DE2932589B2 - Polyimidharzmasse sowie Verwendung. derselben - Google Patents
Polyimidharzmasse sowie Verwendung. derselbenInfo
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Description
besteht, worin R' einen divalenten aromatischen Rest darstellt und.
einem polaren organischen Lösungsmittel aus mindestens einer halogenierten Phenolverbindung
mit einem Schmelzpunkt von 1000C oder darunter
und einem Siedepunkt von 3000C oder darunter,
einer der folgenden Formeln:
HO
// V
R2
und
HO
worin bedeuten:
bis 3 C-Atomen und
X ein Halogenatom.
2. Polyimidinharzmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Imidpolymer eine loga. ithmische Viskosität von 0,5 bis 6,0, bestimmt in einer
Konzentration von 0,5 g/100 ml in 4-Chlorphenol bei
einer Temperatur von 50° C aufweist.
3. Polyimidharzmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Gehalt an dem Imidpolymer
bei3bis30Gew.-%liegt.
4. Verwendung einer Polyimidharzmasse nach Ansprüchen 1 bis 3 zur Herstellung von Folien durch
Vergießen der Polyimidharzmasse und Entfernen des polaren organischen Lösungsmittels.
5. Verwendung einer Polyimidharzmasse nach Ansprüchen 1 bis 3 zu Beschichtungszwecken.
6. Verwendung einer Polyimidharzmasse nach Ansprüchen 1 bis 3 als Klebemittel.
Die Erfindung betrifft eine Polyimidharzmasse aus mindestens einem aromatischen Polyimidharz und
einem
Erfindung eine Polyimidharzmasse mit einem aromatischen Polyimidharz mit einem vergleichsweise hohen
Molekulargewicht und einem hohen Gebalt an Imidresten, das in einer vergleichsweise hohen Konzentration
in einem polaren organischem Lösungsmittel gelöst ist
Es ist bekannt, aromatische Polyimide mit hohem Molekulargewicht und einem hohen Gehalt an Imidresten durch Polykondensation einer aromatischen
Tetracarbonsäure mit einem aromatischen Diamin und
ίο Überführung des erhaltenen Polykondensationsprodukte^ d.h. einer Polyaminsäure in ein Polyimidharz
herzustellen. Es ist des weiteren bekannt, daü sich derartige Polyimidharze zu den verschiedensten Formkörpern verarbeiten lassen, beispielsweise Folien und
blattartigen Materialien und daß derartige Formkörper eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber
der Einwirkung von Wärme und besonders vorteilhafte mechanische Festigkeiten aufweisen.
Es ist jedoch des weiteren auch bekannt, daß
Polyimidharze von hohem Molekulargewicht sowie mit
einem hohen Gehalt an Imidresten entweder einen sehr hohen Schmelzpunkt aufweisen oder gelegentlich nicht
schmelzen. Infolgedessen lassen sich Polyimidharze nicht nach üblichen bekannten Formverfahren verarbei
ten, beispielsweise aus einem T-Gießkopf extrudieren,
nach dem Spritzgußverfahren verarbeiten oder zu Isolierungszwecken verwenden. Infolgedessen kann die
Verformung von Polyimidharzen lediglich unter Verwendung einer Lösung der Harze erfolgen. Bis heute ist
jedoch noch kein Lösungsmittel bekannt geworden, mit welchem sich Polyimidharze des angegebenen Typs mit
einem hohen Molekulargewicht und einem hohen Gehalt an Imidresten in hoher Konzentration lösen
lassen. Bisher war es somit unmöglich, Formkörper aus
aromatischer Polyimidharzen aus einer Lösung des
(HI) wurden Formkörper aus derartigen Polyimidharzen
nach folgender Methode hergestellt: Ein aromatisches
entsprechenden Polyimidharzes darstellt, wurde in
einem Lösungsmittel gelöst, worauf die erhaltene Lösung des Polymeren zu einem Formkörper verformt
wurde, worauf das Lösungsmittel aus der verformten Lösung entfernt wurde, unter Herstellung eines
■»5 Formkörpers aus dem Polyaminsäureharz, worauf
schließlich dieser Formkörper auf eine erhöhte Temperatur erhitzt wurde, um das Polyaminsäureharz in das
entsprechende Polyimidharz zu überführen. Diese Methode war die einzige bekannte Methode für die
so Herstellung von Formkörpern aus aromatischen Polyimidharzen, mit ausgezeichneten Wärme-Widerstandseigenschaften und einer besonders vorteilhaften mechanischen Festigkeit.
Die beschriebene Methode zur Herstellung von
Formkörpern aus Polyimidharzen des angegebenen
Typs ist jedoch nachteilig deshalb, weil bei der Überführung der Polyaminsäure in das entsprechende
Polyimid Wasser erzeugt wird. Die Erzeugung von Wasser bewirkt jedoch, daß das erhaltene Polyimid
leicht wieder depolymerisiert wird. Demzufolge ist es zur Herstellung von Formkörpern aus Polyamidharzen
des angegebenen Typs von hoher Qualität erforderlich, das erzeugte Wasser vollständig von dem Formkörper
während dessen Herstellung zu entfernen. Es hat sich
jedoch gezeigt, daß die vollständige Entfernung des
Wassers ohne Verminderung der Qualität des hergestellten Formkörpers sehr schwierig ist. Die Entfernung
des Wassers gestaltet sich insbesondere dann extrem
schwierig, wenn der Formkörper eine vergleichsweise große Dicke aufweist Infolgedessen läßt sich die
beschriebene Herstellungsmethode nicht zur Herstellung von vergleichsweise dicken Formkörpern anwenden. Ein weiterer Nachteil der beschriebenen Methode
besteht darin, daß die Polyaminsäure in der verwendeten Lösung eine nur geringe chemische Stabilität
aufweist und im Verlaufe der Zeit leicht abgebaut wird. Dies bedeutet, daß es schwierig ist, die Polyaminsäurelösung aber längere Zeiträume hinweg ohne Zerstörung to
der Polyaminsäure aufzubewahren.
Im Hinblick auf die ausgezeichneten Wärme-Widerstandseigenschaften und mechanischen Festigkeiten der
Polyimidharze mit einem hohen Gehalt an Imidresten und hohem Molekulargewicht, wäre es außerordentlich
vorteilhaft, wenn es gelänge ein aromatisches Polyamidharz in vergleichsweise hohen Konzentrationen in
einem Lösungsmittel zu lösen, da derartige Lösungen direkt in einfacher Weise zu den verschiedensten
Formkörpern verarbeitet werden könnten. Eine solche Polyimidharzmasse ließe sich auch zu Beschichtungszwecken verwenden, zur Erzeugung von Lacken sowie
Klebematerialien. Aus diesen Gründen wurden verschiedene Versuche unternommen, um aromatische
Polyimidharze herzustellen, die in normalen Lösuiigsmitteln löslich sind oder um Lösungsmittel aufzufinden,
die sich als Lösungsmittel für aromatische Polyimidharze verwenden lassen.
In der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 50-113597
(1975) wird beispielsweise eine Lösung eines aromati- jo sehen Polyimidharzes in einer Phenolverbindung
beschrieben. Die Lösung wird dabei in der Weise hergestellt, daß eine Mischung von 3,3',4,4'-Biphenyltetracarbonsäure mit einem aromatischen Diamin in
einem polaren organischen Lösungsmittel, bestehend aus einer Phenolverbindung, wie beispielsweise Xylenol
oder Kresol, bei einer Temperatur von 80°C oder
darüber, vorzugsweise bei einer Temperatur von 120 bis 200° C, gelöst wird, unter Entfernung des entstehenden
Wassers aus der Reaktionsmischung und Lösung des erhaltenen Polyimidharzes in dem Lösungsmittel. Im
Falle des bekannten Verfahrens weist das erhaltene Polyimid jedoch ein niedriges Molekulargewicht auf und
einen geringen Gehalt an Imidresten. Des weiteren eignet sich dieser Typ einer Polyimidharzlösung nicht
für die Erzeugung von Formkörpern aus Polyimidharzen mit einer hohen Widerstandsfähigkeit gegenüber
der Einwirkung von Wärme und ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften. Infolgedessen läßt sich
dieser Typ einer Polyimidharzlösung lediglich zur Beschichtung von elektrischen Leitern verwenden.
Aus den japanischen Patent-Publikationen Nr. 46-17415 (1971), 47-23191 (1972), 47-26878 (1972) und
48-26958 (1973) sind ferner Lösungen von Polyimidharzen in einer Phenolverbindung bekannt. Die Lösungen
werden dabei hergestellt durch Umsetzung von 3,3',4,4'-Benzophenontetracarbonsäure mit einem aromatischen Diamin in eine Phenolverbindung bei
erhöhter Temperatur. Die erhaltenen Polyimidharze weisen jedoch ein niedriges Molekulargewicht auf und
sind des weiteren durch einen geringen Gehalt von weniger als 90 Mol-% Imidresten gekennzeichnet. Auch
dieser Typ von Polyimidharzlösungen eignet sich hauptsächlich nur als Beschichtungsmaterial und ist zur
Herstellung von Polyimidharzformkörpern mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit nicht geeignet.
Die erwähnten üblichen Polyimidharze, die in einer versleichsweise hoher. Konzentration m üblicher.
polaren organischen Lösungsmitteln, beispielsweise Phenolverbindungen, löslich sind, sind Harze vom
Polyimid-Polyaminsäuretyp mit einem geringen Molekulargewicht und einem geringen Gehalt an Imidresten.
Die üblichen Harze vom Polyimid-Polyaminsäuretyp eignen sich dabei in der Regel nur zu Beschichtungszwecken und nicht zur Erzeugung von Formkörpern,
beispielsweise Folien und blattförmigen Materialien mit hoher mechanischer Festigkeit und einer ausgezeichneten Wärme-Widerstandsfähigkeit
Aufgabe der Erfindung war es demzufolge, eine Polyimidharzmasse anzugeben, die aufgebaut ist aus
einem Harz aus einem aromatischen Polyimid mit einem vergleichsweise hohen Molekulargewicht und einem
hohen Gehalt an Imidresten sowie einem Lösungsmittel, in dem sich das Polyimidharz in vergleichsweise hoher
Konzentration lösen läßt
Es wurde gefunden, daß sich derartige Polyimidharzmassen, ausgehend von ganz bestimmten Polyimidharzen und bestimmten Lösungsmitteln, herstellen lassen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Polyimidharzmasse aus mindestens einem aromatischen Polyimidharz
und einem Lösungsmittel hierfür, die gekennzeichnet ist durch
einen Gehalt an mindestens 2 Gew.-% mindestens eines
Imidpolymeren, das zumindest 90 Mol-% aus wiederkehrenden Einheiten der folgenden Formel besteht
(oder mindestens 90 Molar-% bezüglich wiederkehrenden Einheiten der folgenden Formel ist):
N-R'-
worin R' für einen divaienten aromatischen Rest steht
und einem polaren organischen Lösungsmittel aus mindestens einer halogenierten Phenolverbindung mit
einem Schmelzpunkt von 100° C oder darunter und
einem Siedepunkt von 300° C oder darunter, einer der folgenden Formeln
HO
HO
R2
worin bedeuten:
Kohlenstoffatomen und
X ein Halogenatom,
wobei das Imidpolymer in dem organischen polaren Lösungsmittel gelöst vorliegt.
Eine erfindungsgemäße Polyamidharzmasse kann bei
einer Temperatur von 100° C oder darunter in Form
einer fließfähigen Lösung vorliegen.
Eine erfindungsgemäße Polyimidharzmasse läßt sich
des weiteren direkt zu den verschiedensten Formkörpern, beispielsweise Folien, blattartigen Produkten und
Laminaten verarbeiten. Ferner lassen sich erfindungsgemäße Polyunidharzmassen als Beschichtungsmassen,
Lacke und Oberzüge sowie Klebmaterialien verwenden.
Die erfindungsgemäß zur Herstellung der Polyimidhar?massen verwendeten Imidpolymeren bestehen zu
90 Mol-% oder mehr, vorzugsweise 95 Mol-%, aus wiederkehrenden Einheiten der angegebenen Formel I.
Sie sind mit anderen Worten 90molar-%ig oder höher molar-%ig, vorzugsweise 95mo!ar-°/oig oder noch
höher molar-%ig.
Liegt der Gehalt an wiederkehrenden Einheiten der angegebenen Formel I in dem Polymeren bei weniger
als 90 Mol-%, so weist das erhaltene aromatische Imidpolymer vergleichsweise sch! sehte mechanische
Festigkeiten und Wärme-Widerstandseigenschaften auf.
Vorzugsweise weist das Imidpolymer ein hohes Molekulargewicht auf und hat infolgedessen eine hohe
logarithmische (inherente) Viskosität von 0,5 bis 6,0, insbesondere 0,6 bis 4,5 und ganz speziell von 0,7 bis 3,5.
Die erfindungsgemäß verwendbaren Imidpolymeren lassen sich herstellen durch successive oder gleichzeitige Polykondensation und Imidring-Cyclisation. Bei der
Polykondensation wird eine Tetracarbonsäurekomponente, die zu mindestens 90 Mol-% aus 3,3',4,4'-Bisphenyltetracarbonsäure oder ihrem Anhydrid, einem Ester
oder einem Salz hiervon besteht, mit einer Diaminkomponente polykondensiert, die aus mindestens einer
aromatischen Diaminverbindung besteht. Bei der Ringcyclisation wird das Polykondensationsprodukt,
d. h. eine Polyaminsäure, in das entsprechende Imidpolymer überführt. Die Polykondensation und die Imidring-Cyciisation können dabei nach üblichen bekannten
Methoden durchgeführt werden.
Vorzugsweise wird das Imidpolymer, das zur Herstellung der Polyimidharzmasse nach der Erfindung
verwendet wird, in einer solchen Weise hergestellt, daß die 3,3',4,4'-Bisphenyltetracarbonsäure oder ihr Anhydrid, ein Ester oder Salz hiervon und ein aromatisches
Diamin in den gleichen molaren Mengen in. einem polaren organischen Lösungsmittel gelöst werden,
beispielsweise in N-Methylpyrolidinon, N,N-Dimethylacetamid, N,N-Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid
oder Tetramethylharnstoff, worauf die Lösung auf eine Temperatur von 80° C oder weniger, vorzugsweise auf
eine Temperatur von 0 bis 60° C erhitzt wird, unter Polykondensation der erwähnten Verbindungen zu
einer Polyaminsäure, vorzugsweise mit einer logarithmischen Viskosität von 1,2 oder darüber, insbesondere
von 1,5 bis 6,0, gemessen bei einer Konzentration von 0,5 g Polyaminsäure pro 100 ml N-Methyl-2-pyrrolidon,
bei einer Temperatur von 30°C und Erhitzen der erhaltenen Polyaminlösung auf eine Temperatur von
100 bis 300° C, vorzugsweise 120 bis 250° C in Gegenwart oder Abwesenheit einer die Imidring-Cyclisation beschleunigenden Verbindung, bestehend aus
einem tertiären Amin, beispielsweise Trimethylamin, Triäthylamin oder Pyridin unter Überführung der
Polyaminsäure in das entsprechende Imidpolymer mit einem Gehalt an 90% oder mehr an wiederkehrenden
Einheiten der Formel (1). Das in dem Lösungsmittel unlösliche Polymer wird dann aus der Reaktionsmischung abgetrennt.
Das erfindungsgemäß verwendete Imidpolymer läßt sich des weiteren auch nach einem anderen Verfahren
herstellen, bei dem die Polyaminsäure mit einer logarithmischen Viskosität von 1,2 oder darüber in der
beschriebenen Weise hergestellt wird, wobei jedoch die
Poiyaminsäure von der Reaktionsmischung abgetrennt wird, und zwar in der Weise, daß eine vergleichsweise
große Menge an Aceton oder Äthylalkohol zu der die Polyaminsäure enthaltenden Reaktionsmischung zuge
setzt wird, unter Ausfällung der Polyaminsäure aus der
Reaktionsmischung oder in der Weise, daß das Lösungsmittel von der Reaktionsmischung abgetrennt
wird, worauf die abgetrennte Polyaminsäure auf eine Temperatur von 150 bis 300° C, vorzugsweise 160 bis
250°C, erhitzt wird, unter Überführung der Polyaminsäure in das entsprechende Imidpolymer mit 90% oder
mehr wiederkehrenden Einheiten der Formel (I). Im Fall der beschriebenen Methoden fällt das Imidpolymer in
Form eines festen Pulvers an.
.?o Das erfindungsgemäß verwendbare Imidpolymer
kann beispielsweise in Form von feinen kristallinen Teilen mit einer Teilchengröße von jeweils 0,2 bis 10
Mikron, vorzugsweise 1 bis 5 Mikron, vorliegen oder in Form von Aggregaten aus jeweils einer Vielzahl von
kristallinen Teilchen mit einer Größe von 1 bis 5000 Mikron, vorzugsweise 5 bis 500 Mikron. Das in den
beschriebenen Formen vorliegende Imidpolymer läßt sich leicht in einem aus einem halogenierten Phenol
bestehenden Lösungsmittel mit großer Lösungsge-
jo schwindigkeit lösen. Die Verwendung des Imidpolymeren ist jedoch nicht auf die erwähnten Formen
beschränkt.
Die zur Herstellung des Imidpolymeren verwendete 3,3',4,4'-Biphenyltetracarbonsäure kann in Form der
J5 freien Säure, des Anhydrids, eines Salzes oder eines Esters oder einer Mischung von zwei oder mehreren der
angegebenen Verbindungen verwendet werden.
Die zur Herstellung des Imidpolymeren verwendete Tetracarbonsäure kann des weiteren gegebenenfalls
außer 3,3',4,4'-Bisphenyltetracarbonsäure bis zu 10 Mol-%, vorzugsweise bis zu 5 Mol-%, eine oder
mehrere andere Tetracarbonsäuren enthalten, beispielsweise
2,3,6,7-Naphthalintetracarbonsäure;
2,3,3',4'-Biphenyltetracarbonsäure;
2,2',3,3'-Biphenyltetracarbonsäure;
3,3',4,4'-Benzophenontetracarbonsäure;
so 2,2-Bis-(3,4-dicarboxyphenyl)propan;
Die zusätzliche Tetracarbonsäure kann ebenfalls in Form der freien Säure, ihres Anhydrids, eines Salzes
oder Esters oder in Form einer Mischung von zwei oder mehreren der angegebenen Verbindungen verwendet
werden.
Die Diaminkomponente für die Herstellung des Imidpolymeren besteht aus mindestens einem aromatischen Diamin der Formel (IV)
H2N-R' —NH2
(IV)
worin R' die bereits angegebene Bedeutung hat.
Das aromatische Diamin der angegebenen Formel (IV) besteht vorzugsweise aus einer Verbindung einer
der folgenden Formeln (V) oder (Vl) (R4),,
und
NH2
(R3),,
NH2
(R4),,
NH2 NH2
(VI)
worin R3 und R4 unabhängig voneinander jeweils
Wasserstoffatome oder kurzkettige Alkylreste, vorzugsweise mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, kurzkettige
Alkoxyreste, vorzugsweise mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, darstellen und worin η eine ganze Zahl von 1 bis 4
ist und A für einen divalenten Rest, bestehend aus:
-O-, -S-, -CO-, -SO2-, -SO-.
-CH2- und- C(CH3J2-
steht.
Zu den aromatischen Diaminen der Formel (V) gehören beispielsweise
Diamino-Diphenyläther, beispielsweise 4,4'-Diaminodiphenyläther;
Diamino-Diphenyläther, beispielsweise 4,4'-Diaminodiphenyläther;
3,3'-Dimethyl-4,4'-diaminodiphenyläther; 3,3'Diaminodiphenyläther und
33'-Dimethoxy-4,4'-diaminodiphenyläther; Diamincdiphenylthioäther, beispielsweise
4,4'-Diaminodiphenylthioäther; 3,3'-Dimethyl-4,4'-diaminodiphenylthioäther;
3,3'-Diäthoxy-4,4'-diaminodiphenylthioäther und
33'-DiaminodiphenyIthioäther; Diaminobenzophenone, beispielsweise
4,4'-Diaminobenzophenon und
3,3'-Dimethyl-4,4'-diaminobenzophenon; 4,4'-Diamonodiphenylsulfoxyd;
4,4'-Diaminodiphenylsulfon;
3,3'-Diaminodiphenylsulfon;
Diaminodiphenylmethane, z. B.
Diaminodiphenylmethane, z. B.
4,4'- Diaminodiphenylmethan;
33'-Diaminodiphenylmethan;
33'-Dimethoxy-4,4'-diaminodiphenylmethan
sowie
33'-Dimethyl-4,4-diaminodiphenylmethan sowie Diaminodiphenylpropane, z. B.
2^-Bis(4'-aminopheny])-propan und
2^-Bis(3'-aminophenyl)propan. Zu den aromatischen Diaminen der Formel (VI)
gehören beispielsweise Benzidin; 33'-Dimethylbenzidin; 33'-Dimethoxybenzidin und 33'-Diaminobiphenyl.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden zur Herstellung der Poiyimidharzmassen,
Imidpolymere verwendet, die hergestellt worden sind aus einer Tetracarbonsäurekomponente
aus 33',4,4'-Biphenyltetracarbonsäureanhydrid und einer Diaminkomponente aus einem oder mehreren
aromatischen Diaminen, bestehend aus 4,4'-Diaminodiphenyläther;
4,4'-Diaminodiphenylthioäther und/oder
4,4'-Diaminodiphenylmethan.
In diesem Falle weist das erhaltene Imidpolymer besonders vorteilhafte Eigenschaften und Wärme-Widerstandseigenschaften
auf. Der 4,4'-Diaminodiphenyläther kann dabei entweder allein oder in Form einer
Mischung aus 40 Mol-% oder mehr, vorzugsweise 50 Mol-% oder mehr des 4.4'-Diaminodiphenyläthers und
zum Rest aus einem oder mehreren anderen aromatischen Aminen bestehen, beispielsweise:
4,4'-Diamino-3,3'-dimetnylbiphenyl;
ίο 4,4'-DiaminodiphenyIthioäther;
4,4'-Diamino-3,3'-dimetnylbiphenyl;
ίο 4,4'-DiaminodiphenyIthioäther;
4,4'-Diaminodiphenylmethan und/oder
4,4--Diamino-33'-dimethyldiphenyläther.
In dieser Weise hergestellte Imidpolymere eignen sich ebenfalls in besonders vorteilhafter Weise zur Herstellung von Poiyimidharzmassen mit besonders vorteilhaften mechanischen Eigenschaften und Wärme-Widerstandseigenschaften.
4,4--Diamino-33'-dimethyldiphenyläther.
In dieser Weise hergestellte Imidpolymere eignen sich ebenfalls in besonders vorteilhafter Weise zur Herstellung von Poiyimidharzmassen mit besonders vorteilhaften mechanischen Eigenschaften und Wärme-Widerstandseigenschaften.
Im Falle einer erfindungsgemäßen Polyimidharzmasse liegt das Imidpolymer in dem organischen Lösungsmittel
gelöst vor, und zwar in einem oder mehreren halogenierten Phenolen, von denen ein jedes einen
Schmelzpunkt von 1000C oder darunter, vorzugsweise von 80° C oder weniger aufweist sowie einen Siedepunkt
von 300° C oder darunter, vorzugsweise 280° C oder darunter und wobei ein jedes Phenol aus einer
Verbindung einer der Formeln (II) und (Il I) besteht:
und
HO
(ΙΠ)
R2
worin bedeuten:
R2 ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 3
Kohlenstoffatomen, beispielsweise einen Methyl-, Äthyl- oder Propylrest oder einen Dimethylmethylrest
und
X ein Halogenatom, beispielsweise ein Chlor-, Brom-, Fluor- oder Jodatom.
so Steht in den angegebenen Formeln (II) und (III) R2 für
ein Wasserstoffatom oder einen Methylrest und X für ein Chlor- oder Bromatom, so weisen die entsprechenden
halogenierten Phenole eine besonders vorteilhafte Stabilität bei erhöhter Temperatur auf, weshalb sie sich
in besonders vorteilhafter Weise zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Polyimidharzmasse eignen.
Halogenierte Phenole mit einem Schmelzpunkt von über 1000C eignen sich nicht für die Herstellung
erfindungsgemäßer Poiyimidharzmassen, da einige der bei Verwendung dieser Verbindungen hergestellten
Massen bei einer Temperatur von 100° C oder darunter
nicht im Zustand einer fließfähigen Lösung erhalten werden könnea Des weiteren eignen sich auch
halogenierte Phenole mit einem Siedepunkt von über 30O0C nicht für die Herstellung erfindungsgemäßer
Poiyimidharzmassen, da es schwierig ist bei Verwendung derartiger halogenierter Phenole diese aus den
hergestellten Formkörpern zu verdampfen.
Vorzugsweise soll das halogenierte Phenol des weiteren nicht zersetzt werden, ohne es bei erhöhter
Temperatur zu verdampfen. Wird das halogenierte Phenol während der Herstellung eines Formkörpers aus
der Polyimidharzmasse zersetzt, so ist es unmöglich, das halogenierte Phenol aus dem Formkörper zu entfernen
und von neuem für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Polyimidharzmasse zu verwenden.
Es hat sich des weiteren gezeigt, daß im Falle einer erfindungsgemäßen Polyimidharzmasse die halogenierten
Phenole der Formeln (II) und (III) nicht durch andere Phenole ersetzbar sind, beispielsweise o-halogenierte
Phenolverbindungen und Kresol- und Phenolverbindungen ohne Halogenatom.
Es hat sich gezeigt, daß sich die erfindungsgemäß verwendeten Imidpolymeren in derartigen anderen
Phenolen nicht in einer hohen Konzentration von 2 Gew.-% oder darüber lösen lassen. Dies bedeutet, daß
es unmöglich ist, Polyvinylharzmassen nach der Erfindung bei Verwendung von anderen Phenolverbindüngen
zu erhalten.
Zur Herstellung erfindungsgemäßer Polyimidharzmassen
eignen sich insbesondere halogenierte Phenole der Formeln (II) und (III), die bestehen aus:
m-Chlorphenol, p-Chlorphenol,
m-Bromphenol, p-Bromphenol,
2-Chlor-4-hydroxytoluol,
2-Chlor-5-hydroxytoluol,
3-Chlor-6-hydroxytoluol,
4-Chlor-2-hydroxytoluol, jo
2- Brom-4-hydroxytoluol,
2-Brom-5-hydroxytoluol,
3-Brom-5-hydroxytoluol,
3-Brom-6-hydroxytoluol und
4-Brom-2-hydroxytoluol.
Als besonders vorteilhafte polare Lösungsmittel haben sich solche erwiesen, die aus mindestens einem
der folgenden halogenierten Phenole bestehen:
p-Chlorphenol, m-Chlorphenol,
p-Bromphenol, m-Bromphenol, 2-Chlor-4-hydroxytoluol,
2-Chlor-5-hydroxytoluol und/oder
3-Chlor-6-hydroxytoluol.
Diese Lösungsmittel eignen sich in besonders vorteilhafter Weise zur Lösung von Imidpolymeren des
angegebenen Typs in hohen Konzentrationen.
Als ganz besonders vorteilhafte Lösungsmittel zur Lösung der Imidpolymeren haben sich p-Chlorphenol,
m-Chlorphenol, p-Bromphenol, m-Bromphenol und Mischungen von 2 oder mehreren dieser Phenole
erwiesen. Diese Mischungen weisen einen vergleichsweise geringen Schmelzpunkte von 30 bis 65° C auf,
weshalb diese Verbindungen das Imidpolymer bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen von etwa
Atmosphärentemperatur bis 55° C zu lösen vermögen und die dabei anfallenden Polyimidharzmassen durch
eine vorteilhafte Fließfähigkeit bei relativ niedrigen Temperaturen gekennzeichnet sind. Dieser Typ einer
Polyimidharzmasse eignet sich ebenfalls in vorteilhafter Weise zur Herstellung von Formkörpern sowie als
Beschichtungsmaterial, Lack, Anstrichmittel oder Klebemittel mit vorteilhaften Gießeigenschaften bei Normaltemperatur
oder Temperaturen wenig darüber.
Das polare organische Lösungsmittel für die Herstellung der Polyimidharzmassen kann außer mindestens
einem halogenierten Phenol der Formeln (II) und (III) mindestens eine weitere zusätzliche Verbindung erhalten,
die besteht aus Phenol, o-, m- oder p-Kresol, 2-Chlorphenol, 2,4-Dichlorphenol, einem Nitrophenol,
Nitrobenzol, Toluol, Pyridin, Anilin, N-Methylpyrrolidon,
N,N-Dimethylacetamid, N,N-Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid und/oder 2-Methylpyrrolidon in Mengen
von 10% oder weniger, vorzugsweise 5% oder weniger, bezogen auf das Gewicht des oder der
halogenierten Phenole.
Um das Imidpolymer in einer hohen Konzentration von :2°/o oder mehr lösen zu können ist es erforderlich,
daß der Gehalt an derartigen zusätzlichen Verbindungen im polaren organischen Lösungsmittel nicht über
10%, bezogen auf das Gewicht des oder der halogenierten Phenole ansteigt.
Die erfindungsgemäßen Polyimidharzmassen enthalten das Imidpolymer in einer Konzentration von 2
Gew.-% oder darüber, vorzugsweise von 3 bis 30 Gew.-% und ganz speziell in einer Konzentration von 5
bisl5Gew.-%.
Die erfindungsgemäßen Polyimidharzmassen lassen sich nach üblichen Methoden herstellen. Beispielsweise
lassen sich diese Polyimidharzmassen dadurch herstellen, daß eine vorbestimmte Menge des Imidpolymeren
in Form von feinen Teilen oder von Aggregaten von feine Teilchen in dem polaren organischen Lösungsmittel
dispergiert wird, worauf die Dispersion auf eine Temperatur erhöht wird, die höher ist als der
Schmelzpunkt, jedoch geringer als der Siedepunkt des Lösungsmittels, wobei die Dispersion gerührt wird, um
die Lösung des Imidpolymeren im Lösungsmittel herbeizuführen. Diese Methode eignet sich in besonders
vorteilhafter Weise für die Herstellung der Polyimidharzmassen, da sie leicht und einfach durchzuführen ist,
die Lösungsdauer kurz ist und sich die Konzentration des Irnidpolymeren in der Polyimidharzmasse leicht auf
den gewünschten Wert einstellen läßt.
Eine erfindungsgemäße Polyimidharzmasse läßt sich leicht durch Zusatz von weiterer halogenierter Phenolverbindung
verdünnen.
In vorteilhafter Weise weisen die erfindungsgemäßen Polyimidharzmassen eine Rotations-Viskosität von 2
Poise oder mehr, vorzugsweise von 5 bis 100 000 Poise,
bei einer Konzentration von 10 Gew.-% des Imidpolymeren bei einer Temperatur von 80° C auf. Infolgedessen
lassen sich die erfindungsgemäßen Polyimidharzmassen direkt nicht nur zur Herstellung von Formkörpern
verwenden, beispielsweise Folien und blattförmigen Materialien, sondern vielmehr auch als Beschichtungs-
oder Überzugsmaterialien, beispielsweise als Beschichtungsmaterialien für elektrische Leiter oder als
Kleb- oder Verbindungsmaterialien.
Wird eine erfindungsgemäße Polyimidharzmasse zur Herstellung von Formkörpern verwendet, so hat es sich
als vorteilhaft erwiesen, wenn die Rotations-Viskosität der Harzmasse auf einen Wert von 5 bis 50 000 Poise,
insbesondere auf eine Wert von 10 bis 30 000 Poise bei einer Temperatur von 8O0C eingestellt wird. Die
Einstellung der Rotations-Viskosität kann dabei dadurch herbeigeführt werden, daß als Lösungsmittel ein
halogeniertes Phenol mit einem geeigneten Schmelzpunkt verwendet wird oder durch Verdünnen der
Polyimidharzmasse mit einem geeigneten halogenierten PhenoL
Die erfindungsgemäßen Polyimidharzmassen enthalten das Imidpolymer, jedoch praktisch keine entsprechende
Polyamidsäure. Infolgedessen tritt bei der Herstellung von Formkörpern aus einer erfindungsgemäßen
Polyimidharzmasse praktisch keine Imidring-Cyclisation auf, die zur Erzeugung von Wasser führt Da
das lmidpolymer des weiteren ein hohes Molekulargewicht
aufweist, weist der hergestellte Formkörper eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit auf und besonders
vorteilhafte Wärme-Widerstandseigenschaften.
Da die erfindungsgemäß verwendeten Imidpolymeren stabil sind, lassen sich erfindungsgemäße Polyimidharzmassen
über längere Zeiträume hinweg aufbewahren, ohne daß eine Verminderung der Qualität eintritt.
Hierauf beruht einer der wesentlichen Vorteile einer erfindungsgemäßen Polyimidharzmasse gegenüber üblichen
bekannten Harzmassen mit einem Gehalt an der Polyaminsäure, die im Verlaufe der Zeit abgebaut wird.
Ausgehend von erfindungsgemäßen Polyimidharzmassen lassen sich Formkörper, insbesondere Folien,
beispielsweise nach folgendem Verfahren herstellen:
Eine Polyimidharzmasse nach der Erfindung im Zustand einer fließfähigen Lösung, vorzugsweise mit
einer Rotationsviskosität von 10 bis 30 000 Poise, bei einer Temperatur von 80°C läßt sich nach üblichen
bekannten Formverfahren verformen. Beispielsweise läßt sich die Harzmasse zu einer Folie einer Dicke von 5
bis 800 Mikron vergießen, indem die Harzmasse auf eine ebene Glasplatte oder Kupferplatte gegossen wird. Das
Vergießen kann dabei in kontinuierlicher Weise erfolgen, indem die Harzmasse auf die Oberfläche einer
sich drehenden Walze oder Trommel aufgetragen wird. Die verformte Masse wild dann in vorteilhafter Weise
auf eine Temperatur von 50 bis 5000C, insbesondere 50
bis 3500C, in besonders vorteilhafter Weise auf eine Temperatur von 60 bis 32O0C, ganz speziell auf eine
Temperatur von 80 bis 3000C unter normalem Druck oder vermindertem Druck erhitzt, um das Lösungsmittel
aus der verformten Masse zu entfernen.
Um einen hoch-qualifizierten Formkörper herzustellen, insbesondere eine dünne Folie, hat es sich als
besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Erhöhung der Temperatur und die Verminderung des Druckes
allmählich herbeigeführt werden, insbesondere stufenweise. Eine solche Verfahrensweise hat sich als
besonders vorteilhaft für die gleichförmige und vollständige Entfernung des Lösungsmittels aus dem
Formkörper erwiesen.
Das verdampfte Lösungsmittel läßt sich leicht wiedergewinnen, indem es abgekühlt wird, worauf das
wiedergewonnene Lösungsmittel von neuem zur Herstellung von Polyimidharzmassen verwendet werden
kann, da die erfindungsgemäß verwendeten halogenierten Phenole der Formeln (II) und (III) sehr stabil sind
und bei dem Verdampfen des Lösungsmittels nicht zersetzt werden.
ίο Das beschriebene Verfahren eignet sich für die
Herstellung von Polyimidharzfoiien einer Dicke von beispielsweise 3 bis 500 Mikron und einer Bruchfestigkeit,
die über der Bruchfestigkeit von üblichen bekannten Polyimidharzfoiien liegt, die ausgehend von
einer Polyaminsäurefolie hergestellt wurden.
Der in der beschriebenen Weise hergestellte PoIyimidharzkörper
kann einer Wärmebehandlung unterworfen werden, beispielsweise einer Wärmebehandlung
bei einer Temperatur von 250 bis 5500C, vorzugsweise 280 bis 5000C, und zwar eine kurze Zeitspanne lang,
beispielsweise 1 bis 30 Minuten. Durch eine solche
Wärmebehandlung läßt sich die mechanische Festigkeit
des Formkörpers weiter erhöhen.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter veranschaulichen.
In den folgenden Beispielen wurde die logarithmische Viskosität der Polymeren nach folgender Methode
bestimmt:
Im Falle einer Polyaminsäure wurde das Polymer in
Im Falle einer Polyaminsäure wurde das Polymer in
ίο einer Konzentration von 0,5 g in 100 ml N-Methyl-2-pyrrolidon
gelöst. Die Viskosität der Lösung wurde bei einer Temperatur von 300C bestimmt
Im Falle eines Polyimidharzes wurde das Harz in einer Konzentration von 0,5 g in 100 ml 4-Chlorphenol
gelöst. Die Viskosität der Lösung wurde dann bei einer Temperatur von 500C bestimmt.
Der gemessene Wert der Viskosität der Lösung wurde dann in die logarithmische (inherente) Viskosität
des Polymeren oder Harzes nach folgender Gleichung umgerechnet:
Logarithmische Viskosität (/;) =
natürlicher Logarithmus f —
Viskosität der Lösung
Viskosität des Lösungsmittels >
Konzentration des Polymeren in der Lösung
Der Gehalt an Imidresten oder der Gehalt an Imidstruktur im lmidpolymer wurde nach folgender
Methode ermittelt:
Das lmidpolymer wurde in Form von feinen Teilchen einer Infrarot-Absorptionsanalyse unterworfen. Die
Menge an Imidresten oder der Grad der Imidstruktur wurde dann bestimmt aus der Höhe der Absorptionsspitzen bei 1780 cm-' und 1720 cm-'. Die Menge an
Amidresten oder der Grad der Amidstruktur wurde aus der Höhe der Absorptionsspitzen bei 3300 cm-' und
1640 cm-'ermittelt
Die Rotations-Viskosität der Polyamidharzmasse wurde unter Verwendung eines Rotations-Viskometers
(Handelsbezeichnung Visconic-E, Hersteller Tokyo Keiki K.K.) bei einer Temperatur von 500C bestimmt
Die gemessene Viskositäten werden dabei in Centipoise-Einheiten angegeben.
Beispiele 1 bis 9
In jedem der Beispiele 1 bis 7 wurde eine Polyaminsäure nach folgendem Verfahren hergestellt:
540 g ^'^^'-Biphenyltetracarbonsauredianhydrid
(im folgenden mit S-BPDA abgekürzt), 360 g 4,4'-Diaminodiphenyläther (im folgenden als DADE abgekürzt)
und 6,6 Liter N-Methylpyrrolidon wurden gleichzeitig in
ein zylindrisches Polymerisationsgefäß eines Rauminhaltes von 14 Liter gegeben. Der Ansatz wurde zunächst
bei Normaltemperatur 6 Stunden lang gerührt Die erhaltene Polymerisationsmischung enthielt 12 Gew.-%
einer Polyamidsäure mit einer logarithmischen Viskosität von 2,8. Die Polymerisationsmischung wies eine
Rotations-Viskosität von 6000 Centipoise auf.
2 kg der erhaltenen Polyaminsäurelösung (Polymerisationsmischung) wurden in einen Dreihalskolben, ausgerüstet mit Rührer, Thermometer und Rückflußkühler mit Ansatz zum Auffangen von Wasser gebracht und mit 100 ml Triethylamin vermischt Die Mischung wurde dann allmählich innerhalb eines Zeitraumes von 3 Stunden auf eine Temperatur von 140 bis 200°C erhitzt wobei das von der Mischung abdestillierende Wasser entfernt wurde. Es wurden ein gelbes lmidpolymer in Form von feinen kristallinen Teilchen, die aus der
2 kg der erhaltenen Polyaminsäurelösung (Polymerisationsmischung) wurden in einen Dreihalskolben, ausgerüstet mit Rührer, Thermometer und Rückflußkühler mit Ansatz zum Auffangen von Wasser gebracht und mit 100 ml Triethylamin vermischt Die Mischung wurde dann allmählich innerhalb eines Zeitraumes von 3 Stunden auf eine Temperatur von 140 bis 200°C erhitzt wobei das von der Mischung abdestillierende Wasser entfernt wurde. Es wurden ein gelbes lmidpolymer in Form von feinen kristallinen Teilchen, die aus der
Mischung ausfielen, erhalten. Das Imidpolymer wurde aus der Mischung durch Abfiltrieren abgetrennt und
zunächst mit Methylalkohol und dann mit Aceton gewaschen. Das gewaschene Imidpolymer wurde bei
einer Temperatur von 100° C getrocknet. Auf diese Weise wurde ein Imidpolymer in Form von Aggregaten
von feinen Teilchen erhalten. Das Imidpolymer wies eine logarithmische Viskosität von 1,18 auf. Der Gehalt
an Imidresten (wiederkehrenden Einheiten der Formel (I) lag bei 95% oder darüber. Die feinen Teilchen hatten
eine durchschnittliche Größe von etwa 2 Mikron und die Aggregate wiesen eine durchschnittliche Größe von
etwa 50 Mikron auf.
Das erhaltene Imidpolymer wurde dann in den in der folgenden Tabelle 1 angegebenen Mengen in einer
Schmelze eines halogenierten Phenols dispergiert. Typ und Menge des halogenierten Phenols sind ebenfalls in
der Tabelle 1 angegeben. Die auf diese Weise hergestellten Dispersionen wurden 30 Minuten lang
unter Rühren auf Temperaturen von 110 bis 120°C erhitzt. Auf diese Weise wurden Lösungen des
Imidpolymeren in halogenierten Phenolen erhalten.
Um die Löslichkeit des Imidpolymeren in dem im Einzelfalle verwendeten halogenierten Phenol zu
bestimmen, wurden die erhaltenen Lösungen auf eine Temneratur von 500C abgekühlt, worauf die Menge an
ausgeschiedenem Imidpolymer ermittelt wurde. Auch wurde die Rotationsviskosität der Lösungen bestimmt.
Im Falle des Beispieles 8 wurde wie im Falle der Beispiele 1 bis 7 verfahren, mit der Ausnahme jedoch,
ι ο daß die Polymerisation zur Erzeugung der Polyaminsäure
bei einer Temperatur von 70° C durchgeführt wurde und die erhaltene Polyaminsäure eine logarithmische
Viskosität von 0,91 besaß.
Im Falle des Beispiels 9 wurde wiederum wie im Falle
η der Beispiele 1 bis 7 verfahren mit der Ausnahme
jedoch, daß die Polymerisation der Polyaminsäure bei einer Temperatur von 100C erfolgte und die erhaltene
Polyaminsäure eine logarithmische Viskosität von 1,25 aufwies.
Die Ergebnisse der Beispiele 1 bis 9 sind aus der folgenden Tabelle 1 ersichtlich.
Bsp. | Imidpolymer | Diamin | logarith | Gehalt an | Zusammensetzung | Halogeniertes Phenol | Anteil | Löslich- | Rotations- |
Nr. | Bestandteile | mische Viskosität |
wiederkeh renden Ein heiten der Formel (I) |
Anteil | Typ | (g) | keitstest Menge in g |
Viskosität (CP) |
|
Tetra carbon säure |
DADE | (50 C) | (%) | an Polymei |
20 | Ausfällung | (50 C) (70 C) | ||
DADE | 1,18 | >95 | (g) | 4-ChIorphenol | 20 | 0 | 19 000 | ||
1 | S-BPDA | DADE | 1,18 | >95 | 2 | 4-Chlorphenol | 20 | 0 | 36 000 |
2 | S-BPDA | DADE | 1,18 | >95 | 3 | 4-Bromphenol | 10 | O | 64 000 35 000 |
3 | S-BPDA | DADE | 1,18 | >95 | 2 | 3-Chlorphenol | 10 | 0 | - |
4 | S-BPDA | 1,18 | >95 | 1 | 2-Chlor-5- | 0 | 31000 | ||
5 | S-BPDA | DADE | 1 | hydroxytoluol | 10 | ||||
1,18 | >95 | 2-ChIoM- | O | - - | |||||
6 | S-BPDA | DADE | 1 | hydroxytoluol | 10 | ||||
1,18 | >95 | 3-Chlor-6- | 0 | 9000 | |||||
7 | S-BPDA | DADE | 1 | hydroxytoluol | 10 | ||||
DADE | 0,91 | >95 | 4-Chlorphenol | 10 | 0 | 6000 | |||
8 | S-BPDA | 1,25 | >95 | 1 | 4-Chlorphenol | O | 29 000 | ||
9 | S-BPDA | 1 | |||||||
Beispiele 10 bis 17
In jedem der Beispiele 10 bis 17 wurde wie im Falle
der Beispiele 1 bis 7 verfahren, mit der Ausnahme jedoch, die Diaminkomponente, die aus der folgenden
Tabelle 2 ersichtliche Zusammensetzung aufwies und
die erhaltene Polyaminsäure eine logarithmische Viskosität
und einen Gehalt an wiederkehrenden Einheiten der Formel (1) wie aus der folgenden Tabelle 2
ersichtlich, aufwies.
Bsp. | Imidpolymer | Diamin (Verhältnis in Gew.- Teilen) |
logarith | Gehalt an | Zusammensetzung | Halogeniertes Phenol | Anteil | Löslich- | Rotations- |
Nr. | Bestandteile | mische Viskosität |
wiederkeh renden Ein heiten der Formel (1) |
Anteil | rTyP | (g) | keitslest Menge in g |
Viskosität (CP) |
|
Tetra carbon säure |
DADM | (50C) | (%) | an Polymei |
10 | Ausfällung | (50 C) (70 C | ||
DADT | 1,17 | >95 | (g) | 4-Chlorphenol | 10 | 0 | 18000 - | ||
10 | S-BPDA | 1.17 | >95 | 1 | 4-Chlorphenol | 0 | 29 000 - | ||
11 | S-BPDA | 1 | |||||||
carbonsäure
Viskosität renden Ein- Polymer heiten der Formel (I)
logarith- Gehalt an Anteil Halogcniertes Phenol Löslich- Rotations-
mische wiederkeh- an x,.„ Anteil keitstest Viskosität
(Verhältnis """"'"" ^"3-TJ" ■"'■— ^e_nge (CP)
in Gew.-
Teilen)
in g
(50C)
(g)
(g)
12 S-BPDA DADE(5) 1,16 >95 1
DADT(5)
13 S-BPDA DADE(9) 1,19 >95 1
DADT(I)
14 S-BPDA DMB 0,89 >95 1
15 S-BPDA DADE(5) 1,19 >95 1
DMB(5)
16 S-BPDA DADE(9) 1,18 >95 1
DMB(I)
17 S-BPDA DADE(9) 1,21 >95 1
DADM(I)
DADM: 4,4'-Diaminodiphenylmethan. DADT: 4,4'-Diamimodip"nenylthioäther.
DMB: 3,3'-Dimethylbenzidin.
Aus den Tabellen 1 und 2 ergibt sich eindeutig, daß die Harzmassen der Beispiele 1 bis 17 das jeweilige
Imidpolymer in einer hohen Konzentration von etwa 9 bis 13% in dem verwendeten halogenierten Phenol bei
einer Temperatur von 50° C vollständig gelöst enthiel-
4-Chlorphenol 10 0
4-Chlorphenol 10 0
4-Chlorphenol 10 0
4-Chlorphenol 10 0
4-Chlorphenol 10 0
4-Chlorphenol 10 0
4 900 -
ten. Sämtliche der hergestellten Polyimidharzmassen der Beispiele 1 bis 17 ließen sich 6 Monate oder länger
aufbewahren, ohne daß eine Zersetzung oder Ausscheidung der Imidpolymeren erfolgte.
In jedem der Vergleichsbeispiele 1 bis wurde wie im
Falle der Beispiele 1 bis 7 beschrieben verfahren, mit der Ausnahme jedoch, daß die Tetracarbonsäurekomponente und die Diaminkomponente die aus der folgenden
Tabelle 3 ersichtliche Zusammensetzung hatten. Die erhaltenen Polyaminsäuren wiesen eine logarithmische
40
Viskosität und einen Gehalt an wiederkehrenden Einheiten der Formel (I) wie in Tabelle 3 angegeben auf.
Die Harzmassen wurden unter Verwendung des Imidpolymeren in der in Tabelle 3 angegebenen Weise
sowie eines Phenoles in der in Tabelle 3 angegebenen Konzentration hergestellt.
Bsp. | Imidpolymer | logarith- | DADE | ,18 | Gehalt an | Zusammensetzung | Halogeniertes Phenol | Anteil | Löslich- | Rotatinns- | 030 144/387 |
Nr. | Bestandteile | Diamin mische | DADE | ,18 | wiederkeh | Anteil | Typ | keitstest | Viskosität | ||
Tetra | Viskosität | DADE | ,18 |
renden Ein
heiten der |
an |
Menge
in g |
(CP) | ||||
carbon | DADE | ,18 | Formel (1) | Poly me | (g) | ||||||
säure | DADE | ,18 | (%) | 15 | Ausfällung | (50 C) (70 C) | |||||
(50C) | 95 | (B) | 2-Chlorphenol | 20 | 0,78 | 10 | |||||
1 | S-BPDA | DADM | ,17 | 95 | 1 | m-Kresol | 20 | 1,66 | 10 | ||
2 | S-BPDA | DADE | ,05 | 95 | 2 | p-Kresol | 20 | 1,61 | 10 | ||
3 | S-BPDA | DADE | ,05 | 95 | 2 | 4-Chlortoluol | 10 | 1,75 | 10 | ||
4 | S-BPDA | DADE | ,05 | 95 | 2 | 2,3-Dichlor- | 0,86 | 10 | |||
5 | S-BPDA | 1 | phenol | 10 | |||||||
PmDa: Pyromciiitsauredianhydrid. | 95 | m-Kresol | 20 | 0,77 | 10 | ||||||
6 | S-BPDA | 95 | 1 | 4-Chlorphenol | 10 | 1,88 | 10 | ||||
7 | PMDA | 95 | 2 | m-Kresol | 20 | 0,94 | 10 | ||||
8 | PMDA | 95 | 1 | 4-Chlortoluol | 1,87 | 10 | |||||
9 | PMDA | 2 | |||||||||
Erläuterung: | |||||||||||
Aus Tabelle 3 ergibt sich, daß mit Ausnahme der Harzmasse des Beispieles 6 die Vergleichsmassen der
Vergleichsbeispiele 1 bis 9 die Imidpolymeren in geringen. Konzentrationen von weniger als 2%
enthielten. Auch zeigten die zu Vergleichszwecken hergestellten Polyiniidharzmassen eine nur geringe
Rotationsviskosität von weniger als 10 Centipoise bei einer Temperatur von 500C.
IO
Die Polyimidharze von Beispiel 1 wurde auf eine horizontale Glasplatte aufgetragen, auf der die Formfläche
durch Rahmen begrenzt war. Der Auftrag der Harzmasse erfolgte bei einer Temperatur von 5O0Q Die
vergossene Masse wurde unter einem verminderten Druck von 1 mm Hg auf eine Temperatur von 150° C
erhitzt, um die Masse durch Verdampfen des 4-Chlorphenols
zu verfestigen. Daraufhin wurde die erhaltene Polyimidharzfolie 20 Minuten lang auf eine Temperatur
von 300"C erhitzt. Die erhaltene Folie hatte eine Dicke von etwa 45 Mikron.
Die hergestellte Folie wurde einer thermischen Differenzialanalyse unterworfen. Dabei ergab sich, daß
die thermische Zersetzung der Folie an der Atmosphäre bei 525° C begann und bei einer Temperatur von 6300C
stürmisch wurde.
Die Folie wurde des weiteren bei einer Temperatur von 25°C nach der Methode ASTM D882-64T auf ihre
mechanischen Eigenschaften hin untersucht. Die Bruchoder Zugfestigkeit der Folie an der Fleiß- oder jo
Streckgrenze lag bei 13,5 kg/mm2. Die Zerreißfestigkeit der Folie, d. h. die zum Zerreißen der Folie erforderliche
Kraft lag bei 19,8 kg/mm2 und die Enddehnung der Folie bei 58%.
Die Polyamidharzmasse des Beispieles 1 wurde zum Überziehen eines Stahldrahtes eines Durchmessers von
1 mm verwendet. Der beschichtete Draht wurde 30 Minuten lang auf 1000C und weitere 30 Minuten lang auf
eine Temperatur von 2000C erhitzt. Der erhaltene isolierte elektrische Leiter hatte die folgenden Eigenschaften:
Dielektrische Durchschlagsfestigkeit: 13,7KV
Widerstandsfähigkeit gegenüber
Abrieb bei einer Belastung
von 700 g: > 100 Abriebe
Erweichungstemperatur: >500°C
Widerstandsfähigkeit gegenüber
Abrieb bei einer Belastung
von 700 g: > 100 Abriebe
Erweichungstemperatur: >500°C
45
50
Es wurden weitere Untersuchungen wie in Beispiel 18 beschrieben durchgeführt, mit der Ausnahme jedoch,
daß vor dem Vergießen der Folie die Masse auf eine Temperatur von 50 bis 12O0C erhitzt wurde, um die
Rotations-Viskosität der Masse auf etwa 5000 Centipoise zu verhindern. Des weiteren wurde die vergossene
Masse 1 Stunde lang bei einem verminderter; Druck von 1 mm Hg auf eine Temperatur von 1400C erhitzt, um
das 4-Chlorphenol-Lösungsmittel zu verdampfen, worauf
die Folie 20 Minuten lang auf eine Temperatur von 3000C erhitzt wurde. Die erhaltene Folie hatte eine
Dicke von etwa 40 Mikron und eine Bruch- oder Zugfestigkeil an der Fließ- oder Streckgrenze von
13,5 kg/mm2 und eine Zerreißfestigkeit von 19,8 kg/mm2
sowie eine Enddehnung von 58%.
Die hereestellte Folie wurde durch 8stündiees Erhitzen auf 3500C gealtert. Die gealterte Folie wies
eine Zerreißfestigkeit (tensile strength at break) von 14,6 kg/mm2 auf sowie eine Enddehnung von 17%.
Das in Beispiel 20 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, mit der Ausnahme jedoch, daß Polyimidharzmasse
von Beispiel 3 zur Herstellung einer Folie einer Dicke von etwa 40 Mikron verwendet wurde. Die
hergestellte Folie wies eine Bruch- oder Zugfestigkeit von 12,7 kg/mm2 auf, eine Zerreißfestigkeit von
15,6 kg/mm2 und eine Enddehnung von 48%.
Das in Beispiel 20 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, mit der Ausnahme jedoch, daß die
Polyimidharzmasse des Beispieles 7 zur Erzeugung einer Folie einer Dicke von etwa 40 Mikron verwendet
werden. Die hergestellte Folie wies eine Bruch- oder Zugfestigkeit von 13,3 kg/mm2, eine Zerreißfestigkeit
von 173 kg/mm2 sowie eine Enddehnung von 65% auf.
Das in Beispiel 20 beschriebene Verfahren wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß die Polyimidharzmasse
von Beispiel 8 zur Herstellung einer Folie verwendet wurde. Die Folie besaß eine Bruch- oder Zugfestigkeit
von 13,2 kg/mm2 sowie eine Zerreißfestigkeit von 17,2 kg/mm2 sowie eine Enddehnung von 55%.
Das in Beispiel 20 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, mit der Ausnahme jedoch, daß die
Polyimidharzmasse des Beispieles 9 zur Herstellung einer Folie verwendet wurde. Die hergestellte Folie
hatte eine Bruch- und Zugfestigkeit von 13,5 kg/mm2, eine Zerreißfestigkeit von 20,0 kg/mm2 und eine
Enddehnung von 80%.
Das in Beispiel 20 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, mit der Ausnahme jedoch, daß die
Polyimidharzmasse von Beispiel 10 zur Herstellung einer Folie verwendet wurde. Die hergestellte Folie
hatte eine Bruch- oder Zugfestigkeil von 14,2 kg/mm2, eine Zerreißfestigkeit von 15,7 kg/mm2 sowie eine
Enddehnung von 44%.
Das in Beispiel 20 beschrieben«; Verfahren wurde wiederholt, mit der Ausnahme jedoch, daß die
Polyimidharzmasse von Beispiel 11 zur Herstellung einer Folie verwendet wurde. Die Folie hatte eine
Bruch- oder Zugfestigkeit von 14,0 kg/mm2, eine Zerreißfestigkeit von 15,3 kg/mm2 sowie eine Enddehnung
von 40%.
Das in Beispiel 20 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, mit der Ausnahme jedoch, daß die
Polyimidharzmasse von Beispiel 14 zur Herstellung einer Folie verwendet wurde. Die Folie hatte eine
Zerreißfestigkeit von 16,9 kg/mm2.
Die hier angegebenen Bruch- und Zugfestigkeitswerte entsprechen den angelsächsischen Sprachraum
üblichen Werte gemäß »tensile strength at yield point«
und die hier angegebenen »Zerreißfestigkeitswerte« entsprechen den im angelsächsichen Sprachgebrauch
üblichen Werten für »tenside strength at break point«.
Es wurde eine weitere Polyimidharzfolie nach dem in
Beispiel 20 beschriebenen Verfahren hergestellt, mit der
Ausnahme jedoch, daß die in Beispiel 1 beschriebene Polyaminsäurelösung auf die Glasplatte aufgetragen
wurde, worauf nach Trocknen bei einer Temperatur von 120° C die erhaltene Folie allmählich innerhalb einer
Stunde von 120 auf 200° C und innerhalb einer weiteren Stunde von 200 auf 3000C erhitzt wurde, um die
Polyaminsäure in das entsprechende Polyimid zu überführen.
Die auf diese Weise hergestellte Folie hatte eine Bruch- oder Zugfestigkeit von 13,4 kg/mm2, eine
Zerreißfestigkeit von 15,0 kg/mm2 und eine Enddehnung von 46%.
Ein Gramm des Imidpolymeren von Beispiel 1 wurde mit 10 g n-Kresol vermischt Die Mischung wurde dann
30 Minuten lang unter Rühren auf eine Temperatur von 110 bis 120° C erhitzt Lediglich 0,17 g des Imidjjolymeren wurden in m-Kxesol gelöst. Die Restmenge an
Imidpolymeren blieb ungelöst Die erhaltene Lösung erwies sich als ungeeignet zur Erzeugung von Folien
aufgrund der geringen Konzentration des Imidpolymeren in der Lösung. Es konnte keine Folie aus der Lösung
erzeugt werden.
Claims (1)
1. .Polyimidharzmai^e aus mindestend einem
aromatischen Polyimidharz und einem Lösungsmittel, gekennzeichnet durch
einen Gehalt an mindestens 2 Gew.-% mindestens eines Imidpolymeren, das zu mindestens 90 Mol-%
aus wiederkehrenden Einheiten der folgenden Formel:
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