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JPS6313445B2 - - Google Patents
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JPS6313445B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6313445B2
JPS6313445B2 JP56022810A JP2281081A JPS6313445B2 JP S6313445 B2 JPS6313445 B2 JP S6313445B2 JP 56022810 A JP56022810 A JP 56022810A JP 2281081 A JP2281081 A JP 2281081A JP S6313445 B2 JPS6313445 B2 JP S6313445B2
Authority
JP
Japan
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poly
phenylene terephthalamide
reaction
polyalkylene terephthalate
terephthalate
Prior art date
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Expired
Application number
JP56022810A
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English (en)
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JPS57137321A (en
Inventor
Motoo Takayanagi
Yoshifumi Murata
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KURARE KK
Original Assignee
KURARE KK
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Publication date
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Publication of JPS6313445B2 publication Critical patent/JPS6313445B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、芳香族ポリエステルアミドの製造法
に関する。さらに詳しくは、ポリアルキレンテレ
フタレート溶液と、一般式 〔式中、R1、R2はいずれか一方が炭素数3〜5
のアルキル基であり、他方は水素である。また、
R3は水素、低級アルキル基、または低級アルコ
キシ基を表わし、nは2または2以上の数を表わ
す。〕 で表わされるポリ(p−フエニレンテレフタルア
ミド)溶液とを均一に混合せしめた後、固相状態
で反応せしめることを特徴とする芳香族ポリエス
テルアミドの製造法に関する。 テレフタル酸と脂肪酸ジオールとから得られる
ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレ
フタレートなどのポリアルキレンテレフタレート
は、その優れた機械的性質、耐熱性、耐化学薬品
性によつて、繊維、フイルム、その他の成形品と
して広く利用されている。しかしながら、ポリエ
チレンテレフタレートを例にとれば、繊維、フイ
ルムにおいては一軸方向あるいは二軸方向に配向
させることにより、強力、弾性率等を向上させる
ことができるものの、例えばタイヤコード、磁気
テープなどではさらに高強力、高弾性率のものが
望まれるようになつた。さらに、成形品用途とし
て用いられる場合、ポリエチレンテレフタレート
およびポリブチレンテレフタレートともに寸法安
定性、可使用範囲を決める一つの指標であるガラ
ス転移温度もしくはガラス転移温度領域が一般的
に低く、これによつて成形体の剛性喪失が比較的
低温度で引き起こされるため、ガラス転移温度、
もしくはガラス転移温度領域の向上が要望されて
いる。 このような現状にあつて上述の要求に答えんが
為、特開昭54−65747号においては剛直性高分子
を混合する方法が提案されている。しかしなが
ら、代表的な剛直性高分子であるポリ(p−フエ
ニレンテレフタルアミド)はナイロンには容易に
混合できるものの、ポリアルキレンテレフタレー
トに混合することは困難であつた。その理由は、
ポリ(p−フエニレンテレフタルアミド)は融点
が非常に高いかあるいは不融であり、またポリア
ルキレンテレフタレートとの間に共通溶媒もない
ためである。また、特開昭54−125271号及び特開
昭55−123621号においては芳香族アミド共重合ポ
リエステルが提案されているが、芳香族アミドが
連続して繰り返されていないために、大きな効果
は得られていない。また、ポリ(p−フエニレン
テレフタルアミド)をポリアルキレンテレフタレ
ートに共重合すれば、大きな改良効果を得られる
ことが期待されるが、ポリ(p−フエニレンテレ
フタルアミド)は上述したようにポリアルキレン
テレフタレートと混合し難く、したがつて共重合
反応を行なうことは困難であつた。 本発明者らは、ポリ(p−フエニレンテレフタ
ルアミド)をポリアルキレンテレフタレートに共
重合する方法について種々検討した結果、ポリ
(p−フエニレンテレフタルアミド)の末端に特
定のフエノール誘導体を結合することによりポリ
アルキレンテレフタレートとの均一な混合が可能
となり、その結果共重合も可能となることを見い
出し本発明に到達した。なお、ここで言う均一な
混合とは1μ以下の微視的領域において一様に分
散された状態を言う。 本発明においては、ポリ(p−フエニレンテレ
フタルアミド)として下記の一般式で表わされる
ものを使用する点に最大の特徴を有する。 この末端に特定のフエノール誘導体が結合した
ポリ(p−フエニレンテレフタルアミド)は、フ
エノール誘導体が結合していないものにくらべて
溶媒への溶解性が飛躍的に向上し、ポリアルキレ
ンテレフタレートと共通溶媒を有するようになる
ので、ポリアルキレンテレフタレートと均一に混
合せしめることが可能となる。そしてその結果、
ポリアルキレンテレフタレートとの反応が可能と
なるのである。 本発明において使用する上記の一般式で表わさ
れるポリ(p−フエニレンテレフタルアミド)は
R1、R2のいずれか一方が、炭素数3〜5のアル
キル基であることが必要である。炭素数3〜5の
アルキル基としては、n−プロピル基、iso−プ
ロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、tert
−ブチル基、n−ペンチル基、iso−ペンチル基、
tert−ペンチル基をあげることができる。このな
かでも特にtert−ブチル基が好ましい。R1及びR2
のいずれもが水素または炭素数2以下のアルキル
基である場合には、溶媒への溶解性が悪く、ポリ
アルキレンテレフタレートと均一に混合すること
が困難となる。このように、R1、R2のいずれか
一方が炭素数3〜5のアルキル基である場合にの
み溶解性が向上する理由については明確ではない
が、恐らくオルソまたはメタ位に立体的嵩高さを
持つ置換基が結合することにより、分子の対称性
が乱れて結晶性が阻害されるために溶解性が向上
するものと推定される。また、R3は水素、低級
アルキル基、低級アルコキシ基のいずれかであ
る。ここで、低級アルキル基、低級アルコキシ基
とは炭素数4以下のものを意味する。 本発明において使用するポリ(p−フエニレン
テレフタルアミド)の重合度すなわち上述した一
般式におけるnは2または2以上であることが必
要である。nが1の場合には得られる芳香族ポリ
エステルアミドの物性(強力、弾性率等)がほと
んど改良されないので好ましくない。また、nが
20よりも大きくなると末端フエノール誘導体の効
果が相対的に低下し、溶媒への溶解性が低下する
傾向が認められるようになる。したがつて、通常
はnが2〜20の範囲が好ましい。なお、ここで言
う重合度nは平均重合度を意味する。 本発明において使用するポリ(p−フエニレン
テレフタルアミド)は、テレフタル酸クロライ
ド、p−フエニレンジアミン及び一般式 で表わされるテレフタル酸クロライドモノフエノ
ール誘導体エステルを反応せしめることにより製
造することができる。反応は適当な溶媒中で行な
うのが好ましく、溶媒としてはジメチルアセトア
ミド、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリ
ドン、ヘキサメチルホスホルアミドおよびこれら
の混合溶媒等をあげることができる。これらの溶
媒には0.5〜8重量%程度の塩化リチウム、塩化
カルシウム等の塩を添加して用いてもよい。反応
は通常テレフタル酸クロライドとテレフタル酸ク
ロライドモノフエノール誘導体エステルとの混合
物とp−フエニレンジアミンとを混合することに
より行なう。反応は原料を混合すると同時に速や
かでかつ定量的に進行し、本発明のポリ(p−フ
エニレンテレフタルアミド)が得られる。反応温
度は室温よりも低温が好ましく、0℃前後が適当
である。原料として使用するテレフタル酸クロラ
イドモノフエノール誘導体エステルは、テレフタ
ル酸クロライドと式
【式】で表わさ れるフエノール誘導体を反応せしめることにより
得られる。反応に際しては、エステル化反応をス
ムーズに進めるために、トリエチルアミン、トリ
n−プロピルアミン、トリn−ブチルアミン、N
−エチルピペリジン、N−エチルモルホリン等の
第三級アミンを添加してもよい。得られたテレフ
タル酸クロライドモノフエノール誘導体エステル
は、精製して使用することもできるが、反応生成
物をそのまま使用してもよい。この場合、反応生
成物にテレフタル酸クロライドをさらに添加する
か、あるいは最初から過剰のテレフタル酸クロラ
イドを使用すればただちにp−フエニレンジアミ
ンとの反応に供することができるので便利であ
る。テレフタル酸クロライドとテレフタル酸クロ
ライドモノフエノール誘導体エステルの使用量
は、テレフタル酸クロライド1モルに対してテレ
フタル酸クロライドモノフエノール誘導体エステ
ルを0.01〜0.7モルの範囲で使用するのが好まし
い。一般に、テレフタル酸クロライドモノフエノ
ール誘導体エステルの使用量が多いほど低重合度
のポリ(p−フエニレンテレフタルアミド)が得
られ、使用量が少ないほど高重合度のものが得ら
れる。反応はほぼ定量的に行なわれるのでテレフ
タル酸クロライドとp−フエニレンジアミンはほ
ぼ等モルの割合で使用するのが好ましい。得られ
るポリ(p−フエニレンテレフタルアミド)は、
微量のカルボキシル基末端及びアミン末端を有し
ているが、90%以上はフエノール誘導体末端を有
しており、精製することなくポリエステル樹脂に
均一に分散することができる。 本発明において使用されるポリアルキレンテレ
フタレートは、テレフタル酸またはそのエステル
形成性誘導体と直鎖脂肪族ジオールから得られる
ポリエステルであり、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレ
ンテレフタレート、ポリヘキサメチレンテレフタ
レート等のアルキレン基が炭素数2〜4のもので
ある。これらのなかでも、特に高強力、高弾性率
の芳香族ポリエステルアミドが得られる点で、ポ
リエチレンテレフタレートが好ましい。これらの
ポリアルキレンテレフタレートはテレフタル酸成
分及び/またはジオール成分の20モル%までを他
のジカルボン酸やジオールで置き換えたものであ
つてもよい。そのようなジカルボン酸としてはイ
ソフタル酸、フタル酸、ジフエニルジカルボン
酸、ジフエノキシエタンジカルボン酸、コハク
酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸
等を、ジオールとしては、ネオペンチルグリコー
ル、1.4−シクロヘキサンジオール、1.4−シクロ
ヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、
ポリエチレングリコール等をあげることができ
る。 使用するポリアルキレンテレフタレートの分子
量は特に制限されるものではないが、分子量があ
まり大きくなると末端基の数が少なくなり、共重
合できるポリ(p−フエニレンテレフタルアミ
ド)の量が制限されるので、通常は25℃のフエノ
ール/テトラクロルエタン1:1混合溶液で測定
した固有粘度が0.2〜0.6程度のものが適当であ
る。 ポリアルキレンテレフタレートと前述したポリ
(p−フエニレンテレフタルアミド)とを均一に
混合させる方法としては、ポリアルキレンテレフ
タレートとポリ(p−フエニレンテレフタルアミ
ド)をそれぞれ適当な溶媒に溶解しておき、これ
らの溶液を混合して均一な溶液とする方法が便利
である。このとき使用される溶媒としては、ポリ
アルキレンテレフタレートに対してはジメチルス
ルホキシドを、ポリ(p−フエニレンテレフタル
アミド)に対してはジメチルアセトアミド、ジメ
チルホルムアミド、N−メチルピロリドン、ヘキ
サメチルホスホルアミド等をあげることができ
る。また、ポリアルキレンテレフタレートとポリ
(p−フエニレンテレフタルアミド)を上述した
溶媒の単一または混合溶液に同時に溶解すること
も可能であるが、ポリマーを効率よく溶解できる
点で上述の方法の方が優れている。共重合反応は
固相状態で行なうので、反応に供するためにはポ
リマー溶液からポリマーを分離する必要がある。
溶液からポリマーを分離する方法としては、溶液
をポリマーの非溶媒(水、メタノール等)と接触
させポリマーを固化して溶媒と分離する方法、溶
液を冷却してポリマーを析出させ、溶媒と分離す
る方法、及び溶媒を蒸発除去する方法をあげるこ
とができる。溶液から分離したポリマーは、洗
浄、乾燥などの操作により溶媒をできるだけ除去
した後、反応に供するのが望ましい。 ポリ(p−フエニレンテレフタルアミド)とポ
リアルキレンテレフタレートの共重合反応は、ほ
ぼ定量的に行なわれるので、反応に供するポリ
(p−フエニレンテレフタルアミド)とポリアル
キレンテレフタレートの割合を調節することによ
り、任意の共重合組成のポリエステルアミドを製
造することができる。しかしながら、ポリ(p−
フエニレンテレフタルアミド)のポリアルキレン
テレフタレートに対する割合が1重量%以下にな
ると強力、弾性率の改良効果が充分でなく、20重
量%以上になるとポリエステルアミドの成形性が
低下する傾向が認められるので、通常はポリアル
キレンテレフタレート100重量部に対してポリ
(p−フエニレンテレフタルアミド)を1〜20重
量部使用するのが適当である。 本発明においては、ポリアルキレンテレフタレ
ートとポリ(p−フエニレンテレフタルアミド)
との共重合反応は、ポリエステルの固相重合と同
様に、減圧下または常圧下で行なう。常圧下で反
応を行なう場合には、不活性ガス気流中で行なう
のが好ましい。反応温度は、ポリエステルの固相
重合に用いられるのと同様な温度が好ましく、通
常はポリアルキレンテレフタレートの融点付近の
温度〜融点よりも50℃低い温度の範囲が好適であ
る。さらにもつとも好ましいのはポリアルキレン
テレフタレートの融点〜融点よりも30℃低い温度
の範囲である。 上述した反応は、通常ポリアルキレンテレフタ
レートの重縮合反応に用いられる触媒(例えばア
ンチモン、チタン、亜鉛化合物等)の存在下に行
なうが、一般にポリアルキレンテレフタレートに
はこのような触媒が残存しているので、新たに融
媒を添加しなくても反応は十分に進行する。しか
し、必要ならばこのような触媒を反応の際に加え
ることもできる。 上述のようにしてポリアルキレンテレフタレー
トとポリ(p−フエニレンテレフタルアミド)と
を反応させると、ポリ(p−フエニレンテレフタ
ルアミド)のフエノール誘導体エステル末端とポ
リアルキレンテレフタレートの水酸基末端とのエ
ステル交換反応により重縮合が起こり、ポリエス
テルアミドが生成する。得られたポリエステルア
ミドは、ポリアルキレンテレフタレートセグメン
トとポリ(p−フエニレンテレフタルアミド)セ
グメントが交互に結合したブロツク共重合体であ
り、各セグメントの長さは、原料として使用する
ポリアルキレンテレフタレートとポリ(p−フエ
ニレンテレフタルアミド)の分子量に依存する。
また、各セグメントの繰り返し数は、原料及び反
応条件等を制御することにより、目的に合つたも
のを製造することができる。 ポリアルキレンテレフタレートとポリ(p−フ
エニレンテレフタルアミド)は、 のように重縮合反応して、ポリエステルアミドが
生成する。生成したポリエステルアミドは、ポリ
アルキレンテレフタレートセグメントが下記の式
()よりなり、ポリ(p−フエニレンテレフタ
ルアミド)セグメントが式()よりなる。 (ここでlは2〜6の整数であり、mは1以上好
ましくは固有粘度0.2〜0.6のポリアルキレンテレ
フタレートの平均重合度に相当する数である。) そして、式()のセグメントをA、式()
のセグメントをBで表わすと、ポリエステルアミ
ドは、……A−B−A−B……のような分子構造
を有している。エステル交換反応により遊離した
フエノール誘導体
〔ポリ(p−フエニレンテレフタルアミド)の合成〕
撹拌器、窒素ガス導入管、塩化カルシウム管を
設けた1の四つ口セパラブルフラスコに、N−
メチルピロリドン400mlを入れ、0℃に冷却する。
次に表1に示すフエノール誘導体3.00gを加え、
続いてテレフタル酸クロライド16.24gを加えて
溶解した後、トリエチルアミン30mlを加えて30分
間反応させ、テレフタル酸クロライドモノフエノ
ール誘導体エステルを合成した。次にp−フエニ
レンジアミン7.56gを溶解したN−メチルピロリ
ドン100mlを30分要して反応容器内に滴下した。
その後さらに1時間反応させた後、反応溶液を多
量の水の中に加えて沈殿させた。沈殿をグラスフ
イルターで別した後、水で数回洗浄し、真空乾
燥を行なつた。得られた化合物の末端カルボキシ
ル基及びアミノ基を中和滴定法により定量したと
ころ、表1に示すようにカルボキシル基が60〜
240μeq/g、アミノ基が0〜20μeq/gであつ
た。理論全末端基数は約1500μeq/gであるか
ら、大部分のポリマーは末端にフエノール誘導体
が結合していると考えられる。また、NMR分析
により、フエノール誘導体に結合している置換基
が検出された。以上の分析結果及び使用した原料
から考えて、得られた化合物は末端に表1に示す
フエノール誘導体が結合したポリ(p−フエニレ
ンテレフタルアミド)と考えられる。 さらに、NMR分析によりフエノール誘導体に
結合した置換基とフエニル環のモル比を測定して
平均重合度を算出した。これらの結果をまとめて
表1に示す。
【表】 実施例1〜5、比較例1〜2 25℃のフエノール/テトラクロルエタン1:1
混合液で測定した固有粘度が0.35dl/gのポリエ
チレンテレフタレート50gをジメチルスルホキシ
ド500mlに170℃まで加熱して溶解し、この溶液を
150℃まで冷却する。参考例1〜7で得られたポ
リ(p−フエニレンテレフタルアミド)2.5gを
N・メチルピロリドン50mlに溶解した溶液をポリ
エチレンテレフタレート溶液に加え、撹拌混合し
た。混合溶液は、参考例1〜5のポリ(p−フエ
ニレンテレフタルアミド)を使用したものは褐色
をおびた透明な溶液であつた。また、参考例6と
7で得られたものを使用した場合にはN・メチル
ピロリドンへの溶解性が悪く、ポリエチレンテレ
フタレートとの均一な溶液を作ることは困難であ
り、沈殿の混ざつた溶液であつた。これらの溶液
を直ちに多量の水の中に加え、ポリマーを沈殿さ
せた。この沈殿したポリマーを過し、水で洗浄
した後120℃で48時間、真空乾燥を行なつて、ポ
リ(p−フエニレンテレフタルアミド)が均一に
混合したポリエチレンテレフタレートを得た。得
られたポリマーを240℃で0.1mmHg以下の真空下
で8時間固相重縮合を行ない、淡褐色のポリマー
を得た。得られたポリマーのうち、参考例1〜5
で得られたポリ(p−フエニレンテレフタルアミ
ド)を使用したもの(実施例1〜5)はトリフル
オル酢酸に均一に溶解したので、ポリ(p−フエ
ニレンテレフタルアミド)が共重合していること
が確認された。しかし、参考例6と7で得られた
ものを使用した比較例1及び2の場合にはトリフ
ルオル酢酸に溶解するとポリ(p−フエニレンテ
レフタルアミド)とみられる不溶物が多量に生じ
た。したがつて共重合反応はほとんど進んでいな
いものと考えられる。また、実施例1〜5で得ら
れたポリマーをトリフルオル酢酸に溶解し、
NMRスペクトルを測定したところ、ポリ(p−
フエニレンテレフタルアミド)末端のフエニル基
に結合した置換基(すなわち、R1、R2またはR3
の吸収はこん跡として認められる程度で極めて微
量であつた。また、赤外吸収スペクトルをKBr
錠剤法で測定したところ、3300cm-1付近にN−H
振動に基づく吸収が認められた。したがつて得ら
れたポリマーはポリ(p−フエニレンテレフタル
アミド)とポリエチレンテレフタレートが共重合
したポリエステルアミドであると考えられる。ま
た、実施例1〜5で得られたポリマーの25℃トリ
フルオル酢酸中での固有粘度は0.85〜0.98dl/g
であり、融点は約262℃であつた。 実施例 6 テレフタル酸クロライドを20.3g、o−tertブ
チルフエノールを10.1g、p−フエニレンジアミ
ンを7.20g用いる以外は参考例1と同様にして、
R1がtert−ブチル基、R2及びR3が水素のポリ
(p−フエニレンテレフタルアミド)を合成した。
得られたポリマーはカルボキシル基が190μeq/
g、アミノ基が30μeq/gであり、NMR分析よ
りもとめた重合度は2であつた。 得られたポリ(p−フエニレンテレフタルアミ
ド)5.0gと固有粘度0.35dl/gのポリエチレン
テレフタレート50gを実施例1と同様にして均一
に混合し、沈殿させてポリ(p−フエニレンテレ
フタルアミド)が均一に混合したポリエチレンテ
レフタレートを得た。これを240℃で0.1mmHg以
下の真空下で8時間固相重縮合を行ない、淡褐色
のポリマーを得た。得られたポリマーはトリフル
オル酢酸に均一に溶解し、25℃での固有粘度は
0.91dl/gであつた。また、NMRスペクトルを
測定したところ、tert−ブチル基の吸収はほとん
ど認められず、赤外吸収スペクトルを測定したと
ころ、3300cm-1付近にN−H振動に基づく吸収が
認められた。融点は261℃であつた。 実施例 7 1のセパラブルフラスコにジメチルアセトア
ミド400mlを入れ、無水塩化リチウム10gを加え
て室温にて溶解した後、0℃に冷却する。o−
tertブチルフエノール0.60gとトリエチルアミン
5.4mlを加え、さらにテレフタル酸クロライド
16.24gを加えて15分間反応させ、次にα−ビコ
リン20mlを加えさらに微粉末状p−フエニレンジ
アミン8.44gを一度に加えて0℃で3時間反応さ
せ、ポリ(p−フエニレンテレフタルアミド)を
合成した。反応溶液を多量の水の中に加え、生じ
た沈殿を別し、乾燥した。得られたポリマーの
96%濃硫酸溶液(25℃)中での固有粘度からもと
めた重合度は18であつた。 得られたポリマー0.5gを4重量%の無水塩化
リチウムを含むNメチルピロリドン100mlに溶解
し、固有粘度(フエノール/テトラクロルエタン
1:1混合液、25℃)0.51dl/gのポリエチレン
テレフタレート50gをジメチルスルホキシド500
mlに溶解した溶液と、150℃で混合した。混合溶
液は褐色をおびた透明な溶液であつた。この溶液
を熱時に多量の水に加え、ポリマーを沈殿させて
ポリ(p−フエニレンテレフタルアミド)が均一
に混合したポリエチレンテレフタレートを得た。
これを240℃で0.1mmHg以下の真空下で8時間固
相重縮合を行ない、淡褐色のポリマーを得た。得
られたポリマーはトリフルオル酢酸に均一に溶解
し、固有粘度は1.01dl/gであつた。また、
NMRスペクトルを測定したところ、tert−ブチ
ル基の吸収はほとんど認められず、赤外吸収スペ
クトルを測定したところ、3300cm-1付近にN−H
振動に基づく吸収が認められた。融点は263℃で
あつた。 実施例 8 参考例1で得られたポリ(p−フエニレンテレ
フタルアミド)1gを50mlのN・メチルピロリド
ンに溶解し、25℃フエノール/テトラクロルエタ
ン(1:1)混合溶液中での固有粘度が0.55dl/
gのポリブチレンテレフタレート50gをジメチル
スルホキシド500mlに溶解した溶液と、150℃で混
合した。得られた混合溶液は褐色をおびた透明溶
液であつた。この溶液を熱時に多量の水の中に加
え、ポリマーを沈殿させてポリ(p−フエニレン
テレフタルアミド)が均一に分散したポリブチレ
ンテレフタレートを得た。これを真空乾燥した
後、200℃、0.1mmHg以下の減圧下で8時間固相
重合を行なつた。得られたポリマーはトリフルオ
ル酢酸に均一に溶解し、NMR分析の結果、tert
−ブチル基の吸収は認められず、赤外吸収スペク
トルを測定したところ、3300cm-1付近にN−H振
動に基づく吸収が認められた。また、固有粘度は
1.1dl/gであり、融点は227℃であつた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ポリアルキレンテレフタレート溶液と、一般
    〔式中、R1、R2はいずれか一方が炭素数3〜5
    のアルキル基であり、他方は水素である。また、
    R3は水素、低級アルキル基または低級アルコキ
    シ基を表わし、nは2または2以上の数を表わ
    す。〕 で表わされるポリ(p−フエニレンテレフタルア
    ミド)溶液とを均一に混合せしめた後、溶媒を除
    去し、上記ポリマーの固体状混合物を固相重縮合
    することを特徴とする芳香族ポリエステルアミド
    の製造法。
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