JPH01308425A - ポリアミド分子量調節剤 - Google Patents
ポリアミド分子量調節剤Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
発明の背景
1、発明の分野
本発明は、ラクタムの、フィラメント状構造の溶融紡糸
における特別の用途を見いだして匹るポリアミドへの重
合に有用な分子量調節剤に関する。 2、先行技術の説明 ポリアミド、特にポリ(ε−カプロラクタム)あるいは
ナイロン6として知られるポリアミドからなる繊維は、
その非常に望ましい物理的、化学的および審美性の面で
広範な商業用途を見いだしている。 本明細書において用いられる「繊維」の用語には、極端
な1九は不定長(すなわちフィラメント)の繊維および
短繊維(すなわちステープル)が含まれる。本明細書に
用いる「糸条」の用語は、繊維の連続ストランドを意味
する。 ナイロン6の繊維を初めポリアミドの繊維は、通常溶融
ポリアミドを小寸法のオリフィスを含有する紡糸口金板
を通して溶融押出しすることによって製造される。ポリ
アミド、および特にナイロン6裂造の普通の操作には、
十分な温度において、重合の開始に役立つ水の存在下の
重合が含まれる。 しかしながら、このように製造された重合体は、通常カ
プロラクタム単量体および線状および環状オリザマーを
含む水抽出可能材料104よシ多量を含有する。オリイ
マーは、主にe−カプロラクタムの低分子量環状縮合生
成物である。このような水抽出可能材料の存在は、繊維
および管のような一層大寸法物品の押出し何形において
重合体の性能に悪影響を及ぼす。満足な物性を有する繊
維t−裏造する究めには、オリビマーおよび単量体(e
−カプロラクタム)からなる水抽出可能含量は、重合体
の2.5重量係未満でなければならなへ単量体含量は重
合体の0.5 if 4未満でなければならない。 種々の操作を利用して、ポリアミドの溶融紡糸前に水抽
出可能材料をポリアミドから除いている。 最も普通のアプローチには、粒状のナイロン6を熱水浸
出して、水抽出可能材料を除き、次いでその溶融押出し
前に十分に乾燥することが含1れる。 使用する他の技術は、一般に薄膜または浅層状の溶融さ
れたナイロン6を極高真空にさらし、この極高真空は、
比較的揮発性e−カプロラクタム単蝋体を除くが、余シ
揮発性でないオリビマー材料には僅かな影響を及ぼすに
すぎない。このような精製技術には、製造コストの増大
を伴う追加の加工工程が含まれる。さらに、ナイロン6
に適用される精製技術に無関係に、反応塊が最早真空の
影響を受けなくなると直ちに、単量体は紡糸前に重合体
内で高温で再生できる。 ポリアミド、すなわちポリ(C−カプロラクタム)の精
製を含む余分の製造コス)1−減少するtめに、水抽出
可能材料の少ないir有するカプロラクタムの連続製造
に対して棟々の操作が提案された。このような操作とし
ては、例えば有機酸材料、1たは有機塩基材料またはこ
れらの組み合せを分子量調節剤1九は連鎖停止剤として
重合反応に添加することがある。 本明細書に参照されている、米国特許第4.574,0
54号明細書に記載されているように、水抽出可能材料
の形成速度を低下させるために、低含量の末端アミノ基
を有するポリアミドを合成する必要がある。しかしなが
ら、重合動力学には、ある量の末端基(アミンおよびカ
ルボキシルの両者)が必要であり、シかも、アニオン染
料に対して親和性を有するポリアミドを提供する次めに
は、末端アミノ基が必要である。 本発明は、前記の問題を克服するかまたは少なくとも怪
減する、ラクタムのポリアミドへの重合用分子!調節剤
を提供する。 発明の要約 水抽出可能物の低含量およびアニオン染料に対する親、
相性を有するポリアミドは、単官能第1アミン、単官能
有機酸および5個または6個の炭素原子の環状構造を含
有し、そのアミノ基が酸によって塩に形成されているア
ミノ酸を含む分子量調節剤を用いて製造できるという驚
くべき発見が今やなされた〇 本発明の分子量調節剤を利用して製造されたポリアミド
、特にナイロン6は約22当*/106g〜42肖Il
:7106gの範囲内の末端アミノ基含量および約10
当f/10’、!i1〜15当葉/106gの範囲内の
末端カルボキシル基金ft−有する。 一般に、水抽出可能含量は、単量体含量0.251未満
およびオリテマー含! 2.04未淘を含め水抽出可能
含量は0.7重!1未満である。従って、アニオン染料
に対する優れた親和性を有する商業用ポリアミドが製造
される。ポリアミドは、紡織用の糸条として特別の用途
を見いだしている。 分子量調節剤が、望まれる性質を有するポリアミドの製
造に働く正確な様式は十分に理解されず、しかもその必
要がない。本発明は、操作のどのような特別の理論にも
限定されることを意図しないが、塩に形成されたアミノ
酸に含有される環状構造はその剛性の故に、線状オリイ
マーおよび単量体の形成を防止する他に望筐しくない環
状オリデマーの形成の防止に特に有効である。提案され
た理論にかかわらず、分子量調節剤が本明細書において
開示された様式でう筐く作用することを指摘するのが十
分である。 好ましい実施態様の説明 本発明の分子量調節剤は、下記の成分 (11大気圧において沸点少なくとも180℃および塩
基解離定数少なくとも1.7X10−6を有する単官能
第1アミン、 (2)酸解離定数少なくとも1.5 X 10−bt−
有する単官能有機酸および (3)5個または6個の炭素原子の環状構造を含有し、
約6個〜約9個の炭素原子の範囲内の全炭素原子数を有
し、しかも酸解離定数少なくとも1.OX 10−”
t−有する単官能酸によって頃に形成され穴上のアミノ
基を有するアミノ酸 を含む。 好筐しい単官能第1アミンの例としては、ノニルアミン
、デシルアミンおよびドデシルアミンのような第1脂肪
族アミンおよびベンジルアミン、α−フェニルエチルア
ミンおヨヒβ−フェニルエチルアミンのような第1芳香
族アミンおよび環中に置換された前記アミンの誘導体お
よびこれらの混合物がある。 好ましい単官能有機酸の例としては、酢酸、ブローオン
酸、n−酪酸、イソ酪酸、n−吉草酸、トリメチル酢酸
、カプロン醒およびペラルゴン酸のような少な(とも2
個の炭素原子を含有する単官能脂肪族カルボン酸および
安息香酸およびナフチオン酸のような単官能芳香族酸お
よびこれらの混合物がある。 成分(3)に相当するアミノ酸の例としては、芳香族、
シクロヘキサン1友はシクロベンクン部分を含有するア
ミノ酸がある。好ましいアミノ酸の例としては、下記式 〔式中、XはH2N−”ffi タはNH2R1−(H
lは、メチレンまたはエチレンである)であり、かつ又
はカルボン酸部分に対して2個の6位17’cは4位の
1つを占める〕 によって表わされる化合物のようなアミノシクロヘキサ
ンカルボン酸が67)。 式1に相当する化合物の例としては、トランス−1,4
−アミノシクロヘキサンカルボン酸、シス−1,4−ア
ミノシクロヘキサンカルボン酸、トランス−1,6−ア
ミノシクロシクロヘキサンカルボン酸、シス−1,6−
アミノシクロヘキサンカルボン酸、シス−1(アミノメ
チル)−6−シクロヘキサンカルボン酸、トランス−1
(アミノメチル)−3−シクロへキサン−カルボン酸、
シス−1(アミノエチル)−3−シクロヘキサンカルボ
ン酸、トランス−1(アミノエチル)−3−シクロヘキ
サンカルボン酸、シス−1(アミノ−メチル)−4−シ
クロヘキサンカルボン酸、トランス−1(アミノメチル
)−4−シクロヘキサンカルボン酸、シ゛スー1(アミ
ノエチル)−4−シクロヘキサン−カルボン酸、トラン
ス−1
における特別の用途を見いだして匹るポリアミドへの重
合に有用な分子量調節剤に関する。 2、先行技術の説明 ポリアミド、特にポリ(ε−カプロラクタム)あるいは
ナイロン6として知られるポリアミドからなる繊維は、
その非常に望ましい物理的、化学的および審美性の面で
広範な商業用途を見いだしている。 本明細書において用いられる「繊維」の用語には、極端
な1九は不定長(すなわちフィラメント)の繊維および
短繊維(すなわちステープル)が含まれる。本明細書に
用いる「糸条」の用語は、繊維の連続ストランドを意味
する。 ナイロン6の繊維を初めポリアミドの繊維は、通常溶融
ポリアミドを小寸法のオリフィスを含有する紡糸口金板
を通して溶融押出しすることによって製造される。ポリ
アミド、および特にナイロン6裂造の普通の操作には、
十分な温度において、重合の開始に役立つ水の存在下の
重合が含まれる。 しかしながら、このように製造された重合体は、通常カ
プロラクタム単量体および線状および環状オリザマーを
含む水抽出可能材料104よシ多量を含有する。オリイ
マーは、主にe−カプロラクタムの低分子量環状縮合生
成物である。このような水抽出可能材料の存在は、繊維
および管のような一層大寸法物品の押出し何形において
重合体の性能に悪影響を及ぼす。満足な物性を有する繊
維t−裏造する究めには、オリビマーおよび単量体(e
−カプロラクタム)からなる水抽出可能含量は、重合体
の2.5重量係未満でなければならなへ単量体含量は重
合体の0.5 if 4未満でなければならない。 種々の操作を利用して、ポリアミドの溶融紡糸前に水抽
出可能材料をポリアミドから除いている。 最も普通のアプローチには、粒状のナイロン6を熱水浸
出して、水抽出可能材料を除き、次いでその溶融押出し
前に十分に乾燥することが含1れる。 使用する他の技術は、一般に薄膜または浅層状の溶融さ
れたナイロン6を極高真空にさらし、この極高真空は、
比較的揮発性e−カプロラクタム単蝋体を除くが、余シ
揮発性でないオリビマー材料には僅かな影響を及ぼすに
すぎない。このような精製技術には、製造コストの増大
を伴う追加の加工工程が含まれる。さらに、ナイロン6
に適用される精製技術に無関係に、反応塊が最早真空の
影響を受けなくなると直ちに、単量体は紡糸前に重合体
内で高温で再生できる。 ポリアミド、すなわちポリ(C−カプロラクタム)の精
製を含む余分の製造コス)1−減少するtめに、水抽出
可能材料の少ないir有するカプロラクタムの連続製造
に対して棟々の操作が提案された。このような操作とし
ては、例えば有機酸材料、1たは有機塩基材料またはこ
れらの組み合せを分子量調節剤1九は連鎖停止剤として
重合反応に添加することがある。 本明細書に参照されている、米国特許第4.574,0
54号明細書に記載されているように、水抽出可能材料
の形成速度を低下させるために、低含量の末端アミノ基
を有するポリアミドを合成する必要がある。しかしなが
ら、重合動力学には、ある量の末端基(アミンおよびカ
ルボキシルの両者)が必要であり、シかも、アニオン染
料に対して親和性を有するポリアミドを提供する次めに
は、末端アミノ基が必要である。 本発明は、前記の問題を克服するかまたは少なくとも怪
減する、ラクタムのポリアミドへの重合用分子!調節剤
を提供する。 発明の要約 水抽出可能物の低含量およびアニオン染料に対する親、
相性を有するポリアミドは、単官能第1アミン、単官能
有機酸および5個または6個の炭素原子の環状構造を含
有し、そのアミノ基が酸によって塩に形成されているア
ミノ酸を含む分子量調節剤を用いて製造できるという驚
くべき発見が今やなされた〇 本発明の分子量調節剤を利用して製造されたポリアミド
、特にナイロン6は約22当*/106g〜42肖Il
:7106gの範囲内の末端アミノ基含量および約10
当f/10’、!i1〜15当葉/106gの範囲内の
末端カルボキシル基金ft−有する。 一般に、水抽出可能含量は、単量体含量0.251未満
およびオリテマー含! 2.04未淘を含め水抽出可能
含量は0.7重!1未満である。従って、アニオン染料
に対する優れた親和性を有する商業用ポリアミドが製造
される。ポリアミドは、紡織用の糸条として特別の用途
を見いだしている。 分子量調節剤が、望まれる性質を有するポリアミドの製
造に働く正確な様式は十分に理解されず、しかもその必
要がない。本発明は、操作のどのような特別の理論にも
限定されることを意図しないが、塩に形成されたアミノ
酸に含有される環状構造はその剛性の故に、線状オリイ
マーおよび単量体の形成を防止する他に望筐しくない環
状オリデマーの形成の防止に特に有効である。提案され
た理論にかかわらず、分子量調節剤が本明細書において
開示された様式でう筐く作用することを指摘するのが十
分である。 好ましい実施態様の説明 本発明の分子量調節剤は、下記の成分 (11大気圧において沸点少なくとも180℃および塩
基解離定数少なくとも1.7X10−6を有する単官能
第1アミン、 (2)酸解離定数少なくとも1.5 X 10−bt−
有する単官能有機酸および (3)5個または6個の炭素原子の環状構造を含有し、
約6個〜約9個の炭素原子の範囲内の全炭素原子数を有
し、しかも酸解離定数少なくとも1.OX 10−”
t−有する単官能酸によって頃に形成され穴上のアミノ
基を有するアミノ酸 を含む。 好筐しい単官能第1アミンの例としては、ノニルアミン
、デシルアミンおよびドデシルアミンのような第1脂肪
族アミンおよびベンジルアミン、α−フェニルエチルア
ミンおヨヒβ−フェニルエチルアミンのような第1芳香
族アミンおよび環中に置換された前記アミンの誘導体お
よびこれらの混合物がある。 好ましい単官能有機酸の例としては、酢酸、ブローオン
酸、n−酪酸、イソ酪酸、n−吉草酸、トリメチル酢酸
、カプロン醒およびペラルゴン酸のような少な(とも2
個の炭素原子を含有する単官能脂肪族カルボン酸および
安息香酸およびナフチオン酸のような単官能芳香族酸お
よびこれらの混合物がある。 成分(3)に相当するアミノ酸の例としては、芳香族、
シクロヘキサン1友はシクロベンクン部分を含有するア
ミノ酸がある。好ましいアミノ酸の例としては、下記式 〔式中、XはH2N−”ffi タはNH2R1−(H
lは、メチレンまたはエチレンである)であり、かつ又
はカルボン酸部分に対して2個の6位17’cは4位の
1つを占める〕 によって表わされる化合物のようなアミノシクロヘキサ
ンカルボン酸が67)。 式1に相当する化合物の例としては、トランス−1,4
−アミノシクロヘキサンカルボン酸、シス−1,4−ア
ミノシクロヘキサンカルボン酸、トランス−1,6−ア
ミノシクロシクロヘキサンカルボン酸、シス−1,6−
アミノシクロヘキサンカルボン酸、シス−1(アミノメ
チル)−6−シクロヘキサンカルボン酸、トランス−1
(アミノメチル)−3−シクロへキサン−カルボン酸、
シス−1(アミノエチル)−3−シクロヘキサンカルボ
ン酸、トランス−1(アミノエチル)−3−シクロヘキ
サンカルボン酸、シス−1(アミノ−メチル)−4−シ
クロヘキサンカルボン酸、トランス−1(アミノメチル
)−4−シクロヘキサンカルボン酸、シ゛スー1(アミ
ノエチル)−4−シクロヘキサン−カルボン酸、トラン
ス−1
【アミノエチル】−4−7クロヘキサンカルボン
酸およびこれらの混合物がある。 好ましいアミノ市の他の例は、下記式 〔式中、YはH2N−’!友はNH2R”−(R2はメ
チレンまたはエチレンである〕であり、かつYはカルボ
ン酸部分に対してパラ位または2個のメタ位の1つを占
める〕 によって表わされるアミノ安息香酸を含む。 式nに相当する化合物の例としては、p−7ミノ安息香
酸、m−アミノ安息香酸、4−(アミノメチル)安息香
酸、4−(アミノエチル)安息香酸、3−(アミノメチ
ル)安息香f[,3−(アミノエチル)安息香酸および
これらの混合物がある。 本発明において用いるに適しtアミノ酸の他の類の例は
、下記式 〔式中、QはH2N−’!たはH2NR3−(R3はメ
チレン、エチレン、プロピレンtfCはイソプロピレン
である)である〕によって表わされるアミノシクロペン
タンカルボン酸である。 式mに相当する化合物の例としては、3−アミノシクロ
ペンタンカルボン酸、3−(アミノメチル)シクロペン
タンカルボンR13−(アミノエチル)シクロペンタン
カルボン酸、3−(アミノペンチルコシクロペンタンカ
ルボンP、3−(アミノイソプロぎル)シクロペンタン
カルボン酸およびこれらの混合物がある。 好ましい塩形成酸としては、p−1’ルエンスルホン酸
、ナフタリンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、4−メ
チルベンゼンスルホン酸のような芳香族スルホン酸、シ
クロへキサンスルホン酸のようなシクロアルキルスルホ
ン酸、臭化水素酸および塩酸のようなハロゲン化水素酸
、メタリン酸およびオルトリン酸のようなリン酸、硫酸
を初め無機酸およびこれらの混合物がある。 本発明の分子−1il調節剤は、若干の遊離反応性カル
ボン酸基を含有するポリアミドについて、特に有効であ
る。ポリアミドの用語は、特徴的アミド(−NHCO)
基を含有する丁ぺての線状鎖状重合体を包含することを
意図している。本発明において使用するに適したポリア
ミドの好ましい種類は、下記式 (式中、Sは正の整数であり、シかも3〜11の値を有
し、かつtは正の整数であシしかも所望の分子量ヲ得る
のに必要な重合体中の単量体単位数を表わす) によって表わされる。 この種類の商業上重要なポリアミドの例とじては、ナイ
ロン4、ナイロン11、ナイロン12および特にナイロ
ン6(8は5に等しい)がある。 本発明の分子量調節剤を用いて製造されたポリアミドの
好ましい分子量は一般に約10,000〜約25.00
0の範囲内の数平均分子量で−あシ、シかもより好まし
くは約16.000〜約20.000の数平均分子量で
ある。 一般に、ラクタムの重合に利用される分子量調節剤の量
は、重合体の重量当たり、約30肖t/106g〜約1
00当敏/106gの範囲内の量である。この量は、重
合体の重tiたシ約35当量/1069〜約60当着/
106gの範囲内の童がよシ好筐しい。 分子量調節剤に存在する単官能第1アミン、単官能有機
酸および塩に形成されたアミノ酸の量は制限なく広範囲
にわたって変わる。しかしながら、概して、分子jt蝙
節剤は、3成分の全モル白文り単官能第1アミン約40
.0モル俤〜約60.0モル係、単官能有機酸約15.
0モル悌〜約30.0モル係および塩に形成されたアミ
ノ酸20.0モル%〜約40.0モル%?含有する水性
組成物を含む・水性分子量81節剤は、3成分の全モル
当友シ第1アミン約48.0モル優〜約52.0モルチ
、単官能有機酸約18モル%〜約22セル憾、および塩
に形成されたアミノ酸約28.0モル%〜約62.0モ
ル4を含有するのがよシ好ましい。 ラクタムを重合してポリアミドを形成する操作は当業者
に知られている。重合反応は約り20℃〜約280℃の
範囲内の温度において行うのが好ましい。反応の加水分
解および重付加部分は、大気圧、あるいは換言すれば反
応のこの部分に用いられる容器の標準圧力で行われ、か
つ、反応の重縮合部分は5朋Hgまたはそれ以下の強真
空下に行うのが好ましい。重合時間は一般に5時間〜約
20時間である。 その後、ポリアミドを真空抽出し、次いで押出して、1
本ま九はそれ以上の繊維を形成できる。 次いで押出された繊維を冷却し、その後繊維の最終用途
によって加工(延伸、巻縮なと)される。 分子量調節剤は連続方法において特別の用途を見いだし
ているが、この分子量調節剤は1几不連続重合操作にお
いても利用できる。 分子tg節剤の他に、他の性質改良成分を任意の所望量
でポリアミドに混合できる。このような添加剤の例とし
ては、アンチ七ン、リンおよびハロゲン化合物のような
防火剤、二酸化チタンのような艶消剤、帯電防止剤、無
機還元イオンのような熱および光安定剤、Mn÷2、C
u”およびBn +2のような遷移金属イオン、アルキ
ル化された芳香族アミンおよびケトン芳香族アミン縮合
物のような有機アミン、熱安定性顔料、螢光剤および増
白剤、フェノールおよび第四アミンのような制菌4に防
汚剤などがある。これらの添加剤は、濃縮物として単量
体あるいは予備成形されたポリアミドに分布されて、反
応の任意の工程で重合体に混合できる。しかしながら操
作動ボについては、添加剤は、プロセスの開始時に分子
量調節剤と共に導入するのが好ましい。重合体内のこれ
らの成分の適切な分散は、当業界に普通の手段によって
達成される。 本発明は、さらに1本発明のある特別の実施態様を具体
的に説明するtめに示された下記の例によって例示され
るが、本発明の範囲および精神を制限すると解釈される
ことを意図しない。 例 @1表および第2表は例において用いる略号を示す。 第1表 略号 化学薬品 CL カプロラクタム RAM ベンジルアミン HAC酢酸 A、/8 p−トルエンスルホン酸で1に形
成された4−(アミノメチル)安 息香酸 第2表 RV 相対粘度 CD 環状二量体 ABC’ 末端アミノ基含量C0OH末端カ
ルボキシルキ基含量 MWC分子量調節剤 CL カプロラクタム単量体重合体の分子量
の尺度である相対粘度は、測定溶液の濃度が101/l
であり、溶媒が96重量係硫酸および測定温度が25℃
である標準操作を用いて求められ次。 例を通じて、全百分率は、特記しない限シ重量による。 例において報告されるポリ(カプロラクタム)の末端ア
ミノ基含量および末端カルボキシル含量は、標準滴定操
作によって求められた。ポリ(カプロラクタム)ヲ、熱
ベンジルアルコールに溶解し、次いでアミノ末端基を、
メタノール性HCjによってチモールブルー終点1で滴
定した。カルボン酸終点はメタノール性NaOHによっ
てクレゾールレッド終点まで滴定した。 例に報告されたカプロラクタム単量体および環状二量体
の量の測定はがスクロマトグラフイーによって求めた。 カプロラクタム339重量部および本発明の分子&調節
剤を幣制容器に導入して一連の試験を行つ九。混合物を
全24時間250°OK加熱した。 真空抽出中を除いて、この時間中、容器上に大気圧を保
?た。真空抽出は、圧力1flHg未満で行つ几。次い
で、ポリカプロラクタムを押出し、次に不純物を熱水に
よって抽出した。ポリ(カプロラクタム)の不純物の測
定は、これらの両工程の末期に測定した。熱水抽出工程
後、ポリカプロラクタムが水500 ppm未満を含有
する1で乾燥し静止窒素ブランケット下に保たれた管に
導入し、次いで30分、60分および90分260℃に
加熱した。加熱後、重合体を管から取〕出し、次いで分
析した。これらの試験の結果を第6表に報告する。 この試験の結果は、得られtポリ(8−カプロラクタム
)の単量体および環状二量体含量の低下における、本発
明の分子量調節剤の有効性を示す。 ポリカプロラクタムを260℃に90分加熱しt後にお
いても、単量体および環状二量体の再生は非常に低かっ
た。 本発明の若干の好ましい実施態様を例示の究めに記載し
たが、本発明の基礎になる基本原理から逸脱することな
く、本明細書に詳述された操作および組成の撞々の修正
および革新を実施し得ることが分かる。従って、この型
の変化は、補正され7t ttN求範囲またはその妥当
な同等物によって必然的に限定される以外は本発明の精
神および範囲内にあると考えられる。
酸およびこれらの混合物がある。 好ましいアミノ市の他の例は、下記式 〔式中、YはH2N−’!友はNH2R”−(R2はメ
チレンまたはエチレンである〕であり、かつYはカルボ
ン酸部分に対してパラ位または2個のメタ位の1つを占
める〕 によって表わされるアミノ安息香酸を含む。 式nに相当する化合物の例としては、p−7ミノ安息香
酸、m−アミノ安息香酸、4−(アミノメチル)安息香
酸、4−(アミノエチル)安息香酸、3−(アミノメチ
ル)安息香f[,3−(アミノエチル)安息香酸および
これらの混合物がある。 本発明において用いるに適しtアミノ酸の他の類の例は
、下記式 〔式中、QはH2N−’!たはH2NR3−(R3はメ
チレン、エチレン、プロピレンtfCはイソプロピレン
である)である〕によって表わされるアミノシクロペン
タンカルボン酸である。 式mに相当する化合物の例としては、3−アミノシクロ
ペンタンカルボン酸、3−(アミノメチル)シクロペン
タンカルボンR13−(アミノエチル)シクロペンタン
カルボン酸、3−(アミノペンチルコシクロペンタンカ
ルボンP、3−(アミノイソプロぎル)シクロペンタン
カルボン酸およびこれらの混合物がある。 好ましい塩形成酸としては、p−1’ルエンスルホン酸
、ナフタリンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、4−メ
チルベンゼンスルホン酸のような芳香族スルホン酸、シ
クロへキサンスルホン酸のようなシクロアルキルスルホ
ン酸、臭化水素酸および塩酸のようなハロゲン化水素酸
、メタリン酸およびオルトリン酸のようなリン酸、硫酸
を初め無機酸およびこれらの混合物がある。 本発明の分子−1il調節剤は、若干の遊離反応性カル
ボン酸基を含有するポリアミドについて、特に有効であ
る。ポリアミドの用語は、特徴的アミド(−NHCO)
基を含有する丁ぺての線状鎖状重合体を包含することを
意図している。本発明において使用するに適したポリア
ミドの好ましい種類は、下記式 (式中、Sは正の整数であり、シかも3〜11の値を有
し、かつtは正の整数であシしかも所望の分子量ヲ得る
のに必要な重合体中の単量体単位数を表わす) によって表わされる。 この種類の商業上重要なポリアミドの例とじては、ナイ
ロン4、ナイロン11、ナイロン12および特にナイロ
ン6(8は5に等しい)がある。 本発明の分子量調節剤を用いて製造されたポリアミドの
好ましい分子量は一般に約10,000〜約25.00
0の範囲内の数平均分子量で−あシ、シかもより好まし
くは約16.000〜約20.000の数平均分子量で
ある。 一般に、ラクタムの重合に利用される分子量調節剤の量
は、重合体の重量当たり、約30肖t/106g〜約1
00当敏/106gの範囲内の量である。この量は、重
合体の重tiたシ約35当量/1069〜約60当着/
106gの範囲内の童がよシ好筐しい。 分子量調節剤に存在する単官能第1アミン、単官能有機
酸および塩に形成されたアミノ酸の量は制限なく広範囲
にわたって変わる。しかしながら、概して、分子jt蝙
節剤は、3成分の全モル白文り単官能第1アミン約40
.0モル俤〜約60.0モル係、単官能有機酸約15.
0モル悌〜約30.0モル係および塩に形成されたアミ
ノ酸20.0モル%〜約40.0モル%?含有する水性
組成物を含む・水性分子量81節剤は、3成分の全モル
当友シ第1アミン約48.0モル優〜約52.0モルチ
、単官能有機酸約18モル%〜約22セル憾、および塩
に形成されたアミノ酸約28.0モル%〜約62.0モ
ル4を含有するのがよシ好ましい。 ラクタムを重合してポリアミドを形成する操作は当業者
に知られている。重合反応は約り20℃〜約280℃の
範囲内の温度において行うのが好ましい。反応の加水分
解および重付加部分は、大気圧、あるいは換言すれば反
応のこの部分に用いられる容器の標準圧力で行われ、か
つ、反応の重縮合部分は5朋Hgまたはそれ以下の強真
空下に行うのが好ましい。重合時間は一般に5時間〜約
20時間である。 その後、ポリアミドを真空抽出し、次いで押出して、1
本ま九はそれ以上の繊維を形成できる。 次いで押出された繊維を冷却し、その後繊維の最終用途
によって加工(延伸、巻縮なと)される。 分子量調節剤は連続方法において特別の用途を見いだし
ているが、この分子量調節剤は1几不連続重合操作にお
いても利用できる。 分子tg節剤の他に、他の性質改良成分を任意の所望量
でポリアミドに混合できる。このような添加剤の例とし
ては、アンチ七ン、リンおよびハロゲン化合物のような
防火剤、二酸化チタンのような艶消剤、帯電防止剤、無
機還元イオンのような熱および光安定剤、Mn÷2、C
u”およびBn +2のような遷移金属イオン、アルキ
ル化された芳香族アミンおよびケトン芳香族アミン縮合
物のような有機アミン、熱安定性顔料、螢光剤および増
白剤、フェノールおよび第四アミンのような制菌4に防
汚剤などがある。これらの添加剤は、濃縮物として単量
体あるいは予備成形されたポリアミドに分布されて、反
応の任意の工程で重合体に混合できる。しかしながら操
作動ボについては、添加剤は、プロセスの開始時に分子
量調節剤と共に導入するのが好ましい。重合体内のこれ
らの成分の適切な分散は、当業界に普通の手段によって
達成される。 本発明は、さらに1本発明のある特別の実施態様を具体
的に説明するtめに示された下記の例によって例示され
るが、本発明の範囲および精神を制限すると解釈される
ことを意図しない。 例 @1表および第2表は例において用いる略号を示す。 第1表 略号 化学薬品 CL カプロラクタム RAM ベンジルアミン HAC酢酸 A、/8 p−トルエンスルホン酸で1に形
成された4−(アミノメチル)安 息香酸 第2表 RV 相対粘度 CD 環状二量体 ABC’ 末端アミノ基含量C0OH末端カ
ルボキシルキ基含量 MWC分子量調節剤 CL カプロラクタム単量体重合体の分子量
の尺度である相対粘度は、測定溶液の濃度が101/l
であり、溶媒が96重量係硫酸および測定温度が25℃
である標準操作を用いて求められ次。 例を通じて、全百分率は、特記しない限シ重量による。 例において報告されるポリ(カプロラクタム)の末端ア
ミノ基含量および末端カルボキシル含量は、標準滴定操
作によって求められた。ポリ(カプロラクタム)ヲ、熱
ベンジルアルコールに溶解し、次いでアミノ末端基を、
メタノール性HCjによってチモールブルー終点1で滴
定した。カルボン酸終点はメタノール性NaOHによっ
てクレゾールレッド終点まで滴定した。 例に報告されたカプロラクタム単量体および環状二量体
の量の測定はがスクロマトグラフイーによって求めた。 カプロラクタム339重量部および本発明の分子&調節
剤を幣制容器に導入して一連の試験を行つ九。混合物を
全24時間250°OK加熱した。 真空抽出中を除いて、この時間中、容器上に大気圧を保
?た。真空抽出は、圧力1flHg未満で行つ几。次い
で、ポリカプロラクタムを押出し、次に不純物を熱水に
よって抽出した。ポリ(カプロラクタム)の不純物の測
定は、これらの両工程の末期に測定した。熱水抽出工程
後、ポリカプロラクタムが水500 ppm未満を含有
する1で乾燥し静止窒素ブランケット下に保たれた管に
導入し、次いで30分、60分および90分260℃に
加熱した。加熱後、重合体を管から取〕出し、次いで分
析した。これらの試験の結果を第6表に報告する。 この試験の結果は、得られtポリ(8−カプロラクタム
)の単量体および環状二量体含量の低下における、本発
明の分子量調節剤の有効性を示す。 ポリカプロラクタムを260℃に90分加熱しt後にお
いても、単量体および環状二量体の再生は非常に低かっ
た。 本発明の若干の好ましい実施態様を例示の究めに記載し
たが、本発明の基礎になる基本原理から逸脱することな
く、本明細書に詳述された操作および組成の撞々の修正
および革新を実施し得ることが分かる。従って、この型
の変化は、補正され7t ttN求範囲またはその妥当
な同等物によって必然的に限定される以外は本発明の精
神および範囲内にあると考えられる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)(a)大気圧における沸点少なくとも180℃お
よび塩基解離定数少なくとも1.7×10^−^5を有
する単官能第1アミン、 (b)酸解離定数少なくとも1.5×10^−^5を有
する単官能有機酸、および (c)5個または6個の炭素原子の環状構造、約6個〜
約9個の範囲内の全炭素原子数を含有し、しかも酸解離
定数少なくとも 1.0×10^−^2を有する単官能酸により塩化され
たアミノ基を有するアミノ酸、 から成ることを特徴とするポリアミド分子量調節剤。 (2)前記アミノ酸が ▲数式、化学式、表等があります▼ I 〔式中、XはH_2N−またはNH_2R^1−(R^
1はメチレンまたはエチレンである)であり、かつXは
カルボン酸部分に対して2個の3位または4位の1つを
占める〕、▲数式、化学式、表等があります▼II 〔式中、YはH_2N−またはNH_2R^2−(R^
2はメチレンまたはエチレンである)であり、かつYは
カルボン酸部分に対してパラ位または2個のメタ位の1
つを占める〕、 ▲数式、化学式、表等があります▼III 〔式中、QはH_2N−またはH_2NR^3−(R^
3はメチレン、エチレン、プロピレンまたはイソプロピ
レンである)である〕 およびこれらの混合物からなる群から選ばれた、特許請
求の範囲第1項に記載の分子量調節剤。 (3)前記塩形成酸が、p−トルエンスルホン酸、ナフ
タリンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、4−メチルベ
ンゼンスルホン酸、シクロヘキサンスルホン酸、酢酸、
塩酸、メタリン酸、オルトリン酸、硫酸およびこれらの
混合物からなる群から選ばれた、特許請求の範囲第2項
に記載の分子量調節剤。 (4)前記単官能第1アミンがノニルアミン、デシルア
ミン、ドデシルアミン、α−フェニルエチル−アミン、
β−フエニルエチルアミン、ベンジルアミンおよびこれ
らの混合物からなる群から選ばれた、特許請求の範囲第
3項に記載の分子量調節剤。 (5)前記単官能有機酸が酢酸、プロピオン酸、n−酪
酸、イソ酪酸、n−吉草酸、トリメチル酢酸、カプロン
酸、ペラルゴン酸、安息香酸、ナフチオン酸およびこれ
らの混合物からなる群から選ばれた、特許請求の範囲第
4項に記載の分子量調節剤。 (6)前記アミノ酸が、トランス−1,4−アミノシク
ロヘキサンカルボン酸、シス−1,4−アミノシクロヘ
キサンカルボン酸、トランス−1,3−アミノシクロヘ
キサンカルボン酸、シス−1,3−アミノシクロヘキサ
ンカルボン酸、シス−1(アミノメチル)−5−シクロ
ヘキサンカルボン酸、トランス−1(アミノメチル)−
3−シクロヘキサンカルボン酸、シス−1(アミノエチ
ル)−3−シクロヘキサンカルボン酸、トランス−1(
アミノエチル)−6−シクロヘキサンカルボン酸、シス
−1(アミノメチル)−4−シクロヘキサンカルボン酸
、トランス−1(アミノメチル)−4−シクロヘキサン
カルボン酸、シス−1(アミノエチル)−4−シクロヘ
キサンカルボン酸、トランス−1(アミノエチル)−4
−シクロヘキサンカルボン酸、p−アミノ安息香酸、m
−アミノ安息香酸、4−(アミノメチル)安息香酸、4
−(アミノエチル)安息香酸、3−(アミノメチル)安
息香酸、3−(アミノメチル)安息香酸およびこれらの
混合物からなる群から選ばれた、特許請求の範囲第5項
に記載の分子量調節剤。 (7)前記単官能第1アミンが、前記分子量調節剤の全
モル当たり約40.0モル%〜約60.0モル%の範囲
内の量で存在する、特許請求の範囲第6項に記載の分子
量調節剤。(8)前記単官能有機酸が、前記分子量調節
剤の全モル当たり約15.0モル%〜約50.0モル%
の範囲内の量で存在する、特許請求の範囲第7項に記載
の分子量調節剤。 (9)前記塩に形成されたアミノ酸が、前記分子量調節
剤の全モル当たり約20.0モル%〜約40.0モル%
の範囲内の量で存在する、特許請求の範囲第8項に記載
の分子量調節剤。 (10)前記単官能第1アミンがベンジルアミンであり
、前記単官能有機酸が酢酸であり、かつ前記塩に形成さ
れたアミノ酸がp−トルエンスルホン酸で塩に形成され
た4−(アミノメチル)シクロヘキサンカルボン酸1た
はp−トルエンスルホン酸で塩に形成された4−(アミ
ノメチル)安息香酸である、特許請求の範囲第9項に記
載の分子量調節剤。 (11)式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、sは正の整数であり、しかも3〜11の値を有
し、tは正の整数であり)しかも所望の分子量を得るの
に必要な重合体中の単量体単位数を表わす) を有するラクタムの重合によるポリアミドの製造方法に
おいて、 (a)大気圧における沸点少なくとも180℃および塩
基解離定数少なくとも1.7×10^−^5を有する単
官能第1アミン、 (b)酸解離定数少なくとも約1.5×10^−^5を
有する単官能有機酸、および (c)5個1たは6個の炭素原子の環状構造、約6個〜
約9個の範囲内の全炭素原子数を含有し、しかも酸解離
定数少なくとも1.0×10^−^2を有する単官能酸
により塩化されたアミノ基を有するアミノ酸、 から成る水性分子量調節剤の有効量を前記ラクタムに添
加し、重合を約200℃〜280℃の範囲内の温度にお
いて行うことを特徴とする、ラクタムの重合によるポリ
アミドの製造方法。 (12)前記方法が連続である、特許請求の範囲第11
項に記載の方法。 (13)前記アミノ酸が ▲数式、化学式、表等があります▼ I 〔式中、XはH_2N−またはNH_2R^1− (R^1はメチレンまたはエチレンである)であり、か
つXはカルボン酸部分に対して2個の3位または4位の
1つを占める〕、 ▲数式、化学式、表等があります▼II 〔式中、YはH_2N−またはNH_2R^2− (R^2はメチレンまたはエチレンである)であり、か
つYはカルボン酸部分に対してパラ位または2個のメタ
位の1つを占める〕、 ▲数式、化学式、表等があります▼III 〔式中、QはH_2N−またはH_2NR^3− (R^3はメチレン、エチレン、プロピレンまたはイソ
プロピレンである)〕 およびこれらの混合物からなる群から選ばれた、特許請
求の範囲第12項に記載の方法。(14)前記塩形成酸
が、p−トルエンスルホン酸、ナフタリンスルホン酸、
ベンゼンスルホン酸、4−メチルベンゼンスルホン酸、
シクロヘキサンスルホン酸、酢酸、塩酸、メタリン酸、
オルトリン酸、硫酸およびこれらの混合物からなる群か
ら選ばれた、特許請求の範囲第13項に記載の方法。 (15)前記1官能第1アミンがノニルアミン、デシル
アミン、ドデシルアミン、p−フェニルエチルアミン、
β−フェニルエチル−アミン、ベンジルアミンおよびこ
れらの混合物からなる群から選ばれた、特許請求の範囲
第14項に記載の方法。 (16)前記単官能有機酸が、酢酸、プロピオン酸、n
−酪酸、イソ酪酸、n−吉草酸、トリメチル酢酸、カプ
ロン酸、ペラルゴン酸、安息香酸、ナフチオン酸および
これらの混合物からなる群から選ばれた、特許請求の範
囲第15項に記載の方法。 (17)前記ポリアミドが、ナイロン4、ナイロン6、
ナイロン11、ナイロン12およびこれらの混合物から
なる群から選ばれた、特許請求の範囲第16項に記載の
方法。 (18)前記ポリアミドが、約10,000〜約25,
000の範囲内の数平均分子量を有する、特許請求の範
囲第17項に記載の方法。 (19)前記アミノ酸が、トランス−1,4−アミノジ
クロロキサン−カルボン酸、シス−1,4−アミノシク
ロヘキサンカルボン酸、トランス−1,3−アミノシク
ロヘキサンカルボン酸、シス−1,3−アミノシクロヘ
キサンカルボン酸、シス−1(アミノメチル)−3−シ
クロヘキサンカルボン酸、トランス−1(アミノメチル
)−3−シクロヘキサンカルボン酸、シス−1(アミノ
−エチル)−3−シクロヘキサンカルボン酸、トランス
−1(アミノエチル)−3−シクロヘキサンカルボン酸
、シス−1(アミノメチル)−4−シクロヘキサンカル
ボン酸、トランス−1(アミノメチル)−4−シクロヘ
キサンカルボン酸、シス−1(アミノエチル)−4−シ
クロヘキサンカルボン酸、トランス−1(アミノエチル
)−4−シクロヘキサンカルボン酸、p−アミノ安息香
酸、m−アミノ安息香酸、4−(アミノメチル)安息香
酸、4−(アミノエチル)安息香酸、3−(アミノメチ
ル)安息香酸、3−(アミノエチル)安息香酸およびこ
れらの混合物からなる群から選ばれた、特許請求の範囲
第18項に記載の方法。 (20)前記単官能第1アミンが前記単官能第1アミン
、前記単官能有機酸および前記塩に形成されたアミノ酸
の全モル当たり、約40.0モル%〜約60.0モル%
の範囲内の量で存在する、特許請求の範囲第19項に記
載の方法。 (21)前記単官能有機酸が、前記単官能第1アミン、
前記単官能有機酸および前記塩に形成されたアミノ酸の
全モル当たり約15.0モル%〜約30.0モル%の範
囲内の量で存在する、特許請求の範囲第20項に記載の
方法。 (22)前記塩に形成されたアミノ酸が、前記単官能第
1アミン、前記単官能有機酸および前記塩に形成された
アミノ酸の全モル当たり、約20.0モル%〜約40.
0モル%の範囲内の量で存在する、特許請求の範囲第2
1項に記載の方法。 (23)前記単官能第1アミンが、ベンジルアミンであ
り、前記単官能有機酸が酢酸であり、かつ前記塩に形成
されたアミノ酸がp−トルエンスルホン酸で塩に形成さ
れた4−(アミノメチル)シクロヘキサンカルボン酸ま
たはp−トルエンスルホン酸で塩に形成された4−(ア
ミノメチル)安息香酸である、特許請求の範囲第22項
に記載の方法。 (24)前記分子量調節剤が、約35当量/10^6g
〜約60当量/10^6gの範囲内の量で存在する、特
許請求の範囲第23項に記載の方法。 (25)特許請求の範囲第23項の方法によつて製造さ
れたポリアミドから製造された糸条。
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