(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）テトラメチレンテレフタルアミド単位、
（ｂ）ヘキサメチレンテレフタルアミド単位、および
（ｃ）テレフタル酸以外の少なくとも１種のジカルボン酸から誘導される単位、および／またはテトラメチレンジアミンもしくはヘキサメチレンジアミン以外の少なくとも１種のジアミンから誘導される単位、および／または少なくとも１種のアミノカルボン酸もしくは環式アミドから誘導される単位
からなる半芳香族コポリアミドであって、
前記コポリアミドにおける（ｃ）単位の含有量は０〜２０モル％であることを特徴とするコポリアミド。
【請求項２】
コポリアミドが３０〜７５モル％のヘキサメチレンテレフタルアミド単位を含むことを特徴とする、請求項１記載のコポリアミド。
【請求項３】
ジカルボン酸が芳香族ジカルボン酸であることを特徴とする、請求項１または２記載のコポリアミド。
【請求項４】
ジカルボン酸がイソフタル酸であることを特徴とする、請求項３記載のコポリアミド。
【請求項５】
ジアミンが脂肪族ジアミンであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載のコポリアミド。
【請求項６】
脂肪族ジアミンが１，１２−ドデカンジアミンおよび／または２−メチルペンタメチレンジアミンであることを特徴とする、請求項５記載のコポリアミド。
【請求項７】
環式アミドがε−カプロラクタムであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項記載のコポリアミド。
【請求項８】
２０℃／分の加熱および冷却速度で示差走査熱量法により測定したときに得られる第二加熱曲線から誘導される融点ピーク値が３３１℃以上であり、かつ溶融エンタルピーが５０Ｊ／ｇ以上であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項記載のコポリアミド。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項記載の半芳香族コポリアミドの製造法であって、
順次、ジカルボン酸またはそのエステルもしくはポリエステルおよびジアミンの第一重合を溶融相で行って低モル質量のポリマーを得、次いでこうして得られた低モル質量のポリマーを固相で後重合することを特徴とする製造法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項記載のまたは請求項９記載の方法を使用して得られた半芳香族コポリアミドを含むプラスチック組成物。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか１項記載のまたは請求項９記載の方法を使用して得られた半芳香族コポリアミドを含む製品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テトラメチレンテレフタルアミド単位を含む半芳香族ポリアミドに関する。本発明はまた、テトラメチレンテレフタルアミド単位を少なくとも含むポリアミドの製造法ならびに該ポリアミドを含む組成物および製品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願の文脈において、「半芳香族ポリアミド」は、芳香族ジカルボン酸、芳香族ジアミンまたは芳香族アミノカルボン酸から誘導される芳香族または半芳香族単位を含み、該単位の含量が少なくとも５０モル％であるポリアミドホモ−またはコポリマーであると理解される。
【０００３】
ポリテトラメチレンテレフタルアミド（またはポリアミド４Ｔ、またナイロン４Ｔとも言う、以降、ＰＡ４Ｔと略称する）は、例えば、R.J. Gaymansら、J. Polym. Sci., Polym. Chem. Ed., 22, 1373 (1984) から公知である。ＰＡ４Ｔは、約４３０℃より高い融点を有する半芳香族の半結晶性ポリアミドである。
【０００４】
半結晶性（コ）ポリアミドは、しばらくの間高温にさらされる成形品に特に使用され、そのとき、上記成形品は、高い寸法安定性および機械的特性の高い保持を示すべきである。例えば自動車および電子工業において高まる厳しい要求のために、高温に対する耐性、特に約２９０℃より上、より好ましくは３００℃より上に対する耐性を有する物質が絶えず望まれている。そのような用途に適するポリマーは、高い結晶性および良好な機械的特性を有する成形品を形成するために公知の方法による溶融加工処理が可能であるように、約２９０℃より確かに高い融点を有し、さらに溶融安定性および結晶化挙動をも有することが必要である。本出願の文脈において、「高い結晶性」は、５０Ｊ／ｇの最小溶融エンタルピー値（２０℃／分の加熱速度で示差走査熱量法（ＤＳＣ）によって得られる第二加熱曲線から誘導される）を意味すると理解される。高い結晶性は、例えば、溶融物から成形品への速い加工処理に関して、ならびに特に融点より少し下までの温度での、剛性および寸法安定性などの特性に関して利点を示す。
【０００５】
半芳香族ポリアミド４Ｔの欠点は、上記組み合わせの特性を示さないということである。ポリアミド４Ｔは、その分解温度より高い融点を有するので、ＰＡ４Ｔは溶融加工処理可能なポリマーではなく、従って、例えば射出成形法による成形品の製造に適さない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記欠点を示さない、または上記欠点をより少ない程度に示す、ＰＡ４Ｔに基づく溶融加工処理可能な半芳香族ポリアミドを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的は、テトラメチレンテレフタルアミド単位に加えて、ヘキサメチレンテレフタルアミド単位をも含む半芳香族コポリアミドによって達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
半結晶性、半芳香族ポリアミドの融点が、それをコポリマーに変えることにより変えられ得ることは、それ自体公知である。例えば、Chapter 6 in Polyamide, Kunststoff Handbuch 3/4, Becker/Braun (編), Hansse Verlag (ミュンヘン), 1998, ISBN 3-446-16486-3を参照。この教科書は、半結晶性ポリマーの融点を下げるために、より低い融点を有する異なるポリマーのモノマー単位が通常選択されること、および融点の低下は一般に、コモノマーとして同形モノマーを使用しないならば、特に比較的高いコモノマー含量（３０〜７０モル％のオーダー）での結晶性の実質的な低下によってまたは完全な低下によってさえ達成されることを開示している。
【０００９】
非常に驚いたことに、本発明に従うコポリアミドは、その比較的高い非同形コモノマー含量にもかかわらず、高い結晶性を示すことが見出された。さらに驚いたことに、本発明に従うコポリアミドは溶融加工処理可能である。一方、ＰＡ４ＴおよびＰＡ６Ｔは、これら２つの融点がそれぞれ約４３０℃および約３７０℃より上であり、それらの分解温度より上にあるので、溶融加工処理できない。別の利点は、そのコポリアミドの高い熱安定性である。さらに別の利点は、本発明に従うコポリアミドの低い水吸収である。本発明に従うポリアミドのモノマーはさらに、低コストで工業的規模で市販されている。
【００１０】
本発明に従うコポリアミドは好ましくは、３０〜７５モル％のヘキサメチレンテレフタルアミド単位を含む。この利点は、その場合、高温で機械的特性が低下しすぎることなく、良好に溶融加工処理され得ることである。上記値より低いまたは高いヘキサメチレンテレフタルアミド単位の濃度を有するコポリアミドの場合、融点が各々、ＰＡ４ＴまたはＰＡ６Ｔの融点に近くなりすぎるであろう。
【００１１】
本発明に従うコポリアミドは所望により、テレフタル酸以外の少なくとも１種のジカルボン酸から誘導される単位、および／またはテトラメチレンジアミンもしくはヘキサメチレンジアミン以外の少なくとも１種のジアミンから誘導される単位、および／または少なくとも１種のアミノカルボン酸もしくは環式アミドから誘導される単位をも含む。より高い官能性を有するモノマーも所望により添加され得る。好ましくは、コポリアミドは、上記単位を０．０１〜２０モル％含む。そのような追加の単位を使用することの利点は、融点がさらに低下され得ることであり、その結果、一方での溶融加工性と他方での結晶性および機械的特性の保持との間で最適な歩み寄りが得られ得る。他の利点は、コポリアミドの製造のためにより穏和な条件が選択され得ることで達成される。より高い官能性を有するモノマー、例えば酸またはアミンを使用することの追加の利点は、より高い粘度を有するポリマーがより容易に得られ得るということである。実質的な架橋を防ぐために、そのようなモノマーの含量は好ましくは０．０１〜３モル％である。追加の単位の性質および量は、実験に基づいて当業者により容易に決定され得る。
【００１２】
適するジカルボン酸は、例えば、６〜１８個の炭素原子を有する芳香族ジカルボン酸または脂肪族ジカルボン酸である。好ましくは、ジカルボン酸が芳香族ジカルボン酸、例えばイソフタル酸またはナフタレンジカルボン酸である。この利点は、コポリアミドの良好な熱安定性である。より好ましくは、ジカルボン酸としてイソフタル酸が選択される。この追加の利点は、融点をかなり実質的に低下させることであり、一方、機械的特性は保持される。
【００１３】
適するジアミンは、例えば、２〜１８個の炭素原子を有する直鎖状または分岐状の脂肪族ジアミンである。好ましくは、７〜１２個の炭素原子を有する直鎖状脂肪族ジアミンまたは６〜１０個の炭素原子を有する分岐状の脂肪族ジアミンである。より好ましくは、１，９−ノナンジアミン、１，１２−ドデカンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミンまたは２−メチルペンタメチレンジアミンが選択される。この選択の利点は、融点のかなり実質的な低下が、比較的少量のコモノマーで生じ、一方、他の特性はより良好に保持されることである。別の適するジアミンは、例えば、１，３−キシリレンジアミンである。
【００１４】
適するアミノカルボン酸または環式アミドは、例えば、４〜１８個の炭素原子を有する脂肪族アミノカルボン酸または環式アミドである。好ましくは、１，１１−アミノウンデカン酸、ラウロラクタムまたはε−カプロラクタムが選択される。より好ましくは、ε−カプロラクタムが選択される。
【００１５】
より高い官能性を有する適するモノマーは、例えば、ビスヘキサメチレントリアミンである。
【００１６】
本発明に従うコポリアミドは、ポリアミドおよびそのコポリマーの製造のために自体公知の種々の方法で製造され得る。適する方法は、例えば、Polyamide,  Kunststoff Handbuch 3/4, Hanser Verlag (ミュンヘン), 1998, ISBN 3-446-16486-3に記載されている。好ましくは、（有機）溶媒が回収および精製される必要がないところの溶融相法が使用される。しかし、溶融相での反応の欠点は、コポリアミドを高温に長時間さらすことであり得る。従って、好ましくは、ジカルボン酸またはそのエステルもしくはポリエステルとジアミンとの混合物に水および過剰量のテトラメチレンジアミンを添加し、液相を介して重縮合して低モル質量のコポリアミド（例えば１．０３〜１．８０の相対粘度を有する）を形成するところの方法が使用される。そのような方法は、例えば、米国特許第５５５０２８０−Ａ号、欧州特許出願公開ＥＰ−０３９３５４８−ＡおよびＥＰ−００３９５２４−Ａ号から公知である。この後、所望により蒸気を含み得る不活性気体下、所望のモル質量および粘度のコポリアミドが得られるまで、固相での後縮合が行なわれる。そのような方法の利点は、コポリアミドが、ほんの短い時間、高温の溶融相にあることであり、その結果、望ましくない副反応が最小にされる。
【００１７】
本発明はまた、本発明に従うコポリアミドを含み、所望により通常の添加物、例えば熱−およびＵＶ−安定剤、着色剤、処理助剤、例えば離型剤および滑剤、衝撃耐性を改善するための剤、強化フィラーおよび難燃剤を含むプラスチック組成物にも関する。コポリアミドを含むこのプラスチック組成物は、所望により、ポリアミド以外のポリマーをも含み得る。
【００１８】
本発明に従うコポリアミドまたはプラスチック組成物は、例えば射出成形、押出、ブロー成形および圧縮成形による溶融物からの製品の形成に大いに適する。本発明に従うコポリアミドまたはプラスチック組成物を使用して得られる製品は例えば、自動車部品、電気および電子部品、フィルムおよびファイバーである。
【００１９】
【実施例】
本発明を、以下の実施例を参照してさらに説明するが、本発明はそれらに限定されない。より高い相対粘度（例えば２より高い）は、他の条件または異なる方法を選択することにより得られ得る。
【００２０】
実施例Ｉ：ＰＡ４Ｔ／６Ｔ（５０：５０）の製造
１１２．８ｇのテトラメチレンジアミン（ＤＳＭ  Ｎ．Ｖ．）、１４５．３ｇのヘキサメチレンジアミン（Alcrich）、４５０ｇの水および４１１．２ｇのテレフタル酸（Alcrich）の混合物を、２．５リットルのオートクレーブ中で、加熱しながらかつ水を蒸留除去しながら、攪拌した。３０分後、８７重量％の水性塩溶液が得られた。一方、温度は１６０℃から２３０℃に上昇した。次いで、オートクレーブを閉じた。重合を２３０℃の温度で２０分間行なった。その間、圧力が２ＭＰａに上昇した。その後、オートクレーブの中身をフラッシュし、固体生成物を窒素下でさらに冷却した。
こうして得られたプレポリマーを次いで、最初は窒素流下で１５０℃に徐々に加熱しながら数時間、その後窒素／水蒸気（１０／１重量比）流下で２５０℃で２４時間、固相で後縮合した。次いで、ポリマーを室温に冷却した。
得られたポリマーの相対粘度は、１００ｍｌの９６％Ｈ2ＳＯ4中の１ｇのポリマーの溶液に対して２５℃で測定して、１．３５であった。
【００２１】
実施例II：ＰＡ４Ｔ／６Ｔ（４０：６０）の製造
実施例Ｉと同じ方法で、１０８．６ｇのテトラメチレンジアミン（ＤＳＭ  Ｎ．Ｖ．）、２０９．２ｇのヘキサメチレンジアミン（Alcrich）、５５３ｇの水および４９８．４ｇのテレフタル酸（Alcrich）の混合物を、２．５リットルのオートクレーブ中で加熱しながら攪拌した。その結果、３０分後に８８重量％の水性塩溶液が得られた。このプロセスで、温度が１６０℃から２３０℃に上昇した。次いで、２３０℃の温度で２０分間重合を行なった。その間に圧力が２ＭＰａに上昇した。
プレポリマーを次いで、実施例Ｉと同様に固相で後縮合した。
得られたポリマーの相対粘度は１．３５であった。
コポリアミドは、13Ｃ−ＮＭＲ分光分析法によって、ランダムコポリマーであることが分かった。
【００２２】
実施例III：ＰＡ４Ｔ／６Ｔ（３０：７０）の製造
実施例Ｉと同じ方法で、６７．７ｇのテトラメチレンジアミン（ＤＳＭ  Ｎ．Ｖ．）、２０３．４ｇのヘキサメチレンジアミン（Alcrich）、４５９ｇの水および４１１．２ｇのテレフタル酸（Alcrich）の混合物を、２．５リットルのオートクレーブ中で加熱しながら攪拌した。その結果、３０分後に８５重量％の水性塩溶液が得られた。このプロセスで、温度が１６０℃から２３０℃に上昇した。次いで、２４０℃の温度で１５分間重合を行なった。その間に圧力が２ＭＰａに上昇した。
プレポリマーを次いで、実施例Ｉと同様に固相で後縮合した。
得られたポリマーの相対粘度は１．５４であった。
【００２３】
実施例ＩＶ：ＰＡ４Ｔ／６Ｔ（４０：６０）の製造
実施例Ｉと同じ方法で、１１６．４ｇのテトラメチレンジアミン（ＤＳＭ  Ｎ．Ｖ．）、２０９．２ｇのヘキサメチレンジアミン（Alcrich）、４８２ｇの水、２３９．２ｇのテレフタル酸（Alcrich）および２９９．８ｇのジメチルテレフタレート（Alcrich）の混合物を、２．５リットルのオートクレーブ中で水およびメタノールを蒸留除去しながら攪拌した。３０分加熱した後に８８重量％の水性塩溶液が得られた。このプロセスで、温度が１６０℃から２３０℃に上昇した。次いで、２４０℃の温度で１５分間重合を行なった。その間に圧力が２ＭＰａに上昇した。
プレポリマーを次いで、実施例Ｉと同様に固相で後縮合した。
得られたポリマーの相対粘度は１．５８であった。
【００２４】
コポリアミドの熱特性
Mettler Toledo Star System （ＤＳＣ）を使用して、融点Ｔm（ピーク値）、溶融エンタルピーΔＨm、結晶化温度Ｔc（ピーク値）および結晶化エンタルピーΔＨcを測定した。Ｎ2雰囲気中で、２０℃／分の加熱および冷却速度を使用して測定を行なった。ポリアミドのサンプルを順次、３８０℃に加熱し、３８０℃で１分後に８０℃に冷却し、次いで再び３８０℃に加熱した。その結果を表１にまとめる。
第一加熱曲線では、二重の溶融ピークが見られた。一方、第二加熱曲線では、単一の広い転移が認められた。
実施例により、高いコモノマー含量を有する本発明に従うコポリアミドは、３００℃より明らかに高い融点および高い結晶性を有することが分かる。
【００２５】
【表１】
0004676122.tif 000002