DE4318162A1 - Polyamid-Polyimid-Blockcopolymere - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Polyamid-Polyimid-Blockcopolymere
(PA-PI-Blockcopolymere) enthaltend Dimethyldibenzothiophen-5,5-dioxid-Einheiten,
Zusammensetzungen enthaltend diese PA-PI-Blockcopolymeren und einen oder mehrere
reaktive Zusätze, wie z. B. polyfunktionelle Epoxide und/oder ein oder mehrere Polymere
wie z. B. Polyethersulfone, sowie die aus den erfindungsgemäßen PA-PI-Block
copolymeren hergestellten Beschichtungen, insbesondere flexible Laminate.
PA-PI-Blockcopolymere als Basismaterialien im Verbund mit Metallfolien für sogenannte
flexible Laminate besitzen sehr gute mechanische, thermische und elektrische
Eigenschaften und sind beispielsweise in den EP-A 48 219, 381 620 oder 381 621
offenbart.
Allerdings weisen die in den genannten Dokumenten beschriebenen
PA-PI-Blockcopolymeren die für Polymere typischen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten auf, die im allgemeinen beträchtlich höher liegen als die
thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Metalle. Unterschiedliche thermische
Ausdehnungskoeffizienten zwischen Basismaterial und Metall können zu unerwünschten
Laminateigenschaften, wie Rollen oder Verwerfungen, führen.
In der DE-OS 19 22 339 werden Polyamidimide auf Basis von aromatischen
Diaminodibenzosulfonen mit hoher Wärmestabilität und Lösungsmittelresistenz
beschrieben, die sich für Beschichtungen und als elektrisches Isoliermaterial eignen. Diese
Polyamidimide sind jedoch in aprotisch polaren Lösungsmitteln unlöslich und deshalb zur
Herstellung von Laminaten nur bedingt geeignet.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß PA-PI-Blockcopolymere auf Basis von
Diaminodimethyldibenzothiophen-5,5-dioxid oder Mischungen dieser PA-PI-Block
copolymeren mit reaktiven Zusätzen und/oder anderen Polymeren, wie z. B.
multifunktionellen Epoxiden oder Polyethersulfonen, sowohl eine sehr hohe
Wärmestabilität und einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten als auch eine
hohe Löslichkeit in aprotisch polaren Lösungsmitteln aufweisen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind
Polyamid-Polyimid(PA-PI)-Blockcopolymere mit einer reduzierten Viskosität von
0,1-2,0 dl/g, bestimmt durch Messung von 1 g Polymeren in 100 ml N-Methylpyrrolidon
(NMP), aus Polyamidblöcken enthaltend ein oder mehrere wiederkehrende
Strukturelemente der Formel (I)
und Polyimidblöcken enthaltend ein oder mehrere wiederkehrende Strukturelemente der
Formel (II)
worin R1 für -(CH2)n- mit n = 2-12 oder einen Rest der Formeln (IIIa)-(IIIe) steht
R2 C2-C12-Alkylen oder einen Rest der Formeln (IVa)-(IVk) bedeutet
R3 einen Rest der Formeln (Va)-(Vj) darstellt
worin Q für -CH2-, -CH(CH3)-, -C(CH3)2-, -C(CF3)2-, -S-, -O-, -SO2-, -NHCO- oder -CO-
steht und worin die aromatischen Ringe in den Formeln (IIIc)-(IIIe), (IVe)-(IVk) und
(Va)-(Ve) unsubstituiert oder durch eine oder mehrere C1-C6-Alkylgruppen,
C1-C6-Alkoxygruppen oder Halogenatome substituiert sind,
mit der Maßgabe, daß mindestens 10% aller Reste R2 eine Gruppe der Formel
darstellen.
Sind die aromatischen Ringe in den Formeln (IIIc)-(IIIe), (IVe)-(IVk) und (Va)-(Ve) durch
C1-C6-Alkylgruppen oder C1-C6-Alkoxygruppen substituiert, so handelt es sich dabei um
verzweigte oder insbesondere um geradkettige Reste.
Beispiele für Alkylgruppen sind Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sek.-Butyl,
tert.-Butyl, n-Pentyl und n-Hexyl.
Beispiele für Alkoxygruppen sind Methoxy, Ethoxy, n-Propoxy, Isopropoxy, n-Butoxy,
sek.-Butoxy, tert.-Butoxy, n-Pentoxy und n-Hexoxy.
Sind die aromatischen Ringe in den Formeln (IIIc)-(IIIe), (IVe)-(IVk) und (Va)-(Ve) durch
Halogenatome substituiert, so handelt es sich um Fluor, Jod oder insbesondere um Chlor
oder Brom.
Die aromatischen Ringe in den Formeln (IIIc)-(IIIe), (IVe)-(IVj) und (Va)-(Ve) sind
vorzugsweise unsubstituiert
Die aromatischen Ringe der Formel (IVk) sind vorzugsweise durch je eine Methylgruppe
substituiert, insbesondere in ortho-Stellung zu den freien Bindungen.
Bedeutet R2 in den Formeln (I) und (II) C2-C12-Alkylen, so handelt es sich dabei um
verzweigte oder insbesondere um geradkettige Reste.
Beispiele für C2-C12-Alkylengruppen sind Ethylen, Propylen, Isopropyliden, n-Butylen,
n-Pentylen, n-Hexylen und n-Dodekylen.
Vorzugsweise stellt R1 in der Formel (I) einen Rest der Formeln (IIIc)-(IIIe) dar.
Besonders bevorzugt sind PA-PI-Blockcopolymere, worin R1
bedeutet.
R2 steht in den Formeln (I) und (II) vorzugsweise für einen Rest der Formeln (IVe)-(IVk).
Besonders bevorzugt sind PA-PI-Blockcopolymere, worin R2 einen Rest der Formeln
bedeutet, worin die Substituenten Y unabhängig
voneinander für Wasserstoff oder C1-C6-Alkyl stehen.
R3 bedeutet in der Formel (II) vorzugsweise einen Rest der Formeln (Va)-(Ve).
Besonders bevorzugt sind PA-PI-Blockcopolymere, worin R3 für
steht.
Insbesondere bevorzugt sind PA-PI-Blockcopolymere, worin 30-95% aller Reste R2 eine
Gruppe der Formel
darstellen und mindestens 80%
aller Reste R3 für
stehen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform stellen 50-90% aller Reste R2 eine
Gruppe der Formel
dar.
Das Verhältnis der Anzahl Polyamidblöcke der Formel (I) zur Anzahl der Polyimidblöcke
der Formel (II) kann in weiten Bereichen variieren.
Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen PA-PI-Blockcopolymeren 5-34 mol-%
Polyamidblöcke der Formel (I) und 66-95 mol-% Polyimidblöcke der Formel (II).
Die erfindungsgemäßen PA-PI-Blockcopolymeren können nach an sich bekannten
Methoden hergestellt werden, wie sie beispielsweise in der EP-A 48 219 oder der
EP-A 381 620 beschrieben sind.
So läßt sich zum Beispiel ein Polyamidsäureblock aus einem Tetracarbonsäuredianhydrid
der Formel (VI)
worin R3 die oben angegebene Bedeutung hat, und einem oder mehreren Diaminen der
Formel (VII)
worin R2 die oben angegebene Bedeutung hat, synthetisieren, der anschließend mit einem Gemisch aus einem Dicarbonsäuredichlorid der Formel (VIII),
worin R1 die gleiche Bedeutung wie in Formel (I) hat, und einem oder mehreren Diaminen
der Formel (VII) umgesetzt wird. Das so erhaltene Polyamid-Polyamidsäure-
Blockcopolymer wird anschließend in bekannter Weise bei erhöhter Temperatur oder
unter Zusatz von Zyklisierungsmitteln, wie z. B. einer Kombination von Acetanhydrid mit
Triethylamin, zum Polyamid-Polyimid-Blockcopolymer zyklisiert.
Die Verbindungen der Formeln (VI), (VII) und (VIII) sind bekannt und zum Teil im
Handel erhältlich.
Als Verbindungen der Formel (VI) sind beispielsweise Pyromellitsäuredianhydrid,
3,3′,4,4′- oder 2,2′,3,3′-Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid, 4,4′5,5′,6,6′-Hexa
fluorbenzophenon-2,2′,3,3′-tetracarbonsäuredianhydrid, 3,3′,4,4′-Diphenyltetracarbon
säuredianhydrid, Bis-(2,3-dicarboxyphenyl)-methandianhydrid, Bis-(3,4-dicarboxy
phenyl)-ätherdianhydrid, Bis-(2,5,6-trifluor-3,4-dicarboxyphenyl)-etherdianhydrid,
Bis-(3,4-dicarboxyphenyl)-sulfondianhydrid, Bicyclo[2.2.2]octen-7-tetracarbon
säure-2,3,5,6-dianhydrid, Tetrahydrofuran-2,3,4,5-tetracarbonsäuredianhydrid oder
5-(2,5-Dioxotetrahydrofurfuryl)-3-methyl-3-cyclohexen-1,2-dicarbonsä-ureanhydrid
(Epiclon®B 4400 der Firma Dainippon Ink) geeignet. Anstelle der oben erwähnten
Anhydride können auch die entsprechenden Tetracarbonsäurediester-dihalogenide
eingesetzt werden.
Geeignete Diamine der Formel (VII) sind beispielsweise das unsubstituierte oder mit
C1-C6-Alkyl, C1-C4-Alkoxy, Halogenatom, Phenyl oder Naphthyl substituierte o-, m- und
p-Phenylendiamin, 4,4′-Diaminodiphenylmethan, 3-Ethyl-4,4′-diaminodiphenylmethan,
3,3′-Diethyl-4,4′-diaminodiphenylmethan 4,4′-Diaminodiphenyl-2,2-propan,
4,4′-Diamino-2,2′,3,3′,5,5′,6,6′-octafluordiphenylmethan, 4,4′-Diaminodiphenylether,
3,4′-Diaminodiphenylether, 4,4′-Diaminodiphenylthioether, 4,4′-Diaminodiphenylsulfon,
3,3′-Diaminodiphenylsulfon, 3,3′- oder 4,4′-Diaminobenzophenon, 1,8- oder 1,5-Dia
minonaphthalin, 3,7-Diaminodibenzothiophen-5,5-dioxid, 2,8-, 2,6 oder
4,6-Dimethyl-3,7-diaminodibenzothiophen-5,5-dioxid, 1,2-, 1,3- oder 1 ,4-Diamino
cyclohexan, 1,2-, 1,3- oder 1,4-Bis(aminomethy)cyclohexan,
Bis-(4-aminocyclohexyl)-methan und Bis-(3-aminocyclohexyl)-methan.
Als Dicarbonsäuredichloride der Formel (VIII) können beispielsweise Terephthalsäure
dichlorid, Isophthalsäuredichlorid, Naphthalin-2,6 oder Naphthalin-1,8-dicarbon
säuredichlorid, Oxy-bis-(4-benzoylchlorid) oder Sulfon-bis-(4-benzoylchlorid) eingesetzt
werden.
Die erfindungsgemäßen PA-PI-Blockcopolymeren können auch hergestellt werden,
indem man zunächst ein Dicarbonsäuredichlorid der Formel (VIII) oder eine
Dicarbonsäure der Formel (IX)
worin R1 die gleiche Bedeutung wie in Formel (I) hat, mit einem Überschuß eines oder
mehrerer Diamine der Formel (VII) umsetzt, und das so erhaltene Polyamid in einem
hochsiedenden Lösungsmittel, vorzugsweise in Diphenylsulfon, mit einem Gemisch aus
einem Tetracarbonsäuredianhydrid der Formel (VI) und einem oder mehrerer Diamine der
Formel (VII) bei hohen Temperaturen, vorzugsweise bei Temperaturen oberhalb 180°C,
zum PA-PI-Blockcopolymeren kondensiert.
Die erfindungsgemäßen PA-PI-Blockcopolymeren zeichnen sich durch eine hohe
Wärmestabilität und einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aus und
können beispielsweise als Matrixharze, Lacke, Klebstoffe und Überzugsmassen zur
Herstellung von industriellen Erzeugnissen aller Art, wie beispielsweise faserverstärkten
Verbundstoffen, Laminaten, Verklebungen, Überzügen, Beschichtungen , Filmen, Folien
oder Preßkörpern, verwendet werden.
Vor der Verarbeitung der als Pulver, Film oder insbesondere als Lösung vorliegenden
PA-PI-Blockcopolymeren können übliche Zusatzstoffe, wie beispielsweise Füllstoffe,
Pigmente, Stabilisatoren, Verlaufsmittel, Haftvermittler oder Verstärkungsmittel, wie
Kohlenstoff-, Bor-, Metall- oder Glasfasern, zugegeben werden.
Besonders erwähnenswert ist die gute Löslichkeit der erfindungsgemäßen PA-PI-Block
copolymeren in aprotisch polaren Lösungsmitteln und die hohe Stabilität dieser Lösungen.
Die erfindungsgemäßen PA-PI-Blockcopolymeren können problemlos als Lösung
gelagert und zur Herstellung von Beschichtungen auf Substraten aller Art verwendet oder
zu Filmen verarbeitet werden.
Geeignete organische Lösungsmittel sind beispielsweise N,N-Dimethylacetamid,
N,N-Diethylacetamid, N,N-Dimethylformamid, N-Methyl-2-pyrrolidon,
N-Acetyl-2-pyrrolidon, N-Methyl-ε-caprolactam, N,N,N′,N′-Tetramethylharnstoff,
Tetrahydrothiophendioxid (Sulfolan), Dimethylsulfoxid und γ-Butyrolacton.
Es können auch Gemische solcher Lösungsmittel verwendet werden, vorzugsweise
N-Methylpyrrolidon/Dimethylacetamid-Gemische. Andererseits ist es auch möglich, diese
bevorzugten Lösungsmittel mit anderen inerten organischen Lösungsmitteln, wie
aromatischen, cycloaliphatischen oder aliphatischen, gegebenenfalls chlorierten
Kohlenwasserstoffen, beispielsweise Toluol, Xylol, Cyclohexan, Pentan, Hexan,
Petrolether, Methylenchlorid, Tetrahydrofuran, Cyclohexanon oder Dioxan, zu verdünnen.
Als geeignete Substrate seien erwähnt: Metalle oder Legierungen, wie Kupfer, Messing,
Aluminium oder Stahl, Glasfasermaterialien, sowie auch Polymere, wie Polyester oder
Polyamide.
Die gute Löslichkeit und der niedrige thermische Ausdehnungskoeffizient der
erfindungsgemäßen PA-PI-Blockcopolymeren werden durch Beimischung von anderen
Polymeren, wie beispielsweise polyfunktionellen Epoxiden oder Polyethersulfonen, kaum
nachteilig beeinflußt.
Einen weiteren Erfindungsgegenstand bilden daher Zusammensetzungen enthaltend
(a) 50-99 Gew.-% eines PA-PI-Blockcopolymers enthaltend Strukturelemente der Formeln (I) und (II) und
(b) 1-50 Gew.-% mindestens eines von der Komponente (a) verschiedenen Zusatzes oder Polymers ausgewählt aus der Gruppe der polyfunktionellen Epoxide, Polyimide, Polyetherimide, Polyesterimide, Polyamide, Polyhydantoine, Polyparabansäuren, Polyarylenether und Polyethersulfone.
(a) 50-99 Gew.-% eines PA-PI-Blockcopolymers enthaltend Strukturelemente der Formeln (I) und (II) und
(b) 1-50 Gew.-% mindestens eines von der Komponente (a) verschiedenen Zusatzes oder Polymers ausgewählt aus der Gruppe der polyfunktionellen Epoxide, Polyimide, Polyetherimide, Polyesterimide, Polyamide, Polyhydantoine, Polyparabansäuren, Polyarylenether und Polyethersulfone.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten vorzugsweise 80-98 Gew.-% der
Komponente (a) und 2-20 Gew.-% der Komponente (b).
Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäße Zusammensetzungen enthaltend als
Komponente (b) ein polyfunktionelles Epoxid oder ein Polyethersulfon mit dem
wiederkehrenden Strukturelement der Formel (X)
worin Ar1 und Ar2 unabhängig voneinander je einen unsubstituierten oder durch eine oder
mehrere C1-C6-Alkylgruppen, C1-C6-Alkoxygruppen oder Halogenatome substituierten
carbocyclisch-aromatischen Rest bedeuten, mit der Maßgabe, daß mindestens 10 mol-%
der Reste Ar1 oder Ar2 eine Gruppe der Formel (XI) bedeuten
Als polyfunktionelles Epoxid kann in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen im
Prinzip jedes Epoxid verwendet werden, daß mindestens zwei Epoxidgruppen pro
Molekül aufweist.
Beispiele für Epoxide sind:
I) Polyglycidyl- und Poly(β-methylglycidyl)ester erhältlich durch Umsetzung einer
Verbindung mit mindestens zwei Carboxylgruppen im Molekül und Epichlorhydrin bzw.
β-Methyl-epichlorhydrin. Die Umsetzung erfolgt zweckmäßig in Gegenwart von Basen.
Als Verbindung mit mindestens zwei Carboxylgruppen im Molekül können aliphatische
Polycarbonsäuren verwendet werden. Beispiele für diese Polycarbonsäuren sind Oxal
säure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure
oder dimerisierte bzw. trimerisierte Linolsäure.
Es können aber auch cycloaliphatische Polycarbonsäuren eingesetzt werden, wie bei
spielsweise Tetraliydrophthalsäure, 4-Methyltetrahydrophthalsäure, Hexahydrophthalsäure
oder 4-Methylhexaliydrophthalsäure.
Weiterhin können aromatische Polycarbonsäuren Verwendung finden, wie beispielsweise
Phthalsäure, Isophthalsäure oder Terephthalsäure.
II) Polyglycidyl- oder Poly(β-methylglycidyl)ether erhältlich durch Umsetzung einer Ver
bindung mit mindestens zwei freien alkoholischen Hydroxygruppen und/oder
phenolischen Hydroxygruppen und Epichlorhydrin oder β-Methylepichlorhydrin unter
alkalischen Bedingungen, oder in Anwesenheit eines sauren Katalysators und
anschließende Alkalibehandlung.
Ether dieses Typs leiten sich beispielsweise ab von acyclischen Alkoholen, wie Ethylen
glykol, Diethylenglykol und höheren Poly(oxyethylen)glykolen, Propan-1,2-diol oder
Poly(oxypropylen)glykolen, Propan-1,3-diol, Butan-1,-diol, Poly(oxytetramethylen)
glykolen, Pentan-1,5-diol, Hexan-1,6-diol, Hexan-2,4,6-triol, Glycerin, 1,1,1-Trimethylol
propan, Pentaerythrit oder Sorbit, sowie von Polyepichlorhydrinen.
Sie leiten sich aber auch beispielsweise ab von cycloaliphatischen Alkoholen, wie
1,4-Cyclohexandimethanol, Bis(4-hydroxycyclohexyl)methan oder 2,2-Bis(4-hydroxy
cyclohexyl)propan, oder sie besitzen aromatische Kerne, wie N,N-Bis(2-hydroxyethyl)
anlin oder p′p′-Bis(2-hydroxyethylamino)diphenylmethan.
Die Epoxidverbindungen können sich auch von einkernigen Phenolen ableiten, wie bei
spielsweise von Resorcin oder Hydrochinon; oder sie basieren auf mehrkernigen
Phenolen, wie beispielsweise Bis(4-hydroxyphenyl)methan, 4,4′-Dihydroxybiphenyl,
Bis(4-hydroxyphenyl)sulfon, 1,1,2,2-Tetrakis(4-hydroxyphenyl)ethan, 2,2-Bis(4-hydroxy
phenyl)propan oder 2,2-Bis(3,5-dibrom-4-hydroxyphenyl)propan, sowie von Novolaken
erhältlich durch Kondensation von Aldehyden, wie Formaldehyd, Acetaldehyd, Chloral
oder Furfuraldehyd, mit Phenolen, wie Phenol, oder mit Phenolen, die im Kern mit Chlor
atomen oder C1-C9-Alkylgruppen substituiert sind, wie beispielsweise 4-Chlorphenol,
2-Methylphenol oder 4-tert-Butylphenol, oder durch Kondensation mit Bisphenolen, so
wie oben beschrieben.
III) Poly(N-glycidyl)verbindungen erhältlich durch Dehydrochlorierung der Reaktions
produkte von Epichlorhydrin mit Aminen, die mindestens zwei Aminwasserstoffatome
enthalten. Bei diesen Aminen handelt es sich zum Beispiel um Anilin, n-Butylamin, Bis-
(4-aminophenyl)methan, m-Xylylendiamin oder Bis(4-methylaminophenyl)methan.
Zu den Poly(N-glycidyl)verbindungen zählen aber auch Triglycidylisocyanurat, N,N′-Di
glycidylderivate von Cycloalkylenharnstoffen, wie Ethylenharnstoff oder 1,3-Propylen
harnstoff, und Diglycidylderivate von Hydantoinen, wie von 5,5-Dimethylhydantoin.
IV) Poly(S-glycidyl)verbindungen, beispielsweise Di-S-glycidylderivate, die sich von
Dithiolen, wie beispielsweise Ethan-1,2-dithiol oder Bis(4-mercaptomethylphenyl)ether,
ableiten.
V) Cycloaliphatische Epoxide, beispielsweise Bis(2,3-epoxycyclopentyl)ether, 2,3-Epoxy
cyclopentylglycidylether, 1,2-Bis(2,3-epoxycyclopentyloxy)ethan oder 3,4-Epoxy
cyclohexylmethyl-3′,4′-epoxycyclohexancarboxylat.
Es lassen sich aber auch Epoxide verwenden, bei denen die 1,2-Epoxidgruppen an unter
schiedliche Heteroatome bzw. funktionelle Gruppen gebunden sind; zu diesen Verbin
dungen zählen beispielsweise das N,N,O-Triglycidylderivat des 4-Aminophenols, der
Glycidylether-glycidylester der Salicylsäure, N-Glycidyl-N′-(2-glycidyloxypropyl)-5,5-di
methylhydantoin oder 2-Glycidyloxy-1,3-bis(5,5-dimethyl-1-glycidylhydantoin-3-yl)
propan.
Bevorzugt verwendet werden Epoxide mit einem Epoxidgehalt von 1 bis 10 Äquiva
lenten/kg, welche Glycidylether, Glycidylester oder N-Glycidylderivate von aromatischen,
heterocyclischen, cycloaliphatischen oder aliphatischen Verbindungen sind.
Falls zweckmäßig, können auch Gemische von zwei oder mehreren Epoxiden verwendet
werden.
Die bevorzugt verwendeten Polyethersulfone mit dem wiederkehrenden Strukturelement
der Formel (X) sind bekannt, beispielsweise aus der DE-OS 37 37 922, und zum Teil im
Handel erhältlich, beispielsweise unter der Handelsbezeichnung Victrex®PES (ICI),
Ultrason®S (BASF), Radel® (Amoco) und Udel® (Amoco).
Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäße Zusammensetzungen enthaltend als
Komponente (b) Bisphenol A-diglycidylether, Bisphenol F-diglycidylether,
N,N,N′,N′-Tetraglycidyldiaminodiphenylmethan, N,N,O-Triglycidyl-p-aminophenol,
Tetra(p-glycidyloxyphenyl)ethan, Triglycidylisocyanurat oder
3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4′-epoxycyclohexancarboxylat.
Weitere bevorzugte Polymere, die in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen als
Komponente (b) verwendet werden können, sind Matrimid® 5218 (Polyimid,
Ciba-Geigy), Ultem® (Polyetherimid, General Electric) und Grilamid® (Polyamid,
Ems-Chemie).
Die erfindungsgemäßen Gemische, die vorzugsweise in einem wasserfreien organischen
Lösungsmittel und unter Feuchtigkeitsausschluß hergestellt werden, werden vorteilhaft in
Form dieser organischen Lösungen zur Herstellung von Beschichtungen auf Substraten
aller Art verwendet oder zu Filmen verarbeitet
Die Verwendung der erfindungsgemäßen PA-PI-Blockcopolymeren oder der
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zur Herstellung von Beschichtungen ist
ebenfalls Gegenstand dieser Erfindung.
Die Beschichtungen mit den erfindungsgemäßen PA-PI-Blockcopolymeren oder mit den
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthaltend diese PA-PI-Blockcopolymeren
zeichnen sich durch eine gute Haftung, vorzugsweise auf Metallen, und durch einen
geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aus. Die erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen sind daher vorzugsweise zur Herstellung von flexiblen Laminaten
geeignet.
Einen weiteren Erfindungsgegenstand bilden daher Laminate enthaltend mindestens eine
Metallfolie und mindestens eine darauf direkt aufgebrachte Schicht aus einem
erfindungsgemäßen PA-PI-Blockcopolymeren oder einer erfindungsgemäßen
Zusammensetzung enthaltend 50-99 Gew.-% eines solchen PA-PI-Blockcopolymers und
1-50 Gew.-% mindestens eines weiteren Polymeren ausgewählt aus der Gruppe der
polyfunktionellen Epoxide, Polyimide, Polyetherimide, Polyesterimide, Polyamide,
Polyhydantoine, Polyparabansäuren, Polyarylenether und Polyethersulfone.
In den erfindungsgemäßen Laminaten wird als Metallfolie vorzugsweise eine Kupferfolie
verwendet.
Bevorzugte Anwendung solcher Laminate, die sehr flexibel und frei von Verwerfungen
sind und mehrmals ohne Bruch gefaltet werden können, also ein hohes, sogenanntes
"Flex-life" haben, erfolgt in der Elektronikindustrie zur Herstellung von Schaltungen,
insbesondere gedruckten Schaltungen.
Die Beschichtung der Metallfolien mit den organischen Lösungen der erfindungsgemäßen
Gemische kann sowohl von Hand als auch mit Beschichtungsmaschinen vorgenommen
werden. Bei der Beschichtung ist es lediglich wichtig, daß eine klebfreie Beschichtung
erhalten wird, so daß dieser Schichtstoff sich gewünschtenfalls aufrollen läßt. Die
beschichtete Metallfolie wird anschließend getrocknet, vorzugsweise bei erhöhter
Temperatur.
Die auf diese Weise beschichteten Metallfolien können direkt zur Herstellung von
gedruckten Schaltungen verwendet werden, indem man die auf der Metallseite mit einem
Photolack versehene Folie durch eine Photomaske belichtet und die belichtete Metallfolie
in bekannter Weise entwickelt. Dabei werden flexible, gedruckte Schaltungen erhalten.
In einem Rundkolben wird eine Mischung aus 9,97 g (0,0401 mol) 4,4′-Diamino
diphenylsulfon, 9,97 g (0,0401 mol) 3,3′-Diaminodiphenylsulfon, 8,35 g (0,0502 mol)
Isophthalsäure, 1,92 g (0,0101 mol) p-Toluolsulfonsäure, 0,66 g (0,0107 mol) Borsäure,
434 g Diphenylsulfon und 124 g Xylol auf ca. 200°C erhitzt. Dabei wird ein
Xylol/Wasser-Gemisch abdestilliert. Gegen Ende des Destillationsvorgangs wird für ca.
10 min ein Vakuum von 5 mbar angelegt. Die Temperatur wird für 1 h auf 227°C und für
2 h auf 252°C erhöht.
Nach Abkühlen auf ca. 210°C erfolgt die Zugabe von 16,68 g (0,0670 mol) 4,4′-Diamino
diphenylsulfon, 16,67 g (0,0670 mol) 3,3′-Diaminodiphenylsulfon und 36,52 g
(0,1331 mol) o-Tolidinsulfon. Nach ca. 15 min Rühren werden 89,74 g (0,3050 mol)
3,3′,4,4′-Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid in mehreren Portionen zugegeben. Nach
vollständiger Zugabe wird die Temperatur auf 225°C erhöht und 3,5 h beibehalten. Die
Reaktionsmischung zeigt dabei eine deutliche Viskositätszunahme.
Anschließend wird das Reaktionsgemisch dem Kolben entnommen und nach Abkühlen
und Pulverisieren mehrfach mit Wasser und Aceton extrahiert und schließlich bei 200°C
im Vakuum getrocknet.
Ein nach diesem Verfahren hergestelltes PA-PI-Blockcopolymer weist eine reduzierte
Viskosität (1 g Polymer gelöst in 100 ml N-Methylpyrrolidon (NMP)) von 0,50 dl/g auf
und ist zu mehr als 25 Gew.-% in N-Methylpyrrolidon löslich. Die mittels DSC bestimmte
Glasübergangstemperatur beträgt 323°C.
Nach dem in der EP-A 381620 beschriebenen Herstellungsverfahren wird der
Polyimidblock eines PA-PI-Blockcopolymeren aus 162,14 g (0,5511 mol)
3,3′,4,4′-Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid, 91,66 g (0,3340 mol) o-Tolidinsulfon und
39,2 g eines technischen Diamingemisches, bestehend aus 4,4′-Diaminodiphenylmethan,
3-Ethyl-4,4′-diaminodiphenylmethan und 3,3′-Diethyl-4,4′-diaminodiphenylmethan
synthetisiert. Der Polyamidteil wird aus 35,48 g des technischen Diamingemisches und
20,52 g (0,101 mol) Isophthalsäuredichlorid mit 15,14 g Butylenoxid hergestellt. Die so
erhaltene Polyamid-Polyamidsäure wird mittels Acetanhydrid und Triethylamin zum
Polyamid-Polyimid zyklisiert, in Isopropanol gefällt und bei 170°C im Vakuum
getrocknet.
reduzierte Viskosität: 0,50 dl/g
Löslichkeit in NMP: < 25 Gew.-%
Glasübergangstemperatur Tg: ca. 250°C
Löslichkeit in NMP: < 25 Gew.-%
Glasübergangstemperatur Tg: ca. 250°C
Analog zu Beispiel I.2. wird eine Polyamid-Polyamidsäure aus 0,3200 mol
3,3′,4,4′-Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid, 0,0344 mol 3,3′-Diaminodiphenylsulfon,
0,0366 mol 4,4′-Diaminodiphenylsulfon und 0,2010 mol o-Tolidinsulfon (Polyimidteil)
sowie 0,0402 mol 3,3′-Diaminodiphenylsulfon, 0,0395 mol 4,4′-Diaminodiphenylsulfon
und 0,0418 mol Isophthalsäuredichlorid in NMP unter Zugabe von 0,0844 mol
Butylenoxid hergestellt und mit einer Mischung aus 1,6363 mol Acetanhydrid und
1,5931 mol Triethylamin zu einem PA-PI-Blockcopolymeren zyklisiert.
reduzierte Viskosität: 0,30 dl/g
Löslichkeit in NMP: < 25 Gew.-%
Glasübergangstemperatur Tg: ca. 330°C
reduzierte Viskosität: 0,30 dl/g
Löslichkeit in NMP: < 25 Gew.-%
Glasübergangstemperatur Tg: ca. 330°C
Analog zu Beispiel I.2. wird eine Polyamid-Polyamidsäure aus 0,3040 mol
Pyromellitsäuredianhydrid, 0,03325 mol 3,3′-Diaminodiphenylsulfon, 0,03325 mol
4,4′-Diaminodiphenylsulfon und 0,1995 mol o-Tolidinsulfon (Polyimidteil) sowie
0,0380 mol 3,3′-Diaminodiphenylsulfon, 0,0380 mol 4,4′-Diaminodiphenylsulfon und
0,0399 mol Isophthalsäuredichlorid in NMP unter Zugabe von 0,081 mol Butylenoxid
hergestellt und mit einer Mischung aus 1,4787 mol Acetanhydrid und 1,4876 mol
Triethylamin zu einem PA-PI-Blockcopolymeren zyklisiert.
reduzierte Viskosität: 0,50 dl/g
Löslichkeit in NMP: ca. 15 Gew.-%
Glasübergangstemperatur Tg: ca. 330°C
reduzierte Viskosität: 0,50 dl/g
Löslichkeit in NMP: ca. 15 Gew.-%
Glasübergangstemperatur Tg: ca. 330°C
Weitere lösliche Polyamid-Polyimid-Blockcopolymere werden wie in der folgenden
Tabelle 1 angegeben synthetisiert.
Eine Lösung aus dem gemäß Beispiel I.2. hergestellten PA-PI-Blockcopolymeren in
N-Methylpyrrolidon (25 Gew.-%) wird mittels einer Lackhantel zu einer Schichtdicke von
200 µm auf eine Kupferfolie aufgetragen und im Umluft-Trockenschrank unter
IR-Bestrahlung getrocknet (Umluft-Temperatur: 220°C, 45 min, IR-Lampe: Heraeus
MMS 1200). Zur Bestimmung des "Flex-Life" des Laminats wird ein Teil der
beschichteten Folie in 1 cm breite Streifen zerschnitten (Flex-Life = Zahl der Faltungen
bis zum Bruch des Laminats, gemessen mittels Universal-Modell 2 FDF Flex Ductility
Tester mit Zuggewicht 224 g und 2 mm-Dorn). Es ergibt sich ein Wert von 70 Zyklen.
Zur Bestimmung der linearen thermischen Ausdehnung wird von einem weiteren Teil des
Laminats die Kupferschicht abgeätzt. Die Probe wird von 30°C auf 280°C erwärmt,
abgekühlt und erneut erwärmt. Dabei wird der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient
des zweiten Heizvorgangs bestimmt (TMA, Mettler TA 3000). Es ergibt sich im Bereich
von 50°C bis 270°C ein Wert von 35,6·10-6 K-1.
Analog zu Beispiel II. 1 wird ein Laminat aus einer Mischung von 95 Gew.-Teilen des
PA-PI-Blockcopolymeren aus Beispiel I.2 und 5 Gew.-Teilen eines Bisphenol F-
diglycidylethers mit einem Epoxidgehalt von 5,7-6,0 val/kg hergestellt.
Flex-Life: 435 Zyklen
linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient: 35,4·10-6 K-1
linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient: 35,4·10-6 K-1
Analog zu Beispiel II.1 wird ein Laminat aus einer Mischung von 95 Gew.-Teilen des
PA-PI-Blockcopolymeren aus Beispiel I.1 und 5 Gew.-Teilen eines Bisphenol A-
diglycidylethers mit einem Epoxidgehalt von 5,6-5,7 val/kg hergestellt.
Flex-Life: 346 Zyklen
linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient: 35,4·10-6 K-1
linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient: 35,4·10-6 K-1
Analog zu Beispiel II.1 wird ein Laminat aus einer Mischung von 95 Gew.-Teilen des
PA-PI-Blockcopolymeren aus Beispiel I.1 und 5 Gew.-Teilen Triglycidylisocyanurat mit
einem Epoxidgehalt von 9,3-10,0 val/kg hergestellt
Flex-Life: 312 Zyklen
linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient: 35,0·10-6 K-1.
linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient: 35,0·10-6 K-1.
Claims (17)
1. Polyamid-Polyimid(PA-PI)-Blockcopolymere mit einer reduzierten Viskosität von
0,1-2,0 dl/g, bestimmt durch Messung von 1 g Polymeren in 100 ml N-Methylpyrrolidon
(NMP), aus Polyamidblöcken enthaltend ein oder mehrere wiederkehrende
Strukturelemente der Formel (I)
und Polyimidblöcken enthaltend ein oder mehrere wiederkehrende Strukturelemente der
Formel (II)
worin R1 für -(CH2)n- mit n = 2-12 oder einen Rest der Formeln (IIIa)-(IIIe) steht
R2 C2-C12-Alkylen oder einen Rest der Formeln (IVa)-(IVk) bedeutet
R3 einen Rest der Formeln (Va)-(Vj) darstellt
worin Q für -CH2-, -CH(CH3)-, -C(CH3)2-, -C(CF3)2-, -S-, -O-, -SO2-, -NHCO- oder -CO-
steht und worin die aromatischen Ringe in den Formeln (IIIc)-(IIIe), (IVe)-(IVk) und
(Va)-(Ve) unsubstituiert oder durch eine oder mehrere C1-C6-Alkylgruppen,
C1-C6-Alkoxygruppen oder Halogenatome substituiert sind,
mit der Maßgabe, daß mindestens 10,% aller Reste R2 eine Gruppe der Formel
darstellen.
2. PA-PI-Blockcopolymere gemäß Anspruch 1, worin R1 einen Rest der Formeln
(IIIc)-(IIIe) darstellt.
3. PA-PI-Blockcopolymere gemäß Anspruch 1, worin R1
bedeutet.
4. PA-PI-Blockcopolymere gemäß Anspruch 1, worin R2 für einen Rest der Formeln
(IVe)-(IVk) steht.
5. PA-PI-Blockcopolymere gemäß Anspruch 1, worin R2 einen Rest der Formeln
bedeutet, worin die Substituenten Y unabhängig
voneinander für Wasserstoff oder C1-C6-Alkyl stehen.
6. PA-PI-Blockcopolymere gemäß Anspruch 1, worin R3 einen Rest der Formeln
(Va)-(Ve) bedeutet.
7. PA-PI-Blockcopolymere gemäß Anspruch 1, worin R3 für
steht.
8. PA-PI-Blockcopolymere gemäß Anspruch 1, worin 30-95% aller Reste R2 eine
Gruppe der Formel
darstellen und mindestens 80%
aller Reste R3für
stehen.
9. PA-PI-Blockcopolymere gemäß Anspruch 1, worin 5-90% aller Reste R2 eine
Gruppe der Formel
darstellen.
10. PA-PI-Blockcopolymere gemäß Anspruch 1, enthaltend 5-34 mol-% Polyamidblöcke
der Formel (I) und 66-95 mol-% Polyimidblöcke der Formel (II).
11. Zusammensetzungen enthaltend
(a) 50-99 Gew.-% eines PA-PI-Blockcopolymers gemäß Anspruch 1 und
(b) 1-50 Gew.-% mindestens eines von der Komponente (a) verschiedenen Polymers ausgewählt aus der Gruppe der polyfunktionellen Epoxide, Polyimide, Polyetherimide, Polyesterimide, Polyamide, Polyhydantoine, Polyparabansäuren, Polyarylenether und Polyethersulfone.
(a) 50-99 Gew.-% eines PA-PI-Blockcopolymers gemäß Anspruch 1 und
(b) 1-50 Gew.-% mindestens eines von der Komponente (a) verschiedenen Polymers ausgewählt aus der Gruppe der polyfunktionellen Epoxide, Polyimide, Polyetherimide, Polyesterimide, Polyamide, Polyhydantoine, Polyparabansäuren, Polyarylenether und Polyethersulfone.
12. Zusammensetzungen gemäß Anspruch 11 enthaltend 80-98 Gew.-% der
Komponente (a) und 2-20 Gew.-% der Komponente (b).
13. Zusammensetzungen gemäß Anspruch 11 enthaltend als Komponente (b) ein
polyfunktionelles Epoxid oder ein Polyethersulfon mit dem wiederkehrenden
Strukturelement der Formel (X)
worin Ar1 und Ar2 unabhängig voneinander je einen unsubstituierten oder durch eine oder
mehrere C1-C6-Alkylgruppen, C1-C6-Alkoxygruppen oder Halogenatome substituierten
carbocyclisch-aromatischen Rest bedeuten, mit der Maßgabe, daß mindestens 10 mol-%
der Reste Ar1 oder Ar2 eine Gruppe der Formel (XI) bedeuten
14. Zusammensetzungen gemäß Anspruch 11 enthaltend als Komponente (b)
Bisphenol A-diglycidylether, Bisphenol F-diglycidylether, N,N,N′,N′-Tetraglycidyl
diaminodiphenylmethan, N,N,O-Triglycidyl-p-aminophenol, Tetra(p-glycidyloxy
phenyl)ethan, Triglycidylisocyanurat oder 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-
3,4′-epoxycyclohexancarboxylat.
15. Verwendung der PA-PI-Blockcopolymeren gemäß Anspruch 1 oder der
Zusammensetzungen gemäß Anspruch 11 zur Herstellung von Beschichtungen.
16. Laminate enthaltend mindestens eine Metallfolie und mindestens eine darauf direkt
aufgebrachte Schicht aus einem PA-PI-Blockcopolymeren gemäß Anspruch 1 oder einer
Zusammensetzung gemäß Anspruch 11.
17. Laminate gemäß Anspruch 16, enthaltend als Metallfolie eine Kupferfolie.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH177692 | 1992-06-03 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4318162A1 true DE4318162A1 (de) | 1993-12-09 |
Family
ID=4218346
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4318162A Withdrawn DE4318162A1 (de) | 1992-06-03 | 1993-06-01 | Polyamid-Polyimid-Blockcopolymere |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4318162A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003086662A2 (en) * | 2000-09-20 | 2003-10-23 | General Electric Company | Methods of forming anti-corrosion coatings and articles formed thereby |
-
1993
- 1993-06-01 DE DE4318162A patent/DE4318162A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003086662A2 (en) * | 2000-09-20 | 2003-10-23 | General Electric Company | Methods of forming anti-corrosion coatings and articles formed thereby |
WO2003086662A3 (en) * | 2000-09-20 | 2004-09-10 | Gen Electric | Methods of forming anti-corrosion coatings and articles formed thereby |
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