説明

高融点ポリアミド

融点が330℃から370℃のポリアミドであって、特定の具体的なポリアミド(P)を除いて、
−6個よりも多い数の炭素原子を有する少なくとも1種の脂肪族ジアミンを、ジアミン成分(a)の総モル数を基準にして0から55モル%と、最大で6個の炭素原子を有する少なくとも1種の脂肪族ジアミンを、ジアミン成分(a)の総モル数を基準にして45から100モル%と、を含むジアミン成分(a)と、
−ジカルボン酸成分(b)の総モル数を基準にして50モル%を超えるテレフタル酸を含むジカルボン酸成分(b)と、を含む、ポリアミド。

【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【0001】
本願は、2005年12月23日に出願された米国仮特許出願第60/752,957号(その内容全体を本願明細書に参照により援用する)の利益を主張するものである。
【0002】
本発明は、融点の極めて高い(330℃より高い)ポリアミドであって、さらに都合のよいことに、採算の取れる低めのコストで、加熱撓み温度が高くて耐熱性および溶融安定性に優れ、なおかつ改善された成形性、高い寸法安定性、突出した機械抵抗および耐薬品性を兼ね備えるポリアミドに関する。また、本発明は、上記のポリアミドを含むポリアミド組成物と、上記のポリアミドまたはポリアミド組成物を含む物品または物品の一部とに関する。
【0003】
過去数年にわたって、融点が極めて高い上、良好な成形性および優れた寸法安定性ならびに魅力的なコスト特性を維持しつつ、加熱撓み温度が有益なほど高く、耐熱性が増し、なおかつ溶融安定性も増すであろうポリアミドの開発に対する強い要望がある。これらのポリアミドは、たとえば、良好なフローソルダー抵抗性(flow−solder resistance)が必要な電気部品または電子部品の製造や、年々高い耐熱性が求められている自動車エンジン部品の製造など、要求の非常に厳しい各種の用途に適していると思われる。
【0004】
ε−カプロラクタムを主成分として含む脂肪族ポリアミド(PA 6)または1,6−ヘキサンジアミンとアジピン酸とを主成分として含む脂肪族ポリアミド(PA 6,6)が、汎用のエンジニアリングプラスチックとして広く用いられている。しかしながら、これらの脂肪族ポリアミドは、とりわけ著しい吸水傾向があるため、耐熱性に乏しく寸法安定性にも欠けるものである。
【0005】
上述した要件を満たすために他のポリアミドが提案され、ある程度、特に1,4−ブタンジアミンとアジピン酸とを主成分として含む脂肪族ポリアミド(PA 4,6)および1,6−ヘキサンジアミンとテレフタル酸とを主成分として含むポリフタルアミド(PA 6,T)が実用化されている。しかしながら、脂肪族ポリアミドPA 4,6は吸水性が高く、これが原因で使用時に寸法安定性のばらつきが生じるのに対し、ポリフタルアミドPA 6,Tは、融点がその分解(decomposition)温度を大幅に超える極めて高い点にある(すなわち380〜390℃)ため溶融成形することができない。
【0006】
比較的大量のアジピン酸またはアジピン酸およびイソフタル酸をテレフタル酸との組み合わせで取り込んでPA 6,Tを変性させ、溶融成形性が良好なおかつ相当に高融点(一般に290〜320℃の範囲)のポリフタルアミド(PA 6,T/6,6;PA 6,T/6,6/6,I)を得られることが公知である。しかしながら、こうした別のジカルボン酸の取り込みは低融点化と加工性改善の点では効果的であるが、結晶化速度や達成可能な結晶化の程度といった他の特性値も低下してしまい、高温下での捩り剛性、耐薬品性、寸法安定性などの得られる特性が悪化する場合がある。特に、1,6−ヘキサンジアミン/アジピン酸アミド結合は熱的に弱く、300℃前後以上の高い温度で分解が増す原因となる。
【0007】
また、1,6−ヘキサンジアミンを1,9−ノナンジアミンおよび/またはその分岐異性体である2−メチル−1,8−オクタンジアミンなどの脂肪族ジアミンと完全に置き換えてPA 6,Tを変性させ、成形性がかなり良好なPA 9,Tポリフタルアミドを得られることも公知である。しかしながら、PA 9,Tポリフタルアミドは融点が低すぎる(約305℃)。さらに、C9−ジアミンモノマーのコストがかさむことから、PA 9,Tポリフタルアミドにかかるコストは極めて高い。
【0008】
米国特許第5,670,608号(株式会社クラレに付与)明細書には、60モル%以上のテレフタル酸を含むジカルボン酸成分と、60モル%以上の1,9−ノナンジアミンまたは1,9−ノナンジアミンと2−メチル−1,8−オクタンジアミンとの特定の混合物を含むジアミン成分と、を含む特定の成形可能なポリアミドが開示されている。しかしながら、これらの成形可能なポリアミドについて報告されている最高融点は317℃を超えることがなく、すなわち330℃よりもかなり低い。
【0009】
特開2000−191771号公報(同じく株式会社クラレによる出願)では、PA6−Tなどの従来の半芳香族ポリアミドよりも、低吸水性、耐薬品性、溶融安定性、耐熱老化性および靭性が改善され、溶融流動性にも優れたポリアミドを得ようとする課題に取り組んでいる。特開2000−191771号公報によれば、この課題は、一般的な方法で、テレフタル酸を60〜100モル%含有するジカルボン酸成分と、1,6−ヘキサンジアミンと1,9−ノナンジアミンおよび/または2−メチル−1,8−オクタンジアミンを60〜100モル%含有し、かつ、1,9−ノナンジアミンと2−メチル−1,8−オクタンジアミンを30〜60モル%含有するジアミン成分と、からなるポリアミドによって解決される。特開2000−191771号公報の段落[0003]には、ポリアミドを実用に耐えるものにするには、280から320℃の「低」融点のものにする必要があると教示されている。C9ジアミンを少なくとも30モル%含有する、この株式会社クラレの発明によるポリアミドを本出願人が調べたところ、融点は325℃以下であった。特開2000−191771号公報の実施例1および2には、二塩基酸成分としてのテレフタル酸と、ジアミン成分としてのヘキサメチレンジアミンとC9ジアミンとの等モル混合物(詳しくは、実施例1のC9ジアミンは1,9−ノナンジアミンであり、実施例2のC9ジアミンは、1,9−ノナンジアミンと2−メチル−1,8−オクタンジアミンとのモル比5.7のミックスである)と、からなるポリアミドが記載されている。これらの例示されたポリアミドは、前述のPA 9,Tポリフタルアミドのうちの1つと同様に、とりわけ融点が(約305℃と)低すぎることが理由で、本発明で扱う課題には対処していない。最後に、比較例1(「比較」を強調)として、特開2000−191771号公報には、(i)ジアミン成分(a*)の総モル数を基準にして20モル%の1,9−ノナンジアミンと、ジアミン成分(a*)の総モル数を基準にして80モル%の1,6−ヘキサメチレンジアミンと、からなるジアミン成分(a*)と、(ii)テレフタル酸からなるジカルボン酸成分(b*)と、からなるポリアミド(P*)が記載されている。特開2000−191771号公報の段落[0047]には、このポリアミドは融点が350℃であって、その加工温度において熱的に不安定でペレット化の際の分解が特に激しいため、実用に耐えるものではない旨、また、「シリンダー温度370℃の2軸押出機を用いてペレット化を試みたが、ポリアミドの熱分解が著しく、発泡、着色、粘度低下がみられ、ペレット形状にすることができなかった」(機械翻訳、前掲の公報から抜粋)ことが教示されている。
【0010】
ここで、株式会社クラレの教示内容を退けて、本出願人は、融点が330℃から370℃のポリアミドであって、
−6個よりも多い数の炭素原子を有する少なくとも1種の脂肪族ジアミンを、ジアミン成分(a)の総モル数を基準にして0から55モル%と、最大で6個の炭素原子を有する少なくとも1種の脂肪族ジアミンを、ジアミン成分(a)の総モル数を基準にして45から100モル%と、を含むジアミン成分(a)と、
−ジカルボン酸成分(b)の総モル数を基準にして50モル%を超えるテレフタル酸を含むジカルボン酸成分(b)と、
を含むポリアミドが、実用に耐えるものであったことを、極めて予想外に見いだした。発明されたポリアミドは、さらに都合のよいことに、加熱撓み温度が高く、耐熱性および溶融安定性に優れ、結晶化度にも優れ、なおかつ改善された成形性、高い寸法安定性、突出した機械抵抗および耐薬品性を兼ね備え、採算の取れる低めのコストのものであった。
【0011】
よって、本発明の第1の態様は、ポリアミド(P*)が、
−ジアミン成分(a*)の総モル数を基準にして20モル%の1,9−ノナンジアミンと、ジアミン成分(a*)の総モル数を基準にして80モル%の1,6−ヘキサメチレンジアミンと、からなるジアミン成分(a*)と、
−テレフタル酸からなるジカルボン酸成分(b*)と、
からなるものであること以外は、上述したようなポリアミドに関するものである。
【0012】
発明されたポリアミドの融点については、当業者間で公知の好適な手法を用いて測定可能である。非常に多くの場合、融点は示差走査熱量測定法で測定される。正確には、本出願人はユニバーサルV3.7A装置(Universal V3.7A Instruments)のDSC熱量計を利用してポリアミドの融点を測定した。この目的のために、熱量計が較正試料で十分に較正されていることを事前に確認した。次に、融点を測定したいポリアミドについて、10℃/分の速度で室温から375℃までの1回目の加熱を行い、続いて20℃/分の速度で375℃から室温まで冷却し、さらに10℃/分の速度で室温から375℃までの2回目の加熱を行う加熱/冷却サイクルを実施した。2回目の加熱の際に融点を測定した。溶融は、DSC走査で負のピークとして表れる、吸熱を伴う一次の相転移である。融点については、熱流曲線上で構成法によって適宜求めた。具体的には、ピークの両側にあるそれぞれの変曲点でピークに接する2本の線の交点がピーク温度すなわち融点となる。
【0013】
発明されたポリアミドの融点は、好ましくは335℃よりも高く、一層好ましくは340℃よりも高い。加えて、この融点は好ましくは360℃未満、一層好ましくは355℃未満、なお一層好ましくは350℃未満、最も好ましくは最高で346℃である。
【0014】
特定の好ましいポリアミドにおいて、ジアミン成分(a)は、6個よりも多い数の炭素原子を有する脂肪族ジアミンを、ジアミン成分(a)の総モル数を基準にして9から29モル%含む。
ジアミン成分(a)は、6個よりも多い数の炭素原子を有する脂肪族ジアミンを、ジアミン成分(a)の総モル数を基準にして好ましくは少なくとも10モル%、一層好ましくは少なくとも15モル%、なお一層好ましくは少なくとも20モル%、さらになお一層好ましくは少なくとも22モル%、最も好ましくは少なくとも24モル%含む。加えて、この成分は、6個よりも多い数の炭素原子を有する脂肪族ジアミンを、ジアミン成分(a)の総モル数を基準にして、好ましくは最大で28モル%、一層好ましくは最大で27モル%、なお一層好ましくは最大で26モル%含む。
特定の好ましいポリアミドにおいて、ジアミン成分(a)は、最大で6個の炭素原子を有する脂肪族ジアミンを、ジアミン成分(a)の総モル数を基準にして71から91モル%含む。
【0015】
ジアミン成分(a)は、最大で6個の炭素原子を有する脂肪族ジアミンを、ジアミン成分(a)の総モル数を基準にして、好ましくは最大で90モル%、一層好ましくは最大で85モル%、なお一層好ましくは最大で80モル%、さらになお一層好ましくは最大で78モル%、最も好ましくは最大で76モル%含む。加えて、この成分は、最大で6個の炭素原子を有する脂肪族ジアミンを、ジアミン成分(a)の総モル数を基準にして、好ましくは少なくとも72モル%、一層好ましくは少なくとも73モル%、なお一層好ましくは少なくとも74モル%含む。
【0016】
好都合なことに、このジアミン成分(a)は、6個よりも多い数の炭素原子を有する脂肪族ジアミンと、最大で6個の炭素原子を有する脂肪族ジアミンと、6個よりも多い数の炭素原子を有する脂肪族ジアミンおよび最大で6個の炭素原子を有する脂肪族ジアミン以外の少なくとも1種のジアミンをジアミン成分(a)の総モル数を基準にして0から20モル%と、から本質的になる(あるいは、これらからなる場合すらある)ものである。好ましくは、このジアミン成分は、0〜20モル%の範囲を0〜10モル%に変更したこと以外、上記と同じものから本質的になる(あるいは、これらからなる場合すらある)ものである。極めて好ましくは、ジアミン成分(a)は、6個よりも多い数の炭素原子を有する脂肪族ジアミンと、最大で6個の炭素原子を有する脂肪族ジアミンと、から本質的になる(あるいは、これらからなる場合すらある)ものである。
【0017】
6個よりも多い数の炭素原子を有する脂肪族ジアミンおよび最大で6個の炭素原子を有する脂肪族ジアミン以外のジアミンは、とりわけ芳香族ジアミンであってもよく、特に、m−キシレンジアミン、p−キシリレンジアミンおよびこれらの混合物などのキシリレンジアミンであってもよい。
6個よりも多い数の炭素原子を有する脂肪族ジアミンは、とりわけ、1,8−オクタンジアミン、1,9−ノナンジアミン、2−メチル−1,8−オクタンジアミン、1,10−デカンジアミン、1,12−ドデカンジアミン、2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキサンジアミン、2,4,4−トリメチル−1,6−ヘキサンジアミン、5−メチル−1,9−ノナンジアミンから選択できる。また、メチルシクロヘキサンジアミンやイソホロンジアミンなどの脂環式ジアミンであってもよい。
6個よりも多い数の炭素原子を有する脂肪族ジアミンは、好ましくはC7〜C14ジアミン、一層好ましくはC8〜C10ジアミン、なお一層好ましくはC9ジアミンである。好ましくは、C9ジアミンは、1,9−ノナンジアミン(NDA)および/または2−メチル−1,8−オクタンジアミン(MODA)である。一層好ましくは、これは1,9−ノナンジアミン(NDA)と2−メチル−1,8−オクタンジアミン(MODA)とのミックスである。
【0018】
6個よりも多い数の炭素原子を有する脂肪族ジアミンがNDAとMODAとのミックスである場合、モル比[(NDA):(MODA)]は、好都合には少なくとも1、好ましくは少なくとも2、一層好ましくは少なくとも3、なお一層好ましくは少なくとも4である。加えて、好都合には最大で9、好ましくは最大で7、一層好ましくは最大で6である。
最大で6個の炭素原子を有する脂肪族ジアミンは、とりわけ、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、1,4−ブタンジアミン、1,6−ヘキサンジアミン、2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、3−メチル−1,5−ペンタンジアミンから選択できる。
最大で6個の炭素原子を有する脂肪族ジアミンは、好ましくはC4〜C6ジアミン、一層好ましくはC6ジアミン、なお一層好ましくは1,6−ヘキサンジアミンである。
【0019】
ジカルボン酸成分(b)は、テレフタル酸以外のジカルボン酸を含まないものであってもよい。あるいは、テレフタル酸以外の少なくとも1種のジカルボン酸を含むものであってもよい。このような他のジカルボン酸の例として、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、さらにはアジピン酸のようなC4〜C12脂肪族二塩基酸があげられる。
ジカルボン酸成分(b)は、ジカルボン酸成分(b)の総モル数を基準にして好ましくは少なくとも60モル%、一層好ましくは少なくとも80モル%のテレフタル酸を含む。なお一層好ましくは、ジカルボン酸成分(b)は、テレフタル酸から本質的になる(あるいは、これらからなる場合すらある)。
【0020】
好都合なことに、発明されたポリアミドは、ジアミン成分(a)と、ジカルボン酸成分(b)と、ジアミン成分(a)およびジカルボン酸成分(b)以外の少なくとも1種の成分(c)をジアミン成分(a)およびジカルボン酸成分(b)の総モル数を基準にして0から20モル%と、から本質的になる(あるいは、これらからなる場合すらある)。好ましくは、このポリアミドは、0〜20モル%の範囲を0〜10モル%に変更したこと以外、上記と同じものから本質的になる(あるいは、これらからなる場合すらある)。極めて好ましくは、発明されたポリアミドは、ジアミン成分(a)とジカルボン酸成分(b)とから本質的になる(あるいは、これらからなる場合すらある)。
【0021】
それにもかかわらず、特定の実施形態では、発明されたポリアミドは成分(c)を含む。その場合の成分(c)は、とりわけε−カプロラクタムのようなラクタムであればよい。また、ジオールなどの二塩基酸と反応する成分であってもよい(この場合、反応生成物は、ジアミンとの二塩基酸の反応によって得られるようなアミド基を有する縮合の繰り返し単位ではなく、エステル基を有する縮合の繰り返し単位である)。さらに、ジアミンと反応する成分であってもよい。
【0022】
発明されたポリアミドでは、上述したように、たとえばポリアミドが二塩基酸とジアミン成分とジオールとから本質的になるのであれば、ジアミン成分(a)とジカルボン酸成分(b)とのモル比[(a):(b)]は1.00以外であってもよい。ジアミン成分(a)とジカルボン酸成分(b)とのモル比[(a):(b)]は、通常は5/7から7/5の範囲であり、好ましくは5/6から6/5の範囲である。一層好ましくは、このモル比は1.00と本質的に等しい(あるいは、等しいことすらある)。
【0023】
発明されたポリアミドが、融点330℃から350℃で、
−ジアミン成分(a)の総モル数を基準にして20から28モル%の1,9−ノナンジアミンと、[(NDA):(MODA)]のモル比が3から9の2−メチル−1,8−オクタンジアミンと、ジアミン成分(a)の総モル数を基準にして72から80モル%の1,6−ヘキサンジアミンと、から本質的になるジアミン成分(a)と、
−テレフタル酸から本質的になるジカルボン酸成分(b)と、
から本質的になるものであったときに、優れた結果が得られた。
【0024】
本発明の第2の態様は、上述したようなポリアミドを含むポリアミド組成物に関する。
発明されたポリアミド組成物は、要求の厳しい用途、特に、極めて高い融点などのことさら目立った熱特性が求められる用途向けのエンジニアリングプラスチックとして適宜利用できるものである。
【0025】
発明されたポリアミド組成物は、とりわけ、フィラー、銅化合物などの安定剤、UV吸収剤、光安定剤、酸化防止剤(ヒンダードフェノール、ヒンダードアミンベースの酸化防止剤、リンベースの酸化防止剤またはチオベースの酸化防止剤など)、帯電防止剤、難燃剤(臭素化ポリマー、酸化アンチモンまたは金属水酸化物など)、成核剤、可塑剤および/または潤滑剤をさらに含むものであってもよい。これらの含有成分については、ポリアミドの重縮合時に添加してもよく、重縮合後に添加してもよい。
【0026】
発明されたポリアミドおよび発明されたポリアミド組成物は、実用に耐えるものである。これらはいずれも、容易にペレット化できる。また、これらは、とりわけ射出吹込成形、押出成形、圧縮成形、圧伸成形または延伸、真空成形などの成形工程によって、所望の形状の成形品に金型成形可能である。これらは、一般にエンジニアリングプラスチックとして用いられる造形品に成形可能であり、場合によっては、特に優れた熱特性および表面特性が要求される場合に、工業原料および家庭用品の分野で好適に用いられるフィルムまたは繊維にすることもできる。
【0027】
次に、本発明の最後の態様は、上述したようなポリアミドまたはポリアミド組成物を含む物品または物品の一部である。
【実施例】
【0028】
実施例1(本発明による)
冷却器と、攪拌機と、バイパス弁付き背圧調整器と、循環用熱交換流体が流れる加熱ジャケットと、温度制御装置とを備えるオートクレーブを、180°F(82.2℃)で予加熱し、攪拌(15rpm)しながら、1,9−ノナンジアミン99.6g(0.630モル)と、2−メチル−1,8−オクタンジアミン19.0g(0.120モル)と、1,6−ヘキサンジアミンの水溶液(前記ジアミンを64.9質量%含有)383.5g(2.142モル)と、テレフタル酸490.9g(2.955モル)とを仕込んだ。1,9−ノナンジアミンと2−メチル−1,8−オクタンジアミンのモル量は、ジアミン成分(1,9−ノナンジアミン+2−メチル−1,8−オクタンジアミン+1,6−ヘキサンジアミン)の総モル数の25.9モル%であった。1,9−ノナンジアミンと2−メチル−1,8−オクタンジアミンとのモル比は5.25であった。また、上記のオートクレーブには、氷酢酸5.40g(0.09モル)と、固体状の亜リン酸1.017gと、蒸留水164.3gも仕込んだ。34rpmで攪拌速度を上げ、オートクレーブ内の空気を窒素に入れ換えた。循環用熱交換流体の設定点を600°F(315.5℃)まで上げ、バッチ反応を進行させた。70分間の実施時間経過後、反応器の内部温度が416°F(213.3℃)に達した。さらに60分間実施した後、反応器の内部温度は504°F(262.2℃)になった。この間に、反応混合物は不透明で粘りのある塊から、かさ密度が低く自由に攪拌できる粉末に変化した。反応の最初から最後まで、冷却器によって水を徐々に抜き取って蒸留することで、反応器の圧力を107から120psig(7.4から8.3barg)の範囲に維持した。合計で140分間の実施時間経過後、バイパス弁によってオートクレーブを脱気することで、約25psig/分(1.7barg/分)で5分間の時間をかけて反応器の圧力を減圧した。
【0029】
反応器の圧力が0psig(0barg)に達したら、オートクレーブを窒素でパージした。得られたポリアミドを、オートクレーブの底部に設けられたスライドゲート経由で回収した。続いて、これを白色の微粉末として5ガロン(18.9リットル)のクエンチバケット(quench bucket)の蒸留水に落とした。
このようにして調製されたポリアミドの融点を、上記にて詳細に記載したような示差走査熱量測定法で測定した。融点は346℃であった。
【0030】
実施例2(比較例)
オートクレーブに、1,9−ノナンジアミン119.7g(0.757モル)と、2−メチル−1,8−オクタンジアミン22.8g(0.144モル)と、1,6−ヘキサンジアミンの水溶液(前記ジアミンを70質量%含有)358.6g(2.163モル)と、テレフタル酸490.9g(2.957モル)とを仕込んだこと以外は、実施例1の場合で説明したものと同様の手法でポリアミドを調製した。1,9−ノナンジアミンと2−メチル−1,8−オクタンジアミンのモル量は、ジアミン成分の総モル数を基準にして29.4モル%であった。1,9−ノナンジアミンと2−メチル−1,8−オクタンジアミンとのモル比は5.25であった。また、上記のオートクレーブには、氷酢酸5.40g(0.09モル)と、固体の亜リン酸1.025gと、蒸留水173.7gも仕込んだ。34rpmで攪拌速度を上げ、オートクレーブ内の空気を窒素に入れ換えた。循環用熱交換流体の設定点を600°F(315.5℃)まで上げ、バッチ反応を進行させた。70分間の実施時間経過後、反応器の内部温度が約600°F(315.5℃)に達した。この温度で反応をさらに25分間行った。反応の最初から最後まで、冷却器によって水を徐々に抜き取って蒸留することで、反応器の圧力を100から120psig(6.9から8.3barg)の範囲に維持した。合計で95分間の実施時間経過後、バイパス弁によってオートクレーブを脱気することで、約25psig/分(1.7barg/分)で5分間の時間をかけて反応器の圧力を減圧した。反応器の圧力が0psig(0barg)に達したら、オートクレーブを窒素でパージし、得られたポリアミドを実施例1で上述したようにして回収した。
このようにして調製されたポリアミドの融点を、上記にて詳細に記載したような示差走査熱量測定法で測定した。融点は326℃であった。
【0031】
実施例3(比較例)
スチーム加熱したステンレス鋼製の攪拌式塩反応器(stirred salt reactor)に、1,9−ノナンジアミン8,216g(52.005モル)と、2−メチル−1,8−オクタンジアミン1,565g(9.905モル)と、1,6−ヘキサンジアミンの水溶液(前記ジアミン71.5質量%を含有)10,044g(61.822モル)と、テレフタル酸19,638g(118.301モル)とを仕込んだ。1,9−ノナンジアミンと2−メチル−1,8−オクタンジアミンのモル量は、ジアミン成分の総モル数の50.0モル%であった。1,9−ノナンジアミンと2−メチル−1,8−オクタンジアミンとのモル比は5.25であった。また、上記の攪拌式塩反応器には、次亜リン酸ナトリウム38.3gと、氷酢酸216g(3.6モル)と、蒸留水15,290gも仕込んだ。原料バッチ中の余分な水の量は33質量%であった。塩反応器内の空気を窒素に入れ換えた。塩反応器内の圧力を43psig(3barg)に維持しながら上述した混合物を260°F(126.6℃)で加熱して、塩溶液を得た。塩反応器の内容物を、揮発性物質を排出するための制御弁を設けたジャケット付きのオイル加熱式濃縮器にポンプで連続供給し、この内容物を約428°F〜437°F(220℃〜225℃)まで加熱しながら約160psig〜185psig(11barg〜12.8barg)の圧力下に維持した。濃縮器内では、塩が反応を開始してプレポリマーが得られた。溶液から余分な水を除去した。濃縮器を出る反応混合物の含水量を約15質量%未満まで減らした。この反応混合物を、濃縮器から直列に配置した2機のステンレス鋼製オイル加熱式予加熱器にポンプで連続供給した。
【0032】
予加熱器では、溶融温度を約590°F(310℃)に、圧力を約1800psig(124bar)に維持した。反応混合物の含水量を7質量%前後に維持した。この反応混合物を、制御弁を介して第2の予加熱器から出し、約100psig(6.9barg)の圧力でジャケット付き管型反応器に供給した。加熱ジャケットを流れる循環用熱交換流体によって、ジャケット付き管型反応器を壁面温度約630°F(332℃)まで加熱した。反応混合物中に依然として残っている水の一部を蒸気にし、プレポリマーを「液滴」として噴霧した。このプレポリマー(90%を超える量が転化)と若干の残留水を、別の制御弁に通して管型反応器から外に出し、下流(ダイ端)のポートでベントバキュームを用いて脱気したワーナー・アンド・フライデラー・コーポレーション(Werner and Pfleiderer Corporation)のZSK−30(登録商標)二軸押出機のスクリュー上に導入した。ダイの温度を635°F(335℃)に設定した。残留蒸気をプレポリマーから分離し、後方のベントを介して押出機から外に出した。プレポリマーを押出機によって前方に移動(100rpm)させ、完全に転化するまでさらに反応させた。こうして出来上がったポリマーを押出量約5.5〜6.5kg/時でストランドダイから水浴中に押し出した後、切断してペレットとした。
このようにして調製されたポリアミドの融点を、上記にて詳細に記載したような示差走査熱量測定法で測定した。融点は306℃であった。
【0033】
実施例4(比較例)
攪拌式塩反応器に、1,9−ノナンジアミン16,380g(103.670モル)と、2−メチル−1,8−オクタンジアミン3,121g(19.753モル)と、1,6−ヘキサンジアミンの水溶液(前記ジアミン70質量%を含有)6,896g(41.613モル)と、テレフタル酸26,184g(157.734モル)とを仕込んだこと以外は、実施例3の場合で説明したものと同じ手法でポリアミドを調製した。原料バッチ中の余分な水の量は32.3質量%であった。1,9−ノナンジアミンと2−メチル−1,8−オクタンジアミンのモル量は、ジアミン成分の総モル数の74.7モル%であった。1,9−ノナンジアミンと2−メチル−1,8−オクタンジアミンとのモル比は5.25であった。上記の攪拌式塩反応器には、次亜リン酸ナトリウム53.1gと、氷酢酸288g(4.8モル)と、蒸留水22,989gも仕込んだ。
このようにして調製されたポリアミドの融点を、上記にて詳細に記載したような示差走査熱量測定法で測定した。融点は281℃であった。
【0034】
実施例5(比較例)
攪拌式塩反応器に、1,9−ノナンジアミン22,018g(139.360モル)と、2−メチル−1,8−オクタンジアミン4,194g(26.544モル)と、テレフタル酸26,184g(157.734モル)とを仕込んだこと以外は、実施例3の場合で説明したものと同じ手法でポリアミドを調製した。1,9−ノナンジアミンと2−メチル−1,8−オクタンジアミンとのモル比は5.25であった。上記の攪拌式塩反応器には、次亜リン酸ナトリウム55.2gと、氷酢酸288g(4.8モル)と、蒸留水25,976gも仕込んだ。原料バッチ中の余分な水の量は約33質量%であった。
このようにして調製されたポリアミドの融点を、上記にて詳細に記載したような示差走査熱量測定法で測定した。融点は306℃であった。
【0035】
9ジアミン含有量が融点におよぼす影響−グラフ図
便宜上、上記にて例示したポリアミドならびに他の上述した物質の融点(単位℃)を、そのC9ジアミンモル含有量の関数として図1に示す。
▲は、さまざまな科学文献に記載されているようなPA(6,T)ホモポリマーのおおよその融点に相当する。*は、上述したように、特開2000−191771号公報の段落[0047]に記載されている融点に相当する。最後に、●は本出願人が測定した融点に相当する。
実施例1のポリアミド(本発明による)は、際だって高い融点すなわち346℃を示す。
【0036】
実施例1のポリアミドの加工温度での熱安定性
本出願人は、ポリアミドの分野で大きな技術的知見を得ており、実質的な分解を招くことなくポリアミドを溶融加工可能であるか否かを評価するための極めて単純であるが高信頼度の試験を何年もかけて開発した。
【0037】
実施例1のポリアミドにとっての課題は、その融点が極めて高いがゆえに、これよりもさらに高い加工温度(通常は融点よりも少なくとも約5℃上)での加工が必要だということである。このような高い加工温度では、表面上のみならず、株式会社クラレの特定の従来技術における教示内容に照らしても、実質的な熱分解が生じる可能性がある。
本出願人による試験は、特定の臨界分解温度を測定し、これをポリアミドの最低加工温度と比較することにある。
【0038】
ポリアミドの最低加工温度(Tp,min)は、ポリアミドの融点(Tm)+5℃と定義される。この温度は、上述したようにDSCで測定可能である。
ポリアミドの臨界分解温度(Td)については、10℃の一定発熱率で、熱重量分析によって測定する。一般に、質量減少率は時間に応じて増加する。Tdは質量減少率(dW/dt、ここで、Wは試験対象となるポリアミドの質量、tは時間である)が0.1%/分に達する温度である。
溶融加工窓がある場合は、[Tp,min、Td]と定義される。その幅はTp,min−Tdに等しい。
このようにして、実施例1のポリアミドを試験した。
その最低加工温度Tp,minは346+5=351℃であった。
また、その臨界分解温度Tdも求めたところ、359℃であった。
実施例1のポリアミドは、特に特開2000−191771号公報の教示内容に基づいて当業者が想定しているであろうものとは対照的に、8℃と高い溶融加工窓を用いて実用に耐えるものであることが明らかになった。
【0039】
さらに、実施例1のポリアミドは、必要に応じて工業規模でさらに多量の触媒を用いて、実験室規模で合成されたものであることにも注意されたい。ここで、ポリアミド中の触媒残渣は、その融点を何ら変化させることなく、その熱安定性を実質的に損なうことが知られている。結果として、工業規模で合成されるであろう以外は実施例1のポリアミドなどのポリアミドは、常に上記よりも臨界分解温度が高くなり、よって、加工窓がさらに広くなる。
別の利点として、実施例1のポリアミドは、C9ジアミン含有量が25.9モル%と少ないため、株式会社クラレの従来技術のポリアミドよりも安価である。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】C9ジアミン含有量が融点におよぼす影響を示すグラフ図である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
融点が330℃から370℃のポリアミドであって、
−ジアミン成分(a*)の総モル数を基準にして20モル%の1,9−ノナンジアミンと、ジアミン成分(a*)の総モル数を基準にして80モル%の1,6−ヘキサメチレンジアミンと、からなるジアミン成分(a*)と、
−テレフタル酸からなるジカルボン酸成分(b*)と、からなるポリアミド(P*)を除いて、
−6個よりも多い数の炭素原子を有する少なくとも1種の脂肪族ジアミンを、ジアミン成分(a)の総モル数を基準にして0から55モル%と、最大で6個の炭素原子を有する少なくとも1種の脂肪族ジアミンを、ジアミン成分(a)の総モル数を基準にして45から100モル%と、を含むジアミン成分(a)と、
−ジカルボン酸成分(b)の総モル数を基準にして50モル%を超えるテレフタル酸を含むジカルボン酸成分(b)と、を含む、ポリアミド。
【請求項2】
融点が335℃よりも高い、請求項1に記載のポリアミド。
【請求項3】
融点が350℃未満である、請求項1または2に記載のポリアミド。
【請求項4】
融点が最高で346℃である、請求項3に記載のポリアミド。
【請求項5】
ジアミン成分(a)が、6個よりも多い数の炭素原子を有する脂肪族ジアミンを、ジアミン成分(a)の総モル数を基準にして9から29モル%含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載のポリアミド。
【請求項6】
ジアミン成分(a)が、6個よりも多い数の炭素原子を有する脂肪族ジアミンを、ジアミン成分(a)の総モル数を基準にして少なくとも20モル%含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリアミド。
【請求項7】
ジアミン成分(a)が、6個よりも多い数の炭素原子を有する脂肪族ジアミンを、ジアミン成分(a)の総モル数を基準にして少なくとも24モル%含む、請求項6に記載のポリアミド。
【請求項8】
ジアミン成分(a)が、6個よりも多い数の炭素原子を有する脂肪族ジアミンを、ジアミン成分(a)の総モル数を基準にして最大で27モル%含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のポリアミド。
【請求項9】
ジアミン成分(a)が、最大で6個の炭素原子を有する脂肪族ジアミンを、ジアミン成分(a)の総モル数を基準にして71から91モル%含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載のポリアミド。
【請求項10】
ジアミン成分(a)が、最大で6個の炭素原子を有する脂肪族ジアミンを、ジアミン成分(a)の総モル数を基準にして最大で80モル%含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載のポリアミド。
【請求項11】
ジアミン成分(a)が、6個よりも多い数の炭素原子を有する脂肪族ジアミンと、最大で6個の炭素原子を有する脂肪族ジアミンと、6個よりも多い数の炭素原子を有する脂肪族ジアミンおよび最大で6個の炭素原子を有する脂肪族ジアミン以外の少なくとも1種のジアミンを、ジアミン成分(a)の総モル数を基準にして0から20モル%と、から本質的になる、請求項1〜10のいずれか一項に記載のポリアミド。
【請求項12】
ジアミン成分(a)が、6個よりも多い数の炭素原子を有する脂肪族ジアミンと、最大で6個の炭素原子を有する脂肪族ジアミンと、から本質的になる、請求項10に記載のポリアミド。
【請求項13】
6個よりも多い数の炭素原子を有する脂肪族ジアミンが1,9−ノナンジアミンおよび/または2−メチル−1,8−オクタンジアミンである、請求項1〜12のいずれか一項に記載のポリアミド。
【請求項14】
6個よりも多い数の炭素原子を有する脂肪族ジアミンが、1,9−ノナンジアミン(NDA)と2−メチル−1,8−オクタンジアミン(MODA)との、モル比[(NDA):(MODA)]が少なくとも4のミックスである、請求項13に記載のポリアミド。
【請求項15】
モル比[(NDA):(MODA)]が最大で6である、請求項14に記載のポリアミド。
【請求項16】
最大で6個の炭素原子を有する脂肪族ジアミンが1,6−ヘキサンジアミンである、請求項1〜15のいずれか一項に記載のポリアミド。
【請求項17】
ジカルボン酸成分(b)が、ジカルボン酸成分(b)の総モル数を基準にして少なくとも80モル%のテレフタル酸を含む、請求項1〜16のいずれか一項に記載のポリアミド。
【請求項18】
ジカルボン酸成分(b)がテレフタル酸から本質的になる、請求項17に記載のポリアミド。
【請求項19】
ジアミン成分(a)と、ジカルボン酸成分(b)と、ジアミン成分(a)およびジカルボン酸成分(b)以外の少なくとも1種の成分(c)をジアミン成分(a)およびジカルボン酸成分(b)の総モル数を基準にして0から20モル%と、から本質的になる、請求項1〜18のいずれか一項に記載のポリアミド。
【請求項20】
成分(c)を含み、前記成分(c)がラクタムである、請求項19に記載のポリアミド。
【請求項21】
ジアミン成分(a)とジカルボン酸成分(b)とから本質的になる、請求項19に記載のポリアミド。
【請求項22】
請求項1〜21のいずれか一項に記載のポリアミドを含むポリアミド組成物。
【請求項23】
請求項1〜21のいずれか一項に記載のポリアミドまたは請求項22に記載のポリアミド組成物を含む物品または物品の一部。

【図1】
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【公表番号】特表2009−520860(P2009−520860A)
【公表日】平成21年5月28日(2009.5.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−546488(P2008−546488)
【出願日】平成18年12月22日(2006.12.22)
【国際出願番号】PCT/EP2006/070187
【国際公開番号】WO2007/071790
【国際公開日】平成19年6月28日(2007.6.28)
【出願人】(502030880)ソルヴェイ アドバンスド ポリマーズ リミテッド ライアビリティ カンパニー (39)
【Fターム(参考)】