JP2000103851A - 溶融成形用結晶性ポリイミドの製造方法 - Google Patents

溶融成形用結晶性ポリイミドの製造方法

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JP2000103851A
JP2000103851A JP27880398A JP27880398A JP2000103851A JP 2000103851 A JP2000103851 A JP 2000103851A JP 27880398 A JP27880398 A JP 27880398A JP 27880398 A JP27880398 A JP 27880398A JP 2000103851 A JP2000103851 A JP 2000103851A
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Takashi Kuroki
貴志 黒木
Atsushi Shibuya
篤 渋谷
Masaji Tamai
正司 玉井
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Mitsui Chemicals Inc
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Mitsui Chemicals Inc
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 共重合体主鎖骨格が、化学式(1)で表
される繰り返し単位90〜99.9モル%、及び、化学
式(2)(Zは、2価の芳香族基)で表される繰り返し
単位10〜0.1モル%を含んで構成され、共重合体分
子末端が、化学式(3)(Vは、1価の芳香族基)及び
/又は化学式(4)(Tは、2価の芳香族基)で構成さ
れ、かつ、溶融粘度比MRが、1.0以上、2.0以下
であることを特徴とする、溶融時の熱安定性に優れた結
晶性ポリイミド。 【効果】 以下の〜の優れた特性を有する。溶融
成形用途に好適な溶融粘度を有する。溶融時の熱安定
性に優れる。生産性に優れる。高い結晶性を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融成形用結晶性
ポリイミドに関する。本発明に関する溶融成形用結晶性
ポリイミドは、少なくとも以下の〜の優れた特性を
有する。 溶融成形用途に好適な溶融粘度を有する。 溶融時の熱安定性に優れる。すなわち、溶融時の流
動性の経時的な低下が少ない。この特性は、特に、従来
の技術によったのでは実現することが困難であった、 生産性に優れる。すなわち、成形加工時に金型内で
徐冷する操作や、成形後に熱処理を加える操作等の、特
別な熱処理操作を施すことなく、通常の短い成形サイク
ルにおいて結晶化する。 高い結晶性を有する。高い結晶性を有するので、高
い耐熱性を有し、ガラス転移温度(Tg)以上の温度に
おいても優れた機械強度を有する。
【0002】
【従来の技術】 ポリイミドの特性と用途 ポリイミドは、その優れた耐熱性に加え、機械物性、耐
薬品性、難燃性、電気特性等において優れた特性を有す
るため、成形材料、複合材料、電気・電子部品等の分野
において幅広く用いられている。 『Vespel』(デュポン社製)・『Upimo
l』(宇部興産社製) 成形材料、複合材料用ポリイミドとしては、商品名『V
espel』(デュポン社製)、あるいは、式(A)
[化8]で表される商品名『Upimol』(宇部興産
社製)が知られているが、いずれのポリイミドも不溶不
融であるため成形加工性に問題があった。すなわち、こ
れらポリイミドの成形体を得るためには、ポリイミド前
駆体であるポリアミド酸を経由して、焼結成形等の特殊
な手段により成形する必要があった。焼結成形によった
のでは、複雑な形状を有する加工品を得ることが困難で
あるという点も問題であった。複雑な形状を有する加工
品を得るためには、NC旋盤等の切削機械を使用して、
ポリイミドのブロックから、目的の形状を削り出す必要
があり、複雑・煩雑な加工工程や成形加工に要するコス
ト等に問題があった。
【0003】
【化8】 『Ultem』(ゼネラルエレクトリック社製) 成形加工性が改善された射出成形可能な熱可塑性ポリイ
ミドとしては、式(B)[化8]で表される商品名『U
ltem』(ゼネラルエレクトリック社製)が知られて
いる(米国特許第3,847,867号、同3,84
7,869号)。しかしながら、このポリイミドは完全
非晶性であり、ガラス転移温度(Tg)が215℃であ
ることから、高温領域での使用と想定すると、必ずし
も、十分な耐熱性を有しているとはいえない。すなわ
ち、実質的な使用限界温度を示す荷重撓み温度(DTU
L)で評価すると、ニートの『Ultem』は200℃
であり、炭素繊維30重量%含有(CF30)『Ult
em』は212℃であるので、どちらも、高温領域での
使用と想定すると、必ずしも、スーパーエンプラとして
高い数値であるとはいえない。
【0004】 『AURUM』(三井化学社製) さらに新しくは、成形加工性が改善された射出成形可能
な熱可塑性ポリイミドとして、式(C)[化8]で表さ
れる商品名『AURUM』(三井化学社製)が開発され
た(特開昭62−68817号等)。このポリイミドの
ガラス転移温度(Tg)は、250℃であり、荷重撓み
温度(DTUL)で評価すると、ニート『AURUM』
は238℃であり、炭素繊維30重量%含有(CF3
0)『AURUM』は、248℃であるので、『Ult
em』と比較すると、耐熱性に優れる。また、『AUR
UM』は本質的に結晶性であり、成形後に熱処理(アニ
ール処理、アニーリング)を施すことにより結晶化させ
ることができる。結晶化させた場合、『AURUM』の
DUTLは、ニート『AURUM』で260℃であり、
炭素繊維30重量%含有(CF30)『AURUM』で
349℃であり、結晶化していない場合と比較して、顕
著に高い耐熱性を有している。しかしながら、『AUR
UM』の場合、十分に結晶化した成形加工品を得ようと
すると、生産性に問題があった。すなわち、通常の短い
成形サイクルでは、『AURUM』は結晶化しにくく、
十分に結晶化した成形加工品を得ようとすると、成形加
工時に金型内で徐冷する操作や、成形加工後の熱処理等
の特別な熱処理を施すことが必要であり、生産性を著し
く低下させ、さらには、熱処理による寸法変化、変形、
表面粗化等の問題もあった。『AURUM』を成形する
ことにより得られた成形加工品が、特別な熱処理(金型
内での徐冷、成形後熱処理等)を必要とせずに、十分に
結晶化すれば、これらの問題は生じない。そのため、
『AURUM』に有機低分子量化合物や耐熱性の低い結
晶性樹脂を添加し、結晶化を促進する技術が開発された
(特開平9−104756号、特開平9−188813
号等)。しかしながら、これらの方法では、低分子量化
合物や耐熱性の低い樹脂を添加するため、耐熱性や耐薬
品性が低下するという問題があった。
【0005】 特開昭61−143433号等 特開昭61−143433号、特開昭62−11727
号、特開昭63−172735号、及び、Macrom
olecules誌30巻1012〜1022頁(19
97年)等には、1,3−ビス(4−アミノフェノキ
シ)ベンゼンと、3,3’,4,4’−ビフェニルテト
ラカルボン酸二無水物を重合してなる結晶性ポリイミド
及びその共重合体が開示されている。しかしながら、こ
れらの開示に従って製造された結晶性ポリイミドは、成
形加工性に難があり、さらには、溶融時の熱安定性が顕
著に低い点で問題があった。すなわち、溶融粘度が極め
て高くて、成形加工性に難があった。また、熱安定性が
顕著に低く、溶融時にその流動性が短時間で急激に低下
してしまう。そのため、これらの開示に従って製造され
た結晶性ポリイミドを、押出成形や射出成形等の溶融成
形に供することは現実的ではなかった。それゆえ、これ
らの開示に従って製造された結晶性ポリイミドの用途
は、ホットメルト接着剤等に限定されていた。
【0006】 特開平1−110530号等 特開平1−110530号や特開平1−123830号
には、ポリイミド高分子主鎖末端に、末端封止剤とし
て、芳香族モノアミン、及び/又は、芳香族ジカルボン
酸無水物を反応させて、高分子主鎖末端を不活性化する
ことにより、ポリイミドの熱安定性を向上させる技術が
開示されている。
【0007】 特開昭61−143433号等と特開
平1−110530号等を組み合わせた技術 本発明者らは、特開昭61−143433号等の開示に
従い、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン
と、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸
二無水物を重合して結晶性ポリイミドを製造し、さら
に、この結晶性ポリイミドの高分子主鎖末端を、特開平
1−110530号等に開示されている末端封止技術に
より、ポリイミドの溶融時安定性の改善を試みた。しか
しながら、公知のポリイミド製造技術と、公知のポリイ
ミド末端封止技術を、単純に組み合わせただけでは、得
られた末端封止ポリイミドは、末端を封止してもなお、
溶融時の熱安定性の改善が不十分であった。
【0008】 従来の技術における問題点 ポリイミドの技術分野において、ポリイミド特有の優れ
た耐熱性や耐薬品性のみならず、高い結晶化速度をも併
有する溶融成形用結晶性ポリイミドが希求されているに
もかかわらず、このようなポリイミドが存在しなかった
ことが実状であった。すなわち、従来の技術により得ら
れた結晶性ポリイミドであって、共重合体主鎖骨格が、
化学式(1)[化1]で表される繰り返し単位90〜9
9.9モル%、及び、化学式(2)[化1]で表される
繰り返し単位10〜0.1モル%を含んで構成され、共
重合体分子末端が、化学式(3)[化1]及び/又は化
学式(4)[化1]で構成される結晶性ポリイミドは、
溶融時の熱安定性に劣り、数式(1)[数1]により計
算される溶融粘度比MRが、2.0を超えている点で問
題であった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、前記の
従来の技術における問題点に鑑み、少なくとも以下の
〜の優れた特性を有する、溶融成形用結晶性ポリイミ
ドを提供することをは、発明が解決しようとする課題と
した。特に、以下のに示す特性は、従来の技術により
実現することは困難であった。 溶融時の熱安定性に優れる。すなわち、溶融時の流
動性の経時的な低下や上昇の程度が顕著に小さい。この
特性は、特に、従来の技術によったのでは実現すること
が困難であった、 溶融成形用途に好適な溶融粘度を有する。 生産性に優れる。すなわち、成形加工時に金型内で
徐冷する操作や、成形後に熱処理を加える操作等の、長
い成形サイクルを要する特別な熱処理操作を施すことな
く、通常の短い成形サイクルにおいて結晶化する。 高い結晶性を有する。高い結晶性を有するので、高
い耐熱性を有し、ガラス転移温度(Tg)以上の温度に
おいても優れた機械強度を有する。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記の課題
を解決すべく、鋭意検討を推進した結果、本発明を完成
するに至った。すなわち、本発明は、溶融時の熱安定性
に優れた溶融成形用結晶性ポリイミドである。本発明に
係る溶融時の熱安定性に優れた溶融成形用結晶性ポリイ
ミドは、少なくとも以下の〜の優れた特性を有す
る。 溶融成形用途に好適な溶融粘度を有する。 溶融時の熱安定性に優れる。すなわち、溶融時の流
動性の経時的な低下が少ない。この特性は、特に、従来
の技術によったのでは実現することが困難であった、 生産性に優れる。すなわち、成形加工時に金型内で
徐冷する操作や、成形後に熱処理を加える操作等の、特
別な熱処理操作を施すことなく、通常の短い成形サイク
ルにおいて結晶化する。 高い結晶性を有する。高い結晶性を有するので、高
い耐熱性を有し、ガラス転移温度(Tg)以上の温度に
おいても優れた機械強度を有する。本発明は、以下の
[1]〜[11]に記載した事項により特定される。
【0011】[1] 共重合体主鎖骨格が、化学式
(1)[化1]で表される繰り返し単位90〜99.9
モル%、及び、化学式(2)[化1]で表される繰り返
し単位10〜0.1モル%を含んで構成され、共重合体
分子末端が、化学式(3)[化1]及び/又は化学式
(4)[化1]で構成され、かつ、数式(1)[数1]
により計算される溶融粘度比MRが、数式(2)[数
2]に示される数値範囲にあることを特徴とする、溶融
成形用結晶性ポリイミドの製造方法であって、前記ポリ
イミドを製造する重合反応の反応系に装入する単量体と
して、化学式(5)[化2]で表されるジアミン、すな
わち、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼ
ン、化学式(6)[化2]で表されるジアミン、及び、
化学式(7)[化2]で表されるテトラカルボン酸無水
物、すなわち、3,3’,4,4’−ビスフェニルテト
ラカルボン酸二無水物を使用し、並びに、末端封止剤と
して、化学式(8)[化2]で表されるモノアミン、及
び/又は、化学式(9)[化2]で表されるジカルボン
酸二無水物を使用し、前記単量体と前記末端封止剤の使
用量が、化学式(5)[化2]で表されるジアミンと化
学式(6)[化2]で表されるジアミンの合計モル数を
基準として、化学式(5)[化2]で表されるジアミン
90〜99.9モル%、化学式(6)[化2]で表され
るジアミン0.1〜10.0モル%、化学式(7)[化
2]で表されるテトラカルボン酸無水物90〜110モ
ル%、化学式(8)[化2]で表されるモノアミンと化
学式(9)[化2]で表されるジカルボン酸二無水物の
合計が0.1〜100モル%であり、前記ポリイミドを
製造する重合反応の反応系に装入する有機溶媒として、
フェノール、クレゾール類、キシレノール類、及び、ハ
ロゲン化フェノール類からなる有機溶媒群から選択され
た少なくとも1種の有機溶媒を使用し、前記有機溶媒の
使用量が、反応系における単量体の濃度が、5〜30重
量%の範囲に相当する量であり、かつ、前記ポリイミド
を製造する重合反応の反応系の反応温度が、130℃以
上、有機溶媒の還流温度以下の温度範囲であることを特
徴とする、溶融時の熱安定性に優れた結晶性ポリイミド
の製造方法。
【0012】[2] 化学式(2)[化1]、及び、化
学式(6)[化2]において、2価の芳香族基Zが、化
学式(イ)〜(カ)[化3、化4]からなる2価芳香族
基群から選択される少なくとも一つであることを特徴と
する、[1]に記載した溶融成形用結晶性ポリイミドの
製造方法。
【0013】[3] 化学式(2)[化1]、及び、化
学式(6)[化2]において、2価の芳香族基Zが、化
学式(ヨ)[化5]で表されるものであることを特徴と
する、[1]に記載した溶融成形用結晶性ポリイミドの
製造方法。
【0014】[4] 化学式(3)[化1]、及び、化
学式(8)[化2]において、1価の芳香族基Vが、化
学式(タ)〜(ウ)[化6]からなる1価芳香族基群か
ら選択される少なくとも一つであることを特徴とする、
[1]乃至[3]の何れかに記載した溶融成形用結晶性
ポリイミドの製造方法。
【0015】[5] 化学式(4)[化1]、及び、化
学式(9)[化2]において、2価の芳香族基Tが、化
学式(ヰ)〜(ヤ)[化6]からなる2価芳香族基群か
ら選択される少なくとも一つであることを特徴とする、
[1]乃至[4]の何れかに記載した溶融成形用結晶性
ポリイミドの製造方法。
【0016】[6] 化学式(3)[化1]と化学式
(8)[化2]における1価の芳香族基V、及び/又
は、化学式(4)[化1]と化学式(9)[化2]にお
ける2価の芳香族基Tの芳香族環の水素原子の少なくと
も一部が、化学式(I)〜(XII)[化7]からなる置
換基群から選択される少なくとも一つの置換基で置換さ
れたものであることを特徴とする、[1]乃至[5]の
何れかに記載した溶融成形用結晶性ポリイミドの製造方
法。
【0017】[7] 得られる溶融成形用結晶性ポリイ
ミドの溶融粘度MV5が、数式(3)[数3]に示され
る数値範囲にあることを特徴とする、[1]乃至[6]
の何れかに記載した溶融成形用結晶性ポリイミドの製造
方法。
【0018】[8] 得られる溶融成形用結晶性ポリイ
ミドの対数粘度ηinhが、数式(4)[数4]に示され
る数値範囲にあることを特徴とする、[1]乃至[7]
の何れかに記載した溶融成形用結晶性ポリイミドの製造
方法。
【0019】[9] 得られる溶融成形用結晶性ポリイ
ミドが、冷却速度50℃/分で、溶融状態の430℃か
ら固体状態の50℃まで冷却したときに、結晶化が発現
する機能を有するものであることを特徴とする、[1]
乃至[8]の何れかに記載した溶融成形用結晶性ポリイ
ミドの製造方法。
【0020】[10] [1]乃至[9]の何れかに記
載した製造方法により得られる溶融成形用結晶性ポリイ
ミド。
【0021】[11] [10]に記載した溶融時の熱
安定性に優れた結晶性ポリイミドを含有してなる射出成
形物。
【0022】
【発明の実施の形態】[本発明に係る溶融時の熱安定性
に優れた溶融成形用結晶性ポリイミド]本発明に係るポ
リイミドは、化学式(1)[化1]で表される繰り返し
単位90〜99.9モル%、及び、化学式(2)[化
1]で表される繰り返し単位10〜0.1モル%を含ん
で構成され、共重合体分子末端が、化学式(3)[化
1]及び/又は化学式(4)[化1]で構成され、か
つ、数式(1)[数1]により計算される溶融粘度比M
Rが、数式(2)[数2]に示される数値範囲にあるこ
とを特徴とする、溶融成形用結晶性ポリイミドである。
【0023】[化学式(1)で表される繰り返し単位]
本発明に係るポリイミドは、化学式(1)[化1]で表
される繰り返し単位90〜99.9モル%、及び、化学
式(2)[化1]で表される繰り返し単位10〜0.1
モル%を含んで構成され、共重合体分子末端が、化学式
(3)[化1]及び/又は化学式(4)[化1]で構成
され、かつ、数式(1)[数1]により計算される溶融
粘度比MRが、数式(2)[数2]に示される数値範囲
にあることを特徴とする、溶融成形用結晶性ポリイミド
である。化学式(1)[化1]で表される繰り返し単位
は、共重合体主鎖骨内に存在する化学式(1)[化1]
で表される繰り返し単位と、化学式(2)[化1]で表
される繰り返し単位の合計モル数を基準として、90〜
99.9モル%、好ましくは、95〜99.9モル%の
範囲にある。化学式(1)[化1]で表される繰り返し
単位が、90モル%未満だと、得られるポリイミドは結
晶化速度が小さく、成形により得られた製品が十分に結
晶化しないため、熱処理が必要となり好ましくない。
【0024】[化学式(2)で表される繰り返し単位]
化学式(2)[化1]で表される繰り返し単位は、共重
合体主鎖骨内に存在する化学式(1)[化1]で表され
る繰り返し単位と、化学式(2)[化1]で表される繰
り返し単位の合計モル数を基準として、0.1〜10モ
ル%、好ましくは、0.1〜5モル%の範囲にある。化
学式(2)[化1]で表される繰り返し単位が、10モ
ル%を超えると、得られるポリイミドは結晶化速度が小
さく、成形により得られた製品が十分に結晶化しないた
め、熱処理が必要となり好ましくない。
【0025】[本発明に係る溶融時の熱安定性に優れた
溶融成形用結晶性ポリイミドの製造方法]本発明に係る
ポリイミドの製造方法は、前記ポリイミドを製造する重
合反応の反応系に装入する単量体として、化学式(5)
[化2]で表されるジアミン、すなわち、1,3−ビス
(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、及び、化学式
(6)[化2]で表されるジアミン、及び、化学式
(7)[化2]で表されるテトラカルボン酸無水物、す
なわち、3,3’,4,4’−ビスフェニルテトラカル
ボン酸二無水物を使用し、並びに、末端封止剤として、
化学式(8)[化2]で表されるモノアミン、及び/又
は、化学式(9)[化2]で表されるジカルボン酸二無
水物を使用し、前記単量体と前記末端封止剤の使用量
が、化学式(5)[化2]で表されるジアミンと化学式
(6)[化2]で表されるジアミンの合計モル数を基準
として、化学式(5)[化2]で表されるジアミン90
〜99.9モル%、化学式(6)[化2]で表されるジ
アミン0.1〜10.0モル%、化学式(7)[化2]
で表されるテトラカルボン酸無水物90〜110モル
%、化学式(8)[化2]で表されるモノアミンと化学
式(9)[化2]で表されるジカルボン酸二無水物の合
計が0.1〜100モル%であり、前記ポリイミドを製
造する重合反応の反応系に装入する有機溶媒として、フ
ェノール、クレゾール類、キシレノール類、及び、ハロ
ゲン化フェノール類からなる有機溶媒群から選択された
少なくとも1種の有機溶媒を使用し、前記有機溶媒の使
用量が、反応系における単量体の濃度が、5〜30重量
%の範囲に相当する量であり、かつ、前記ポリイミドを
製造する重合反応の反応系の反応温度が、130℃以
上、有機溶媒の還流温度以下の温度範囲であることを特
徴とする、溶融時の熱安定性に優れた結晶性ポリイミド
の製造方法である。
【0026】[化学式(5)で表されるジアミン]化学
式(5)[化2]で表されるジアミンは、1,3−ビス
(4−アミノフェノキシ)ベンゼンである。1,3−ビ
ス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンの製造方法は特に
制限されるものではないが、その具体例としては、例え
ば、塩基の存在下、レゾルシンと、p−ニトロクロロベ
ンゼンを、非プロトン性極性溶剤中で反応させ、得られ
た1,3−ビス(4−ニトロフェノキシ)ベンゼンを水
素により還元する製造方法が挙げられる。化学式(5)
[化2]で表されるジアミンの使用量は、化学式(5)
[化2]で表されるジアミンと化学式(6)[化2]で
表されるジアミンの合計モル数を基準として、90〜9
9.9モル%の範囲である。
【0027】[化学式(6)で表されるジアミン]化学
式(6)[化2]で表されるジアミンは、芳香族ジアミ
ンである。化学式(6)[化2]において、Zは、2価
の芳香族基である。2価の芳香族基Zの具体例として
は、例えば、化学式(イ)〜(カ)[化3、化4]から
なる2価芳香族基群が挙げられる。2価の芳香族基Zの
好ましい具体例としては、例えば、化学式(ヨ)[化
5]で表される、4,4’−ビス(3−アミノフェノキ
シ)ビフェニルが挙げられる。化学式(6)[化2]で
表されるジアミンの使用量は、化学式(5)[化2]で
表されるジアミンと化学式(6)[化2]で表されるジ
アミンの合計モル数を基準として、0.1〜10.0モ
ル%の範囲である。
【0028】[化学式(6)で表されるジアミンの具体
例]以下に示す化学式(6)で表されるジアミンの具体
例は、単独で、又は、二種類以上を組み合わせて使用す
ることができる。 ベンゼン環を1個有する芳香族ジアミン ベンゼン環を1個有する芳香族ジアミンの具体例は、以
下のとおりである。p−フェニレンジアミン、m−フェ
ニレンジアミン。 ベンゼン環を2個有する芳香族ジアミン ベンゼン環を2個有する芳香族ジアミンの具体例は、以
下のとおりである。3,3’−ジアミノジフェニルエー
テル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,
4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミ
ノジフェニルスルフィド、3,4’−ジアミノジフェニ
ルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィ
ド、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’
−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジ
フェニルスルホン、3,3’−ジアミノベンゾフェノ
ン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジ
アミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノジフェニル
メタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,
4’−ジアミノジフェニルメタン、2,2−ジ(3−ア
ミノフェニル)プロパン、2,2−ジ(4−アミノフェ
ニル)プロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−
(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ジ(3−ア
ミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフル
オロプロパン、2,2−ジ(4−アミノフェニル)−
1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2
−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニ
ル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパ
ン、1,1−ジ(3−アミノフェニル)−1−フェニル
エタン、1,1−ジ(4−アミノフェニル)−1−フェ
ニルエタン、1−(3−アミノフェニル)−1−(4−
アミノフェニル)−1−フェニルエタン。
【0029】 ベンゼン環を3個有する芳香族ジアミ
ン ベンゼン環を3個有する芳香族ジアミンの具体例は以下
のとおりである。1,3−ビス(3−アミノフェノキ
シ)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)
ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベン
ゼン、1,3−ビス(3−アミノベンゾイル)ベンゼ
ン、1,3−ビス(4−アミノベンゾイル)ベンゼン、
1,4−ビス(3−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,
4−ビス(4−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,3−
ビス(3−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)ベンゼ
ン、1,3−ビス(4−アミノ−α,α−ジメチルベン
ジル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノ−α,α−
ジメチルベンジル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミ
ノ−α,α−ジメチルベンジル)ベンゼン、1,3−ビ
ス(3−アミノ−α,α−ジトリフルオロメチルベンジ
ル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−α,α−ジ
トリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、1,4−ビス
(3−アミノ−α,α−ジトリフルオロメチルベンジ
ル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノ−α,α−ジ
トリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、2,6−ビス
(3−アミノフェノキシ)ベンゾニトリル、2,6−ビ
ス(3−アミノフェノキシ)ピリジン。
【0030】 ベンゼン環を4個有する芳香族ジアミ
ン ベンゼン環を4個有する芳香族ジアミンの具体例は以下
のとおりである。4,4’−ビス(3−アミノフェノキ
シ)ビフェニル、4,4’−ビス(4−アミノフェノキ
シ)ビフェニル、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)
フェニル]ケトン、ビス[4−(4−アミノフェノキ
シ)フェニル]ケトン、ビス[4−(3−アミノフェノ
キシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(4−アミノ
フェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(3−
アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−
(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス
[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、
ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテ
ル、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェ
ニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェ
ノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[3−(3
−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,
3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス[4−
(4−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,
3,3,3−ヘキサフルオロプロパン。
【0031】[化学式(7)で表されるテトラカルボン
酸無水物]化学式(7)[化2]で表されるテトラカル
ボン酸無水物、すなわち、3,3’,4,4’−ビスフ
ェニルテトラカルボン酸二無水物(別名;3,3’,
4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物)は、
市販されており、工業的に容易に使用することができ
る。3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸
二無水物は、例えば、商品名『UPILEX』(宇部興
産社製)の単量体としても知られている。化学式(7)
[化2]で表されるテトラカルボン酸無水物の使用量
は、化学式(5)[化2]で表されるジアミンと化学式
(6)[化2]で表されるジアミンの合計モル数を基準
として、90〜110モル%の範囲である。
【0032】[化学式(8)で表されるモノアミン]化
学式(8)[化2]で表されるモノアミンは、芳香族モ
ノアミンである。化学式(8)[化2]において、V
は、1価の芳香族基である。1価の芳香族基Vの具体例
としては、例えば、化学式(タ)〜(ウ)[化6、化
7]からなる1価芳香族基群が挙げられる。化学式
(8)[化2]で表されるモノアミンの使用量は、化学
式(9)[化2]で表されるジカルボン酸二無水物との
合計使用量が、化学式(5)[化2]で表されるジアミ
ンと化学式(6)[化2]で表されるジアミンの合計モ
ル数を基準として、0.1〜100モル%、好ましくは
1〜50モル%となる範囲である。この末端封止剤の芳
香族環の水素原子は、共重合体分子末端のアミンやジカ
ルボン酸無水物と反応性を有しない置換基で置換されて
いてもよい。このような芳香族基の水素原子の置換基の
具体例としては、例えば、化学式(I)〜(XII)[化
7]に示すものが挙げられる。
【0033】[化学式(8)で表されるモノアミンの具
体例]化学式(8)[化2]で表されるモノアミンの具
体例としては、例えば、アニリン、o−トルイジン、m
−トルイジン、p−トルイジン、2,3−キシリジン、
2,6−キシリジン、3,4−キシリジン、3,5−キ
シリジン、o−クロロアニリン、m−クロロアニリン、
p−クロロアニリン、o−ブロモアニリン、m−ブロモ
アニリン、p−ブロモアニリン、o−フルオロアニリ
ン、m−フルオロアニリン、p−フルオロアニリン、o
−アニシジン、m−アニシジン、p−アニシジン、o−
フェネジン、m−フェネジン、p−フェネジン、2−ア
ミノビフェニル、3−アミノビフェニル、4−アミノビ
フェニル、2−アミノフェニルフェニルエーテル、3−
アミノフェニルフェニルエーテル、4−アミノフェニル
フェニルエーテル、2−アミノベンゾフェノン、3−ア
ミノベンゾフェノン、4−アミノベンゾフェノン、2−
アミノフェニルフェニルスルフィド、3−アミノフェニ
ルフェニルスルフィド、4−アミノフェニルフェニルス
ルフィド、2−アミノフェニルフェニルスルホン、3−
アミノフェニルフェニルスルホン、4−アミノフェニル
フェニルスルホン、α−ナフチルアミン、β−ナフチル
アミン、1−アミノ−2−ナフトール、2−アミノ−1
−ナフトール、4−アミノ−1−ナフトール、5−アミ
ノ−1−ナフトール、5−アミノ−2−ナフトール、7
−アミノ−2−ナフトール、8−アミノ−1−ナフトー
ル、8−アミノ−2−ナフトール等が挙げられる。これ
らは、単独で、又は、二種類以上を組み合わせて使用す
ることができる。
【0034】[化学式(9)で表されるジカルボン酸二
無水物]化学式(9)[化2]で表されるジカルボン酸
二無水物は、芳香族ジカルボン酸二無水物である。化学
式(9)[化2]において、Tは、2価の芳香族基であ
る。2価の芳香族基Tの具体例としては、例えば、化学
式(ヰ)〜(ヤ)[化6、化7]からなる2価芳香族基
群が挙げられる。化学式(9)[化2]で表されるジカ
ルボン酸二無水物の使用量は、化学式(8)[化2]で
表されるモノアミンとの合計使用量が、化学式(5)
[化2]で表されるジアミンと化学式(6)[化2]で
表されるジアミンの合計モル数を基準として、0.1〜
100モル%、好ましくは1〜50モル%となる範囲で
ある。この末端封止剤の芳香族環の水素原子は、共重合
体分子末端のアミンやジカルボン酸無水物と反応性を有
しない置換基で置換されていてもよい。このような芳香
族基の水素原子の置換基の具体例としては、例えば、化
学式(I)〜(XII)[化7]に示すものが挙げられ
る。
【0035】[化学式(9)で表されるジカルボン酸二
無水物の具体例]本発明において用いられる芳香族ジカ
ルボン酸無水物として、無水フタル酸、クロロ無水フタ
ル酸、ブロモ無水フタル酸、フルオロ無水フタル酸、
2,3−ベンゾフェノンジカルボン酸無水物、3,4−
ベンゾフェノンジカルボン酸無水物、2,3−ジカルボ
キシフェニルフェニルエーテル無水物、3,4−ジカル
ボキシフェニルフェニルエーテル無水物、2,3−ビフ
ェニルジカルボン酸無水物、3,4−ビフェニルジカル
ボン酸無水物、2,3−ジカルボキシフェニルフェニル
スルホン無水物、3,4−ジカルボキシフェニルフェニ
ルスルホン無水物、2,3−ジカルボキシフェニルフェ
ニルスルフィド無水物、3,4−ジカルボキシフェニル
フェニルスルフィド無水物、1,2−ナフタレンジカル
ボン酸無水物、2,3−ナフタレンジカルボン酸無水
物、1,8−ナフタレンジカルボン酸無水物等が挙げら
れる。
【0036】[化学式(1)で表される繰り返し単位と
化学式(2)で表される繰り返し単位の比率の設定]化
学式(1)[化1]で表される繰り返し単位と、化学式
(2)[化1]で表される繰り返し単位のモル%は、ポ
リイミドを製造する重合反応の反応系に装入する単量体
である、化学式(5)[化2]で表されるジアミン〔す
なわち、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼ
ン〕と化学式(6)[化2]で表されるジアミンのモル
数を調整することにより、適宜、選択することができ
る。
【0037】すなわち、例えば、式(1)[化1]で表
される繰り返し単位95モル%、及び、式(2)[化
1]で表される繰り返し単位5モル%を含んでなり、共
重合体分子末端が、化学式(3)[化1]及び/又は化
学式(4)[化1]で構成される溶融成形用結晶性ポリ
イミドは、原料単量体として、化学式(5)[化2]で
表されるジアミン〔すなわち、1,3−ビス(4−アミ
ノフェノキシ)ベンゼン〕0.95モルに対して、化学
式(7)[化2]で表される芳香族ジアミン0.05モ
ル、及び、化学式(7)[化2]で表されるテトラカル
ボン酸無水物〔すなわち、3,3’,4,4’−ビスフ
ェニルテトラカルボン酸二無水物〕0.9〜1.1モル
を使用し、末端封止剤として、化学式(8)[化2]で
表されるモノアミン、及び、化学式(9)[化2]で表
されるジカルボン酸二無水物を合計0.001〜0.5
モルを使用して重合することにより得られる。共重合体
分子末端を封止せずに不活性化しない場合には、溶融時
の熱安定性が悪く、溶融成形用途には使用できない。す
なわち、共重合体分子末端を封止せずに不活性化しない
場合には、共重合体分子末端が、アミノ基、及び/又
は、酸無水物基のままなので、ポリイミドを溶融成形す
るために、押出機のシリンダー内で溶融させた際、その
流動性が急激に低下し、成形が著しく困難となる。
【0038】[ポリイミドの分子量]本発明に係る溶融
成形用結晶性ポリイミドの分子量は、対数粘度により評
価することができる。ここで、対数粘度ηinh[dl/
g]は、p−クロロフェノール90重量%/フェノール
10重量%混合溶媒に、試料を0.5重量%で溶解し、
35℃で測定したときの対数粘度である。本発明に係る
溶融成形用結晶性ポリイミドの対数粘度ηinh[dl/
g]は、数式(4)[数4]にも示したとおり、0.6
〜1.3[dl/g]である。本発明に係る溶融成形用
結晶性ポリイミドの分子量は、溶融粘度MV5とも相関
する。ここで、溶融粘度MV5[Pa・sec]は、試
料を420℃で5分間保持して溶融させ、30〜500
[sec-1]の範囲の剪断速度で測定した溶融粘度であ
る。本発明に係る溶融成形用結晶性ポリイミドの溶融粘
度MV5[Pa・sec]は、数式(3)[数3]にも
示したとおり、2×102〜 5×103[Pa・se
c]である。対数粘度ηinh[dl/g]と、溶融粘度
MV5[Pa・sec]のより詳細な説明については、
後述する。
【0039】[ポリイミドの分子量の設定]本発明に係
る溶融成形用結晶性ポリイミドの分子量は、原料単量体
である、化学式(5)[化2]で表されるジアミン〔す
なわち、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼ
ン〕、化学式(7)[化2]で表される芳香族ジアミ
ン、及び、化学式(7)[化2]で表されるテトラカル
ボン酸無水物〔すなわち、3,3’,4,4’−ビスフ
ェニルテトラカルボン酸二無水物〕、並びに、末端封止
剤である、化学式(8)[化2]で表されるモノアミ
ン、及び、化学式(9)[化2]で表されるジカルボン
酸二無水物の仕込み比率を、適宜、調節することによ
り、所望の分子量、対数粘度、又は、溶融粘度とするこ
とができる。
【0040】 ジアミン仕込量が過剰である場合 ジアミンの仕込量を過剰とする場合、すなわち、化学式
(5)[化2]で表されるジアミン〔すなわち、1,3
−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン〕と、化学式
(7)[化2]で表される芳香族ジアミンの仕込量を過
剰とする場合、ジアミンの仕込合計モル数を基準とし
て、化学式(7)[化2]で表されるテトラカルボン酸
無水物〔すなわち、3,3’,4,4’−ビスフェニル
テトラカルボン酸二無水物〕の仕込量は、90〜100
モル%であり、末端封止剤である、化学式(9)[化
2]で表されるジカルボン酸二無水物の仕込量は、0.
1〜100モル%であり、好ましくは、1〜50モル%
である。
【0041】 テトラカルボン酸二無水物仕込量が過
剰である場合 テトラカルボン酸二無水物の仕込量を過剰とする場合、
すなわち、化学式(7)[化2]で表されるテトラカル
ボン酸無水物〔すなわち、3,3’,4,4’−ビスフ
ェニルテトラカルボン酸二無水物〕の仕込量を過剰とす
る場合、テトラカルボン酸二無水物の仕込モル数を基準
として、化学式(5)[化2]で表されるジアミン〔す
なわち、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼ
ン〕と、化学式(7)[化2]で表される芳香族ジアミ
ンの合計仕込量は、90〜100モル%であり、末端封
止剤である、化学式(8)[化2]で表されるモノアミ
ンの仕込量は、0.1〜100モル%であり、好ましく
は、1〜50モル%である。
【0042】 末端封止剤の使用量と分子量との関係 末端封止剤である、化学式(8)[化2]で表されるモ
ノアミン、及び/又は、化学式(9)[化2]で表され
るジカルボン酸二無水物の仕込量は、前記のとおり、単
量体であるジアミンとテトラカルボン酸二無水物のう
ち、過剰である方の単量体の仕込みモル数を基準とし
て、0.1〜100モル%であり、好ましくは、1〜5
0モル%である。末端封止剤である、化学式(8)[化
2]で表されるモノアミン、及び/又は、化学式(9)
[化2]で表されるジカルボン酸二無水物の仕込量が、
0.1モル%未満だと、分子量が上昇しすぎてしまい、
溶融状態における溶融粘度が高くなりすぎてしまい、成
形加工性が低下する原因となる。末端封止剤である、化
学式(8)[化2]で表されるモノアミン、及び/又
は、化学式(9)[化2]で表されるジカルボン酸二無
水物の仕込量が、100モル%を超えると、分子量が低
すぎて、十分な機械的強度が発現しない。
【0043】[本発明に係る溶融時の熱安定性に優れた
溶融成形用結晶性ポリイミドの製造方法において重合反
応の反応系に装入する有機溶媒]本発明に係る溶融時の
熱安定性に優れた溶融成形用結晶性ポリイミドの製造方
法において、重合反応の反応系に装入する有機溶媒は、
特に、選択意義を有する。すなわち、重合反応の反応系
に装入する有機溶媒として、フェノール、クレゾール
類、キシレノール類、及び、ハロゲン化フェノール類か
らなる有機溶媒群から選択された少なくとも1種の有機
溶媒を採用することにより、得られるポリイミドの溶融
時の熱安定性が顕著に向上するのである。すなわち、得
られたポリイミドの数式(1)[数1]により計算され
る溶融粘度比MRが、2.0以下とすることができるの
である。前記有機溶媒の使用量は、反応系における単量
体の濃度が、5〜30重量%の範囲に相当する量であ
る。本発明者らは、フェノール、クレゾール類、キシレ
ノール類、及び、ハロゲン化フェノール類からなる有機
溶媒群から選択された有機溶媒は、そのフェノール性の
酸性基が、ポリイミドの生成を促進すると考察している
(特開平6−220194号等参照)。これらのフェノ
ール性の酸性基を有する有機溶媒を採用した場合とは対
照的に、フェノール性の酸性基を有さない有機溶媒とし
て、例えば、N−メチル−ピロリドンを有機溶媒として
採用した場合、単量体を190〜200℃の高温で長時
間加熱して重合反応させて得られたポリイミドは、以下
の〜等の問題を有する。 ポリイミドの前駆体で
あるポリアミド酸のカルボニル基と溶媒が錯体を形成す
るためイミド化が完全に進行しない。 溶媒の加水分解物がポリアミド酸のカルボニル基と
反応する。 異常に高い分子量のポリイミドが生成する。フェノ
ール、クレゾール類、キシレノール類、及び、ハロゲン
化フェノール類からなる有機溶媒群の具体例としては、
例えば、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾー
ル、p−クレゾール、3,5−キシレノール、2,3−
キシレノール、2,4−キシレノール、2,5−キシレ
ノール、2,6−キシレノール、3,4−キシレノー
ル、o−クロロフェノール、p−クロロフェノール等を
挙げることができる。これらは、単独で、又は、二種類
以上を組み合わせて使用することができる。
【0044】[併用することができる有機溶媒]前記の
フェノール、クレゾール類、キシレノール類、及び、ハ
ロゲン化フェノール類等と、これら以外の有機溶媒を併
用した混合有機溶媒も使用することができる。前記のフ
ェノール、クレゾール類、キシレノール類、及び、ハロ
ゲン化フェノール類等と、併用、又は、混合して使用す
ることができる有機溶媒の具体例としては、例えば、
N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルアセ
トアミド、N,N−ジメトキシアセトアミド、N−メチ
ル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾ
リジノン、N−メチルカプロラクタム、1,2−ジメト
キシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、
1,2−ビス(2−メトキシエトキシ)エタン、ビス
〔2−(2−メトキシエトキシ)エチル〕エーテル、テ
トラヒドロフラン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオ
キサン、ピロリン、ピコリン、ジメチルスルホキシド、
ジメチルスルホン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホ
スホルアミド、スルホラン、o−ジクロロベンゼン、ジ
フェニルエーテル、アニソール、ベンジルエーテル、ベ
ンゾニトリル、ベンゼン、トルエン、キシレン等を挙げ
ることができる。
【0045】[反応系における単量体の濃度]反応系に
おいて、有機溶媒に溶解せしめた単量体の濃度は、5〜
30重量%の範囲である。反応系における単量体の濃度
が5重量%未満では、環状オリゴマーの生成が多く、高
分子量のポリイミドを得にくい。反応系における単量体
の濃度が30%を超えると、反応系の溶液は、極めて高
粘度となり、さらには、生成したポリイミドが析出して
反応マスがゲル化して重合が困難となる。
【0046】[反応温度]本発明に係る溶融時の熱安定
性に優れた溶融成形用結晶性ポリイミドの製造方法にお
いて、ポリイミドを製造する重合反応の反応系の反応温
度が、130℃以上、有機溶媒の還流温度以下の温度範
囲であることを特徴とする。本発明に係る溶融時の熱安
定性に優れた溶融成形用結晶性ポリイミドの製造方法に
おいて、重合反応の反応温度条件は、特に、臨界的意義
を有する。ここで、反応温度が130℃未満であると、
長時間反応してもイミド化は完全に進行せず、残存した
アミド酸が溶融成形時にイミド化するため、溶融時の粘
度が変化するため好ましくない。
【0047】[反応時間]本発明に係る溶融時の熱安定
性に優れた溶融成形用結晶性ポリイミドの製造方法にお
いて、ポリイミドを製造する重合反応の反応系の反応時
間は、特に制限されるものではないが、通常、6〜36
時間である。ここで、重合時間が6時間未満であると、
一般的には、反応が十分に進行せず、高分子量のポリイ
ミドが得られないばかりか、得られたポリイミドは、そ
の末端にアミノ基、及び/又は、酸無水物基が残存して
いるため、溶融成形するために、押出機のシリンダー内
で溶融させた際、その流動性が急激に低下し、成形が著
しく困難あるいは不可能になる。また、本発明におい
て、重合反応は、通常、36時間以内で完了するので、
重合反応を36時間を超えて行なうことは、一般的に
は、不利である。
【0048】[反応圧力]本発明に係る溶融時の熱安定
性に優れた溶融成形用結晶性ポリイミドの製造方法にお
いて、ポリイミドを製造する重合反応の反応系の反応圧
力は、特に制限されるものではないが、通常、常温(大
気圧)である。反応圧力を、大気圧以上に加圧して反応
を行うことにより、溶媒の還流温度を上げ、反応温度を
高くすることもできる。
【0049】[反応生成物の回収]本発明に係る溶融時
の熱安定性に優れた溶融成形用結晶性ポリイミドの製造
方法において、重合反応終了後に、反応系の溶液、又
は、スラリー液から、反応生成物を、公知・公用の方法
により回収することができる。回収方法は、特に制限さ
れるものではないが、その具体例としては、例えば、反
応溶液にトルエン等の貧溶媒を滴下し、析出したポリイ
ミドを濾別乾燥する方法や、激しく攪拌したメタノール
等に反応溶液を滴下して、析出したポリイミドを濾別乾
燥する方法等を挙げることができる。
【0050】[対数粘度ηinh]対数粘度ηinhは、本発
明に係る溶融成形用結晶性ポリイミドの分子量と相関す
る。ここで、対数粘度ηinh[dl/g]は、p−クロ
ロフェノール90重量%/フェノール10重量%混合溶
媒に、試料を0.5重量%で溶解し、35℃で測定した
ときの対数粘度である。本発明に係る溶融成形用結晶性
ポリイミドの対数粘度ηinh[dl/g]は、数式
(4)[数4]にも示したとおり、0.6〜1.3[d
l/g]、好ましくは、0.8〜1.2dl/g[dl
/g]である。
【0051】[溶融粘度MV5]本発明に係る溶融成形
用結晶性ポリイミドの分子量は、溶融粘度MV5とも相
関する。ここで、溶融粘度MV5[Pa・sec]は、
試料を420℃で5分間保持して溶融させ、30〜50
0[sec-1]の範囲の剪断速度で測定した溶融粘度で
ある。本発明に係る溶融成形用結晶性ポリイミドの溶融
粘度MV5[Pa・sec]は、数式(3)[数3]に
も示したとおり、2×102〜 5×103[Pa・se
c]、好ましくは、4×102〜3×103[Pa・se
c]である。対数粘度ηinhが0.6[dl/g]未満
の場合、又は、溶融粘度MV5が400[Pa・se
c]未満の場合、ポリイミドは、極めて脆く、成形品と
しての使用に耐えない。対数粘度ηinhが1.3[dl
/g]を超える場合、又は、溶融粘度MV5が5000
[Pa・sec]を超える場合、重合反応時に反応系の
溶液が極めて粘稠となり、攪拌が困難となるばかりでな
く、得られたポリイミドの溶融流動性が極めて低いため
射出成形が困難であるので問題である。さらに、対数粘
度ηinhが1.3[dl/g]を超える場合、又は、溶
融粘度MV5が5000[Pa・sec]を超える場合
は、溶融粘度比MRが、2.0を超える場合が多いので
好ましくない。
【0052】[溶融粘度比MR]ここで、溶融粘度比M
Rは、数式(1)[数1]により計算される。数式
(1)[数1]において、MV5は、試料を420℃で
5分間保持して溶融させ、30〜500[sec-1]の
範囲の剪断速度で測定した溶融粘度([Pa・se
c])であり、MV30は、試料を420℃で30分間保
持して溶融させ、30〜500[sec-1]の範囲の剪
断速度で測定した溶融粘度([Pa・sec])であ
る。
【0053】溶融粘度比MRは、MV5を、MV30で割
った比率であり、溶融状態の特定温度にポリマーを保持
した際の、経時的な溶融粘度の変化の程度を示す尺度で
ある。非耐熱性ポリマーの場合には、通常、溶融状態で
は劣化して分子量が低下していくので、溶融粘度比MR
は、1.0未満の数値となる。耐熱性ポリマーの場合に
は、通常、高分子主鎖骨格末端が封止されずに活性化状
態のままだと、溶融状態では分子量が上昇していくの
で、溶融粘度比MRは、1.0を超える数値、一般的に
は、2.0を超える数値となる。したがって、この溶融
粘度比MRが、1に近いほど、溶融時の熱安定性に優れ
ていることとなる。すなわち、ここで、溶融時の熱安定
性とは、高分子が、溶融状態においても、分子量が低下
しにくく、分子量が上昇しにくい性質をいう。溶融粘度
比MRは、2.0を超えると、溶融時に流動性が時間と
共に低下するので、例えば、射出成形時には、成形開始
後時間と共に射出圧が上昇したり、樹脂の流動長が低下
し、安定した成形ができなくなる。
【0054】[本発明に係るポリイミドの溶融粘度比M
R]本発明に係る溶融成形用結晶性ポリイミドは、その
溶融粘度比MRが、数式(2)[数2]にも示したとお
り、1.0〜2.0であるという特徴を有する。本発明
に係るポリイミドは、420℃において、実質的に熱分
解を起こすことはないので、溶融粘度比MRは、1.0
以上である。また、本発明に係るポリイミドは、イミド
化が十分に進行し、さらに、共重合体主鎖骨格末端が高
度に封止されているので、溶融粘度比MRは、2.0以
下である。本発明に係るポリイミドの製造方法において
は、以下の〜に示す条件を選択することにより、得
られるポリイミドのイミド化が十分に進行し、さらに、
共重合体主鎖骨格末端を、高度に封止することができる
ので、溶融粘度比MRを2.0以下とすることができた
のである。すなわち、このような〜に示す条件を選
択することにより、初めて、得られるポリイミドの溶融
粘度比MRを2.0以下とすることができたのである。 反応系に化学量論的に共重合体主鎖骨格末端のモル
数に相当する量以上の封止剤を仕込む。 反応系に装入する有機溶媒として、フェノール、ク
レゾール類、キシレノール類、及び、ハロゲン化フェノ
ール類からなる有機溶媒群から選択された有機溶媒を使
用する。 反応系における有機溶媒中の単量体の濃度を、5〜
30重量%とする。 反応系の反応温度を、130℃以上、有機溶媒の還
流温度以下とする。
【0055】ポリイミドの製造方法において、以下の
〜に示す条件を選択することは、当業者により、容易
に想到できるものではなく、本発明者らが、労を厭わ
ず、種々の重合条件の組合せを、虱潰しに鋭意検討した
結果、初めて到達し得た知見である。すなわち、[従来
の技術]の項でも述べたように、単に、特開昭61−1
43433号等に開示されている公知の重合技術に従
い、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン
と、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸
二無水物を重合して結晶性ポリイミドを製造し、さら
に、特開平1−110530号等に開示されている公知
の末端封止技術に従い、この結晶性ポリイミドの高分子
主鎖骨格末端を封止しても、溶融粘度比MRを2.0以
下とすることはできないのである。
【0056】[本発明に係るポリイミドの結晶性]本発
明に係る溶融成形用結晶性ポリイミドは、冷却速度50
℃/分で、溶融状態430℃から固体状態の50℃まで
冷却したときに、結晶化が発現する機能を有することを
特徴とする。このような冷却条件において結晶化が発現
する樹脂、すなわち、結晶化速度の大きい樹脂は、通常
の成形サイクルによる溶融成形でも、十分に結晶化した
成形加工品を得ることができる。対照的に、溶融状態の
430℃から固体状態の50℃まで、冷却速度50℃/
分で冷却した際に結晶化が発現しない樹脂は、通常の成
形サイクルによる溶融成形では、十分に結晶化した成形
加工品を得ることができない。そのため、成形時に金型
内で徐冷するという結晶化処理の操作や、通常の成形サ
イクルによる溶融成形で得られた非晶性の成形加工品を
オーブン中で熱処理(アニール処理、アニーリング)し
て結晶化させる操作が必要となるため、生産性が著しく
低下する。なお、結晶化の発現は、例えば、DSC(示
差走査型熱量計)測定により、溶融状態にある試料を、
50[℃/分]の冷却速度で冷却した際の結晶化に伴う
発熱ピークの存在により確認できる。
【0057】[ポリマーブレンド/ポリマーアロイ]本
発明に係るポリイミドは、他の熱可塑性樹脂を、発明の
効果を維持できる範囲の配合量で配合して、ポリマーブ
レンドやポリマーアロイ等の樹脂組成物とすることもで
きる。他の熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ
アリレート、ポリアミド、ポリスルホン、ポリエーテル
スルホン、ポリエーテルケトン、ポリフェニルスルフィ
ド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、変成ポリ
フェニレンオキシド等を挙げることができる。
【0058】[充填材]本発明に係るポリイミドは、通
常の樹脂組成物と同様に、充填材を、発明の効果を維持
できる範囲の配合量で配合して、樹脂組成物とすること
もできる。充填材の具体例としては、例えば、耐摩耗性
向上剤、補強剤、難燃性向上剤、電気的特性向上剤、耐
トラッキング向上剤、耐酸性向上剤、熱伝導度向上剤、
その他の充填材を挙げることができる。耐摩耗性向上剤
の具体例としては、例えば、グラファイト、カーボラン
ダム、ケイ石粉、二硫化モリブデン、フッ素系樹脂等を
挙げることができる。補強剤の具体例としては、例え
ば、ガラス繊維、カーボン繊維等を挙げることができ
る。難燃性向上剤の具体例としては、例えば、三酸化ア
ンチモン、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等を挙げ
ることができる。電気特性向上剤の具体例としては、例
えば、クレー、マイカ等を挙げることができる。耐トラ
ッキング向上剤の具体例としては、例えば、アスベス
ト、シリカ、グラファイト等を挙げることができる。耐
酸性向上剤の具体例としては、例えば、硫酸バリウム、
シリカ、メタケイ酸カルシウム等を挙げることができ
る。熱伝導度向上剤の具体例としては、例えば、鉄粉、
亜鉛粉、アルミニウム粉、銅粉等を挙げることができ
る。その他の充填材としては、例えば、ガラスビーズ、
ガラス球、タルク、ケイ藻度、アルミナ、シラスバル
ン、水和アルミナ、金属酸化物、着色料、顔料等を挙げ
ることができる。
【0059】[用途]本発明のポリイミドは、溶融成形
による成形加工品の用途のみならず、溶融時の優れた熱
安定性を活かし、フィルムや繊維にも好適に応用するこ
とが可能である。
【0060】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれにより何ら制限されるものではな
い。なお、ポリイミドの物性は以下の方法により測定し
た。 対数粘度(ηinh) 対数粘度(ηinh)は、p−クロロフェノール90重量
%/フェノール10重量%混合溶媒に、ポリイミド粉を
0.5g/100gの濃度で溶解した後、35℃におい
て、ウベローデ粘度計で測定した。 溶融粘度 溶融粘度は、日本工業規格(JIS) K7210〔流
れ試験方法(参考試験)〕に準拠し、フローテスター
(島津製作所製・高架式フローテスターCFT500
A)により、荷重100kg(圧力9.8MPa)、4
20℃で、以下に示すMV5とMV30を測定し、MRを
計算した。 MV5 ; 試料を420℃で5分間保持して溶融さ
せ、30〜500[sec- 1]の範囲の剪断速度で測定
したときの溶融粘度([Pa・sec])。 MV30 ; 試料を420℃で30分間保持して溶融さ
せ、30〜500[sec-1]の範囲の剪断速度で測定
したときの溶融粘度([Pa・sec]。 MR; 溶融粘度比 MR = MV5 ÷ MV30 ストランドの形態 溶融粘度測定時に、フローテスターから押し出されたス
トランドの透明性を目視で観察した。ここで、経験的
に、不透明なものは、結晶化しており、半透明あるいは
透明なものは、結晶化が不十分であると判断することが
できる。 5%重量減少温度 5%重量減少温度は、空気中にてDTG(示差走査型熱
量・熱重量同時測定装置、島津製作所製・DT−40シ
リーズ、DTG−40M)により測定した。 融点(Tm) 融点(Tm)は、DSC(示差走査型熱量計、セイコー
電子工業社製・EXSTAR6200)により、25℃
から430℃まで、昇温速度10[℃/分]で測定し
た。 結晶化挙動 結晶化挙動は、DSC(示差走査型熱量計、セイコー電
子工業社製・EXSTAR6200)により、降温過程
の結晶化温度(Tc)、結晶化エネルギー(ΔHc)、
及び、2回目の昇温過程の結晶化温度(Tc)、結晶化
エネルギー(ΔHc)、融点(Tm)、融解エネルギー
(ΔHm)を測定した。DSC測定時の加熱冷却パター
ンは以下(1) 〜(3) の3段階によった。 (1) 第1段階(昇温過程(第1回目)) 25℃ → 430℃ (昇温速度10[℃/分]) (2) 第2段階(降温過程) 430℃ → 50℃ (冷却速度50[℃/分]) (3) 第3段階(昇温過程(第2回目)) 50℃ → 430℃ (昇温速度10[℃/分]) なお、降温過程の結晶化エネルギー(ΔHc)が大きい
ほど、冷却後のポリイミドの結晶化度が高いことを意味
する。以下の実施例及び比較例のポリイミドの重合にお
いては、実施例11と比較例8を除き、反応器として、
撹拌機、還流冷却器、及び、窒素導入管を備えたフラス
コを使用した。1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)
ベンゼンとしては、実施例6においては、和光純薬社製
試薬特級を、それ以外の実施例及び比較例においては、
和歌山精化社製のものを、そのまま使用した。
【0061】[実施例1] A.ポリイミドの重合 反応器に、の一次装入試薬を装入し、窒素雰囲気下に
おいて攪拌しながら200℃まで加熱昇温し、200℃
で8時間反応を行い、の二次装入試薬を装入してさら
に4時間反応を行った。反応の間に、約1.1mlの水
の留出が確認された。反応中、マスは薄黄色透明であっ
た。なお、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベン
ゼンは、和歌山精化社製のものを、そのまま使用した。 一次装入試薬 1,3-ヒ゛ス(4-アミノフェノキシ)ヘ゛ンセ゛ン 8.595g(29.4mmol) 4,4'-ヒ゛ス(3-アミノフェノキシ)ヒ゛フェニル 0.221g(0.6mmol) 3,3',4,4'-ヒ゛フェニルテトラカルホ゛ン酸二無水物 8.518g(28.95mmol) 無水フタル酸 0.311g(2.1mmol) m−クレゾール 158.8g 二次装入試薬 無水フタル酸 0.311g(2.1mmol) B.ポリイミドの回収 反応終了後、反応系を室温まで冷却し、トルエン330
gを約1時間かけて滴下して、ポリイミドをスラリー状
に析出させた。このスラリー液を濾過して得られたポリ
イミドケーキを、トルエンで洗浄した後、窒素中300
℃で4時間乾燥して黄色のポリイミド粉15.77g
(収率95.2%)を得た。 C.ポリイミドの物性 得られたポリイミドの物性は、以下のとおりであった。 対数粘度 0.93[dl/g] MV5 880[Pa・sec] MV30 1460[Pa・sec] MR 1.66 ストランドの形態 黄色不透明(十分に結晶化) 融点(Tg) 389℃ 5%重量減少温度 558℃ 結晶化挙動 表−3[表3]参照
【0062】[実施例2] A.ポリイミドの重合 一次装入試薬を、以下のとした以外は、実施例1と同
様に重合を行なった。 一次装入試薬 1,3-ヒ゛ス(4-アミノフェノキシ)ヘ゛ンセ゛ン 7.894g(27.0mmol) 4,4'-ヒ゛ス(3-アミノフェノキシ)ヒ゛フェニル 1.105g(3.0mmol) 3,3',4,4'-ヒ゛フェニルテトラカルホ゛ン酸二無水物 8.518g(28.95mmol) 無水フタル酸 0.311g(2.1mmol) m−クレゾール 158.8g B.ポリイミドの回収 実施例1と同様の回収方法により、ポリイミド粉15.
89g(収率94.9%)を得た。 C.ポリイミドの物性 得られたポリイミドの物性は、以下のとおりであった。 対数粘度 0.94[dl/g] MV5 1110[Pa・sec] MV30 1890[Pa・sec] MR 1.71 ストランドの形態 黄色不透明(十分に結晶化) 融点(Tg) 382℃ 5%重量減少温度 557℃ 結晶化挙動 表−3[表3]参照
【0063】[比較例1] A.ポリイミドの重合 一次装入試薬を、以下のとした以外は、実施例1と同
様に重合を行なった。 一次装入試薬 1,3-ヒ゛ス(4-アミノフェノキシ)ヘ゛ンセ゛ン 7.017g(24.0mmol) 4,4'-ヒ゛ス(3-アミノフェノキシ)ヒ゛フェニル 2.211g(6.0mmol) 3,3',4,4'-ヒ゛フェニルテトラカルホ゛ン酸二無水物 8.518g(28.95mmol) 無水フタル酸 0.311g(2.1mmol) m−クレゾール 158.8g B.ポリイミドの回収 実施例1と同様の回収方法により、ポリイミド粉16.
04g(収率94.5%)を得た。 C.ポリイミドの物性 得られたポリイミドの物性は、以下のとおりであった。 対数粘度 0.93[dl/g] MV5 1800[Pa・sec] MV30 2970[Pa・sec] MR 1.65 ストランドの形態 透明(結晶化が不十分) 融点(Tg) 358℃ 5%重量減少温度 552℃ 結晶化挙動 表−3[表3]参照
【0064】[実施例3] A.ポリイミドの重合 一次装入試薬を、以下のとした以外は、実施例1と同
様に重合を行なった。 一次装入試薬 1,3-ヒ゛ス(4-アミノフェノキシ)ヘ゛ンセ゛ン 7.017g(24.0mmol) 1,3-ヒ゛ス(3-アミノフェノキシ)ヘ゛ンセ゛ン 0.877g(3.0mmol) 3,3',4,4'-ヒ゛フェニルテトラカルホ゛ン酸二無水物 8.518g(28.95mmol) 無水フタル酸 0.311g(2.1mmol) m−クレゾール 158.8g B.ポリイミドの回収 実施例1と同様の回収方法により、ポリイミド粉15.
65g(収率94.7%)を得た。 C.ポリイミドの物性 得られたポリイミドの物性は、以下のとおりであった。 対数粘度 0.95[dl/g] MV5 1060[Pa・sec] MV30 1860[Pa・sec] MR 1.75 ストランドの形態 黄色不透明(十分に結晶化) 融点(Tg) 379℃ 5%重量減少温度 554℃ 結晶化挙動 表−3[表3]参照
【0065】[比較例2] A.ポリイミドの重合 一次装入試薬を、以下のとした以外は、比較例1と同
様に重合を行なった。 一次装入試薬 1,3-ヒ゛ス(4-アミノフェノキシ)ヘ゛ンセ゛ン 7.017g(24.0mmol) 1,3-ヒ゛ス(3-アミノフェノキシ)ヘ゛ンセ゛ン 1.766g(6.0mmol) 3,3',4,4'-ヒ゛フェニルテトラカルホ゛ン酸二無水物 8.518g(28.95mmol) 無水フタル酸 0.311g(2.1mmol) m−クレゾール 158.8g B.ポリイミドの回収 実施例1と同様の回収方法により、ポリイミド粉15.
56g(収率94.2%)を得た。 C.ポリイミドの物性 得られたポリイミドの物性は、以下のとおりであった。
このポリイミドは、表−3[表3]に示したとおり、実
施例3と比較して、結晶化が遅かった。 対数粘度 0.95[dl/g] MV5 1740[Pa・sec] MV30 3080[Pa・sec] MR 1.77 ストランドの形態 透明(結晶化が不十分) 融点(Tg) 339℃ 5%重量減少温度 553℃ 結晶化挙動 表−3[表3]参照
【0066】[実施例4] A.ポリイミドの重合 一次装入試薬を、以下のとした以外は、実施例1と同
様に重合を行なった。 一次装入試薬 1,3-ヒ゛ス(4-アミノフェノキシ)ヘ゛ンセ゛ン 8.595g(29.4mmol) 4,4'-シ゛アミノシ゛フェニルエーテル 0.601g(3.0mmol) 3,3',4,4'-ヒ゛フェニルテトラカルホ゛ン酸二無水物 8.518g(28.95mmol) 無水フタル酸 0.311g(2.1mmol) m−クレゾール 158.8g B.ポリイミドの回収 実施例1と同様の回収方法により、ポリイミド粉15.
26g(収率93.9%)を得た。 C.ポリイミドの物性 得られたポリイミドの物性は、以下のとおりであった。
このポリイミドは、表−3[表3]に示したとおり、実
施例3と比較して、結晶化が遅かった。 対数粘度 0.92[dl/g] MV5 1320[Pa・sec] MV30 2510[Pa・sec] MR 1.90 ストランドの形態 黄色不透明(十分に結晶化) 融点(Tg) 383℃ 5%重量減少温度 550℃ 結晶化挙動 表−3[表3]参照
【0067】[比較例3] A.ポリイミドの重合 一次装入試薬を、以下のとした以外は、比較例1と同
様に重合を行なった。 一次装入試薬 1,3-ヒ゛ス(4-アミノフェノキシ)ヘ゛ンセ゛ン 7.017g(24.0mmol) 4,4'-シ゛アミノシ゛フェニルエーテル 1.202g(6.0mmol) 3,3',4,4'-ヒ゛フェニルテトラカルホ゛ン酸二無水物 8.518g(28.95mmol) 無水フタル酸 0.311g(2.1mmol) m−クレゾール 158.8g B.ポリイミドの回収 実施例1と同様の回収方法により、ポリイミド粉14.
90g(収率93.3%)を得た。 C.ポリイミドの物性 得られたポリイミドの物性は、以下のとおりであった。
このポリイミドは、表−3[表3]に示したとおり、実
施例4と比較して、結晶化が遅かった。 対数粘度 0.93[dl/g] MV5 4240[Pa・sec] MV30 8560[Pa・sec] MR 2.02 ストランドの形態 透明(結晶化が不十分) 融点(Tg) 366℃ 5%重量減少温度 551℃ 結晶化挙動 表−3[表3]参照
【0068】[実施例5] A.ポリイミドの重合 反応器に、の一次装入試薬を装入し、窒素雰囲気下に
おいて攪拌しながら200℃まで加熱昇温し、200℃
で8時間反応を行い、の二次装入試薬を装入してさら
に4時間反応を行った。なお、1,3−ビス(4−アミ
ノフェノキシ)ベンゼンは、和歌山精化社製のものを、
そのまま使用した。 一次装入試薬 1,3-ヒ゛ス(4-アミノフェノキシ)ヘ゛ンセ゛ン 8.595g(29.4mmol) 4,4'-ヒ゛ス(3-アミノフェノキシ)ヒ゛フェニル 0.221g(0.6mmol) 3,3',4,4'-ヒ゛フェニルテトラカルホ゛ン酸二無水物 8.562g(29.10mmol) 無水フタル酸 0.267g(1.8mmol) m−クレゾール 158.8g 二次装入試薬 無水フタル酸 0.267g(1.8mmol) B.ポリイミドの回収 実施例1と同様の回収方法により、ポリイミド粉15.
77g(収率95.2%)を得た。 C.ポリイミドの物性 得られたポリイミドの物性は、以下のとおりであった。 対数粘度 1.08[dl/g] MV5 1740[Pa・sec] MV30 3250[Pa・sec] MR 1.86 ストランドの形態 黄色不透明(十分に結晶化) 融点(Tg) 390℃ 5%重量減少温度 560℃
【0069】[実施例6] A.ポリイミドの重合 一次装入試薬の1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)
ベンゼンとして、和光純薬社製試薬特級をそのまま使用
した以外は、実施例5と同様に重合を行なった。 B.ポリイミドの回収 実施例1と同様の回収方法により、ポリイミド粉15.
76g(収率95.1%)を得た。 C.ポリイミドの物性 得られたポリイミドの物性は、以下のとおりであった。 対数粘度 1.07[dl/g] MV5 1400[Pa・sec] MV30 2750[Pa・sec] MR 1.97 ストランドの形態 黄色不透明(十分に結晶化) 融点(Tg) 389℃ 5%重量減少温度 560℃
【0070】[実施例7] A.ポリイミドの重合 溶媒として、m−クレゾール158.8gのかわりに、
m−クレゾール127.0gとo−ジクロロベンゼン3
1.8gを使用し、反応温度を180℃として、o−ジ
クロロベンゼンの還流下で反応を行うこと以外は、実施
例5と同様に重合を行なった。 B.ポリイミドの回収 実施例1と同様の回収方法により、ポリイミド粉15.
44g(収率93.2%)を得た。 C.ポリイミドの物性 得られたポリイミドの物性は、以下のとおりであった。 対数粘度 1.08[dl/g] MV5 1760[Pa・sec] MV30 3260[Pa・sec] MR 1.85 ストランドの形態 黄色不透明(十分に結晶化) 融点(Tg) 389℃ 5%重量減少温度 560℃
【0071】[比較例4] A.ポリイミドの重合 溶媒として、m−クレゾール158.8gのかわりに、
N−メチル−ピロリドン127.0gとo−ジクロロベ
ンゼン31.8gを使用し、反応温度を180℃とし
て、o−ジクロロベンゼンの還流下で反応を行うこと以
外は、実施例5と同様に重合を行なった。重合開始1時
間後より、黄色粉が析出し、反応マスは、スラリー状に
なった。 B.ポリイミドの回収 実施例1と同様の回収方法により、ポリイミド粉15.
24g(収率92.0%)を得た。 C.ポリイミドの物性 得られたポリイミドの物性は、以下のとおりであった。
溶融粘度比MRは、2.35倍であり、実施例5と比較
して、熱安定性に劣っていた。 対数粘度 1.15[dl/g] MV5 2700[Pa・sec] MV30 6340[Pa・sec] MR 2.35 ストランドの形態 黄色不透明(十分に結晶化) 融点(Tg) 388℃ 5%重量減少温度 556℃
【0072】[実施例8]A.ポリイミドの重合 溶媒として、m−クレゾール158.8gのかわりに、
フェノール158.8gを使用し、反応温度を180℃
で反応を行うこと以外は、実施例5と同様に重合を行な
った。 B.ポリイミドの回収 実施例1と同様の回収方法により、ポリイミド粉15.
41g(収率93.0%)を得た。 C.ポリイミドの物性 得られたポリイミドの物性は、以下のとおりであった。 対数粘度 1.07[dl/g] MV5 1790[Pa・sec] MV30 3220[Pa・sec] MR 1.80 ストランドの形態 黄色不透明(十分に結晶化) 融点(Tg) 390℃ 5%重量減少温度 560℃
【0073】[実施例9] A.ポリイミドの重合 実施例5の反応条件の一部(一次装入試薬中の溶媒の種
類、反応温度、反応時間)を改変して重合を行なった。
すなわち、反応器に、の一次装入試薬を装入し、窒素
雰囲気下において攪拌しながら220℃まで加熱昇温
し、220℃で4時間反応を行い、の二次装入試薬を
装入してさらに2時間反応を行った。なお、1,3−ビ
ス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンは、和歌山精化社
製のものを、そのまま使用した。 一次装入試薬 1,3-ヒ゛ス(4-アミノフェノキシ)ヘ゛ンセ゛ン 8.595g(29.4mmol) 4,4'-ヒ゛ス(3-アミノフェノキシ)ヒ゛フェニル 0.221g(0.6mmol) 3,3',4,4'-ヒ゛フェニルテトラカルホ゛ン酸二無水物 8.562g(29.10mmol) 無水フタル酸 0.267g(1.8mmol) 3,5−キシレノール 158.8g 二次装入試薬 無水フタル酸 0.267g(1.8mmol) B.ポリイミドの回収 実施例1と同様の回収方法により、ポリイミド粉15.
60g(収率94.1%)を得た。 C.ポリイミドの物性 得られたポリイミドの物性は、以下のとおりであった。 対数粘度 1.08[dl/g] MV5 1720[Pa・sec] MV30 3160[Pa・sec] MR 1.84 ストランドの形態 黄色不透明(十分に結晶化) 融点(Tg) 390℃ 5%重量減少温度 560℃
【0074】[比較例5] A.ポリイミドの重合 一次装入試薬から無水フタル酸を除き、二次装入試薬
(無水フタル酸)を装入しないこと以外は、実施例5と
同様に重合を行なった。 B.ポリイミドの回収 実施例1と同様の回収方法により、ポリイミド粉15.
35g(収率94.2%)を得た。 C.ポリイミドの物性 得られたポリイミドの物性は、以下のとおりであった。
MV30は、試料が流動せず、測定不可能であり、実施例
5と比較して、熱安定性に劣っていた。 対数粘度 1.12[dl/g] MV5 3510[Pa・sec] MV30 測定不可能(試料が流動せず) MR ∞ ストランドの形態 黄色不透明(十分に結晶化) 融点(Tg) 389℃ 5%重量減少温度 535℃
【0075】[実施例10] A.ポリイミドの重合 以下のように、実施例1の反応条件の一部(一次装入試
薬中の3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン
酸二無水物、無水フタル酸、有機溶媒の量と、二次装入
試薬の量)を改変して重合を行なった。 一次装入試薬 1,3-ヒ゛ス(4-アミノフェノキシ)ヘ゛ンセ゛ン 8.595g(29.4mmol) 4,4'-ヒ゛ス(3-アミノフェノキシ)ヒ゛フェニル 0.221g(0.6mmol) 3,3',4,4'-ヒ゛フェニルテトラカルホ゛ン酸二無水物 8.385g(28.50mmol) 無水フタル酸 0.444g(3.0mmol) m−クレゾール 52.9g 二次装入試薬 無水フタル酸 0.444g(3.0mmol) B.ポリイミドの回収 実施例1と同様の回収方法により、ポリイミド粉15.
59g(収率94.1%)を得た。 C.ポリイミドの物性 得られたポリイミドの物性は、以下のとおりであった。 対数粘度 0.75[dl/g] MV5 320[Pa・sec] MV30 520[Pa・sec] MR 1.63 ストランドの形態 黄色不透明(十分に結晶化) 融点(Tg) 388℃ 5%重量減少温度 557℃
【0076】[比較例6] A.ポリイミドの重合 溶媒として、m−クレゾール52.9gのかわりに、m
−クレゾール32.8gとしたこと以外は、実施例10
と同様に重合を行なった。加熱昇温中に、反応マスが極
めて高粘度となった後、全体が黄色不透明となり、その
後、系全体が固まったため、重合不可能であった。
【0077】[比較例7] A.ポリイミドの重合 溶媒として、m−クレゾール使用量を、52.9gとす
るかわりに、335.3gとすること以外は、実施例1
0と同様に重合を行なった。 B.ポリイミドの回収 トルエン使用量を、330gとするかわりに、850g
とすること以外は、実施例10と同様に回収を行ない、
ポリイミド粉14.15g(収率85.4%)を得た。 C.ポリイミドの物性 得られたポリイミドの物性は、以下のとおりであった。
MV5は、実施例10と比較して、極めて低い数値で、
重合度が極めて低く、得られたストランドは極めて脆
く、成形用途には使用できないと判断された。 対数粘度 0.44[dl/g] MV5 100[Pa・sec] MV30 − MR − ストランドの形態 極めて脆い 融点(Tg) − 5%重量減少温度 −
【0078】[実施例11] A.ポリイミドの重合 反応器として、撹拌機、還流冷却器、及び、窒素導入管
を備えた0.1m3のものを使用した。反応器に、の
一次装入試薬を装入し、窒素雰囲気下において攪拌しな
がら200℃まで加熱昇温し、200℃で8時間反応を
行い、の二次装入試薬を装入してさらに4時間反応を
行った。反応の間に、約110mlの水の留出が確認さ
れた。反応中、マスは薄黄色透明であった。なお、1,
3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンは、和歌山
精化社製のものを、そのまま使用した。 一次装入試薬 1,3-ヒ゛ス(4-アミノフェノキシ)ヘ゛ンセ゛ン 833.2g(2.85mol) 4,4'-ヒ゛ス(3-アミノフェノキシ)ヒ゛フェニル 55.3g(0.15mol) 3,3',4,4'-ヒ゛フェニルテトラカルホ゛ン酸二無水物 856.2g(2.91mol) 無水フタル酸 26.7g(0.18mol) m−クレゾール 16.2kg 二次装入試薬 無水フタル酸 26.7g(0.18mol) B.ポリイミドの回収 反応終了後、反応系を室温まで冷却し、トルエン45k
gを約2時間かけて滴下して、ポリイミドをスラリー状
に析出させた。このスラリー液を濾過して得られたポリ
イミドケーキを、トルエンで洗浄した後、窒素中300
℃で4時間乾燥して黄色のポリイミド粉1588g(収
率95.5%)を得た。 C.ポリイミドの物性 得られたポリイミドの物性は、以下のとおりであった。 対数粘度 1.10[dl/g] MV5 1980[Pa・sec] MV30 3670[Pa・sec] MR 1.85 ストランドの形態 黄色不透明(十分に結晶化) 融点(Tg) 385℃ 5%重量減少温度 562℃ D.成形試験 ペレットの調製 得られたポリイミド粉を、25mm直径の単軸押出機に
より、420℃で溶融押出し、黄色不透明のペレットを
得た。なお、溶融状態では透明だった樹脂は、押出され
てダイスを出た直後に、結晶化して黄色不透明となっ
た。 スパイラル流動長経時変化の評価 ペレットを射出成型機により溶融押出し、スパイラル流
動長の経時変化を評価した。射出成型機の条件は、シリ
ンダー温度420℃、金型温度210℃、射出圧147
MPa、流動肉厚1mm、成形サイクル120秒とし
た。1ショット目と10ショット目の流動長の比率を溶
融時の流動性保持率とし、流動安定性の指標とした。結
果を以下に示す。 スパイラル流動長( 1ショット目) 210mm スパイラル流動長(10ショット目) 100mm 流動性保持率 50% 試験片の成形 ペレットを射出成型機により溶融押出し、試験片を成形
した。射出成型機の条件は、シリンダー温度420℃、
金型温度210℃、射出圧147MPa、金型内保持時
間30秒とした。なお、得られた試験片は金型内で結晶
化していた。 機械特性の評価 試験片を機械特性の評価に供した。引張強度は、AST
M D−638に準じて、曲げ強度は、ASTM D−
790に準じ評価した。 引張強度 160 MPa 引張伸度 7 % 曲げ強度 330 MPa 曲げ弾性率 6420 MPa
【0079】[比較例8] A.ポリイミドの重合 m−クレゾール16.2kgのかわりに、N−メチル−
ピロリドン13.0kgとo−ジクロロベンゼン3.2
kgを使用し、反応温度180℃で、o−ジクロロベン
ゼン還流下に反応を行ったこと以外は、実施例11と同
様にポリイミドを重合した。なお、重合開始1時間後よ
り、黄色粉が析出、スラリー状になった。 B.ポリイミドの回収 実施例11と同様にポリイミドを回収し、ポリイミド粉
1535g(収率92.3%)を得た。 C.ポリイミドの物性 得られたポリイミドの物性は、以下のとおりであった。 対数粘度 1.15[dl/g] MV5 1840[Pa・sec] MV30 4600[Pa・sec] MR 2.50 ストランドの形態 黄色不透明(十分に結晶化) 融点(Tg) 385℃ 5%重量減少温度 555℃ D.成形試験 ペレットの調製 実施例11と同様にペレットを調製した。 スパイラル流動長経時変化の評価 実施例11と同様に、スパイラル流動長の経時変化を評
価した。 スパイラル流動長( 1ショット目) 200mm スパイラル流動長(10ショット目) 40mm 流動性保持率 20%
【0080】[表−1・表−2の凡例] ηinh ; p−クロロフェノール90重量%/フ
ェノール10重量%混合溶媒に、ポリイミド粉を0.5
g/100gの濃度で溶解した後、35℃において、ウ
ベローデ粘度計で測定ときの対数粘度([dl/
g])。 MV5 ; 試料を420℃で5分間保持して溶融
させ、30〜500[sec-1]の範囲の剪断速度で測
定したときの溶融粘度([Pa・sec])。 MV30 ; 試料を420℃で30分間保持して溶
融させ、30〜500[sec-1]の範囲の剪断速度で
測定したときの溶融粘度([Pa・sec]。 MR; 溶融粘度比 MR = MV5 ÷ MV
305% ; 5%重量減少温度。空気中にてDTGに
より測定。 Tm ; 融点。DSCにより、25℃から430
℃まで、昇温速度10[℃/分]で測定。 ストランドの状態 ; 溶融粘度測定で得られたス
トランドの透明性を目視で観察。 NT ; 測定不能。
【0081】[表−3の凡例]結晶化挙動は、DSCに
より、降温過程の結晶化温度(Tc)、結晶化エネルギ
ー(ΔHc)、及び、2回目の昇温過程の結晶化温度
(Tc)、結晶化エネルギー(ΔHc)、融点(T
m)、融解エネルギー(ΔHm)を測定した。DSC測
定時の加熱冷却パターンは以下の3段階によった。 第1段階(昇温過程(第1回目)) 25℃ → 430℃ (昇温速度10[℃/分]) 第2段階(降温過程) 430℃ → 50℃ (冷却速度50[℃/分]) 第3段階(昇温過程(第2回目)) 50℃ → 430℃ (昇温速度10[℃/分]) なお、降温過程の結晶化エネルギー(ΔHc)が大きい
ほど、冷却後のポリイミドの結晶化度が高いことを意味
する。 Tc ; 結晶化温度([℃])。 ΔHc ; 結晶化エネルギー([J/g])。 Tm ; 融点([℃])。 ΔHm ; 融解エネルギー([J/g])。 ND ; 検出されず。
【0082】
【表1】
【0083】
【表2】
【0084】
【表3】
【0085】
【発明の効果】本発明に関する溶融成形用結晶性ポリイ
ミドは、少なくとも以下の〜の優れた特性を有す
る。 溶融成形用途に好適な溶融粘度を有する。 溶融時の熱安定性に優れる。すなわち、溶融時の流
動性の経時的な低下や上昇の程度が顕著に小さい。この
特性は、特に、従来の技術によったのでは実現すること
が困難であった、 生産性に優れる。すなわち、成形加工時に金型内で
徐冷する操作や成形後に熱処理を加える操作等の、特別
な熱処理を施すことなく、通常の短い成形サイクルにお
いて結晶化する。 高い結晶性を有する。高い結晶性を有するので、高
い耐熱性を有し、ガラス転移温度(Tg)以上の温度に
おいても優れた機械強度を有する。
【0086】本発明に係る溶融成形用結晶性ポリイミド
は、その溶融粘度比MRが、数式(2)[数2]にも示
したとおり、1.0〜2.0であるという特徴を有す
る。本発明に係るポリイミドは、420℃において、実
質的に熱分解を起こすことはないので、溶融粘度比MR
は、1.0以上である。また、本発明に係るポリイミド
は、共重合体主鎖骨格末端が高度に封止されているの
で、溶融粘度比MRは、2.0以下である。本発明に係
るポリイミドの製造方法においては、以下の〜に示
す条件を選択することにより、得られるポリイミドのイ
ミド化が十分に進行し、さらに共重合体主鎖骨格末端
を、高度に封止することができるので、溶融粘度比MR
を2.0以下とすることができたのである。すなわち、
このような〜に示す条件を選択することにより、初
めて、得られるポリイミドの溶融粘度比MRを2.0以
下とすることができたのである。 反応系に化学量論的に共重合体主鎖骨格末端のモル
数に相当する量以上の封止剤を仕込む。 反応系に装入する有機溶媒として、フェノール、ク
レゾール類、キシレノール類、及び、ハロゲン化フェノ
ール類からなる有機溶媒群から選択された有機溶媒を使
用する。 反応系における有機溶媒中の単量体の濃度を、5〜
30重量%とする。 反応系の反応温度を、130℃以上、有機溶媒の還
流温度以下とする。
【0087】ポリイミドの製造方法において、以下の
〜に示す条件を選択することは、当業者により、容易
に想到できるものではなく、本発明者らが、労を厭わ
ず、種々の重合条件の組合せを、虱潰しに鋭意検討した
結果、初めて到達し得た知見である。
フロントページの続き Fターム(参考) 4F206 AA40 JA07 4J043 PA04 PB23 QB15 QB26 QB31 RA35 SA05 SA06 SB04 TA12 TA14 TA21 TA22 TB03 UA121 UA131 UA132 UA141 UA151 UA161 UA171 UA241 UA261 UA262 UB011 UB021 UB121 UB131 UB151 UB301 XA13 XB05 ZA07

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 共重合体主鎖骨格が、化学式(1)[化
    1]で表される繰り返し単位90〜99.9モル%、及
    び、化学式(2)[化1]で表される繰り返し単位10
    〜0.1モル%を含んで構成され、共重合体分子末端
    が、化学式(3)[化1]及び/又は化学式(4)[化
    1]で構成され、かつ、数式(1)[数1]により計算
    される溶融粘度比MRが、数式(2)[数2]に示され
    る数値範囲にあることを特徴とする、溶融成形用結晶性
    ポリイミドの製造方法であって、前記ポリイミドを製造
    する重合反応の反応系に装入する単量体として、化学式
    (5)[化2]で表されるジアミン、すなわち、1,3
    −ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、化学式
    (6)[化2]で表されるジアミン、及び、化学式
    (7)[化2]で表されるテトラカルボン酸無水物、す
    なわち、3,3’,4,4’−ビスフェニルテトラカル
    ボン酸二無水物を使用し、並びに、末端封止剤として、
    化学式(8)[化2]で表されるモノアミン、及び/又
    は、化学式(9)[化2]で表されるジカルボン酸二無
    水物を使用し、前記単量体と前記末端封止剤の使用量
    が、化学式(5)[化2]で表されるジアミンと化学式
    (6)[化2]で表されるジアミンの合計モル数を基準
    として、化学式(5)[化2]で表されるジアミン90
    〜99.9モル%、化学式(6)[化2]で表されるジ
    アミン0.1〜10.0モル%、化学式(7)[化2]
    で表されるテトラカルボン酸無水物90〜110モル
    %、化学式(8)[化2]で表されるモノアミンと化学
    式(9)[化2]で表されるジカルボン酸二無水物の合
    計が0.1〜100モル%であり、前記ポリイミドを製
    造する重合反応の反応系に装入する有機溶媒として、フ
    ェノール、クレゾール類、キシレノール類、及び、ハロ
    ゲン化フェノール類からなる有機溶媒群から選択された
    少なくとも1種の有機溶媒を使用し、前記有機溶媒の使
    用量が、反応系における単量体の濃度が、5〜30重量
    %の範囲に相当する量であり、かつ、前記ポリイミドを
    製造する重合反応の反応系の反応温度が、130℃以
    上、有機溶媒の還流温度以下の温度範囲であることを特
    徴とする、溶融時の熱安定性に優れた結晶性ポリイミド
    の製造方法。 【化1】 (化学式(2)において、Zは、2価の芳香族基であ
    り、化学式(3)において、Vは、1価の芳香族基であ
    り、化学式(4)において、Tは、2価の芳香族基であ
    る。) 【化2】 【数1】 MR = MV5 ÷ MV30 (1) (数式(1)において、MV5は、試料を420℃で5
    分間保持して溶融させ、30〜500[sec-1]の範
    囲の剪断速度で測定した溶融粘度([Pa・sec])
    であり、MV30は、試料を420℃で30分間保持して
    溶融させ、30〜500[sec-1]の範囲の剪断速度
    で測定した溶融粘度([Pa・sec])である。) 【数2】 1.0 ≦ MR ≦ 2.0 (2) (数式(2)において、MRは、数式(1)により計算
    される溶融粘度比である。)
  2. 【請求項2】 化学式(2)[化1]、及び、化学式
    (6)[化2]において、2価の芳香族基Zが、化学式
    (イ)〜(カ)[化3、化4]からなる2価芳香族基群
    から選択される少なくとも一つであることを特徴とす
    る、請求項1に記載した溶融成形用結晶性ポリイミドの
    製造方法。 【化3】 【化4】
  3. 【請求項3】 化学式(2)[化1]、及び、化学式
    (6)[化2]において、2価の芳香族基Zが、化学式
    (ヨ)[化5]で表されるものであることを特徴とす
    る、請求項1に記載した溶融成形用結晶性ポリイミドの
    製造方法。 【化5】
  4. 【請求項4】 化学式(3)[化1]、及び、化学式
    (8)[化2]において、1価の芳香族基Vが、化学式
    (タ)〜(ウ)[化6]からなる1価芳香族基群から選
    択される少なくとも一つであることを特徴とする、請求
    項1乃至3の何れかに記載した溶融成形用結晶性ポリイ
    ミドの製造方法。 【化6】
  5. 【請求項5】 化学式(4)[化1]、及び、化学式
    (9)[化2]において、2価の芳香族基Tが、化学式
    (ヰ)〜(ヤ)[化6]からなる2価芳香族基群から選
    択される少なくとも一つであることを特徴とする、請求
    項1乃至4の何れかに記載した溶融成形用結晶性ポリイ
    ミドの製造方法。
  6. 【請求項6】 化学式(3)[化1]と化学式(8)
    [化2]における1価の芳香族基V、及び/又は、化学
    式(4)[化1]と化学式(9)[化2]における2価
    の芳香族基Tの芳香族環の水素原子の少なくとも一部
    が、化学式(I)〜(XII)[化7]からなる置換基群
    から選択される少なくとも一つの置換基で置換されたも
    のであることを特徴とする、請求項1乃至5の何れかに
    記載した溶融成形用結晶性ポリイミドの製造方法。 【化7】
  7. 【請求項7】 得られる溶融成形用結晶性ポリイミドの
    溶融粘度MV5が、数式(3)[数3]に示される数値
    範囲にあることを特徴とする、請求項1乃至6の何れか
    に記載した溶融成形用結晶性ポリイミドの製造方法。 【数3】 2×102[Pa・sec] ≦ MV5 ≦ 5×103[Pa・sec] (3) (数式(3)において、MV5は、試料を420℃で5
    分間保持して溶融させ、30〜500[sec-1]の範
    囲の剪断速度で測定した溶融粘度である。)
  8. 【請求項8】 得られる溶融成形用結晶性ポリイミドの
    対数粘度ηinhが、数式(4)[数4]に示される数値
    範囲にあることを特徴とする、請求項1乃至7の何れか
    に記載した溶融成形用結晶性ポリイミドの製造方法。 【数4】 0.6[dl/g]≦ ηinh[dl/g] ≦1.3[dl/g] (4) (数式(3)において、ηinhは、p−クロロフェノー
    ル90重量%/フェノール10重量%混合溶媒に、試料
    を0.5重量%で溶解し、35℃で測定したときの対数
    粘度である。)
  9. 【請求項9】 得られる溶融成形用結晶性ポリイミド
    が、冷却速度50℃/分で、溶融状態の430℃から固
    体状態の50℃まで冷却したときに、結晶化が発現する
    機能を有するものであることを特徴とする、請求項1乃
    至8の何れかに記載した溶融成形用結晶性ポリイミドの
    製造方法。
  10. 【請求項10】 請求項1乃至9の何れかに記載した製
    造方法により得られる溶融成形用結晶性ポリイミド。
  11. 【請求項11】 請求項10に記載した溶融時の熱安定
    性に優れた結晶性ポリイミドを含有してなる射出成形
    物。
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