JPS634855B2 - - Google Patents

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JPS634855B2
JPS634855B2 JP3301482A JP3301482A JPS634855B2 JP S634855 B2 JPS634855 B2 JP S634855B2 JP 3301482 A JP3301482 A JP 3301482A JP 3301482 A JP3301482 A JP 3301482A JP S634855 B2 JPS634855 B2 JP S634855B2
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JP
Japan
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compound
lactam
caprolactam
reaction
catalyst
Prior art date
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Expired
Application number
JP3301482A
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English (en)
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JPS58152016A (ja
Inventor
Masao Ogasa
Masao Nishama
Kaoru Ootsuki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は伸びおよび衝撃強さの大きいポリアミ
ドの製法に関する。 ω―ラクタムをアルカリ触媒および助触媒の作
用で重合させる方法、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、該ポリアミドは、伸びや衝
撃強さが小さく、かたくてもろいという欠点があ
るため、柔軟性を必要とする用途には使用できな
かつた。 従来、ω―ラクタムのアルカリ重合法で得られ
るポリアミドの伸びおよび衝撃強さを改善する目
的でいくつかの提案がされている。 たとえば、英国特許第1067153号明細書、英国
特許第1099265号明細書および特公昭43−20475号
公報には、分子末端または側鎖に水酸基を有する
ポリオールとジイソシアネートとの反応物で、末
端または側鎖にイソシアネート基を有するポリウ
レタンを助触媒として用い、ε―カプロラクタウ
のアルカリ重合を行なうことにより、耐衝撃性の
ポリアミドブロツクコポリマーを得る方法が述べ
られている。しかし、得られたポリアミドブロツ
クコポリマーの衝撃強さはそれ程大きくない。ま
た、助触媒に使用するポリウレタンは、良く知ら
れているように熱安定性や貯蔵安定性に問題があ
る。 特公昭54−40120号公報には、ラクタム、ポリ
オール、ポリアシルラクタムまたはアシルラクタ
ムからなるターポリマーを製造し、ポリアミドの
性質を改質する方法が開示されている。この方法
で得られるポリアミドは、引張強さ、引張弾性率
などの機械的強度が大巾に低下する。 本発明の目的は、公知の方法における欠点がな
く、かつ実用上充分な伸びおよび衝撃強さを有す
るポリアミドの製法を提供することにある。 本発明の目的は、ω―ラクタムを、 (1) アルカリ触媒および (2)(イ) 分子中に 式 (式中、Rは水素原子または炭素数1〜11の
炭化水素基を示し、nは2〜11、好ましくは
5〜11の整数である)で表わされる化合物(A)
と、 (ロ) 分子末端または側鎖に少なくとも1個の水
酸基を有する化合物(B)とを、 化合物(B)の水酸基数に対する化合物(A)のウ
レイド基数の比が1より大きくて2以下にな
る割合で、混合反応して得られる助触媒 の作用で重合させることによつて達成される。 本発明で使用される化合物(A)さらには助触媒は
熱安定性および貯蔵安定性が良好であり、得られ
るポリアミドは大きい伸びおよび衝撃強さを有す
る。 アミノ基、水酸基などの活性水素を有する化合
物の存在下にω―ラクタムを重合させると、重合
速度および重合率が低下することはよく知られて
いる。このことを考慮すると、本発明において、
水酸基を有するポリマーを使用するにも拘わらず
ω―ラクタムの重合速度および重合率が低下しな
いということは特筆されるべきであり、本発明の
特長の一つである。 本発明で重合に供される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―ラウリンラクタムなどが挙げられる。
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、カリウム塩などが挙げら
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。 化合物(A)は、たとえば、つぎのような方法で調
製することができる。 Rが水素原子である場合は、ω―ラクタムとト
ルエンジイソシアネート、フエニレンジイソシア
ネート、4,4′―ジフエニルメタンジイソシアネ
ート、ヘキサメチレンジイソシアネート、カルボ
ジイミドで変性されたジイソシアネート、ポリメ
チレンポリフエニルイソシアネート、デスモジユ
ールN〔住友バイエルウレタン(株)製〕などのポリ
イソシアネートとを、160〜180℃の範囲の温度で
1〜2時間反応させることによつて調製すること
ができる。 Rがアルキル基またはフエニル基の場合は、
N,N′―ジフエニル―p―フエニレンジアミン
またはN,N′―ジアルキル―p―フエニレンジ
アミンをホスゲンと反応せ、生成するカルバミン
酸クロライドとω―ラクタムとの反応によつて調
製することができる。 化合物(B)の具体例としては、ポリオキシエチレ
ンドデシルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸
エステルなどの水酸基を1個有するポリエーテ
ル、ポリエチレングリコール、ポリプロピレング
リコール、ポリテトラメチレングリコール、これ
らの共重合体などの水酸基を2個を有するポリエ
ーテル、ポリオキシプロピル化グリセリン、ポリ
オキシプロピレントリオールなどの水酸基を3個
を有するポリエーテル、ポリエチレンジオール、
ポリブタジエングリコール、ポリ(ε―カプロラ
クトン)ジオールなどのアルコールが挙げられ
る。化合物(B)の分子量は、ω―ラクタムへの溶解
を容易にする点で、300〜20000であることが好ま
しい。 本発明で使用される助触媒は化合物(A)と化合物
(B)とを混合反応させることによつて調製される。 両者は、化合物(B)の水酸基数に対する化合物(A)
のウレイド基数の比が1より大きく2以下、好ま
しくは1より大きく1.5以下になる割合で、反応
に供される。この比が1以下であると、得られる
ポリアミドに充分な伸びおよび衝撃強さを付与す
ることができず、この比を2より大きくしても効
果に差異が認められないので、工業的には意味が
ない。反応温度は常温ないし化合物(A)の融点また
は凝固点の温度、好ましくは40℃ないし化合物(A)
の融点または凝固点より20℃以上低い温度であ
る。 化合物(A)および化合物(B)の反応は、触媒として
既述した本発明でアルカリ触媒として使用される
化合物を存在させることによつて、速やかに進行
する。 この触媒の使用量は、化合物(B)の水酸基に対し
て、0.01〜10グラム当量、特に0.1〜2グラム当
量であることが好ましい。無触媒の場合、反応速
度は非常に遅く、反応率も悪い。また、両者の反
応は、ベンゼン、トルエン、ペンタン、ヘキサ
ン、ヘプタン、溶融ω―ラクタム、N―アルキル
ピロリドンなどの反応溶媒の存在下または不存在
下に行なうことができる。工業的には、反応生成
物から特に分離する必要のない溶媒ω―ラクタム
を反応溶媒として使用することが好ましい。 こうして得られる助触媒は、以下の参考例に示
すように、化合物(A)中のウレイド基を構成してい
るラクタムが開環し、化合物(B)の水酸基とエステ
ル化して生成するエステル結合を有している。 参考例 撹拌機、窒素導入管をつけた500c.c.のフラスコ
に脱水したアミルアルコール44gを入れ、窒素雰
囲気下で100℃に加熱した。このフラスコにメチ
ルマグネシウムブロマイド(約25重量%テトラハ
イドロフラン溶液として使用)0.3gを添加し、
溶解させた。つぎに、4,4′―ジフエニルメタン
ビスカルバミドε―カプロラクタム(4,4′―ジ
フエニルメタンジイソシアネートとε―カプロラ
クタムを180℃で約2時間反応させて得た。融点
181〜183℃)58.3gを加え、撹拌しながら同温度
で1時間反応した。 冷却後、反応混合物20gをクロロホルム500g
に加え、混合撹拌した。クロロホルムに溶解しな
い化合物を約14g得た。この化合物を元素分析、
および赤外線吸収スペクトルにより分析した結
果、化合物は次式のような構造であつた。 炭素% 水素% 窒素% 理論値 68.08 7.80 9.93 実測値 68.26 7.84 9.96 本発明は、上記の助触媒とラクタムのアルカリ
重合法で用いられる公知の助触媒N―アシルラク
タム、有機イソシアネート、エステル、カルボジ
イミドなどを併用して実施することも可能であ
る。 本発明におけるω―ラクタムのアルカリ重合は
それ自体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、染料、顔料お
よび酸化防止剤などの安定剤の存在下にラクタム
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やジアルキルイミダ
ゾリジノンなどがあり、ラクタムに対して2〜25
重量%の割合で使用できる。充填剤には、炭酸カ
ルシウム、ワラストナイト、カオリン、黒鉛、石
膏、長石、雲母、アスベスト、カーボンブラツ
ク、二硫化モリブデンなどが、繊維としてはミル
ドグラス(粉砕ガラス)などのガラス繊維、グラ
フアイト繊維、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、ボロン繊維、スチ
ール繊維などがある。これら充填剤、繊維はラク
タムに対して2〜50重量%の割合で使用できる。
また発泡剤としては、ベンゼン、トルエン、キシ
レンなどが好適であり、ラクタムに対して1〜15
重量%の割合で使用できる。 本発明は、キヤステイング法あるいは反応射出
成形法によつて、モノマーから直接丸棒、板、パ
イプや自動車部品などの成形品を製造する方法に
利用できる。また、本発明で得た重合体を成形用
樹脂の形とし、射出成形法や押出成形法によつて
成形品、繊維、シートなどの製造に使用すること
も可能である。つぎに実施例および比較例を示
す。 実施例および比較例において、伸びは、
ASTMD638―64Tに、アイゾツト衝撃強さ(ノ
ツチ付)はASTM D256―56にそれぞれ従つて、
絶乾状態で測定した。 成形物中のモノマー含量はJIS K6810に準じて
測定した。 実施例 1 実質的に無水のε―カプロラクタム700gをフ
ラスコに入れ、100℃で溶融した。このフラスコ
にプロピルマグネシウムブロマイド(約23重量%
テトラハイドロフラン溶液として使用)13.0gを
添加し、減圧により副生するプロパンおよび溶剤
のテトラハイドロフランを除去し、アルカリ触媒
液をつくつた。これとは別のフラスコに無水のε
―カプロラクタム300g、脱水した平均分子量
1000のポリプロピレングリコール200g、4,
4′―ジフエニルメタンビスカルバミドε―カプロ
ラクタム(4,4′―ジフエニルメタンジイソシア
ネートとε―カプロラクタムとの反応物)111.8
gおよびメチルマグネシウムブロマイド0.3gか
らなる混合物を入れ、100℃で1時間混合して助
触媒液をつくつた。両液を混合撹拌し、その混合
物をただちに、160℃に予熱した縦300mm、横300
mm、厚さ20mmの内容積の金型へ入れ、金型を160
℃のオイルバス中で1時間保持した。 得られた成形品から切削加工により試験片を作
成し、その物性を測定した。 結果を第1表に示す。 比較例 1 平均分子量1000のポリプロピレングリコールお
よびメチルマグネシウムブロマイドを添加しなか
つた他は、実施例1と同様の操作で実験を行つ
た。結果を第1表に示す。 比較例 2 4,4′―ジフエニルメタンビスカルバミドε―
カプロラクタムの添加量を74.5gにかえた他は、
実施例1と同様の操作で実験を行つた。しかし、
できた成形品は重合のわるいもので物性を測定で
きなかつた。 比較例 3 4,4′―ジフエニルメタンビスカルバミドε―
カプロラクタムのかわりに、4,4′―ジフエニル
メタンジイソシアネート57.6gを添加した他は、
実施例1と同様の操作で実験を行つた。 結果を第1表に示す。ただし、第1表中、―印
は測定していないことを示す。
【表】 N.B.は、アイゾツト衝撃強さ測定で折れなか
つたことを示す。 実施例 2 平均分子量1000のポリプロピレングリコールの
かわりに、平均分子量2000のポリプロピレングリ
コールを100g、4,4′―ジフエニルメタンビス
カルバミドε―カプロラクタムの添加量を69.9g
にそれぞれかえた他は、実施例1と同様の操作で
実験を行なつた。成形物の物性を第2表に示す。 実施例 3 実施例1と同様の方法でアルカリ触媒液を作つ
た。これとは別のフラスコに無水のε―カプロラ
クタム300g、脱水した平均分子量1000のポリプ
ロピレングリコール300g、ヘキサメチレン1,
6ビスカルバミドε―カプロラクタム(ヘキサメ
チレンジイソシアネートとε―カプロラクタムの
反応物)132.7gおよびメチルマグネシウムブロ
マイド0.18gからなる混合物を入れ、75℃で1時
間混合反応し、助触媒液を作つた。両液を混合撹
拌し、実施例1と同様の金型で重合した。成形物
の物性を第2表に示す。 実施例 4 実施例1と同様の方法でアルカリ触媒液を作つ
た。これとは別のフラスコに無水のε―カプロラ
クタム300g、脱水したポリオキシエチレンドデ
カメチルエーテル(分子量1950)100g、4,
4′―ジフエニルメタンビスカルバミドε―カプロ
ラクタム23.9gおよびメチルマグネシウムブロマ
イド0.12gからなる混合物を入れ、120℃で1時
間混合反応させ、助触媒液を作つた。両液を混合
撹拌し、実施例1と同様の金型で重合した。 結果を第2表に示す。
【表】 実施例 5 実質的に無水のε―カプロラクタム1000gをフ
ラスコに入れ、100℃で溶融した。このフラスコ
にプロピルマグネシウムプロマイド(約23重量%
テトラハイドロフラン溶液として使用)13.0gを
添加し、減圧により副生するプロパンおよび溶剤
のテトラハイドロフランを除去し、アルカリ触媒
液をつくつた。このフラスコへ、平均分子量2000
のポリプロピレングリコールを300g添加して、
窒素雰囲気下で十分に混合した。ついで、N―フ
エニル―N′―イソプロピル―p―フエニレンビ
スカルバミドカプロラクタム(m.p.約215℃)
94.6gを加え混合撹拌し、その混合物を実施例1
と同様の方法で重合した(ウレイド基/水酸基の
比:1.2)。 成形物の伸びは393%、アイゾツト衝撃強さ
(ノツチ付)は67.4Kg・cm/cm、モノマー含量は
4.6wt%であつた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ω―ラクタムを、 (1) アルカリ触媒および (2)(イ) 分子中に 式 (式中、Rは水素原子または炭素数1〜10の
    炭化水素基を示し、nは2〜11の整数であ
    る)で表わされるウレイド基を少なくとも2
    個有する化合物(A)と、 (ロ) 分子末端または側鎖に少なくとも1個の水
    酸基を有する化合物(B)とを、 化合物(B)の水酸基数に対する化合物(A)のウ
    レイド基数の比が1より大きくて2以下にな
    る割合で、混合反応して得られる助触媒 の作用で重合させられることを特徴とするポリア
    ミドの製法。
JP3301482A 1982-03-04 1982-03-04 ポリアミドの製法 Granted JPS58152016A (ja)

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