DE1495192A1 - Verfahren zur Herstellung von waermebestaendigen Polyimiden - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von waermebestaendigen Polyimiden

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DE1495192A1
DE1495192A1 DE19641495192 DE1495192A DE1495192A1 DE 1495192 A1 DE1495192 A1 DE 1495192A1 DE 19641495192 DE19641495192 DE 19641495192 DE 1495192 A DE1495192 A DE 1495192A DE 1495192 A1 DE1495192 A1 DE 1495192A1
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Germany
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tetracarboxylic acid
dianhydride
polyimides
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DE19641495192
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Reichel Dr Bernd
Vollmert Dr Bruno
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BASF SE
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BASF SE
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von wärmebeständigen Polyimiden Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen löslicher, wärmebeständiger Polyimide durch Umsetzen von Bicycio(2,2,2)-octen-7-tetracarbonsäure-2,5,5,6 oder deren Dianhydrid mit primären aromatischen Diaminen.
  • Es ist bekannt, Polyimide herzustellen, indem man bicyclische Tetraoarbonsäuredianhydride, beispielsweise 7,8-Diphenyl-bicyc-1o(2,2,2)octen-7-tetracarbonsäure-2,3,5,6-dianhydrid, zunächst zit 2 Mol Alkohol in das tetracarbonsäurediesterderivat tberführt und diese. anechließond mit primären Diaminen zu Polyimiden umsetzt. Dieses Verfahren ist technisch umständlich.
  • Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung von Polyimiden bekannt, nach dem man zunächst Tetracarbonsäuredianhydride mit aromatischen Diaminen bei niedrigen Temperaturen zu in bestimmten organischen Lösungsmitteln löslichen Polyamidcarbonsäuren umsetzt und dann in einer zweiten Stufe die Polyamidcarbonsäuren bei erhöhter Temperatur in Polyimide überführt. Da diese Polyimide unlöslich und unschmelzbar sind, muß die Weiterverarbeitung vor der Imidbildung geschehen. Ein Nachteil des Verfahrens ist, daß die in der ersten Stufe hergestellten Polyamidcarbonsäuren nur begrenzt lagerfähig und gegen Luftfeuchtigkeit empfindlich sind. Darüber hinaus ist das Verfahren zu ihrer Herstellung aufwendig, da es besonders reine Ausgangsstoffe erfordert. Zum Beispiel setzt die Anwesenheit von Spuren freier Carboxylgruppen im Dianhydrid das Molgewicht der Polyamidcarboneäure stark herab Es wurde auch schon vorgeschlagen, Polyimide herzustellen, indem man 3,6-Endoäthylen-1,2,4,5-cyclohexantetracarbonsäurediannydrid = Bicyclo(2,2,2)octen-7-tetracarbonsäure-2,3,5,6 mit primären aliphatiechen und/oder aromatischen Diaminen im Xolverhältnis 1:1,5 bis 1:2,5, vorzugsweise 1:1,8 bis 1:2,2 bei erhöhter Temperatur wasetzt.
  • Die hierbei entstehenden Produkte haben Jedoch nur relativ niedrige Molekulargewichte und deshalb für viele Anwendungsgebiete unzureichende mechanische Pestigkeit.
  • Es wurde nun gefunden, daß man Polyimide durch Reaktion von Bicyclo(2,2,2)Octen-7-tetracarbonsäure-2,3,5,6 oder deren Dianhydrid mit aromatisshen primären Diaminen bei erhöhter Temperatur vorteilhaft herstellen kann, indem man die Komponenten im Molverhältnis 1:0,8 bis 1:1,2 (Tetracarbonsäure bzw. Anhydrid/Diamin), vorzugsweise 1:1, verwendet. Die Polymerlsatlonstemperaturen liegen zwischen 100 und 4000C, vorzugsweise 200-300°C.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft so ausgeführt, daß man das Dianhydrid und/oder die Tetracarbonsäure mit dem Diamin mischt und die Mischung mehrere Stunden, z. B. 2 bis 20, vorzugsweise 4 bis 10 Stunden, erhitzt, wobei man ein inertes Gas, wie Stickstoff, durch das Reaktionsgefäß strömen läßt und auf diese Weise Luftzutritt verhindert und gleichzeitig das bei der Reaktion gebildete Wasser abführt. Man kann die Komponenten in der Schmelze umsetzen oder vorteilhaft in Gegenwart eines Lösungsmittels, das zusammen mit dem Reaktionswasser langsam abdestilliert wird und rach Abtrennen des Waesers und rocknen wieder in den Kreislauf eingeführt werden kann.
  • Die Lösungsmittel sollen inert sein, dürfen also weder mit dem Dianhydrid oder der Tetracarboneäure noch mit dem Diamin reagieren können, und sie sollen oberhalb 1500C sieden. Geeignet sind Phenol und o-, m- oder p-trecol, in denen sich die Ausgangskomponenten und das Polymer. lösen. Will man das Polyimid nicht in gelöster horn, sondern als Pulver erhalten, so kann man statdessen ein oberhalb 1500C miedendes Suspensionsmittel verwenden, wenn man durch kräftiges Rühren oder einen Vibrator ftlr gute Durchmischung beider Phasen sorgt. Suspensionemittel mind 1. B.
  • Diäthylhexylformamid, α-Chlornaphthalin, o-Dichlorbenzol, Tetramethylharnstoff, Dimethylanilin, Tetramethylensulfon, Diphenyläther, Diphanylsulfid, Diphenylmethan.
  • Geeignete aromatische Diamine haben die allgemeine Formel H2N-R-NH2, wobei R aus einem oder mehreren aromatischen Kernen besteht die miteinander direkt verknüpft oder anneliert oder über gegebenenfalls substituierte Methylengruppen oder über Heteroatome, vorzugsweise Sauerstoff oder Schwefel, oder über Sauerstoff, Schwefel oder Stickstoff lthaltende Gruppen, wie (' steht für Wasserstoff oder einen aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Rest) verbunden sein können. Die aromatisshen Kerne, z. B. Phenylenkerne von R können auch über Ester-, Amid-, Imid-, Keto-, Anhydrid- oder sonstige hitzebeständige Gruppen verknüpft sein.
  • Solche Verbindungen sind beispielsweise: m- une p-Phenylendiamin; Benzidine; 4,4'-Diaminodiphenylemthan; 4,4'-Diaminodiphenyl-2,2-propan; die verschiedenen Naphthylendiamine; 4,4-Diaminodiphenyläther oder -thioäther; 4,4'-Diaminodiphenyldisulfid; 4,4'-Diaminodiphenyl-methylamin; 4,4'-Diaminodiphenylketon; 4-Aminobenzoesäure-4'-aminoanilid oder Bis-4-aminobenzimid, sowie am Kern alkylierte oder halogenierte Derivate derselben.
  • Für spezielle Zwecke kann es vorteilhaft sein, die Löslichkeit der Polyimide dadurch herabzusetzen, daß man Mischungen des bicyclischen Dianhydride mit untergeordneten Mengen, maximal 10%, anderer Dianhydride verwendet, die für sich allein mit aromatischen Diaminen lineare aber unlösliche Polyimide lidfern. Geeignete andere Dianhydride sind z. B. die Dianhydride der Pyromellltsäure, der Diphenyl-3,4,3',4'-tetracarbonsäure oder der Næ*phthalin-1,4,5,8-tetracarbonsäure.
  • Die erfindungsgemäß hergestellten Polyimide haben sehr hohe Lrwaichungspunkte (im allgemeinen oberhalb 350°C) und gute elektrische Eigenschaften. Sie sind in Phenol oder Kresol löslich; die Lösungen sind praktisch unbegrenzt lagerbeständig und gegen Feuchtigkeit und Luft unempfindlich. Sie eignen sich zum Herstellen mechanisch fester und gut haftender LackUberzüge, sowie zum Herstellen von Formkörpern und Filmen, die eine gute Beständigkeit bei hohen Temperaturen, z. B. bis zu 2000C, kurzzeitig auch höher, haben und die vornehmlich in der Elektroindustrie Verwendung finden können.
  • Die in den Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile. Die inhärenten Viskositäten wurden in einprozentiger Lösung (1 g Polymeres in 100 ml Lösung) in m-Kresol als Lösungsmittel bei 200C gemessen.
  • Beispiel 1 12 Teile Bicyclo-2,2,2-octen-7-tetracarbonsäure-2,3, 5,6-dianhydrid werden mit 10 Teilen 4,4'-Diaminodiphenylemthan verrieben und in einem Reaktionagefä@ zunächst 10 Stunden bei Normaldruck unter Stiakmtoff und dann fünf @tanden bei einem Druct von O, @@@ @@@@f 250°C @@@itst. Die Reaktiensa@@@@ soheilst @@@@@@@ unter Abgabe von Wasserdampf, wird anschlie@end zah und erstarrt schlie@lich zu einem bernsteinfarbenen Harz. Das Polymerisat wird in 200 eisen m-Kresol gelöst. Die durch Aufgießen der filtriercen Lösung auf ein Stahl@lech in üblicher Weise hergestellten eingebranuten Überz-Jgo sind leicht gelb gefärbt, glänzend, hart und zah-o@astisch. Ihre Pendelharte nach König ist 191, ihr Erichsenwert 10 (bei einer Sch@chtdicke von 24 /u). Die inhärente Viskosität bertagt 0,49 ccm/g.
  • Beispiel 2 10 Teile des in Beispiel 1 verwendeten Dianhydrids werden mit 8,1 Teilen 4,4-Diaminodiphenylmethan und 100 Teilen m-Kresol vier Stunden unter Stickstoff auf 2600C (Badtemperatur) erhitzt, wobei das mit Reaktionswasser beladene Lösungsmittel laufend abdeetilliert und durch trockenes ersetzt wird. Man erhält eine Lösung des Polykondensats. Die inhärente Viskosität beträgt 0,53 ccm/g.
  • Beispiel 3 10 Teile des gemäß Beispiel 1 verwendeten Dianhydrids werden mit 8,1 Teilen 4,4' -Diaminodiphenylmethan und 130 Teilen m-tresol wie im Beispiel 2 behandelt. Nach vier Stunden wird kein trockenes Lösungsmittel mehr zugetropft, sondern man läßt unter Erhöhung der Sadtemperatur auf 500°C die Lösung innerhalb zweier Stunden eintrooknen. Das srhaltene fast farblose Polymere hat eins inhärents Viskosität von 0,61 con/g.
  • Beispiel 4 tle Lösung von 8,67 Teilen des gemäß Beispiel 1 verwendeten Dianhy@rids und 7 Teilen 4,4'-Diaminodiphenyläther in 200 Teilen m-Kresol wird wie im Beispiel 3 behandelt Das Harz eignet sich zum Herstellen von Überzügen. Die inhärente Viskosität beträgt 0,61 ccm/g.

Claims (4)

  1. Patentans prüche 1) Verfahren zum Herstellen von Polyimiden durch Umsetzen von Bicyclo-2,2,2-octen-7-tetracarbonsäure-2,3,5,6 oder deren Dianhydrid mit aromatischen primären Diaminen bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß man die Komponenten im Molverhältnis 1:0,8 bis 1:1,2 (Tetracarbonsäure bzw. Dianhydrid/Diamin) verwendet.
  2. 2) Verfahren gemäß Anspruch 1? dadurch gekennzeichnet, daß unter Ausschluß von Sauerstoff gearbeitet wird.
  3. 3) Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Gegenwart eines Lösungs- oder Suspensionsmittels gearbeitet wird.
  4. 4) Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß, bezogen auf die Menge der bicyclischen Tetracarbonsäure oder deren Anhydrid, bis zu 10 Molprozent Pyromellithsäuredianhydrid mitverwendet werden.
DE19641495192 1964-08-26 1964-08-26 Verfahren zur Herstellung von waermebestaendigen Polyimiden Pending DE1495192A1 (de)

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