JPH0613595B2 - ポリアミド及び/又はポリアミド酸の製造法 - Google Patents

ポリアミド及び/又はポリアミド酸の製造法

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JPH0613595B2
JPH0613595B2 JP60032590A JP3259085A JPH0613595B2 JP H0613595 B2 JPH0613595 B2 JP H0613595B2 JP 60032590 A JP60032590 A JP 60032590A JP 3259085 A JP3259085 A JP 3259085A JP H0613595 B2 JPH0613595 B2 JP H0613595B2
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政弘 神野
一美 水谷
正紀 大沢
彰宏 山口
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多価カルボン酸とジイソシアネートとをイミド
のアルカリ金属塩の存在下に反応させてポリアミド及び
/又はポリアミド酸を製造する方法に関する。
〔従来の技術〕
多価カルボン酸とジイソシアネートとを触媒の存在下
に、溶媒中で加熱してポリアミド及び/又はポリアミド
酸を製造することは公知であり、種々の触媒が用いられ
ている。たとえばサンダース他らの著者“Polyurethan
e,Chemistry and Technology”第1欄228〜232頁、また
プライテン他の“ジャーナル・オブ・アプライド・ポリ
マー・サイエンス”(J.Applied Polymer Science)
4、207〜211頁(1960)に見られる様に、例えばトリエ
チルアミン、トリエチレンジアミン等の第3級アミン、
酢酸リチウム、オレイン酸ナトリウム、ナトリウムメチ
ラート等のアルカリ金属塩、またナフテン酸ニッケル、
安息香酸コバルト等の重金属塩等が知られているが、ジ
カルボン酸とジイソシアネートの反応に対する効果は小
さく、高分子量ポリマーを製造することは困難であっ
た。またカルボン酸あるいは酸無水物とイソシアネート
の反応でポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド等
を製造する触媒としては、例えば米国特許400118640616
22及び4061623号明細書に記載の金属アルコキシド、フ
ェノキシド、同40214124094864及び4094866号明細書に
記載のラクタメート、並びに同4156065号明細書に記載
の環状ホスホラスオキシド等が知られているが、これら
の化合物もまたジカルボン酸とジイソシアネートから高
分子量ポリアミドを製造するのに充分な触媒効果を発現
することは出来なかった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、高重合度のポリアミド及び/又はポリ
アミド酸を製造する方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明によって次のポリアミド及びポリアミド酸の製造
法が提供される。
式 R1(COOH)n (I) 〔式中、R1は存在しないか、または2〜4価の有機基
であり、3価の場合には、R1に結合する3個のカルボ
キシル基のうちの2個は酸無水物を形成し得る位置に結
合しており、4価の場合にはR1に結合している4個の
カルボキシル基は2組の酸無水物を形成し得る位置に結
合しており、 nは2〜4の整数である。〕 で表わされる多価カルボン酸と、 式 OCN-R2-NCO (II) 〔式中、R2は2価の有機基である。〕 で表わされるジイソシアネートとを反応させて実質的に 式 〔式中、R1およびnは式(I)における定義と同じ定義を
有する。〕 で表わされる繰返し単位を有するポリアミド及び/又は
ポリアミド酸を製造するに当って、 式 〔式中、R3は2価の有機基であり、 Mはあるかり金属である。〕 で表わされるイミドのアルカリ金属塩及び/又は 式 〔式中、R4およびR5は同一または異なる3価の有機基
であり、 Xは 又は であり(ここでR6はカルボキシル基およびイソシアネ
ートと反応しない1価の基)、 Yは直接結合 又は であり、 Mは式(IV)における定義と同じ定義を有する。〕 で表わされるイミドのアルカリ金属塩の存在下に反応を
行なうことを特徴とするポリアミド及び/又はポリアミ
ド酸の製造法。
本発明によって製造される重合体は、その優れた耐熱
性、電気絶縁性、機械的特性等を利用して、繊維、フィ
ルム、紙、成形品、ワニス、接着剤等に広く利用するこ
とができる。
前記式(I)における2〜4価の有機基R1および前記式
(II)における2価の有機基R2は、好ましくは脂肪族
基、芳香族基、脂環式基または複素環基であり、これら
はカルボキシル基およびイソシアネート基と実質的に反
応しない基または原子、例えばアルキル基、シクロアル
キル基、アリール基、アルコキシ基、ハロゲン原子など
で置換されていてもよい。また、これらの基の2種以上
が例えば炭素−炭素で結合してもよいし、 あるいはアルキレン 又は 等 (式中、Rはアルキル基、シクロアルキル基又はアリー
ル基であり、2個結合している場合は異なっていてもよ
い)を介して結合されていてもよい。
前記式(I)で示される多価カルボン酸の例は、特開昭57-
151615号、特開昭57-179223号、特開昭58-13629号およ
び特開昭58-67723号に記載されている。前記式(I)にお
いてn=2の場合の例は、フマール酸、マロン酸、アジ
ピン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルエー
テル-4,4′−ジカルボン酸、ピリジン-2,6-ジカルボン
酸である。n=3の場合の例は、ブタン-1,2,4-トリカ
ルボン酸、ベンゼン-1,2,4-トリカルボン酸(トリメリ
ット酸)、ナフタレン-1,2,4-トリカルボン酸である。
また、n=4の場合の例は、ブタン-1,2,3,4-テトラカ
ルボン酸、シクロブタン-1,2,3,4-テトラカルボン酸、
ベンゼン-1,2,4,5-テトラカルボン酸(ピロメリット
酸)、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン
酸、3,3′,4,4′−ジフェニルエーテルテトラカルボン
酸である。これらの多価カルボン酸は分子内酸無水物基
を一部含有してもよい。多価カルボン酸は2種以上を用
いてもよい。
前記式(II)で表わされるジイソシアネートの例は、特
開昭57-151615号、特開昭57-179233号、特開昭58-13629
号および特開昭58-67723号に記載されている。代表的な
例は、1,2-ジイソシアネートエタン、シクロヘキサン-
1,4-ジイソシアネート、フェニレン-1,3-ジイソシアネ
ート、トルイレン-2,4-ジイソシアネート、トルイレン-
2,6-ジイソシアネート、ジフェニルメタン-4,4′−ジイ
ソシアネート、ジフェニルエーテル-4,4′−ジイソシア
ネートである。ジイソシアネートは2種以上を用いるこ
ともできる。
前記式(I)および(II)で表わされる多価カルボン酸お
よびジイソシアネートとして、前記のような種々の骨格
及び結合をもった化合物を組合せることにより、生成ポ
リマーの加工性、化学的、熱的、電気的性質及び機械的
性質を自由にコントロールすることができる。
前記式(IV)におけるR3は2価の有機基であり、好ま
しくは脂肪族基、芳香族基、脂環式基または複素環基で
あり、これらはカルボキシル基およびイソシアネート基
と実質的に反応しない基または原子、例えばアルキル
基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、ハ
ロゲン原子などで置換されてもよい。
前記式(V)におけるR4およびR5は同一または異なる3
価の有機基であり、好ましくは芳香族基、脂環式基また
は複素環基であり、これらはカルボキシル基およびイソ
シアネート基と実質的に反応しない基または原子、例え
ばアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコ
キシ基、ハロゲン原子などで置換されてもよい。
前記式(IV)で表わされるイミドアルカリ金属塩の代表
的な例は、コハク酸イミドリチウム、コハク酸イミドナ
トリウム、コハク酸イミドカリウム、コハク酸イミドル
ビジウム、コハク酸イミドセシウム、グルタル酸イミド
リチウム、グルタル酸イミドナトリウム、グルタル酸イ
ミドカリウム、グルタル酸イミドルビジウム、グルタル
酸イミドセシウム、マレイン酸イミドリチウム、マレイ
ン酸イミドナトリウム、マレイン酸イミドカリウム、マ
レイン酸イミドルビジウム、マレイン酸イミドセシウ
ム、フタル酸イミドナトリウム、フタル酸イミドカリウ
ム、フタル酸イミドルビジウム、フタル酸イミドセシウ
ムであり、また前記式(V)で表わされるイミドアルカリ
金属塩の代表的な例は、ベンゾフェノン-3,4-ジカルボ
キシアンハイドライド-2′,4′−イミドリチウム、ベ
ンゾフェノン-3,4-ジカルボキシアンハイドライド-
3′,4′−酸イミドカリウム、ベンソフェノン-3,4-ジ
カルボキシアンハイドライド-3′,4′−酸イミド、ビ
フェニル-3,4-ジカルボキシアンハイドライド-3′,4′
−酸イミドリチウム、ビフェニル-3,4-ジカルボキシア
ンハイドライド-3′,4′−酸イミドナイリウム、ビフ
ェニル-3,4-ジカルボキシアンハイドライド-3′,4′−
酸イミドカリウム、ジフェニルエーテル-3,4-ジカルボ
キシアンハイドライド-3′,4′−酸イミドリチウム、
ジフェニルエーテル-3,4-ジカルボキシアンハイドライ
ド-3′,4′−酸イミドナトリウム、ジフェニルエーテ
ル-3,4-ジカルボキシアンハイドライド-3′,4′−酸イ
ミドカリウム、ジフェニルスルホン-3,4-ジカルボキシ
アンハイドライド-3′,4′−酸イミドリチウム、ジフ
ェニルスルホン-3,4-ジカルボキシアンハイドライド-
3′,4′−酸イミドナトリウム、ジフェニルスルホン-
3,4-ジアルボキシアンハイドライド-3′,4′−酸イミ
ソカリウムである。これらの中でフタル酸イミドカリウ
ム、フタル酸イミドナトリウム及びこれらの混合物が特
に好ましい。
前記の多価カルボン酸とジイソシアネートの反応は、前
記のイミドアルカリ金属塩の共存下に、一般には無水の
有機極性溶媒中で、不活性ガス、例えば窒素の気流下、
あるいは減圧下で副生するCO2ガスを除去しながら約20
〜300℃、好ましくは50〜250℃の温度で約1〜20時間加
熱して行なわれる。
有機性溶媒としては、例えばN,N′−ジメチルアセトア
ミド、N,N′−ジメチルアセトアミド、N,N′−ジメチル
ホルムアミド、N-メチルピロリドン、ヘキサメチルリン
酸トリアミド、ジメチルスルホキシド等が用いられる。
またこれらの有機極性溶媒を他の有機非極性溶媒、例え
ば、ベンゼン、トルエン、キシレン、クレゾール、シク
ロヘキサン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、塩化メチ
レン、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジオキ
サン等で希釈して用いることもできる。
本発明の方法で、多価カルボン酸とジイソシアネートを
イミドアルカリ金属塩の共存下に反応させる時、その反
応系の性状は溶液あるいは懸濁状態であることを問わな
いし、また原料単量体及びイミドアルカリ金属塩の添加
方法、添加順序及び添加時期は任意に選ぶことができ、
いずれの場合にもアミド結合生成反応は格段に促進され
る。従って、例えば、無溶媒状態で多価カルボン酸とジ
イソシアネート及びイミドアルカリ金属塩を混合加熱す
れば極めて短時間の中に高分子量高発泡体を製造するこ
とも可能である。一般には有機極性溶媒中にて、モノマ
ー濃度〔(ジカルボン酸+ジイソシアネート)g/溶媒
〕が50〜400g/の範囲で混合することによってポリ
マーの取扱いを容易にすることができるが、高濃度で重
合を開始した場合には重合途中で攪拌に支障が起きない
程度に溶媒を逐次追加することが好ましい。また本発明
の方法に於いてはジイソシアネートの多価カルボン酸に
対するモル比は、カルボン酸のモノアルカリ金属塩を用
いない場合よりも低いモル比でも、一般に副反応が少な
くより高分子量のポリアミドの製造ができるが、0.70〜
1.30の範囲で実質的に当量であることが好ましく、特に
0.90〜1.15の範囲が好ましい。
イミドアルカリ金属塩の添加量は多価カルボン酸に対し
て0.5〜20モル%が好ましく、特に1〜10モル%が好まし
い。
〔実施例〕
以下に本発明の方法を実施例によって説明するが、本発
明はこれらのみによって限定されるものではない。
なお、以下の実施例では対数粘度は0.1g/100ml濃硫酸
溶液について30℃で測定した値を記載した。対数粘度
(ηinh)は で表わされ、ここで t=溶液の流下時間(秒)、 t0=溶媒の流下時間(秒)、 C=溶媒中のポリマー濃度(g/100ml) を示す。
また、実施例中に記載する多価カルボン酸、ジイソシア
ネート、触媒、溶媒等は下記の略号で示した。
IPA:イソフタル酸 TPA:テレフタル酸 TDI-100:トルイレン-2,4-ジイソシアネート TDI-80/20:トルイレン-2,4-ジイソシアネート/ト
ルイレン-2,6-ジイソシアネート混合物(モル比=80:2
0) PI-Na:フタル酸イミドナトリウム PI-K:フタル酸イミドカリウム NMP:N−メチル−2−ピロリドン TMSO2:スルホラン(テトラメチルスルホン) 実施例1 攪拌機、滴下ロート、還流冷却器、温度計、窒素導入口
を備えた500mlフラスコにIPA 9.97g(0.060モル)、TPA
9.97g(0.060モル)、及び無水のNMP 370ml、TDI-80/2
0 21.32g(0.1224モル)及びPI-Na 0.4056g(0.0024モ
ル)を挿入した。攪拌しながら窒素雰囲気中に油浴上で
加熱し、120℃で2時間反応させた。炭酸ガスの発生が
認められなくなったのち加熱を止め、室温まで冷却し
た。反応液はかなり粘稠な淡黄褐色であった。この溶液
を1500mlのメタノール中に投入し、生成ポリマーを攪拌
下に析出させ、さらにメタノール及び水で洗浄した。つ
いで1〜2mmHgの減圧下で、130℃で3時間乾燥させて
淡黄茶色粉末29.0gを得た。このポリマーの対数粘度は
1.1であった。
比較例1 フタル酸イミドカリウムを共存させない以外は実施例1
を繰返した。溶液の粘度はほとんど上らなかった。実施
例1と同様に処理して淡黄色粉末3.5gを得た。このポリ
マーの対数粘度は0.39であった。
実施例2〜4及び比較例2〜4 表−1に示したモノマーの種類、触媒の種類及び溶媒の
種類及び量、並びに反応条件で反応を行なった。結果を
表−1に示す。
〔発明の効果〕 上記実施例及び比較例から明らかなように、酸イミドア
ルカリ金属塩を触媒として使用することにより、多価カ
ルボン酸とイソシアネートとから従来の触媒を用いては
得られない高重合度のポリアミド及び/又はポリアミド
酸が得られる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】式 R1(COOH)n (I) 〔式中、R1は存在しないか、または2〜4価の有機基
    であり、3価の場合には、R1に結合する3個のカルボ
    キシル基のうちの2個の酸無水物を形成し得る位置に結
    合しており、4価の場合にはR1に結合している4個の
    カルボキシル基は2組の酸無水物を形成し得る位置に結
    合しており、 nは2〜4の整数である。〕 で表わされる多価カルボン酸と、 式 OCN-R2-NCO (II) 〔式中、R2は2価の有機基である。〕 で表わされるジイソシアネートとを反応させて実質的に 式 〔式中、R1およびnは式(I)における定義と同じ定義を
    有する。〕 で表わされる繰返し単位を有するポリアミド及び/又は
    ポリアミド酸を製造するに当って、 式 〔式中、R3は2価の有機基であり、 Mはアルカリ金属である。〕 で表わされるイミドのアルカリ金属塩及び/又は 式 〔式中、R4およびR5は同一または異なる3価の有機基
    であり、 Xは 又は であり(ここではR6カルボキシル基およびイソシアネ
    ートと反応しない1価の基)、 Yは直接結合 又は であり、 Mは式(IV)における定義と同じ定義を有する。〕 で表わされるイミドのアルカリ金属塩の存在下に反応を
    行なうことを特徴とするポリアミド及び/又はポリアミ
    ド酸の製造法。
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