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WO1988001283A1 - Aromatic polyamides and agents for imparting gas barrier properties to them - Google Patents

Aromatic polyamides and agents for imparting gas barrier properties to them Download PDF

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WO1988001283A1
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gas barrier
divalent
hydrocarbon group
aromatic
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Takeshi Sakashita
Tomoaki Shimoda
Original Assignee
Mitsui Petrochemical Industries, Ltd.
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Definitions

  • Aromatic polyamide and its gas barrier imparting agent are Aromatic polyamide and its gas barrier imparting agent
  • the present invention overcomes the need for aromatic polyamides and gas barrier imparting agents based on their excellent gas barrier properties. More specifically, an aromatic polyamide having excellent melt moldability, heat resistance, mechanical strength, transparency and gas barrier properties, and having properties suitable for a material for containers, and a gas barrier imparting agent comprising the polyamide. Is to fight.
  • glass was widely used as a material for containers such as seasonings, oils, beer, alcoholic beverages such as sake, soft drinks such as carbonated beverages, cosmetics, and detergents.
  • Glass containers have excellent gas barrier properties, but because of their high manufacturing costs, a method of collecting empty containers after normal use and recycling them is used.
  • glass containers were heavy and had high drawbacks, such as high transportation costs, and were easily damaged and inconvenient to handle.
  • the conversion from glass containers to various plastic containers is expanding.
  • Various plastics are used as the material depending on the type of storage item and the purpose of use.
  • polyethylene terephthalate is used as a container material for seasonings, soft drinks, detergents, cosmetics, etc. because of its excellent gas barrier properties and transparency.
  • beer and carbonated beverages that require the most stringent gas barrier
  • polyethylene terephthalate is still sufficient, and in order to use the container, the gas barrier properties had to be improved by increasing the wall thickness.
  • Aliphatic polyamides such as nylon 6 and nylon 66 exhibit better gas barrier properties in the dry state than polyethylene terephthalate, but these polymers generally have a water absorption of about 10%, In this case, the gas barrier properties are rather reduced as compared with polyethylene terephthalate.
  • a crystalline polyamide containing a cyclic hydrocarbon group has been disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-195126 in order to make up for the water-absorbing defect of the aliphatic polyamide.
  • these polyamides have a drawback that they are inferior in transparency because they are crystalline.
  • An object of the present invention is to provide a novel aromatic polyamide.
  • Another object of the present invention is to provide a novel gas barrier that is excellent in gas barrier properties against gases such as oxygen and carbon dioxide, and has excellent chemical and physical properties such as heat resistance, mechanical properties, chemical resistance, and water resistance, and transparency.
  • An object of the present invention is to provide an aromatic polyamide.
  • Still another object of the present invention is to provide a gas barrier property-imparting agent comprising the aromatic polyamide by utilizing the excellent gas barrier property of the aromatic polyamide.
  • 8 1- is a divalent aromatic hydrocarbon residue having from 20 to 20 carbon atoms other than a 1,3-phenylene group
  • melt flow rate (MFR) measured at a load of 2 kg at 30 CTC is in the range of 0.01 to;
  • the crystallinity measured by X-ray diffraction method is 7% or less, and (5) the force-laser transition temperature (Tg) is in the range of 110 to 24 (TC, Achieved by the aromatic polyamide.
  • the repeating units constituting the aromatic polyamide of the present invention are an isophthaloyldiamine component unit represented by the above formula (I) and a diacyloyldiamine component unit represented by the above formula ( ⁇ ).
  • I a divalent hydrocarbon residue having 4 to 25 carbon atoms It is.
  • Such hydrocarbon residues include, for example, a divalent aliphatic hydrocarbon group having 4 to 25 carbon atoms, and having 6 to 25 carbon atoms and at least one alicyclic hydrocarbon ring. Examples thereof include a divalent alicyclic hydrocarbon group and a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 25 carbon atoms and containing at least one aromatic hydrocarbon ring.
  • R A divalent aliphatic hydrocarbon group having 4 to 25 carbon atoms, a divalent aliphatic hydrocarbon group having 6 to 25 carbon atoms and containing at least one alicyclic hydrocarbon ring.
  • a mixed group with a cyclic hydrocarbon group or a divalent aliphatic hydrocarbon group having 4 to 25 carbon atoms and 6 to 25 carbon atoms, and at least one aromatic hydrocarbon It is preferably a mixed group with a divalent aromatic hydrocarbon group containing a ring.
  • the divalent aliphatic hydrocarbon group is 5 to 98 mol%, more preferably 40 to 85 mol%, and the divalent alicyclic hydrocarbon group is 95 to 2 mol%, more preferably.
  • Examples of diamines in which R ° is a divalent aliphatic hydrocarbon group having 4 to 25 carbon atoms include 1,4-diaminobutane and 1,5-diamino Pentane, 1,6-diaminohexane, 1,7-diaminoheptane, 1,8-diaminooctane, 1,9-diaminononane, 1,10-diaminodecane, 1,11-diaminoundecane, 1,12-diaminododecane, 1,13-diaminotridecane, 1,14-diaminotetradecane, 1,15-diaminopentanedecane, 1,16-diaminohexadecane, 1,17—diaminoheptadecane, 1,18-diaminoocta Decane, 1,19-diaminononadecane, 1,20-diaminoeico
  • alkylenediamine components only one kind may be used alone, or two or more kinds may be contained as a mixture.
  • these alkylene diamines those having 6 to 16 carbon atoms are preferred, and 1,6-diaminohexane is particularly preferred.
  • Examples of diamine in which R ° is a divalent alicyclic hydrocarbon group having 6 to 25 carbon atoms and containing at least one alicyclic hydrocarbon ring include 1,3-diaminocyclo Xane, 1,4-diaminocyclohexane, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (aminomethyl) cyclohexane, isophoronediamine, piperazine, 2,5-dimethylbi Perazine, bis (4-aminocyclohexyl) methane, bis (4-aminocyclohexyl) propane, 4,4 'diamino-1,3,3'-dimethyldicyclohexynolemethane, 4,4'-diamino 3,3'-dimethyldicyclohexylpropane, 4,4'-diamino-3,3 ', 5,5'-tetramethyldicyclohexylme
  • R ° is a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 25 carbon atoms and containing at least one aromatic hydrocarbon ring
  • R ° is a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 25 carbon atoms and containing at least one aromatic hydrocarbon ring
  • p-phenylenediamine for example, p-phenylenediamine, m- Phenylenediamine, P-xylylenediamine, m-xylylenediamine, 4,4 'diaminodiphenylmethane, 4,4' diaminodiphenylether, 4,4'-diaminodiphenylalupane, 4,4 '— Diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenylsulfide, na, na'-bis (4-aminophenol) -p-isopropylbenzene, ⁇ , ⁇ '-bis (4-aminophenol) Examples thereof include m-
  • an alicyclic diamine component or an aromatic diamine component is preferable, and an alicyclic diamine component is preferable.
  • Particularly preferred are bis (4-aminocyclohexyl) methane, 4,4'-diamino-1,3,3'-dimethyldicyclohexylmethane, and 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane.
  • Particularly preferred of the family diamines are m —Xylylenediamine, p-Xylylenediamine, 4,4 'diamino diphenylmethane.
  • Ar is a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms other than a 1,3-phenylene group.
  • the divalent aromatic hydrocarbon group Ar in the formula ( ⁇ ) is represented by the following formula:
  • aromatic dicarboxylic acids include terephthalic acid, phthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 2,5-naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, and 1,5-naphthalenedicarboxylic acid.
  • aromatic dicarboxylic acids include terephthalic acid, phthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 2,5-naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, and 1,5-naphthalenedicarboxylic acid.
  • the repeating unit of the aromatic polyamide of the present invention is composed of the isophthaloyldiamine component unit represented by the above formula (I), or the isophthaloyldiamine component unit and the diacylo represented by the above formula (D). In each case, when different repeating units are contained, those repeating units are also randomly distributed in the polymer chain.
  • the aromatic polyamide of the present invention includes, for example, a halide of a corresponding aromatic dicarboxylic acid (isophtalic acid or an aromatic dicarboxylic acid of the formula H ⁇ OC—Ar—COOH) with the formula NH 2 —R.
  • a halide of a corresponding aromatic dicarboxylic acid isophtalic acid or an aromatic dicarboxylic acid of the formula H ⁇ OC—Ar—COOH
  • the third method is suitable for industrial production.
  • the composition of the aromatic dicarboxylic acid component as the raw material and the composition of the raw diamine component are adjusted so that the content of the isophthaloyl diamine component unit is 50 to 100 mol% and the content thereof is 50 to 100 mol%.
  • Polyamides having a diacyloyldiamine component unit in the range of 0 to 50 mol% can be produced.
  • the molecular chain of the aromatic polyamide of the present invention can have a linear, branched or crosslinked structure.
  • the branched or crosslinked structure can be formed by using a trifunctional or higher functional polycarboxylic acid or polyamine in the polycondensation step.
  • the aromatic polyamide of the present invention is preferably linear or branched, and more preferably has a structure that dissolves in concentrated sulfuric acid at 30 ° C. .
  • the molecular terminal of the aromatic polyamide of the present invention may be any of aromatic dicarboxylic acid components other than diamine component, isophthalic acid component or isophthalic acid component.
  • the terminal amino group may be acylated with lower strength rubonic acid, or may form a salt with an acid.
  • the molecular terminal is a terephthalic acid component, an isophthalic acid component or a carboxyphthalic acid component, the 5 ⁇ -terminal ruboxyl group may be esterified with a lower alcohol or may be modified with an amine. It may be amidated, may form a salt with an acid, or may form an acid anhydride with another carboxylic acid.
  • the aromatic polyamide of the present invention comprises 50 to 100 mol% of isophthalodilamine component units and 50 to 0 mol% of diacyloyldiamine component units, based on all repeating units.
  • Isophthaloyl diamine component units preferably account for 60 to 90 mol%, more preferably 65 to 80 mol%, and correspondingly diacyloyl diamine component units are preferably 40 to 10 mol%, more preferably Accounts for 35-20 mol%.
  • the aromatic polyamide of the present invention has a melt mouth opening rate (MFR) of 0.01 to 10 OsZlO min measured at 300 ° C under a load of 2 kg.
  • MFR melt mouth opening rate
  • the MFR is preferably from 0.1 to 5 OsZl Omin, more preferably from 0.5 to 3 OsZl Omin.
  • the aromatic polyamide of the present invention has a crystallinity of 7% or less, preferably 5% or less, more preferably 3% or less as measured by X-ray diffraction.
  • the aromatic polyamide of the present invention additionally has a glass transition temperature (T g , in the range of 110 to 24 (TC, preferably in the range of 120 to 22 TC, more preferably 130 to 200 ° C). is in the range of.
  • T g glass transition temperature
  • TC glass transition temperature
  • the glass transition temperature is a value measured by a differential scanning calorimeter at a heating rate of 10 e CZmiii.
  • the intrinsic viscosity [] of the aromatic polyamide of the present invention measured in concentrated sulfuric acid at 30 ° C is preferably 0.4 to 2.0 (1 to 3; more preferably 0.5 to 1.3 d / ⁇ .
  • the crystal melting point (Tin. ° C) measured under the same conditions as those for measuring the glass transition temperature is preferably from 220 to 350 ° C, and more preferably from 240 to 320. C.
  • the aromatic polyamide of the present invention exhibits excellent gas barrier properties against gases such as oxygen and carbon dioxide. Therefore, according to the present invention, a gas barrier property-imparting agent comprising the aromatic polyamide of the present invention is similarly provided by utilizing the excellent gas barrier properties of the aromatic polyamide of the present invention.
  • the aromatic polyamide as the gas barrier integrity imparting agent of the present invention is used as a packaging material in the form of a blend or a laminate with another resin, for example, a resin such as polyethylene terephthalate, polycarbonate, or polyolefin.
  • a resin such as polyethylene terephthalate, polycarbonate, or polyolefin.
  • the polyamide of the present invention is usually in the range of 3 to 200 parts by weight, preferably in the range of 5 to 180 parts by weight, based on 100 parts by weight of the other resin. Particularly preferred is a range of 5 to 150 parts by weight.
  • the laminate is formed by multi-layer coextrusion or the like.
  • the polyamide of the present invention is ⁇ and another resin is ⁇ , an arbitrary laminated structure such as ⁇ and ⁇ / ⁇ can be adopted.
  • the thickness of the polyamide is 2 ⁇ m or more, preferably 3 m or more, and particularly preferably 5 in or more.
  • ACM bis (4-aminocyclohexyl) methane
  • AMC 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane
  • composition, melting point, intrinsic viscosity, MFR, and crystallinity of the constituent components of the polyamide were determined by the following methods. .
  • the resin was subjected to differential thermal analysis using a MODEL DSC-2 differential scanning calorimeter manufactured by PerkinElmer Inc. at a heating rate of 10 per minute.
  • the relative viscosity of a 96% by weight concentrated sulfuric acid solution with a resin concentration of 0.5002Zd and 0.770? /Di.1.00? Zd at 30 ° C was measured using an Ubbelohde viscometer, and the specific viscosities were determined. [] Was asked.
  • the solution was prepared in 3 (TC.
  • MFR Measured at 300 ° C under a load of 2ks according to the method of JISK-7210.
  • the oxygen gas transmission coefficient was measured using an OXTRAN device manufactured by MOCON, and the carbon dioxide gas transmission coefficient was measured using PERMATRAN manufactured by MOCON. Each was measured at 25 ° C using a Cff device.
  • Example 1 polymers shown in Table 1 were obtained according to the method described in Example 1 except that the kind or amount of the diamine component was changed.
  • the polymers shown in Table 1 were obtained according to the method described in Example 1 except that all of the terephthalic acid in Example 5 was changed to isophthalic acid.
  • the polyamide pellets shown in Example 1 were dried at 100 ° (: lmmHg for 12 hours under a condition of lmmHg, and then pressed in a nitrogen atmosphere by a press molding machine under a pressure of 1 ° Okg Zcm 2 at a temperature of 120 ° C from Tg. After hot pressing at a high temperature, cold pressing was performed at a temperature of 2 CTC to produce a transparent press sheet with a thickness of about 100. This pressed sheet was cut to a predetermined size and then cut in a nitrogen atmosphere. (: After drying for 12 hours under the condition of 40 mm Hg, the gas barrier property was measured. The results are shown in Table 2.
  • a press sheet was prepared by the method described in Example 7, except that Examples 2 to 6 shown in Table 1 were used instead of the polyamide in Example 1. Table 2 shows the results.
  • polyethylene terephthalate made by Mitsui Pet Resin Co., Ltd., Mitsui PET J125
  • the three-layer pipe is made of polyethylene terephthalene tonopolyamidonopolyethylene terephthalate (thickness: about 1.2 mm / 1.2 mm / 1.2 mm). Extruded, cooled with water, outer diameter 24.8, thickness
  • Example 13 A multilayer container was produced by the method described in Example 13 except that the polyamide produced in the first step was used instead of the polyamide produced in the first example. Table 3 shows the results.

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Description

明 細 書
芳香族ポリアミドおよびそのガスバリヤー性付与剤
技 術 分 野
本発明は芳香族ポリアミドおよびその優れたガスバリヤー性に基づく ガスバリヤ一性付与剤に鬨する。 さらに詳しくは、 溶融成形性に優れ、 耐熱性、 機械的強度、 透明性およびガスバリヤ一性に優れ、 容器用の素 材として適した性能を有する芳香族ポリアミドおよび該ポリアミドから なるガスバリヤー性付与剤に鬨するものである。
背 景 技 術
従来、 調味料、 油、 ビール、 日本酒などの酒類、 炭酸飲料などの清涼 飲料、 化粧品、 洗剤などの容器用の素材としてはガラスが広く使用され ていた。 ガラス容器はガスバリヤ一性には優れているが、 製造コストが 高いので通常使用後の空容器を回収し、 循環再使用する方法が採用され ている。 しかしながら、 ガラス容器は重いので運送経費がかさむことの 他に、 破損し易く、 取り扱いに不便であることなどの欠点があった。 ガラス容器の前述の欠点を解消するものとしてガラス容器から種々の アラスチック容器への転換が拡大しつつある。 その素材としては、 貯蔵 品目の種類およびその使用目的に応じて種々のプラスチックが採用され ている。 これらのアラスチック素材のうちで、 ポリエチレンテレフタレ ートはガスバリヤ一性および透明性に優れているので調味料、 清涼飲料、 洗剤、 化粧品などの容器の素材として採用されている。 しかし、 これら のうちで最も厳しいガスバリヤ一性の要求されるビールおよび炭酸飲料 の容器の場合には、 ボリエチレンテレフタレートでもまだ充分であると は言い難く、 これらの容器に使甩するためには肉厚を増すことによって ガスバリヤー性を向上させなければならなかった。
またナイロン 6、 ナイロン 6 6等の脂肪族ポリアミドは、 乾燥状態で は、 ポリエチレンテレフタレートに比べ優れたガスバリヤ一性を示すが、 これらのポリマーは一般に 1 0 %程度の吸水率を有し、 吸水状態ではポ リエチレンテレフタレートに比べガスバリヤー性がかえって低下する。 脂肪族ポリアミドの吸水性の欠点を補うために、 環状炭化水素基を含ん だ結晶性ポリアミドが特開昭 6 0 - 1 9 5 1 2 6号公報に開示されてい る。 しかし、 これらのポリアミドは、 結晶性であるために透明性に劣る という欠点を有している。
本発明の目的は新規な芳香族ポリアミドを提供することにある。
本発明の他の目的は、 酸素、 炭酸ガス等の気体に対するガスバリヤ一 性にすぐれかつ耐熱特性、 機械的特性、 耐薬品性、 耐水性などの化学的 物理的特性および透明性にすぐれた新規な芳香族ポリアミドを提供する ことにある。
本発明のさらに他の目的は上記芳香族ポリアミドの優れたガスバリャ 一性を利用した該芳香族ポリァミドからなるガスバリヤ一性付与剤を提 供することにある。
発 明 の 開 示
本発明によれば、 本発明の上記目的および利点は、
( 1 ) 、 下記式 ( I ) -f N H-R°-NHCO ""^^ C〇ト · ■ · ( I ) ここで、 R。は炭素原子数が 4〜25の二価の炭化水素残基である、 で表わされるイソフタロイルジァミン成分単位、 および下記式 ( Π ) — NH-R°-NHCO-Ar-CO†— ' · · ( Π ) ここで、 R。の定義は上記に同じであり、 そして、
八 1-は1 , 3—フヱニレン基以外の炭素原子数がら〜 20の二価の 芳香族炭化水素残基である、
で表わされるジァシロイルジアミン成分単位、 とをランダムに配列され た繰返し単位として成り、
( 2 ) 、 全繰返し単位を基準にして、 上記イソフタロイルジァミン成分 単位 50- 100モル%を上記ジァシロイルジァミン成分単位 50〜0 モル ¾である組成を有し、
( 3 ) 、 30 CTCで荷重 2kgで測定したメルトフローレ一ト (MFR) が 0.01〜; L 00 10 m inの範囲にあり、
(4 ) 、 X線回折法で測定した結晶化度が 7%以下であり、 そして ( 5 ) 、 力'ラス転移温度 (Tg ) が 1 10〜24 (TCの範囲にある、 ことを特徴とする芳香族ポリアミドによって達成される。
本発明の芳香族ポリアミ ドを構成する繰返し単位は上記式 ( I ) で表 わされるィソフタロイルジァミン成分単位および上記式 ( Π ) で表わさ れるジァシロイルジアミン成分単位である。
上記式 ( I ) 中、 R。は炭素原子数が 4〜 25の二価の炭化水素残基 である。 かかる炭化水素残基としては、 例えば炭素原子数が 4ないし 2 5の二価の脂肪族炭化水素基、 炭素原子数が 6ないし 2 5でありかつ 少なくとも 1個の脂環族炭化水素環を含む二価の脂環族炭化水素基、 炭 素原子数が 6ないし 2 5でありかつ少なくとも 1個の芳香族炭化水素環 を含む二価の芳香族炭化水素基を挙げることができる。
これらのうち、 R。としては、 炭素原子数が 4ないし 2 5の二価の脂 肪族炭化水素基、 炭素原子数が 6ないし 2 5であり、 かつ少なくとも 1 個の脂環族炭化水素環を含む二価の脂環族炭化水素基との混合基又は炭 素原子数が 4ないし 2 5の二価の脂肪族炭化水素基と炭素原子数が 6な いし 2 5であり、 かつ少なくとも 1個の芳香族炭化水素環を含む二価の 芳香族炭化水素基との混合基であることが好ましい。
とりわけ、 上記二価の脂肪族炭化水素基 5〜9 8モル%、 さらに好ま しくは 4 0〜8 5モル%と、 上記二価の脂環族炭化水素基 9 5〜2モル %、 さらに好ましくは 6 0〜1 5モル%との混合基又は上記二価の脂肪 族炭化水素基 5〜9 8モル%、 さらに好ましくは 4 0〜8 5モル%と、 上記二価の芳香族炭化水素基 9 5〜2モル%、 さらに好ましくは 6 0〜 1 5モル%との混合基が望ましい。
上記式 ( I ) 中の二価の炭化水素残基 R°は、 下記式
N H 2 - R0 - N H 2
で表わされるジァミンに由来する。
R°が炭素原子数が 4ないし 2 5である二価の脂肪族炭化水素基であ るジァミンとしては、 例えば 1 , 4ージアミノブタン、 1 , 5 —ジァミノ ペンタン、 1 , 6—ジァミノへキサン、 1 , 7—ジァミノヘプタン、 1, 8—ジァミノオクタン、 1, 9—ジアミノノナン、 1 , 10—ジアミノデ カン、 1, 1 1—ジアミノウンデカン、 1 , 12—ジアミノドデカン、 1 , 13—ジァミノトリデカン、 1 ,14—ジアミノテトラデカン、 1 , 15 —ジァミノペンタンデカン、 1 , 16—ジァミノへキサデカン、 1 , 17 —ジァミノへプタデカン、 1 , 18—ジアミノォクタデカン、 1 ,19一 ジアミノノナデカン、 1, 20—ジァミノエイコサンなどを例示するこ とができる。 これらのアルキレンジァミン成分としては 1種のみを単独 で舍有していもよいし、 2種以上の混合物として含有していても差しつ かえない。 これらのアルキレンジァミンのうちでは、 炭素原子数が 6な いし 16の範囲にあるものが好ましく、 とくに 1 ,6—ジァミノへキサ ンが好ましい。
また、 R°が炭素原子数が 6ないし 25でありかつ少なくとも 1個の 脂環族炭化水素環を含む二価の脂環族炭化水素基であるジァミンとして は、 例えば 1 ,3—ジアミノシクロへキサン、 1 ,4ージアミノシクロへ キサン、 1 , 3—ビス (アミノメチル) シクロへキサン、 1 ,4一ビス (アミノメチル〉 シクロへキサン、 イソホロンジァミン、 ピぺラジン、 2, 5—ジメチルビペラジン、 ビス (4一アミノシクロへキシル) メタ ン、 ビス ( 4—アミノシクロへキシル) プロパン、 4,4' ージァミノ 一 3, 3' —ジメチルジシクロへキシノレメタン、 4,4' —ジァミノ一 3,3' 一ジメチルジシクロへキシルプロパン、 4,4' —ジアミノー 3, 3' ,5,5' —テトラメチルジシクロへキシルメタン、 4,4' —ジァ ミノ一 3 ,3' , 5 ,5' —テトラメチルジシクロへキシルプロパン、 4, 4' ージァミノ一 3 ,3' —ジメチルジシクロへキシル、 4 ,4' ージァ ス ( 4—アミノシクロへキシル) 一 p—ジイソプロピルベンゼン、 a、 ' 一ビス ( 4 _アミノシクロへキシル) 一 m—ジイソプロピルべンゼ ン、 α , a' 一ビス ( 4—アミノシクロへキシル) 一 1 ,4ーシクロへ キサン、 な , ' 一ビス ( 4—アミノシクロへキシル〉 _ 1 , 3—シク 口へキサンなどを例示することができる。 ·
さらに、 R°が炭素原子数が 6ないし 25でありかつ少なくとも 1個 の芳香族炭化水素環を含む二価の芳香族炭化水素基であるジァミンとし ては、 例えば p—フエ二レンジァミン、 m—フエ二レンジァミン、 P— キシリレンジァミン、 m—キシリレンジァミン、 4 ,4' ージアミノジ フエニルメタン、 4,4' ージアミノジフエニルエーテル、 4,4' —ジ アミノジフエ二ルァロパン、 4 ,4' —ジアミノジフエニルスルホン、 4 ,4' —ジアミノジフエニルスルフイツド、 な , な' 一ビス (4一アミ ノフエ二ル) — p—イソプロピルベンゼン、 α ,α' 一ビス (4—アミ ノフエニル〉 一 m—ィソプロピルベンゼンなどを例示することができる。 これらのジァミンのうちで、 好ましいのは脂環族ジァミン成分又は芳香 族ジァミン成分であり、 脂環族ジァミン成分のうち特に好ましいのは、 ビス (4一アミノシクロへキシル) メタン、 4,4' ージァミノ一 3, 3' 一ジメチルジシクロへキシルメタン、 1 , 3—ビス (アミノメチル) シクロへキサンである。 芳香族ジァミンのうち特に好ましいものは、 m —キシリレンジァミン、 p—キシリレンジァミン、 4 ,4' ージァミノ ジフエニルメタンである。
上記式 ( π ) 中、 n°の定義は上記式 ( I ) におけると同じであり、
A rは 1 , 3—フエ二レン基以外の炭素原子数が 6ないし 20の二価の 芳香族炭化水素基である。
式 ( Π〉 中の二価の芳香族炭化水素基 A rは、 下記式
HOCO-Ar-COOH
で表わされる芳香族ジカルボン酸又はその機能的誘導体に由来する。 かかる芳香族ジカルボン酸としては、 例えばテレフタル酸、 フタル酸、 2 , 6—ナフタレンジカルボン酸、 2, 5—ナフタレンジカルボン酸、 1, 4—ナフタレンジカルボン酸、 1 , 5—ナフタレンジカルボン酸などを 好ましいものとして例示することができる。
本発明の芳香族ポリアミドの繰返し単位は、 上記式 ( I 〉 で表わされ るイソフタロイルジァミン成分単位から成るか、 又は該ィソフタロイル ジァミン成分単位と上記式 ( D ) で表わされるジァシロイルジァミン成 分単位とから成る。 いずれの場合には、 異なる複数の繰返し単位を含有 するときにはそれらの繰返し単位はポリマー鎖中にランダムに分布もし
<は配列している
本発明の芳香族ポリアミドは、 例えば相当する芳香族ジカルボン酸 (ィソフタール酸又はィソフタール酸と式 H〇OC— A r— C OOHの 芳香族ジカルボン酸) のハライドと、 式 NH2— R。一 NH2のジァミン とを、 溶液法によってあるいは界面法によつて重縮合せしめることによつ て製造することができる。
また、 相当する芳香族ジカルボン酸およびジァミンのナイロン塩また はオリゴマーなどの低次縮合物を、 加熱溶融状態で剪断条件下に混練手 段を用いて重縮合させることにより製造することもできる。 これらのう ちでは第三番目の方法が工業的製法として適している。 これらのいずれ の方法においても、 原料の芳香族ジカルボン酸成分の組成および原料ジ ァミン成分の組成を調節することによって該ィソフタロイルジァミン成 分単位が 5 0ないし 1 0 0モル%および該ジァシロイルジァミン成分単 位が 0ないし 5 0モル%の範囲のポリアミドを製造することができる。
本発明の芳香族ポリアミドの分子鎖は、 線状、 分岐状あるいは架橋構 造にすることができる。 分岐状あるいは架橋構造は、 上記重縮合工程に ' おいて三官能あるいはそれ以上の官能性のポリカルボン酸又はポリアミ ンを使用することによって形成することができる。 本発明の芳香族ポリ アミドは線状又は分岐状であるのが望ましく、 3 0 °Cの濃硫酸中に溶解 する構造がより望ましい。 .
本発明の芳香族ポリアミドの分子末端は、 ジァミン成分、 イソフタル 酸成分またはィソフタル酸成分以外の芳香族ジカルボン酸成分のいずれ であってもよい。 分子末端が該アルキレンジァミン成分である場合は該 末端アミノ基は低級力ルボン酸でァシル化されていてもよいし、 酸と塩 を形成していてもよい。 また、 分子末端がテレフタル酸成分、 イソフタ ル酸成分またはカルボキシフタル酸成分である場合には、 該 5^端力ルボ キシル基は低級アルコールでエステル化されていてもよいし、 ァミンで アミド化されていてもよいし、 酸と塩を形成してもよいし、 他のカルボ ン酸と酸無水物を形成してもよい。
本発明の芳香族ポリアミドは全繰返し単位を基準にして、 イソフタ口 ィルジァミン成分単位が 50〜100モル%とジァシロイルジァミン成 分単位が 50〜0モル%とから成る。 イソフタロイルジァミン成分単位 は好ましくは 60〜90モル%、 より好ましくは 65〜80モル%を占 め、 それに対応してジァシロイルジアミン成分単位は好ましくは 40〜 10モル%、 より好ましくは 35〜20モル%を占める。
また、 本発明の芳香族ポリアミドは 300°Cで荷重 2 kgで測定したメ ルトフ口一レート (MFR)が 0.01〜10 OsZl 0 mi nのものであ る。 MFRは好ましくは 0. 1〜5 OsZl Ominであり、 より好ましく は〇 .5〜3 OsZl Ominである。
さらに、.本発明の芳香族ポリァミドは X緣回折法で測定した結晶化度 が 7 %以下であり、 好ましくは 5 %以下、 より好ましくは 3 %以下であ る。
本発明の芳香族ポリアミドは、 加えて、 ガラス転移温度 (Tg、 。 が 1 10〜24 (TCの範囲にあり、 好ましくは 120〜22 TCの範囲 にあり、 より好ましくは 130〜200°Cの範囲にある。 上記ガラス転 移温度は、 昇温速度 10eCZmiiiで示差走査熱量計によって測定した値 である。
本発明の芳香族ポリアミドの 30°Cの濃硫酸中で測定した極限粘度 [ ] は、 好ましくは0.4〜2.0 (1 ノ3でぁり、 より好ましくは 0.5〜1.3 d /^である。 また、 ガラス転移温度の測定条件と同じ上 記条件で測定した結晶融点 (Tin. °C)は、 好ましくは 220〜350 °Cであり、 より好ましくは 240〜320。Cである。
本発明の上記芳香族ポリアミドは酸素、 炭酸ガス等の気体に対し優れ たガスバリヤ一性を示す。 それ故、 本発明によれば本発明の芳香族ポリ アミドの優れたガスバリヤ一性を利用して、 本発明の芳香族ポリアミド からなるガスバリヤー性付与剤が同様に提供される。
本発明のガスバリヤ一性付与剤としての芳香族ポリアミドは、 他の.樹 脂、 例えば、 ポリエチレンテレフタレート、 ポリカーボネートあるいは ボリォレフィン等の樹脂とのブレンド物または積層体の形で包装用材料 として甩いられる。 - 本発明のポリアミドをブレンドで用いる場合、 他の樹脂 100重量部 に対して、 該ポリアミドは、 3ないし 200重量部の範囲にあることが 通常であり、 好ましくは 5ないし 180重量部の範囲、 とくに好ま ίレく は 5ないし 150重量部の範囲である。
積層体は、 多層同時押出などによって行われ、 本発明のポリアミドを Α、 他の樹脂を Βとしたとき、 ΑΖΒ、 Β/ΑΖΒ等の任意の積層構成 をとることができる。 該ポリアミドの厚みは、 2;um以上、 好ましくは 3 m以上、 特に好ましくは 5 in以上の範囲にあるのがよい。
次に、 本発明を実施例によって具体的に説明する。
なお以下の表において使用した次の略号はそれぞれ次の化合物を示す, ' ΤΑ :テレフタル酸、 I A: ィソフタル酸、
CsD A: 1, 6—ジァミノへキサン、
ACM: ビス (4—アミノシクロへキシル) メタン、
DMACM : 4 ,4' —ジァミノ一 3 ,3' —ジメチルジシクロ
AMC : 1, 3—ビス (アミノメチル) シクロへキサン、
MXD : メタキシリレンジァミン、
また、 ポリアミドの構成成分の組成、 融点、 極限粘度 、 MFR、 結晶化度は次の方法で求めた。 .
( 1 ) ポリアミド構成成分の組成:
ポリアミドまたはポリアミドの原料となるポリアミド低次縮合物のへ キサフルォロイソプロパノール溶媒中の13 C N MRおよび元素分析値 を併用することにより算出した。
( 2 ) ガラス転移温度
パーキンエルマ一社製 MODEL D S C— 2示差走査熱量計を用い て毎分 10 の昇温速度で樹脂の示差熱分析を行って求めた。
( 3 ) 極限粘度 [ 77 ] :
樹脂濃度 0.5002Zd 、 0.770?/di. 1.00?Zd の 96 重量%濃硫酸溶液の 30°Cにおける相対粘度をウベローデ型粘度計によつ て測定し、 比粘度を求め、 これらの点から作図によって [ ] を求めた。 なお、 前記溶液の作成を 3 (TCで行った。
( 4 ) MFR: J I S K— 7210の方法に準拠し、 300°C、 荷重 2ksで測定し た。
( 5 ) 結晶化度
理学電気製ロータフレックス 2075を用いてプレスシートの広角 (2^: 70° 〜3° )の X線解析を行って求めた。
また、 実施例および比較例のガスバリヤ一性については酸素ガス透過 係数はモコン (MOCON)社製ォキシトラン (OXTRAN)装置を 用いて、 また炭酸ガス透過係数はモコン (MOCON)社製パーマトラ ン (PERMATRAN) C— ff装置を用いて、 それぞれ 25 °Cで測定 した。
実施例 1
テレフタル酸 89.22g (0.537M) 、 ィソフタル酸 208.17 3 ( 1.253M) 、 ビス ( 4—アミノシク口へキシル) メタン 193.543 (0.92M)および 1 , 6—ジァミノへキサン 106.91 3 ( 0.92M) をィオン交換水 68g、 ジ亜リン酸ソーダ 0.38? ( 0.00358M) とともに 1£オートクレープに仕込み、 N2置換を 十分に行った後、 撹拌下 3時間かけて 25 (TCに昇温した。 さらに密閉 状態のまま 25 CTCで 1時間反応させた後、 撹拌を止め、 オートクレー ブ底部から差圧 1 OkgZcm2で反応混合物を抜き出した。 N2中 50で、 100匪 Hgで一夜乾燥して低次縮合物を得た。 この低次縮合物の [ 77 ] (c o ne. H2S04中、 30°C) は 0.12 d£/ Cあった。 この低 次縮合物を二軸押出機(スクリュー径 30 、 LZD = 42、 バレル温 度 C) 80Z180 340Z340Z280Z280/260,/ 260、 第 3、 第 4、 第 6ゾーンは大気解放ベント、 回転数 5 Orpm, オリゴマー供給量 2kgZhr、 排気は N2パージ) によって溶融下重縮合 を進め無色透明のポリマーを得た。 ポリマー中のィソフタル酸成分単位 とテレフタル酸成分単位のモル%、 ビス ( 4一アミノシクロへキシル) メタン、 1 , 6—ジァミノへキサンのモル%、 MFR (? 10/nin〉 、 [ V J ( c o n e . H2S04中、 30。C) およびガラス転移温度を表 1 に示した。
実施冽 2-4
実施例 1において、 ジァミン成分の種類または使用量を変えた以外は、 実施咧 1に記載した方法に従って表 1に示したポリマ一を得た。
実施例 5
テレフタル酸 89.22 ( 0.537M) 、 イソフタル酸 208.17 2 ( 1.253M) 、 1,6—ジァミノへキサン 106.9 1? ( 0.92 M ) および m—キシリレンジァミン 1 25.123 ( 0.92 M〉 をィォ ン交換水 759. ジ亜リン酸ソーダ 0.38s ( 0.00358M) を出発 原料とする以外は実施例 1に従って表 1に示したポリマーを得た。
実施例 6
実施例 5のテレフタル酸を全てィソフタル酸に変えた以外は実施例 1 に記載した方法に従つて表 1に示したポリマーを得た。
Figure imgf000016_0001
注) 酸成分とジァミン成分の仕込モル比は 1. 00/1. 03
実施例 7
実施例 1で示したポリアミドのペレツ卜を、 100° (:、 lmmHgの条 件下で 12 hr乾燥した後、 プレス成形機によって窒素雰囲気中 1◦ Okg Zcm2の圧力下、 Tgより 120°C高い温度でホットプレスした後、 2 CTCの温度でコールドプレスし、 約 100 の厚みをもつ透明なプレ スシートを作製した。 このプレスシートを所定の寸法に切削加工した後、 窒素雰囲気中、 100。 (:、 40mmHgの条件下で 12hr乾燥した後、 ガ スバリヤ一性を測定した。 結果を表 2に示した。
実施例 8〜; L 2
実施例 1におけるポリアミドのかわりに、 表 1に示した実施例 2〜6 を用いた他は、 実施例 7に記載の方法でプレスシートを作製した.。 結果 を表 2に示した。
表 2
実施例 Ί 実施例 8 実施例 9 実施例 10 実施例 11 実施例 12 ポリアミ ド製造例 実施例 1 施例 2 実施例 3 実施例 4 実施例 5 実施例 6 ガ 酸素透過係数,
ス 0 . 7 1 . 8 1 . 9 2 . 1 1 . 5 1 . 1 ノ、' {mil - mm/ m 2 - dav - a t m )
Τ 炭酸ガス透過係数
3 . 9 6 , 5 6 . 9 7 . 3 3 . 9 3 . 2 性 (m£ ' mm rn 2 - day ' atm)
実施例 1 3
まず、 ポリエチレンテレフタレート (三井ペット樹脂株式会社製、 三 井 P ET J 1 2 5〉 を 1台の押出機を用いて溶融し、 別途実施例 1 のポリアミドを他の 1台の押出機を用いて溶融し、 二種三層のパイプダ ィにそれぞれ供袷し、 ポリエチレンテレフタレ一トノポリアミ ドノポリ エチレンテレフタレート (厚さ約 1 .2 mm/ 1 .2 mm/ 1 .2mm) から構 成される三層パイプを押出し、 水で冷却し、 外径 24.8 、 厚さ
3.6mmの三層パイプを得た。 次いでこのパイプを切り取り、 一端を加 熟溶融させて底部加工し、 他端を同様に加熱溶融させてロ栓部加工を行 い全長 1 6.5cm、 重量 5 03の予備成形体 (プリフォーム) を得た。 次 いで二軸延伸吹込成形機 [コーポプラスト ( C O R P O P LA ST ) 社 - 製 L B 0 1 ] を用いて、 縦 2.5倍及び横 4倍に二軸延伸し、 内容積が 1 .5 の多層容器 (ポリエタレンテレフタレート/ポリアミ ド/ポリェ チレンテレフタレート =約 1 2 0〃 約1 2 0 約 1 20 ) を得た。 この多層容器のガスバリヤー性を測定した。 =結果を表 3に示した。
実施例 1 4〜 1 6
実施冽 1で製造したポリアミドのかわりに、 表 1に示した実施例 2〜 4を用いた他は、 実施例 1 3に記載の方法で多層容器を作製した。 結果 を表 3に示した。
比較例 1
ポリエチレンテレフタレ一ト (三井ペット樹脂株式会社製、 三井 Ρ Ε T J 1 2 5 ) のみを用いて、 実施例 1 3と同様な方法で容器を作製 し、 ガスバリヤ一性を測定した。
比較例 2- テレフタル酸 208.17^ ( 1.253 M) 、 ィソフタル酸 89.22 g ( 0.537M) 、 1,6—ジァミノへキサン 213.83? ( 1.84 M ) を用いた以外は、 実施例 1に記載した方法に従ってポリアミドを合成し た。 このポリマーは、 融点 310。 (:、 [ ] が 1.2 d Zs、 結晶化度 25%の白色状の結晶性ポリアミドであった。
このポリアミドを用いて、 実施例 13と同様な方法で、 ボリエチレン テレフタレー卜との三層の容器を得て、 ガスバリヤ一性を測定した。
Figure imgf000021_0001
我 3
Figure imgf000021_0002
Figure imgf000021_0003
C

Claims

請 求 の 範 囲
Figure imgf000022_0001
15
(3 ) 、 300。Cで荷重 2kgで測定したメルトフローレート (MFR〉
炭素原子数が 4〜 2 5である二価の脂肪族炭化水素基、
炭素原子数が 6〜 2 5でありかつ少くても 1 ί固の脂環族炭化水素環を 含む二価の脂環族炭化水素基、 および
炭素原子数が 6〜 2 5でありかつ少くても 1個の芳香族炭化水素環を 含む二価の芳香族炭化水素基
よりなる群から選ばれる請求の範囲 1項に記載の芳香族ポリアミド。
3 . 上記式 ( I ) および ( Π ) における R。の炭素原子数 4〜2 5の二 価の炭化水素残基が上記二価の脂肪族炭化水素基と上記二価の脂環族炭 化水素基の混合基であるか、 または上記二価の脂肪族炭化水素基と上記 二価の芳香族炭化水素基の混合基である請求の範囲 2項に記載の芳香族 ポリアミド。
4 . 上記式 ( I 〉 のィソフタロイルジアミ.ン成分単位 6 0〜9 0モル% と上記式 ( Π ) のジァシロイルジァミン成分単位 4 0〜1 0モル%から 成る組成を有する請求の範囲 1項に記載の芳香族ポリアミド。
5 - メルトフローレ一卜が 0 . 1〜5 03Ζ«π' πの範囲にある請求の範囲 1項に記載の芳香族ポリアミド。
6 . 結晶化度が 5 %以下である請求の範囲 1項に記載の芳香族ポリアミ ド'。
7 . ガラス転移温度が 1 2 0〜2 2 0 °Cの範囲にある請求の範囲 1項に 記載の芳香族ポリアミド。
8 . 請求の範囲 1項〜 7項のいずれかに記載の芳香族ポリアミドからな るガスバリヤ一性付与剤。
9 . 請求の範囲 1項〜 7項のいずれかに記載の芳香族ポリアミドのガス バリヤ一性付与剤としての使用。
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