化水素の
ジカルボン酸誘導体が挙げられる。 モノアミンとしては、例えば、メチルアミン、
エチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミ
ン、ラウリルアミン等の如き炭素原子数1乃至12
個を有する脂肪族炭化水素のモノアミン誘導体が
挙げられる。 ジアミンとしては、例えば、ヘキサメチレンジ
アミン、ノナメチレンジアミン、メタキシリレン
ジアミン、パラキシリレンジアミン等の炭素原子
数6乃至8個を有する脂肪族または芳香族炭化水
素のジアミン誘導体が挙げられる。 前重合生成物に上記粘度安定剤を添加混入し、
次いで後重合することにより、重合反応が極めて
安定して再現性良く行うことができ、さらに、粘
度安定剤の添加量を変化させることにより、得ら
れるナイロン−12の分子量(比粘度)を幅広い範
囲において任意に変化させることができる。すな
わち、粘度安定剤の添加割合を増加させると、重
合体の分子量は小さくなり、添加割合を減少させ
ると重合体の分子量は大きくなる。 前重合生成物に対する粘度安定剤の添加割合
と、ナイロン−12の分子量との関係は、前重合生
成物の分子量や、後重合の際の重合条件等に依存
するので必ずしも明瞭に規定することはできない
が、前重合生成物の数平均分子量が約5000乃至
20000である場合、一般に粘度安定剤の添加量を、
前重合生成物の構造単位1モル当り1/90乃至
1/5000モルの範囲内で変化させることにより、
ナイロン−12の相対粘度を1.9乃至3.5(数平均分
子量14700乃至43200に相当する)の範囲内で任意
に調節することができる。 粘度安定剤の添加割合が上記範囲よりも小さい
と、相対粘度が上記範囲よりも大きいナイロン−
12が得られるが、このものは、連続運転中に相対
粘度のバラツキが大きくなり、均質なナイロン−
12を安定して製造することが困難になる。また、
粘度安定剤の添加割合が上記範囲よりも大きい
と、生成するナイロン−12の相対粘度はあまり増
大せず、高分子量のナイロン−12を得ることがで
きなくなる。 第2重合槽における撹拌翼39は、撹拌軸38
の回転によつて重合槽内の溶融重合体が、前重合
生成物供給口31の側からナイロン−12排出口3
2の側に移動され、かつ、撹拌軸38に垂直な面
方向に撹拌混合されるような機能を有する形状で
あることが必要である。撹拌翼としてはかかる機
能を有するものであれば、どのような形状のもの
でも任意に使用することができる。 また、撹拌翌39の先端は、第2重合槽の下部
の内壁面にできるだけ近接するように撹拌機を設
けることが必要である。撹拌翼39の先端と第2
重合槽30の下部の内壁面との間隔が大きいと、
該内壁面近傍の重合体は移動し難いので、長時間
熱履歴を受け、次第に熱劣化し、この劣化したナ
イロン−12が生成重合体の中に混入し、品質の低
下を招くことになる。 かくして、前重合生成物供給口31から供給さ
れた前重合生成物は、溶融状態で重合槽内を上記
撹拌翼による撹拌を受けながら排出口32の側に
移動し、その間に更に重合が進み、分子量が増大
し、高分子量のナイロン−12として取り出され
る。第2重合槽内の重合体の量は、重合槽の内容
積の30乃至60%を占めるような量であることが好
ましく、また重合槽内は200乃至280℃、特に230
乃至270℃の範囲に維持することが好ましい。 さらに、後重合の際に副生する水を強制的に系
外に除去しながら後重合を進めることが好まし
く、その手段としては、第2重合槽30内の上部
気相部(ヘツドスペース)48に、不活性ガス供
給口35から乾燥した窒素ガスのような不活性ガ
スを供給し、該ヘツドスペースを流通させて、液
相部から発生する水蒸気と共に排気口36から系
外に除去するか、または、乾燥した不活性ガスを
供給し、あるいは供給しないで、該ヘツドスペー
スを減圧状態にすることによつて、副生した水を
排気口から系外に除去する方法などが適用され
る。 不活性ガスとしては、乾燥した窒素ガスが最も
有利に使用され、その乾燥の程度は、不活性ガス
1Nm3中水分が0.1g以下であることが好ましい。
また、不活性ガスの供給量は、副生する水の量に
応じ適宜調節することができるが一般に前重合生
成物1Kg当り、標準状態換算で0.03m3以下である
ことが好ましい。 前述したヘツドスペースを減圧する方法におい
ては、ヘツドスペースの絶対圧を100乃至600mm
Hg、好ましくは200乃至400mmHgの範囲内の圧力
になるように維持することが好ましく、その方法
としては、排気口36に適当な排気ポンプまたは
真空ポンプ(図示せず)を連結することによつて
容易に行うことができる。ヘツドスペースの圧力
が上記範囲よりも小さいと、水の蒸発が激しくな
り過ぎて、重合体の局所的に温度低下を来たすお
それがあり、また上記範囲よりも大きいと水の除
去効率が低下する。 重合反応の進行に伴なつて副生する水は、撹拌
翼39作用により、粘稠な液相部から気相部(ヘ
ツドスペース)への移行が極めてスムーゾに行わ
れ、しかも水の蒸発は局所的ではなく、液相部の
界面全域に広がるため、水の蒸発潜熱によつて重
合体が局所的に温度低下を来たすことがなく、均
質な重合体を得ることができる。第2重合槽にお
ける重合体の滞留時間は2乃至8時間であること
が好ましい。 (発明の効果) 本発明方法は、第1重合槽において、前重合を
行う第1工程と、第2重合槽において後重合を行
う第2工程とを組合わせ、それぞれの重合工程に
おける重合条件を特定し、さらに、前重合生成物
に粘度安定剤を添加して後重合させることによ
り、所望の狭い範囲内に調節された高い分子量を
有するナイロン−12を長期間に亘つて安定状態で
製造することができると共に、重合時間、特に第
2工程における重合時間を短縮させることがで
き、また、重合体が局部的に重合槽内に長時間滞
留することがないため、長時間の熱履歴を受ける
ことによつて劣化した重合体が製品中に混入する
こともなく、安定した高品質のナイロン−12が得
られるというすぐれた効果を奏しうるものであ
る。 (実施例) 実施例 1〜5 第1図に示すような12−アミノドデカン酸の連
続重合装置を使用して、12−アミノドデカン酸の
2段連続重合を行なつた。 第1重合槽1の内径は1.15mであり、その内高
は3.8mであり、内容積は2.9m3であり、加熱板8
の厚さは0.5cmであり、縦方向の幅は50cmであり、
撹拌羽根11はくし型形状で、加熱板と重なり合
つた部分の長さは25cmであつた。 第2重合槽30の内径は0.61mでありその内長
は1.75mであり、撹拌機はメガネ型形状の撹拌翼
20個を有するものであつた。 第1重合槽の内容物を、約1.9m3でその液面が
加熱板の上端より約10cm上方になるように維持し
ながら、加熱用ジヤケツトおよび加熱板に熱媒と
して約230℃のKSK−oilを循環させ、撹拌機を
6r.p.mで回転させた。 単量体供給口2から粉体状の12−アミノドデカ
ン酸を、前重合体排出量に見合う供給速度で、1
時間当り2Nm3の窒素ガスと共に第1重合槽に連
続的に装入した。第1重合槽の気相部の温度は
190℃で、圧力は10mmAq.Gであり、液相部(内容
物)の温度は、最上部210℃、中央部230℃、下部
240℃に維持した。第1重合槽内の滞留時間が約
4.8時間になるようにして12−アミノドデカン酸
を重縮合させ、前重合生成物排出口からギヤーポ
ンプ41の回転数を調節することによつて1時間
当り所定量の速度で前重合生成物を取り出した。 前重合生成物の数平均分子量は10600(相対粘度
1.67)水分は0.4重量%、融点は176℃であつた。 前記前重合生成物を前記排出量と同じ速度で移
送管40を経て第2重合槽30に供給し、同時に
粘度安定剤槽43中から溶融状態にあるステアリ
ン酸を、ギヤーポンプ45によつて粘度安定剤供
給管44を経て、移送管40中を移送されている
前重合生成物の構造単位1モル当り1/1800モル
の速度で、前重合生成物中に混入した。第2重合
槽内の重合体の量は第1表に示す滞留時間に見合
うように維持されるように調節した。 加熱用ジヤケツト37および42に熱媒を通し
て、第2重合槽内の重合体の前重合生成物供給口
付近およびナイロン−12排出口付近の温度が、第
1表に示す温度になるように調節した。 第2重合槽の気相部(ヘツドスペース)には、
不活性ガス供給口35から乾燥窒素ガスを第1表
に示す速度で供給し、排気口36から窒素ガスお
よび水蒸気を除去しながら、気相部の圧力を20mm
H2O.Gに維持した。 第2重合槽30の撹拌機38を8r.p.mで回転さ
せた。 第2重合槽30への前重合生成物の供給速度、
第2重合槽内の重合体の滞留時間、第2重合槽内
の上記個所の重合体の温度、第2重合槽気相部へ
の窒素ガスの供給速度、得られたナイロン−12の
相対粘度、末端アミノ基量および融点を第1表に
示す。 尚相対粘度の測定方法は、次の通りである。 相対粘度測定方法(JIS K 6810に準拠) 1 試料(前重合生成物或いはナイロン12)約
250mgを0.1mgまで精秤し、100ml共栓フラスコ
に移す。 2 次に98%硫酸を1g/100mlの濃度になる様
に加える。 3 回転子を入れマグネチツクスターラーを用い
て4時間以上撹拌し完全に溶解する。 4 6時間経過した後溶解度を15mlホールピペツ
トでとりキヤノンフエンスケ粘度計に移す。 5 20±0.05℃に調節した恒温水槽中に入れ30分
間放置する。 6 粘度管の上部刻線から下部刻線間の流下所要
秒数をストツプウオツチで3回測定し、その平
均値をとる。 7 同様に溶媒である硫酸の所要秒数を測定す
る。 8 次式により相対粘度を求める。 相対粘度=試料溶液の流下秒数/98%硫酸の流下秒数
(Industrial Application Field) The present invention relates to a two-stage polymerization method for 12-aminododecanoic acid, and more specifically, 12-aminododecanoic acid is polymerized in two stages, prepolymerization and postpolymerization, and This invention relates to a two-stage polymerization method of 12-aminododecanoic acid, in which nylon-12 of extremely high molecular weight is obtained by adding a viscosity stabilizer to the polymerization product and post-polymerizing it. (Prior Art) A method for producing nylon-12 by polymerizing 1,2-aminododecanoic acid in a molten state is known. When this method is carried out continuously, powdered 12-
A method is used in which aminododecanoic acid is continuously supplied from the top of the polymerization tank, the polymerization reaction proceeds in a molten state by heating it in the polymerization tank, and the produced polymer is continuously taken out from the bottom of the polymerization tank. It is being said.
In such a polymerization method, water is produced as a by-product as a result of the condensation reaction between amino groups and carboxyl groups.
The amount of this water is larger in the upper part of the melt in the polymerization tank.
It decreases toward the bottom of the melt, but in any case, it is inevitable that water will be produced as a by-product during the polymerization of nylon-12. In addition, in the conventional polymerization method described above, the lower part of the melt is under pressure due to its own weight, and furthermore, the concentration of free amino groups and free carboxyl groups is diluted, so amino groups The dehydration condensation reaction between nylon and carboxyl groups becomes difficult to proceed, making it impossible to obtain nylon-12 with a sufficiently high molecular weight. Therefore, when trying to obtain nylon-12 with a higher molecular weight, nylon-12 with a not sufficiently high molecular weight obtained by the above polymerization method must be used.
A discontinuous two-stage polymerization method must be adopted in which the polymerization of 12 is carried out in the same polymerization tank or in a separate polymerization tank under normal pressure or reduced pressure and at a higher polymerization temperature. In this discontinuous two-stage polymerization method, the molecular weight of the final product, high molecular weight nylon-12, is adjusted by
This is done by adjusting the temperature of the polymer, residence time, amount of water produced as a by-product, etc. in the latter stage of polymerization, but it is extremely difficult to finely adjust these conditions, and this results in The molecular weight of the product nylon-12 varies widely, and such a method for producing nylon-12 cannot be said to be a preferable method. Furthermore, in this discontinuous two-stage polymerization method, after the polymerization reaction is completed, the nylon is removed from the polymerization tank.
When taking out nylon-12, a considerable amount of nylon-12 remains in the polymerization tank, adhering to the vessel walls. This is an unavoidable problem because the polymerization is carried out in a molten state, but as the polymerization reaction is repeated discontinuously, this residue undergoes a long thermal history, so it gradually deteriorates. This degraded nylon-12 is mixed into the nylon-12 product, resulting in a decrease in the quality of the nylon-12 product. Therefore, in order to prevent such inconveniences, the interior of the polymerization tank is frequently cleaned, but in this case, productivity is reduced due to wasted cleaning time, and economical costs are lost due to wasted cleaning materials. The problem arises that significant losses are unavoidable. (Means for Solving the Problems) According to the present invention, 12-aminododecanoic acid is prepolymerized in a first polymerization tank, and 1 g/100 ml of 12-aminododecanoic acid is prepared in 98% sulfuric acid.
Relative viscosity measured at 25°C at a concentration of 1.35 to 2.20
A first step of producing a pre-polymerized product of A second step of polymerizing 12-aminododecanoic acid is provided. In this specification, relative viscosity (ηr) is defined by the following formula: ηr=η/ηo, where η is the viscosity of the sample measured at 25±0.05°C at a concentration of 1 g/100 ml in 98% H2SO4 . Yes, ηo
is defined as the viscosity of 98% H 2 SO 4 measured under the above conditions. (Measurement method JIS K 6810) (Function) The present invention performs polymerization of 12-aminododecanoic acid in two stages: a prepolymerization step and a postpolymerization step,
The relative viscosity obtained in the prepolymerization step is 1.35 to 2.20.
By adding a viscosity stabilizer to the pre-polymerization product and performing post-polymerization, nylon-12 with a high molecular weight with a relative viscosity of 1.9 to 3.5 is produced. It has the characteristic that a homogeneous high molecular weight nylon-12 can be easily obtained in a short time. Generally, it is well known that a viscosity stabilizer is added to the polymerization of polyamide in order to suppress the increase in viscosity accompanying the polymerization of polyamide. However, in the present invention, during the polycondensation of 12-aminododecanoic acid, prepolymerization is performed without adding a viscosity stabilizer in the prepolymerization step in which the viscosity of the polymerization product is relatively low, and the resulting prepolymerization product has a viscosity of Post-polymerization is carried out by adding a stabilizer. That is, by adding a viscosity stabilizer to the prepolymerization product, the increase in viscosity in the postpolymerization step is suppressed, thereby promoting the dehydration condensation between amino groups and carboxyl groups, and also the removal of by-product water. It becomes easier,
It becomes possible to produce homogeneous and high molecular weight nylon-12 in a short polymerization time. Moreover, by suppressing the increase in viscosity, the post-polymerization product can be easily extracted, and the problem of quality deterioration due to the contamination of degraded nylon-12 can be solved. The relationship between the amount of the viscosity reducing agent added and the viscosity reduction is shown in FIG. 5 using stearic acid as an example. (Description of preferred embodiments) An example of the polymerization method of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a polymerization apparatus used to carry out an example of the two-stage polymerization method of the present invention.
Figure 2 is a sectional view taken along line A-A in Figure 1, Figures 3 and 4.
The figure is a sectional view taken along the line BB in FIG. 1. A monomer supply port 2 and an exhaust port 3 are provided at the top of the vertical first polymerization tank (pre-polymerization tank), a pre-polymerization product discharge port 4 is provided at the bottom, and a heating port is provided on the outer peripheral side wall. A jacket 5 for use is provided. 1st
A heater 6 is provided slightly above the center of the inside of the polymerization tank 1. A cylindrical heating plate 8 having a heat medium flow passage 7 at
, three heat medium supply pipes 9 for supplying the heat medium to the heat medium flow passages 7 connected to the lower part of each heating plate, and further connected to the lower part of each heating plate 8 for discharging the heat medium. It is composed of three heat medium discharge pipes 10. A rotary stirrer 12 is provided above the heater 6 and has rotating stirring blades 11 located between each heating plate 8 and between the heater 6 and the inner wall of the polymerization tank 1. It is designed to be twisted and rotated. A monomer measuring feeder 14, an inert gas supply pipe 15, and an inert gas measuring feeder 16 connected thereto are provided above the monomer supply port 2, and the monomer and inert gas are The monomers are supplied from the respective supply ports, mixed in the monomer supply pipe 17, and then supplied to the polymerization tank 1. The second polymerization tank (post-polymerization tank) 30 is arranged horizontally, and has a cylindrical cross section (Fig. 3) or an inverted semicylindrical shape (Fig. 4), and its central axis is approximately horizontal. A pre-polymerization product supply port 31 is provided at the bottom of one horizontal end, and a polymer discharge port 32 is provided at the bottom of the other end, and a discharge pipe is connected to the discharge port. 33, and a screw extractor 34 driven by a motor M3 is provided in this discharge pipe. An inert gas supply port 35 is provided at the top of one lateral end of the second polymerization tank 30, and an exhaust port 36 is provided at the top of the other lateral end. In addition, the second polymerization tank 3
A heating jacket 37 is provided on the outer peripheral wall of the second polymerization tank 30.
The stirring shaft 38 is located slightly below the horizontal central axis of the stirring shaft 38, and stirring blades 39 are attached to the stirring shaft 38, and a stirrer rotated by a motor M2 is provided. Although the second polymerization tank 30 has a horizontal arrangement as described above, having the head space 48 above the melt filling section 47 is extremely effective in forcibly removing water that is produced as a by-product in the post-polymerization process. is important. That is,
By providing a head space in the horizontal and longitudinal direction so as to be in contact with the surface of the melt, and by providing a stirring mechanism 39 that stirs the melt in a direction perpendicular to this head space, moisture etc. in the melt 47 can be absorbed into the head space 48. It will be easily volatilized. The pre-polymerization product outlet 4 of the first polymerization tank 1 and the second
The prepolymerization product supply port 31 of the polymerization tank 30 is connected to the polymer transfer pipe 40 and a gear pump 41. A heating jacket 42 is provided around the polymer transfer pipe 40 and gear pump 41. The lower part of the viscosity stabilizer tank 43 and the polymer transfer pipe 40 are connected to the viscosity stabilizer supply pipe 44 and the gear pump 4.
5, so that the viscosity stabilizer can be added and mixed into the prepolymer. Viscosity stabilizer tank 4
3. Viscosity stabilizer supply pipe 44 and gear pump 4
A heating jacket 46 is provided on the outer periphery of each of the heating jackets 5, respectively. The first polymerization tank 1 may be of any type known per se, and is a cylindrical container whose lower part is shaped like an inverted cone. The lower part of the first polymerization tank 1 may be dish-shaped or dome-shaped. The ratio H 1 /D 1 between the depth (H 1 ) and the inner diameter (D 1 ) of the first polymerization tank 1 is generally 2.0 to 8.0. Powdered 12-aminododecanoic acid, which is a monomer, is supplied to the monomer metering feeder 14 from a monomer tank (not shown) through a pipe 18, and the monomer metering feeder adjusts the feed rate at a desired rate. The monomer weighed in is supplied to the first polymerization tank 1 from the monomer supply port 2. 12-aminododecanoic acid has a particle size of 120
It is preferable that it passes through a Tyler standard mesh sieve, and it is further preferable that the water content is simply removed to a moisture content of 0.1% by weight or less. The inert gas from the pipe 19 is metered to the desired feed rate in the inert gas metering feeder 16 and passes through the inert gas supply tube 15 to the monomer at the monomer outlet of the monomer metering feeder 14. They are mixed and supplied to the first polymerization tank 1 from the monomer supply port 2 through the monomer supply pipe 17. The supply ratio of 12-aminododecanoic acid and inert gas is preferably such that the amount of inert gas is 0.003 to 0.02 m 3 in terms of standard conditions per 1 kg of 12-aminododecanoic acid. If the amount of inert gas supplied is less than the above range, the monomer supply port 2 is likely to be clogged with monomer, and if the amount of inert gas supplied is more than the above range, the exhaust port 3 is likely to be clogged. 12−, which escapes along with the water vapor produced as a by-product during the polymerization reaction.
The amount of aminododecanoic acid increases and the consumption rate worsens. Note that the inert gas supply pipe 15 is replaced by the monomer supply pipe 1.
7 and open inside the monomer supply pipe 17. From the exhaust port 3, water vapor produced as a by-product during the polymerization reaction of 12-aminododecanoic acid is discharged to the outside of the first polymerization tank together with an inert gas. The heating jacket 5 may be made into one piece as shown in FIG. 1, or may be divided into two or more pieces. When the heating jacket 5 is divided into two or more pieces, there is an advantage that the longitudinal temperature distribution of the polymerization reaction product can be adjusted as desired. As the heat medium passed through the heating jacket 5, either a liquid heat medium or a gas heat medium can be used depending on the operating temperature. As the heat medium, for example, water, aromatic compounds, etc. can be used. The heat medium supply pipe 9 has one end connected to the heating jacket 5 and the other end connected to the lower part of each heating plate 8 to supply the heat medium in the heating jacket to the heat medium flow passage 7 of each heating plate 8. Although it is set up to supply
The heat medium supply pipe 9 may not be connected to the heating jacket 5, so that a heat medium other than the heat medium in the heating jacket can be supplied. This makes it possible to adjust the temperature independently of the temperature of the heating medium in the heating jacket. The number of heat medium supply pipes 9 and heat medium discharge pipes 10 may be one or an appropriate number of two or more. In this specification, the polymerization in the first polymerization tank 1 is referred to as "pre-polymerization", and the polymerization in the second polymerization tank 30 is referred to as "post-polymerization". In the first polymerization tank 1, 12-aminododecanoic acid and its prepolymer are present in a molten liquid phase.
The amount of 12-aminododecanoic acid supplied is adjusted to such an amount that the residence time of the reactants in the polymerization tank is about 4 to 9 hours. The liquid level of the contents in the polymerization tank is kept constant so that it completely covers the heating plate 8 and is located slightly below the stirring arm 13 to which the stirring blade 11 is attached. The temperature of the liquid phase of the contents in the first polymerization tank can generally be maintained within the range of 180 to 340°C to carry out the polymerization reaction. to 180 to 260℃, especially 200 to 220℃,
The temperature in the center should be 200 to 260℃, especially 220 to 240℃.
℃, lower temperature 220~280℃, especially 230~250℃
It is preferable to maintain the temperature at °C, and it is important to maintain the temperature of the upper part of the liquid phase, especially the part near the liquid surface, within the above range. If the temperature at the upper part of the liquid phase is lower than the above range, the melting of 12-aminododecanoic acid will be slow near the liquid surface, the solid content will increase near the liquid surface, and smooth stirring will become difficult. In addition, if the temperature is higher than the above range, the water produced by the polymerization reaction will evaporate rapidly, and the area near the liquid surface will become foamy, making it difficult to adjust the liquid level, and furthermore, during the first polymerization process. The temperature of the gas phase inside the tank becomes too high, causing problems as described below. That is, the temperature of the gas phase in the first polymerization tank is
It is preferable to maintain the temperature within the range of 190 to 200°C, and if the temperature of the gas phase is higher than the above range,
Since 12-aminododecanoic acid melts near the monomer supply port 2 and adheres to the vessel wall, the monomer supply port 2
Moreover, there arises a drawback that the tendency to block the exhaust port 3 increases. Additionally, if the temperature of the gas phase is lower than the above range, the melting of powdered 12-aminododecanoic acid at the liquid surface of the liquid phase will be slow, making smooth stirring difficult as described above. A problem arises. The polymerization reaction of 12-aminododecanoic acid is 0.5Kg/cm 2
(gauge pressure) or less. In particular, the pressure in the gas phase is 0 to 1000 mmH 2 O (gauge pressure), especially 3
It is preferable to maintain the pressure within the range of 500 mmH 2 O (gauge pressure). If the pressure in the gas phase is lower than the above range, there is a risk of air infiltration from poorly sealed parts such as flange parts and open pipes. Moreover, if it is higher than the above range, it becomes difficult to supply 12-aminododecanoic acid smoothly. In the upper layer of the contents in the first polymerization tank, the content of monomers and low polymers is high, so a large amount of water is produced as a by-product during the polycondensation reaction, and this water cannot be efficiently used. Although it is necessary to remove the stirring blade 11
is located between each heating plate 8,
Stirring efficiency is also increased, and water can be removed efficiently. The prepolymerization product taken out from the prepolymerization product outlet 4 is transferred through the polymer transfer pipe 40 by a gear pump 41, and is continuously transferred in a molten state from the prepolymerization product supply port 31 to the second polymerization product. It is sent into the tank 30. At this time, a heating jacket is provided around the polymer transfer pipe 40 and the gear pump 41 to prevent the temperature of the prepolymerized product from decreasing during transfer. The prepolymerization product has a relative viscosity of 1.35 to 2.20 and a number average molecular weight generally of 5000 to 20000. It may be possible to produce high-molecular-weight nylon-12 in the first polymerization tank alone by changing the polymerization conditions, but in reality, it is possible to produce nylon-12 with a high molecular weight in the first polymerization tank alone. The polymerization hardly progresses, and it is difficult to obtain high molecular weight nylon-12 using only the first polymerization tank. In the present invention, nylon-12 having a higher molecular weight can be produced by supplying the prepolymerization product to the second polymerization tank and further postpolymerizing it. A viscosity stabilizer supplied from a viscosity stabilizer supply tank is mixed into the prepolymerized product being transferred within the polymer transfer pipe 40 by a gear pump 45 . The viscosity stabilizer used in the present invention includes:
One or two selected from the group consisting of monocarboxylic acids, dicarboxylic acids, monoamines, and diamines
More than one species of compounds can be mentioned. Examples of the carboxylic acid include monocarboxylic acid derivatives of aliphatic or aromatic hydrocarbons having 1 to 20 carbon atoms, such as acetic acid, propionic acid, butyric acid, caproic acid, stearic acid, benzoic acid, and the like. Examples of dicarboxylic acids include adipic acid,
6 carbon atoms such as sebacic acid, dodecanedioic acid, etc.
Examples include dicarboxylic acid derivatives of aliphatic or aromatic hydrocarbons having 1 to 12 aliphatic or aromatic hydrocarbons. Examples of monoamines include methylamine,
1 to 12 carbon atoms such as ethylamine, hexylamine, octylamine, laurylamine, etc.
Examples include monoamine derivatives of aliphatic hydrocarbons having . Examples of the diamine include diamine derivatives of aliphatic or aromatic hydrocarbons having 6 to 8 carbon atoms, such as hexamethylene diamine, nonamethylene diamine, metaxylylene diamine, and paraxylylene diamine. Adding and mixing the above viscosity stabilizer into the prepolymerization product,
By subsequently performing post-polymerization, the polymerization reaction can be performed extremely stably and with good reproducibility.Furthermore, by changing the amount of viscosity stabilizer added, the molecular weight (specific viscosity) of the resulting nylon-12 can be controlled over a wide range. can be changed arbitrarily. That is, when the addition ratio of the viscosity stabilizer is increased, the molecular weight of the polymer becomes smaller, and when the addition ratio is reduced, the molecular weight of the polymer becomes larger. The relationship between the addition ratio of the viscosity stabilizer to the prepolymerization product and the molecular weight of nylon-12 cannot be clearly defined because it depends on the molecular weight of the prepolymerization product and the polymerization conditions during postpolymerization. However, if the number average molecular weight of the prepolymerized product is approximately 5000 or less,
20000, the amount of viscosity stabilizer added is generally
By changing the amount within the range of 1/90 to 1/5000 mol per mol of the structural unit of the prepolymerization product,
The relative viscosity of nylon-12 can be adjusted as desired within the range of 1.9 to 3.5 (corresponding to a number average molecular weight of 14,700 to 43,200). If the addition ratio of the viscosity stabilizer is lower than the above range, nylon with a relative viscosity higher than the above range
12 is obtained, but the relative viscosity varies greatly during continuous operation, resulting in a homogeneous nylon-
It becomes difficult to stably manufacture 12. Also,
If the addition ratio of the viscosity stabilizer is larger than the above range, the relative viscosity of the produced nylon-12 will not increase much, making it impossible to obtain high molecular weight nylon-12. The stirring blade 39 in the second polymerization tank is connected to the stirring shaft 38
Due to the rotation of
It is necessary that the shape has the function of being moved to the 2 side and being stirred and mixed in a plane direction perpendicular to the stirring shaft 38. As the stirring blade, any shape can be used as long as it has such a function. Further, it is necessary to provide the stirrer so that the tip of the stirrer 39 is as close as possible to the inner wall surface of the lower part of the second polymerization tank. The tip of the stirring blade 39 and the second
If the distance between the lower part of the polymerization tank 30 and the inner wall surface is large,
Since the polymer in the vicinity of the inner wall surface is difficult to move, it undergoes a long thermal history and gradually undergoes thermal deterioration, and this deteriorated nylon-12 is mixed into the produced polymer, resulting in a decrease in quality. Thus, the prepolymerization product supplied from the prepolymerization product supply port 31 moves in the polymerization tank in a molten state to the discharge port 32 side while being stirred by the stirring blade, and during this time, polymerization further progresses. The molecular weight increases and is extracted as high molecular weight nylon-12. The amount of polymer in the second polymerization tank is preferably such that it occupies 30 to 60% of the internal volume of the polymerization tank, and the temperature inside the polymerization tank is 200 to 280°C, especially 230°C.
It is preferable to maintain the temperature within the range of 270°C to 270°C. Further, it is preferable to proceed with the post-polymerization while forcibly removing water produced as a by-product during the post-polymerization. Then, an inert gas such as dry nitrogen gas is supplied from the inert gas supply port 35 and is circulated through the head space to be removed from the system through the exhaust port 36 along with the water vapor generated from the liquid phase. Alternatively, a method may be applied in which by-product water is removed from the system through the exhaust port by bringing the head space into a reduced pressure state with or without supplying dry inert gas. As the inert gas, dry nitrogen gas is most advantageously used;
It is preferable that the water content per 1Nm 3 is 0.1g or less.
Further, the amount of inert gas supplied can be adjusted as appropriate depending on the amount of water produced as a by-product, but it is generally preferably 0.03 m 3 or less per 1 kg of prepolymerization product in terms of standard conditions. In the method of depressurizing the head space described above, the absolute pressure of the head space is reduced to 100 to 600 mm.
Hg, preferably in the range of 200 to 400 mmHg, by connecting a suitable exhaust pump or vacuum pump (not shown) to the exhaust port 36. It can be done easily. If the pressure in the head space is lower than the above range, water evaporation will be too rapid, which may cause a local temperature drop in the polymer, while if it is higher than the above range, the water removal efficiency will be reduced. Due to the action of the stirring blades 39, the water produced as a by-product as the polymerization reaction progresses is extremely smoothly transferred from the viscous liquid phase to the gas phase (head space), and the water evaporates only locally. Because the polymer spreads over the entire interface of the liquid phase, the temperature of the polymer does not locally decrease due to the latent heat of vaporization of water, and a homogeneous polymer can be obtained. The residence time of the polymer in the second polymerization tank is preferably 2 to 8 hours. (Effects of the Invention) The method of the present invention combines a first step in which prepolymerization is performed in a first polymerization tank and a second step in which postpolymerization is performed in a second polymerization tank, and the polymerization conditions in each polymerization step are adjusted. By specifying and further post-polymerizing the prepolymerization product with the addition of a viscosity stabilizer, nylon-12 with a high molecular weight controlled within a desired narrow range is produced in a stable state over a long period of time. In addition, the polymerization time, especially the polymerization time in the second step, can be shortened, and since the polymer does not stay locally in the polymerization tank for a long time, it is subjected to a long thermal history. This has the excellent effect of producing stable, high-quality nylon-12 without contaminating the product with degraded polymers. (Examples) Examples 1 to 5 Using a 12-aminododecanoic acid continuous polymerization apparatus as shown in FIG. 1, two-stage continuous polymerization of 12-aminododecanoic acid was carried out. The first polymerization tank 1 has an inner diameter of 1.15 m, an inner height of 3.8 m, an inner volume of 2.9 m3 , and a heating plate 8.
The thickness of is 0.5cm, the vertical width is 50cm,
The stirring blades 11 were comb-shaped, and the length of the portion overlapping the heating plate was 25 cm. The second polymerization tank 30 has an inner diameter of 0.61 m and an inner length of 1.75 m, and the stirrer is a glasses-shaped stirring blade.
It had 20 pieces. While maintaining the contents of the first polymerization tank at approximately 1.9 m3 so that the liquid level was approximately 10 cm above the upper end of the heating plate, the heating jacket and heating plate were heated to a temperature of approximately 230°C. Circulate the oil and turn on the agitator
Rotated at 6r.pm. Powdered 12-aminododecanoic acid is fed from the monomer feed port 2 at a feed rate commensurate with the amount of prepolymer discharged.
The first polymerization tank was continuously charged with nitrogen gas of 2 Nm 3 per hour. The temperature of the gas phase of the first polymerization tank is
The temperature is 190℃, the pressure is 10mmAq.G, and the temperature of the liquid phase (contents) is 210℃ at the top, 230℃ at the center, and 230℃ at the bottom.
The temperature was maintained at 240°C. Residence time in the first polymerization tank is approx.
12-aminododecanoic acid is polycondensed for 4.8 hours, and the prepolymerization product is taken out at a predetermined rate per hour by adjusting the rotation speed of the gear pump 41 from the prepolymerization product outlet. Ta. The number average molecular weight of the prepolymerization product is 10600 (relative viscosity
1.67) The water content was 0.4% by weight and the melting point was 176°C. The prepolymerization product is supplied to the second polymerization tank 30 via the transfer pipe 40 at the same rate as the discharge rate, and at the same time stearic acid in a molten state from the viscosity stabilizer tank 43 is stabilized in viscosity by a gear pump 45. The agent was mixed into the prepolymerization product through the supply pipe 44 at a rate of 1/1800 mole per mole of the structural unit of the prepolymerization product being transferred through the transfer pipe 40 . The amount of polymer in the second polymerization tank was adjusted to maintain the residence times shown in Table 1. A heating medium was passed through the heating jackets 37 and 42 to adjust the temperature near the prepolymerization product supply port and the nylon-12 discharge port in the second polymerization tank to the temperatures shown in Table 1. . In the gas phase (head space) of the second polymerization tank,
Dry nitrogen gas is supplied from the inert gas supply port 35 at a rate shown in Table 1, and while nitrogen gas and water vapor are removed from the exhaust port 36, the pressure in the gas phase is reduced to 20 mm.
Maintained in H2OG . The stirrer 38 of the second polymerization tank 30 was rotated at 8 rpm. supply rate of the prepolymerization product to the second polymerization tank 30;
Residence time of the polymer in the second polymerization tank, temperature of the polymer at the above location in the second polymerization tank, rate of supply of nitrogen gas to the gas phase of the second polymerization tank, relative viscosity of the obtained nylon-12 , the amount of terminal amino groups and the melting point are shown in Table 1. The method for measuring relative viscosity is as follows. Relative viscosity measurement method (based on JIS K 6810) 1 Sample (prepolymerization product or nylon 12) approx.
Accurately weigh 250mg to 0.1mg and transfer to a 100ml stoppered flask. 2 Next, add 98% sulfuric acid to a concentration of 1g/100ml. 3. Add a rotor and stir using a magnetic stirrer for at least 4 hours to completely dissolve. 4 After 6 hours, measure the solubility with a 15 ml pipette and transfer to a Canon Fuenske viscometer. 5 Place in a constant temperature water bath adjusted to 20±0.05℃ and leave for 30 minutes. 6. Measure the number of seconds required for the flow to flow between the upper and lower marked lines of the viscosity tube three times using a stopwatch, and take the average value. 7 Similarly, measure the number of seconds required for the solvent sulfuric acid. 8 Find the relative viscosity using the following equation. Relative viscosity = number of seconds for sample solution to flow/number of seconds for 98% sulfuric acid to flow

【表】 実施例 6〜12 ステアリン酸供給速度を第2表に示すように変
え、さらに、滞留時間、重合体温度および窒素ガ
ス供給速度を第2表に示すように変えたほかは、
実施例1におけると同様にして、12−アミノドデ
カン酸を重合してナイロン−12を製造した。得ら
れたナイロン−12の性質を第2表に示す。
[Table] Examples 6 to 12 The stearic acid feed rate was changed as shown in Table 2, and the residence time, polymer temperature, and nitrogen gas feed rate were changed as shown in Table 2.
In the same manner as in Example 1, 12-aminododecanoic acid was polymerized to produce nylon-12. The properties of the obtained nylon-12 are shown in Table 2.

【表】 実施例 13 ステアリン酸の代りにラウリルアミンを第3表
に示す量使用し、第2工程の重合条件を第3表に
示すように変えたほかは、実施例1におけると同
様にして、12−アミノドデカン酸を重合してナイ
ロン−12を製造した。得られたナイロン−12の性
質を第3表に示す。
[Table] Example 13 The procedure was the same as in Example 1, except that laurylamine was used in the amount shown in Table 3 instead of stearic acid, and the polymerization conditions in the second step were changed as shown in Table 3. , 12-aminododecanoic acid was polymerized to produce nylon-12. The properties of the obtained nylon-12 are shown in Table 3.

【表】 実施例 14 ステアリン酸の代りにアジピン酸を第4表に示
す量使用し、第2工程の重合条件を第4表に示す
ように変えたほかは、実施例1におけると同様に
して、12−アミノドデカン酸を重合してナイロン
−12を製造した。得られたナイロン−12の性質を
第4表に示す。
[Table] Example 14 The procedure was the same as in Example 1, except that adipic acid was used in the amount shown in Table 4 instead of stearic acid, and the polymerization conditions of the second step were changed as shown in Table 4. , 12-aminododecanoic acid was polymerized to produce nylon-12. The properties of the obtained nylon-12 are shown in Table 4.

【表】 実施例 15 実施例1において、第2重合槽への前重合生成
物の供給速度を210Kg/hrに、第2重合槽内の重
合体の滞留時間を4.0時間に、第2重合槽内の重
合体入口付近および出口付近の温度をそれぞれ
248℃および263℃に、第2重合槽気相部の圧力を
200mmHg(絶対圧)に、第2重合槽への窒素ガス
の供給速度を0.2Nm3/hrに、それぞれ変えたほ
かは、実施例1におけると同様に実施して、ナイ
ロン−12を製造した。 得られたナイロン−12の相対粘度は3.21であ
り、末端アミノ基は2.26×10-5eq/gであつた。 実施例 16〜19 第2工程において、ステアリン酸供給速度、前
重合生成物供給速度、滞留時間および重合体の温
度を第5表に示すように変え、気相部の圧力を
400mmHg(絶対圧)に変えたほかは、実施例15に
おけると同様にしてナイロン−12を製造した。 得られたナイロン−12の相対粘度および末端ア
ミノ基量を第5表に示す。
[Table] Example 15 In Example 1, the supply rate of the prepolymerization product to the second polymerization tank was set to 210 Kg/hr, the residence time of the polymer in the second polymerization tank was set to 4.0 hours, and the second polymerization tank was The temperature near the polymer inlet and outlet in
The pressure in the gas phase of the second polymerization tank was set to 248℃ and 263℃.
Nylon-12 was produced in the same manner as in Example 1, except that the nitrogen gas supply rate to the second polymerization tank was changed to 200 mmHg (absolute pressure) and 0.2 Nm 3 /hr. The relative viscosity of the obtained nylon-12 was 3.21, and the terminal amino group was 2.26×10 −5 eq/g. Examples 16 to 19 In the second step, the stearic acid supply rate, prepolymerization product supply rate, residence time, and polymer temperature were changed as shown in Table 5, and the pressure in the gas phase was adjusted.
Nylon-12 was produced in the same manner as in Example 15, except that the pressure was changed to 400 mmHg (absolute pressure). Table 5 shows the relative viscosity and terminal amino group content of the obtained nylon-12.

【表】【table】 【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の連続重合方法を実施するた
めに使用される本発明の連続重合装置の一例の縦
断面図あり、第2図は第1図のA−A線断面図で
あり、第3図は第1図のB−B線断面図であり、
第4図は第2重合槽の他の例の断面図であり、第
5図は粘度安定剤(ステアリン酸)の添加量とナ
イロン−12の粘度との関係を示す線図である。 1は第1重合槽、2は単量体供給口、3は排気
口、4は前重合生成物排出口、5は加熱用ジヤケ
ツト、6は加熱器、7は熱媒流通路、8は加熱
板、9は熱媒供給管、10は熱媒排出管、11は
撹拌羽根、12は回転撹拌機、13は撹拌アー
ム、14は単量体計量フイーダー、15は不活性
ガス供給管、16は不活性ガス計量フイーダー、
17は単量体供給管、30は第2重合槽、31は
前重合生成物供給口、32はナイロン−12排出
口、34はスクリユー抜出機、35は不活性ガス
供給口、36は排出口、37は加熱用ジヤケツ
ト、38は撹拌軸、39は撹拌翼、40は重合体
移送管、41はギヤーポンプ、42は加熱用ジヤ
ケツト、43は粘度安定剤槽、44は粘度安定剤
供給管、45はギヤーポンプ、46は加熱用ジヤ
ケツト、47は第2重合槽内における溶融物充填
部、48は溶融物充填部の上部に形成されるヘツ
ドスペースである。
FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of an example of the continuous polymerization apparatus of the present invention used to carry out the continuous polymerization method of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line B-B in FIG.
FIG. 4 is a sectional view of another example of the second polymerization tank, and FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the amount of viscosity stabilizer (stearic acid) added and the viscosity of nylon-12. 1 is a first polymerization tank, 2 is a monomer supply port, 3 is an exhaust port, 4 is a prepolymerization product discharge port, 5 is a heating jacket, 6 is a heater, 7 is a heat medium flow path, and 8 is a heating plate, 9 is a heat medium supply pipe, 10 is a heat medium discharge pipe, 11 is a stirring blade, 12 is a rotary stirrer, 13 is a stirring arm, 14 is a monomer metering feeder, 15 is an inert gas supply pipe, 16 is a inert gas metering feeder,
17 is a monomer supply pipe, 30 is a second polymerization tank, 31 is a prepolymerization product supply port, 32 is a nylon-12 discharge port, 34 is a screw extractor, 35 is an inert gas supply port, and 36 is a discharge port. Outlet, 37 is a heating jacket, 38 is a stirring shaft, 39 is a stirring blade, 40 is a polymer transfer pipe, 41 is a gear pump, 42 is a heating jacket, 43 is a viscosity stabilizer tank, 44 is a viscosity stabilizer supply pipe, 45 is a gear pump, 46 is a heating jacket, 47 is a melt filling section in the second polymerization tank, and 48 is a head space formed above the melt filling section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 12−アミノドデカン酸を第一重合槽内で前重
合させ、98%硫酸中1g/100mlの濃度で25℃で
測定した相対粘度が1.35乃至2.20の前重合生成物
を製造する第1工程と、 該前重合生成物に粘度安定剤を混合し、これを
第2重合槽内で後重合させ、相対粘度が1.9乃至
3.5のナイロン−12を製造する第2工程、とから
なることを特徴とする12−アミノドデカン酸の2
段重合法。 2 粘度安定剤が、モノカルボン酸、ジカルボン
酸、モノアミン及びジアミンからなる群から選択
された1種又は2種以上の化合物であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 粘度安定剤の添加量が、前重合生成物の構造
単位1モル当り1/90乃至1/5000モルの範囲の
量であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の方法。 4 第2重合槽が横型の配置をとり、溶融物充填
部の上方にヘツドスペースを形成させたことを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の方法。 5 後重合工程において副生する水を強制的に系
外に除去しながら重合することを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の方法。 6 第2重合槽内の気相部の圧力を常圧以下に減
圧することを特徴とする特許請求の範囲第5項記
載の方法。 7 第2重合槽内の気相部に、乾燥した不活性ガ
スを流通させることを特徴とする特許請求の範囲
第5項記載の方法。 8 不活性ガスが乾燥した窒素ガスであることを
特徴とする特許請求の範囲第7項記載の方法。
[Claims] 1. 12-Aminododecanoic acid is prepolymerized in a first polymerization tank to obtain a prepolymerized product having a relative viscosity of 1.35 to 2.20 measured at 25°C at a concentration of 1 g/100 ml in 98% sulfuric acid. The first step of manufacturing is to mix a viscosity stabilizer into the pre-polymerized product and post-polymerize it in a second polymerization tank so that the relative viscosity is between 1.9 and 1.9.
2 of 12-aminododecanoic acid, characterized in that it consists of a second step of producing nylon-12 of 3.5.
Step polymerization method. 2. The method according to claim 1, wherein the viscosity stabilizer is one or more compounds selected from the group consisting of monocarboxylic acids, dicarboxylic acids, monoamines, and diamines. 3. The method according to claim 1, wherein the viscosity stabilizer is added in an amount ranging from 1/90 to 1/5000 mole per mole of structural unit of the prepolymerized product. 4. A method as claimed in claim 1, characterized in that the second polymerization tank is of horizontal configuration and has a head space above the melt filling. 5. The method according to claim 1, wherein the polymerization is carried out while forcibly removing by-product water from the system in the post-polymerization step. 6. The method according to claim 5, characterized in that the pressure of the gas phase in the second polymerization tank is reduced to below normal pressure. 7. The method according to claim 5, characterized in that a dry inert gas is passed through the gas phase in the second polymerization tank. 8. The method according to claim 7, wherein the inert gas is dry nitrogen gas.
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