DE1645302A1 - Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Polyimidharzes - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines vernetzten PolyimidharzesInfo
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Description
17 156/7 Berlia, den 11« H0vernier 1965
Societe RHODIACETA, Paris (Prankreich)
harzes
Λ
Verfahren zur Herstellung linearer Polyimide sind bereits bekannt. Nach einem dieser Verfahren wird ein Polyimid in
zwei voneinander getrennten !Fabrikat! onsphas en gewonnen.
Die erste Phase besteht darin, eine Mischung aus einem Diamin und einem Dianhydrid einer Tetracarbonsäure zu polymerisieren,
um eine Polyamidsäure zu erhalten. Die zweite Phase besteht darin, durch Ringschluß dieser Säure einen
Imidring zu bilden und das dabei freiwerdende Wasser zu entfernen..
Dank ihrer Imidstruktur haben die durch dieses Verfahren
gewonnenen Polyimide eine ^usgeseiclinete Wärme Stabilität.
Das Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß eine Gewinnung der Polyimide in Form von massiven Körpern, die eine gewisse Dicke
besitzen, insbesondere durch Formgießen, nicht möglich ist. Dies wird dadurch bedingt, daß die Ringbildung mit gleichzeitigem
Wasseraustritt nach der Polymerisation stattfindet
und daß die Entfernung des Wassers schwierig ist · Es ist weiterhin nicht möglich, ein solche» Jolyimid aur Pabrikation
von Pormkörpern zu verwenden, weil es unschmeljBbar
und unlöslich ist.
Die vorliegende Erfindung hat ein Pabrikationsverfahren
eines vernetzten Polyimidharzes zum Gegenstand, und zwar
sowohl in Pulverform wie in Porm fester Körper, insbesondere
durch Formgießerei, Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein !!,N'-Bis-imid einer ungesättigten Dioarbon
säure der allgemeinen Pormel
0,0
It It
E2
ti Il
0 0
für die für die Bildung eines vernetzten Harzes erforderlich*3
Zeit auf eine !emper?.tur rn-riscnen 80° und 400° C
erhitzt wird. In dieser allgemeinen Formel ist R.., das ein
zweiwertiges, mehrere K0hlen8toffatoiße enthaltendes Radikal
darstellt, ein substituierter oder riiohtsubstituierter
Älkylenrest oder ein substituierter oder nichtsubstituierter
oder hydrierter oder nichthyörierter Arylenrest bzw», Arylenreste,
die zumindest durch eines der folgenden Radikale gebunden sind! -CH2I -S02» -0-, während R2 ein zweiwertiges
Radikal darstellt, das zumindest eine Doppelbindung auf~
Sas Verfahren besteht somit in der Polymerisation zumindest
eine« N»Ä*"-Bis~imids einer ungesättigten Dicarbonsäure.
Si« Polymerisation wird durch die Erhitzung des erwähnten Bie-imide auf eine Temperatur zwischen 80° und 400° bewirkt.
Di· besten Resultate wurden bei Temperaturen zwischen 100°
und 300° 0 erhalten. In gewissen Fällen ist es vorzuziehen, di» Polymerisation unter Mitwirkung eines Katalysators vorzunehmen»
der freie Radikale liefert.
3>ie Polymerisat!onsreaktion kann bei Ab- oder Anwesenheit
•ine» inerten Lösungsmittels vollzogen werden. Im ersten Fall
wird das Bis-imid oder eine Mischung desselben mit dem
Katalysator unter Normaldruck für die Zeit, die notwendig ist» um einen Polyimidhars: in Form eines feeten» mehr oder
weniger homogenen, unschmelzbaren und unlöslichen Körpers su gewinnen, in einem Gefäss erhitzt· Das Bis-imid oder
die Mischung kann auch in einer Form unter höherem als Jformaldruok erhitzt werden, wodurch ein Polyimidharz in
form eines unschmelzbaren und unlöslichen Körpers gewonnen wird» der eine besonders homogene Struktur hat.
Im zweiten Fall wird das Bis-imid oder die Mischung desselben mit dem Katalysator in einem inerten lösungsmittel gelöst
und die so erhaltene Lösung anschließend zum Sieden -ebracht. Der ausgefallene Polyimidharz hat die Form eines unschmelzbaren
und unlöslichen Pulvers. Als Lösungsmittel können z.B. Xylol, Benzol, iriäthylenglykoldir^ thy lather usw. very; endet
werden.
009338/2006 "4 ~
ORIGINAL INSP£CT«>
Was die Wahl des Bis-imidß anbelangt, so wurden·gute Resultate
mit den Bis-imiden erzielt, in denen das zweiwertige, zumindest eine Poppelbindung aufweisende Radikal nach einer
der beiden Formeln
R7C
3. |i oder
3. |i oder
gebildet ist. Dabei sind R, bis R0 Wasserstoffatome oder
substituierte pder nichtsubstituierte Alkylenreste oder substituierte oder nichtsubstituierte oder hydrierte oder
nichthydrierte Arylenreste, wobei diese Reste ein oder mehrere Kohlenstofi'atome aufweisen.
Unter diesen Bis-imiden ist vorzugsweise ein Ν,Ν'-Bis-imid
der Maleinsäure zu benutzen, wie beispielsweise Ν,Ν'-Äthylenbis-maleinsft^wpeimid,
Ν,ΙΤ1—Hexaaethylen-bis-maleineetH-eimid,
N,N'-Phenylen-bis-Maleineü*H»eimid, ITjN'-p-Phenylen-bismaleineimid,
Ν,Ν'—ρ,ρ'—Diphenylhexan-bie-malein
iinid, IT 8N' -ρ, ρ * -Diphenyläther-bis-maleinimid, N,N'-Diphenylsulfon-bis-Kaleinimid,
Ν,ΪΤ'-Dicyclohexylmethanbis-malein-eiswi^eimid,
NjN'-otjfli'-p-Dimethylencyclohexan-bismaleins«tt3f«imidr
H,N'~xr:-Xylylen~bis-iEaleinee%H?eimid. Man
kann auch ein· H,2i'~Bis-iinid der Citrakonsäure oder der
I!etrahydrophthalsäure benutzen.
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' Was den Katalysator anbelangt, so kann ein Peroxyd wie z.B.
. das Dicumylperoxyd verwendet werden. Man kann außerdem auch
ein Azoderivat wie z*B. das Azo-bis-isobutyronitril verwenden.
Sie Menge des verwendeten Katalysators muß derart sein, daß das Molverhältnis des Bis-imids zu dem Katalysator
zwischen 1i0,001 und 1»0,05 beträgt.
Das Verfahren nach der Erfindung kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werdeni
Man erhitzt 10 g !!,N'-m-Phenylen-bis-maleinimid 30 Minuten
lang auf 210° 0, Das erhaltene Produkt ist ein fester Körper, der eine Wichte von 1,42 besitzt und homogen, unschmelzbar
und unlöslich ist. Er zersetzt sich bei etw^ 460° C.
Nachdem das Produkt einer Alterung von 88 Stunden bei 220° 0 ausgesetzt war, hatte es folgende Eigenschaften?
beii 220C 2000C 2500C
Dielektrizitätskonstante (bei 50 c/s) 5,1 5,2 5,7 Tangente <f (bei 50 c/s) 2·1Ο~5 2·10~38,5·10*"5
IC -.
Spezifischer Leitungswiderstand 1,15*10 ^Ohms/cm
Der Vicat-Test (d.h. Bestimmung der Temperatur, bei der eine
Nadel von 1 mm , die einem Druck von 5 kg/mm ausgesetzt ist, 1 mm eindringt) konnte nicht normal durchgeführt
werden, weil es kein spürbares
009838/2006 "6 "
Erweichen vor der Zersetzungstemperatur gibt. Die Nadel
dringt bei 375° C 0,1 mm und bei 400° C 0,5 hub ein.
Man erhitzt in eine*· Ureaform nach Wahl 20 g NjlP-p-Phenylenbis-maleinttimid
eine Stunde unter einem Druck von tOO kg/cm auf 340° 0. Das erhaltene Produkt ist ein Formkörper mit
einer Wichte von 1,45» der unschmelzbar und unlöslich ist.
ο
Er zersetzt sich bei etwa 470 C. Die VicatNadel dringt bei 350° C 0,1 mm und bei 400° C 0,25 mm ein.
Er zersetzt sich bei etwa 470 C. Die VicatNadel dringt bei 350° C 0,1 mm und bei 400° C 0,25 mm ein.
Man löst 10 g NfiTf-p-Phenylen-bis-maleine««a?eimid in 100 cm
Triäthylenglykpldimethylather und erhitzt diese Lösung eine
Stunde auf 200° C. Das durch Ausfällen erhaltene Produkt ist ein weißes Pulver, das unschmelzbar und unlöslich ist und
sich bei etwa 470° C zersetzt.
Man mischt 10 g N,Nl-Äthylen-bis-malein«*»*eimid mit 0,2 g
Dicumylperoxyd und erhitzt diese Mischung für eine Stunde auf 180° C. Das erhaltene Produkt ist ein fester Xörper, der eine
Wichte von 1,3 besitzt und unschmelzbar und unlöslich ist. Er zersetzt sich bei etwa 460° C.
Man mischt 10 g UT^'-Hexamethylen-bis-maleinimid mit
0,02 g Dicumylperoxyd und erhitzt diese Mischung einige Standen
009838/2006
auf 150° C. Das erhaltene Produkt ist ein feeter Körper,
der eine Wichte von 1*34 besitzt und unschmelzbar und unlöslich
ist· Er zersetzt sich bei etwa 380° C. Die Vicat-Nadel
dringt bei 350° C 0,1 mm ein.
Baispiel 6
Baispiel 6
Man geht vor wie in Beispiel 4 beschrieben, benutzt aber als Bie-imid 10 g NiH'-Diphenylsulfon-bis-maleineö-taaeimid. Der
feete» unschmelzbare und unlösliche Körper zersetzt sich bei
etwa 400° C,
Man geht vor wie in Beispiel 4 beschrieben, benutzt aber als Bie-lmid 10 g N,Nl-Bicyclohexylmethan-bis-maleineä*w»»imid.
Der feste, unschmelzbare und unlösliche Körper zersetzt sich
bei etwa 340° C.
Man geht vor wie in Beispiel 4 beschrieben, benutzt aber als -
Bie-lmid 10 g R,Kl-p-«C,ec|-Dimethylencyclohexan-bis-malein-
«&**mimid. Das feste, unschmelzbare und unlösliche Produkt
zersetzt sich bei etwa 460° G.
Man geht vor wie in Beispiel S beschrieben, benutzt aber als
Biß-ißid 10 £ NjNl-m-Xylylen~bis-'i!}aleine^«*eiaid. Das feste,
unschmelzbare und unlöslisäe Produkt zersets's sieh bei etwa
- 8
003838/2006
Man mischt 10 g N^'-p-Phenylen-bis-maleinsasMaeimid mit
0,02 g Dibenzoylperoxyd und erhitzt diese Mischung in einer
Gußforia nach Wahl unter einem Druck von 100 kg/cm eine Stunde auf 340° C. Das erhaltene Produkt ist ein !Formkörper,
der unschmelzbar und unlöslich ist und sich bei etwa 470° C zereetat,
Man löst 10 g ΙΤ,ίΓ'-p-ghenylen-bis-maleintLmid mit 0,1 g
Azo-bis-isobntyronitril in 100 cm^ Xylol und läßt diese
Lösung drei Stunden sieden. Man erhält ein weiße© Pulver als
Niederschlag, das unschmelzbar und unlöslich ißt. Das Produkt zersetzt sich bei etwa 470° C.
Man mischt 10 g ^,N'-pjp'-Diphenylmethan-bis-maleineskw^imid
mit 0,1 g Dicumylperoxyd und erhitzt diese Mischung in einer Form unter einem Druck von 100 kg/cm zwei Stunden auf 160 .C.
Das erhaltene Produkt ist ein durchsichter Körper, der eine= Wichte von 1,30 besitzt, unschmelzbar und unlöslich ist und
sich bei etwa 420° C zersetzt. Die Vicat-Hadel dringt bei
350° C 0,1 mm und bei 400° C 0,5 mm ein.
Man erhitzt 10 g JMi'-PfP'-Diphenyläther-bis^malein&äws^imid
bis zum vollständigen schmelzen. Dann fügt man 6 g Siliciumoxid zu, gießt die Mischung, nachdem sie entgast worden ist,
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' in eine Gußform nach Wahl und erhitzt sie drei Tage lang . auf -200° C.
Man erhält einen Formkörper, der unschmelzbar und unlöslich ist, sich bei 470° C zersetzt und die folgenden Eigenschaften
aufweist:
bei? 22°C 2OQ0O 25O0C
Dielektrizitätskonstante (bei 50 c/s) 5,4- 5,4 5,8
Tangente & (bei 50 c/s) 2·10~5 2·10~5 5·1
14 /
Spezifischer Leitungswiderstand' 8·10 Ohms/cm
Die Vicat-Uadel dringt bei 400° G 0,1 mm ein.
Man erhitzt eine Mischung von 5 g Ιί,ΪΤ'-m-Phenylen-bismalein&ätiH?eimid
und 5 g F,N'-p,p'-Diphenyläther-bis-malein~
säureimid bei 190° C bis zum völligen Schmelzen; dann gießt man die zuvor entgaste Mischung in eine Gußform nach
Wahl und erhitzt sie drei Tage lang auf 200° C.
Man erhält einen Formkörper, der unschmelzbar und unlöslich ist und sich bei 470° C zersetzt. Die Yicat-Nadel dringt bei
350° C 0,18 mm und bei 400° C 0,5 mm ein. Der Körper hat
einen spezifischen Leitungswiderstand von 0,85*10 . Qhms/cm.
Wie aus diesen Beispielen hervorgeht, erlaubt das Verfahren nach der Erfindung die Gewinnung von Polyimidharzen, die
- 10
009838/2006
eine sehr hohe Widerstandsfähigkeit und thermische Stabilität besitzen. Außerdem hat das Verfahren gemäß der Erfindung
im Gegensatz zu den bekannten Verfahren den Vorteil, die
Gewinnung dieser Harze in Form gegossener Körper zu gestatten, deren mechanische Widerstandsfähigkeit ebenfalle sehr
gut ist. Sie werden fraglos überall dort Anwendung finden,
wo ihre Eigenschaften benötigt werden, insbesondere auf dem Gebiet der elektrischen und Wärmeisolierungen.
Gewinnung dieser Harze in Form gegossener Körper zu gestatten, deren mechanische Widerstandsfähigkeit ebenfalle sehr
gut ist. Sie werden fraglos überall dort Anwendung finden,
wo ihre Eigenschaften benötigt werden, insbesondere auf dem Gebiet der elektrischen und Wärmeisolierungen.
Zur Erfindung gehört alles dasjenige, was In der Beschreibung
enthalten ist einschließlich dessen, was abweichend von den konkreten Ausführungsbeispielen ,»für den Fachmann naheliegt.
Ra - 17 156/7
303333/2006
Claims (19)
- 156/7BHODIACEIEt, Paris (Frankreich)Patentansprüche ;t. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Polyimid harzee, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein ΪΓ,Ν · -Bie-imid einer ungesättigten Dicarbonsäure der allgemeinen Formel0 0Il M0 0für di· fiJLr die Bildung eines vernetzten Harzes erforderliche Zeit,auf eine Temperatur zwischen 80° und 400° C erhitzt wird, wobei in dieser allgemeinen Formel R1, das ein zweiwertiges, mehrere Kohlenstoffatome enthaltendes Radikal darstellt, ein substituierter oder nichtsubstituierter Alkylenrest oder ein substituierter oder nichtsubstituierter, hydrierter oder nichthydrierter Arylenrest bzw. Arylenreste sind- die zumindest durch eines der Radikale -CH0, -SO , -0- gebunden sind, während009838/2006 - 2 -R2 ein zweiwertiges Radikal darstellt, das zumindesteine Doppelbindung aufweist.
- 2. Verfahren *nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ν,Ν'-Bis-imid bei Anwesenheit eines Katalysators erhitzt wird, der freie Radikale liefert«
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das NjN'-Bis-imid bei Anwesenheit eines inerten Lösungsmittels erhitzt wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ν,Ν'-Bis-imid in einerlreßform unter höherem als Normaldruck erhitzt wird.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ν,Ν'-Bis-imid auf eine Temperatur zwischen 100 und 300° C erhitzt wird.
- 6. Verfahren nach JÄnsprucb 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis des !!,N'-Bis-imids zu dem Katalysator zwischen 1*0,001 und 1:0,0 5 betragt j.
- 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das N,N'-Bis~imid einer Dicarbonsäure ein F,!P-Bisimid ist, in dem das zweiwertige Radikal, das zumindest eine Doppelbindung aufweist, nach einer der folgenden- 3 009838/2008!Formeln gebildet ist:B» - 0 -3 \\ oderwobei R,, bis RQ Wasserstoffatome oder substituierte oder nichtsubstituierte Alkylenreste oder substituierte oder niohtsubstituierte oder hydrierte oder nichthydrierte Arylenreste sind und diese Reste ein oder mehrere Kohlenstoff atome enthalten«
- 8. Verfahren nach Anspruoh 7, dadurch gekennzeichnet, daß das N,N!-Bis-imid ein Έ,Ή*-.Bis-imid der Maleinsäure ist.
- 9. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daßdas H,N'-Bis-imid ein N,if1-BiStornid der Oitrakonsäure ist. ä
- 10. Verfahren nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß das N,N1 -Bis-imid ein N,ET'-Bis-imid der Tetrahydroph thalsäure ist.
- 11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das N,N'-Bis-imid der Maleinsäure eines der folgenden Biw-imide ist:_ 4 009838/2006-V-J*Ν,Ν * -Äthylen-bis-mal ein-eäw-elmid N, N · -Hexame thyl en-bi s-mal e !η«««*· im id N, N' -m-Xyly 1 en-b i s -mal e in«ä*#« imid N,N' -pjp'-Diphenylmethan-bis-maleineötHNiimid Ii ,N' -ρ, ρ* -Biphenyläther-bis-maleineÄHMiimid N,N*-Diphenylsulf on-bis-inalein»imid N^-Dicyclohexylmethan-bis-maleinimid N, IT' -ρ-« ι« ' -Dime thy lency clöhexan-bis-maleineÄww imid N ,N' — p-Phenylen-bis-maleinee*w«imid H,N' -m—Phenylen—
- 12. Verfahren nach Anspruch 2 uijd 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator ein Peroxyd ist.
- 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Peroxyd das Dicumylperoxyd ist.
- 14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Peroxyd das Dibenzoylperoxyd ist.
- 15· Verfahren nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator ein Azoderivat ist.
- 16. Verfahren nach Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet, daß das Azoderivat das Aso-bis-isobutyronitril ist.
- 17. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, "daß das Lösungsmittel Xylol ist.— 5 —009838/2006fs
- 18. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel Triäthylenglykoldimethyläther iet.
- 19. Verfahren nach Anspruch 1 bi? 18, gekennzeichnet durch die in der vorangegangenen Beschreibung enthaltenen Merkmale.Ba - 17 156/7009838/2006
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