Brevet FR2117978A1 — publié le 19720728

kk22k 1 2117978 La présente invention concerne des polyamides transparents et leur préparation. On connaît déjà depuis des décennies des polyamides dérivant de diamines aliphatiques et d'acides dicarboxyliques 5 aliphatiques. Selon leur composition, ces polyamides sont des substances cristallines ayant des points de fusion élevés ou des substances amorphes ayant des températures de transition du second ordre relativement basses. On utilise les polyamides aliphatiques cristallins pour fabriquer des fibres et des pièces 10moulées par injection. Les polyamides aliphatiques amorphes sont utilisées dans le moulage par injection. Cependant, les températures de transition du second ordre de ces polyamides amorphes sont trop basses pour beaucoup d'applications. Le brevet japonais N° 19551/69 décrit un polyamide obtenu à partir d'acide 15téréphtalique et de 2-méthyl-pentaméthylène-diamine. Ce polyamide est cristallin et ne convient pas pour la fabrication d'articles façonnés transparents. Or, la Demanderesse a trouvé un procédé de préparation de polyamides transparents par polycondensatlon de diamines 20et d'acides dicarboxyliques ou de leurs chlorures d'acides, de manière connue et dans les conditions habituelles, procédé caractérisé en ce que l'on utilise : a) un mélange de 2-méthyl-pentaméthylène-diamine et de 1,3-bis-(amino-méthyl)-cyclohexane, ce dernier pouvant être remplacé 25 partiellement par du 1,4-bis-(amino-méthyl)-cyclohexane, la proportion de la 2-méthyl-pentaméthylène-diamine étant de 20 à 80 % en moles, de préférence de 40 à 60 % en moles, et b) un acide dicarboxylique aromatique ayant de J à 20 atomes 30 de carbone, de préférence de 8 à 14 atomes de carbone, en particulier un acide dicarboxylique mononucléaire portant les groupes carboxyliques en position méta ou para, ou un mélange de deux ou plusieurs de ces acides ou le chlorure d'acide correspondant ou le mélange des chlorures d'acides 35 correspondants. On peut effectuer la synthèse de la 2-méthyl-pentaméthylène-diaminé utilisée selon l'invention par hydrogénation du dinitrile de l'acide 2-méthylène-glutarique selon des procédés connus. On peut obtenir les diamines utilisées 40pour préparer les polyamides de l'invention, c'est-à-dire les 71 kkllk 2117978 1,3-bis-(amino-méthyl)-cyclohexane et 1,4-bis-(amino-méthyl)-cyclohexane, par hydrogénation des xylylène-diamines correspondantes. Pour préparer des polyamides transparents conviennent particulièrement le trans-1,3-bis-(amino-méthyl)-cyclohexane et 5 le trans-1,4-bis-(amino-méthyl)-cyclohexane ou des mélanges de ces deux diamines. Cependant, on peut également utiliser les cis-diamines correspondantes ou des mélanges de cis- et de trans-diamines. Les acides dicarboxyliques aromatiques utilisés se-10lon l'invention ont de 7 à 20 atomes de carbone, de préférence de 8 à 14 atomes de carbone. On utilise de manière particulièrement avantageuse des acides dicarboxyliques mononucléaires portant les groupes carboxyliques en position méta ou para. Comme exemples d'acides on mentionnera : l'acide isophtalique, l'acide 15 téréphtalique, l'acide pyridine-2,5-dicarboxylique, l'acide naphtalène-1,5-dicarboxylique et l'acide naphtalène-2,6-dicar-boxylique. On peut également utiliser des mélanges de ces acides die arboxy1i que s. 20 Les polyamides de l'invention sont préparées selon les procédés connus qui ont été développés pour la préparation du polyhexaméthylène-adipamide. On introduit les diamines et les acides dicarboxyliques, le cas échéant, en ajoutant de l'eau, dans un autoclave en acier inoxydable. Il est 25 quelquefois avantageux de préparer les sels des diamines et des acides dicarboxyliques auparavant. On chauffe les composantes à une température allant de 200 à 250°C environ, tout en agitant. On évacue la vapeur d'eau et on augmente la température à environ 260 à 300°C. A cette température, on agite le mélange 30 réactionnel quelque temps dans le courant d'azote. Enfin on fait le vide dans l'autoclave et on continue à condenser jusqu'au moment où le polyamide a atteint le poids moléculaire désiré. Pour préparer les polyamides de 1'invention, 35 on peut également utiliser, au lieu des acides dicarboxyliques, des dérivés d'acides dicarboxyliques qui forment des polyamides, comme par exemple, les chlorures d'acides dicarboxyliques. Si l'on prépare les polyamides en faisant réagir des diamines avec des chlorures d'acides dicarboxyliques, on travaille 40 avantageusement selon le procédé de condensation interfaciale. 71 44224 2117978 Les polyamides répondant à la formule générale R5-^'HN-R1 -NH- CO-R2- CO-7x-R4 ^ dans laquelle représente un mélange réparti statistiquement dans la macromolécule, de restes 2-méthyl-pentaméthylène et cyclohexane-1,3-bis-méthylène, ce dernier pouvant être remplacé partiellement par le reste cyclo-10 hexane-1,4-bis-méthylène, la proportion de restes 2-méthyl-pentaméthylène étant de 20 à 80 % en moles, de préférence de 40 à 60 % en moles. R^ représente un reste aromatique bivalent contenant de 5 à 18 atomes de carbone, de préférence de 6 15 à 12 atomes de carbone, en particulier un reste mononucléaire lié en position méta ou para, ou un mélange de deux ou plusieurs de ces restes réparti statistiquement dans la macromolécule, R^ représente H ou OC-R^-COOH, 20 R^ représente OH ou NH-R^-NH2, et x indique le degré de polymérisation mesuré par la vis cosité spécifique réduite de la solution à 1 % dans un mélange de phénol et de tétrachloréthane (dans le rapport en poids de 60 : 40 ) à 25°C, qui va 25 de 1,0 à 2,5 dl/g, de préférence de 1,5 à 2,0 dl/g, ont des températures de transition du second ordre allant jusqu'à 170°C environ, selon leur composition. Les articles façonnés fabriqués à partir des polyamides de l'invention se distinguent par une grande trans-30 parence de bonnes propriétés diélectriques ainsi que par une résilience élevée. Les propriétés mécaniques favorables des articles façonnés sont maintenues encore jusqu'à des températures relativement élevées, grâce aux températures de transition du second ordre élevées. Les polyamides transparents de 1'invention 35 conviennent pour la fabrication de pièces moulées qui peuvent être utilisées également dans le domaine de températures plus élevées. 71 44224 4 2117978 Les exemples illustrent la préparation et les propriétés des polyamides de l'invention. La viscosité spécifique réduite est déterminée par mesure sur des solutions de polyamide à \ % dans un mélange de phénol et de tétrachloréthane (dans 5 un rapport en poids de 60 : 40) à 25°C. On détermine les températures de transition du second ordre par une thermo-analyse différentielle avec une vitesse de chauffage de 4°C par minute. . EXEMPLE 1 : On introduit 1162 g de 2-méthyl-pentaméthylène-10 diamine, 1422 g de trans-1,3-bis-(amino-méthyl)-cyclohexane, 3322 g d'acide isophtalique et 540 ml d'eau dans un autoclave, en acier inoxydable muni d'un agitateur. Après avoir remplacé l'oxygène atmosphérique par de l'azote, on précondense le mélange réactionnel pendant 2 heures à 240°C en agitant, la pression a 15 s'élevant à 12 kg/cm .On réduit la pression à la pression atmosphé rique en 1 heure et on augmente la température à 280°C en même temps. A cette température on agite le mélange réactionnel pendant 1 heure dans le courant d'azote. Puis on réduit la pression à 2 mm de mercure. On agite la masse fondue pendant 30 mi-20 nutes sous une pression de 2 mm de mercure et à une température de 280°C On obtient un polyamide transparent ayant une viscosité spécifique réduite de 1,70 dl/g. La température de transition du second ordre du produit est de 148,5°C. EXEMPLE 2 : 25 Selon le procédé décrit dans l'exemple 1, on prépare un polyamide à partir de 1162 g de 2-méthyl-pentaméthylène-diamine 995 g de trans-1,3-bis-(amino-méthyl)-cyclohexane, 427 g de trans-1,4-bis-(amino-méthyl)-cyclohexane, 3322 g d'acide téréphta-lique et 540 ml d'eau. Le polyamide transparent obtenu à une 30 viscosité spécifique réduite de 1,73 dl/g. La température de transition du second ordre du produit est de 153°C. 71 44224 s 2117978 REVENDICATIONS 1.- Polyamides répondant à la formule générale R3-[-HN-R1-NH-C0-R2-C03X -R4 dans laquelle 5 R1 représente un mélange, réparti statistiquement dans la macromolécule, de restes- 2-méthyl-pentaméthylène et de restes cyclohexane-1,3-bis-méthylène, ces derniers pouvant être remplacés partiellement par des restes çyclohexane-1,4-10 bis-méthylène, la proportion des restes 2-méthyl- pentaméthylène étant de 20 à 80 % en moles, r2 représente ion reste aromatique bivalent contenant de 5 à 18 atomes de carbone, ou un mélange de deux ou plusieurs de ces restes répartis statis-15 tiquement dans la macromolécule, Rg représente H ou 0C-R2-C00H, R^ représente OH ou NH-R^-NH2 et x indique le degré de polymérisation, mesuré par la viscosité spécifique réduite de la solution à 20 1 % dans un mélange de phénol et de tétrachlo- réthane (dans le rapport en poids de 60 : 40) à 25®C, qui va de 1,0 à 2,5 dl/g. 2.- Polyamides selon la revendication 1, caractérisés par le fait que la proportion de restes 2-méthyl-pentaméthylène 25 dans le mélange de diamines est de 40 à 60 % en moles, 3.- Polyamides selon la revendication 1, caractérisés par le fait que le reste aromatique bivalent a de 6 à 12 atomes de carbone. 4»- Polyamides selon la revendication 1 ou la reven-30 dication 2, caractérisés par le fait que le reste aromatique bivalent est un reste mononucléaire lié en position méta ou para. 5.- Polyamides selon la revendication 1, caractérisés par le fait que la viscosité spécifique réduite va de 1,5 à 2,0 dl/g. 35 f.- Polyamides selon la revendication 1, caractérisés par le fait que R2 représente un reste m-C^H^ ou p-C^H^ ou un mélange de restes m-CgH^ et p-C^H^. 7.- Procédé de préparation de polyamides transparents par polycondensation de diamines et d'acides dicarboxyliques 40 ou de leurs chlorures d?acides, de manière connue et dans 71 44224 6 2117978 les conditions habituelles, procédé caractérisé en ce que l'on utilise : - un mélange de 2-méthyl-pentaméthylène-diamine et de 1,3-bis-(amino-méthyl)-cyclohexane, ce dernier pouvant être 5 remplacé partiellement par du 1,4-bis-(amino-méthyl)-cyclo-hexane, la proportion de 2-méthyl-pentaméthylène-diamine allant de 20 à 80 % en moles et - un acide dicarboxylique aromatique ayant de 7 à 20 atomes 10 de carbone ou un mélange de deux ou plusieurs de ces acides ou le chlorure d'acide correspondant ou le mélange des chlorures diacides correspondants. 8.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé 15 par le fait que la proportion de 2-méthyl-pentaméthylène- diamine dans le mélange de diamines est de 40 à 60 % en moles. 9.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'acide dicarboxylique aromatique a de 8 à 20 14 atomes de carbone. 10.- Procédé selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé par le fait que l'acide dicarboxylique aromatique est -un acide mononucléaire portant des groupes carboxyliques en positions méta ou para. 25 11.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on utilise au lieu de l'acide dicarboxylique ou des acides dicarboxyliques, le chlorure d'acide correspondant ou les chlorures d'acides correspondants. 12.- Procédé selon la revendication 7» caractérisé 30 en ce que ljon utilise de l'acide isophtalique ou de l'acide téréphtalique ou un mélange diacide isophtalique et d'acide téréphtalique.