JPH0627192B2 - 末端カルボキシル基量の増加したポリアミドの製造方法 - Google Patents

末端カルボキシル基量の増加したポリアミドの製造方法

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JPH0627192B2 JP6197788A JP6197788A JPH0627192B2 JP H0627192 B2 JPH0627192 B2 JP H0627192B2 JP 6197788 A JP6197788 A JP 6197788A JP 6197788 A JP6197788 A JP 6197788A JP H0627192 B2 JPH0627192 B2 JP H0627192B2
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【発明の詳細な説明】 <発明の技術分野> 本発明は、末端カルボキシル基量の増加したポリアミド
の製造方法に関する。更に詳しくは、本発明は、ポリア
ミドに二官能N−アシルラクタムを添加し、溶融反応さ
せることにより末端アミノ基量を減少させると同時に末
端カルボキシル基を増加させて酸性染料に染まりにくい
ポリアミドを製造する方法に関する。
<従来技術> ナイロン6,ナイロン66に代表されるポリアミドはその
優れた物理的、化学的性質を有していることから繊維,
プラスチック,フイルム等に現在広く用いられている。
この場合、繊維,フイルム用途の中にあって、ときには
酸性染料に染まりにくいという特性が要求されることが
ある。例えば、カーペットあるいは衣料用途の一部の分
野に使用されるポリアミド繊維において、酸性染料に染
まり易いものと染まりにくいものを組み合わせ、同一浴
で染色することにより濃淡効果を発現させ、製品の外
観、審美性を高めるという方法がよく用いられる。この
ような酸性染料に染まりにくい淡染色性ポリアミドを得
る際には、末端カルボキシル基量を多く、且つ末端アミ
ノ基量を少なくする必要がある。つまり、末端アミノ基
量が少くなる程酸性染料には染まりにくくなり、また、
末端アミノ基量が一定の場合、末端カルボキシル基が多
い程、酸性染料には染まりにくくなる。このような、酸
性染料に染まりにくいポリアミドを製造する方法はいく
つか知られている。
最も一般的で従来より用いられている方法は、重合当初
あるいは重合途中にモノカルボン酸またはジカルボン酸
等の末端停止剤を添加する方法である。しかし、この方
法では、重合速度が非常に遅くなる為生産性が低く、ま
た、あまり高い重合度のポリマーが得にくいという欠点
がある。
他の方法として、ポリアミドの溶融加工時に末端停止剤
としてモノカルボン酸,ジカルボン酸等を添加する方法
があるが、この方法では末端停止剤がポリアミド末端の
みならず、分子鎖中のアミド結合にも反応し、分子量の
低下をきたすという致命的欠点がある。
これらの不利益を解決する為、例えば特公昭44-544号公
報では、環状無水物を使用し、下記の如く末端アミノ基
とのみ反応させる方法が提案されている。
しかるに、この反応は上記アミド形成に止まらず、一部
は次のイミド反応まで進行して水が生成し、この水がポ
リアミドの解重合反応を引き起こすと同時にポリマーの
黄変をも惹起するという問題がある。
<発明の目的> 本発明の目的は、かかる従来の欠点を解消し、分子量の
低下黄変の懸念なく、極めて短時間で末端アミノ基量を
減少させると同時に末端カルボキシル基量を増加させ、
酸性染料に染まりにくいポリアミドを製造する方法を提
供することにある。
<発明の構成> 本発明者らは、上記の目的を達成せんとして鋭意検討し
た結果、従来鎖伸長剤として知られている二官能N−ア
シルラクタム化合物を、末端基濃度および水分率が特定
の範囲に規制されたポリアミドと溶融混練するとき、末
端アミノ基量が極限し、他方末端カルボキシル基量は一
挙に増加し、しかも分子量低下が実質的に抑えられたポ
リアミドが得られることを見い出し、本発明に到達した
ものである。
かくして、本発明によれば、 下記(I)および(II)式を同時に満足するポリアミド
に、二官能N−アシルラクタムを添加して溶融反応させ
ることにより、下記(III)式を満足するポリアミドに
変性することを特徴とする末端カルボキシル基量の増加
したポリアミドの製造方法が提供される。
(ここで、 COOHは各々グラム・当量/106グラム単位とする末端
アミノ基量、末端カルボキシル基量を表わす) 本発明で用いるポリアミドとしては、上記の(I)およ
び(II)の条件を満足するものならいかなるものでもよ
いが、その中でもナイロン6,ナイロン66,ナイロン4
6,ナイロン6・10,ナイロン12等の脂肪族ポリアミド
は特に好ましく用いられる。
また、溶融成形可能な範囲にて、これらポリアミドに、
第三成分例えばテレフタル酸,イソフタル酸等の芳香族
成分を共重合したものであってもよい。勿論このような
ポリアミド中には、予め各種添加剤、例えば紫外線吸収
剤,熱安定剤,難燃剤,増白剤,滑剤,離型剤,顔料,
フィラー等が添加されていてもよく、あるいはポリアミ
ドと二官能N−アシルラクタムの反応の際、これら剤を
添加してもよい。
次に、本発明の目的を達成するのに重要なポリアミドの
条件、(I)および(II)について述べる。
第1に、末端基量に関して、末端アミノ基量より末端カ
ルボキシル基量を減じた値 が20以下であることが必要である(Iの要件)。この基
が20を越えるポリアミドでは二官能N−アシルラクタム
と反応させても、末端アミノ基は減少するものの末端カ
ルボキシル基の増加は殆ど期待できない。そして、本発
明はこの末端基量の差が±15、更に好ましくは±10のポ
リアミドつまり、末端調節剤を用いることなく、水の存
在下通常の重合を行なって得られたポリアミドに対して
特に有用である。
第2に、ポリアミドの水分率(W)が0.05〜0.4%の範
囲になければならない。このWの値が0.05未満では、例
えば上記(I)の要件は満足しても、上記アシルラクタ
ムによる末端アミノ基減少,末端カルボキシル基増加と
いう特異な現象は起り得ない。他方、該Wが0.4%を越
えると、解重合等ポリマー品質に問題が生じる。
所で、本発明で用いる二官能N−アシルラクタム化合物
とは、次の一般式で表されるものである。
(ここに、Xはアルキル基あるいは芳香族基を、Rはア
ルキル基を表す) かかる一般式で表される化合物の具体例としては、N,
N′−テレフタロイルビス−ε−カプロラクタム,N,
N′−イソフタロイルビス−ε−カプロラクタム,N,
N′−アジボイルビス−ε−カプロラクタム,N,N′
−アジボイルビス−ε−バレロラクタム,N,N′−イ
ソフタロイルビスバレロラクタム,N,N′−イソフタ
ロイルビスブチロラクタム,N,N′−テレフタロイル
ビスブチロラクタム等を挙げることが出来る。これら化
合物は相当するカルボン酸ジハライドとラクタムをアミ
ンあるいはKOH等無機アルカリの存在下に反応させる
ことにより容易に合成することができる。
本発明において、前記(I)および(II)式を同時に満
足するポリアミドと二官能N−アシルラクタム化合物を
反応させるには、ポリアミドの重合終期に重合釜の中に
前記ラクタムを添加攪拌させてもよく、また繊維,フイ
ルム等の成形加工時、エクストルーダー中で両者を溶融
混練する手段を採用することができる。特に、後者の方
法の場合、ポリアミドチップに該アシルラクタムをドラ
イブレンドして、これを混練溶融する方法、あるいはこ
のアシルラクタムをε−カプロラクタム等に溶解して、
エクストルーダー入口から計量注入する方法等がある。
ここで、ポリアミドに対する二官能N−アミノラクタム
の添加量は、目的とする末端基量によって変ってくる
が、一般にはポリマーの末端アミノ基と当量〜2倍当量
程度にするのが好ましい。この量が少なすぎると末端カ
ルボキシル基と末端アミノ基の差が小さくなって、酸性
染料に対する親和性が増大するので好ましくない。又、
余り多く用いると、分子量低下が大きくなり、しかも成
形体中のラクタムモノマー量が多くなる。
この溶融混練時の反応温度は、用いるポリアミドの融点
より10〜150℃高い範囲、好ましくは、20〜80℃の範囲
にあればよく、また反応時間は、反応温度,ポリマー水
分によって異なるが、1〜20分、好ましくは、2〜6分
である。
<発明の作用・効果> 本発明は、ポリアミドに2官能N−アシルラクタムを添
加反応させるに当り、ポリマーとして末端アミノ基とカ
ルボキシル基の差 が20グラム当量/106グラム以下であるポリアミドを用
いるとき、アミノ基の極減、カルボキシル基の増加とい
う併合的現象が起る、という全く新しい知見に基づくも
のである。
二官能N−アシルラクタム自体、ポリアミドの末端アミ
ノ基との反応性が非常に高く、アミノ基と反応すること
によりアミド結合を生成するが、反応するアミノ末端が
消費された場合、ポリマー中の水分により加水分解を受
け、カルボキシル基が生成する。従って、 が20グラム当量/106グラムより多いポリアミドを用い
た場合、目的の酸性染料に染まりにくいポリマーを得る
為には多量のN−アシルラクタムを添加する必要性が生
じ、経済的にも好ましくないばかりでなく、成形体中の
ラクタムモノマー量が多くなり品質的に好ましくないも
のしか得られない。
このようにして、本発明により、通常のポリアミドから
カルボキシル末端基の多い酸性染料に染まりにくいポリ
アミドを容易に得ることが可能となる。
尚、特公昭57-53169号公報には、ポリアミドの分子量を
向上させるため、N−アシルラクタムをポリアミドと溶
融混練することが示されている。しかし、この方法はあ
くまで、該アシルラクタムによるポリアミドの鎖伸長を
目的とするもので、本発明の如く、アミノ末端基を極減
させ他方、カルボキシル基量を著しく増大させるような
認識はない。このことは同公報の実施例を参照しても、
ベースポリマーの が20をはるかに越えていることからも窺知できる。
<実施例> 以下、実施例を挙げて説明するが、本発明はこれに限定
されるものではない。
試験・測定法の定義 a.固有粘度([η] ポリマー0.2g,0.4g,0.8gを夫々100mlの
メタクレゾールに溶解し、35℃にてη rel(t/to)を
測定する。次に、各濃度C(g/100ml)に対しη rel-
1/Cをプロットし、3点から得られる直線の切片から
[η]を求めた。
尚、硫酸中で求めたη relと上記の固有粘度[η]との
関係は[η]=0.56η rel-0.26で表され、例えば特開
昭61-171732号公報実施例2のη rel=3.62は固有粘度
[η]=1.77に相当する。
b.末端基量 末端基量 はポリマーをm−クレゾールに溶解し、0.01Np-トルエ
ンスルホン酸で滴定して求めた。CCOOHはポリマーをベ
ンジルアルコールに溶解し、0.1N水酸化ナトリウムで
滴定して求めた。
実施例1〜4および比較例1〜4 ε−カプロラクタムを水を用いて溶融重合し、熱水洗浄
乾燥することにより水分を調整して得た、モノマー含率
0.5〜1.0%,末端アミノ基濃度44,末端カルボキシル基
濃度47,[η]1.34のナイロン6チップに、N,N′−
テレフタロイルビスカプロラクタム粉体を下記表−1に
示す所定量でドライブレンドし、窒素気流下、反応温度
250℃,滞留時間4分で溶融混練反応させたところ、表
−1に示す物性のポリアミドが得られた。この時得られ
たポリアミドは着色もゲル化もしていなかった。
又、比較のため、何等の添加剤も加えないで同じ操作を
行った場合及び、 が20グラム当量/106グラムより多いベースポリマーを
用いた場合について、その結果を表−1に併記した。
実施例5〜7および比較例5 ε−カプロラクタムを水を用いて溶融重合して得た、未
反応モノマー含率約10%,末端アミノ基濃度45,末端カ
ルボキシル基濃度48,[η]1.24のナイロン6チップ
に、N,N′−テレフタロイルビスカプロラクタム粉体
を下記表−2に示す所定量でドライブレンドし、窒素気
流下、反応温度250℃,滞留時間4分で溶融混練反応さ
せた。得られたポリアミドを4時間熱水洗浄後、16時間
真空乾燥させ、ポリマー特性を測定したところ、表−2
に示す通りであった。
この時得られたポリアミドは着色もゲル化もしておら
ず、未反応モノマーを含有していても、反応性に問題は
なかった。又、比較のため、何等の添加剤も加えないで
同じ操作を行った場合についても、その結果を表−2に
併記した。
実施例7および比較例3 ε−カプロラクタムを水を用いて溶融重合し、次いで熱
水洗浄,乾燥して得た、水分率0.15%,モノマー含率
0.5〜1.0%,末端基濃度46,末端カルボキシル基
濃度48,[η]1.34のナイロン6チップに、N,N′−
テレフタロイルビスカプロラクタム粉体を1.25wt%ドラ
イブレンドし、窒素気流下、65mm溶融混練押出機にて、
反応温度250℃,滞留時間4分で溶融混練反応させなが
ら、直径 0.6mm,68ホールの紡糸口金を用いて、溶融紡
糸、延伸を行った。溶融反応後のポリアミド特性を表−
3(2)に、延伸糸の糸物性を表−3(3)に示す。
又、比較の為、水分率を0.10%に調整し、何等の添加剤
も加えない同じ操作を行い、得らたれポリアミドの特
性、及び延伸糸の糸物性を比較例として表−3に併記し
た。
次いで36ゲージ筒編機を用いて筒編機、2種のサンプル
を下記の同一酸性染料浴で90℃45分間染色しL,a,b
値を測定した。
酸性染料浴 グリーン染料・Tectilon Yellow 4R 0.1 %owt ・Telon Red FRLL 0.02 %owt ・Tectilon Blue 6G 0.114%owt ・アボラン AV 2.0 %owt 浴比1:100 PH6.5(第一リン酸ソーダー第二リン酸ソ
ーダで調整)。結果を表−3(4)に示す。
尚、L,a,b値は、日本電色工業(株)OPTICALSENSOR
Zで測定した。
この表−3から明らかなように、本発明によれば、ポリ
アミドの[η]低下をおさえつつ、末端アミノ基量を減
少させ、末端カルボキシル基量を増加させる。この結
果、酸性染料に対するL値を増加させ、著しい淡染化を
示すことが認められる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記(I)および(II)式を同時に満足す
    るポリアミドに、二官能N−アシルラクタムを添加して
    溶融反応させることにより、下記(III)式を満足する
    ポリアミドに変性することを特徴とする末端カルボキシ
    ル基量の増加したポリアミドの製造方法。 (ここで、 COOHは各々グラム・当量/106グラム単位とする末端
    アミノ基量、末端カルボキシル基量を表わす)
  2. 【請求項2】二官能N−アシルラクタムをポリアミドの
    アミノ末端基量に対し当量以上用いる特許請求の範囲第
    (1)項記載の末端カルボキシル基の増加したポリアミド
    の製造方法。
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