JP7126607B2 - 低いカプロラクタム濃度および特定の相対粘度を有するポリアミドを製造するための方法および製剤 - Google Patents

低いカプロラクタム濃度および特定の相対粘度を有するポリアミドを製造するための方法および製剤 Download PDF

Info

Publication number
JP7126607B2
JP7126607B2 JP2021509730A JP2021509730A JP7126607B2 JP 7126607 B2 JP7126607 B2 JP 7126607B2 JP 2021509730 A JP2021509730 A JP 2021509730A JP 2021509730 A JP2021509730 A JP 2021509730A JP 7126607 B2 JP7126607 B2 JP 7126607B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polyamide composition
less
gram
final
microequivalents
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021509730A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021534306A (ja
Inventor
レイ,ジェイコブ
シュビアー,クリス
ホフマン,ダグラス
フアド,ムハマド
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.)
Ascend Performance Materials Operations LLC
Original Assignee
Ascend Performance Materials Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ascend Performance Materials Operations LLC filed Critical Ascend Performance Materials Operations LLC
Publication of JP2021534306A publication Critical patent/JP2021534306A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7126607B2 publication Critical patent/JP7126607B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L77/00Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L77/02Polyamides derived from omega-amino carboxylic acids or from lactams thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/08Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino-carboxylic acids
    • C08G69/14Lactams
    • C08G69/16Preparatory processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/26Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/28Preparatory processes
    • C08G69/30Solid state polycondensation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/46Post-polymerisation treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18Manufacture of films or sheets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L77/00Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L77/06Polyamides derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/14Phosphorus; Compounds thereof
    • B01J27/186Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J27/187Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium with manganese, technetium or rhenium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/0234Nitrogen-, phosphorus-, arsenic- or antimony-containing compounds
    • B01J31/0255Phosphorus containing compounds
    • B01J31/0257Phosphorus acids or phosphorus acid esters
    • B01J31/0258Phosphoric acid mono-, di- or triesters ((RO)(R'O)2P=O), i.e. R= C, R'= C, H
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/0234Nitrogen-, phosphorus-, arsenic- or antimony-containing compounds
    • B01J31/0255Phosphorus containing compounds
    • B01J31/0257Phosphorus acids or phosphorus acid esters
    • B01J31/0261Phosphorus acids or phosphorus acid esters comprising phosphonous acid (-ester) groups (RP(OR')2) or the isomeric phosphinic acid (-ester) groups (R2(R'O)P=O), i.e. R= C, R'= C, H
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2377/00Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2377/06Polyamides derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2477/00Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2477/02Polyamides derived from omega-amino carboxylic acids or from lactams thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Polyamides (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

関連出願の相互参照
[0001]本出願は、参照により本明細書にその全体が組み込まれている、2018年8月22日に出願された米国仮特許出願第62/721,259号の優先権および出願の利益を主張する。
[0002]本開示は一般にポリアミド製剤およびポリアミドを製造するための方法に関する。より具体的には、本開示は、低い残留カプロラクタム濃度および/または好ましい相対粘度を有するポリアミド組成物を生じる固相重合工程を使用するポリアミドを製造するための方法に関する。
[0003]ナイロン-6、ナイロン-6,6、およびそれらの種々のコポリマーは、それらの有利な特性のため、種々の用途、例えば、フィルム形成、押出し、(射出)成形、ファイバ、および食品包装フィルムで広く用いられている。これらのポリマー/コポリマーは、よく知られているように、重合反応により形成される。
[0004]ある場合には、ポリマー/コポリマーを形成するために重合反応で使用されるカプロラクタムモノマーは、高分子カプロラクタムモノマーおよびオリゴマーに完全に重合しない可能性がある。次いで、この残留カプロラクタムは、とりわけ、非効率な製造、例えば、装置、例えば、ダイ上のプレートアウトの一因となり、食品接触用途用の工業的制限に関連する問題を引き起こし、揮発性物質の不快臭を発するので、除去されなければならない。従来の方法では、残留カプロラクタムは、温水を用いる抽出により除去することができる。抽出水中の単量体カプロラクタムを精製し、洗浄してカプロラクタムを再捕集することができ、これは、重合反応器に再循環させることができる。モノマーを生成するために分割用試薬を添加し、次いで単離し、洗浄することにより、抽出水中で得られるオリゴマーを反応させてカプロラクタムモノマーに戻すことも可能であり、これは、その後再利用することができる。また、米国特許第4,053,457号は、重合およびその後のポリマーの抽出により、ε-カプロラクタムおよび/または他のポリアミド形成出発化合物からポリアミドを製造する方法を開示する。溶媒、モノマー、およびオリゴマーを含有する抽出物を大気酸素のない状態で濃縮する。抽出物と接触する表面は、濃度プロセスの条件下で不活性である材料からなる。得られる濃縮物は、さらなる精製または分離を行うことなく、それ自体で、または他のポリアミド形成出発化合物と一緒に重合される。
[0005]これらの状況の多くで、最終のポリマー/コポリマー(集合的にポリマー)が、より高い相対粘度(RV)、分子量(低級揮発性物質、例えば、残留カプロラクタム、濃度と組み合わせて)を示すことが望ましい。粗ポリマーを重合し、洗浄した後に好ましくは使用される固相重合(SSP)方法/操作を利用することにより、分子量が、増加する場合がある。一例として、SSPは、ポリマーのペレット/顆粒物の加熱床に高温不活性ガス流を通過させることにより実施することができる。別の例では、米国特許第6,069,228号は、反応器、フラッシャーおよびセパレータを含む反応器系でのプレポリマー形成によるポリアミドポリマーの調製方法、制御された温度条件下でのプレポリマーの結晶化、およびその後のSSPによるこれらの結晶化プレポリマーの高分子量ポリマーへの転換を開示する。また、米国特許第6,476,181号は、二段式加熱プロセスによりカプロラクタムおよび他の揮発性物質の含有量を低減しながら、ナイロン6の分子量を増加させる方法を開示する。
[0006]ポリマー、例えば、ポリアミドの組成特性と性能特性は、しばしば互いに対立関係にあり、低濃度のカプロラクタムを実現するための処理は、とりわけ分子量またはRVビルドに悪影響を及ぼし得る。一例として、カプロラクタムの除去が、分子量が増加するより多くのSSP時間を必要とするならば、得られる分子量は、非常に長時間構築し、SSP操作の終了時に過剰に高くなることになる。ある場合には、RVのビルド速度および/または経時的な分子量は、非線形プロファイルを有し、制御の問題が生じる。一般的に言えば、特に、初期のSSP前のポリマーが、高分子量および高いカプロラクタム濃度を有する場合は、従来のポリマー製品は、望ましい分子量および/または相対粘度と組み合わせて、低いカプロラクタム濃度を実現することができなかった。
[0007]組成のおよび性能の特性に関連した課題に加え、従来のポリアミド組成物の全体的なペレット品質は、SSP方法により悪影響を受けることが見出された。
[0008]ナイロン-6,6の利点は、より高い熱的性能以外に、その清浄度である。対照的に、他のポリマーを使用すると、熱可逆性が生じ、それによってさらに多くの残留カプロラクタムモノマーを生じることが分かった。M.Kohan、Nylon Plastics Handbook、1995を参照のこと。この問題は、フィルム関連用途で特に密接な関係がある。抽出可能なモノマーのレベルが、安全性および食品接触用途の承認を不利に阻害することが知られているので、この結果は、好ましくない。食品医薬品局、HHS,21 CFR Ch.I,4-1-02 Edition、2002を参照のこと。
[0009]参照を考慮しても、低い残留カプロラクタム濃度、望ましい最終のRV、および他の有益なペレット関連特性を有する最終のポリアミド組成物を、好ましくはSSP方法/操作により、形成することができるベースのポリアミド組成物が必要である。
[0010]本明細書で議論する全ての参照は、参照により本明細書に組み込まれる。
[0011]いくつかの実施形態では、本開示は、低い残留カプロラクタム濃度を有するポリアミド組成物を製造するための方法であって、ベースのポリアミド組成物を用意するステップ、およびベースのポリアミド組成物を処理して、最終のポリアミド組成物を形成するステップを含む方法に関する。ベースのポリアミド組成物は、カプロラクタム単位、例えば、1.4重量%超のカプロラクタム単位を有するナイロン混合物、1wppb~50wppmの触媒組成物、および残留カプロラクタムを含み得て、180℃~255℃の範囲の融点を有し得る。ベースのポリアミド組成物は、例えば、0.75重量%超の初期の残留カプロラクタム濃度、例えば、55未満の初期の相対粘度、および30マイクロ当量/グラム~90マイクロ当量/グラムの範囲のデルタ末端基レベルおよび/または50マイクロ当量/グラム超のデルタ末端基レベルを有し得る。ナイロン混合物は、1重量%~80重量%のナイロン-6および20重量%~99重量%のナイロン-6/6を含み得る。ベースのポリアミド組成物は、ポリアミド組成物を溶融重合すること、および溶融ポリアミド組成物をペレット化してポリアミドペレットを形成することにより製造することができる。ある場合には、触媒組成物は、亜リン酸;ホスホン酸;アルキルおよびアリール置換ホスホン酸;2-ピリジルエチルホスホン酸;次亜リン酸;アルキル、アリールおよびアルキル/アリール置換ホスフィン酸;リン酸;これらのリン含有酸のエステルおよび塩;次亜リン酸マンガン;次亜リン酸ナトリウム;ベンゼンホスフィン酸;またはリン酸一ナトリウム;またはそれらの任意の組み合わせを含む。最終のポリアミド組成物は、例えば、0.75重量%未満の最終の残留カプロラクタム濃度、例えば、40~350の範囲の最終の相対粘度、および/または-6~5の範囲の色指数を有し得る。最終の相対粘度は、初期の相対粘度より大きくてもよく、例えば、初期の相対粘度より少なくとも10%大きくてもよく、最終の残留カプロラクタム濃度は、初期の残留カプロラクタム濃度より少なくとも5%小さい。処理時に、初期の相対粘度は、実質的に線形のビルド速度で増加し得る。ある場合には、処理は、ベースのポリアミドを加熱することを含み得る、固相重合を含む。処理は、30時間未満のビルド時間で、任意選択で150℃~250℃、例えば、170℃~190℃の範囲の温度で、および任意選択で大気圧未満の圧力で実施することができる。最終のポリアミド組成物は、10重量%未満の着色剤(tinting agent)を含み得て、および/またはベースのポリアミド組成物は、10重量%未満の着色剤を含み得る。一実施形態では、ベースのポリアミド組成物は、0.1wppm~30wppmの触媒組成物、1重量%~8重量%の残留カプロラクタムを含み、50マイクロ当量/グラム~75マイクロ当量/グラムの範囲のデルタ末端基レベルを有し、35未満の初期の相対粘度を有し、最終のポリアミド組成物は、0.5重量%未満の残留カプロラクタムを含み、45超の最終の相対粘度を有する。一実施形態では、ベースのポリアミド組成物は、1wppb~35wppmのリン、1.5重量%超のカプロラクタムを含み、50マイクロ当量/グラム超のデルタ末端基レベルを有し、33未満の初期の相対粘度を有し、処理は、大気圧未満の圧力でおよび175℃~185℃の範囲の温度で実施し、最終のポリアミド組成物は、0.4重量%未満の残留カプロラクタムを含み、55超、例えば、75超の最終の相対粘度を有する。
[0012]いくつかの実施形態では、本開示は、低い残留カプロラクタム濃度を有するポリアミドを製造するための方法であって、ベースのポリアミド組成物を用意するステップ、およびベースのポリアミド組成物を処理して、最終のポリアミド組成物を形成するステップを含む方法に関する。
[0013]いくつかの実施形態では、本開示は、最終のポリアミド組成物から形成されたフィルムに関する。フィルムは、3J/mm超の穿刺抵抗、1500グラム超の耐衝撃性、および/または50グラム超の耐引裂性を示し得る。
[0014]いくつかの実施形態では、本開示は、最終のポリアミド組成物の相対粘度を制御する方法であって、40未満の相対粘度を有するベースのポリアミド組成物を用意するステップ;最終のポリアミド組成物用の所望の相対粘度を決定するステップ;触媒含有量、デルタ末端基レベル、温度、圧力、および水分含量から少なくとも1つの処理条件を選択するステップ;および少なくとも1つの処理条件下で、所望の相対粘度を基準にしてベースのポリアミド組成物を処理して、55~200、例えば、75~200の範囲の最終の相対粘度を有する最終のポリアミド組成物を形成するステップを含む方法に関する。
[0015]ある場合には、本開示は、最終のポリアミド組成物のカプロラクタム含有量の制御方法であって、含有量0.6重量%超の残留カプロラクタムを有するベースのポリアミド組成物を用意するステップ、最終のポリアミド組成物用の所望の残留カプロラクタム含有量を決定するステップ、触媒含有量、デルタ末端基レベル、温度、圧力、および水分含量から少なくとも1つの処理条件を選択するステップ、および少なくとも1つの条件下で、所望の残留カプロラクタム含有量を基準にしてベースのポリアミド組成物を処理して、0.4重量%未満の残留カプロラクタム含有量を有する最終のポリアミド組成物を形成するステップを含む方法に関する。
[0016]一実施形態では、本開示は、最終のポリアミド組成物を製造する方法であって、初期のカプロラクタム含有量、初期の相対粘度、および初期の色指数を含む1つまたは複数の初期の特性を有するベースのポリアミド組成物を用意するステップ、最終のポリアミド組成物製品用の1つまたは複数の所望の最終の特性であって、最終のカプロラクタム含有量、最終の相対粘度、および色指数を含む特性を決定するステップ、および触媒含有量、デルタ末端基レベル、温度、圧力、および水分含量を含む1つまたは複数のプロセス条件下で、所望の最終の特性を基準にしてベースのポリアミド組成物を処理して、最終のポリアミド組成物を用意するステップを含む方法に関する。
[0017]いくつかの実施形態では、本開示は、低い残留カプロラクタム濃度を有するポリアミド組成物を製造するための方法であって、(a)カプロラクタム単位を有するナイロン混合物、1wppb~50wppmの触媒組成物、および残留カプロラクタムを含み、初期の残留カプロラクタム濃度および初期の相対粘度を有する、ベースのポリアミド組成物を用意するステップと、(b)ベースのポリアミド組成物を処理して、最終の残留カプロラクタム濃度および最終の相対粘度を有する最終のポリアミド組成物を形成するステップとを含む方法に関する。ある場合には、ベースのポリアミド組成物は、30マイクロ当量/グラム~90マイクロ当量/グラムの範囲のデルタ末端基レベルを有する。ある場合には、初期の残留カプロラクタム濃度は、ベースのポリアミド組成物の総重量を基準にして0.75重量%より大きく、最終の残留カプロラクタム濃度は、最終のポリアミド組成物の総重量を基準にして0.75重量%未満である。ある場合には、最終の相対粘度は、40~350の範囲にある。ある場合には、処理は、2時間~30時間の範囲のビルド時間、および150℃~250℃の範囲の温度で実施される。ある場合には、最終のポリアミド組成物は、ASTM E313(2018)により測定された、-6~5の範囲の色指数を有する。ある場合には、最終の相対粘度は、初期の相対粘度より大きく、最終の相対粘度は、初期の相対粘度より少なくとも10%大きい。ある場合には、ベースのポリアミド組成物は、180℃~255℃の範囲の融点を有する。ある場合には、ベースのポリアミド組成物のナイロン混合物は、1重量%~80重量%のナイロン-6および20重量%~99重量%のナイロン-6/6を含む。ある場合には、処理は、ベースのポリアミドを加熱することを含む固相重合を含む。ある場合には、ベースのポリアミド組成物は、ポリアミド組成物を溶融重合すること、および溶融ポリアミド組成物をペレット化してポリアミドペレットを形成することにより製造される。ある場合には、触媒組成物は、亜リン酸;ホスホン酸;アルキルおよびアリール置換ホスホン酸;2-ピリジルエチルホスホン酸;次亜リン酸;アルキル、アリールおよびアルキル/アリール置換ホスフィン酸;リン酸;これらのリン含有酸のエステルおよび塩;次亜リン酸マンガン;次亜リン酸ナトリウム;ベンゼンホスフィン酸;リン酸一ナトリウム;またはそれらの任意の組み合わせを含む。ある場合には、ベースのポリアミド組成物は、0.1wppm~30wppmの触媒組成物、1重量%~8重量%の残留カプロラクタムを含み、50マイクロ当量/グラム~75マイクロ当量/グラムの範囲のデルタ末端基レベルを有し、35未満の初期の相対粘度を有し、最終のポリアミド組成物は、0.6重量%未満の残留カプロラクタムを含み、45超の最終の相対粘度を有する。ある場合には、ベースのポリアミド組成物は、1wppb~35wppmのリン、1.5重量%超の残留カプロラクタム、50マイクロ当量/グラム超のデルタ末端基レベルを含み、33未満の初期の相対粘度を有し、処理は、大気圧未満の圧力でおよび175℃~185℃の範囲の温度で実施され、この場合最終のポリアミド組成物は、0.4重量%未満の残留カプロラクタムを含み、55超、例えば、75超の最終の相対粘度を有する。ある場合には、処理時に、RVビルド速度は、1~30RV単位/時の範囲にある。
[0018]いくつかの実施形態では、本開示は、カプロラクタム単位を有するナイロン混合物、1wppb~50wppm触媒組成物、および0.75重量%超残留カプロラクタムを含むベースのポリアミド組成物に関し、この場合ベースのポリアミド組成物は、30マイクロ当量/グラム~90マイクロ当量/グラムの範囲のデルタ末端基レベルを有する。ある場合には、ベースのポリアミド組成物は、45マイクロ当量/グラム以上のデルタ末端基レベルを有する。ある場合には、ベースのポリアミドは、ベースのポリアミド組成物の総重量を基準にして1.4重量%超のカプロラクタム単位を含み、ベースのポリアミドは、55未満の相対粘度を有する。ある場合には、ベースのポリアミド組成物のナイロン混合物は、1重量%~50重量%のナイロン-6および20重量%~99重量%のナイロン-6/6を含み、触媒組成物は、亜リン酸;ホスホン酸;アルキルおよびアリール置換ホスホン酸;2-ピリジルエチルホスホン酸;次亜リン酸;アルキル、アリールおよびアルキル/アリール置換ホスフィン酸;リン酸;これらのリン含有酸のエステルおよび塩;次亜リン酸マンガン;次亜リン酸ナトリウム;ベンゼンホスフィン酸;リン酸一ナトリウム;またはそれらの任意の組み合わせを含む。
[0019]いくつかの実施形態では、本開示は、ポリアミドモノマー、0.75重量%未満の残留カプロラクタムを含む最終のポリアミド組成物から形成されたフィルムに関し、この場合最終のポリアミド組成物は、30マイクロ当量/グラム~90マイクロ当量/グラムの範囲のデルタ末端基レベルおよび205℃~255℃の範囲の融点を有する。ある場合には、フィルムは、ASTM F1366(2018)により測定された、3J/mm超の穿刺抵抗、ASTM D1709A(2018)により測定された、1500グラム超の耐衝撃性および/またはASTM D1922(2018)により測定された、50グラム超の耐引裂性を示す。
[0020]本開示は、添付の図面を参照する。
[0021]図1は種々のビルド時間での最終のポリアミド組成物中の残留カプロラクタム濃度を示すグラフである。 [0022]図2はベースのポリアミド組成物中の望ましいDEGおよび触媒(リン)濃度を示す輪郭プロットである。 [0023]図3は実施例9~14のベースのポリアミド組成物中の望ましい最終のRVおよび残留カプロラクタムを示すプロットである。
緒言
[0024]最終のポリアミド組成物を製造する従来の方法は、しばしば重合工程を用いて、ベースのポリアミド組成物を形成し、次いで、ベースのポリアミドの固相重合(SSP)を行って、最終のポリアミド組成物を形成する。しかし、上記のように、これらの方法は、いくつかある欠点の中で特に、高い残留カプロラクタム濃度および/または好ましくない相対粘度(RV)を有する最終のポリアミド組成物を生じる。これらの組成のおよび性能の欠陥に加え、従来の最終のポリアミド組成物の全体的なペレット品質は、不十分であることが見出された。例えば、典型的な最終のポリアミド組成物は、不十分な色調、例えば、高い黄色指数、高いレベルの黒い斑点、および/または高いペレットサイズ不均一度を示す。SSP方法の使用が、従来のベースのポリアミド組成物の組成の欠点を悪化させ、さらに、これらの問題の一因になることが仮定される。
[0025]本発明者らは、特定の成分を含み、特定の特性を有するベースのポリアミド組成物が、SSPにより処理した場合に、特徴の有益な組み合わせを示す最終のポリアミド組成物を提供することを見出した。任意選択で特定のデルタ末端基(DEG)レベルと組み合わせて、低濃度の触媒を使用すると、望ましい最終のポリアミド組成物を提供することが見出された。例えば、本明細書で開示されるベースのポリアミドは、90%ギ酸法により測定された、例えば、0.75重量%未満の低い残留カプロラクタム含有量と、例えば、40~350の範囲の望ましいRVの有利な組み合わせを有する最終のポリアミド組成物を生じ得る(これらの特徴に対する追加の範囲および限度は、本明細書で開示される)。対照的に、従来のベースのポリアミド組成物は、SSPにより処理した場合、これらの特性の1つを提供し得るが、1つだけであり、例えば、低いカプロラクタム濃度と所望のRVの組み合わせではない。
[0026]理論に拘泥するものではないが、開示のベースのポリアミド組成物の使用は、SSP時の一貫した制御可能なRVビルド速度、例えば、実質的に線形の、または線形のビルド速度を提供する。このビルド速度は、例えば、RVとビルド時間の比を操作する能力を提供することにより、RVビルドおよび残留カプロラクタムの除去の相乗的制御を提供する。開示のベースのポリアミド組成物は、好ましい最終の組成物に到達する因子に基づき効果的に方法を「調節する」能力も提供する。例えば、制御されたビルド速度において、ビルド時間は、例えば、30時間未満に制御することができる。その結果、RVビルド速度およびカプロラクタム除去の速度は、互いに相乗効果を示す。一例として、RVビルド速度が1~30時間の範囲にある場合、カプロラクタムは、反応またはポリアミド組成物から拡散するのに十分時間があり、RV目標とカプロラクタム除去目標の両方が類似の時間枠で達成される。多量、例えば、少なくとも50wppmの触媒を使用すると(従来から行われているように)、ビルド速度が非常に速くなる弊害があり、カプロラクタム除去のための十分な時間をとることができないと仮定される。従来のベースのポリアミドおよびSSP方法では、カプロラクタムの除去時間は、長すぎるか、または短すぎ、RVは、好ましくないレベルに達するか、または望ましいレベルに達しない。
[0027]さらに、本明細書で開示されるベースのポリアミドおよびSSP方法の使用が、有益な全体的なペレット品質、例えば、良好な色調(低い黄色指数)、低いレベルの黒い斑点、および/またはペレットサイズの均一度の高い製品を提供することが見出された。特に、本発明者らは、特定の量の触媒の使用が、驚くべきことに黄変を抑制することが分かることを見出した。理論に拘泥するものではないが、より低い触媒濃度は、色に有益な効果を有すると考えられる。例えば、これらの触媒、例えば、ホスファイト触媒により付与された関連する量の水素(ラジカル)は、不十分な色調をもたらすポリマー酸化を抑制し得る。少量の触媒は、他の着色の副反応、例えば、酸化に対する触媒作用に有利に働くことが分かった。少量の触媒は、抗酸化の利益(触媒効果に加え)を示すと思われる。対照的に多量の触媒は、急勾配の、および/または非線形のビルド速度をもたらす水素量を提供し得る。したがって、開示の量の触媒は、有利には酸化を抑制し、かつ有益なビルド速度(色関連の、および他の利益と共に)を提供する。改善した色調の結果、得られる最終のポリアミド組成物は、有利には、不十分な色調を相殺するために従来のポリアミド組成物でしばしば使用される着色剤、例えば、青色色素をほとんど必要としない。
[0028]一実施形態では、ベースのポリアミド組成物が開示される。ベースのポリアミド組成物は、ナイロン混合物、触媒組成物、および(少なくともいくつかの)残留カプロラクタムを含む。ナイロン混合物は、カプロラクタム単位(非残留カプロラクタム)を有するいくつかのポリマーを含む。ある場合には、残留カプロラクタムは、本明細書で開示される特定の量、例えば、少なくとも0.75重量%で存在し、触媒組成物は、本明細書で開示される特定の量、例えば、1wppb~50wppmで存在する。ベースのポリアミド組成物は、初期の残留カプロラクタム濃度および初期のRVを有し、これらは以下でより詳細に議論される。いくつかの実施形態では、ナイロン混合物は、カプロラクタム(ナイロン-6またはPA-6)単位を含む、または有する。いくつかの実施形態では、ベースのポリアミド組成物は、特定のデルタ末端基レベル、例えば、35マイクロ当量/グラム~85マイクロ当量/グラムの範囲のDEGレベルを有する。
[0029]ベースのポリアミド組成物それ自体に加え、ベースのポリアミド組成物と共に特定のSSPパラメーターを使用すると、最終のポリアミド組成物における驚くべき組成に関する利益および方法に関連する効率をもたらすことが分かった。これらのSSPパラメーターおよび利益は、以下で詳細に議論される。したがって、一実施形態では、低い残留カプロラクタム濃度を有するポリアミドを製造するための方法が開示される。方法は、ベースのポリアミド組成物を用意するステップ、およびベースのポリアミド組成物を処理して、最終の残留カプロラクタム濃度および最終のRVを有する、最終のポリアミド組成物を形成するステップを含む。さらに、これらの特徴の組み合わせは、目標特性を有する最終のポリアミド組成物を製造するために、「調節可能な」方式で有益に使用することができる。調節可能な方法は、以下でより詳細に議論される。
触媒
[0030]触媒は、大きく変化し得て、当技術分野において知られている多くの適切な触媒組成物がある。いくつかの例として、触媒組成物は、亜リン酸;ホスホン酸;アルキルおよびアリール置換ホスホン酸;2-ピリジルエチルホスホン酸;次亜リン酸;アルキル、アリールおよびアルキル/アリール置換ホスフィン酸;リン酸;これらのリン含有酸のエステルおよび塩;次亜リン酸マンガン;次亜リン酸ナトリウム;ベンゼンホスフィン酸;またはリン酸一ナトリウム;または任意の組み合わせ、例えば、それらの2種以上を含み得る。これらのリン含有酸のエステルおよび塩は、これに限定されるものではないが、アルキル、アリールおよびアルキル/アリールエステル、金属塩、アンモニウム塩、およびアンモニウムアルキル塩を含む。
[0031]好ましくは、触媒組成物は、次亜リン酸マンガン、または次亜リン酸ナトリウムまたはそれらの任意の組み合わせを含む。前述の触媒は、市販品である。
[0032]上記のように、触媒組成物は、特定の量が存在し、それは、驚くべき利益に寄与することが分かった。いくつかのの形態では、ベースのポリアミド組成物は、1wppb~50wppm、例えば、1wppb~40wppm、1wppb~37wppm、10wppb~37wppm、10wppb~35wppm、0.1wppm~35wppm、0.1wppm~30wppm、0.1wppm~25wppm、0.1wppm~20wppm、0.5wppm~15wppm、0.5wppm~10wppm、1wppm~20wppm、2wppm~25wppm、2wppm~20wppm、1wppm~10wppm、2wppm~15wppm、3wppm~11wppm、または4wppm~10wppmの触媒組成物を含む。上限に関して、ベースのポリアミド組成物は、50wppm未満、例えば、40wppm未満、35wppm未満、30wppm未満、25wppm未満、20wppm未満、15wppm未満、12wppm未満、11wppm未満、10wppm未満、8wppm未満、6wppm未満、5wppm未満、4wppm未満、または3wppm未満の触媒組成物を含み得る。下限に関して、ベースのポリアミド組成物は、1wppb超、例えば、10wppb超、0.1wppm超、0.3wppm超、0.5wppm超、0.7wppm超、1wppm超、1.2wppm超、1.5wppm超、1.7wppm超、2wppm超、2.5wppm超、3wppm超、3.5wppm超、4wppm超、5wppm超、7wppm超、または10wppm超の触媒組成物を含み得る。
[0033]本明細書では「wppm」および「wppb」は、それぞれ100万分の1重量または10億分の1重量を意味し、各組成物全体の総重量、例えば、全ベースのポリアミド組成物または全最終のポリアミド組成物の総重量を基準とする。同様に、重量百分率は、各組成物全体の総重量を基準とする。
[0034]一実施形態では、触媒組成物は、無機成分、例えば、リン含有成分、例えば、無機亜リン酸塩を含む。これらの場合、ベースのポリアミド組成物は、1wppb~25wppm、例えば、1wppb~20wppm、10wppb~20wppm、0.1wppm~20wppm、0.5wppm~20wppm、1wppm~20wppm、1wppm~15wppm、2wppm~15wppm、3wppm~12wppm、3wppm~13wppm4wppm~20wppm;4wppm~15wppm、4wppm~12wppm、10wppm~20wppm、5wppm~15wppm、5wppm~10wppm、10wppm~16wppm、または11wppm~15wppmのリンを含む。上限に関して、ベースのポリアミド組成物は、25wppm未満、例えば、20wppm未満、18wppm未満、16wppm未満、15wppm未満、14wppm未満、13wppm未満、12wppm未満、11wppm未満、10wppm未満、9wppm未満、8wppm未満、7wppm未満、6wppm未満、5wppm未満、4wppm未満、または3wppm未満のリンを含み得る。下限に関して、ベースのポリアミド組成物は、1wppb超、例えば、10wppb超、0.1wppm超、0.3wppm超、0.5wppm超、0.7wppm超、1wppm超、1.2wppm超、1.5wppm超、1.7wppm超、2wppm超、2.5wppm超、3wppm超、3.5wppm超、4wppm超、または5wppm超のリンを含み得る。
末端基
[0035]本明細書では、デルタ末端基(DEG(単数または複数))は、アミン末端(-NH)の量からカルボン酸末端(-COOH)の量を差し引いた量として定義される。DEGの算出方法は、よく知られている。
[0036]上記のように、ベースのポリアミド組成物は、DEGレベルの特定の範囲および/または限度を利用する。いくつかの実施形態では、ベースのポリアミド組成物は、30マイクロ当量/グラム~90マイクロ当量/グラム、例えば、35マイクロ当量/グラム~85マイクロ当量/グラム、35マイクロ当量/グラム~80マイクロ当量/グラム、40マイクロ当量/グラム~75マイクロ当量/グラム、50マイクロ当量/グラム~75マイクロ当量/グラム、40マイクロ当量/グラム~70マイクロ当量/グラム、42マイクロ当量/グラム~68マイクロ当量/グラム、45マイクロ当量/グラム~60マイクロ当量/グラム、45マイクロ当量/グラム~65マイクロ当量/グラム、47マイクロ当量/グラム~63マイクロ当量/グラム、48マイクロ当量/グラム~58マイクロ当量/グラム、50マイクロ当量/グラム~60マイクロ当量/グラム、または52マイクロ当量/グラム~57マイクロ当量/グラムの範囲のDEGレベルを有する。上限に関して、ベースのポリアミド組成物は、85マイクロ当量/グラム未満、例えば、80マイクロ当量/グラム未満、75マイクロ当量/グラム未満、70マイクロ当量/グラム未満、68マイクロ当量/グラム未満、65マイクロ当量/グラム未満、63マイクロ当量/グラム未満、60マイクロ当量/グラム未満、58マイクロ当量/グラム未満、55マイクロ当量/グラム未満、53マイクロ当量/グラム未満、または50マイクロ当量/グラム未満のDEGレベルを有し得る。下限に関して、ベースのポリアミド組成物は、35マイクロ当量/グラム超、例えば、40マイクロ当量/グラム超、42マイクロ当量/グラム超、45マイクロ当量/グラム超、48マイクロ当量/グラム超、50マイクロ当量/グラム超、または52マイクロ当量/グラム超のDEGレベルを有し得る。やはり、特定のDEGレベルの利用は、最終のポリアミド組成物における有利な相乗的特性の思いがけない組み合わせを提供する。これらの範囲および限度は、重要である場合があり、例えば、アミン末端残量は、二次操作、例えば、タイ層結合、接着、または二次的な化学的検討事項、例えば、エポキシとの反応にとって重要である場合がある。
[0037]他の用途では、より高いアミン末端含有量は、望ましくない場合がある。例えば、アミン末端残量は、二次操作にとって重要でない場合があり、または悪影響を及ぼし得て、その場合には過剰のカルボン酸末端が、望ましい場合がある。いくつかの実施形態では、ベースのポリアミド組成物は、-31マイクロ当量/グラム~-90マイクロ当量/グラム、例えば、-35マイクロ当量/グラム~-85マイクロ当量/グラム、-35マイクロ当量/グラム~-80マイクロ当量/グラム、-40マイクロ当量/グラム~-75マイクロ当量/グラム、-50マイクロ当量/グラム~-75マイクロ当量/グラム、-40マイクロ当量/グラム~-70マイクロ当量/グラム、-42マイクロ当量/グラム~-68マイクロ当量/グラム、-45マイクロ当量/グラム~-60マイクロ当量/グラム、-45マイクロ当量/グラム~-65マイクロ当量/グラム、-47マイクロ当量/グラム~-63マイクロ当量/グラム、-48マイクロ当量/グラム~-58マイクロ当量/グラム、-50マイクロ当量/グラム~-60マイクロ当量/グラム、または-52マイクロ当量/グラム~-57マイクロ当量/グラムの範囲のDEGレベルを有する。下限に関して、ベースのポリアミド組成物は、-85マイクロ当量/グラム超、例えば、-80マイクロ当量/グラム超、-75マイクロ当量/グラム超、-70マイクロ当量/グラム超、-68マイクロ当量/グラム超、-65マイクロ当量/グラム超、-63マイクロ当量/グラム超、-60マイクロ当量/グラム超、-58マイクロ当量/グラム超、-55マイクロ当量/グラム超、-53マイクロ当量/グラム超、または-50マイクロ当量/グラム超のDEGレベルを有し得る。上限に関して、ベースのポリアミド組成物は、-30マイクロ当量/グラム未満、例えば、-35マイクロ当量/グラム未満、-40マイクロ当量/グラム未満、-42マイクロ当量/グラム未満、-45マイクロ当量/グラム未満、-48マイクロ当量/グラム未満、-50マイクロ当量/グラム未満、または-52マイクロ当量/グラム未満のDEGレベルを有し得る。これらの特定のDEGレベルは、最終のポリアミド組成物における有利な相乗的特性の思いがけない組み合わせを提供することも分かった。
[0038]ある場合には、DEGレベルは、重合反応混合物中の過剰のヘキサメチレンジアミン(HMD)の量を制御することにより獲得/達成/制御することができる。HMDは、反応で使用される(ジ)カルボン酸、例えば、アジピン酸より揮発性が高いと考えられる。HMDおよびカルボン酸は、式が平衡になるように作用し(末端基の理論値を基準にして)、両者(したがってDEG)間のバランスは、ポリアミド組成物の所望の特性を実現するように調整することができる。
[0039]ある場合には、(モノ)酸および/または(モノ)アミンの取り込みにより、例えば、所望のDEGレベル、例えば、所望の末端基残量に到達するために一部の末端構造を「封止する」ことにより、DEGレベルを獲得/達成/制御することができる。
[0040]ある場合には、単官能性末端封止の利用は、SSP方法の重合速度を制御、例えば、減速する驚くべき利益をもたらすことが分かった。理論に拘泥するものではないが、封止は、(1)反応性末端の量を制限し、(2)重合度を有限数まで制限すると考えられる。ある場合には、使用する末端封止が多いほど、(最大)分子量は、小さくなり得る(100%転換で)。前者と後者の両方が、高いDEG系を作ることにより実現し得る。単官能性の付加は、DEGレベルを増加することになる。
[0041]一実施形態では、(モノ)酸および/または(モノ)アミンは、1~40マイクロ当量/グラム、例えば、1マイクロ当量/グラム~35マイクロ当量/グラム、3マイクロ当量/グラム~35マイクロ当量/グラム、3マイクロ当量/グラム~30マイクロ当量/グラム、5マイクロ当量/グラム~30マイクロ当量/グラム、5マイクロ当量/グラム~25マイクロ当量/グラム、7マイクロ当量/グラム~25マイクロ当量/グラム、7マイクロ当量/グラム~20マイクロ当量/グラム、10マイクロ当量/グラム~20マイクロ当量/グラム、または10マイクロ当量/グラム~15マイクロ当量/グラムの範囲のレベルで組み込まれている。上限に関して、(モノ)酸および/または(モノ)アミンは、40マイクロ当量/グラム未満、例えば、35マイクロ当量/グラム未満、30マイクロ当量/グラム未満、25マイクロ当量/グラム未満、20マイクロ当量/グラム未満、または15マイクロ当量/グラム未満のレベルで取り込まれていてもよい。下限に関して、(モノ)酸および/または(モノ)アミンは、1マイクロ当量/グラム超、例えば、3マイクロ当量/グラム超、5マイクロ当量/グラム超、7マイクロ当量/グラム超、または10マイクロ当量/グラム超のレベルで取り込まれていてもよい。
[0042]例示的(モノ)酸は、これに限定されるものではないが、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ヘキサン酸、オクタン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、オレイン酸、またはステアリン酸、またはそれらの任意の組み合わせを含む。例示的(モノ)アミンは、これに限定されるものではないが、ベンジルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、2-エチル-1-ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン、アミルアミン、tert-ブチルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、またはオクタデシルアミン、またはそれらの任意の組み合わせを含む。
ナイロン混合物
[0043]ナイロン混合物は、大きく変化し得る。いくつかの実施形態では、ナイロン混合物は、PA-6、PA-6,6、PA4,6、PA-6,9、PA-6,10、PA-6,12、PA11、PA12、PA9,10、PA9,12、PA9,13、PA9,14、PA9,15、PA-6,16、PA9,36、PA10,10、PA10,12、PA10,13、PA10,14、PA12,10、PA12,12、PA12,13、PA12,14、PA-6,14、PA-6,13、PA-6,15、PA-6,16、PA-6,13、PAMXD,6、PA4T、PA5T、PA-6T、PA9T、PA10T、PA12T、PA4I、PA5I、PA-6I、PA10I、コポリマー、ターポリマー、またはそれらの任意の混合物を含み得る。共重合体、ターポリマー、およびそれらの混合物は、得られる原料、例えば、ベースのポリアミド組成物が、いくつかのカプロラクタム単位を含む限り、原料成分として考慮される。
[0044]いくつかの態様では、ポリアミド原料は、ラクタムの共重合および/または共重縮合を含む、開環重合または重縮合により製造されるポリアミドを含み得る。例えば、これらのポリアミドは、例えば、プロプリオラクタム、ブチロラクタム、バレロラクタム、カプロラクタム、ラウロラクタム、ウンデシロラクタム(undecylolactam)、およびエナントラクタムにより製造されるものを含み得る。いくつかの実施形態では、ポリアミドは、カプロラクタムの重合から誘導されるポリマーであり、それ自体、ナイロン混合物は、カプロラクタム単位(非残留カプロラクタム)を有するいくつかのポリマーを含む。
[0045]一実施形態では、ポリアミド組成物は、ラクタムとナイロンとの共重合により製造されるポリアミド、例えば、カプロラクタムとPA-6,6との共重合の生成物を含み得る。
[0046]いくつかの実施形態では、ナイロン混合物は、1つまたは複数のジカルボン酸、1つまたは複数のジアミン、1つまたは複数のアミノカルボン酸の重合物、および/または1つまたは複数の環状ラクタム、例えば、カプロラクタムおよびラウロラクタムの開環重合物であってもよい。いくつかの態様では、ポリアミド原料は、脂肪族、芳香族、および/または半芳香族ポリアミドを含み得て、ホモポリマー、コポリマー、ターポリマーまたは高次ポリマーとすることができる。いくつかの態様では、ポリアミド原料は、2つ以上のポリアミドの混合種を含む。いくつかの実施形態では、ポリアミド原料は、脂肪族または芳香族ポリアミドまたは2つ以上のポリアミドの混合種を含む。
[0047]いくつかの態様では、ジカルボン酸は、アジピン酸、アゼライン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、セバシン酸、およびドデカンジオン酸の1つまたは複数を含み得る。いくつかの態様では、ジカルボン酸は、アジピン酸、イソフタル酸およびテレフタル酸を含み得る。いくつかの態様では、ジカルボン酸は、アミノカルボン酸、例えば、11-アミノドデカン酸を含み得る。
[0048]いくつかの態様では、ジアミンは、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、2-メチルペンタメチレンジアミン、2-メチルオクタメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、ビス(p-アミノシクロヘキシル)メタン、m-キシリレンジアミン、p-キシリレンジアミン、デカメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、トリデカメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどの1つまたは複数を含み得る。単に例示的である、芳香族ジアミン成分の他の例には、ベンゼンジアミン、例えば、1,4-ジアミノベンゼン、1,3-ジアミノベンゼン、および1,2-ジアミノベンゼン;ジフェニル(チオ)エーテルジアミン、例えば、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3’-ジアミノジフェニルエーテル、および4,4’-ジアミノジフェニルチオエーテル;ベンゾフェノンジアミン、例えば、3、3’-ジアミノベンゾフェノンおよび4,4’-ジアミノベンゾフェノン;ジフェニルホスフィンジアミン、例えば、3、3’-ジアミノジフェニルホスフィンおよび4,4’-ジアミノジフェニルホスフィン;ジフェニルアルキレンジアミン、例えば、3,3’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジアミノジフェニルプロパン、および4,4’-ジアミノジフェニルプロパン;ジフェニルスルフィドジアミン、例えば、3,3’-ジアミノジフェニルスルフィドおよび4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド;ジフェニルスルホンジアミン、例えば、3,3’-ジアミノジフェニルスルホンおよび4,4’-ジアミノジフェニルスルホン;およびベンジジン、例えば、ベンジジンおよび3,3’-ジメチルベンジジンが挙げられる。
[0049]いくつかの態様では、ポリアミド原料は、各ポリアミドの特性の中間のまたは相乗的な特性を得るために、脂肪族ポリアミド、半芳香族ポリアミド、および/または芳香族ポリアミドの物理的混合種を含む。
[0050]上記の議論の多くは、ポリアミド原料、特にPA-6,6とPA-6のコポリアミドに関連するが、本明細書に記載される方法および組成物は、脂肪族ポリアミド(従来のPA-6,6およびPA-6または他の脂肪族ナイロン)、芳香族成分(例えば、パラフェニレンジアミンおよびテレフタル酸)とのコポリアミド、例えば、アジピン酸と2-メチルペンタメチレンジアミンおよび3,5-ジカルボキシベンゼンスルホン酸(またはスルホン酸ナトリウム塩の形態であるスルホイソフタル酸)とのコポリマーの範囲のポリアミドを含み、または関連し得ると考えられる。
[0051]他のポリアミドは、参照により本明細書に組み込む米国仮特許出願第62/690,748号に記載されている。
[0052]一実施形態では、ナイロン混合物は、ナイロン-6およびナイロン-6,6を含む。ナイロン-6は、1重量%~80重量%、例えば、1重量%~60重量%、1重量%~50重量%、10重量%~60重量%、5重量%~50重量%、5重量%~40重量%、7重量%~40重量%、5重量%~35重量%、10重量%~35重量%、10重量%~30重量%、または15重量%~30重量%の範囲の量でナイロン混合物中に存在することができる。上限に関して、ナイロン-6は、80重量%未満、例えば、70重量%未満、60重量%未満、55重量%未満、50重量未満%、45重量%未満、40重量%未満、35重量%未満、または30重量%未満の量でナイロン混合物中に存在することができる。下限に関して、ナイロン-6は、1重量%超、例えば、2重量%超、3重量%超、4重量%超、5重量%超、7重量%超、10重量%超、12重量%超、15重量%超、20重量%超、25重量%超、または30重量%超の量でナイロン混合物中に存在することができる。
[0053]ナイロン-6,6は、20重量%~99重量%、例えば、40重量%~95重量%、50重量%~95重量%、55重量%~85重量%、65重量%~95重量%、60重量%~90重量%、65重量%~90重量%、70重量%~90重量%、75重量%~85重量%、または70重量%~85重量%の範囲の量でナイロン混合物中に存在することができる。上限に関して、ナイロン-6,6は、99重量%未満、例えば、95重量%未満、90重量%未満、85重量%未満、80重量%未満、75重量%未満、または70重量%未満の量でナイロン混合物中に存在することができる。下限に関して、ナイロン-6,6は、20重量%超、例えば、40重量%超、50重量%超、55重量%超、60重量%超、65重量%超、70重量%超、または75重量%超の量でナイロン混合物中に存在することができる。
[0054]ベースのポリアミド組成物は、カプロラクタムモノマー(他の混合物、例えば、ナイロン-6,6塩内にあり得る)を重合することにより製造することができ、これは、ナイロン混合物中に少なくともいくつかのカプロラクタム単位含有量をもたらす。そのようなカプロラクタム単位は、「残留」カプロラクタムとは考えない。いくつかの実施形態では、ベースのポリアミド組成物は、ベースのポリアミド組成物の総重量を基準にして、1.4重量%超、例えば、1.5重量%超、2重量%超、3重量%超、4重量%超、5重量%超、7重量%超、10重量%超、15重量%超、20重量%超、または25重量%超のカプロラクタム単位を含む。範囲に関して、ベースのポリアミド組成物は、1.4重量%~50重量%、例えば、1.5重量%~45重量%、2重量%~43重量%、3重量%~40重量%、4重量%~35重量%、5重量%~30重量%、10重量%~30重量%、または10重量%~20重量%の範囲の量でカプロラクタム単位を含み得る。上限に関して、ベースのポリアミド組成物は、50重量%未満、例えば、45重量%未満、43重量%未満、40重量%未満、35重量%未満、30重量%未満、または20重量%未満のカプロラクタム単位を含み得る。
[0055]ナイロン混合物中の非残留カプロラクタム単位に加え、ベースのポリアミド組成物は、好ましくない低分子量成分、例えば、残留カプロラクタムも含む。これらの低分子化合物は、重合反応の副産物、または未反応モノマーとして形成し、例えば、SSP後に生じ得る最終のポリアミド組成物の特性に悪影響を及ぼす。例えば、低分子化合物は、表面上に拡散し、したがって、脂ぎったフィルムを形成することにより、製品、例えば、射出成形の製品に悪影響を及ぼし得る。これらの拡散した低分子化合物は、また、光沢の減少や色印象の低下など、製品の表面外観を害し得る。さらに、残留カプロラクタムは、(1)ダウンタイムまたは製造処理量の減少に繋がる処理装置表面上のビルドアップ/プレートアウト、(2)規制要件、例えば、FDA食品接触準拠に従う非食品接触準拠製品、および(3)フィルム層、例えば、エチレンビニルアルコール層またはポリエチレン-s-無水マレイン酸層の間の接着への干渉、の悪影響を及ぼし得る。
[0056]いくつかの実施形態では、ベースのポリアミド組成物は、ベースのポリアミド組成物の総重量を基準にして、0.6重量%超、例えば、0.7重量%超、0.75重量%超、0.8重量%超、1重量%超、1.2重量%超、1.5重量%超、1.7重量%超、2重量%超、2.2重量%超、2.5重量%超、2.7重量%超、3重量%超、または3.5重量%超の残留カプロラクタムを含む。範囲に関して、ベースのポリアミド組成物は、0.6重量%~10重量%、例えば、0.7重量%~10重量%、0.8重量%~9重量%、0.9重量%~8.5重量%、1重量%~8重量%、1重量%~7重量%、1.5重量%~5重量%、1.5重量%~4重量%、1.5重量%~2.5重量%、または1.7重量%~2重量%の範囲の量で残留カプロラクタムを含み得る。上限に関して、ベースのポリアミド組成物は、10重量%未満、例えば、9重量%未満、8.5重量%未満、8重量%未満、7重量%未満、5重量%未満、3重量%未満、2.5重量%未満または2重量%未満の残留カプロラクタムを含み得る。
[0057]最終のポリアミド組成物中の残留カプロラクタム濃度は、ベースのポリアミド組成物中の残留カプロラクタム濃度より低い場合があることに留意されたい。最終のポリアミド組成物中の残留カプロラクタム濃度は、以下で詳細に議論される。
[0058]いくつかの実施形態では、ベースのポリアミド組成物は、55未満、例えば、53未満、50未満、48未満、45未満、43未満、40未満、38未満、35未満、33未満、30未満、25未満、20未満、または15未満のRV(当初、処理前)を有する。下限に関して、ベースのポリアミド組成物は、1超、例えば、3超、5超、8超、10超、12超、15超、または20超のRVを有し得る。範囲に関して、ベースのポリアミド組成物は、1~55、例えば、1~50、1~45、3~40、5~38、10~38、10~35、25~40、20~40、30~40、15~40、15~30、または20~35の範囲のRVを有し得る。本明細書で議論するように、RVは、当分野でよく知られたギ酸法、例えば、ASTM D789(9.34)(2018)により測定することができる。
[0059]いくつかの実施形態では、ベースのポリアミド組成物は、18,000g/mol未満、例えば、15,000g/mol未満、13,000g/mol未満、12,000g/mol未満、11,000g/mol未満、1,000g/mol未満、または8,000g/mol未満の数平均分子量Mn(当初、処理前)を有する。範囲に関して、ベースのポリアミド組成物は、2,000g/mol~18,000g/mol、例えば、4,000g/mol~15,000g/mol、5,000g/mol~12,000g/mol、または7,000g/mol~11,000g/molの範囲の数平均分子量Mnを有し得る。下限に関して、ベースのポリアミド組成物は、2,000g/mol超、例えば、4,000g/mol超、5,000g/mol超、7,000g/mol超、または9,000g/mol超の数平均分子量を有し得る。
[0060]いくつかの実施形態では、ベースのポリアミド組成物は、185℃~255℃、例えば、205℃~255℃、185℃~240℃、190℃~230℃、195℃~215℃、200℃~210℃、または202℃~208℃の範囲の融点を有する。上限に関して、ベースのポリアミド組成物は、255℃未満、例えば、240℃未満、230℃未満、215℃未満、210℃未満、または208℃未満の融点を有し得る。下限に関して、ベースのポリアミド組成物は、185℃超、例えば、190℃超、195℃超、200℃超、202℃超、または205℃超の融点を有し得る。
[0061]これらの融点を有するベースのポリアミド組成物の使用は、本明細書で議論されるSSP方法で使用する場合に、相乗効果を有することが見出された。これに対する一つの理論は、低い融点を有するベースのポリアミド組成物が、カプロラクタム除去を実現するのに十分な温度に達することができない場合があることである。高融点のベースの組成物を使用することにより、カプロラクタムの除去能力が効果的に促進される。また、ベースのポリアミド組成物の融点が低すぎる場合は、組成物は、SSP時に溶融し、したがって、生成物は効果がなくなることになる。
[0062]ある場合には、ベースのポリアミド組成物は、ポリアミド組成物を溶融重合すること、および溶融ポリアミド組成物をペレット化してポリアミドペレットを形成することにより製造される。
最終のポリアミド組成物を製造するための方法
[0063]従来の方法では、好ましくない、低分子量の成分、例えば、残留カプロラクタムは、例えば、抽出によりしばしば除去される。抽出は、通常、温水を用いて、または主に水を含有する液体を用いて行われる。これらの抽出水から、残留カプロラクタムを再捕集し、洗浄し、場合によっては、再循環気流として重合プロセスに再導入することができる。しかし、これらの別々のステップでは、装置および操作の費用が加わる弊害があり、樹脂に色が加わる可能性がある。上記のように、水抽出の代替の方法は、SSP方法の一部として残留カプロラクタムを除去することであり、この場合、カプロラクタムが、SSP温度で揮発し、反応器から除去される。
[0064]低い残留カプロラクタム濃度を有するポリアミドを製造するための方法が、本明細書で開示される。方法は、ベースのポリアミド組成物を用意するステップ、およびベースのポリアミド組成物を処理して、最終のポリアミド組成物を形成するステップを含む。ベースのポリアミド組成物は、初期の残留カプロラクタム濃度および初期のRV(上記の議論を参照のこと)を有する。同様に、最終のポリアミド組成物は、最終の残留カプロラクタム濃度および最終のRVを有する。
[0065]処理は、本明細書で開示されるベースのポリアミド組成物を使用する場合に相乗効果をもたらす特定の操作パラメーターで実施することができる。
[0066]いくつかの実施形態では、処理は、40時間未満、例えば、38時間未満、36時間未満、35時間未満、34時間未満、32時間未満、30時間未満、28時間未満、26時間未満、25時間未満、24時間未満、22時間未満、または20時間未満のビルド時間で実施する。範囲に関して、処理は、1時間~40時間、例えば、2時間~38時間、4時間~36時間、5時間~35時間、6時間~34時間、8時間~32時間、10時間~30時間、12時間~28時間、14時間~26時間、16時間~25時間、または18時間~24時間の範囲のビルド時間で実施することができる。下限に関して、処理は、1時間超、例えば、2時間超、4時間超、6時間超、8時間超、10時間超、12時間超、14時間超、または15時間超のビルド時間で実施することができる。
[0067]いくつかの実施形態では、製剤/方法は、有益なカプロラクタム除去および最終のポリアミド組成物RVのための十分な時間を提供する、有利であるRVビルド速度を提供する。いくつかの実施形態では、RVビルド速度は、1~30RV単位/時、例えば、1~27RV単位/時、1~25RV単位/時、1~22RV単位/時、1.5~19RV単位/時、1.5~17RV単位/時、1.5~15RV単位/時、1~12RV単位/時、1.5~12RV単位/時、1~9RV単位/時、または1.5~9RV単位/時の範囲にある。上限に関して、RVビルド速度は、30RV単位/時未満、例えば、28RV単位/時未満、26RV単位/時未満、25RV単位/時未満、23RV単位/時未満、20RV単位/時未満、19RV単位/時未満、18RV単位/時未満、16RV単位/時未満、15RV単位/時未満、14RV単位/時未満、13RV単位/時未満、12RV単位/時未満、11RV単位/時未満、10RV単位/時未満、9RV単位/時未満、8RV単位/時未満、7RV単位/時未満、6RV単位/時未満、または5RV単位/時未満であってもよい。下限に関して、RVビルド速度は、0.1RV単位/時超、例えば、0.3RV単位/時超、0.3RV単位/時超、0.5RV単位/時超、0.7RV単位/時超、1RV単位/時超、1.2RV単位/時超、または1.5RV単位/時超であってもよい。もちろん、これらの範囲および限度は、いくつかの実施形態のみに関係した。別の実施形態では、より高いRVビルド速度、例えば、30RV単位/時超のビルド速度が、考慮される。
[0068]いくつかの実施形態では、処理は、150℃~250℃、例えば、160℃~230℃、165℃~210℃、170℃~190℃、または175℃~185℃の範囲の温度で実施することができる。上限に関して、処理は、250℃未満、例えば、230℃未満、210℃未満、190℃未満、または185℃未満の温度で実施することができる。下限に関して、処理は、150℃超、例えば、160℃超、165℃超、175℃超または175℃超の温度で実施することができる。
[0069]いくつかの実施形態では、処理は、1atm未満、例えば、0.75atm未満、0.5atm未満、0.25atm未満、0.1atm未満の圧力で実施される。一実施形態では、処理は、大気圧未満の圧力で実施される。
[0070]特定の実施形態では、温度、圧力、およびビルド時間は、相乗的に一緒に使用される。例えば、処理は、150℃~250℃の範囲の温度、30時間未満のビルド時間、および大気圧未満の圧力で実施することができる。ある場合には、全処理時間(「レシピ時間」)は、15時間~35時間、例えば、5時間~30時間、18時間~24時間、または20時間~22時間の範囲を取り得る。これらの因子の各々は、最終のポリアミド組成物のRVおよび残留カプロラクタム濃度に影響を及ぼし得て、所望の結果を実現するために調整および/または調和させることができる。
[0071]ベースのポリアミド組成物の成分は、これらの特定のビルド時間を提供し、これにより、十分なカプロラクタム除去および十分なRVおよび/または分子量ビルドの両方が可能になる。従来のベースのポリアミド組成物は、この組み合わせを実現できなかった。
[0072]処理ステップは、大きく変化し得る。ある場合には、処理ステップは、SSPを含み、そのような場合にSSPは、ベースのポリアミドを加熱することを含み得る。これらの場合には、SSPは、170℃~190℃、例えば、175℃~190℃、175℃~188℃、180℃~190℃、または182℃~188℃の範囲の温度で実施することができる。上限に関して、処理は、190℃未満、例えば、188℃未満、185℃未満、または182℃未満の温度で実施することができる。下限に関して、処理は、170℃超、例えば、175℃超、180℃超、または182℃超の温度で実施することができる。
[0073]別の実施形態では、処理ステップは、例えば、二軸スクリュー押出し法を使用する、押出しRVビルドを含む。しかし、処理は、これらの例示的な選択肢に限定されない。他の例には、抽出および/または浸出が含まれる。これらのステップは、低圧または真空下で実施することができる。
[0074]有利には、SSPによる残留カプロラクタムの除去は、金属表面上での残留カプロラクタムモノマーのプレートアウトの傾向を抑制することが分かった。プレートアウトは、通常、残留カプロラクタムモノマーが、高い処理温度でポリマー溶融物から揮発する場合に起こり、次いで、処理装置の金属表面上で縮合する。このプレートアウトは、フィルムおよび/または他の最終製品中の有害な傷および欠陥を生じさせる。ポリアミド中の残留カプロラクタムの減少または除去は、有益にプレートアウトの減少または除去をもたらす。また、方法は、FDA規制(21 CFR 177.1500(b)(4.1))に適合するポリアミドを有益に生じ、これには、食品接触用途用の少量の残留カプロラクタムが必要である。さらに、SSPは、残留カプロラクタムがフィルム表面を被覆するのを防ぐが、この被覆は、様々な問題、例えば、他のポリマーフィルム層、例えば、マレイン化ポリエチレン、ポリ(エチレンビニルアルコール)との接着の低下を引き起こし得て、フィルム透明性を制限するヘイズを生じる。
[0075]いくつかの実施形態では、処理ステップは、ベースのポリアミド組成物の初期のRVを増加させ、および/またはベースのポリアミド組成物の初期の残留カプロラクタム濃度を減少させる。ある場合には、最終のRVは、初期のRVより少なくとも10%大きい、例えば、少なくとも15%大きい、少なくとも20%大きい、少なくとも25%大きい、少なくとも30%大きい、少なくとも35%大きい、少なくとも40%大きい、少なくとも50%大きい、少なくとも60%大きい、少なくとも75%大きい、少なくとも90%大きい、または少なくとも100%大きい。
[0076]いくつかの実施形態では、最終のカプロラクタム濃度は、初期のカプロラクタム濃度より少なくとも5%小さい、例えば、少なくとも10%小さい、少なくとも15%小さい、少なくとも20%小さい、少なくとも25%小さい、少なくとも35%小さい、少なくとも45%小さい、少なくとも50%小さい、少なくとも60%小さい、少なくとも75%小さい、少なくとも90%小さい、または少なくとも100%小さい。
[0077]いくつかの実施形態では、最終のポリアミド組成物は、最終のポリアミド組成物の総重量を基準にして、0.75重量%未満、例えば、0.70重量%未満、0.65重量%未満、0.6重量%未満、0.55重量%未満、0.5重量%未満、0.45重量%未満、0.4重量%未満、0.35重量%未満、0.3重量%未満、0.25重量%未満、または0.2重量%未満の残留カプロラクタムを含む。範囲に関して、最終のポリアミド組成物は、0.01重量%~0.7重量%、例えば、0.05重量%~0.7重量%、0.1重量%~0.6重量%、0.2重量%~0.6重量%、0.2重量%~0.5重量%、0.2重量%~0.4重量%、または0.25重量%~0.35重量%の範囲の量で残留カプロラクタムを含み得る。上限に関して、最終のポリアミド組成物は、0.01重量%超、例えば、0.05重量%超、0.1重量%超、0.15重量%超、0.2重量%超、0.25重量%超、0.3重量%超、または0.4重量%超の残留カプロラクタムを含み得る。いくつかの態様では、高分子量ポリアミド溶液は、実質的に(残留)カプロラクタムを含まない、例えば、(残留)カプロラクタムを含まない。
[0078]いくつかの実施形態では、最終のポリアミド組成物は、40~350、例えば、45~300、50~250、55~215、55~200、50~200、55~190、70~175、120~180、130~170、140~160、75~160、80~100、85~140、90~135、85~95、または100~130の範囲のRV(処理後)を有する。下限に関して、最終のポリアミド組成物は、40超、例えば、45超、50超、55超、60超、65超、70超、75超、80超、90超、95超、100超、110超、120超、または130超のRVを有し得る。上限に関して、最終のポリアミド組成物は、350未満、例えば、300未満、250未満、300未満、250未満、200未満、190未満、175未満、170未満、160未満、140未満、135未満、130未満、120未満、110未満、100未満、90未満のRVを有し得る。
[0079]本明細書に示すように、開示のベースのポリアミド組成物および処理ステップの組み合わせは、ペレットの品質に関する驚くべき利益を提供する。一実施形態では、最終のポリアミド組成物は、ASTM E313(2018)により測定された、-6.0~5.0、例えば、-5.5~4.5、-5.0~4.0、-4.5~3.5、-4.0~3.0、-3.5~2.5、-3.0~2.0、-2.5~1.5、-2.0~1.0、-1.5~0.5、または-1.0~0の範囲の色指数を有する。上限に関して、最終のポリアミド組成物は、5.0未満、例えば、5.5未満、5.0未満、5.5未満、5.0未満、4.5未満、4.0未満、3.5未満、3.0未満、2.5未満、2.0未満、1.5未満、1.0未満、0.5未満、または0未満の色指数を有し得る。下限に関して、最終のポリアミド組成物は、-6.0超、例えば、-5.5超、-5.5超、-5.0超、-4.5超、-4.0超、-3.5超、-3.0超、-2.5超、-2.0超、-1.5超、-1.0超、-0.5超、または0超の色指数を有し得る。
[0080]ある場合には、色指数、例えば、黄色指数は、分光光度計(ブランドの例はBYK Gardnerである)を使用してASTM E313により算出される。黄色指数は、分析材料の白さまたは黄色さの指標であり、数が低いほど、材料はより白く、または黄色さがより少ないことを示す。ある場合には、黄色指数の値は、補正係数を使用して算出することができ、場合によっては、試料の黄色さまたは青さを描写するb*基準のデータを比較するのにより有用である場合がある。より低い、または負の値は、黄色さを有さない青色または白色のペレットに対応する。以下は、BYK Gardner単位のYIとb*との相関関係を示すグラフである。
Figure 0007126607000001
[0081]ある場合には、開示の製剤および/またはSSP方法は、ペレット当たり(または100ペレット当たり)の重量として表現され得る、一貫した大きさ、例えば、高いペレットサイズ均一性を有する最終のポリアミド組成物に寄与する。理論に拘泥するものではないが、開示のパラメーター、例えば、RV範囲/限度の使用は、溶融ポリアミドストランドからの気泡の除去に寄与し、ストランドの破壊の減少および直径の一貫性をもたらすと考えられる。例えば、最終のポリアミド組成物は、0.50グラム/100ペレット~1.4グラム/100ペレット、例えば、0.55グラム/100ペレット~1.35グラム/100ペレット、0.60グラム/100ペレット~1.30グラム/100ペレット、0.65グラム/100ペレット~1.25グラム/100ペレット、0.70グラム/100ペレット~1.20グラム/100ペレット、0.75グラム/100ペレット~1.15グラム/100ペレット、または0.80グラム/100ペレット~1.10グラム/100ペレットの範囲のペレット重量を有し得る。上限に関して、最終のポリアミド組成物は、1.4グラム/100ペレット未満、例えば、1.35グラム/100ペレット未満、1.30グラム/100ペレット未満、1.25グラム/100ペレット未満、1.20グラム/100ペレット未満、1.15グラム/100ペレット未満、または1.10グラム/100ペレット未満のペレット重量を有し得る。下限に関して、最終のポリアミド組成物は、0.50グラム/100ペレット超、例えば、0.55グラム/100ペレット超、0.60グラム/100ペレット超、0.65グラム/100ペレット超、0.70グラム/100ペレット超、0.75グラム/100ペレット超、または0.80グラム/100ペレット超のペレット重量を有し得る。ある場合には、最終のポリアミド組成物は、平均または目標ペレット重量を基準にして、+/-25%だけ、例えば、+/-20%、+/-15%、+/-10%、+/-5%、または+/-2%だけ変化するペレット重量を有し得る。
[0082]ある場合には、色調の改善により、有利には、最終のポリアミド組成物中の着色剤の減少または除去が可能になる。例えば、最終のポリアミド組成物は、着色剤を含まない、またはほとんど含まない。一実施形態では、最終のポリアミド組成物は、最終のポリアミド組成物の総重量を基準にして、0重量%~10重量%、例えば、0.0001重量%~10重量%、0.001~10重量%、0.005重量%~0.5重量%、0.05~0.5重量%、0.05~0.5重量%、または0.005~0.1重量%の着色剤を含む。上限に関して、最終のポリアミド組成物は、10重量%未満、例えば、9重量%未満、8重量%未満、7重量%未満、6重量%未満、5重量%未満、4重量%未満、3重量%未満、2重量%未満、1重量%未満、0.5重量%未満、0.1重量%未満、または0.05重量%未満の着色剤を含む。下限に関して、最終のポリアミド組成物は、0.0001重量%超、例えば、0.005重量%超、0.001重量%超、0.05重量%超、0.01重量%超、または0.1重量%超の着色剤を含む。これらの範囲および限度は、ベースのポリアミド組成物にも適用可能である。
[0083]特定の一実施形態では、開示のベースのポリアミド組成物および方法が利用される。ベースのポリアミド組成物は、0.1wppm~30wppmの触媒組成物、1重量%~8重量%の残留カプロラクタムを含み、50マイクロ当量/グラム~75マイクロ当量/グラムの範囲のデルタ末端基レベルを有し、35未満の初期のRVを有する。最終のポリアミド組成物は、0.5重量%未満の残留カプロラクタムを含み、45超の最終のRVを有する。
[0084]別の特定の実施形態では、開示のベースのポリアミド組成物および方法が利用される。ベースのポリアミド組成物は、1wppm~15wppmのリン、1.5重量%超の残留カプロラクタムを含み、50マイクロ当量/グラム超のデルタ末端基レベルを有し、33未満の初期のRVを有する。処理は、大気圧未満の圧力および175℃~185℃の範囲の温度で実施される。最終のポリアミド組成物は、0.4重量%未満の残留カプロラクタムを含み、75超の最終のRVを有する。
フィルムおよび他の用途
[0085]上記のように、開示のポリアミド組成物用の1つの特定の用途は、フィルム、例えば、食品関連用途用フィルムである。また、最終のポリアミド組成物から形成されたフィルムが本明細書で開示される。フィルム製造方法はよく知られており、最終のポリアミド組成物からフィルムを形成する方法は、大きく変化し得る。
[0086]他の場合には、開示されるポリアミド組成物は、成形関連用途で特に有用であり得る。他の例示的な用途には、押出形材、ファイバ、ブロー成形、および/または低いカプロラクタム濃度が求められる他の用途が挙げられる。
[0087]フィルムは、驚くべき性能特性を有する。例えば、フィルムは、ASTM F1366(2018)により測定された、3J/mm超、例えば、4J/mm超、5J/mm超、7J/mm超、10J/mm超、または15J/mm超の穿刺抵抗を示し得る。範囲に関して、フィルムは、3J/mm~50J/mm、例えば、3J/mm~25J/mm、5J/mm~50J/mm、5J/mm~25J/mm、5J/mm~20J/mm、または10J/mm~25J/mmの範囲の穿刺抵抗を示し得る。
[0088]いくつかの実施形態では、フィルムは、ASTM D1709A(2018)により測定された、1500グラム超、例えば、1700グラム超、2000グラム超、2200グラム超、2500グラム超、3000グラム超または5000グラム超の耐衝撃性を示し得る。範囲に関して、フィルムは、1500グラム~20000グラム、例えば、1700グラム~15000グラム、2000グラム~15000グラム、2000グラム~10000グラム、2500グラム~10000グラム、または3000グラム~10000グラムの範囲の耐衝撃性を示し得る。
[0089]いくつかの実施形態では、フィルムは、ASTM D1922(2018)により測定された、50グラム超、例えば、60グラム超、70グラム超、80グラム超、90グラム超、100グラム超、125グラム超、または150グラム超の耐引裂性を示し得る。範囲に関して、フィルムは、50グラム~500グラム、例えば、60グラム~450グラム、70グラム~400グラム、80グラム~300グラム、80グラム~200グラム、または90グラム~150グラムの範囲の耐引裂性を示し得る。
[0090]意外にも、本発明者らは、最終のポリアミド組成物中のDEGのレベルがより高い(正の)と、多層フィルム用途で利用する場合に、層間の接着がより良いフィルムが得られることを見出した。特に、これらのフィルムが、多層フィルム用途のタイ層、例えば、無水マレイン酸系タイ層を用いて改善した接合強度を有することが見出された。この結合の改善は、上記のように多層フィルム構造の特性、例えば、穿刺抵抗、耐衝撃性、および/または耐引裂性を改善することを示した。理論に拘泥するものではないが、アミン末端のレベルが増加すると(より高いDEGレベルに反映されるように)、他の層、例えば、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、および/または他のポリアミド層の間の接着を驚くほど改善すると仮定される。アミン末端により、より多くの/より良い結合が無水マレイン酸系タイ層と共に形成することが可能になり、この結果、積層の大きな改善、例えば、剥離の減少または除去がもたらされる。
[0091]最終のポリアミド組成物は、いくつかの実施形態では、20マイクロ当量/グラム超、例えば、22マイクロ当量/グラム超、25マイクロ当量/グラム超、27マイクロ当量/グラム超、30マイクロ当量/グラム超、32マイクロ当量/グラム超、35マイクロ当量/グラム超、40マイクロ当量/グラム超、45マイクロ当量/グラム超、50マイクロ当量/グラム超、または55マイクロ当量/グラム超のDEGレベルを有する。
[0092]範囲に関して、最終のポリアミド組成物は、5マイクロ当量/グラム~125マイクロ当量/グラム、例えば、10マイクロ当量/グラム~120マイクロ当量/グラム、15マイクロ当量/グラム~115マイクロ当量/グラム、20マイクロ当量/グラム~110マイクロ当量/グラム、25マイクロ当量/グラム~100マイクロ当量/グラム、30マイクロ当量/グラム~90マイクロ当量/グラム、35マイクロ当量/グラム~85マイクロ当量/グラム、または40マイクロ当量/グラム~80マイクロ当量/グラムの範囲のDEGを有し得る。上限に関して、ベースのポリアミド組成物は、125マイクロ当量/グラム未満、例えば、120マイクロ当量/グラム未満、115マイクロ当量/グラム未満、110マイクロ当量/グラム未満、100マイクロ当量/グラム未満、90マイクロ当量/グラム未満、80マイクロ当量/グラム未満、70マイクロ当量/グラム未満、68マイクロ当量/グラム未満、65マイクロ当量/グラム未満、63マイクロ当量/グラム未満、60マイクロ当量/グラム未満、58マイクロ当量/グラム未満、55マイクロ当量/グラム未満、53マイクロ当量/グラム未満、または50マイクロ当量/グラム未満のDEGレベルを有し得る。
調節可能な態様
[0093]本開示は最終のポリアミド組成物を製造するための、および最終のカプロラクタム濃度および/または最終のポリアミド組成物の最終のRVを制御するための調節可能な方法を一部対象とする。最終のポリアミド組成物は、処理ステップ時の種々の条件を調整することによって、および/または1つまたは複数の望ましい特性を実現するようにベースのポリアミド組成物の構成を調整することによって、「調節」することができる。いくつかの態様では、最終のポリアミド組成物の残留カプロラクタム濃度および/またはRV(ならびに他の特性)は、上記で議論される範囲および限度内に制御することができる。
[0094]処理時に調整することができるプロセス条件および/または組成の特徴は、例えば、DEGレベル(末端基残量)、触媒含有量、温度、圧力水分含量、および触媒の有無を含む。これらの条件の少なくとも1つを調整することによって、最終のポリアミド組成物の所望の特性は、制御、例えば、調節することができる。本発明者らは、前駆体ポリアミドの特性が、望ましい最終製品が実現し得るように特定のパラメーターを利用することにより調整可能であることを見出した。ベースのポリアミド組成物、使用条件、および最終のポリアミド組成物のこれらの特定の関係は、まだ十分に探求されておらず、および/または既存の参照で開示されていない。
[0095]一実施形態では、最終のポリアミド組成物の相対粘度を制御する方法が本明細書で開示される。方法は、例えば、40未満の低い相対粘度を有するベースのポリアミド組成物を用意するステップを含む。方法は、最終のポリアミド組成物用の所望の相対粘度を決定するステップ、および触媒含有量、DEGレベル、温度、圧力、および水分含量から少なくとも1つの処理条件を選択するステップをさらに含む。方法は、少なくとも1つの処理条件下で、所望の相対粘度を基準にしてベースのポリアミド組成物を処理して、55~200、例えば、75~200の範囲の最終の相対粘度を有する最終のポリアミド組成物を形成する「調節可能な」ステップをさらに含む。
[0096]一実施形態では、最終のポリアミド組成物のカプロラクタム含有量を制御する方法が本明細書で開示される。方法は、0.75重量%超の残留カプロラクタム含有量を有するベースのポリアミド組成物を用意するステップを含む。方法は、最終のポリアミド組成物用の所望の残留カプロラクタム含有量を決定するステップ、および触媒含有量、DEGレベル、温度、圧力、および水分含量から少なくとも1つの処理条件を選択するステップをさらに含む。方法は、少なくとも1つの条件下で、所望の残留カプロラクタム含有量を基準にしてベースのポリアミド組成物を処理して、0.4重量%未満の残留カプロラクタム含有量を有する最終のポリアミド組成物を形成する「調節可能な」ステップをさらに含む。
[0097]一実施形態では、最終のポリアミド組成物を製造する方法が本明細書で開示される。方法は、初期のカプロラクタム含有量、初期の相対粘度、および初期の色指数を含む1つまたは複数の初期の特性を有するベースのポリアミド組成物を用意するステップを含む。方法は、最終のポリアミド組成物製品用の1つまたは複数の所望の最終の特性であって、最終のカプロラクタム含有量、最終の相対粘度、および色指数を含む特性を決定するステップをさらに含む。方法は、触媒含有量、デルタ末端基レベル、温度、圧力、および水分含量を含む1つまたは複数のプロセス条件で、および所望の最終の特性を基準にしてベースのポリアミド組成物を処理して、最終のポリアミド組成物を提供する「調節可能な」ステップをさらに含む。
[0098]HMDとアジピン酸の塩溶液、および所望の量のカプロラクタムを重合させて、例えば、以下の表1に示すように、ポリマー融点ならびに他の特性を調節することによりベースのポリアミド組成物を調製した。コポリアミドは、ラクタム、例えば、カプロラクタム(PA-6)からの繰り返し単位と組み合わせた、1:1のアジピン酸-ヘキサメチレンジアミン繰り返し単位(PA-6,6)を含んだ。初期の重合工程の前にリン含有触媒を添加した。RVビルド速度およびRVおよび残留カプロラクタムの所望の目標を制御するために触媒のレベルに細心の注意を払った。
[0099]同様に、重合溶液に添加される過剰のヘキサメチレンジアミンの量を制御することにより、DEGレベルを制御した。HMD過剰でない場合は、コポリアミドは、通常、約-30のDEG(上記で定義される)を示し、これは、アジピン酸に対してHMDの高い揮発性の結果である。過剰のアミンを有する高いDEGのコポリアミドを製造するために、HMDは、重合溶液にある程度過剰にスパイクすることができる。一例として、DEG=45マイクロ当量/グラムを目標とするために、HMDスパイクレベルは、約38マイクロ当量/グラムとすることができる。
[00100]次いで、(a)撹拌しながら混合種を加熱すること、(b)水蒸気を除去しながら適切な圧力および温度で混合種を保持すること、次いで(c)減圧し、混合種の融点より高い温度で保持することによりコポリアミドを重合させた。
[00101]重合プロセスの終了時に、ポリマーを水で冷却し、押し出して、ロッドの形態とした。次いで、これらのロッドを、ペレットを製造するために切断した。
[00102]得られるベースのポリアミド組成物ペレットをSSPにより処理して、RVを構築し、残留カプロラクタム濃度を低減し、最終のポリアミド組成物を得た。不活性雰囲気下で、高温で、および減圧下でSSPを実施した。減圧は、真空ポンプを使用して行った。ベースの組成および最終のポリアミド組成を測定した。種々のビルド時間における結果を表1に示す。
Figure 0007126607000002
[00103]表1および図1~3に示すように、ベースの組成物が、特定の範囲および触媒濃度内の特定のDEGおよび触媒濃度を含んだ場合、有意に少ない残留カプロラクタムが、より短いビルド時間でも処理(SSP)後に存在した。特定のDEGレベルおよび触媒(リン)濃度を使用することにより、望ましいRVビルド速度が達成され、その結果、例えば、0.75未満の残留カプロラクタム濃度、および、例えば、40超のRVの優れた組み合わせを生じる。
[00104]例えば、実施例1~8は、45のDEGレベルおよび11ppmの触媒濃度を利用した。8時間の短いビルド時間では、組成物は、低い残留カプロラクタムレベルおよび望ましいRVを示した。8時間~21時間では、残留カプロラクタムは、0.14~0.54の範囲、およびRVは、56~210の範囲であった。実施例9~14は、52のDEGレベルおよび7ppmの触媒濃度を利用した。少なくとも14時間のビルド時間では、残留カプロラクタムは、0.16~0.54の範囲、およびRVは、62~160の範囲であった。実施例15~18は、67のDEGレベルおよび30ppmの触媒濃度を利用した。少なくとも6時間のビルド時間では、残留カプロラクタムは、0.14~0.58の範囲、およびRVは、107.2~159.6の範囲であった。
[00105]図2は、ベースのポリアミド組成物中のDEGレベルおよび触媒(リン)濃度を示す輪郭プロットである。図に示されるように、特定のDEGレベルおよび触媒(リン)濃度を使用することにより、望ましいRVビルド速度が達成され、その結果、残留カプロラクタム濃度とRVの優れた組み合わせが生じる。特に有利な例、例えば、上部の6つの輪郭バンドでは、20RV単位/時未満のRVビルド速度が示され、その結果、例えば、有意に0.6重量%未満の低いレベルのカプロラクタムを生じた。さらに、これらの例では、55~215の範囲の有益な最終のRVを生じた。
[00106]対照的に、例えば、30マイクロ当量/グラム未満のより低いDEGレベルが利用される場合は、迅速なRVビルド速度が示された。これらの迅速なビルド速度では、カプロラクタム除去のための十分な時間が得られない。したがって、最終のポリアミド組成物は、例えば、有意に1重量%超の高レベルのカプロラクタムを含有した。
[00107]図3は、固相重合時の実施例9~14のRVおよび残留カプロラクタムを示すプロットである。図に示されるように、特定のDEGレベルおよび触媒(リン)濃度を使用すると、より長い重合時間、例えば、24.5時間でも、残留カプロラクタム濃度とRVの優れた組み合わせが生じた。特に、16.5時間の重合後に、最終のRVは、85.8であり、残留カプロラクタムは、0.54重量%であった。驚くべきことに、重合のさらに8時間後に、最終のRVが160、および最終のカプロラクタムが有意に0.6重量%未満であるようにRVビルド速度を制御した。
[00108]以下の実施形態が開示される:
[00109]実施形態1:低い残留カプロラクタム濃度を有するポリアミド組成物を製造するための方法であって、(a)カプロラクタム単位を有するナイロン混合物、1wppb~50wppmの触媒組成物、および残留カプロラクタムを含み、初期の残留カプロラクタム濃度および初期の相対粘度を有するベースのポリアミド組成物を用意するステップと、(b)ベースのポリアミド組成物を処理して、最終の残留カプロラクタム濃度および最終の相対粘度を有する最終のポリアミド組成物を形成するステップとを含む方法。
[00110]実施形態2:ベースのポリアミド組成物が、30マイクロ当量/グラム~90マイクロ当量/グラムの範囲のデルタ末端基レベルを有する、実施形態1の実施形態。
[00111]実施形態3:初期の残留カプロラクタム濃度が、ベースのポリアミド組成物の総重量を基準にして0.75重量%より大きい、実施形態1または2の実施形態。
[00112]実施形態4:最終の残留カプロラクタム濃度が、最終のポリアミド組成物の総重量を基準にして0.75重量%未満である、実施形態1~3のいずれかの実施形態。
[00113]実施形態5:最終の相対粘度が、40~350の範囲にある、実施形態1~4のいずれかの実施形態。
[00114]実施形態6:最終のポリアミド組成物が、ASTM E313(2018)により測定された、-6~5の範囲の色指数を有する、実施形態1~5のいずれかの実施形態。
[00115]実施形態7:最終の相対粘度が、初期の相対粘度より大きい、実施形態1~6のいずれかの実施形態。
[00116]実施形態8:最終の相対粘度が、初期の相対粘度より少なくとも10%大きく、最終の残留カプロラクタム濃度が、初期の残留カプロラクタム濃度より少なくとも5%小さい、実施形態1~7のいずれかの実施形態。
[00117]実施形態9:処理時に、初期の相対粘度が、実質的に線形であるビルド速度で増加し、この場合、RVビルド速度が1~30RV単位/時の範囲にある、実施形態1~8のいずれかの実施形態。
[00118]実施形態10:ベースのポリアミド組成物が、180℃~255℃の範囲の融点を有する、実施形態1~9のいずれかの実施形態。
[00119]実施形態11:ベースのポリアミド組成物のナイロン混合物が、1重量%~80重量%のナイロン-6および20重量%~99重量%のナイロン-6/6を含む、実施形態1~10のいずれかの実施形態。
[00120]実施形態12:処理が、ベースのポリアミドを加熱することを含む固相重合を含む、実施形態1~11のいずれかの実施形態。
[00121]実施形態13:処理が、1時間~30時間の範囲のビルド時間、および170℃~190℃の範囲の温度で実施される、実施形態1~12のいずれかの実施形態。
[00122]実施形態14:ベースのポリアミド組成物が、ポリアミド組成物を溶融重合すること、および溶融ポリアミド組成物をペレット化してポリアミドペレットを形成することにより製造される、実施形態1~13のいずれかの実施形態。
[00123]実施形態15:触媒組成物が、亜リン酸;ホスホン酸;アルキルおよびアリール置換ホスホン酸;2-ピリジルエチルホスホン酸;次亜リン酸;アルキル、アリールおよびアルキル/アリール置換ホスフィン酸;リン酸;これらのリン含有酸のエステルおよび塩;次亜リン酸マンガン;次亜リン酸ナトリウム;ベンゼンホスフィン酸;リン酸一ナトリウム;またはそれらの任意の組み合わせを含む、実施形態1~14のいずれかの実施形態。
[00124]実施形態16:処理が、150℃~250℃の範囲の温度で実施される、実施形態1~15のいずれか実施形態。
[00125]実施形態17:処理が、大気圧未満の圧力で実施される、実施形態1~16のいずれかの実施形態。
[00126]実施形態18:最終のポリアミド組成物が、10重量%未満の着色剤を含み、および/またはベースのポリアミド組成物が、10重量%未満の着色剤を含む、実施形態1~17のいずれかの実施形態。
[00127]実施形態19:ベースのポリアミド組成物が、0.1wppm~30wppmの触媒組成物、1重量%~8重量%の残留カプロラクタムを含み、50マイクロ当量/グラム~75マイクロ当量/グラムの範囲のデルタ末端基レベルを有し、35未満の初期の相対粘度を有し、最終のポリアミド組成物が、0.5重量%未満の残留カプロラクタムを含み、45超の最終の相対粘度を有する、実施形態1~18のいずれかの実施形態。
[00128]実施形態20:ベースのポリアミド組成物が、1wppb~35wppmのリン、1.5重量%超の残留カプロラクタムを含み、50マイクロ当量/グラム超のデルタ末端基レベルを有し、33未満の初期の相対粘度を有し、処理が、大気圧未満の圧力および175℃~185℃の範囲の温度で実施され、最終のポリアミド組成物が、0.4重量%未満の残留カプロラクタムを含み、55超、例えば、75超の最終の相対粘度を有する、実施形態1~19のいずれかの実施形態。
[00129]実施形態21:カプロラクタム単位を有するナイロン混合物;1wppb~50wppmの触媒組成物;および0.75重量%超の残留カプロラクタムを含むベースのポリアミド組成物であって、30マイクロ当量/グラム~90マイクロ当量/グラムの範囲のデルタ末端基レベルを有するベースのポリアミド組成物。
[00130]実施形態22:ベースのポリアミド組成物が、50マイクロ当量/グラム超のデルタ末端基レベルを有する、実施形態21の実施形態。
[00131]実施形態23:ベースのポリアミドが、ベースのポリアミド組成物の総重量を基準にして1.4重量%超のカプロラクタム単位を含む、実施形態21~22のいずれかの実施形態。
[00132]実施形態24:ベースのポリアミドが、55未満の相対粘度を有する、実施形態21~23のいずれかの実施形態。
[00133]実施形態25:ベースのポリアミドが、185℃~255℃の範囲の融点を有する、実施形態21~24のいずれかの実施形態。
[00134]実施形態26:ベースのポリアミド組成物のナイロン混合物が、1重量%~50重量%のナイロン-6および20重量%~99重量%のナイロン-6/6を含む、実施形態21~25のいずれかの実施形態。
[00135]実施形態27:触媒組成物が、亜リン酸;ホスホン酸;アルキルおよびアリール置換ホスホン酸;2-ピリジルエチルホスホン酸;次亜リン酸;アルキル、アリールおよびアルキル/アリール置換ホスフィン酸;リン酸;これらのリン含有酸のエステルおよび塩;次亜リン酸マンガン;次亜リン酸ナトリウム;ベンゼンホスフィン酸;リン酸一ナトリウム;またはそれらの任意の組み合わせを含む、実施形態21~26のいずれかの実施形態。
[00136]実施形態28:低い残留カプロラクタム濃度を有するポリアミドを製造するための方法であって、(a)カプロラクタム単位を有するナイロン混合物;1wppb~50wppm触媒組成物;および少なくとも0.75重量%の残留カプロラクタムを含み、50マイクロ当量/グラム超のデルタ末端基レベル、初期のカプロラクタム濃度、および初期の相対粘度を有する、ベースのポリアミド組成物を用意するステップと;(b)ベースのポリアミド組成物を処理して、最終のカプロラクタム濃度および最終の相対粘度を有する最終のポリアミド組成物を形成するステップとを含む方法。
[00137]実施形態29:ポリアミドモノマー;0.75重量%未満の残留カプロラクタムを含む最終のポリアミド組成物から形成されたフィルムであって、最終のポリアミド組成物が、30マイクロ当量/グラム~90マイクロ当量/グラムの範囲のデルタ末端基レベルおよび205℃~255℃の範囲の融点を有するフィルム。
[00138]実施形態30:フィルムが、ASTM F1366(2018)により測定された、3J/mm超の穿刺抵抗、ASTM D1709A(2018)により測定された、1500グラム超の耐衝撃性、および/またはASTM D1922(2018)により測定された、50グラム超の耐引裂性を示す、実施形態29の実施形態。
[00139]実施形態31:最終のポリアミド組成物の相対粘度を制御する方法であって、(a)40未満の相対粘度を有するベースのポリアミド組成物を用意するステップ;(b)最終のポリアミド組成物用の所望の相対粘度を決定するステップ;(c)触媒含有量、デルタ末端基レベル、温度、圧力、および水分含量から少なくとも1つの処理条件を選択するステップ;および(d)少なくとも1つの処理条件下で、所望の相対粘度を基準にしてベースのポリアミド組成物を処理して、55~200、例えば、75~200の範囲の最終の相対粘度を有する最終のポリアミド組成物を形成するステップを含む方法。
[00140]実施形態32:最終のポリアミド組成物のカプロラクタム含有量を制御する方法であって、(a)0.6重量%超の残留カプロラクタム含有量を有するベースのポリアミド組成物を用意するステップ;(b)最終のポリアミド組成物用の所望の残留カプロラクタム含有量を決定するステップ;(c)触媒含有量、デルタ末端基レベル、温度、圧力、および水分含量から少なくとも1つの処理条件を選択するステップ;および(d)少なくとも1つの条件下で、所望の残留カプロラクタム含有量を基準にしてベースのポリアミド組成物を処理して、0.4重量%未満の残留カプロラクタム含有量を有する最終のポリアミド組成物を形成するステップを含む方法。
[00141]実施形態33:最終のポリアミド組成物を製造する方法であって、(a)初期のカプロラクタム含有量、初期の相対粘度、および初期の色指数を含む1つまたは複数の初期の特性を有するベースのポリアミド組成物を提供すること、(b)最終のポリアミド組成物製品用の1つまたは複数の所望の最終の特性であって、最終のカプロラクタム含有量、最終の相対粘度、および色指数を含む特性を決定すること、(c)触媒含有量、デルタ末端基レベル、温度、圧力、および水分含量を含む1つまたは複数のプロセス条件下で、所望の最終の特性を基準にしてベースのポリアミド組成物を処理して、最終のポリアミド組成物を提供することを含む方法。
[00142]本発明を詳細に記載してきたが、本発明の趣旨および範囲内での改変は、当業者に容易に明らかとなるであろう。前述の議論、当該技術分野の関連知識、ならびに背景技術および発明を実施するための形態に関連して上記で議論された参照を考慮して、それらの開示は、すべて参照により本明細書に組み込まれる。さらに、本発明の態様および本明細書および/または添付の特許請求の範囲で列挙される種々の実施形態および種々の特徴の一部は、組み合わせることができ、またはすべてもしくは一部を交換することができることを理解されたい。前述の種々の実施形態の記載において、別の実施形態を参照するそれらの実施形態は、当業者が理解することになるように、他の実施形態と適切に組み合わせることができる。さらに、当業者は、前述の記載が、単に例であり、本発明を制限するものではないことを理解することになる。
本発明は以下の実施態様を含む。
[1]低い残留カプロラクタム濃度を有するポリアミド組成物を製造するための方法であって、
(a)
カプロラクタム単位を有するナイロン混合物、
1wppb~50wppmの触媒組成物、および
残留カプロラクタム
を含み、初期の残留カプロラクタム濃度および初期の相対粘度を有する、ベースのポリアミド組成物を用意するステップと
(b)ベースのポリアミド組成物を処理して、最終の残留カプロラクタム濃度および最終の相対粘度を有する最終のポリアミド組成物を形成するステップと
を含む方法。
[2]ベースのポリアミド組成物が、30マイクロ当量/グラム~90マイクロ当量/グラムの範囲のデルタ末端基レベルを有する、[1]に記載の方法。
[3]初期の残留カプロラクタム濃度が、ベースのポリアミド組成物の総重量を基準にして0.75重量%より大きく、最終の残留カプロラクタム濃度が、最終のポリアミド組成物の総重量を基準にして0.75重量%未満である、[1]または[2]のいずれかに記載の方法。
[4]最終の相対粘度が、40~350の範囲にある、[1]~[3]のいずれかに記載の方法。
[5]処理が、2時間~30時間の範囲のビルド時間、および150℃~250℃の範囲の温度で実施される、[1]~[4]のいずれかに記載の方法。
[6]最終のポリアミド組成物が、ASTM E313(2018)により測定された、-6~5の範囲の色指数を有する、[1]~[5]のいずれかに記載の方法。
[7]最終の相対粘度が、初期の相対粘度より大きく、最終の相対粘度が、初期の相対粘度より少なくとも10%大きく、最終の残留カプロラクタム濃度が、初期の残留カプロラクタム濃度より少なくとも5%小さい、[1]~[6]のいずれかに記載の方法。
[8]ベースのポリアミド組成物が、180℃~255℃の範囲の融点を有する、[1]~[7]のいずれかに記載の方法。
[9]ベースのポリアミド組成物のナイロン混合物が、
1重量%~80重量%のナイロン-6、および
20重量%~99重量%のナイロン-6/6
を含む、[1]~[8]のいずれかに記載の方法。
[10]処理が、ベースのポリアミドを加熱することを含む固相重合を含む、[1]~[9]のいずれかに記載の方法。
[11]ベースのポリアミド組成物が、ポリアミド組成物を溶融重合すること、および溶融ポリアミド組成物をペレット化してポリアミドペレットを形成することにより製造される、[1]~[10]のいずれかに記載の方法。
[12]触媒組成物が、亜リン酸;ホスホン酸;アルキルおよびアリール置換ホスホン酸;2-ピリジルエチルホスホン酸;次亜リン酸;アルキル、アリールおよびアルキル/アリール置換ホスフィン酸;リン酸;これらのリン含有酸のエステルおよび塩;次亜リン酸マンガン;次亜リン酸ナトリウム;ベンゼンホスフィン酸;リン酸一ナトリウム;またはそれらの任意の組み合わせを含む、[1]~[11]のいずれかに記載の方法。
[13]ベースのポリアミド組成物が、0.1wppm~35wppmの触媒組成物、1重量%~8重量%の残留カプロラクタムを含み、50マイクロ当量/グラム~75マイクロ当量/グラムの範囲のデルタ末端基レベルを有し、35未満の初期の相対粘度を有し、
最終のポリアミド組成物が、0.6重量%未満の残留カプロラクタムを含み、45超の最終の相対粘度を有する、[1]~[12]のいずれかに記載の方法。
[14]ベースのポリアミド組成物が、1wppb~15wppmのリン、1.5重量%超の残留カプロラクタム、50マイクロ当量/グラム超のデルタ末端基レベルを含み、33未満の初期の相対粘度を有し、
処理が、大気圧未満の圧力および175℃~185℃の範囲の温度で実施され、最終のポリアミド組成物が、0.4重量%未満の残留カプロラクタムを含み、55超の最終の相対粘度を有する、[1]~[13]のいずれかに記載の方法。
[15]処理時に、RVビルド速度が、1~30RV単位/時の範囲にある、[1]~[14]のいずれかに記載の方法。
[16]カプロラクタム単位を有するナイロン混合物、
1wppb~50wppmの触媒組成物、および
0.75重量%超の残留カプロラクタム
を含むベースのポリアミド組成物であって、
30マイクロ当量/グラム~90マイクロ当量/グラムの範囲のデルタ末端基レベルを有するベースのポリアミド組成物。
[17]ベースのポリアミド組成物が、45マイクロ当量/グラム以上のデルタ末端基レベルを有する、[16]に記載のベースのポリアミド組成物。
[18]ベースのポリアミドが、ベースのポリアミド組成物の総重量を基準にして1.4重量%超のカプロラクタム単位を含み、ベースのポリアミドが、55未満の相対粘度を有する、[16]または[17]のいずれかに記載のベースのポリアミド組成物。
[19]ベースのポリアミド組成物のナイロン混合物が、
1重量%~50重量%のナイロン-6、および
20重量%~99重量%のナイロン-6/6
を含み、触媒組成物が、亜リン酸;ホスホン酸;アルキルおよびアリール置換ホスホン酸;2-ピリジルエチルホスホン酸;次亜リン酸;アルキル、アリールおよびアルキル/アリール置換ホスフィン酸;リン酸;これらのリン含有酸のエステルおよび塩;次亜リン酸マンガン;次亜リン酸ナトリウム;ベンゼンホスフィン酸;リン酸一ナトリウム;またはそれらの任意の組み合わせを含む、[16]~[18]のいずれかに記載のベースのポリアミド組成物。
[20]ポリアミドモノマー、
0.75重量%未満の残留カプロラクタム
を含む最終のポリアミド組成物から形成されたフィルムであって、
最終のポリアミド組成物が、30マイクロ当量/グラム~90マイクロ当量/グラムの範囲のデルタ末端基レベルおよび205℃~255℃の範囲の融点を有し、
ASTM F1366(2018)により測定された、3J/mm超の穿刺抵抗、
ASTM D1709A(2018)により測定された、1500グラム超の耐衝撃性、および/または
ASTM D1922(2018)により測定された、50グラム超の耐引裂性
を示すフィルム。

Claims (17)

  1. 低い残留カプロラクタム濃度を有するポリアミド組成物を製造するための方法であって、
    (a)
    カプロラクタム単位を有するナイロン混合物、
    1wppb~50wppmの触媒組成物、および
    残留カプロラクタム
    を含み、初期の残留カプロラクタム濃度および初期の相対粘度を有する、ベースのポリアミド組成物を用意するステップと
    (b)ベースのポリアミド組成物を処理して、最終の残留カプロラクタム濃度および最終の相対粘度を有する最終のポリアミド組成物を形成するステップと
    を含み、
    初期の残留カプロラクタム濃度が、ベースのポリアミド組成物の総重量を基準にして0.75重量%より大きく、最終の残留カプロラクタム濃度が、最終のポリアミド組成物の総重量を基準にして0.75重量%未満であり、最終の相対粘度は、初期の相対粘度より大きい、方法。
  2. ベースのポリアミド組成物が、30マイクロ当量/グラム~90マイクロ当量/グラムの範囲のデルタ末端基レベルを有する、請求項1に記載の方法。
  3. 最終の相対粘度が、40~350の範囲にある、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 処理が、2時間~30時間の範囲のビルド時間、および150℃~250℃の範囲の温度で実施される、請求項1~のいずれか1項に記載の方法。
  5. 終の相対粘度が、初期の相対粘度より少なくとも10%大きく、最終の残留カプロラクタム濃度が、初期の残留カプロラクタム濃度より少なくとも5%小さい、請求項1~のいずれか1項に記載の方法。
  6. ベースのポリアミド組成物が、180℃~255℃の範囲の融点を有する、請求項1~のいずれか1項に記載の方法。
  7. ベースのポリアミド組成物のナイロン混合物が、
    1重量%~80重量%のナイロン-6、および
    20重量%~99重量%のナイロン-6/6
    を含む、請求項1~のいずれか1項に記載の方法。
  8. 処理が、ベースのポリアミドを加熱することを含む固相重合を含む、請求項1~のいずれか1項に記載の方法。
  9. ベースのポリアミド組成物が、ポリアミド組成物を溶融重合すること、および溶融ポリアミド組成物をペレット化してポリアミドペレットを形成することにより製造される、請求項1~のいずれか1項に記載の方法。
  10. 触媒組成物が、亜リン酸;ホスホン酸;アルキルおよびアリール置換ホスホン酸;2-ピリジルエチルホスホン酸;次亜リン酸;アルキル、アリールおよびアルキル/アリール置換ホスフィン酸;リン酸;これらのリン含有酸のエステルおよび塩;次亜リン酸マンガン;次亜リン酸ナトリウム;ベンゼンホスフィン酸;リン酸一ナトリウム;またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項1~のいずれか1項に記載の方法。
  11. ベースのポリアミド組成物が、0.1wppm~35wppmの触媒組成物、1重量%~8重量%の残留カプロラクタムを含み、50マイクロ当量/グラム~75マイクロ当量/グラムの範囲のデルタ末端基レベルを有し、35未満の初期の相対粘度を有し、
    最終のポリアミド組成物が、0.6重量%未満の残留カプロラクタムを含み、45超の最終の相対粘度を有する、請求項1~10のいずれか1項に記載の方法。
  12. ベースのポリアミド組成物が、1wppb~15wppmのリン、1.5重量%超の残留カプロラクタム、50マイクロ当量/グラム超のデルタ末端基レベルを含み、33未満の初期の相対粘度を有し、
    処理が、大気圧未満の圧力および175℃~185℃の範囲の温度で実施され、最終のポリアミド組成物が、0.4重量%未満の残留カプロラクタムを含み、55超の最終の相対粘度を有する、請求項1~11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 処理時に、RVビルド速度が、1~30RV単位/時の範囲にある、請求項1~12のいずれか1項に記載の方法。
  14. カプロラクタム単位を有するナイロン混合物、
    1wppb~50wppmの触媒組成物、および
    0.75重量%超の残留カプロラクタム
    を含むベースのポリアミド組成物であって、
    30マイクロ当量/グラム~90マイクロ当量/グラムの範囲のデルタ末端基レベルを有するベースのポリアミド組成物。
  15. ベースのポリアミド組成物が、45マイクロ当量/グラム以上のデルタ末端基レベルを有する、請求項14に記載のベースのポリアミド組成物。
  16. ベースのポリアミドが、ベースのポリアミド組成物の総重量を基準にして1.4重量%超のカプロラクタム単位を含み、ベースのポリアミドが、55未満の相対粘度を有する、請求項14または15のいずれか1項に記載のベースのポリアミド組成物。
  17. ベースのポリアミド組成物のナイロン混合物が、
    1重量%~50重量%のナイロン-6、および
    20重量%~99重量%のナイロン-6/6
    を含み、触媒組成物が、亜リン酸;ホスホン酸;アルキルおよびアリール置換ホスホン酸;2-ピリジルエチルホスホン酸;次亜リン酸;アルキル、アリールおよびアルキル/アリール置換ホスフィン酸;リン酸;これらのリン含有酸のエステルおよび塩;次亜リン酸マンガン;次亜リン酸ナトリウム;ベンゼンホスフィン酸;リン酸一ナトリウム;またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項1416のいずれか1項に記載のベースのポリアミド組成物。
JP2021509730A 2018-08-22 2019-08-21 低いカプロラクタム濃度および特定の相対粘度を有するポリアミドを製造するための方法および製剤 Active JP7126607B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862721259P 2018-08-22 2018-08-22
US62/721,259 2018-08-22
PCT/US2019/047381 WO2020041396A1 (en) 2018-08-22 2019-08-21 Process and formulation for producing a polyamide having low caprolactam concentration and specific relative viscosity

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021534306A JP2021534306A (ja) 2021-12-09
JP7126607B2 true JP7126607B2 (ja) 2022-08-26

Family

ID=67841234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021509730A Active JP7126607B2 (ja) 2018-08-22 2019-08-21 低いカプロラクタム濃度および特定の相対粘度を有するポリアミドを製造するための方法および製剤

Country Status (11)

Country Link
US (2) US11345815B2 (ja)
EP (1) EP3841150A1 (ja)
JP (1) JP7126607B2 (ja)
KR (1) KR102566295B1 (ja)
CN (1) CN112585191B (ja)
BR (1) BR112021003116A2 (ja)
CA (1) CA3110052C (ja)
MX (1) MX2021002068A (ja)
SG (1) SG11202101626PA (ja)
TW (2) TWI792335B (ja)
WO (1) WO2020041396A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113861410B (zh) * 2021-10-28 2024-04-05 湖南世博瑞高分子新材料有限公司 一种pa6树脂连续聚合工艺

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004528468A (ja) 2001-06-01 2004-09-16 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 温度プログラミングによるナイロン6の固相処理中の増加した揮発物除去
WO2016017518A1 (ja) 2014-07-30 2016-02-04 三菱瓦斯化学株式会社 ポリアミドペレット、ポリアミドペレットの製造方法、及びポリアミド成形体の製造方法
JP2016509117A (ja) 2013-03-07 2016-03-24 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se ポリアミドの加水分解重合、後重合および後続の抽出による製造
WO2017058857A1 (en) 2015-09-29 2017-04-06 Ascend Performance Materials Operations Llc Copolyamide compositions with reduced crystallization rates

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2501348B2 (de) 1975-01-15 1981-04-09 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Polyamiden aus epsilon-Caprolactam
US4603192A (en) * 1985-01-10 1986-07-29 The Standard Oil Company Process for the manufacture of spinnable polyamides utilizing a mixture of an oxygenated phosphorus compound and an oxygenated boron compound as catalyst
US5955569A (en) * 1996-11-27 1999-09-21 E.I. Du Pont De Nemours And Company Method for solid phase polymerization
US6069228A (en) 1998-08-17 2000-05-30 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for preparing polyamides
JP4329292B2 (ja) * 2000-12-20 2009-09-09 東レ株式会社 ポリアミドプレポリマーの製造方法およびポリアミドの製造方法
EP1308478B1 (en) * 2001-10-31 2008-08-20 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Polyamide resin composition
GB0505207D0 (en) * 2005-03-14 2005-04-20 Wellstream Int Ltd Pipe fitting
JP5251022B2 (ja) * 2007-07-23 2013-07-31 東洋紡株式会社 ポリアミドフィルムおよびその製造方法
US8722844B1 (en) 2011-11-15 2014-05-13 Honeywell International Inc. Methods for preparing polyamide compositions
US8629237B2 (en) * 2011-11-21 2014-01-14 Basf Se Simplified production of nylon-6
KR101583233B1 (ko) * 2012-12-28 2016-01-07 제일모직 주식회사 폴리아미드 수지 조성물 및 이를 포함한 성형품
US10836904B2 (en) 2016-10-18 2020-11-17 Ascend Performance Materials Operations Llc Low-halogen flame retardant polyamide compositions resistant to heat aging

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004528468A (ja) 2001-06-01 2004-09-16 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 温度プログラミングによるナイロン6の固相処理中の増加した揮発物除去
JP2016509117A (ja) 2013-03-07 2016-03-24 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se ポリアミドの加水分解重合、後重合および後続の抽出による製造
WO2016017518A1 (ja) 2014-07-30 2016-02-04 三菱瓦斯化学株式会社 ポリアミドペレット、ポリアミドペレットの製造方法、及びポリアミド成形体の製造方法
WO2017058857A1 (en) 2015-09-29 2017-04-06 Ascend Performance Materials Operations Llc Copolyamide compositions with reduced crystallization rates

Also Published As

Publication number Publication date
TWI730382B (zh) 2021-06-11
BR112021003116A2 (pt) 2021-05-11
MX2021002068A (es) 2021-07-21
CN112585191A (zh) 2021-03-30
TWI792335B (zh) 2023-02-11
JP2021534306A (ja) 2021-12-09
EP3841150A1 (en) 2021-06-30
TW202134314A (zh) 2021-09-16
KR102566295B1 (ko) 2023-08-10
WO2020041396A1 (en) 2020-02-27
TW202024179A (zh) 2020-07-01
CN112585191B (zh) 2023-12-19
CA3110052C (en) 2023-06-27
CA3110052A1 (en) 2020-02-27
KR20210047903A (ko) 2021-04-30
US11851563B2 (en) 2023-12-26
SG11202101626PA (en) 2021-03-30
US20220325101A1 (en) 2022-10-13
US20200062958A1 (en) 2020-02-27
US11345815B2 (en) 2022-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1086161B1 (fr) Polyamides a fluidite elevee, leur procede de fabrication, compositions comprenant ces copolyamides
JP5064672B2 (ja) 改良されたリサイクル特性を有する粉末、その製造方法および三次元の物品を製造する方法における粉末の使用
CA2914510C (en) Process for the continuous preparation of an aliphatic or partially aromatic polyamide
EP2408842B1 (fr) Procede de fabrication de polyamide
EP0869987A1 (fr) Polyamide et un procede de fabrication de celui-ci, et des compositions le contenant
JP4060251B2 (ja) ポリアミド樹脂組成物
US10676569B2 (en) Method for continuously producing polyamide oligomers and producing semicrystalline or amorphous polyamides that can be thermoplastically processed
JP7126607B2 (ja) 低いカプロラクタム濃度および特定の相対粘度を有するポリアミドを製造するための方法および製剤
WO2004007614A1 (ja) ポリアミド組成物
CA2914102C (en) Method for the continuous production of an aliphatic or semi-aromatic polyamide oligomer
JP2009203422A (ja) ポリアミドの連続製造方法
JP2000001544A (ja) 透明ポリアミド樹脂及びその製造法
US20200002474A1 (en) Processes for removing residual caprolactam via ssp water addition

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210415

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220406

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220411

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220706

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220721

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220816

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7126607

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150