JP2000239433A - シンタクチックフォームの製造方法 - Google Patents

シンタクチックフォームの製造方法

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JP2000239433A
JP2000239433A JP11039699A JP3969999A JP2000239433A JP 2000239433 A JP2000239433 A JP 2000239433A JP 11039699 A JP11039699 A JP 11039699A JP 3969999 A JP3969999 A JP 3969999A JP 2000239433 A JP2000239433 A JP 2000239433A
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Japan
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syntactic foam
polyimide precursor
polyimide
solvent
solution
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Akira Ito
顕 伊藤
Isao Tomioka
功 富岡
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Unitika Ltd
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Unitika Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱性及び加工性に優れたシンタクチックフ
ォームの製造方法を提供する。 【解決手段】 固形分濃度60重量%以上の線状芳香族ポ
リイミド前駆体の溶液にマイクロバルーンを分散し、次
いで得られた分散液から溶媒を除去し、しかる後に上記
ポリイミド前駆体をイミド化してポリイミド樹脂とな
し、次いで上記ポリイミド樹脂を粉砕して粉末となし、
しかる後に得られた粉末を加熱成形することを特徴とす
るシンタクチックフォームの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は耐熱性及び加工性に
優れたシンタクチックフォームの製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】一般に、シンタクチックフォームはマト
リクス樹脂中に低密度の球状充填材を分散して埋め込ま
れた構成となっている。このシンタクチックフォーム
は、特開昭49-58162号公報、特開昭50-22869号公報、特
開昭54-46244号公報、特開昭59-199729 号公報、特開平
2-218715号公報等に開示されているように、マイクロバ
ルーンを混合分散した液状の熱硬化性樹脂を加熱硬化し
て成形される。しかし、ここで使用されているマトリク
ス樹脂はエポキシ樹脂などの耐熱性に欠ける樹脂である
ので、これから得られるシンタクチックフォームは耐熱
性が低いという問題があった。
【0003】これに対して、耐熱性に優れるポリイミド
樹脂をマトリクスとして利用することも提案されてい
る。例えば特公昭54-4389 号公報には、線状ポリイミド
溶液とマイクロバルーンとからシンタクチックフォーム
を製造する方法が開示されている。しかし、ここではポ
リイミド溶液とマイクロバルーンとからなるパテ状混合
物を成形後、加熱して溶媒を除去するため、シンタクチ
ックフォームのマトリクス内部に空孔が生成するという
問題があった。すなわち、前述した熱硬化性樹脂は熱硬
化前の粘度が低いため、樹脂とマイクロバルーンの混合
攪拌が容易であるのに対し、線状ポリイミドのような熱
可塑性樹脂は一般にマイクロバルーンを破砕せずに樹脂
と混合できる程溶融粘度が低くないため、溶媒を添加
し、溶液としておかなければ、樹脂とマイクロバルーン
とを混合攪拌できないものであった。したがって、この
ような溶液から製造したシンタクチックフォームは、成
形時に多量の溶媒を除去しなければならないので、前記
のような問題を生じていた。
【0004】一方、特開平6-157807号公報、特開平6-15
7808号公報には、三次元架橋する熱硬化性ポリイミド樹
脂の粉末とマイクロバルーンとを加熱硬化してなるシン
タクチックフォームが開示されているが、ここで用いら
れるポリイミド樹脂は線状のポリイミドとは異なる三次
元架橋した熱硬化性ポリイミド樹脂であるので、このシ
ンタクチックフォームは、さらに加熱して加工すること
が困難であり、その用途が限定されていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、耐熱性及び加工性に優れたシンタクチックフォーム
の製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、固形分濃
度が高いすなわち溶媒含量の少ない線状芳香族ポリイミ
ド前駆体の溶液にマイクロバルーンを分散し、溶媒を除
去した後に成形することによって上記課題が解決するこ
とを見出し、本発明に到達した。すなわち、本発明は、
固形分濃度60重量%以上の線状芳香族ポリイミド前駆体
の溶液にマイクロバルーンを分散し、次いで得られた分
散液から溶媒を除去し、しかる後に上記ポリイミド前駆
体をイミド化してポリイミド樹脂となし、次いで上記ポ
リイミド樹脂を粉砕して粉末となし、しかる後に得られ
た粉末を加熱成形することを特徴とするシンタクチック
フォームの製造方法、及び固形分濃度60重量%以上の線
状芳香族ポリイミド前駆体の溶液にマイクロバルーンを
分散し、次いで得られた分散液から溶媒を除去し、しか
る後に上記ポリイミド前駆体を粉砕して粉末となし、次
いで上記ポリイミド前駆体の粉末を加熱成形し、しかる
後に上記ポリイミド前駆体をイミド化してポリイミド樹
脂となすことを特徴とするシンタクチックフォームの製
造方法を要旨とする。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のシンタクチックフォームの製造方法は、固形分
濃度が60重量%以上と高い濃度の線状芳香族ポリイミド
前駆体の溶液にマイクロバルーンを分散してなる分散液
から溶媒を除去し、これを加熱成形するものであるが、
ここで、線状芳香族ポリイミド前駆体は加熱することに
よってポリイミドを形成するものである。したがって、
本発明の製造方法によって得られるシンタクチックフォ
ームは線状芳香族ポリイミド樹脂をマトリックスとし、
これにマイクロバルーンが分散されているものである。
【0008】本発明においてシンタクチックフォームを
構成するポリイミドは、熱可塑性を示すポリイミドであ
り、カルボン酸成分とジアミン成分がそれぞれ芳香族か
らなる線状芳香族ポリイミドである。すなわちカルボン
酸成分が芳香族テトラカルボン酸成分、ジアミン成分が
芳香族ジアミン成分である線状芳香族ポリイミドであ
る。芳香族テトラカルボン酸成分としては、たとえば4,
4'−オキシジフタル酸又はその酸二無水物、ベンゾフェ
ノンテトラカルボン酸又はその酸二無水物、ピロメリッ
ト酸又はその酸二無水物、ビス(3,4 −ジカルボキシフ
ェニル)スルホン又はその酸無水物、3,3',4,4'-ビフェ
ニルテトラカルボン酸又はその酸無水物、2,3,3',4'-ビ
フェニルテトラカルボン酸又はその酸無水物、2,3,6,7-
ナフタレンテトラカルボン酸又はその酸無水物、2,2-ビ
ス(4-(3,4-ジカルボキシフェノキシ)フェニル)プロパ
ン又はその無水物等が挙げられる。好ましくは4,4'−オ
キシジフタル酸又はその酸二無水物を単独又は他の芳香
族テトラカルボン酸と併用するのがよい。
【0009】芳香族ジアミン成分としては、たとえば3,
4'−オキシジアニリン、4,4'−オキシジアニリン、4,4'
−ジアミノベンゾフェノン、3,3'−ジアミノベンゾフェ
ノン、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノジフェニ
ルアミン、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジ
アミン、ジアミノビフェニル、ジアミノターフェニル、
1,3-ビス(パラアミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス
(メタアミノフェノキシ)ベンゼン、4,4'−ビス(パラ
アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4'−ビス(メタアミ
ノフェノキシ)ビフェニル、4,4'−ビス(パラアミノフ
ェノキシ)ジフェニルスルホン等が挙げられる。好まし
くは3,4'−オキシジアニリンを単独又は他の芳香族ジア
ミン成分と併用するのがよい。芳香族テトラカルボン酸
成分としての4,4'−オキシジフタル酸成分と芳香族ジア
ミン成分としての3,4'−オキシジアニリン成分とから構
成される線状芳香族ポリイミドが好ましい。具体的には
4,4'−オキシジフタル酸成分としては4,4'−オキシジフ
タル酸ジアルキルエステル、3,4'−オキシジアニリンが
好ましく用いられる。
【0010】本発明におけるシンタクチックフォームを
構成するマイクロバルーンは、中空球状をなすものであ
り、例えばガラス、カーボン等の無機物、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等の有機ポリマー
等から製造されるものを使用することができる。これら
のうち、線状芳香族ポリイミド樹脂のガラス転移温度以
上の耐熱性を有するマイクロバルーンが好ましい。マイ
クロバルーンはポリイミド樹脂マトリクス中に均一に分
散されている。マイクロバルーンの重量比率はシンタク
チックフォームに対して50%以下とすることができ、好
ましくは1〜50%がよい。1%未満であると、マイクロ
バルーンの特性を生かし難く、50%を超えると欠陥のな
い成形物を得ることが困難になることがある。
【0011】本発明のシンタクチックフォームの製造方
法においては、まず、固形分濃度60重量%以上の線状芳
香族ポリイミド前駆体の溶液にマイクロバルーンを分散
する。固形分濃度60重量%以上の線状芳香族ポリイミド
前駆体の溶液を調製するに際しては、反応容器に芳香族
テトラカルボン酸二無水物、末端封止剤としてフタル
酸、及び溶媒として低沸点有機溶剤を入れて混合する。
低沸点有機溶剤としては、沸点120 ℃以下のものが好ま
しい。たとえば、メチルアルコール、エチルアルコー
ル、メチルセロソルブ、テトラヒドロフラン等を挙げる
ことができ、より好ましくはメチルアルコールとテトラ
ヒドロフランを組合わせて使用するのがよい。次いで、
低沸点有機溶剤の沸点以上の温度に加熱することによっ
て芳香族テトラカルボン酸メチルエステル等のアルキル
エステルが系内で生成する。得られた溶液に芳香族ジア
ミンを添加し、さらに低沸点有機溶剤の沸点以上の温度
で加熱し攪拌する。このようにして芳香族テトラカルボ
ン酸ジアルキルエステル、芳香族ジアミン及び溶媒から
なる芳香族ポリイミド前駆体の溶液が得られるが、この
溶液における固形分濃度は60重量%以上とする。これよ
り低い濃度では、溶媒が後述の固形物内に残留し、成形
後のシンタクチックフォームのマトリクス樹脂内に空孔
を生ずることがある。この固形分濃度の上限は98重量%
が好ましく、これを超えると後述のマイクロバルーンと
の混合攪拌時にマイクロバルーンを砕くおそれがある。
【0012】上記の芳香族ポリイミド前駆体の溶液にマ
イクロバルーンを分散させるには、上記の芳香族ポリイ
ミド前駆体の溶液にマイクロバルーンを所望量添加し、
均一に分散するまで攪拌を続けてスラリー状の分散液を
得る。次いで、得られた分散液から溶媒を除去するが、
溶媒の除去に際しては、容器からスラリー状の分散液を
取り出し、例えばオーブン中80〜 120℃で1〜30時間加
熱して低沸点有機溶媒や揮発性の反応副生成物を除去す
る。次いで、溶媒が除去された上記ポリイミド前駆体を
イミド化してポリイミド樹脂となすが、イミド化は例え
ば 150〜 250℃で1〜30時間加熱することによって行
う。また、ポリイミド前駆体のイミド化は上記の溶媒の
除去と同時に行ってもよい。かくして、マイクロバルー
ンを含有した固形状のポリイミド樹脂が得られる。
【0013】次いで、上記ポリイミド樹脂を粉砕して粉
末とする。ポリイミド樹脂を粉砕するに際しては、乳鉢
等が用いられる。しかる後に、このようにして得られた
マイクロバルーンを含有する線状芳香族ポリイミド樹脂
の粉末を加熱成形する。ポリイミド樹脂の粉末の加熱成
形は、例えば成形型に充填して、プレス成形機などによ
り250 〜320 ℃の温度で10分間〜3時間熱圧縮成形する
ことによって行われ、かくしてシンタクチックフォーム
が得られる。
【0014】また、次の方法によってもシンタクチック
フォームを得ることができる。上記と同様にして線状芳
香族ポリイミド前駆体の溶液にマイクロバルーンを分
散、溶媒除去した後、上記ポリイミド前駆体を粉砕して
粉末とする。次いで、このポリイミド前駆体の粉末をイ
ミド化する。このイミド化は例えば150〜 250℃の温度
で1分間〜30時間加熱することによって行われる。この
ようにしてもマイクロバルーンを含有する線状芳香族ポ
リイミド樹脂の粉末が得られ、これから上記と同様にし
てシンタクチックフォームが得られる。
【0015】本発明においては、線状芳香族ポリイミド
前駆体を用いるので、これをイミド化したポリイミド樹
脂の粉末は一定温度域で融点を有しているため、粉末同
士が融着したシンタクチックフォームが形成される。上
記のマイクロバルーンを含有するポリイミド樹脂の粉末
は射出成形、押出し成形等の成形方法によって、所望の
形状に加工することもできる。
【0016】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 実施例1 反応容器に4,4'−オキシジフタル酸二無水物452.7g及び
フタル酸29.9g を入れ、これにメチルアルコール216g、
テトラヒドロフラン120g及びジメチルアミノエタノール
8.9gを添加して50℃で1時間攪拌し、次いで4,4'−オキ
シジフタル酸二無水物450gを加えて更に70℃で3時間攪
拌した。次いで、得られた溶液に3,4'−オキシジアニリ
ン600.7gを添加し、75℃で2時間攪拌して固形分重量92
重量%のポリイミド前駆体溶液を調製した。次いで、こ
のポリイミド前駆体溶液に平均粒子径60μmのガラスマ
イクロバルーン(スリーエム社製スコッチライトグラス
バブルズK15 )を70g 加え、マイクロバルーンがポリイ
ミド前駆体溶液に均一に分散するまで攪拌を続けてマイ
クロバルーンの分散液を調製した。しかる後に、容器か
らスラリー状の分散液を取り出し、100 ℃に加熱された
オーブン中に投入し、14時間加熱してポリイミド前駆体
中にマイクロバルーンが分散している固形物を得た。得
られた固形物を乳鉢で粉砕して粉末となし、さらにオー
ブンで200 ℃3時間加熱してマイクロバルーンを含有し
たポリイミド樹脂粉末を得た。次いで、これを成形型に
充填し、プレス成形機により310 ℃で30分間成形してシ
ンタクチックフォームを得た。得られたシンタクチック
フォームの密度は1.00g/cm3 であった。
【0017】実施例2 マイクロバルーンとして平均粒子径35μmのガラスマイ
クロバルーン(スリーエム社製スコッチライトグラスバ
ブルズS22 )を用いた以外は実施例1と同様にしてシン
タクチックフォームを得た。得られたシンタクチックフ
ォームの密度は1.12g/cm3 であった。
【0018】実施例3 実施例1と同様にしてポリイミド前駆体中にマイクロバ
ルーンが分散している固形物を得た。得られた固形物を
オーブン中で 200℃で3時間加熱してマイクロバルーン
を含有したポリイミド樹脂を得た。得られたポリイミド
樹脂を乳鉢で粉砕して粉末となした。次いで、これを実
施例1と同様にして成形しシンタクチックフォームを得
た。得られたシンタクチックフォームの密度は1.05g/cm
3 であった。
【0019】実施例1、2及び3で得られたシンタクチ
ックフォームを切断してその切断面を調べたところ、ガ
ラスマイクロバルーンがポリイミド樹脂に均一に分散さ
れた品質に優れたシンタクチックフォームであった。
【0020】
【発明の効果】本発明のシンタクチックフォームの製造
方法によると、マトリクス樹脂として線状芳香族ポリイ
ミド樹脂を用いるので、耐熱性、熱加工性に優れたシン
タクチックフォームを容易に得ることができ、また、シ
ンタクチックフォーム成形時に溶媒を発生することがな
いので、マトリクス樹脂中に空孔を生じることなく、大
型品を製造することができる。したがって、本発明のシ
ンタクチックフォームは航空宇宙材料、海洋材料、自動
車部品などの用途に好適に利用することができる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固形分濃度60重量%以上の線状芳香族ポ
    リイミド前駆体の溶液にマイクロバルーンを分散し、次
    いで得られた分散液から溶媒を除去し、しかる後に上記
    ポリイミド前駆体をイミド化してポリイミド樹脂とな
    し、次いで上記ポリイミド樹脂を粉砕して粉末となし、
    しかる後に得られた粉末を加熱成形することを特徴とす
    るシンタクチックフォームの製造方法。
  2. 【請求項2】 固形分濃度60重量%以上の線状芳香族ポ
    リイミド前駆体の溶液にマイクロバルーンを分散し、次
    いで得られた分散液から溶媒を除去し、しかる後に上記
    ポリイミド前駆体を粉砕して粉末となし、次いで上記ポ
    リイミド前駆体の粉末を加熱成形し、しかる後に上記ポ
    リイミド前駆体をイミド化してポリイミド樹脂となすこ
    とを特徴とするシンタクチックフォームの製造方法。
  3. 【請求項3】 線状芳香族ポリイミド前駆体の溶液が芳
    香族テトラカルボン酸ジアルキルエステル、芳香族ジア
    ミン及び溶媒とからなることを特徴とする請求項1又は
    2記載のシンタクチックフォームの製造方法。
  4. 【請求項4】 芳香族テトラカルボン酸ジアルキルエス
    テルが4,4'−オキシジフタル酸ジアルキルエステル、芳
    香族ジアミンが3,4'−オキシジアニリンであることを特
    徴とする請求項3記載のシンタクチックフォームの製造
    方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104130411A (zh) * 2014-08-01 2014-11-05 黑龙江省科学院高技术研究院 一种中空结构的聚酰亚胺复合微球的制备方法
JP2018520313A (ja) * 2015-06-12 2018-07-26 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 浮力モジュール

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