JPH0448808B2 - - Google Patents
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- JPH0448808B2 JPH0448808B2 JP59225681A JP22568184A JPH0448808B2 JP H0448808 B2 JPH0448808 B2 JP H0448808B2 JP 59225681 A JP59225681 A JP 59225681A JP 22568184 A JP22568184 A JP 22568184A JP H0448808 B2 JPH0448808 B2 JP H0448808B2
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- polymerization
- dicarboxylic acid
- solution
- acid chloride
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Description
産業上の利用分野
本発明は芳香族ポリアミドの重合度制御方法に
関するものである。更に詳しくは、芳香族ジカル
ボン酸クロライドと芳香族ジアミンとを非プロト
ン性アミド溶媒中で反応させて芳香族ポリアミド
を製造するにあたり、ジカルボン酸クロライドを
段階的に添加して重合させ、重合溶液粘度を調節
して重合度制御を行う方法に関するものである。
従来技術
芳香族ジアミンと芳香族ジカルボン酸から得ら
れる芳香族ポリアミドは、高い融解温度、高い熱
分解温度、高いガラス転位温度を有し、耐熱性、
耐薬品性、その他の化学的及び物理的性質に優れ
た成形物を与えることが知られている。そして、
芳香族ポリアミドからなる優れた熱的性質をもつ
繊維は、耐熱、防炎、難燃繊維としては、防護衣
料、フイルターバツクなどに有用である。また芳
香族ポリアミドからなり、大きな初期ヤング率と
強度等の優れた機械的性質を有する繊維は、タイ
ヤコード、ベルト、ホース等のゴム補強材、複合
材料のプラスチツク補強材、ロープ、防弾衣等の
分野に有用である。
芳香族ポリアミドをこれらの繊維あるいはフイ
ルム等の成形品に成形するとき、重合体の重合度
を所望の値で小さな変動幅内におさめることが、
製品の性能、工程安定性を良くするために極めて
重要である。このため芳香族ポリアミドの重合工
程においても重合体の重合度を制御することが要
求される。
芳香族ジアミンと芳香族ジカルボン酸クロライ
ドと用いて、溶液重合または界面重合を行うこと
が芳香族ポリアミドを得る工業的な方法として知
られているが、芳香族ジアミンと重合ジカルボン
酸クロライドとの重合反応は非平衡で不可逆な反
応であるため、可逆で平衡な反応であるポリエス
テルやナイロンの溶融重合のように温度や圧力を
操作して重合度を制御する方法を用いることは出
来ない。
すなわち、芳香族ポリアミドの重合度は、反応
に関与する芳香族ジアミンと芳香族ジカルボン酸
クロライドとのモル比、実際には仕込み重量を分
子量で割つたモル比という量的関係によつて、ほ
とんど一義的に決定される。そこで重合度を再現
性よく小さな変動幅内におさめるためには、温
度、時間などの反応条件を一定にするとともに、
モノマーの仕込み量を精度よく計量することが極
めて重要である。しかし、実際の重合反応では計
量精度を高めても重合度のバラツキは満足出来る
程に小さくはならない。
それは、第1に、原料の工業的計量精度には体
積計量にしろ重量計量にしろ限界があるからであ
り、第2に、実際の重合反応では溶媒や水との副
反応、原料中の不純物との反応が複雑に重合度に
影響しているからである。
発明の目的
本発明の目的は、原料の計量精度の限界、溶媒
やモノマー中の不純物量の変動、さらに温度、時
間などの反応条件の変動があつても、それらの影
響を克服できる精度の高い重合度制御方法を提供
することにある。
発明の構成
かかる目的を達成する本発明の方法は、芳香族
ジカルボン酸クロライドと芳香族ジアミンとを非
プロトン性アミド溶媒中で反応させて芳香族ポリ
アミドを製造するにあたり、ジカルボン酸のモル
数をa、ジアミンのモル数をbとしてa/b=m
としたとき、0.9<m<1の条件でジカルボン酸
クロライドとジアミンとを反応させた後に該重合
溶液に該重合に使用したと同じ溶媒にジカルボン
酸クロライドを0℃以下で溶解させている溶液と
して、ジカルボン酸クロライドを段階的に添加し
て重合させ、重合溶液の粘度を調節することを特
徴とする重合度制御方法である。
本発明の方法は芳香族ジカルボン酸クロライド
と芳香族ジアミンを用いる溶液重合に適用され
る。芳香族ジカルボン酸クロライドとしてはアソ
フタル酸クロライド、テレフタル酸クロライド、
2,6−ナフタレンジカルボン酸クロライド、
1,4−ナフタレンジカルボン酸クロライドなど
が例として挙げられる。
また芳香族ジアミンとしては、メタフエニレン
ジアミン、パラフエニレンジアミン、4,4′−ジ
アミノジフエニル、2,6−ジアミノナフタレ
ン、1,4−ジアミノナフタレン、4,4′−ジア
ミノジフエニルエーテル、3,4′−ジアミノジフ
エニルエーテル、4,4′−ジアミノジフエニルス
ルホン、3,3′−ジアミノジフエニルスルホン、
4,4′−ジアミノジフエニルメタンなどが例とし
て挙げられる。また、本発明の方法は、1種類の
芳香族ジカルボン酸クロライドと1種類の芳香族
ジアミンを用いて芳香族ポリアミドホモポリマー
を製造する場合はもちろん、1種類以上の芳香族
ジカルボン酸クロライドまたは/及び1種類以上
の芳香族ジアミンを用いて芳香族ポリアミドコポ
リマーを製造する場合にも適用される。さらに全
使用モノマーに対して20モル%以下の脂肪族ジア
ミン及び/または脂肪族ジカルボン酸クロライド
を使用してもよい。
また、モノアミン及び/またはモノカルボン酸
クロライドを未端停止重合度調整のため使用して
もよい。
本発明における溶液重合で用いられる溶媒とし
ては、使用する芳香族ジカルボン酸、芳香族ジア
ミン及び重合反応によつて生成する重合体を溶解
する溶媒であることが必要であり、かかる溶媒と
しては非プロトン性アミド溶媒が用いられる。そ
の代表例として、ジメチルホルムアミド
(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAC)、N
−メチル−2−ピロリドン(NMP)、テトラメ
チルウレア(TMU)、ヘキサメチルホスホリツ
クトリアミド(HMPA)が挙げられる。これら
の溶媒の中でその化学的安定性及び芳香族ポリア
ミドに対する溶解力からさらに好ましいのは
DMAC,NMP,TMUであり、最も好ましいの
はNMPである。
本発明の方法では、重合に当り、まずジカルボ
ン酸クロライドのモル数をa、ジアミンのモル数
をbとしてa/b=mとしたとき0.9<m<1の
条件で重合する必要がある。m>1の場合は生成
する重合体の未端基の過半数がクロロホルミル基
となり、本発明の重合度制御方法には適さない。
一方mが小さすぎても種々の問題を生じる。先ず
mが小さいと重合によつてオリゴマーや低重合度
の重合体が生成し、一般にそれらは溶解安定性が
悪く折出し易いため均一な溶液が得られない場合
がある。またmが小さい場合、重合溶液粘度も小
さく、重合溶液粘度を調節することによつて重合
度を制御するという本発明の方法には適当でな
い。従つて、mは0.9<m<1の範囲とすべきで
あり、一般に0.95<m<1が好ましい。最も好ま
しいのは0.99<m<1の範囲である。
本発明の方法において、このようにジカルボン
酸クロライドとジアミンとを0.9<m<1の条件
で重合する方法としては、ジアミン溶液とジカル
ボン酸クロライドとを混合すればよい。ジカルボ
ン酸クロライドとしては、混合方式は回分式でも
連続式でもよい。
本発明の方法によれば、この様にして得られる
重合体溶液に、新たにジカルボン酸クロライドを
添加、混合する。予め得られている重合体溶液中
の重合体は、その末端基の大部分がアミノ基であ
るため新たに添加したジカルボン酸クロライドと
反応してさらに高重合度となる。
この場合に添加に使用するジカルボン酸クロラ
イドは、該重合反応に使用したと同じ溶媒に0℃
以下で溶解させている溶液の形態として用いるこ
とができる。
ジカルボン酸クロライドを溶液の形態で添加す
るとは、計量体積の増加により体積計量が容易に
なり、ポンプ等を用いて自動計量も可能となり、
さらに予め重合している高粘度溶液との混合も容
易となる。この場合ジカルボン酸クロライドを溶
解する溶媒としては、ジカルボン酸クロライドと
反応しない不活性な溶媒でなければならない。こ
の様な溶媒としてはベンゼン、ヘキサンなどの炭
化水素、メチレンクロライド、クロロホルムなど
のハロゲン化水素、さらにテトラヒドロフランな
どがあげられるが、これらは芳香族ポリアミドを
溶解しないのでゲル化を起し易く、また低沸点で
あるため繊維、フイルム等の成形時に発泡現象を
起し易く、発泡成形物を製造するとき以外は好ま
しくない。このためジカルボン酸クロライドを溶
解する溶媒は重合溶媒と同じである必要がある。
しかし芳香族ポリアミドの溶液重合に用いられ
る溶媒は非プロトン性アミド溶媒であり、それら
はジカルボン酸クロライドと反応しやすいことが
知られているため、従来は、ジカルボン酸クロラ
イドを非プロトン性アミド溶媒に溶解した溶液を
重合に使用することは行なわれていない。さらに
ジカルボン酸クロライドは水等と極めて反応し易
く重合反応する活性が低下するため、非プロトン
性アミド溶媒中の水分及び不純物は極めて少量に
しておく必要もある。
本発明者らはこの問題について鋭意研究した結
果、驚くべきことに、非プロトン性アミド溶媒を
精製し、低水分率にして、かつ低温にてジカルボ
ン酸クロライドを溶解させた溶液を低温で保持す
れば、ジカルボン酸クロライドは極めて安定であ
り、一定の重合反応活性を長時間保持することを
見い出した。即ち、ジカルボン酸クロライドを重
合に使用したと同じ溶媒に0℃以下で溶解させて
いる溶液として計量添加して重合させることによ
つて、さきに述べた種々の困難を容易に克服出
来、これにより重合溶液の粘度を調節して重合度
を容易に制御することができるようになる。
本発明の方法において、非プロトン性アミド溶
媒にジカルボン酸クロライドを溶解させるとき
は、前もつてその溶媒も低温にしておく必要があ
り、溶解中はもちろん溶解後も低い温度に保持し
ておく必要がある。溶媒の温度が高いと、ジカル
ボン酸と溶媒との反応が起り、ジカルボン酸の重
合反応活性は著しく低下し、かつ重合反応能力が
時間とともに変化していくため、本発明の方法に
用いることは困難となる。その温度は0℃以下が
よく、好ましくはマイナス10℃以下であり、さら
に好ましくはマイナス15℃以下であつて、溶媒の
凝固する温度以上であればよい。ジカルボン酸ク
ロライドの濃度によつては低温でジカルボン酸ク
ロライドの一部が未溶解なスラリーとなるが、ス
ラリーの分散が均一で体積計量のときの濃度斑が
起らなければかかるスラリー状で使用してもよ
い。
ジカルボン酸クロライド溶液の濃度は適当に選
定出来るが1〜20重量%の範囲が好ましい。
また、最終的な重合溶液にのポリマー濃度がジ
カルボン酸クロライド溶液の添加量によつて変動
するので、全体の重合溶液に対する添加するジカ
ルボン酸溶液の添加量の割合は小さい方が好まし
く、100分の1以下が好ましく、さらに好ましく
は500分の1以下最も好ましくは1000分の1以下
である。
本発明方法においては、予めジカルボン酸クロ
ライドとジアミンとを0.9<m<1の条件で重合
させた後、その重合溶液中にジカルボン酸クロラ
イドを段階的に添加、重合させ、重合溶液の粘度
を調節することによつて、重合度を制御する。重
合体の溶液の粘度は溶媒及び重合体の種類、重合
体の濃度、溶液の温度が一定であれば重合体の重
合度によつて一義的に決まる関係である。従つ
て、溶媒、重合体の種類、重合体の濃度、溶液の
温度等の条件を一定にして、溶液の粘度と重合体
の重合度との関係を予め求めておき所望の重合度
に対応する溶液粘度に達するまでジカルボン酸ク
ロライドを段階的に添加、重合させていくことに
よつて、重合度を制御することが出来る。段階的
に添加するジカルボン酸クロライドの必要な添加
量と添加速度とは、重合溶液の粘度増加を測定し
ながら経験的にまたは半理論的に容易に求めるこ
とが出来る。
重合溶液の粘度の測定は、重合装置内に汎用の
粘度計をとりつけて行つてもよいが工業的には重
合溶液の粘度と撹拌動力との対応を利用して、撹
拌動力を測定した方がよい。重合度は溶液粘度と
対応しており溶液粘度は撹拌動力と対応している
から、重合度は撹拌動力を対応する関係としてと
らえることができる。撹拌動力は溶液粘度だけで
なく重合撹拌装置の形状、回転数、重合溶液量等
によつても変るものであるから、これらが一定の
条件のもとに撹拌動力と溶液粘度さらに重合度と
の関係を予め求めておけばよい。
発明の効果
以上のような本発明の方法によれば、原料の計
量精度の限界、溶媒やモノマー中における不純物
量あるいは重合工程での反応条件等の変動があつ
ても、所定の重合度に制御することができる。
このため、重合度のバラツキが極めて少ない芳
香族ポリアミド重合体を製造することができ、ひ
いては高品質の繊維、フイルム等の成形品を得る
ことが可能となる。
実施例
以下、本発明方法の実施例及び比較例を詳述す
る。
実施例では重合度の指標として重合体の固有粘
度(I.V.)を用いる。固有粘度(I.V.)は98%濃
度の濃硫酸中、ポリマー濃度0.5g/dlの溶液に
ついて30℃で測定した値を示す。
比較例 1
窒素を内部にフローしている錨型撹拌翼を有す
る混合槽に、水分率約30ppmのN−メチル−2−
ピロリドン(NMP)205を投入した後、A社
のパラフエニレンジアミン(PPD)2764gとB
社の3,4′−ジアミノジフエニルエーテル(3,
4′−DAPE)5114gとを精秤して投入し溶解させ
た。このジアミン溶液にその温度が30℃、撹拌回
転数が64回/分の状態において、8〜32メツシユ
のC社のテレフタル酸クロライド(TPC)粉体
10320g(m=0.9947)を精秤して、投入した。
溶液の温度が反応熱によつて53℃まで上昇した後
60分間加熱して85℃とした。この間溶液の粘度は
増加を続けた。85℃でさらに15分間撹拌を続け
て、溶液の粘度上昇が終了したことを確認してサ
ンプリングし得られた共重合体のI.V.を測定し
た。
以上述べたと同じ操作で5回繰り知して重合し
たときのI.V.は3.31,3.38,3.28,3.43,3.35であ
り大きなバラツキを有した。
次にA社の代りにD社のPPDを使用し、他は
同一の操作条件のもとに5回重合を繰り返した。
そのときのI.V.は2.90,2.78,2.80,2.95,2.88で
あり大きなバラツキでA社の場合と平均値に差を
生じた。
実施例 1
比較例1と同じ装置と原料を用いて重合を行つ
た。
水分率約30ppmのNMP205を投入した後A
社のPPD2764gとB社の3,4′−DAPE5114gと
を精秤して溶解させた。このジアミン溶液の温度
が30℃撹拌回転数が64回/分の状態で8〜32メツ
シユのC社のTPC10300g(m=0.9928)を精秤
して投入した。この溶液の温度が反応熱によつて
53℃まで上昇した後60分間加熱して85℃とし、15
分間85℃を保つた。この75分の間に、TPCを
NMPに溶解した溶液を少量づつ添加し溶液の温
度が85℃、攪拌回転数が64回/分のとき攪拌電力
が3.50となるように重合を完了した。このような
操作を5回繰り返したときのTPC溶液保存期間、
添加回数、溶液添加量、最終電力、I.V.を第1表
にまとめた。なお、TPC溶液は水分率約30ppm
のNMP2をマイナス15℃に冷却し、これに窒
素中でTPC300gを投入し溶解して調製した。こ
の溶液は窒素中マイナス15℃のまま保存し、5回
の重合では同一のものをプランジヤーポンプで体
積計量して投入した。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a method for controlling the degree of polymerization of aromatic polyamide. More specifically, when producing an aromatic polyamide by reacting an aromatic dicarboxylic acid chloride and an aromatic diamine in an aprotic amide solvent, the dicarboxylic acid chloride is added stepwise to polymerize, and the viscosity of the polymer solution is adjusted. This invention relates to a method for controlling the degree of polymerization. Prior Art Aromatic polyamides obtained from aromatic diamines and aromatic dicarboxylic acids have high melting temperatures, high thermal decomposition temperatures, and high glass transition temperatures, and have excellent heat resistance and
It is known to provide molded products with excellent chemical resistance and other chemical and physical properties. and,
Aromatic polyamide fibers with excellent thermal properties are useful as heat-resistant, flame-retardant, and flame-retardant fibers for protective clothing, filter bags, and the like. In addition, fibers made of aromatic polyamide and having excellent mechanical properties such as large initial Young's modulus and strength are used as rubber reinforcement materials for tire cords, belts, hoses, etc., plastic reinforcement materials for composite materials, ropes, bulletproof clothing, etc. useful in the field. When molding aromatic polyamide into molded products such as fibers or films, it is important to keep the degree of polymerization within a small fluctuation range at the desired value.
This is extremely important for improving product performance and process stability. Therefore, it is required to control the degree of polymerization of the polymer even in the aromatic polyamide polymerization process. Solution polymerization or interfacial polymerization using aromatic diamine and aromatic dicarboxylic acid chloride is known as an industrial method for obtaining aromatic polyamide, but the polymerization reaction between aromatic diamine and polymerized dicarboxylic acid chloride Since this is a nonequilibrium and irreversible reaction, it is not possible to control the degree of polymerization by manipulating temperature and pressure, as in the melt polymerization of polyester and nylon, which is a reversible and equilibrium reaction. In other words, the degree of polymerization of aromatic polyamide is almost uniquely determined by the molar ratio of aromatic diamine and aromatic dicarboxylic acid chloride involved in the reaction, which is actually the molar ratio calculated by dividing the charged weight by the molecular weight. determined. Therefore, in order to keep the degree of polymerization within a small fluctuation range with good reproducibility, it is necessary to keep the reaction conditions such as temperature and time constant, and to
It is extremely important to accurately measure the amount of monomer charged. However, in actual polymerization reactions, even if the measurement accuracy is improved, the variation in the degree of polymerization cannot be reduced to a satisfactory level. First, there is a limit to the accuracy of industrial measurement of raw materials, whether it is volumetric or gravimetric measurement.Second, in actual polymerization reactions, side reactions with solvents and water, impurities in raw materials, etc. This is because the reaction with the polymer affects the degree of polymerization in a complex manner. Purpose of the Invention The purpose of the present invention is to provide a system with high precision that can overcome the effects of limitations in the measurement accuracy of raw materials, fluctuations in the amount of impurities in solvents and monomers, and fluctuations in reaction conditions such as temperature and time. An object of the present invention is to provide a method for controlling the degree of polymerization. Composition of the Invention The method of the present invention to achieve the above object is to produce an aromatic polyamide by reacting an aromatic dicarboxylic acid chloride and an aromatic diamine in an aprotic amide solvent, and the method involves reducing the number of moles of the dicarboxylic acid to a , where b is the number of moles of diamine, a/b=m
When dicarboxylic acid chloride and diamine are reacted under the conditions of 0.9 < m < 1, dicarboxylic acid chloride is dissolved in the same solvent used for the polymerization in the polymerization solution at 0°C or below. , is a polymerization degree control method characterized by adding dicarboxylic acid chloride stepwise to polymerize it and adjusting the viscosity of the polymerization solution. The method of the invention is applied to solution polymerization using aromatic dicarboxylic acid chlorides and aromatic diamines. Aromatic dicarboxylic acid chlorides include asophthalic acid chloride, terephthalic acid chloride,
2,6-naphthalene dicarboxylic acid chloride,
Examples include 1,4-naphthalene dicarboxylic acid chloride. Further, aromatic diamines include metaphenylene diamine, paraphenylene diamine, 4,4'-diaminodiphenyl, 2,6-diaminonaphthalene, 1,4-diaminonaphthalene, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone,
Examples include 4,4'-diaminodiphenylmethane. In addition, the method of the present invention can be used not only when producing an aromatic polyamide homopolymer using one type of aromatic dicarboxylic acid chloride and one type of aromatic diamine, but also when using one or more types of aromatic dicarboxylic acid chloride or/and It also applies to the production of aromatic polyamide copolymers using one or more aromatic diamines. Furthermore, 20 mol % or less of aliphatic diamine and/or aliphatic dicarboxylic acid chloride may be used based on the total monomers used. Furthermore, monoamines and/or monocarboxylic acid chlorides may be used to adjust the degree of unterminated polymerization. The solvent used in the solution polymerization in the present invention must be a solvent that can dissolve the aromatic dicarboxylic acid, aromatic diamine, and polymer produced by the polymerization reaction, and such a solvent must be an aprotic one. A neutral amide solvent is used. Typical examples include dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAC), N
-Methyl-2-pyrrolidone (NMP), tetramethylurea (TMU), and hexamethylphosphoric triamide (HMPA). Among these solvents, from the viewpoint of chemical stability and ability to dissolve aromatic polyamides, solvents are more preferable.
DMAC, NMP, and TMU, with NMP being the most preferred. In the method of the present invention, it is first necessary to carry out the polymerization under the conditions of 0.9<m<1, where a/b=m, where the number of moles of dicarboxylic acid chloride is a and the number of moles of diamine is b. If m>1, the majority of the terminal groups in the resulting polymer will be chloroformyl groups, which is not suitable for the method of controlling the degree of polymerization of the present invention.
On the other hand, if m is too small, various problems will occur. First, if m is small, oligomers or polymers with a low degree of polymerization will be produced by polymerization, and since these generally have poor dissolution stability and are likely to precipitate, a uniform solution may not be obtained. Furthermore, when m is small, the viscosity of the polymerization solution is also small, and this is not suitable for the method of the present invention, which involves controlling the degree of polymerization by adjusting the viscosity of the polymerization solution. Therefore, m should be in the range 0.9<m<1, with 0.95<m<1 being generally preferred. The most preferred range is 0.99<m<1. In the method of the present invention, in order to polymerize the dicarboxylic acid chloride and the diamine under the condition of 0.9<m<1, the diamine solution and the dicarboxylic acid chloride may be mixed. As for the dicarboxylic acid chloride, the mixing method may be a batch method or a continuous method. According to the method of the present invention, dicarboxylic acid chloride is newly added to and mixed with the thus obtained polymer solution. Since most of the terminal groups of the polymer in the previously obtained polymer solution are amino groups, the polymer reacts with the newly added dicarboxylic acid chloride to further increase the degree of polymerization. In this case, the dicarboxylic acid chloride used for addition is added to the same solvent used for the polymerization reaction at 0°C.
It can be used in the form of a solution which is dissolved below. Adding dicarboxylic acid chloride in the form of a solution makes it easier to measure the volume by increasing the measuring volume, and it also becomes possible to measure automatically using a pump, etc.
Furthermore, it becomes easy to mix with a high viscosity solution that has been polymerized in advance. In this case, the solvent for dissolving the dicarboxylic acid chloride must be an inert solvent that does not react with the dicarboxylic acid chloride. Examples of such solvents include hydrocarbons such as benzene and hexane, hydrogen halides such as methylene chloride and chloroform, and tetrahydrofuran, but these do not dissolve aromatic polyamides and tend to cause gelation. Since it has a boiling point, it tends to cause foaming phenomenon when molding fibers, films, etc., and is not preferable except when manufacturing foam molded products. Therefore, the solvent in which the dicarboxylic acid chloride is dissolved needs to be the same as the polymerization solvent. However, the solvent used for solution polymerization of aromatic polyamides is an aprotic amide solvent, and it is known that they easily react with dicarboxylic acid chlorides. The use of dissolved solutions for polymerization has not been done. Furthermore, since dicarboxylic acid chloride is extremely reactive with water and the like, and its activity for polymerization reaction is reduced, it is also necessary to keep the amount of water and impurities in the aprotic amide solvent to an extremely small amount. As a result of intensive research into this problem, the inventors of the present invention surprisingly found that they were able to purify the aprotic amide solvent, reduce the moisture content, and maintain the solution in which dicarboxylic acid chloride was dissolved at low temperature. For example, we have discovered that dicarboxylic acid chloride is extremely stable and maintains a constant polymerization reaction activity for a long time. That is, the various difficulties mentioned above can be easily overcome by polymerizing the dicarboxylic acid chloride dissolved in the same solvent used in the polymerization at 0°C or lower as a solution. The degree of polymerization can be easily controlled by adjusting the viscosity of the polymerization solution. In the method of the present invention, when dicarboxylic acid chloride is dissolved in an aprotic amide solvent, the solvent must be kept at a low temperature beforehand, and it is necessary to maintain the temperature at a low temperature not only during dissolution but also after dissolution. There is. When the temperature of the solvent is high, a reaction occurs between the dicarboxylic acid and the solvent, and the polymerization reaction activity of the dicarboxylic acid decreases significantly, and the polymerization reaction ability changes over time, making it difficult to use in the method of the present invention. becomes. The temperature is preferably 0°C or lower, preferably -10°C or lower, and more preferably -15°C or lower, as long as it is at least the temperature at which the solvent solidifies. Depending on the concentration of dicarboxylic acid chloride, a slurry with some of the dicarboxylic acid chloride undissolved may be formed at low temperatures, but if the slurry is uniformly dispersed and no concentration unevenness occurs during volumetric measurement, it can be used in such a slurry form. It's okay. Although the concentration of the dicarboxylic acid chloride solution can be selected appropriately, it is preferably in the range of 1 to 20% by weight. In addition, since the polymer concentration in the final polymerization solution varies depending on the amount of dicarboxylic acid chloride solution added, it is preferable that the ratio of the amount of dicarboxylic acid solution added to the entire polymerization solution is small; It is preferably 1 or less, more preferably 1/500 or less, and most preferably 1/1000 or less. In the method of the present invention, dicarboxylic acid chloride and diamine are polymerized in advance under the conditions of 0.9 < m < 1, and then dicarboxylic acid chloride is added stepwise to the polymerization solution and polymerized to adjust the viscosity of the polymerization solution. The degree of polymerization is controlled by The viscosity of a polymer solution is uniquely determined by the degree of polymerization of the polymer if the solvent, the type of polymer, the concentration of the polymer, and the temperature of the solution are constant. Therefore, by keeping conditions such as the solvent, type of polymer, concentration of the polymer, and temperature of the solution constant, the relationship between the viscosity of the solution and the degree of polymerization of the polymer is determined in advance to correspond to the desired degree of polymerization. The degree of polymerization can be controlled by adding dicarboxylic acid chloride stepwise and polymerizing until the solution viscosity is reached. The necessary addition amount and addition rate of the dicarboxylic acid chloride to be added stepwise can be easily determined empirically or semi-theoretically while measuring the increase in viscosity of the polymerization solution. The viscosity of the polymerization solution can be measured by installing a general-purpose viscometer in the polymerization apparatus, but from an industrial perspective, it is better to measure the stirring power by using the correspondence between the viscosity of the polymerization solution and the stirring power. good. Since the degree of polymerization corresponds to the viscosity of the solution, and the viscosity of the solution corresponds to the stirring power, it can be understood that the degree of polymerization corresponds to the stirring power. The stirring power varies not only by the viscosity of the solution, but also by the shape of the polymerization stirring device, the number of rotations, the amount of polymerization solution, etc. Therefore, under certain conditions, the relationship between the stirring power, the solution viscosity, and the degree of polymerization is determined. It is sufficient to find the relationship in advance. Effects of the Invention According to the method of the present invention as described above, the degree of polymerization can be controlled to a predetermined degree even if there are variations in the measurement accuracy of raw materials, the amount of impurities in the solvent or monomer, or the reaction conditions in the polymerization process. can do. Therefore, it is possible to produce an aromatic polyamide polymer with extremely little variation in the degree of polymerization, and in turn, it is possible to obtain molded products such as high-quality fibers and films. Examples Examples and comparative examples of the method of the present invention will be described in detail below. In the examples, the intrinsic viscosity (IV) of the polymer is used as an index of the degree of polymerization. Intrinsic viscosity (IV) is a value measured at 30°C for a solution with a polymer concentration of 0.5 g/dl in 98% concentrated sulfuric acid. Comparative Example 1 N-methyl-2- with a moisture content of about 30 ppm was placed in a mixing tank with an anchor-shaped stirring blade in which nitrogen was flowing.
After adding 205 pyrrolidone (NMP), 2764 g of paraphenylenediamine (PPD) from Company A and 2764 g of paraphenylenediamine (PPD) from Company A and B
3,4'-diaminodiphenyl ether (3,
4′-DAPE) were accurately weighed and added to dissolve. Into this diamine solution, at a temperature of 30°C and a stirring speed of 64 times/min, 8 to 32 meshes of terephthalic acid chloride (TPC) powder from Company C was added.
10320g (m=0.9947) was accurately weighed and added.
After the temperature of the solution rises to 53℃ due to the heat of reaction
It was heated to 85°C for 60 minutes. During this time, the viscosity of the solution continued to increase. Stirring was continued for another 15 minutes at 85°C, and after confirming that the viscosity increase of the solution had ended, sampling was performed to measure the IV of the obtained copolymer. When polymerization was repeated five times using the same procedure as described above, the IV values were 3.31, 3.38, 3.28, 3.43, and 3.35, with large variations. Next, PPD from Company D was used in place of Company A, and the polymerization was repeated five times under the same operating conditions.
The IVs at that time were 2.90, 2.78, 2.80, 2.95, and 2.88, and there was a large variation, causing a difference in the average value from that of Company A. Example 1 Polymerization was carried out using the same equipment and raw materials as in Comparative Example 1. A after adding NMP205 with a moisture content of about 30 ppm
2,764 g of PPD from Company B and 5,114 g of 3,4'-DAPE from Company B were accurately weighed and dissolved. While the temperature of this diamine solution was 30° C. and the stirring rotation speed was 64 times/min, 8 to 32 meshes of 10,300 g of TPC manufactured by Company C (m=0.9928) were accurately weighed and added. The temperature of this solution is due to the heat of reaction.
After rising to 53℃, heat for 60 minutes to 85℃,
Keep at 85°C for minutes. During this 75 minutes, TPC
A solution dissolved in NMP was added little by little, and the polymerization was completed at a temperature of 85° C., a stirring rotation speed of 64 times/min, and a stirring power of 3.50. TPC solution storage period when such operation is repeated 5 times,
The number of additions, amount of solution added, final power, and IV are summarized in Table 1. In addition, the TPC solution has a moisture content of approximately 30 ppm.
NMP2 was cooled to minus 15°C, and 300g of TPC was added to it in nitrogen and dissolved. This solution was stored at minus 15° C. under nitrogen, and the same solution was added by measuring the volume using a plunger pump in each of the five polymerizations.
【表】
第1表より明らかな如くTPCのNMP溶液の重
合性は47時間安定に保持されている。
実施例 2
TPCのNMP溶液の温度をマイナス15℃からマ
イナス5℃に変更した以外は実施例1と全く同様
に重合を行つた結果を第2表にまとめた。[Table] As is clear from Table 1, the polymerizability of the TPC NMP solution was maintained stably for 47 hours. Example 2 Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the TPC NMP solution was changed from -15°C to -5°C. The results are summarized in Table 2.
【表】
第4表より明らかな如く保存温度が高くなると
保存時間が長くなるに従つて同じI.V.にするに必
要なTPC溶液添加総量が多くなつた。
比較例 2
TPCのNMP溶液の温度をマイナス15℃からプ
ラス10℃に変更した以外は実施例1と同様に重合
した。その結果を第3表に示す。[Table] As is clear from Table 4, as the storage temperature becomes higher and the storage time becomes longer, the total amount of TPC solution added to obtain the same IV increases. Comparative Example 2 Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1, except that the temperature of the TPC NMP solution was changed from -15°C to +10°C. The results are shown in Table 3.
【表】
第3表より保存温度が著しく高くなると添加溶
液量の合計が多くなり、また保存時間が長くなる
とある一定量以上のTPC溶液を添加してもI.V.は
上昇しなくなること、及びTPCの重合活性が著
しく低下して使用出来なくなることが判る。[Table] Table 3 shows that when the storage temperature becomes significantly higher, the total amount of added solution increases, and when the storage time becomes longer, even if more than a certain amount of TPC solution is added, the IV does not increase. It can be seen that the polymerization activity was significantly reduced and it became unusable.
Claims (1)
ミンとを非プロトン性アミド溶媒中で反応させて
芳香族ポリアミドを製造するにあたり、ジカルボ
ン酸クロライドのモル数をa、ジアミンのモル数
をbとしてa/b=mとしたとき、0.9<m<1
の条件でジカルボン酸クロライドとジアミンとを
反応させた後に、該重合溶液に対し、該重合に使
用したと同じ溶媒にジカルボン酸クロライドを0
℃以下で溶解、保持させている溶液として、ジカ
ルボン酸クロライドを段階的に添加して重合させ
重合溶液粘度を調節することを特徴とする重合度
制御方法。 2 マイナス10℃以下で溶解、保持させている溶
液としてジカルボン酸クロライドを段階的に添加
する特許請求の範囲第1項記載の重合度制御方
法。[Claims] 1. In producing an aromatic polyamide by reacting an aromatic dicarboxylic acid chloride and an aromatic diamine in an aprotic amide solvent, the number of moles of the dicarboxylic acid chloride is a, and the number of moles of the diamine is When b is a/b=m, 0.9<m<1
After reacting the dicarboxylic acid chloride and the diamine under the following conditions, add 0% of the dicarboxylic acid chloride to the polymerization solution in the same solvent used for the polymerization.
1. A method for controlling the degree of polymerization, which comprises stepwise adding dicarboxylic acid chloride to a solution dissolved and maintained at a temperature below 0.degree. C. to polymerize and adjust the viscosity of the polymerization solution. 2. The method for controlling the degree of polymerization according to claim 1, wherein the dicarboxylic acid chloride is added stepwise as a solution dissolved and maintained at -10°C or lower.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22568184A JPS61103926A (en) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | Control of polymerization degree for aromatic polyamide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22568184A JPS61103926A (en) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | Control of polymerization degree for aromatic polyamide |
Publications (2)
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|---|---|
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| JPH0448808B2 true JPH0448808B2 (en) | 1992-08-07 |
Family
ID=16833116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22568184A Granted JPS61103926A (en) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | Control of polymerization degree for aromatic polyamide |
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-
1984
- 1984-10-29 JP JP22568184A patent/JPS61103926A/en active Granted
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| JPS61103926A (en) | 1986-05-22 |
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