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JP3355612B2 - 星型ナイロンとその製造方法、及び、四置換カルボン酸とその製造方法 - Google Patents

星型ナイロンとその製造方法、及び、四置換カルボン酸とその製造方法

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JP3355612B2
JP3355612B2 JP06289693A JP6289693A JP3355612B2 JP 3355612 B2 JP3355612 B2 JP 3355612B2 JP 06289693 A JP06289693 A JP 06289693A JP 6289693 A JP6289693 A JP 6289693A JP 3355612 B2 JP3355612 B2 JP 3355612B2
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star
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aromatic
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有光 臼杵
茜 岡田
紀雄 倉内
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Toyota Central R&D Labs Inc
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    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C63/00Compounds having carboxyl groups bound to a carbon atoms of six-membered aromatic rings
    • C07C63/33Polycyclic acids
    • C07C63/331Polycyclic acids with all carboxyl groups bound to non-condensed rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は星型ナイロンとその製造
方法、及び、四置換カルボン酸とその製造方法に関し、
更に詳しくは、特徴ある重合核を用いることにより所望
の特性を持たせた星型ナイロン及びその製造方法と、前
記重合核として有用な新規の四置換カルボン酸及びその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】いわゆる星型高分子は、中心となる重合
核から放射状に複数の重合鎖が伸びた構造の高分子化合
物であり、通常の鎖状高分子と比較して重合鎖1本あた
りの分子量が低く、かつ各重合鎖が重合核を介して結合
しているという化学構造上の特徴がある。従って、星型
高分子は重合鎖同士の絡み合いが比較的少なく、このた
め相対的に低い溶融粘度を示していわゆる薄物射出成形
が可能になったり、また、他種ポリマーとの良好な相溶
性を示してポリマーブレンドの可能性を広げたりする等
の望ましい物性を伴う場合が多い。
【0003】ナイロンについても、従来、このような星
型ナイロンの研究がなされており、U.S.P.4,5
99,400号や、American Chemica
lSociety発行のPolymer Prepri
nts,Vol30,NO.1,P117〜(1989)等
にその例が見られる。例えば、1分子中の互いに離れた
位置に複数のアミノ基を有する星型アミン化合物を重合
核として用い、その各アミノ基に対してナイロンモノマ
ーであるε−カプロラクタムを開環重合させた星型ナイ
ロン6が記載がされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
星型ナイロンは必ずしも溶融粘度が低くならず、かつ機
械的諸特性(引張強さ、引張弾性等)も劣っている。こ
のような問題は、ナイロン特有の次のような理由に基づ
くものと考えられる。
【0005】即ち、ナイロンの重合鎖には多数のアミド
結合(−CO−NH−)部分が含まれるが、このアミド
結合部分はナイロン重合完了後の固化時においてナイロ
ン分子間の水素結合形成による結晶化に不可欠であり、
ひいてはナイロン材の機械的諸特性の向上に寄与する部
分である。
【0006】しかし、星型ナイロンの重合初期において
は、同一分子内の各重合鎖が重合核近傍部において互い
に密接した状態にあり、しかも重合未完了時には各重合
鎖のアミド結合部分の反応性が高いため、同一分子内の
各重合鎖の相互接触により、アミド結合部分にプロトン
離脱によるラジカル生成が起こって重合鎖間の分子内架
橋構造が形成される。かかる分子内架橋構造はナイロン
の溶融粘度を高くすることが知られている。
【0007】更に、アミド結合部分に上記のような分子
内架橋構造が形成されると、ナイロン重合完了後の固化
時においてアミド結合部分の作用によるナイロン分子間
の水素結合形成が起こらないから、結晶化が不足し、機
械的諸特性の劣ったナイロン材となるのである。
【0008】以上の点から、溶融粘度が低く、かつ機械
的諸特性も優れた星型ナイロンを得るためには、星型ナ
イロンの重合初期において分子内の各重合鎖が相互に密
に接触しないようにすることが必要となる。ところが上
記の従来技術では、仮に同一分子内の各重合鎖が相互に
接触し難いように1分子中の互いに離れた位置に複数の
アミノ基を設定していたとしても、重合核たる星型アミ
ン化合物が剛直な分子構造を有しないために、結局のと
ころ重合過程での各重合鎖相互の離隔状態を確保でき
ず、上記した分子内架橋構造の形成を防止できないので
ある。
【0009】そこで本発明は、星型ナイロンの重合核の
再検討を通じて、ナイロンモノマー重合時に上記の分子
内架橋構造が形成されず、ナイロン重合完了後の固化時
において結晶化が良好に起こり、このため低い溶融粘度
と優れた機械的諸特性とを示す星型ナイロン及びその製
造方法を提供することを目的とする。更に、このような
星型ナイロンの提供を可能とする重合核の種類の豊富化
を図ることをも目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本第1発明(請求項1に記載の発明)の構成は、2
個以上の芳香環を有する芳香族化合物において、該芳香
環の1つ置き以上に隔たった位置の炭素ごとに置換され
た3個以上のアミノ基及び/又はカルボキシル基のそれ
ぞれを基点としてナイロンの重合鎖が形成されている星
形ナイロンである。
【0011】上記の課題を解決するための本第2発明
(請求項5に記載の発明)の構成は、2個以上の芳香環
を有し且つ該芳香環の1つ置き以上に隔たった位置の炭
素ごとに3個以上のアミノ基及び/又はカルボキシル基
を置換した芳香族化合物を、他種の重合開始剤を排除し
た条件下において溶融ナイロンモノマーと均一に混合
し、次いで前記芳香族化合物のカルボキシル基のそれぞ
れを重合の基点としてナイロンモノマーを重合させる星
形ナイロンの製造方法である。
【0012】上記課題を解決するための本第3発明(請
求項6に記載の発明)の構成は、国際純正および応用化
学連合(IUPAC)の命名法に従い、3,5,3',
5'−ビフェニルテトラカルボン酸、と表記される化学
構造を有する四置換カルボン酸である。この四置換カル
ボン酸の化学構造を
【化1】 に示す。
【0013】上記の課題を解決するための本第4発明
(請求項7に記載の発明)の構成は、1,3−ジカルボ
キシ−5−ハロベンゼンを溶媒中に溶解し、周期律表の
10族に属する金属触媒の存在下に脱ハロゲン縮合を起
こさせる四置換カルボン酸の製造方法である。
【0014】
【課題を解決するための手段】
【作用・効果】本第1、第2発明は、次のような作用、
効果を奏するものと考えられる。即ち、星型ナイロンの
重合核として剛直な分子構造を有する上記特定の芳香族
化合物を用い、かつカルボキシル基は前記芳香族化合物
の芳香環における1つ置き以上に隔たった位置の炭素ご
とに置換して設定するので、この重合核が有効なスペー
サとなって、ナイロンの重合初期において同一分子内の
各重合鎖が相互に接触し難い離隔状態に保たれる。
【0015】このため、星型ナイロンの重合過程におい
てアミド結合部分による分子内架橋構造が形成されず、
ひいてはナイロン重合完了後の固化時において分子間の
水素結合の形成が促進され、結晶化が良好に起こる。
【0016】なお、芳香族化合物の芳香環は偏平な六角
板状あるいは更に複雑な多角板状を呈しているため、重
合完了後の固化時において星型ナイロン分子のこれらの
板状芳香環同士が厚さ方向に積み重なる状態で整列して
配向する傾向がある。このため、それぞれの星型ナイロ
ン分子の重合鎖も分子間で互いに平行に配向する傾向が
あり、分子間の水素結合の形成が一層促進される。
【0017】次に、本発明の星型ナイロンの重合核は3
個以上のカルボキシル基を持っているので、通常の鎖状
高分子と比較して重合鎖1本あたりの分子量が低く、か
つ各重合鎖が重合核を介して結合しているという星型高
分子本来の構造的特徴が確保される。
【0018】更に、本第2発明の星型ナイロンの製造方
法においては、重合核となる芳香族化合物が他種の重合
開始剤を排除した条件下において溶融ナイロンモノマー
と均一に混合され、次いで前記芳香族化合物のカルボキ
シル基のそれぞれを重合の起点としてナイロンモノマー
の重合がおこなわれる。従って、他種の重合開始剤に起
因する直鎖状ナイロン分子の生成によって物性の向上を
妨げられることがない。
【0019】以上の点から、本発明によれば低い溶融粘
度と優れた機械的諸特性とを示す星型ナイロンが得られ
る。なお、星型ナイロンは直鎖状ナイロンに比べ短い重
合鎖が重合核を介して結合した構造であるため、耐熱性
の一つの指標であるガラス転移温度も高くなる。
【0020】次に、本第3発明の四置換カルボン酸は、
芳香族化合物の芳香環(ビフェニル環)における1つ置
き以上に隔たった位置の炭素ごとに、4個の重合開始基
(カルボキシル基)を備えており、上記第1、第2発明
における重合核として使用することができる新規化合物
である。
【0021】本第4発明の四置換カルボン酸の製造方法
は、本第3発明の四置換カルボン酸の有効な製造手段を
提供する。
【0022】通常、四置換カルボン酸を製造する場合に
は、1,3−ジカルボキシベンゼンの5−ジアゾニウム
塩を銅等を用いてカップリングする方法が考えられる
が、本発明者がこの方法を試行したところ、
【化2】 に示すジアゾ化合物が合成され、本第3発明の四置換カ
ルボン酸は合成されなかった。そこで本発明者は、合成
方法を種々検討して、上記本第4発明の四置換カルボン
酸の製造方法を完成するに至ったものである。
【0023】
【実施態様】次に、本第1〜第4発明の実施態様につい
て説明する。
【0024】本発明で用いる芳香族化合物とは、芳香環
を有する化合物やその誘導体全般を含む概念である。芳
香環には、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環
等と、複素環式のピリジン環、ピロール環、インドール
環、フラン環、チオフェン環、プリン環、キノリン環、
フェナントレン環、ポルフィリン環、フタロシアニン
環、ナフタロシアニン環等が含まれる。
【0025】ポルフィリン環、フタロシアニン環、ナフ
タロシアニン環は特に大型の環状構造体であり、ベンゼ
ン環等に比較して、1つ置き以上に隔たった位置の炭素
ごとに、より多くの重合開始基を設定することが可能で
あるという一般的な利点を期待できる。
【0026】本発明の芳香族化合物の骨格構造は、上記
の各種の芳香環あるいはそれらの縮合環のみで構成され
る場合もあり、また、芳香環が縮合することなく2個以
上結合したビフェニル、トリフェニル、ビピリジン等に
より構成される場合もある。更に、2個以上の芳香環の
間にアルキレン基、アリレン基、アリーレン基、ジアゾ
基、カルボニル基、エーテル基、アミド基、エステル
基、アミノ基等を含む部分を有する構造であっても良
い。
【0027】本発明の芳香族化合物において、芳香環の
うち重合開始基が結合していない位置の炭素には、水素
が結合されていても良く、あるいは星型ナイロンの生成
を障害しない各種の基が置換されていても良い。
【0028】本発明の芳香族化合物において、重合開始
基としてはアミノ基又はカルボキシル基が最も適してい
るが、ナイロンモノマーの重合開始作用を有する他種の
重合開始基も用いることができる。
【0029】上記の重合開始基は、芳香族化合物の芳香
環における1つ置き以上に隔たった位置の炭素ごとに置
換されているのが良い。なぜなら、芳香環の隣り合う位
置の炭素にそれぞれ重合開始基が置換されていると、前
記した重合鎖の分子内架橋が起こるほか、重合開始基相
互間でいわゆる立体障害やイミド閉環等の副反応が起き
やすく、望ましい物性の星型ナイロンを生成しないから
である。
【0030】また、重合開始基は芳香族化合物に3個以
上置換されているのが良い。なぜなら、芳香族化合物に
重合開始基が1個または2個しか置換されていないと、
これを起点として形成される重合鎖も1本または2本だ
けであり、従って分子全体として星型というより直鎖状
というべきナイロン分子が生成されるからである。更に
好ましくは、重合開始基が芳香族化合物に3個以上、1
0個以下置換されているのが良い。なぜなら、重合開始
基が10個以上となり分子内重合鎖が10本以上生成す
ると、星型ナイロンの核近傍の部分で分子内重合鎖が密
接に混み合い、前記した分子内架橋や結晶化特性の面で
好ましくないからである。
【0031】重合開始基は、必ずしも芳香環の炭素に直
接結合している必要はなく、特定の中間構造部分を介し
て結合していても良い。このような中間構造部分とし
て、アルキレン基、アリレン基、アリーレン基等がある
が、要するに重合開始基の重合開始作用と前記した重合
核による分子内重合鎖離隔作用とを障害しない限りにお
いて、中間構造部分の種類を問わない。
【0032】このような重合核の代表的なものをいくつ
か例示すると、次の通りである。 1,3,5−ベンゼントリカルボン酸(トリメシン酸) 3,5,3’,5’−ビフェニルトラカルボン酸2,4,6 −ピリジントリカルボン酸 3,5,3’,5’−ビピリジルテトラカルボン酸 1,3,5,7−ナフタレンテトラカルボン酸 1,3,6,8−アクリジンテトラカルボン酸 3,5,3’,5’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸 1,3,5−トリアミノベンゼン 1,3,5−トリアミノメチルベンゼン 3,5,3’,5’−テトラアミノビフェニル2,4,6 −トリアミノピリジン 3,5,3’,5’−テトラアミノビピリジル 1,3,5,7−テトラアミノナフタレン 1,3,6,8−テトラアミノアクリジン 3,5,3’,5’−テトラアミノベンゾフェノン
【0033】ポルフィリン系の重合核の代表的なものと
して、例えば
【化3】 に示すような無金属テトラキス(カルボキシフェニル)
ポルフィリン、アルミニウムテトラキス(カルボキシフ
ェニル)ポルフィリン、チタンテトラキス(カルボキシ
フェニル)ポルフィリン、ニッケルテトラキス(カルボ
キシフェニル)ポルフィリン、ロジウムテトラキス(カ
ルボキシフェニル)ポルフィリン等がある。
【0034】フタロシアニン系の重合核の代表的なもの
として、例えば
【化4】 に示すような無金属テトラカルボキシフタロシアニン、
クロロ(テトラカルボキシフタロシアニネート)アルミ
ニウム、(テトラカルボキシフタロシアニネート)コバ
ルト、(テトラカルボキシフタロシアニネート)銅、例
えば
【化5】 に示すような(テトラカルボキシフタロシアニネート)
ニッケル、(テトラカルボキシフタロシアニネート)
鉄、(テトラカルボキシフタロシアニネート)オキソバ
ナジウム、(テトラカルボキシフタロシアニネート)
鉛、(テトラカルボキシフタロシアニネート)マグネシ
ウム、(テトラカルボキシフタロシアニネート)錫、
(テトラカルボキシフタロシアニネート)亜鉛等があ
る。
【0035】ナフタロシアニン系の重合核の代表的なも
のとして、例えば
【化6】 に示すような無金属テトラカルボキシナフタロシアニン
や、例えば
【化7】 に示すような金属テトラカルボキシナフタロシアニン(
【化7】において、Mは金属原子を示す。)等がある。
【0036】ナイロンモノマーとしては特に制約はな
い。好ましくはバレロラクタム、カプロラクタム、2−
アザシクロドデカノン、2−アザシクロトリデカノン
(ラウロラクタム)、1,8−ジアザシクロテトラデカ
ン−2,7−ジオン等のナイロンモノマーを用いること
ができる。
【0037】通常のナイロンの重合は水あるいは少量の
酸の存在下で行うことが多いが、本第2発明の製造方法
においては、かかる水や酸あるいはその他のナイロンモ
ノマー重合開始作用を有する重合開始剤が混在すると直
鎖状ナイロンを生成するため、ナイロン重合にあたりこ
れらの重合開始剤は十分に排除する。
【0038】また、ナイロン重合工程は、減圧下(望ま
しくは10-2Torr程度の減圧下)で行うのが望まし
い。なぜなら、反応系物質に含まれている水や酸素を減
圧により排除できるからである。更にナイロン重合工程
は、封管中で行うのが好ましい。なぜなら、星型ナイロ
ンの重合反応が必ずしも迅速に進行しないことから、そ
の反応進行中において、揮発性であるナイロンモノマー
の揮散を防止しておく必要があるからである。
【0039】星型ナイロンの分子量は、重合核のカルボ
キシル基の数とナイロンモノマーとの仕込み比により決
まる。例えば、極く単純化していえば、カルボキシル基
1に対してナイロンモノマー100分子を加えて重合さ
せれば、ほぼ100量体が合成される。そして、本発明
の星型ナイロンの分子量は特に限定しないが、機械的特
性の良さと低い溶融粘度とを特に求める場合は、数平均
分子量Mnが5,000〜50,000の範囲にコント
ロールされていることが望ましく、とりわけ10,00
0〜30,000の範囲にコントロールされていること
が望ましい。
【0040】なお、上記の分子量は星型ナイロン全体の
分子量であり、分子内の各重合鎖あたりの分子量は、全
体の分子量を重合鎖の数で割った数にほぼ等しい。
【0041】本第4発明の製造方法において、1,3−
ジカルボキシ−5−ハロベンゼンにおけるハロゲンは、
臭素が好ましいが、他のハロゲン、即ち、ヨウ素、塩素
あるいはフッ素でも良い。
【0042】1,3−ジカルボキシ−5−ハロベンゼン
を脱ハロゲン縮合させるための金属触媒としては、周期
律表の10族に属するパラジウム、ニッケルあるいは白
金を用いる。
【0043】上記の脱ハロゲン縮合を起こさせるために
は、1,3−ジカルボキシ−5−ハロベンゼンを溶解状
態にしておく必要があり、また、上記触媒の活性を維持
するためには、水が存在する溶媒中に溶解しておくのが
良い。1,3−ジカルボキシ−5−ハロベンゼンをカ性
ソーダ等のアルカリで処理し、その2つのカルボキシル
基をアルカリ塩として水に対する溶解性を与えるのが最
も望ましい。
【0044】なお、工程省略のため、1,3−ジカルボ
キシ−5−ハロベンゼンをそのまま特定の有機溶媒に溶
解することもできる。特定の有機溶媒とは、ジメチルス
ルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−
ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等であ
る。これらは水とも混合する溶媒であり、かかる混合溶
媒を用いることもできる。
【0045】1,3−ジカルボキシ−5−ハロベンゼン
のカルボキシル基を、溶解性を考慮して予めアルカリ塩
としておいた場合は、脱ハロゲン縮合の結果として得ら
れる四置換カルボン酸もアルカリ塩となっている。この
場合、各種の酸、特に酸性度の高い無機酸で処理する
と、3,5,3’,5’−ビフェニルテトラカルボン酸
が得られる。
【0046】
【実施例】次に本第1〜第4発明の実施例について述べ
る。
【0047】(比較例1)予め十分に乾燥しておいた、
トリメシン酸6.37g及びε−カプロラクタム500
gを、ガラス容器に入れて真空ポンプで10-2Torr
に減圧下封管した。そしてこの封管容器をオーブン中に
おいて120°Cで2時間加熱しつつ振とうし、トリメ
シン酸及びε−カプロラクタムを溶融させるとともに均
一に混合させた。次いで静置状態として温度を250°
Cに上げ、重合反応を72時間続けさせた。次に、上記
の封管容器を冷却した後開封し、本比較例の粗製樹脂を
得た。
【0048】上記の粗製樹脂をガラス状態に凍結して粉
砕し、80°Cの温水で洗浄して未反応モノマーを除去
し、次いで真空乾燥により洗浄液を除去して、本比較例
の精製樹脂を得た。本比較例の精製樹脂が星型ナイロン
の分子構造を持っていることは、分子のカルボキシル基
末端(−COOH)の定量結果その他の構造確認手段に
よって確認した(比較例2以下についても、同様の確認
を行っている。)。本比較例の星型ナイロン樹脂は、3
本の重合鎖を有する分子量約13,200のナイロン6
の分子からなっている。
【0049】比較例1の上記精製樹脂の試料について、
ASTM D638Mに従って引張試験を行い、引張強
さ、引張弾性率及び引張伸びを評価した。その結果を表
1に示す。
【0050】
【表1】
【0051】比較例1の上記精製樹脂の試料について、
東洋製作所製のキャピログラフを用い、吐出ダイス径1
mmで230°Cと240°Cとにおける溶融粘度を測
定した。その結果をそれぞれ図1、図2に示す。
【0052】(比較例2)トリメシン酸の量を10.5
gとした点以外は比較例1と全く同じ内容で比較例2を
行い、星型ナイロンの精製樹脂を得た。本比較例の星型
ナイロン樹脂は、3本の重合鎖を有する分子量約8,3
00のナイロン6の分子からなっている。
【0053】比較例2の上記精製樹脂の試料について、
ASTM D638Mに従って引張試験を行い、引張強
さ、引張弾性率及び引張伸びを評価した。その結果を表
1に示す。
【0054】(実施例1)比較例1におけるトリメシン
酸6.37gに替え、3,5,3',5'−ビフェニルテ
トラカルボン酸11.0gを用いた点以外は比較例1と
全く同じ内容で実施例1を行い、星型ナイロンの精製樹
脂を得た。本実施例の星型ナイロン樹脂は、4本の重合
鎖を有する分子量約13,350のナイロン6の分子か
らなっている。
【0055】実施例1の上記精製樹脂の試料について、
ASTM D638Mに従って引張試験を行い、引張強
さ、引張弾性率及び引張伸びを評価した。その結果を表
1に示す。
【0056】実施例1の上記精製樹脂の試料について、
東洋製作所製のキャピログラフを用い、吐出ダイス径1
mmで230°Cと240°Cとにおける溶融粘度を測
定した。その結果をそれぞれ図1、図2に示す。
【0057】(比較例3)ε−カプロラクタム500g
に替え、2−アザシクロドデカノン810gを用いた点
以外は比較例1と全く同じ内容で比較例3を行い、星型
ナイロンの精製樹脂を得た。本比較例の星型ナイロン樹
脂は、3本の重合鎖を有する分子量約21,000のナ
イロン11の分子からなっている。
【0058】比較例3の上記精製樹脂の試料について、
ASTM D638Mに従って引張試験を行い、引張強
さ、引張弾性率及び引張伸びを評価した。その結果を表
1に示す。
【0059】(比較例4)ε−カプロラクタム500g
に替え、2−アザシクロトリデカノン872gを用いた
点以外は比較例1と全く同じ内容で比較例4を行い、星
型ナイロンの精製樹脂を得た。本比較例の星型ナイロン
樹脂は、3本の重合鎖を有する分子量約22,000の
ナイロン12の分子からなっている。
【0060】比較例4の上記精製樹脂の試料について、
ASTM D638Mに従って引張試験を行い、引張強
さ、引張弾性率及び引張伸びを評価した。その結果を表
1に示す。
【0061】(比較例5)比較例5として、通常のナイ
ロン6樹脂(分子量約13,000の直鎖状ナイロン分
子からなる。)の試料を用い、ASTM D638Mに
従って引張試験を行い、引張強さ、引張弾性率及び引張
伸びを評価した。その結果を表1に示す。
【0062】更に、この比較例5の試料について、東洋
製作所製のキャピログラフを用い、吐出ダイス径1mm
で230°Cと240°Cとにおける溶融粘度を測定し
た。その結果をそれぞれ図1、図2に示す。
【0063】(実施例1の評価)図1、図2及び表1よ
り明らかなように、本発明に係る実施例1の星型ナイロ
ンは、比較例1〜5の星型又は直鎖状ナイロンに比し、
溶融粘度、引張強さ、引張弾性率及び引張伸びの全てが
バランスよく高水準の値を示した。
【0064】
【0065】(実施例2)比較例1におけるトリメシン
酸に代え、テトラキス(4−カルボキシフェニル)ポル
フィリン1.04gを用い、ε−カプロラクタムの量を
17.13gに代え、その他の点は比較例1と同じ方法
で重合、精製を行って、ポルフィリン環を核とする分子
量約12,800の4本鎖星型ナイロンを得た。
【0066】(実施例3)比較例1におけるトリメシン
酸に代え、(テトラカルボキシフタロシアニネート)F
e(II)0.876gを用い、ε−カプロラクタムの
量を20.00gに代え、その他の点は比較例1と同じ
方法で重合、精製を行って、フタロシアニン環(Fe)
を核とする分子量約15,300の4本鎖星型ナイロン
を得た。
【0067】(実施例4)比較例1におけるトリメシン
酸に代え、(テトラカルボキシフタロシアニネート)N
i(II)0.879gを用い、ε−カプロラクタムの
量を20.00gに代え、その他の点は比較例1と同じ
方法で重合、精製を行って、フタロシアニン環(Ni)
を核とする分子量約15,100の4本鎖星型ナイロン
を得た。
【0068】(引張試験)実施例2〜4の各精製星型ナ
イロン試料について、ASTM D638Mに従って引
張試験を行い、引張強さ、引張弾性及び引張伸びを評価
した。その結果を表2に示す。
【0069】
【表2】
【0070】(溶融粘度の測定)実施例2〜4の各精製
星型ナイロン試料について、東洋製作所製のキャピログ
ラフを用い、吐出ダイス径1mmで230°Cにおける
溶融粘度を測定した。その際の剪断速度は1.217×
103 (1/sec)であった。測定結果を表3に示
す。
【0071】
【表3】
【0072】(実施例2〜4の評価)表2、表3より明
らかなように、実施例2〜4の星型ナイロンは、溶融粘
度、引張強さ、引張弾性率及び引張伸びの全てがバラン
スよく高水準の値を示した。
【0073】
【0074】(ガラス転移温度の測定)実施例1〜4及
び比較例1、5の星型ナイロン及び直鎖状ナイロンにつ
き、岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータVES−F
を用いて、動的粘弾性測定により、ガラス転位温度を求
めた。その結果を表4に示す。
【0075】
【表4】
【0076】表4より明らかなように、実施例1〜4の
星型ナイロンは、比較例1、5の星型又は直鎖状ナイロ
ンに比較して、耐熱性の一つの指標であるガラス転移温
度が高い。
【0077】(実施例5)本実施例においては、実施例
1で使用した重合核であり、化1に示す3,5,3',
5'−ビフェニルテトラカルボン酸を次のようにして合
成した。
【0078】1,3−ジカルボキシ−5−ブロモベンゼ
ン51.0gを水120mlと水酸化ナトリウム33.
3gの水溶液に溶解させ、これにPdCl2 ・2NaC
lを0.330g加えて温度を90°Cに上げて行っ
た。そしてその昇温過程で、水30ml、メタノール
6.66g、ギ酸9.57gを1時間かけて滴下した。
滴下終了後、90°Cの温度を保持して4時間攪拌し、
反応させた。
【0079】上記の反応の終了後、ろ過によりPdを除
去し、ろ液に水100mlを加えて氷冷しながら36%
の塩酸溶液90gを加えると白色の固体が析出した。こ
の白色固体をろ過により液相から分別し、ジメチルホル
ムアミドを用いた再結晶化操作によって精製した。収量
は13.0g(収率38.0%)であった。
【0080】上記の精製した白色結晶については、 1
−NMRやIRの測定並びに元素分析を行って、
【化1】に示す化学構造を有していることを確認した。
そして、これが未だ報告されていない新規な化合物であ
ることを知って、本発明者は、IUPAC(国際純正お
よび応用化学連合)の命名法に従い、これを3,5,
3’,5’−ビフェニルテトラカルボン酸と命名した。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、実施例1、比較例1及び比較例5のナ
イロン樹脂の230℃における溶融粘度の測定結果を表
すグラフである。
【図2】図2は、実施例1、比較例1及び比較例5のナ
イロン樹脂の240℃における溶融粘度の測定結果を表
すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉内 紀雄 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の1株式会社 豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭50−3193(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 69/00 - 69/50

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2個以上の芳香環を有する芳香族化合物
    において、該芳香環の1つ置き以上に隔たった位置の炭
    素ごとに置換された3個以上のアミノ基及び/又はカル
    ボキシル基のそれぞれを基点としてナイロンの重合鎖が
    形成されていることを特徴とする星型ナイロン。
  2. 【請求項2】 前記芳香族化合物がビフェニル系化合
    物、ポルフィリン系化合物及びフタロシアニン系化合物
    からなる群より選ばれる1種であることを特徴とする、
    請求項1に記載の星型ナイロン。
  3. 【請求項3】 前記芳香族化合物が3,5,3’,5’
    −ビフェニルテトラカルボン酸、テトラキス(4−カル
    ボキシフェニル)ポルフィリン、(テトラカルボキシフ
    タロシアニネート)Fe(II)及び(テトラカルボキシ
    フタロシアニネート)Ni(II)から選ばれる1種であ
    ることを特徴とする、請求項1又は2に記載の星型ナイ
    ロン。
  4. 【請求項4】 前記芳香族化合物が3,5,3’,5’
    −ビフェニルテトラカルボン酸又はテトラキス(4−カ
    ルボキシフェニル)ポルフィリンであることを特徴とす
    る、請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の星形ナ
    イロン。
  5. 【請求項5】 前記芳香族化合物が3,5,3’,5’
    −ビフェニルテトラカルボン酸であることを特徴とす
    る、請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載の星形ナ
    イロン。
  6. 【請求項6】 2個以上の芳香環を有し且つ該芳香環の
    1つ置き以上に隔たった位置の炭素ごとに3個以上のア
    ミノ基及び/又はカルボキシル基を置換した芳香族化合
    物を、他種の重合開始剤を排除した条件下において溶融
    ナイロンモノマーと均一に混合し、次いで前記芳香族化
    合物のカルボキシル基のそれぞれを重合の基点としてナ
    イロンモノマーを重合させることを特徴とする星形ナイ
    ロンの製造方法。
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