JP2013518940A - 生物に基づく三元共重合体およびそれの作成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、米国仮出願第61/600,308号(そっくりそのまま引用することにより本明細書に組み込まれる)に対する優先権を主張する。
本開示の発明は、ヘキサメチレンジアミン、アジピン酸および生物に基づく(bio−based)単量体構成要素を包含する3種の単量体種から構成されるポリアミドに関し、該組成物は造形品を作成するのに適する。組成物およびカーペット繊維の製造に適する該ポリアミドの作成方法もまた開示される。
有用な繊維性素材の構成は、長年羊毛および綿のような天然に入手可能な繊維に完全に基づいている。しかしながら、前世紀は、十分な技術的および経済的理由から石油化学繊維の急速な増加を見た。一例として、フローリング業界は、短い天然繊維を、ナイロン、ポリエステルおよびなおポリプロピレンのような石油化学重合体から構成される連続フィラメントで広く置換してきた。フィラメントの工程は運転するのがより安価であり、連続フィラメントはタフトされる前により少ない加工を必要とし、そして深いパイルの連続フィラメントカーペットは、短いフィラメントから構成される深いパイルのカーペットで観察される落ち毛を受けにくいからである。
冷における結晶形成を妨げるため、溶融ブレンドにより作成された少量成分の添加を開示する。特許文献3は、少ない濃度の立体障害アミンおよびなおポリカプロラクタムもまた、重合前に単量体塩混合物にランダムに導入される場合にフィラメント急冷工程で結晶若しくは球状(spherelitic)構造形成を阻害し得たことを開示する。こうしたランダム添加はしかしながらナイロン重合体の特性の許容できない低下に至る可能性がある。
石油化学繊維は有用であることが広く理解されている一方、石油化学製品一般を保全することにおける幅広い興味が存在し、そして容易に置換可能若しくは持続可能な生物学的素材での置換は望ましいと一般に認識されている。さらに、生物に基づく重合体、立体障害アミンおよびポリカプロラクタムのランダム溶融ブレンドは、ナイロン重合体の特性の許容できない低下につながる。
.7より大きいIV(硫酸中)を達成するように調整すること、を含んでなる。
生物に基づく構成要素単位を含有するランダム高粘度三元共重合体が開示される。該三元共重合体は、ヘキサメチレンジアミン(「HMD」)を含んでなる第一の構成要素単位、アジピン酸を含んでなる第二の構成要素単位、ならびにアゼライン酸、セバシン酸および11−カルボキシル−ウンデカン酸(C11脂肪族ジカルボン酸)よりなる群から選択される最低1種の二酸を含んでなる第三の構成要素単位を含んでなる。第一および第二の構成要素単位の総和は、該三元共重合体の約65%から約85%まで、および約90%から約98%まで、ならびに約94.5%を包含する約55%から約99.5%までの重量パーセントで存在する。第三の構成要素単位は、該三元共重合体の約2%から約25%までを包含する約0.5%から約45%まで、および約4.5%を包含する約1.5%から約5%までの重量パーセントで存在する。該三元共重合体の固有粘度は約2.7IV(硫酸中)より大きく、また、数平均分子量はモルあたり約10,000より大きく、モルあたり約10,350グラムを包含する。該三元共重合体は、非ランダム(non−randomized)ブロック共重合体で典型的に見出される構成要素単位の大型の反復ブロックを伴わず真にランダムである。
た包含し得る。
で急冷しかつペレットに切断した。生じる重合体は、35RVの相対粘度、およびゲル浸透クロマトグラフィーにより測定されるところのモルあたりおよそ10,350グラムの数平均分子量を有した。該重合体のフレークをその後乾燥しかつ調整した。高分子量が、乾燥窒素下約180℃で約10時間調整することにより達成された。この重合体を二軸押出器を通して溶融押出しかつBCF糸繊維に紡糸した。生じる繊維は68RVの相対粘度を有することが確認された。
以下は従来技術のナイロン6,6共重合体および開示される生物に基づく共重合体の一局面から作成される繊維の実施例である。
a.繊維を編物ソックスにしそしてSuperba熱処理機で265°Fに熱処理した。b.熱処理後、ソックスをAHIBA染色浴中で中間灰色を得るため青、赤および黄色の酸染料の混合物中で染色した。
c.L、a、b色値をDatacolor(R)分光光度計を使用して測定した。
d.CIE ΔEを、亜酸化窒素およびオゾン曝露後のL、a、b値と元のL、a、b値を比較することにより決定した。
ナイロン6,6共重合体は慣習的重合技術を使用して作成した。該ナイロン6,6共重合体は、2.5%のイソフタル酸およびメチルペンタメチレンジアミンコモノマーの混合
物(1:1モル比)を含有した。該共重合体をその後、二軸押出器を使用して混合MR断面をもつ1127デニール繊維に紡糸した。該繊維は0.15%二酸化チタンもまた有し、そして2.6の比まで延伸した。生じる繊維は熱ロールチェストに行く前に74.9%延伸を有した。
ナイロン6,6/ナイロン6,10ランダム高粘度三元共重合体は、三元共重合体の4.5重量%の重量パーセントでセバシン酸を含有し、そして段落0025および0026に上述されたとおり作成した。該三元共重合体をその後上の実施例1と同一の様式で繊維に紡糸した。生じる繊維は熱ロールチェストに行く前に92.7%延伸を有し、これは従来技術のナイロン6,6共重合体に比較して改良された紡糸をもたらした。
ΔEと一緒に下の表2に報告する。
したとしても、染色における同一段階が、濃染1100デニール繊維と一緒に競合的に染色される場合に、対照繊維と比較して該ランダム高粘度三元共重合体から作成された繊維で達成されることを示唆している。これは驚くべき結果である。
Claims (25)
- a)ヘキサメチレンジアミンを含んでなる第一の構成要素、
b)アジピン酸を含んでなる第二の構成要素単位、ならびに
c)アゼライン酸、セバシン酸および11−カルボキシル−ウンデカン酸(C11脂肪族ジカルボン酸)よりなる群から選択される最低1種の二酸を含んでなる第三の構成要素単位
を含んでなる、3成分中間体の縮合重合体を含んでなるランダム高粘度三元共重合体であって、
第一および第二の構成要素単位の総和が該三元共重合体の約55%から約99.5%までの重量パーセントで存在し、ならびに第三の構成要素が該三元共重合体の約0.5%から約45%の重量パーセントで存在し;ならびに、さらに、該三元共重合体の固有粘度が約2.7IV(硫酸中)より大きく、かつ、数平均分子量がモルあたり約10,000グラムより大きい、上記三元共重合体。 - 前記第三の構成要素単位がセバシン酸である、請求項1に記載のランダム三元共重合体。
- 前記第一の構成要素単位が、該三元共重合体の約0.10%から約10%までの重量パーセントで存在するメチルペンタメチレンジアミンをさらに含んでなる、請求項1に記載のランダム三元共重合体。
- 前記第二の構成要素単位が、イソフタル酸、5−スルホイソフタル酸若しくはテレフタル酸よりなる群から選択される1種の酸をさらに含んでなり、前記酸が該三元共重合体の約0.10%から約10%までの重量パーセントで存在する、請求項1若しくは3に記載のランダム三元共重合体。
- 前記第三の構成要素単位が該三元共重合体の約4.5%の重量パーセントで存在する、請求項2に記載のランダム三元共重合体。
- 未使用熱可塑性樹脂、再循環熱可塑性樹脂、ポリエチレンテレフタレート、着色料、二酸化チタン、抗菌剤、安定剤、難燃剤および抗酸化剤よりなる群から選択される溶融ブレンドされた添加物をさらに含んでなる、請求項1、2、3または5に記載のランダム三元共重合体。
- 請求項1、2、3または5のランダム三元共重合体から作成される成形品。
- 未使用熱可塑性樹脂、再循環熱可塑性樹脂、ポリエチレンテレフタレート、着色料、二酸化チタン、抗菌剤、安定剤、難燃剤および抗酸化剤よりなる群から選択される1成分をさらに含んでなる、請求項7に記載の成形品。
- a)ヘキサメチレンジアミンを含んでなる第一の構成要素単位
b)アジピン酸を含んでなる第二の構成要素単位、ならびに
c)アゼライン酸、セバシン酸および11−カルボキシル−ウンデカン酸(C11脂肪族ジカルボン酸)よりなる群から選択される最低1種の二酸を含んでなる第三の構成要素単位
を含んでなる3成分中間体の縮合重合体を含んでなるランダム高粘度三元共重合体を含んでなる繊維であって、
第一および第二の構成要素単位の総和が該三元共重合体の約55%から約99.5%までの重量パーセントで存在し;ならびに、第三の構成要素が該三元共重合体の約0.5%から約45%の重量パーセントで存在し;ならびに、さらに、該三元共重合体の固有粘度が約2.7IV(硫酸中)より大きく、かつ、数平均分子量がモルあたり約10,000グラムより大きい、上記繊維。 - 前記第三の構成要素単位がセバシン酸である、請求項9に記載の繊維。
- 前記第一の構成要素単位が、該三元共重合体の約0.10%から約10%までの重量パーセントで存在するメチルペンタメチレンジアミンをさらに含んでなる、請求項9に記載の繊維。
- 前記第二の構成要素単位が、イソフタル酸、5−スルホイソフタル酸若しくはテレフタル酸よりなる群から選択される1種の酸をさらに含んでなり、前記酸は該三元共重合体の約0.10%から約10%までの重量パーセントで存在する、請求項9または11に記載の繊維。
- 前記第三の構成要素単位が該三元共重合体の約4.5%の重量パーセントで存在する、請求項10に記載の繊維。
- 未使用熱可塑性樹脂、再循環熱可塑性樹脂、ポリエチレンテレフタレート、着色料、二酸化チタン、抗菌剤、安定剤、難燃剤および抗酸化剤よりなる群から選択される1成分をさらに含んでなる、請求項9、10、11または13に記載の繊維。
- 請求項9または10に記載の繊維を含んでなるカーペット。
- 請求項9または10に記載の繊維を含んでなる布帛。
- (a)第一および第二のコモノマー塩のブレンドを第一の反応槽に提供することであって、該第一のコモノマー塩はヘキサメチレンジアミンならびにアゼライン酸、セバシン酸および11−カルボキシル−ウンデカン酸(C11脂肪族ジカルボン酸)から選択される1種の二酸成分を含んでなり、ならびに第二のコモノマー塩はアジピン酸およびヘキサメチレンジアミンを含んでなり;(b)前記ブレンド塩を共重合することであって、前記共重合することは第二の反応槽中でなされ;ならびに(c)生じる重合体を、2.7より大きいIV(硫酸中)を達成するように調整すること
を含んでなる、ランダム高粘度三元共重合体の作成方法。 - 前記第一の反応槽が蒸発器である、請求項17に記載の方法。
- 前記第二の反応槽がオートクレーブである、請求項18に記載の方法。
- 前記二酸が該重合体の約0.5%から約45%までの重量パーセントで維持される、請求項17に記載の方法。
- 前記二酸がセバシン酸である、請求項17に記載の方法。
- 前記セバシン酸が該重合体の約4.5%の重量パーセントで維持される、請求項21に記載の方法。
- 前記調整することが約180℃の温度で約10時間なされる、請求項17〜22の1つに記載の方法。
- ヘキサメチレンジアミンの一部分が、該重合体の約0.1%から約10重量%までの重量パーセントで存在するメチルペンタメチレンジアミンにより置換されている、請求項17に記載の方法。
- アジピン酸の一部分が、イソフタル酸、5−スルホイソフタル酸若しくはテレフタル酸よりなる群から選択される1種の酸により置換されており、前記酸が該重合体の約0.10%から約10%までの重量パーセントで存在する、請求項17または24に記載の方法。
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