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JP4527508B2 - Degradation evaluation method for polyamide - Google Patents
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Description

本発明はポリアミドの劣化の程度を測定する方法に関する。   The present invention relates to a method for measuring the degree of degradation of a polyamide.

ポリアミドはアミド結合を有し、高分子鎖どうしがNHとCOとの間で水素結合により結ばれているため、高結晶性、高融点を示す。ポリアミドは、耐摩擦性、弾性、耐薬品性、染色性に優れており繊維材料として大量に使用されるほか、機械的特性、耐摩耗性、耐熱性、耐油性にも優れていることから、機械部品、電気部品等のエンジニアリングプラスチックやその他の成形品に広く利用されている。   Polyamide has an amide bond, and the polymer chains are linked by a hydrogen bond between NH and CO, and thus exhibits high crystallinity and a high melting point. Polyamide is excellent in abrasion resistance, elasticity, chemical resistance, and dyeability, and is used in large quantities as a fiber material, as well as excellent mechanical properties, abrasion resistance, heat resistance, and oil resistance. Widely used in engineering plastics such as machine parts and electrical parts, and other molded products.

上述のようにポリアミド材料は優れた特性を有する高分子化合物であるが、時間の経過とともに外力や化学変化等により徐々に劣化してくる。そのような劣化したポリアミド材料がどの程度劣化しているか、どのような要因により劣化したのか、そしてどの程度の強度を有しているのかを把握することは、例えば、ポリアミド材料の耐久性等の評価やポリアミドの劣化のメカニズムの解明等のために非常に重要である。   As described above, the polyamide material is a high molecular compound having excellent characteristics, but gradually deteriorates with time due to external force, chemical change, or the like. Understanding how much such deteriorated polyamide material has deteriorated, what factor it has deteriorated, and how strong it is, such as the durability of the polyamide material, etc. This is very important for evaluation and elucidation of the degradation mechanism of polyamide.

ポリアミドの劣化としては、剪断等の外力により高分子鎖が切断される機械的要因による劣化の他に、紫外線、熱又は加水分解等の作用により高分子鎖が化学変化又は結合開裂する化学的要因による劣化が挙げられる。これらの種々の作用によりポリアミド材料は劣化し、その結果、その機械的強度等が低下する。   Polyamide degradation includes chemical factors that cause polymer chains to undergo chemical changes or bond cleavage by the action of ultraviolet rays, heat, or hydrolysis in addition to degradation due to mechanical factors that cause the polymer chains to be broken by external forces such as shearing. Deterioration due to Due to these various actions, the polyamide material is deteriorated, and as a result, its mechanical strength and the like are lowered.

一般的に、ポリアミドの劣化の度合いは、例えば、所定の形状及び寸法の試験片を用いる引張試験(例えば、ASTM−D638−84)等の強度試験で測定される強度により評価されている。   In general, the degree of deterioration of polyamide is evaluated based on strength measured by a strength test such as a tensile test (for example, ASTM-D638-84) using a test piece having a predetermined shape and size.

しかしながら、上記のような強度試験を実施するためには所定の形状及び寸法の試験片を準備する必要があったり、測定操作等が煩雑であり、また、実際のポリアミド成形品等は曲面を有していたりするため試験片を準備できない場合が多く、その場合上記強度試験を行うことができないなど実用上の問題がある。また、上記強度試験では局所的に劣化しているような試験片(例えば、表面のみが劣化しているポリアミド材料等)についてその劣化箇所のみをピンポイントで評価することは不可能である。さらに、上記強度試験ではポリアミド材料の強度劣化が機械的剪断等の物理的(機械的)要因によるものなのか、又は加水分解等による化学的要因によるものなのかその原因・メカニズムを判断することができない。   However, in order to perform the strength test as described above, it is necessary to prepare a test piece having a predetermined shape and size, the measurement operation is complicated, and an actual polyamide molded product has a curved surface. In many cases, therefore, the test piece cannot be prepared. In this case, there is a practical problem that the strength test cannot be performed. Further, in the above-described strength test, it is impossible to pinpoint only the deteriorated portion of a test piece that is locally deteriorated (for example, a polyamide material that is deteriorated only on the surface). Furthermore, in the above strength test, it is possible to determine whether the strength deterioration of the polyamide material is due to physical (mechanical) factors such as mechanical shearing, or due to chemical factors such as hydrolysis. Can not.

化学的要因によるポリアミドの劣化を評価する方法としては、ポリアミドが化学的劣化により化学変化して生じた物質を定量する方法が考えられる。ポリアミド中の特定の物質を定量する方法としては、例えば可視紫外線吸収スペクトル分析によりその物質の特性吸収波長領域の吸光度を測定する方法が知られている(例えば、下記特許文献1)。しかしながら、この方法は、化学変化により生じる物質がその物質に特徴的な特性吸収波長領域を有することが必要であり、また、その特性吸収波長領域の吸光度が弱かったり、又はポリアミドの特性吸収波長領域と干渉したりする場合には採用できないなど解決すべき課題が多く残されている。
特開平9−281046号公報
As a method for evaluating the deterioration of the polyamide due to chemical factors, a method of quantifying a substance produced by chemically changing the polyamide due to the chemical deterioration can be considered. As a method for quantifying a specific substance in polyamide, for example, a method of measuring the absorbance in the characteristic absorption wavelength region of the substance by visible ultraviolet absorption spectrum analysis is known (for example, Patent Document 1 below). However, this method requires that the substance produced by the chemical change has a characteristic absorption wavelength region characteristic of the substance, and the absorbance in the characteristic absorption wavelength region is weak or the characteristic absorption wavelength region of polyamide. Many problems remain to be solved, such as being unable to adopt when interfering with.
JP-A-9-281046

本発明は、どのような試験片形状でも適用でき、また局所的な劣化度を測定することができ、さらには加水分解などの化学的要因及び酸素による熱的要因による劣化を正確に且つ容易に評価できるポリアミド系樹脂の劣化度評価方法を提供することを目的とする。   The present invention can be applied to any test piece shape, can measure the local deterioration degree, and can accurately and easily prevent deterioration due to chemical factors such as hydrolysis and thermal factors due to oxygen. An object of the present invention is to provide a method for evaluating the degree of deterioration of a polyamide-based resin that can be evaluated.

本発明者らは、ポリアミドの加水分解等による化学的劣化及び酸素による熱的劣化により生じるポリアミド鎖の末端カルボキシル基の量と機械的強度との間に相関関係があること、及び前記カルボキシル基は単にエステル化またはチオエステル化しただけでは紫外線吸収は測定できないが、前記カルボキシル基を特定のアルコール化合物またはチオアルコール化合物を用いて誘導体化して該特定基の紫外線吸収を測定することにより前記末端カルボキシル基量を正確に定量できることを見出し本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は、ポリアミド系樹脂の劣化度評価方法の発明であり、一般式(I):
The inventors of the present invention have a correlation between the amount of the terminal carboxyl group of the polyamide chain caused by chemical degradation due to hydrolysis of polyamide and the like and thermal degradation by oxygen and the mechanical strength, and the carboxyl group is Although the ultraviolet absorption cannot be measured simply by esterification or thioesterification, the amount of the terminal carboxyl group is determined by derivatizing the carboxyl group with a specific alcohol compound or thioalcohol compound and measuring the ultraviolet absorption of the specific group. Has been found to be accurately quantified, and the present invention has been completed.
That is, this invention is invention of the degradation degree evaluation method of a polyamide-type resin, General formula (I):

Figure 0004527508
(式中、Rは、炭素数1〜10のアルキレン基または炭素数1〜10のハロゲン化アルキレン基、R、R、R、R、及びRは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、ヒドロキシル基、ニトロ基及びアリール基からなる群より選択される基であり、R、R、R、R、及びRは、互いに隣接基同士で縮合芳香族環を形成してもよい。)
で表されるアルコール化合物、
または
一般式(II):
Figure 0004527508
(In the formula, R 1 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms or a halogenated alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 are each independently hydrogen. A group selected from the group consisting of an atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxyl group, a nitro group, and an aryl group R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 may form a condensed aromatic ring with adjacent groups.
An alcohol compound represented by
Or general formula (II):

Figure 0004527508
(式中、Rは、炭素数1〜10のアルキレン基または置換された炭素数1〜10のアルキレン基、R、R、R10、R11、及びR12は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、ヒドロキシル基、ニトロ基及びアリール基からなる群より選択される基であり、R、R、R10、R11、及びR12は、互いに隣接基同士で縮合芳香族環を形成してもよい。)
で表されるメルカプト化合物、
とポリアミド系樹脂とを反応させ、反応生成物の可視紫外線吸光度を測定することにより、その特定波長の吸光度の推移を見てポリアミド系樹脂の劣化度を判定する。
Figure 0004527508
(In the formula, R 7 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms or a substituted alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , and R 12 are each independently Selected from the group consisting of a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxyl group, a nitro group, and an aryl group. And R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , and R 12 may form a condensed aromatic ring with adjacent groups.
A mercapto compound represented by:
And the polyamide resin are reacted, and the visible ultraviolet absorbance of the reaction product is measured, and the degree of deterioration of the polyamide resin is determined by looking at the change in absorbance at the specific wavelength.

前記式(I)のアルコール化合物としてはベンジルアルコールが好ましく例示され、前記一般式(II)のメルカプト化合物としてはベンジルメルカプタンが好ましく例示される。   Preferred examples of the alcohol compound of the formula (I) include benzyl alcohol, and preferred examples of the mercapto compound of the general formula (II) include benzyl mercaptan.

ポリアミドの加水分解等による化学的劣化及び酸素による熱的劣化により生じるポリアミド鎖の末端カルボキシル基を特定のアルコール化合物またはチオアルコール化合物を用いて誘導体化することにより前記末端カルボキシル基量を正確に定量でき、ポリアミド系樹脂の劣化度を正確に且つ容易に評価できる。従来の劣化度評価方法は引張試験等により強度を評価するものであるので劣化の原因までは判断できなかったが、本発明の方法はポリアミド系樹脂の化学的な劣化及び酸素による熱的な劣化を評価するため、本発明の方法によりポリアミド系樹脂の劣化の原因やメカニズム等の解析が可能となる。また、本発明の方法は寸法や形状に関係なく微量のポリアミド試料があれば実施することができ、例えば、従来では劣化度を測定することが不可能であった曲面を有するポリアミド樹脂成形品等でも劣化度を測定することができる。   The amount of the terminal carboxyl group can be accurately determined by derivatizing the terminal carboxyl group of the polyamide chain caused by chemical degradation due to hydrolysis of polyamide, etc. and thermal degradation by oxygen with a specific alcohol compound or thioalcohol compound. In addition, the degree of deterioration of the polyamide-based resin can be accurately and easily evaluated. Since the conventional degradation degree evaluation method is to evaluate the strength by a tensile test or the like, the cause of the degradation could not be judged, but the method of the present invention is a chemical degradation of the polyamide resin and a thermal degradation due to oxygen. Therefore, the method of the present invention makes it possible to analyze the cause and mechanism of deterioration of the polyamide-based resin. In addition, the method of the present invention can be carried out if there is a very small amount of polyamide sample regardless of the size and shape, for example, a polyamide resin molded product having a curved surface, for which it was impossible to measure the degree of deterioration conventionally. But the degree of degradation can be measured.

以下に、本発明を詳細に記述する。
化学的要因によるポリアミドの劣化としてはポリアミドの加水分解が考えられ、熱的要因によるポリアミドの劣化としてはポリアミドの酸化分解が考えられる。その場合、ポリアミド鎖中のアミド結合は加水分解及び酸化分解等により切断されてポリアミド鎖は低分子量化し、その結果、ポリアミドの機械的強度が低下するものと思われる。
The present invention is described in detail below.
Polyamide degradation due to chemical factors can be considered as hydrolysis of polyamides, and polyamide degradation due to thermal factors can be attributed to oxidative degradation of polyamides. In that case, the amide bond in the polyamide chain is cleaved by hydrolysis, oxidative decomposition or the like, and the polyamide chain is lowered in molecular weight. As a result, it is considered that the mechanical strength of the polyamide is lowered.

この加水分解によりポリアミド鎖中のアミド結合はアミノ基とカルボキシル基とになる。したがって、ポリアミド系樹脂中に含まれるカルボキシル基を定量することによりポリアミド系樹脂の化学的劣化及び熱的劣化の度合い、ひいては強度劣化の度合いを評価・推測することができる。   By this hydrolysis, the amide bond in the polyamide chain becomes an amino group and a carboxyl group. Therefore, by quantifying the carboxyl group contained in the polyamide resin, it is possible to evaluate and estimate the degree of chemical and thermal deterioration of the polyamide resin, and hence the degree of strength deterioration.

本発明でいう「ポリアミド系樹脂」とは、1種以上のポリアミドを含有する樹脂を意味し、例えば、1種類のポリアミドからなる単成分樹脂だけでなく、2種以上のポリアミドを含む樹脂、及び樹脂構成成分としてポリアミドとポリアミド以外の他の高分子化合物とを含むポリマーブレンド等の多成分樹脂等、さらにはそれらの成形品及び繊維等の成形物をも含む。また、ポリアミド鎖は他の高分子鎖と化学結合して、例えば、ブロックポリマー、グラフトポリマー等を形成したものであってもよい。   The “polyamide resin” as used in the present invention means a resin containing one or more polyamides, for example, not only a single-component resin composed of one type of polyamide, but also a resin containing two or more types of polyamides, and A multicomponent resin such as a polymer blend containing polyamide and a polymer compound other than polyamide as a resin component, and a molded product such as a molded product or fiber thereof are also included. The polyamide chain may be chemically bonded to other polymer chains to form, for example, a block polymer or a graft polymer.

本発明の方法で劣化度の測定の対象となるポリアミドとしては、高分子鎖中にアミド結合を有するものであれば特に限定されるものではなく、天然高分子及び合成高分子のいずれのものでも用いることができる。   The polyamide for which the degree of degradation is measured by the method of the present invention is not particularly limited as long as it has an amide bond in the polymer chain, and any of natural polymers and synthetic polymers can be used. Can be used.

合成高分子のポリアミドとしては、例えば、ナイロン(商標名)が挙げられる。ナイロンはジアミン化合物とジカルボン酸化合物との縮合重合により得られるか、又はラクタム化合物の開環重合により得ることができる。   Examples of the synthetic polymer polyamide include nylon (trade name). Nylon can be obtained by condensation polymerization of a diamine compound and a dicarboxylic acid compound, or can be obtained by ring-opening polymerization of a lactam compound.

上記ジアミン化合物の具体例としては、例えば、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、2,2,4−/2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、5-メチルノナメチレンジアミン、p−フェニレンジアミン、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、1,4−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス−p−アミノシクロヘキシルメタン、ビス−p−アミノシクロヘキシルプロパン、イソホロンジアミン等が挙げられる。   Specific examples of the diamine compound include tetramethylene diamine, hexamethylene diamine, undecamethylene diamine, dodecamethylene diamine, 2,2,4- / 2,4,4-trimethylhexamethylene diamine, and 5-methylnona. Methylenediamine, p-phenylenediamine, m-xylylenediamine, p-xylylenediamine, 1,3-bisaminomethylcyclohexane, 1,4-bisaminomethylcyclohexane, bis-p-aminocyclohexylmethane, bis-p- Examples include aminocyclohexylpropane and isophoronediamine.

上記ジカルボン酸の具体例としては、例えば、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−ジクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ダイマー酸等が挙げられる。   Specific examples of the dicarboxylic acid include, for example, adipic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-dichlorohexanedicarboxylic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, Naphthalenedicarboxylic acid, dimer acid, etc. are mentioned.

上記ラクタム化合物の具体例としては、例えば、ε−カプロラクタム、エナントラクタム、ω−ラウロラクタム等が挙げられる。   Specific examples of the lactam compound include ε-caprolactam, enantolactam, ω-laurolactam, and the like.

上記構成成分を単独で又は二種以上の混合物で、或いは他のモノマーをさらに混合して重合に供され、そうして得られるポリアミドホモポリマー及び/又はコポリマーを含む樹脂を本発明の方法の対象とすることができる。   The above-mentioned constituents are used alone or in a mixture of two or more, or are further mixed with other monomers for polymerization, and the resin containing the polyamide homopolymer and / or copolymer thus obtained is the subject of the method of the present invention. It can be.

上記構成成分から直鎖型の脂肪族ポリアミド、又は主鎖に芳香環を有するポリアミドを得ることができる。   A linear aliphatic polyamide or a polyamide having an aromatic ring in the main chain can be obtained from the above components.

上記構成成分から得られるポリアミドのうち直鎖型の脂肪族ポリアミドは下記式で表される。   Of the polyamides obtained from the above components, a linear aliphatic polyamide is represented by the following formula.

Figure 0004527508
(式中、m、n及びxは、それぞれ独立に、1以上の整数を表す。)
Figure 0004527508
(In the formula, m, n and x each independently represents an integer of 1 or more.)

通常、上記式(a)及び(b)のポリアミドは、それぞれ「ナイロン m (n+2)」及び「ナイロン(n+1)」と呼ばれる。   Usually, the polyamides of the above formulas (a) and (b) are called “nylon m (n + 2)” and “nylon (n + 1)”, respectively.

本発明の方法で用いることのできるポリアミドの具体例としては、例えば、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン116、ナイロン612等が挙げられる。   Specific examples of the polyamide that can be used in the method of the present invention include nylon 6, nylon 66, nylon 610, nylon 11, nylon 12, nylon 116, nylon 612, and the like.

本発明の方法では、分解したポリアミド鎖の末端に生じるカルボキシル基の量を定量することによりポリアミド系樹脂の劣化度を評価する。   In the method of the present invention, the degree of deterioration of the polyamide-based resin is evaluated by quantifying the amount of carboxyl groups generated at the ends of the decomposed polyamide chain.

ポリアミド中のある特定の物質又は官能基の含有量を定量する方法として、その物質に固有の特性吸収を検出する可視紫外線吸収スペクトル分析による方法が知られている。本発明の方法では、ポリアミドの加水分解及び熱分解等により生じる末端カルボキシル基の特性吸収を検出することが考えられる。しかしながら、カルボキシル基は無修飾のままでは可視紫外線吸収スペクトル分析装置では感度が弱いため検出することはできない。そこで、カルボキシル基を定量する方法として、検出に適した可視紫外線特性吸収を有する原子団等でカルボキシル基を修飾し、その修飾カルボキシル基を検出する方法を発明した。   As a method for quantifying the content of a specific substance or functional group in polyamide, a method by visible ultraviolet absorption spectrum analysis for detecting characteristic absorption specific to the substance is known. In the method of the present invention, it is conceivable to detect characteristic absorption of the terminal carboxyl group caused by hydrolysis and thermal decomposition of polyamide. However, if the carboxyl group is left unmodified, it cannot be detected because the sensitivity is weak in the visible ultraviolet absorption spectrum analyzer. Therefore, as a method for quantifying the carboxyl group, a method has been invented in which the carboxyl group is modified with an atomic group or the like having a visible ultraviolet characteristic absorption suitable for detection, and the modified carboxyl group is detected.

本発明者らは劣化ポリアミド系樹脂中のカルボキシル基を容易に検出できる方法について鋭意検討したところ、上記一般式(I)で表されるアルコール化合物または一般式(II)で表されるメルカプト化合物でカルボキシル基を修飾することにより、ポリアミド系樹脂の劣化度を可視紫外線吸収吸光度分析で感度よく正確に定量できることを見出した。   The present inventors diligently studied a method for easily detecting a carboxyl group in a deteriorated polyamide-based resin. As a result, the alcohol compound represented by the general formula (I) or the mercapto compound represented by the general formula (II) was used. It has been found that by modifying the carboxyl group, the degree of deterioration of the polyamide-based resin can be accurately and accurately quantified by visible UV absorption absorbance analysis.

〜R、R〜R12における置換基の具体例は以下のとおりである。
ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素等が挙げられ、フッ素が好ましい。
Specific examples of the substituent in R 2 to R 6 and R 8 to R 12 are as follows.
Examples of the halogen atom include fluorine, chlorine, bromine and iodine, and fluorine is preferred.

炭素数1〜20のアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、イソブチル、1−ペンチル、2−ペンチル、3−ペンチル、2−メチルブチル、3−メチルブチル、2,2−ジメチルプロピル、1,2−ジメチルプロピル、ヘキシル等が挙げられ、炭素数1〜4のアルキル基が特に好ましい。あるいは、RとR、RとR、RとR、RとRのそれぞれが一緒になって、アルキレン基−(CH−(nは、1〜20、好ましくは1〜4の整数。)を形成しても良くまたは芳香族環を形成してもよい。同様に、RとR、RとR10、R10とR11、R11とR12のそれぞれが一緒になって、アルキレン基−(CH−(nは、1〜20、好ましくは1〜4の整数。)を形成しても良くまたは芳香族環を形成してもよい。 Examples of the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, isobutyl, 1-pentyl, 2-pentyl, 3-pentyl, 2-methylbutyl, 3 -Methylbutyl, 2,2-dimethylpropyl, 1,2-dimethylpropyl, hexyl and the like can be mentioned, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is particularly preferable. Alternatively, R 2 and R 3 , R 3 and R 4 , R 4 and R 5 , R 5 and R 6 are combined together to form an alkylene group — (CH 2 ) n — (n is 1 to 20, Preferably an integer of 1 to 4.) or an aromatic ring. Similarly, each of R 8 and R 9 , R 9 and R 10 , R 10 and R 11 , R 11 and R 12 is combined to form an alkylene group — (CH 2 ) n — (n is 1 to 20 , Preferably an integer from 1 to 4.) or an aromatic ring.

アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基等が挙げられる。   Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, and an anthranyl group.

式(I)で表されるアルコール化合物及び式(II)で表されるメルカプト化合物は、市販のものを用いてもよいし、又は公知の化学合成技術により容易に製造することができる。   As the alcohol compound represented by the formula (I) and the mercapto compound represented by the formula (II), commercially available products may be used, or they can be easily produced by a known chemical synthesis technique.

式(I)で表されるアルコール化合物及び式(II)で表されるメルカプト化合物は、劣化ポリアミド系樹脂中の末端カルボキシル基と選択的且つ定量的に反応して、下記一般式(I’):   The alcohol compound represented by the formula (I) and the mercapto compound represented by the formula (II) react selectively and quantitatively with the terminal carboxyl group in the deteriorated polyamide-based resin, and the following general formula (I ′) :

Figure 0004527508
(式中、R1〜R6は前記と同義である。)
又は、下記一般式(II'):
Figure 0004527508
(In the formula, R1 to R6 have the same meanings as described above.)
Or the following general formula (II '):

Figure 0004527508
(式中、R7〜R12は前記と同義である。)
で表されるように、エステル結合またはチオエステル結合を形成する。
Figure 0004527508
(In the formula, R7 to R12 have the same meanings as described above.)
As shown, an ester bond or a thioester bond is formed.

式(I)で表されるアルコール化合物及び式(II)で表されるメルカプト化合物は、230nm以上の波長領域に可視紫外線吸収の特性があるため、ポリアミドによる可視紫外線吸収(〜230nm)の干渉を受けずに吸光度を測定することが可能である。   Since the alcohol compound represented by the formula (I) and the mercapto compound represented by the formula (II) have the property of absorbing visible ultraviolet rays in a wavelength region of 230 nm or more, they interfere with visible ultraviolet absorption (up to 230 nm) by the polyamide. It is possible to measure the absorbance without receiving.

下記表1に、一般式(I)で表されるアルコール化合物の具体例とその吸収波長を例示する。同様に、下記表2に、一般式(II)で表されるメルカプト化合物の具体例とその吸収波長を例示する。   Table 1 below illustrates specific examples of the alcohol compound represented by the general formula (I) and the absorption wavelength thereof. Similarly, specific examples of the mercapto compound represented by the general formula (II) and the absorption wavelength thereof are illustrated in Table 2 below.

Figure 0004527508
Figure 0004527508

Figure 0004527508
Figure 0004527508

式(I)で表されるアルコール化合物または式(II)で表されるメルカプト化合物による劣化ポリアミド系樹脂のカルボキシル基の修飾は、公知のエステル合成法により行うことができ、例えば、以下のようにして行うことができる。   The modification of the carboxyl group of the deteriorated polyamide resin with the alcohol compound represented by the formula (I) or the mercapto compound represented by the formula (II) can be performed by a known ester synthesis method. Can be done.

劣化度を測定するポリアミド系樹脂を溶媒に溶解する。溶媒としては、ポリアミド系樹脂を溶解し、ポリアミド系樹脂やアルデヒド化合物と化学反応しないものであれば特に限定されず、例えば、ヘキサフルオロイソプロパノール、2,2,2−トリフルオロエタノール等のフッ素系溶剤等が挙げられる。   A polyamide resin for measuring the degree of deterioration is dissolved in a solvent. The solvent is not particularly limited as long as it dissolves the polyamide-based resin and does not chemically react with the polyamide-based resin or the aldehyde compound. For example, a fluorine-based solvent such as hexafluoroisopropanol or 2,2,2-trifluoroethanol. Etc.

次いで、これに式(I)で表されるアルコール化合物または式(II)で表されるメルカプト化合物を添加し、ポリアミド系樹脂中のカルボキシル基と式(I)で表されるアルコール化合物または式(II)で表されるメルカプト化合物との誘導体化反応を行なう。   Next, an alcohol compound represented by formula (I) or a mercapto compound represented by formula (II) is added thereto, and the carboxyl group in the polyamide resin and the alcohol compound or formula represented by formula (I) ( A derivatization reaction with the mercapto compound represented by II) is performed.

この誘導体化反応は、通常、10〜100℃、好ましくは10〜50℃、更に好ましくは20〜30℃で、0.1〜100時間、好ましくは3〜24時間行なう。   This derivatization reaction is usually carried out at 10 to 100 ° C., preferably 10 to 50 ° C., more preferably 20 to 30 ° C., for 0.1 to 100 hours, preferably 3 to 24 hours.

上記カップリング反応により得られるカップリング生成物を常法により精製して上記式(I‘)のエステル化合物又は(II’)のチオエステル化合物を得る。   The coupling product obtained by the above coupling reaction is purified by a conventional method to obtain the ester compound of the above formula (I ′) or the thioester compound of (II ′).

次いで、上記式(I‘)のエステル化合物又は(II’)のチオエステル化合物を、一般的な可視紫外線吸光度測定法により吸光度を測定する。測定波長は、ポリアミド系樹脂の吸収波長と干渉しない波長領域であれば特に限定されないが、用いるアルコール化合物またはメルカプト化合物の特性吸収波長が好ましい。例えば、表1及び表2に示したように、アルコール化合物としてベンジルアルコールを用いた場合には、285nmで測定するのが好ましく、メルカプト化合物としてベンジルメルカプタンを用いた場合には、269nmで測定するのが好ましい。   Next, the absorbance of the ester compound of the above formula (I ′) or the thioester compound of (II ′) is measured by a general visible ultraviolet absorbance measurement method. The measurement wavelength is not particularly limited as long as it does not interfere with the absorption wavelength of the polyamide-based resin, but the characteristic absorption wavelength of the alcohol compound or mercapto compound to be used is preferable. For example, as shown in Table 1 and Table 2, when benzyl alcohol is used as the alcohol compound, measurement is preferably performed at 285 nm, and when benzyl mercaptan is used as the mercapto compound, measurement is performed at 269 nm. Is preferred.

可視紫外線吸光度測定により測定される式(I)又は(II)の化合物に由来する特性吸収波長の吸光度が大きいほどポリアミド系樹脂中のカルボキシル基量が多いことを意味し、即ち、加水分解及び熱分解等によりポリアミドのアミド結合等が開裂してポリアミド系樹脂の劣化が進んでいることを意味する。実際、本発明の方法により評価したポリアミド系樹脂の劣化度と従来の劣化評価方法である引張試験等により測定された強度試験結果との間には密接な相関関係が認められた。   The greater the absorbance at the characteristic absorption wavelength derived from the compound of formula (I) or (II) measured by visible UV absorbance measurement, the greater the amount of carboxyl groups in the polyamide resin, i.e. hydrolysis and heat. It means that the amide bond or the like of the polyamide is cleaved due to decomposition or the like and the deterioration of the polyamide resin is progressing. In fact, a close correlation was observed between the degree of deterioration of the polyamide-based resin evaluated by the method of the present invention and the strength test result measured by a tensile test or the like, which is a conventional deterioration evaluation method.

以下に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
「実施例:ナイロン6の劣化度評価」
(1)ポリアミド系樹脂
ポリアミド系樹脂としてナイロン6を用いた。ナイロン6は未劣化のものと、それを加水分解して劣化させた加水分解品(150℃で24時間、及び48時間加水分解したもの)とを用いた。
(2)ナイロン6とアルコール化合物とのカップリング反応(誘導体化反応)
アルコール化合物としてベンジルアルコールを用いた。上記サンプル(ナイロン6)0.1gをヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)10ml中で溶解させた後、ベンジルアルコール10mlと縮合剤ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCCI)を加え、エバポレータでHFIPを除去する。室温で16時間、ベンジルアルコールによるエステル化反応させた。この反応溶液をメタノール中で析出させ、析出した誘導体をクロロホルムで洗浄し乾燥させた。
(3)エステル化合物の可視紫外線吸光度測定
上記(2)で得られたエステル化合物をヘキサフルオロイソプロパノールに溶解して濃度0.01g/10mlの吸光度測定用試料を調製し、これを測定波長283nmで吸光度を測定した。その結果を図1に示す。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.
"Example: Evaluation of deterioration degree of nylon 6"
(1) Polyamide resin Nylon 6 was used as a polyamide resin. Nylon 6 used an undegraded one and a hydrolyzed product obtained by hydrolyzing it (hydrolyzed at 150 ° C. for 24 hours and 48 hours).
(2) Coupling reaction between nylon 6 and alcohol compound (derivatization reaction)
Benzyl alcohol was used as the alcohol compound. After 0.1 g of the above sample (nylon 6) is dissolved in 10 ml of hexafluoroisopropanol (HFIP), 10 ml of benzyl alcohol and a condensing agent dicyclohexylcarbodiimide (DCCI) are added, and HFIP is removed by an evaporator. Esterification with benzyl alcohol was carried out at room temperature for 16 hours. This reaction solution was precipitated in methanol, and the precipitated derivative was washed with chloroform and dried.
(3) Visible UV absorbance measurement of ester compound The ester compound obtained in (2) above was dissolved in hexafluoroisopropanol to prepare a sample for absorbance measurement at a concentration of 0.01 g / 10 ml, and this was measured at a measurement wavelength of 283 nm. Was measured. The result is shown in FIG.

また、未劣化ナイロン6及び加水分解処理ナイロン6について、ASTM−D638−84に準拠して下記の条件で引張強度試験を行なった。引張強度試験の結果も図1に併せて示す。
試験片厚さ :3.2mm
ダンベル平行部長さ:50mm
試験速度 :10mm/min(チャック間距離:114mm)
試験温度 :23℃
Further, undegraded nylon 6 and hydrolyzed nylon 6 were subjected to a tensile strength test under the following conditions in accordance with ASTM-D638-84. The results of the tensile strength test are also shown in FIG.
Test piece thickness: 3.2 mm
Dumbbell parallel part length: 50mm
Test speed: 10 mm / min (distance between chucks: 114 mm)
Test temperature: 23 ° C

図1の結果より、吸光度が大きいものほど、即ち、加水分解により生成したカルボキシル基の量が多いものほど引張強度が低下しており、本発明の方法によりポリアミド系樹脂の劣化度を化学的な側面から正確に評価できることが分かる。   From the results of FIG. 1, the tensile strength decreases as the absorbance increases, that is, as the amount of carboxyl groups generated by hydrolysis decreases, and the degradation degree of the polyamide-based resin is chemically reduced by the method of the present invention. It turns out that it can be evaluated accurately from the side.

図2に、誘導体化なしのナイロン6(吸収(1))と、誘導体化した未劣化のナイロン6(吸収(2))と、誘導体化したナイロン6を加水分解して劣化させた加水分解品、即ち150℃で24時間加水分解したもの(吸収(3))、150℃で48時間加水分解したもの(吸収(4))及び150℃で72時間加水分解したもの(吸収(5))の可視紫外線吸光度測定を示す。可視紫外線吸光度測定は、上記の各ナイロン6をヘキサフルオロイソプロパノールに溶解して濃度0.01g/10mlの吸光度測定用試料を調製し、これの吸光度を測定した。   FIG. 2 shows a non-derivatized nylon 6 (absorption (1)), a derivatized undegraded nylon 6 (absorption (2)), and a hydrolyzed product obtained by hydrolyzing the derivatized nylon 6 That is, those hydrolyzed at 150 ° C. for 24 hours (absorption (3)), those hydrolyzed at 150 ° C. for 48 hours (absorption (4)), and those hydrolyzed at 150 ° C. for 72 hours (absorption (5)). The visible ultraviolet absorbance measurement is shown. In the visible ultraviolet absorbance measurement, the above nylon 6 was dissolved in hexafluoroisopropanol to prepare a sample for absorbance measurement at a concentration of 0.01 g / 10 ml, and the absorbance was measured.

図2の結果より、誘導体化なしのナイロン6(吸収(1))では見られない吸収が、ポリアミド系樹脂の劣化が進行するに伴って(吸収(2)〜吸収(5))、283nmでの吸光度が大きくなっている。即ち、本発明の方法によりポリアミド系樹脂の劣化度を化学的な側面から正確に評価できることが分かる。   From the results shown in FIG. 2, the absorption that is not seen with nylon 6 (absorption (1)) without derivatization is observed at 283 nm as the deterioration of the polyamide-based resin proceeds (absorption (2) to absorption (5)). The absorbance of is increased. That is, it can be seen that the degradation degree of the polyamide-based resin can be accurately evaluated from the chemical aspect by the method of the present invention.

本発明により、ポリアミド系樹脂の劣化の原因やメカニズム等の解析が可能となる。また、本発明の方法は寸法や形状に関係なく微量のポリアミド試料があれば実施することができ、例えば、従来では劣化度を測定することが不可能であった曲面を有するポリアミド樹脂成形品等でも劣化度を測定することができる。   According to the present invention, it is possible to analyze the cause and mechanism of deterioration of a polyamide-based resin. In addition, the method of the present invention can be carried out if there is a very small amount of polyamide sample regardless of the size and shape, for example, a polyamide resin molded product having a curved surface, for which it was impossible to measure the degree of deterioration conventionally. But the degree of degradation can be measured.

未劣化及び劣化ナイロン6の可視紫外線吸光度測定結果と引張試験の試験結果とを示すグラフである。It is a graph which shows the visible ultraviolet light absorbency measurement result and the test result of a tensile test of undeteriorated and a deteriorated nylon 6. 加水分解劣化ナイロン6の誘導体化後の可視紫外線吸光度測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the visible ultraviolet light absorbency measurement result after derivatization of the hydrolysis degradation nylon 6. FIG.

Claims (3)

一般式(I):
Figure 0004527508
(式中、Rは、炭素数1〜10のアルキレン基または炭素数1〜10のハロゲン化アルキレン基、R、R、R、R、及びRは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、ヒドロキシル基、ニトロ基及びアリール基からなる群より選択される基であり、R、R、R、R、及びRは、互いに隣接基同士で縮合芳香族環を形成してもよい。)
で表されるアルコール化合物、
または
一般式(II):
Figure 0004527508
(式中、Rは、炭素数1〜10のアルキレン基または炭素数1〜10のハロゲン化アルキレン基、R、R、R10、R11、及びR12は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、ヒドロキシル基、ニトロ基及びアリール基からなる群より選択される基であり、R、R、R10、R11、及びR12は、互いに隣接基同士で縮合芳香族環を形成してもよい。)
で表されるメルカプト化合物、
とポリアミド系樹脂とを反応させ、反応生成物の可視紫外線吸光度を測定することを含むポリアミド系樹脂の劣化度評価方法。
Formula (I):
Figure 0004527508
(In the formula, R 1 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms or a halogenated alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 are each independently hydrogen. A group selected from the group consisting of an atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxyl group, a nitro group, and an aryl group R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 may form a condensed aromatic ring with adjacent groups.
An alcohol compound represented by
Or general formula (II):
Figure 0004527508
(Wherein R 7 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms or a halogenated alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , and R 12 are each independently hydrogen. A group selected from the group consisting of an atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxyl group, a nitro group, and an aryl group R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , and R 12 may form a condensed aromatic ring with adjacent groups.
A mercapto compound represented by:
A method for evaluating the degree of deterioration of a polyamide resin, which comprises reacting a polyamide resin with a resin and measuring the visible ultraviolet absorbance of the reaction product.
前記式(I)のアルコール化合物がベンジルアルコールであることを特徴とする請求項1記載の方法。   2. A process according to claim 1, wherein the alcohol compound of formula (I) is benzyl alcohol. 一般式(II)のメルカプト化合物がベンジルメルカプタンであることを特徴とする請求項1記載の方法。   2. The process according to claim 1, wherein the mercapto compound of the general formula (II) is benzyl mercaptan.
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