(57)【要約】【課題】本発明は滞留時間が短く、温度や圧力に制約があっても容易に反応率を上げるポリマー反応生成物の製造方法を提供する。【解決手段】二軸押出機で原料ポリマーを反応剤と反応させるポリマー反応生成物の製造方法であって、Ｑを吐出量、Ｎｓをスクリュ回転数、Ｄをスクリュ直径としたときに、Ｑ／（Ｎｓ・Ｄ３）が０．１〜１ｋｇ／（回転・ｍ３）であるポリマー反応生成物の製造方法。さらに、前記原料ポリマーがポリメチルメタクリレートであり、ポリマー反応生成物がポリグルタルイミドまたはグルタルイミド単位を有するポリメチルメタクリレートであることが好ましい。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
二軸押出機で原料ポリマーを反応剤と反応させるポリマー反応生成物の製造方法であって、Ｑを吐出量、Ｎｓをスクリュ回転数、Ｄをスクリュ直径としたときに、Ｑ／（Ｎｓ・Ｄ３）が０．１〜１ｋｇ／（回転・ｍ３）であるポリマー反応生成物の製造方法。
【請求項２】
原料ポリマーがポリメチルメタクリレートであり、ポリマー反応生成物がポリグルタルイミドまたはグルタルイミド単位を有するポリメチルメタクリレートである請求項１記載のポリマー反応生成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は二軸押出機を用いて原料ポリマーを反応させ、ポリマー反応生成物を得る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二軸押出機での反応は原料ポリマーをホッパーから投入し、押出機の途中から反応剤を液体や気体の状態で注入して、反応が進行していく。押出機出口手前で反応によって生成した気体や未反応気体を脱揮して、押出機出口にダイスを設置して所望の形状に成形して反応生成物を得る。
【０００３】
従来では、実質的に無水状態において、押出機中でアクリル酸重合体とアンモニアまたは第１級アミンとを、約２００℃〜４５０℃の温度において反応させ、その間上記押出機の少なくとも一つの吐出口を大気圧以下の圧力とすることを特徴とするイミド単位を含むイミド化アクリル酸重合体の製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一般的に二軸押出機内で原料ポリマーを反応させるメリットは反応槽を用いる場合と比べて溶剤回収工程が省略でき、装置コストが安くなることがあげられる。また、デメリットは装置長さに限界があり、滞留時間が短いことがあげられる。滞留時間が短い場合には反応率が低くなる場合がある。反応率が低くなる場合としては、例えば、上記アクリル酸重合体とアンモニアまたは第１級アミンの場合では原料ポリマーの熱分解温度以下で反応させる必要があり、押出機の温度や圧力によっては滞留時間の長さが問題になり、所望の反応率に到達困難になる。このように、滞留時間が短く、温度や圧力に制約があっても容易に反応率を上げるポリマー反応生成物の製造方法は、これまで知られていなかった。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許第４２４６３７４号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
滞留時間が短く、温度や圧力に制約があっても容易に反応率を上げるポリマー反応生成物の製造方法を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題に対して、鋭意検討の結果、二軸押出機での反応においてスクリュ１回転当たりのスクリュ直径に応じた吐出量と反応率との関係を明らかにし、本発明をするに至った。
【０００８】
二軸押出機で原料ポリマーを反応剤と反応させるポリマー反応生成物の製造方法であって、Ｑを吐出量、Ｎｓをスクリュ回転数、Ｄをスクリュ直径としたときに、Ｑ／（Ｎｓ・Ｄ３）が０．１〜１ｋｇ／（回転・ｍ３）であるポリマー反応生成物の製造方法に関する。
【０００９】
また、本発明のポリマー反応生成物の製造方法は原料ポリマーがポリメチルメタクリレートであり、ポリマー反応生成物がポリグルタルイミドまたはグルタルイミド単位を有するポリメチルメタクリレートであることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の製造方法は、二軸押出機で原料ポリマーを反応剤と反応させる反応生成物の製造方法であって、Ｑを吐出量、Ｎｓをスクリュ回転数、Ｄをスクリュ直径としたときに、Ｑ／（Ｎｓ・Ｄ３）が０．１〜１ｋｇ／（回転・ｍ３）であるポリマー反応生成物の製造方法である。
【００１１】
本発明に用いる二軸押出機には非かみ合い型同方向回転、かみ合い型同方向回転、非かみ合い型異方向回転、かみ合い型異方向回転が含まれる。セルフクリーニング構造を有すること、および異方向回転に比べて負荷が小さいため回転数を高くできる点で、二軸押出機の中では、かみ合い型同方向回転が好ましい。
【００１２】
原料ポリマーには例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリメタクリル酸メチルといった熱可塑性樹脂があげられる。この中では透明性に優れ低複屈折で光学用途にも用いられるポリメチルメタクリレートが好ましい。
【００１３】
また、ポリマー反応生成物を得るため、原料ポリマーは、アルキルエステル基、カルボキシル基、またはその無水物、アミド基などの官能基を有することが好ましい。なかでも、アルキルエステル基を有することが、反応性が高いこと、多様な反応を行なえる点で好ましい。
【００１４】
また、原料ポリマーと反応させることのできる反応剤としては、例えば、ポリメチルメタクリレートをグルタルイミドにする反応では第１級アミン、アンモニアがあげられる。なかでも、イミド化の反応性が高い点で、第１級アミンが好ましい。
【００１５】
反応剤は例えばポリメチルメタクリレートをグルタルイミドにする反応では第１級アミンまたはアンモニアを原料ポリマー１００重量部に対して１〜１００重量部添加するのが適当であり、好ましくは、１〜５０重量部である。第１級アミンまたはアンモニアが１重量部より少ないと反応剤濃度が低くなりすぎて反応量が少なくなる傾向にあり、第１級アミンまたはアンモニアが１００重量部をこえると押出機内の流動が不安定となりサージングが発生しやすくなる傾向がある。
【００１６】
ポリマー反応生成物は、例えばアクリル系重合体、ポリオレフィン、ポリアミドがあげられる。この中ではアクリル系重合体が好ましい。アクリル系重合体の中では透明性に優れ、耐熱性も高いという点で、原料ポリマーがポリメチルメタクリレートであり、ポリマー反応生成物がポリグルタルイミドまたはグルタルイミド単位を有するポリメチルメタクリレートであることが好ましい。
【００１７】
イミド化反応率は、６０〜１００％が好ましく、７０〜８０％がより好ましい。イミド化反応率が６０％より小さいと得られるポリマー反応生成物の強度および伸びが小さい傾向がある。
【００１８】
以下、本発明をより具体的に示すために二軸押出機としてかみ合い型同方向回転二軸押出機を用いて、原料ポリマーとしてポリメチルメタクリレートを反応させ、ポリマー反応生成物としてグルタルイミドを製造する方法における本発明の実施態様を説明する。なお、ここでいう反応とは、ポリメチルメタクリレートにアルキルアミンを反応させてポリグルタルイミドとする特許文献１に記載された反応である。
【００１９】
前記かみ合い型同方向回転二軸押出機内の構成は、上流側にホッパーが設けられており、ホッパーから押出機出口に至るシリンダ経路上に、ホッパー側から反応剤の投入口、ベント口がこの順に設けられたものである。
【００２０】
ホッパーには、前記原料ポリマーが投入され、押出機内に原料ポリマーが導入される。シリンダ内流れ方向各部の原料ポリマーの充満度合いは、各部のスクリュ構成により決定されるが、ホッパーから反応剤の投入口までの間で一旦原料ポリマーが充満するようにスクリュ構成を決定しておくと反応剤のホッパー側への逆流を防止することができる。
【００２１】
シリンダ内に投入された反応剤は、原料ポリマー中に混合され、押出機中で反応が進み反応性生成物が押出機出口から吐出される。この反応中に発生する揮発分や原料中の未反応成分はスクリュ下流側に設けられた未反応ガスを脱揮するベント口から排出される。なお、押出機出口には目的に応じたダイスを設置する。
【００２２】
温度設定は原料ポリマーの熱分解を防ぐための温度範囲とする。ポリメチルメタクリレートの場合には１８０〜３００℃が好ましく、より好ましくは１９０〜２７０℃である。
【００２３】
原料ポリマーは吸湿性ポリマーや水が反応に悪影響を与える場合ではホッパー投入前に乾燥しておくのが望ましい。
【００２４】
原料ポリマーの吐出量Ｑ、スクリュ回転数Ｎｓ、スクリュ直径Ｄによって表されるＱ／（Ｎｓ・Ｄ３）は、０．１〜１ｋｇ／（回転・ｍ３）である。Ｑ／（Ｎｓ・Ｄ３）は０．１〜０．８ｋｇ／（回転・ｍ３）がより好ましい。Ｑ／（Ｎｓ・Ｄ３）が０．１ｋｇ／（回転・ｍ３）より小さい場合は、生産性が悪くなり過ぎる。Ｑ／（Ｎｓ・Ｄ３）が１ｋｇ／（回転・ｍ３）をこえる場合は、スクリュによる混合効率が低下し、そのため反応率が下がる。
【００２５】
ダイスから出てくるポリマー反応生成物は例えばストランドにしてペレタイザでペレット化することができる。
【００２６】
【実施例】
実施例１
原料ポリマーとしてポリメチルメタクリレート（住友化学（株）製、スミペックスＭＭ）、反応剤としてモノメチルアミンを用いてグルタルイミド化ポリメチルメタクリレートを製造した。スクリュ直径４４ｍｍのかみ合い型同方向回転二軸押出機の設定温度２３０℃、スクリュ回転数４５０回転／分、定重量フィーダ吐出量１ｋｇ／時でホッパーに投入、ホッパーからＬ／Ｄ＝１３にある投入口より、ポリメチルメタクリレート１００重量部に対して、モノメチルアミンを２０重量部投入、ベントで過剰モノメチルアミンとの反応によって生成するメタノールを脱揮した。ダイから出てきた樹脂をフーリエ変換赤外分光装置で測定し、イミド化反応率を求めた。結果を表１に示す。
【００２７】
実施例２
押出機のスクリュ回転数を３００回転／分に変更した以外は実施例１と同様に実施した。結果を表１に示す。
【００２８】
比較例１
押出機のスクリュ回転数を３００回転／分、吐出量を５ｋｇ／時に変更した以外は実施例１と同様に実施した。結果を表２に示す。
【００２９】
比較例２
押出機のスクリュ直径を１５ｍｍ、回転数を６００回転／分、吐出量を０．６４ｋｇ／時に変更した以外は実施例１と同様に実施した。結果を表２に示す。
【００３０】
比較例３
押出機のスクリュ回転数を３００回転／分、吐出量を１０ｋｇ／時に変更した以外は実施例１と同様に実施した。結果を表２に示す。
【００３１】
比較例４
押出機のスクリュ直径を１５ｍｍ、回転数を３００回転／分、吐出量を０．９６ｋｇ／時に変更した以外は実施例１と同様に実施した。結果を表２に示す。
【００３２】
【表１】
2004161803.tif 000002
【００３３】
【表２】
2004161803.tif 000003
【００３４】
表１と表２の結果からＱ／（Ｎｓ・Ｄ３）が１ｋｇ／（回転・ｍ３）付近でイミド化反応率が急激に変化しており、１ｋｇ／（回転・ｍ３）以下で反応効率が高まっていることがわかる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は二軸押出機を用いて原料ポリマーを反応させ、反応生成物を得る方法において滞留時間が短く、温度や圧力に制約があっても容易に反応率を向上させることができるものである。