JPS5936662B2 - 芳香族ポリアミド結晶性錯体の製造法 - Google Patents

芳香族ポリアミド結晶性錯体の製造法

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JPS5936662B2
JPS5936662B2 JP12620575A JP12620575A JPS5936662B2 JP S5936662 B2 JPS5936662 B2 JP S5936662B2 JP 12620575 A JP12620575 A JP 12620575A JP 12620575 A JP12620575 A JP 12620575A JP S5936662 B2 JPS5936662 B2 JP S5936662B2
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JP
Japan
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complex
polymer
aromatic polyamide
crystalline complex
hmpa
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俊輔 南
秀人 柿田
純 中内
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶融成型可能な芳香族ポリアミド結晶性錯体の
製造法に関するものである。
近年芳香族ポリアミド重合体はその優れた耐熱性のため
に繊維、フィルム、樹脂あるいは紙に成型されて衣料用
、資材用、電気絶縁用等に広く使用されている。
従来かかる芳香族ポリアミド重合体は極めて高い融点を
有するため溶融成型することは不可能であり、繊維、フ
ィルムあるいは紙に成型するには重合体をジメチルホル
ムアミド、Nメチル2ピロリドン、テトラメチル尿素な
どの極性有機溶媒に一度溶解し、この重合体溶液をノズ
ル、ダイスあるいはオリフィスから液体浴又はガス流中
に押出して溶媒を除去する所謂湿式又は乾式成型法が採
用されている。
しかしながらこの方法は高価な有機溶媒が必要であり、
又溶媒回収にも多額の費用を必要とする欠点を有してい
る。
又樹脂の成型法として重合体微粉末を圧縮成型すること
が試みられているが均一な製品を製造することが困難で
ある。このような背景から本発明者らは多量の溶媒を必
要としないでしかも低温度で芳香族ポリアミド重合体を
成型する方法について鋭意研究の結果、芳香族ポリアミ
ド重合体を特殊な有機溶媒で処理することにより、低温
で溶融成型することが可能な新規化合物を製造しうるこ
とを見出したものである。
即ち本発明の要旨とするところは、繰返し単位の少くと
も75モル%がmフェニレンイソフタルアミドからなる
芳香族ポリアミド重合体とへキサメチルホスホルアミド
又はNメチル2ピロリドンとを接触させて結晶性錯体を
形成せしめ、次いで結晶に含まれないへキサメチルホス
ホルアミド又はNメチル2ピロリドンを除去して芳香族
ポリアミド結晶性錯体を製造することにある。
本発明の結晶性錯体はさらさらした物質であり、芳香族
ポリmフェニレンイソフタルアミドとへキサメチルホス
ホルアミド又はNメチル2ピロリドンとが結晶格子内で
共存して新規な結晶性錯体を形成しているものと思われ
る。
このような結晶性錯体は従来この世に知られていない全
く新規な化学物質である。
以下具体的に本発明の結晶性錯体の製造法を記載する。
結晶性錯体の製造に使用される有機溶媒はへキサメチル
ホスホルアミド(以下HMPAと略)又はNメチル2ピ
ロリドン(以下NMPと略)であり、単一で使用するの
が好ましいが他溶媒を少量混合して使用しても差支えな
い。
使用する芳香族ポリアミド重合体(以下 PmIAと略記することあり)の形態は特に制限はなく
、粉末状物、常法により繊維賦型した未配向の又は配向
した繊維状物、フイルム状物あるいは樹脂状物とういず
れでも使用可能である。
又重合体の重合度は特に制限はないが好ましくは相対粘
度1.5〜5.5(25℃の濃硫酸100CC中1.0
7濃度で測定、以下同様)のものである。工業的には比
較的低温で短時間のうちに結晶性錯体を形成するのが好
ましく、そのためには重合体の密度は1.39y/〜以
下で且つ350℃以上で30分以上の熱履歴を受けてい
ないものであることが望ましい。
このような芳香族ポリアミド重合体とHMPA又はNM
Pとを適当時間好ましくは3分から60時間更に好まし
くは5分から30時間接触させて結晶性錯体を形成させ
る。
接触法はいずれの方法でも良いが好ましくは重合体に有
機溶媒を吸収させるかあるいは有機溶媒に重合体を溶解
させる方法による。このときの重合体と有機溶媒の接触
割合は、均一な結晶性錯体を得るためにはモル比で1以
上の有機溶媒を存在させるのが好ましい。
一方多量の有機溶媒の使用は後の操作で工業的に不利と
なるので溶解、吸収速度を充分に満足しうる量即ち重合
体当り5倍程度の割合とすることが好ましい。重合体と
溶媒とを接触させるときの温度は特に限定はないが、室
温から130℃の範囲で行うのが望ましい。次いで結晶
性錯体に含まれない過剰の有機溶媒を除去するために、
遠心脱溶媒、沢過、留去、あるいは濃縮とうの乾燥処理
を行う。生成した結晶性錯体は低融点であるので乾燥温
度は融点より低い温度即ちHMPA使用のときは130
℃以下、好ましくは110℃以下、NMP使用のときは
100℃以下の温度条件を採用するのが好ましい。この
ようにして製造された結晶性錯体は具体的には次のよう
な特性値を有している。
例えば相対粘度3.2のポリmフエニレンイソフタルア
ミド粉末を65℃でHMPA中にHMPA/重合体10
/1(重量比)の割合で60時間浸漬し、沢過後24時
間60℃で真空乾燥して結晶に含まれないHMPAを除
去することにより、結晶性錯体を得た。(このようにし
て得られた結晶性錯体を以下錯体Aと称する。)錯体A
f)X線回析図は第1表及び第1図2の通りである。
比較のためポリmフエニレンイソフタルアミドの回析図
を併記した。(第1図1)これらの結果をもとにして結
晶構造の解析を行つたところ錯体Aは単斜系に属し、次
の単位格子よりなることが分つた。a−10.48λ b−16.94λ c−11.30λ β=131.3λ 理論密度は1.3147/CTitとなる。
実測値はデカリン中30℃で測定したところ1.24f
/mlであつた。錯体の生成条件により1,20〜1.
297/dに変動する。尚処理しないポリmフエニレン
イソフタルアミド繊維の理論密度は1.477/d、実
測値は1.38y/CTitである。第2図にはa錯体
A..bポリmフエニレンイソフタルアミド結晶性粉末
、c配向した繊維状結晶性錯体、d配向結晶化したポリ
mフエニレンイソフタルアミド繊維の各X線写真を示し
た。第3図は1ポリmフエニレンイソフタルアミド、2
錯体A及び3HMPAの赤外線吸収スペクトルを示すも
のである。
ポリマーのN−H伸縮振動は3300c7n−1、HM
PA(:!)P=O伸縮振動は1220c7n−1に表
われるのに対し、錯体AのN−H伸縮振動は3200C
1rL=1 に表われ100儂−1低波数にシフトして
いる。またp=o伸縮振動は1200CWL−1 に表
われ20C1rL−1低波数にシフトしており、PO−
ーー一>HN結合が形成されていると考えられる。
融点はパーキンエルマー社製DSC型により昇温速度1
0℃/分でDSC曲線を測定することにより行つた。
結果は第4図の通りであり123℃に吸熱ピークが認め
られた。尚HMPAとの接触に供する重合体の重合度に
より融点は111〜129℃位迄変化する。これはポリ
mフエニレンイソフタルアミド重合体の融点(420℃
)よりもはるかに低く、本発明の結晶性錯体が全く新規
なものであることを示している。錯体Aの動的粘弾性挙
動は第5図に示す通りであり、110℃を過ぎたあたり
からTanδの急激な土昇があり、それに対応してEt
よ急激に低下しはじめる。
132℃以上では測定不可能となり、この温度域では流
動が起ると考えられる。
この現象より本発明の結晶性錯体の溶融紡糸の可能性が
不される。錯体Aから沸水抽出で脱溶媒を行つたところ
ポリmフエニレンイソフタルアミドとHMPAとのモル
比は1対1.88(=重量比1対1.42)であつた。
この値も錯体の形成条件により変化し重合体と溶媒モル
比0.4〜 1.88のものが得られる。うε 熱重量
分析の結果は第6図の通りであり空気中一/一 一2.
5℃/分の昇温速度でDSC曲線を測定した。
230℃がHMPAの沸点であり、400℃以上での重
量減少はポリマーの分解によるものと考えられるから約
55重量%のHMPAが錯体中に含まれることになり上
記の沸水抽出による測定値とよく一致している。
錯体Aの結晶化指数は第?図に示すようなX線回析図に
より次のように計算した。
これは錯体の形成条件により0.63〜 0.77に変
化する。
結晶サイズは2θ=15.10の子午線−Lの反射の広
がりを利用して次のように計算した。
λ:1、5418A k:0.89 θ :2θ=15.1 β:シリコン補正後の半価巾 これより結晶サイズは69λであつた。
これも錯体の形成条件により66〜72λに変化する。
以上の結果より本発明で得られた結晶性錯体Aは次のよ
うな繰返しをもつ化学構造式をとつていると考えられる
。本発明の結晶性錯体は特に低融点という特徴を生かし
て繊維、フイルム、不織布あるいはバインダー等の出発
物質として好適である。
特に芳香族ポリアミド重合体に配向繊維を使用して結晶
性錯体としたものは不織布のバインダーとして優れた性
能を示すので有用である。従来行われていたポリmフエ
ニレンイソフタルアミドそのものを使用する方法に比べ
て極めて安価にこれらの製品を提供することを可能とす
るのである。尚本発明の芳香族ポリアミド重合体は繰返
し単位の少くとも75モル%がmフエニレンジアミンと
イソフタル酸クロライドの如きイソフタル酸ハライドと
を溶液重合あるいは界面重合とうの方法で反応させて得
られるmフエニレンイソフタルアミドからなるものを対
象とする。
共重合成分が25モル%を越えるど生成する結晶性錯体
の結晶性が著しく低下し取扱い上好ましくない。
必要に応じて共重合される成分は、アミン成分としては
pフエニレンジアミン、ベンジジン、44′ジアミノジ
フエニルエーテル、447ジァミノジフエニルスルホン
などであり、酸成分はテレフタル酸クロライド、1・4
ナフタレンジカルボン酸クロライド、2・6ナフタレン
ジカルボン酸クロライド、ジフエニルスルホン44′ジ
カルボン酸クロライド、ジフエニルエーテル44′ジカ
ルボン酸クロライド等のジカルボン酸ハライドである。
以下実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明
は実施例に限定されるものではない。
実施例 1 ★★
相対粘度が3..5のポリmフエニレンイソフタルアミ
ドの粉末をHMPA中にHMPA/重合体=3/1(重
量比)の割合で50℃、2時間浸漬し、重合体をf別後
60℃、2I1Hgで5時間271t1Hgの減圧乾燥
を行つた。このもののX線回析図には2θ=14.0燥
s15.1こs19.1線及び22.2θに強く鋭い吸
収が認められた。これらはポリmフエニレンイソフタル
アミド結晶の吸収とは異なるものである。沸水抽出減量
は56wt%であり、これは試料中に含まれるHMPA
の量であるがこれだけ多量の溶媒を含むにかかわらず乾
いたさらさらした感触を与え取扱いは容易であつた。
該試料のDSC曲線からの融点は116℃であつた。該
粉末試料はスクリユ一内のかみ込みも良好であり、曵糸
性も良好であつた。
注射器で押出して引取り次いで沸水中で脱溶媒後の糸の
強力は2.1f/dであつた。
実施例 2 実施例1と同一粉末をジメチルアセトアミドに溶解後常
法により乾式紡糸し沸水中で洗浄し乾燥して未延伸糸を
得た。
この未延伸糸は強度0.8f1/d1伸度230%、密
度1.345t/dであつた。これを80℃の熱水中で
3.6倍に延伸し表1の如き条件で熱板上1.0倍で熱
処理した。次いでHMPA中に浸漬処理後繊維を▲別し
、80℃で2時間遠心脱溶媒して乾燥を行つた。これら
の試料は繊維状を保持するが実施例1と同様に結晶性錯
体特有の吸収を示した。これらの性質を第2表に示す。
熱処理糸より得られた錯体繊維は錯体結晶の配向も認め
られた。
(第2図c)これら繊維状の錯体は不織布や板状成形物
の出発原料に適している。
実施例 3 相対粘度3,2のポリmフエニレンイソフタルアミドか
ら常法により得たフイルム試料を沸水中4倍延伸した配
向フイルムを65℃のHMPA中にHMPA/重合体=
10/1(重量比)で60時間浸漬し次いで60℃で2
4時間3mmHgで真空乾燥を行つた。
得られた試料をX線回析に供し、全回転しながら35m
mのカメラ半径と円筒写真を撮影した。第1表の吸収の
他多くの吸収が認められた。2θ=14のは1層線上、
2θ=15.1゜は2層線上の子午線上に2θ= 26
.5゜は3層線上の反射であつた。
融点はDSC曲線から125℃、沸水抽出量は重合体/
HMPAモル比1/ 1.76であつた。
密度は1.20y/Cni)結晶サイズ=67入、工t
/Ic= 0.67であつた。〜〜へ〜実施例 4 平均重合度5の末端COOHのオリゴマ一を65℃で1
0時間、HMPA/重合体=10/1(重量比)の害拾
でHMPA中に浸漬し、沢別後60℃で24時間、2m
mHgで真空乾燥した。
X線回析図は実施例1と同じであり、DSC曲線からの
融点は111℃であつた。沸水抽出したところ重合体/
HMPA=モル比1/ 1.88であり密度は1.22
t/CIILであつた。実施例 5 実施例1と同一粉末をNMP/重合体=重量比10/1
でNMP中に50℃で3時間浸漬し、次いで重合体粉末
を沢別し40℃2m7nHgで5時間減圧乾燥を行つた
。
このもののX線回析図(第1図3)には2θ=16.2
− 24.5゜及び26.2はに特有の鋭い吸収が認め
られた。
これらの吸収はポリmフエニレンイソフタルアミド結晶
の吸収とは異つたものであり錯体結晶を形成しているこ
とを示している。該試料は乾いた感触を与え、DSC曲
線から融点は90℃であり沸水抽出減量は45wt%で
あつた。該試料を110℃で融解したところ曳糸性に富
む粘稠な溶融体を形成し溶融成型可能であつた。
実施例 6重合度5の末端ベンゼン環を有するポリmフ
エニレンイノフタルアミド重合体を30℃で3時間NM
P/重合体=重量比3/1でNMP中に浸漬し、次いで
40℃で5時間2m7nHgで真空乾燥した。
得られた結晶性錯体の融点は65℃であつた。実施例
7mフエニレンジアミンとイソフタル酸クロライド/テ
レフタル酸クロライド90/10(モル比)とを低温溶
液重合して得られた相対粘度3.5の重合体粉末をHM
PAに60℃で溶解し、次いで40℃で減圧濃縮処理し
、40℃、2mmHgの減圧下12時間乾燥したところ
さらさらした粉末が得られた。
X線回析図から錯体結晶が形成されていることが確認さ
れた。
このものの沸水抽出減量は50.5wt%であり、DS
C曲線からの融点測定では115℃であつた。
130℃で融解したところ粘稠を溶融体が得られ優れた
成型性を有していた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の錯体、ポリmフエニレンイソフタルア
ミドのX線回折図、第2図は本発明の錯体、ポリmフエ
ニレンイソフタルアミド及びそれらの繊維のX線写真、
第3図は本発明の錯体、ポリmフエニレンイソフタルア
ミド、HMPAの赤外線吸収スペクトル、第4図及び第
6図は本発明の錯体のDSC曲線、第5図は本発明の錯
体の動的粘弾性図、第T図は本発明の錯体の結晶化指数
を示すX線回折図を各示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 繰返し構造単位の少くとも75モル%がmフェニレ
    ンイソフタルアミドからなる芳香族ポリアミド重合体と
    ヘキサメチルホスホルアミド又はNメチル2ピロリドン
    とを接触させて結晶性錯体を形成せしめ、次いで結晶に
    含まれないヘキサメチルホスホルアミド又はNメチル2
    ピロリドンを除去することを特徴とする芳香族ポリアミ
    ド結晶性錯体の製造法。
JP12620575A 1975-10-20 1975-10-20 芳香族ポリアミド結晶性錯体の製造法 Expired JPS5936662B2 (ja)

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