JP2000302865A - Preparation of polyimide resin - Google Patents

Preparation of polyimide resin

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JP2000302865A
JP2000302865A JP2000035901A JP2000035901A JP2000302865A JP 2000302865 A JP2000302865 A JP 2000302865A JP 2000035901 A JP2000035901 A JP 2000035901A JP 2000035901 A JP2000035901 A JP 2000035901A JP 2000302865 A JP2000302865 A JP 2000302865A
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Japan
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polyimide resin
tetracarboxylic
tetracarboxylic acid
diamine
heat treatment
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JP2000035901A
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Japanese (ja)
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Yoshiyuki Yamamori
義之 山森
Hiroyuki Yasuda
浩幸 安田
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a preparation process of a polyimide resin having an excellent heat resistance, which utilizes an inexpensive monomer and does not use any solvent. SOLUTION: One or two or more tetracarboxylic acid components chosen from the group consisting of a tetracarboxylic acid which forms two imide rings after ring closure, tetracarboxylic acid monoanhydride and tetracarboxylic acid dianhydride, is mixed with a diamine without using any solvent and subsequently heated. Preferably, the above tetracarboxylic acid component and the diamine are mixed at a molar ratio of (0.8-1.2):1, and the heat treatment is carried out at from 80 to 450 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱性フィルムや
耐熱性成型品、接着剤等に応用可能なポリイミド樹脂
の、溶剤を用いない、新規な製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel method for producing a polyimide resin applicable to heat-resistant films, heat-resistant molded products, adhesives, etc. without using a solvent.

【0002】[0002]

【従来の技術】ポリイミド樹脂は、従来、テトラカルボ
ン酸二無水物とジアミンとを、有機溶剤中で反応させ、
ポリアミド酸溶液を生成させてから、それを更に加熱も
しくは化学的に閉環して、得られていた。この方法だ
と、通常、ポリアミド酸が溶解可能な極性の高い有機溶
剤を使用しなくてはならないが、これらは高価で有害な
ものがほとんどであり、製造の工程数も多い。また、使
用するテトラカルボン酸二無水物は、水分と反応して開
環した不純物を含んでいたり、使用前に空気中の水分と
反応し開環してカルボン酸になり反応性を失うので、高
純度のテトラカルボン酸二無水物の入手と、水分の影響
の防止のための純度の維持が必要であった。同様に、反
応溶媒も、容易に空気中の水分を吸湿するものが多く、
反応中にテトラカルボン酸二無水物の反応性を低下させ
る要因にもなっており、高価な高純度の有機溶剤を入手
し、吸湿を防止しなければならなかった。
2. Description of the Related Art Conventionally, a polyimide resin is prepared by reacting tetracarboxylic dianhydride with a diamine in an organic solvent.
A polyamic acid solution was formed and then heated or chemically closed to obtain a polyamic acid solution. According to this method, usually, a highly polar organic solvent in which the polyamic acid can be dissolved must be used, but these are mostly expensive and harmful, and the number of production steps is large. Also, the tetracarboxylic dianhydride to be used contains impurities that have been opened by reacting with moisture, or react with moisture in the air before use to form a carboxylic acid by ring opening and lose reactivity. It was necessary to obtain high-purity tetracarboxylic dianhydride and maintain the purity to prevent the influence of moisture. Similarly, many reaction solvents easily absorb moisture in the air,
It also becomes a factor of reducing the reactivity of the tetracarboxylic dianhydride during the reaction, and an expensive high-purity organic solvent must be obtained to prevent moisture absorption.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、有機溶剤を
用いて、しかもポリアミド酸を経由して合成されてい
た、従来のポリイミド樹脂合成方法のこのような問題点
に鑑み、鋭意検討の結果なされたのもので、容易に、し
かも安価な原料を用いて、耐熱性と機械的強度に優れた
ポリイミド樹脂が得られる合成方法を得ることを目的と
したものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems of the conventional method for synthesizing a polyimide resin, which was synthesized using an organic solvent and via a polyamic acid. It is an object of the present invention to provide a synthesis method capable of easily obtaining a polyimide resin having excellent heat resistance and mechanical strength by using inexpensive raw materials.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、閉環後に
2個のイミド環を形成可能なテトラカルボン酸、テトラ
カルボン酸一無水物、およびテトラカルボン酸二無水物
の群から選ばれた1種または2種以上のテトラカルボン
酸成分とジアミンとを、溶媒を介さずに混合した後に、
熱処理することを特徴とするポリイミド樹脂の製造方法
である。
That is, the present invention relates to a compound selected from the group consisting of tetracarboxylic acids, tetracarboxylic monoanhydrides and tetracarboxylic dianhydrides capable of forming two imide rings after ring closure. After mixing the kind or two or more kinds of tetracarboxylic acid components and the diamine without using a solvent,
This is a method for producing a polyimide resin, which is characterized by performing a heat treatment.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】本発明において用いるテトラカル
ボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、ビ
フェニルテトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノンテ
トラカルボン酸二無水物、オキシジフタル酸二無水物、
4,4'−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタ
ル酸無水物、などの芳香族テトラカルボン酸二無水物の
他、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペ
ンタンテトラカルボン酸二無水物等の脂肪族テトラカル
ボン酸二無水物を使用することも出来るが、これらに限
定されるわけではない。また、それぞれの1種又は2種
以上を適宜組み合わせて用いることもできる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The tetracarboxylic dianhydride used in the present invention includes pyromellitic dianhydride, biphenyltetracarboxylic dianhydride, benzophenone tetracarboxylic dianhydride, oxydiphthalic dianhydride,
In addition to aromatic tetracarboxylic dianhydrides such as 4,4 '-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride, aliphatic tetracarboxylic acids such as cyclobutanetetracarboxylic dianhydride and cyclopentanetetracarboxylic dianhydride Carboxylic dianhydrides can also be used, but are not limited thereto. Further, one or two or more of them can be used in appropriate combination.

【0006】また、本発明で使用される、閉環後に2個
のイミド環を形成可能なテトラカルボン酸およびテトラ
カルボン酸一無水物は、上記のテトラカルボン酸二無水
物に水を反応させ開環することによって得られるもので
あり、芳香族テトラカルボン酸二無水物由来のもので
も、脂肪族テトラカルボン酸二無水物由来のものでも構
わない。
In addition, the tetracarboxylic acid and tetracarboxylic monoanhydride capable of forming two imide rings after ring closure used in the present invention are prepared by reacting the above tetracarboxylic dianhydride with water to open the ring. And may be derived from an aromatic tetracarboxylic dianhydride or an aliphatic tetracarboxylic dianhydride.

【0007】即ち、本発明においては、テトラカルボン
酸二無水物中に、その一部が開環した一無水物や、テト
ラカルボン酸などが不純物として混入していても構わな
いことを意味する。また、積極的に、これらを混合させ
ることも可能である。従って、従来のポリアミド酸を経
由する溶液反応では、ポリイミドグレードの高純度のテ
トラカルボン酸二無水物を使用しなければ、反応率が低
下して、十分な硬化物特性を得ることが出来なかった
が、本発明によれば、安価な低純度品を用いることも可
能である。
[0007] That is, in the present invention, it means that a partially-opened monoanhydride or tetracarboxylic acid may be mixed as an impurity into the tetracarboxylic dianhydride. It is also possible to mix these positively. Therefore, in the conventional solution reaction via a polyamic acid, unless a polyimide-grade high-purity tetracarboxylic dianhydride is used, the reaction rate is reduced and sufficient cured product properties cannot be obtained. However, according to the present invention, an inexpensive low-purity product can be used.

【0008】本発明において用いるジアミンとしては、
4,6−ジメチル−m−フェニレンジアミン、2,5−ジ
メチル−p−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノメ
シチレン、4,4'−メチレンジ−o−トルイジン、4,
4'−メチレンジ−2,6−キシリジン、4,4'−メチレ
ン−2,6−ジエチルアニリン、2,4−トルエンジアミ
ン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミ
ン、4,4'−ジアミノジフェニルプロパン、3,3'−ジ
アミノジフェニルプロパン、4,4'−ジアミノジフェニ
ルエタン、3,3'−ジアミノジフェニルエタン、4,4'
−ジアミノジフェニルメタン、3,3'−ジアミノジフェ
ニルメタン、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フィド、4,4'−ジア
ミノジフェニルスルフォン、3,3'−ジアミノジフェニ
ルスルフォン、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エーテル、ベンジジン、
3,3'−ジアミノビフェニル、3,3'−ジメチル−4,
4'−ジアミノビフェニル、3,3'−ジメトキシベンジ
ジン、ビス(p−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス
(p−β−アミノ−t−ブチルフェニル)エーテル、ビ
ス(p−β−メチル−δ−アミノペンチル)ベンゼン、
p−ビス(2−メチル−4−アミノペンチル)ベンゼ
ン、1,5−ジアミノナフタレン、2,6−ジアミノナフ
タレン、2,4−ビス(β−アミノ−t−ブチル)トル
エン、2,4−ジアミノトルエン、m−キシレン−2,5
−ジアミン、p−キシレン−2,5−ジアミン、m−キ
シリレンジアミン、p−キシリレンジアミン、2,6−
ジアミノピリジン、2,5−ジアミノピリジン、2,5−
ジアミノ−1,3,4−オキサジアゾール、1,4−ジア
ミノシクロヘキサン、ピペラジン、メチレンジアミン、
エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメ
チレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、2,5−ジ
メチルヘキサメチレンジアミン、3−メトキシヘキサメ
チレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、2,5−ジ
メチルヘプタメチレンジアミン、3−メチルヘプタメチ
レンジアミン、4,4−ジメチルヘプタメチレンジアミ
ン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、
5−メチルノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミ
ン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、
2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニ
ル]プロパン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)
ベンゼン、ビス−4−(4−アミノフェノキシ)フェニ
ルスルフォン、ビス−4−(3−アミノフェノキシ)フ
ェニルスルフォン、9,9'−ビス(4−アミノフェニ
ル)フルオレン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)
ヘキサフルオロプロパンあるいはα,ω−ビス(3−ア
ミノプロピル)ポリジメチルシロキサンなどのシロキサ
ンジアミンをなどを挙げることができる。上記のジアミ
ンは、単独で用いても良く、2種類以上を組み合わせて
用いても良い。
The diamine used in the present invention includes:
4,6-dimethyl-m-phenylenediamine, 2,5-dimethyl-p-phenylenediamine, 2,4-diaminomesitylene, 4,4′-methylenedi-o-toluidine,
4'-methylenedi-2,6-xylidine, 4,4'-methylene-2,6-diethylaniline, 2,4-toluenediamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylpropane 3,3'-diaminodiphenylpropane, 4,4'-diaminodiphenylethane, 3,3'-diaminodiphenylethane, 4,4 '
-Diaminodiphenylmethane, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylsulfide,
3,3′-diaminodiphenyl sulfide, 4,4′-diaminodiphenyl sulfone, 3,3′-diaminodiphenyl sulfone, 4,4′-diaminodiphenyl ether,
3,3′-diaminodiphenyl ether, benzidine,
3,3'-diaminobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,
4′-diaminobiphenyl, 3,3′-dimethoxybenzidine, bis (p-aminocyclohexyl) methane, bis (p-β-amino-t-butylphenyl) ether, bis (p-β-methyl-δ-aminopentyl) )benzene,
p-bis (2-methyl-4-aminopentyl) benzene, 1,5-diaminonaphthalene, 2,6-diaminonaphthalene, 2,4-bis (β-amino-t-butyl) toluene, 2,4-diamino Toluene, m-xylene-2,5
-Diamine, p-xylene-2,5-diamine, m-xylylenediamine, p-xylylenediamine, 2,6-
Diaminopyridine, 2,5-diaminopyridine, 2,5-
Diamino-1,3,4-oxadiazole, 1,4-diaminocyclohexane, piperazine, methylenediamine,
Ethylenediamine, tetramethylenediamine, pentamethylenediamine, hexamethylenediamine, 2,5-dimethylhexamethylenediamine, 3-methoxyhexamethylenediamine, heptamethylenediamine, 2,5-dimethylheptamethylenediamine, 3-methylheptamethylenediamine, 4,4-dimethylheptamethylenediamine, octamethylenediamine, nonamethylenediamine,
5-methylnonamethylenediamine, decamethylenediamine, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene,
2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 1,3-bis (4-aminophenoxy)
Benzene, bis-4- (4-aminophenoxy) phenylsulfone, bis-4- (3-aminophenoxy) phenylsulfone, 9,9'-bis (4-aminophenyl) fluorene, 2,2-bis (4- Aminophenyl)
Hexafluoropropane or siloxane diamine such as α, ω-bis (3-aminopropyl) polydimethylsiloxane can be used. The above diamines may be used alone or in combination of two or more.

【0009】また、上記の閉環後に2個のイミド環を形
成可能なテトラカルボン酸、テトラカルボン酸一無水
物、及びテトラカルボン酸二無水物から選ばれるテトラ
カルボン酸成分、およびジアミン以外に、分子量を制御
して加工性を維持する目的で、フタル酸や無水フタル酸
等のジカルボン酸およびジカルボン酸無水物、もしくは
アニリン等のモノアミンを少量添加することも可能であ
る。更に性能を損なわない範囲で、フィラー等各種添加
剤を同時に添加することも可能である。
In addition to the tetracarboxylic acid component capable of forming two imide rings after ring closure, a tetracarboxylic acid component selected from tetracarboxylic monoanhydride and tetracarboxylic dianhydride, and a diamine, a molecular weight It is also possible to add a small amount of dicarboxylic acids and dicarboxylic anhydrides such as phthalic acid and phthalic anhydride, or monoamines such as aniline for the purpose of controlling the processability and maintaining processability. Further, various additives such as fillers can be added simultaneously as long as the performance is not impaired.

【0010】本発明におけるポリイミド樹脂の合成は、
上記テトラカルボン酸成分とジアミンを0.8〜1.
2:1のモル比の割合で混合し、この混合物に溶媒を加
えることなく無溶媒のまま、80〜450℃の範囲で加
熱・反応させイミド化させることによって行なわれる。
このとき用いられるテトラカルボン酸成分およびジアミ
ンは、一般に固体であるが、これらを固体状態のまま混
合することで、固体混合物が得られる。またシリコーン
ジアミン等液体のモノマーも存在するが、これらも液状
のまま溶剤を加えることなく固体のテトラカルボン酸成
分と混合すると、固体の混合物が得られる。
In the present invention, the synthesis of the polyimide resin is as follows:
0.8 to 1.
The mixture is mixed at a molar ratio of 2: 1 and the mixture is heated and reacted in the range of 80 to 450 [deg.] C. without adding a solvent to form an imidized solvent.
The tetracarboxylic acid component and the diamine used at this time are generally solid, but a solid mixture can be obtained by mixing them in a solid state. Liquid monomers such as silicone diamine also exist, but when these are mixed with a solid tetracarboxylic acid component without adding a solvent in a liquid state, a solid mixture is obtained.

【0011】本発明においてテトラカルボン酸成分とジ
アミンとの混合方法は、均一に固体を混合できる方法で
あれば、特に限定されないが、乳鉢を使ったり、加熱装
置付きの高速攪拌ミキサーなどのミキサーを使って、で
きるだけ均一に混合することが好ましい。熱処理温度
は、一般に80〜450℃で、1分〜30時間が適当だ
が、モノマーの組み合わせにより、反応の進行に従って
最適な温度を決定する必要がある。例えば低温から徐々
に温度を上げても、あるいは80℃/30分+130℃
/1時間+200℃/1時間のように、ステップ状に加
熱することもできる。加熱温度が低すぎる(一般に80
℃未満)と、反応速度が急激に低下し、未反応物の残存
が起こり、高分子量の樹脂が得られない。またポリマー
の熱分解温度を超える温度で熱処理すると、熱劣化や架
橋等好ましくない副反応が起こり、その後の加工性や樹
脂の物性を損なうことがある。
In the present invention, the method of mixing the tetracarboxylic acid component and the diamine is not particularly limited as long as the method can uniformly mix the solid, but a mixer such as a mortar or a high-speed stirring mixer equipped with a heating device is used. It is preferred to use and mix as uniformly as possible. The heat treatment temperature is generally 80 to 450 ° C. and 1 minute to 30 hours is appropriate. However, it is necessary to determine the optimum temperature according to the progress of the reaction depending on the combination of monomers. For example, even if the temperature is gradually increased from a low temperature, or 80 ° C / 30 minutes + 130 ° C
/ 1 hour + 200 ° C./1 hour. The heating temperature is too low (generally 80
If the reaction temperature is lower than 0 ° C.), the reaction rate sharply decreases, unreacted substances remain, and a high molecular weight resin cannot be obtained. In addition, if the heat treatment is performed at a temperature higher than the thermal decomposition temperature of the polymer, undesirable side reactions such as thermal degradation and cross-linking may occur, which may impair the subsequent processability and the physical properties of the resin.

【0012】このようにして得られたポリイミド樹脂
は、粉砕して、そのまま成型用原料とすることも可能だ
し、溶剤に可溶なポリイミド樹脂の場合、溶剤に溶解
し、樹脂ワニスとして、従来のポリイミド樹脂ワニスと
同様に利用することも可能である。
The polyimide resin thus obtained can be pulverized and used as a raw material for molding as it is. In the case of a polyimide resin which is soluble in a solvent, it is dissolved in a solvent and used as a resin varnish. It can be used in the same manner as the polyimide resin varnish.

【0013】[0013]

【実施例】以下、具体例を挙げて本発明を一層詳しく説
明するが、本発明はこれらによってなんら限定されるも
のではない。
The present invention will be described below in more detail with reference to specific examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0014】本発明によって得られるポリイミド樹脂
の、各種特性の測定方法および条件は、以下の通りであ
る。
The method and conditions for measuring various properties of the polyimide resin obtained by the present invention are as follows.

【0015】(1)分子量分布 ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(GPC)
装置(ウォーターズ社製の高速液体クロマトグラムに、
日立化成工業(株)製のポリスチレンカラムGL−S30
0MDT−5型を接続)を使用し、テトラヒドロフラン
/N,N−ジメチルホルムアミド/リン酸(重量比:1
00/100/1)を移動相として、ウォーターズ社製
484型吸光計により、270nmの吸光度を測定し、
分子量及び分子量分布(ポリスチレン換算)を算出し
た。
(1) Molecular weight distribution Gel permeation chromatography (GPC)
Equipment (Waters high-performance liquid chromatogram,
Polystyrene column GL-S30 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.
OMDT-5 type), tetrahydrofuran / N, N-dimethylformamide / phosphoric acid (weight ratio: 1)
00/100/1) as a mobile phase, the absorbance at 270 nm was measured with a Waters type 484 spectrophotometer,
The molecular weight and molecular weight distribution (in terms of polystyrene) were calculated.

【0016】(2)ガラス転移温度および融点 示差走査熱量計(セイコー電子工業製DSC220C)
を用いて、昇温速度10℃/分,温度範囲30〜500
℃の条件で測定した。
(2) Glass transition temperature and melting point Differential scanning calorimeter (DSC220C manufactured by Seiko Instruments Inc.)
At a heating rate of 10 ° C./min in a temperature range of 30 to 500
It was measured under the condition of ° C.

【0017】実施例1 3,3',4,4'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物の粉末32.2g(0.1モル)と、3,3'−ジアミ
ノベンゾフェノンの粉末21.2g(0.1モル)を、乳
鉢で5分間かき混ぜ、均一に混合しての固体混合物を得
た。この固体混合物をトレー上に均一に敷き詰め、20
0℃で1時間熱処理を施し、ポリイミド樹脂粉末を得
た。
EXAMPLE 1 32.2 g (0.1 mol) of powder of 3,3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride and 21.2 g (0.1 mol) of powder of 3,3'-diaminobenzophenone .1 mol) in a mortar for 5 minutes to obtain a solid mixture. This solid mixture is spread evenly on a tray and
Heat treatment was performed at 0 ° C. for 1 hour to obtain a polyimide resin powder.

【0018】このポリイミド樹脂粉末のガラス転移温度
は252℃、融点は300℃で、ポリスチレン換算重量
平均分子量は50000であった。また、この熱処理前
後で、重量が6.7%減少しており、理論通りほぼ等モ
ル同士のモノマーが反応(脱水縮合反応)したことを示
唆している。得られたポリイミド樹脂粉末を粉砕器で粒
径1mm以下に粉砕し、射出成型機により、成形温度3
80℃、金型温度150℃で成形したところ、良好なポ
リイミド成型物が得られた。
The glass transition temperature of this polyimide resin powder was 252 ° C., the melting point was 300 ° C., and the weight average molecular weight in terms of polystyrene was 50,000. Further, before and after this heat treatment, the weight decreased by 6.7%, suggesting that almost equimolar monomers reacted (dehydration condensation reaction) as theoretically. The obtained polyimide resin powder is pulverized to a particle size of 1 mm or less by a pulverizer, and a molding temperature of 3 is obtained by an injection molding machine.
When molded at 80 ° C. and a mold temperature of 150 ° C., a good polyimide molded product was obtained.

【0019】実施例2 3,3',4,4'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物の粉末32.2g(0.1モル)の代わりに、3,
3',4,4'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸一無水物
34.0g(0.1モル)を使用した以外は、実施例1と
同様な装置、手順でポリイミド樹脂粉末を得た。
Example 2 Instead of 32.2 g (0.1 mol) of 3,3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride powder,
A polyimide resin powder was obtained in the same apparatus and procedure as in Example 1, except that 34.0 g (0.1 mol) of 3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic monoanhydride was used.

【0020】このポリイミド樹脂粉末のガラス転移温度
は250℃、融点は297℃で、ポリスチレン換算重量
平均分子量は42000であった。また、この熱処理前
後で重量が9.7%減少しており、これは理論通りほぼ
等モル同士のモノマーが反応(脱水縮合反応)したこと
を示唆している。得られたポリイミド樹脂粉末を粉砕器
で粒径1mm以下に粉砕し、射出成型機により、成形温
度380℃、金型温度150℃で成形したところ、良好
なポリイミド成型物が得られた。
The glass transition temperature of this polyimide resin powder was 250 ° C., the melting point was 297 ° C., and the weight average molecular weight in terms of polystyrene was 42,000. Further, the weight was reduced by 9.7% before and after the heat treatment, which suggests that almost equimolar monomers reacted (dehydration condensation reaction) as theoretically. The obtained polyimide resin powder was pulverized to a particle size of 1 mm or less by a pulverizer, and was molded by an injection molding machine at a molding temperature of 380 ° C. and a mold temperature of 150 ° C., whereby a good polyimide molded product was obtained.

【0021】実施例3 3,3',4,4'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物の粉末32.2g(0.1モル)の代わりに、3,
3',4,4'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸35.8
g(0.1モル)を使用した以外は、実施例1と同様な
装置、手順でポリイミド樹脂粉末を得た。
Example 3 Instead of 32.2 g (0.1 mol) of powder of 3,3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,3
3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid 35.8
Except that g (0.1 mol) was used, a polyimide resin powder was obtained by the same apparatus and procedure as in Example 1.

【0022】このポリイミド樹脂粉末のガラス転移温度
は248℃、融点は296℃で、ポリスチレン換算重量
平均分子量は38000であった。また、この熱処理前
後で重量が12.3%減少しており、これは理論通りほ
ぼ等モル同士のモノマーが反応(脱水縮合反応)したこ
とを示唆している。得られたポリイミド樹脂粉末を粉砕
器で粒径1mm以下に粉砕し、射出成型機により、成形
温度380℃、金型温度150℃で成形したところ、良
好なポリイミド成型物が得られた。
The glass transition temperature of this polyimide resin powder was 248 ° C., the melting point was 296 ° C., and the weight average molecular weight in terms of polystyrene was 38,000. Further, the weight decreased by 12.3% before and after this heat treatment, which suggests that almost equimolar monomers reacted (dehydration condensation reaction) as theoretically. The obtained polyimide resin powder was pulverized to a particle size of 1 mm or less by a pulverizer, and was molded by an injection molding machine at a molding temperature of 380 ° C. and a mold temperature of 150 ° C., whereby a good polyimide molded product was obtained.

【0023】実施例4 3,3',4,4'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物の粉末32.2g(0.1モル)の代わりに、3種類
のベンゾフェノンテトラカルボン酸成分の混合物(3,
3',4,4'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸一無水物
3.4g(0.01モル)、3,3',4,4'−ベンゾフェ
ノンテトラカルボン酸3.6g(0.01モル)、および
3,3',4,4'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物の粉末25.8g(0.08モル))を使用した以外
は、実施例1と同様な装置、手順でポリイミド樹脂粉末
を得た。
Example 4 Instead of 32.2 g (0.1 mol) of 3,3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride powder, a mixture of three kinds of benzophenonetetracarboxylic acid components (3 ,
3.4 g (0.01 mol) of 3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic monoanhydride, 3.6 g (0.01 mol) of 3,3', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid, and A polyimide resin powder was obtained by the same apparatus and procedure as in Example 1 except that 25.8 g (0.08 mol) of 3,3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride powder was used. Was.

【0024】このポリイミド樹脂粉末のガラス転移温度
は250℃、融点は298℃でポリスチレン換算重量平
均分子量は46000であった。また、この熱処理前後
で重量が7.6%減少しており、これは理論通りほぼ等
モル同士のモノマーが反応(脱水縮合反応)したことを
示唆している。得られたポリイミド粉末を粉砕器で粒径
1mm以下に粉砕し、射出成型機により、成形温度38
0℃、金型温度150℃で成形したところ、良好なポリ
イミド成型物が得られた。
The glass transition temperature of this polyimide resin powder was 250 ° C., the melting point was 298 ° C., and the weight average molecular weight in terms of polystyrene was 46,000. In addition, the weight decreased by 7.6% before and after the heat treatment, suggesting that almost equimolar monomers reacted (dehydration condensation reaction) as theoretically. The obtained polyimide powder is pulverized by a pulverizer to a particle size of 1 mm or less, and a molding temperature of 38 is obtained by an injection molding machine.
When molded at 0 ° C. and a mold temperature of 150 ° C., a good polyimide molded product was obtained.

【0025】実施例5 3,3',4,4'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物の粉末32.2g(0.1モル)に、2種類のジアミ
ン(3,3'−ジアミノベンゾフェノンの粉末10.6g
(0.05モル)と、α,ω−ビス(3−アミノプロピ
ル)ジメチルジシロキサン12.5g(0.05モル))
を、乳鉢中で逐次添加・混合して固体混合物を得た。
尚、このとき用いたα,ω−ビス(3−アミノプロピ
ル)ジメチルジシロキサンは、モノマー状態で液状であ
ったが、乳鉢中で混合すると直ちに固体混合物となっ
た。その後は実施例1と同様の装置、手順でポリイミド
樹脂粉末を得た。
Example 5 3,3 ', 4,4'-Benzophenonetetracarboxylic dianhydride powder (32.2 g, 0.1 mol) was mixed with two kinds of diamine (3,3'-diaminobenzophenone) powders. 10.6g
(0.05 mol) and 12.5 g (0.05 mol) of α, ω-bis (3-aminopropyl) dimethyldisiloxane
Was sequentially added and mixed in a mortar to obtain a solid mixture.
The α, ω-bis (3-aminopropyl) dimethyldisiloxane used at this time was liquid in a monomer state, but immediately became a solid mixture when mixed in a mortar. Thereafter, a polyimide resin powder was obtained by the same apparatus and procedure as in Example 1.

【0026】このポリイミド樹脂粉末のガラス転移温度
は220℃、融点は268℃で、ポリスチレン換算重量
平均分子量は42000であった。また、この熱処理前
後で重量が7.3%減少しており、これは理論通りほぼ
等モル同士のモノマーが反応(脱水縮合反応)したこと
を示唆している。得られたポリイミド樹脂粉末150重
量部に対して、N−メチル−2―ピロリドン350重量
部を加え、樹脂濃度が30重量%となるように、ポリイ
ミド樹脂溶液を調製した。この樹脂溶液を用いて、離型
処理を施したステンレス箔(厚さ50μm)の離型面上
に、乾燥後の厚みが25μmとなるように、ダイコータ
ーを用いて塗布し、連続的に100℃/3分、150℃
/3分、200℃/3分加熱処理した後、乾燥塗膜をス
テンレス箔から剥離してポリイミド樹脂フィルムを得
た。得られたポリイミド樹脂フィルムは柔軟性に富んだ
優れた特性を持つフィルムであった。
The glass transition temperature of this polyimide resin powder was 220 ° C., the melting point was 268 ° C., and the weight average molecular weight in terms of polystyrene was 42,000. Further, the weight decreased by 7.3% before and after the heat treatment, suggesting that almost equimolar monomers reacted (dehydration condensation reaction) as theoretically. To 150 parts by weight of the obtained polyimide resin powder, 350 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone was added to prepare a polyimide resin solution so that the resin concentration became 30% by weight. Using this resin solution, a stainless steel foil (thickness: 50 μm) which has been subjected to a mold release treatment is applied using a die coater so as to have a thickness of 25 μm after drying, and is continuously coated with 100 μm. ℃ / 3 minutes, 150 ℃
After a heat treatment of 200 ° C. for 3 minutes, the dried coating film was peeled off the stainless steel foil to obtain a polyimide resin film. The obtained polyimide resin film was a film having excellent properties with high flexibility.

【0027】実施例6 4,4'−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタ
ル酸無水物44.4g(0.1モル)に、2,2−ビス
(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン33.
4g(0.1モル)を、乳鉢中で逐次添加・混合して固
体混合物を得た。その後は実施例1と同様の装置、手順
でポリイミド樹脂粉末を得た。
Example 6 To 4,4.4 g (0.1 mol) of 4,4 '-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride was added 2,3-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane.
4 g (0.1 mol) was sequentially added and mixed in a mortar to obtain a solid mixture. Thereafter, a polyimide resin powder was obtained by the same apparatus and procedure as in Example 1.

【0028】このポリイミド樹脂粉末のガラス転移温度
は322℃、融点は366℃で、ポリスチレン換算重量
平均分子量は43000であった。また、この熱処理前
後で重量が4.6%減少しており、これは理論通りほぼ
等モル同士のモノマーが反応(脱水縮合反応)したこと
を示唆している。得られたポリイミド樹脂粉末100重
量部に対して、N−メチル−2―ピロリドン400重量
部を加え、樹脂濃度が20重量%となるように、ポリイ
ミド樹脂溶液を調製した。この樹脂溶液を用いて、離型
処理を施したステンレス箔(厚さ50μm)の離型面上
に、乾燥後の厚みが25μmとなるように、ダイコータ
ーを用いて塗布し、連続的に100℃/3分、150℃
/3分、200℃/3分加熱処理した後、乾燥塗膜をス
テンレス箔から剥離して更にフィルムの端面を枠で固定
して250℃/3分、300℃/3分、350℃/10
分熱処理を施しポリイミド樹脂フィルムを得た。得られ
たポリイミド樹脂フィルムは柔軟性、透明性に富んだ優
れた特性を持つフィルムであった。
The glass transition temperature of this polyimide resin powder was 322 ° C., the melting point was 366 ° C., and the weight average molecular weight in terms of polystyrene was 43,000. In addition, the weight decreased by 4.6% before and after the heat treatment, suggesting that almost equimolar monomers reacted (dehydration condensation reaction) as theoretically. To 100 parts by weight of the obtained polyimide resin powder, 400 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone was added to prepare a polyimide resin solution so that the resin concentration became 20% by weight. Using this resin solution, a stainless steel foil (thickness: 50 μm) which has been subjected to a mold release treatment is applied using a die coater so as to have a thickness of 25 μm after drying, and is continuously coated with 100 μm. ℃ / 3 minutes, 150 ℃
After heat treatment at 200 ° C./3 minutes, the dried coating film is peeled off from the stainless steel foil, and the end face of the film is further fixed with a frame, and 250 ° C./3 minutes, 300 ° C./3 minutes, 350 ° C./10
A partial heat treatment was performed to obtain a polyimide resin film. The obtained polyimide resin film was a film having excellent properties with high flexibility and transparency.

【0029】比較例1 乾燥窒素ガス導入管、冷却器、温度計、および撹拌機を
備えた四口フラスコに、脱水精製したN−メチル−2―
ピロリドン206gを入れ、窒素ガスを流し系中をかき
混ぜながら、3,3'−ジアミノベンゾフェノンの粉末2
1.2g(0.1モル)を投入し、均一になるまでかき混
ぜる。均一に溶解した後、系を20℃に保ちながら、実
施例4で用いたのと同様な、3種類のベンゾフェノンテ
トラカルボン酸成分の混合物(3,3',4,4'−ベンゾ
フェノンテトラカルボン酸一無水物3.4g(0.01モ
ル)、3,3',4,4'−ベンゾフェノンテトラカルボン
酸3.6g(0.01モル)、および3,3',4,4'−ベ
ンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物の粉末25.8
g(0.08モル))を逐次投入し、その後8時間撹拌
を続けた。この間フラスコは20℃に保った。その後、
窒素ガス導入管と冷却器を外し、トルエンを満たしたデ
ィーン・スターク管をフラスコに装着し、系にトルエン
100gを添加した。油浴に代えて系を175℃に加熱
し、発生する水を系外に除いた。6時間加熱したとこ
ろ、系からの水の発生は認められなくなった。系を冷却
することによりポリイミド樹脂溶液が得られた。
Comparative Example 1 Dehydrated and purified N-methyl-2- was placed in a four-necked flask equipped with a dry nitrogen gas inlet tube, a cooler, a thermometer, and a stirrer.
206 g of pyrrolidone was added, and while stirring the system by flowing nitrogen gas, 3,3′-diaminobenzophenone powder 2
Charge 1.2 g (0.1 mol) and stir until uniform. After homogeneously dissolving, while maintaining the system at 20 ° C., a mixture of three benzophenonetetracarboxylic acid components (3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic acid) similar to that used in Example 4 3.4 g (0.01 mol) of monoanhydride, 3.6 g (0.01 mol) of 3,3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid and 3,3', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid Carboxylic acid dianhydride powder 25.8
g (0.08 mol)), and stirring was continued for 8 hours. During this time, the flask was kept at 20 ° C. afterwards,
The nitrogen gas introduction tube and the condenser were removed, a Dean-Stark tube filled with toluene was attached to the flask, and 100 g of toluene was added to the system. The system was heated to 175 ° C. in place of the oil bath, and the generated water was removed from the system. After heating for 6 hours, generation of water from the system was no longer observed. A polyimide resin solution was obtained by cooling the system.

【0030】この樹脂の分子量を測定したところ、重量
平均分子量は8000であった。この樹脂溶液を用い
て、実施例5と同様に、離型処理を施したステンレス箔
(厚さ50μm)の離型面上に、乾燥後の厚みが25μ
mとなるように、ダイコーターを用いて塗布し、連続的
に100℃/3分、150℃/3分、200℃/3分加
熱処理した後、乾燥塗膜をステンレス箔から剥離しよう
としたが、分子量が低いためかフィルムが脆く破砕して
しまい、ポリイミド樹脂フィルムを得ることができなか
った。
When the molecular weight of this resin was measured, the weight average molecular weight was 8,000. Using this resin solution, the thickness after drying was 25 μm on the release surface of a stainless steel foil (thickness: 50 μm) that had been subjected to a release treatment in the same manner as in Example 5.
m and then continuously heated at 100 ° C./3 minutes, 150 ° C./3 minutes, 200 ° C./3 minutes, and then tried to peel the dried coating film from the stainless steel foil. However, because of the low molecular weight, the film was fragile and crushed, and a polyimide resin film could not be obtained.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明の方法によれば、従来の高純度な
テトラカルボン酸二無水物だけでなく、その中に不純物
として含有されている開環物であるテトラカルボン酸や
テトラカルボン酸一無水物を、原料モノマーとして用い
ることができる。更に、高価で管理が難しく有害である
有機系の極性溶媒を使用しなくても、極めて簡易なプロ
セスで容易にポリイミド樹脂が得られる。従って、本発
明の方法は、従来の溶媒を用いたポリアミド酸経由のポ
リイミド樹脂合成方法に比べて、極めて優れた工業的に
好適なポリイミド樹脂の製造方法である。
According to the method of the present invention, not only the conventional high-purity tetracarboxylic dianhydride, but also the tetracarboxylic acid or tetracarboxylic acid which is a ring-opened product contained therein as an impurity is contained. Anhydride can be used as a starting monomer. Furthermore, a polyimide resin can be easily obtained by a very simple process without using an expensive organic polar solvent which is difficult to control and harmful. Therefore, the method of the present invention is an industrially suitable method for producing a polyimide resin which is extremely superior to a conventional method for synthesizing a polyimide resin via a polyamic acid using a solvent.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 閉環後に2個のイミド環を形成可能なテ
トラカルボン酸、テトラカルボン酸一無水物、およびテ
トラカルボン酸二無水物の群から選ばれた1種または2
種以上のテトラカルボン酸成分とジアミンとを、溶媒を
介さずに混合した後に、熱処理することを特徴とするポ
リイミド樹脂の製造方法。
1. One or two members selected from the group consisting of tetracarboxylic acids, tetracarboxylic monoanhydrides, and tetracarboxylic dianhydrides capable of forming two imide rings after ring closure.
A method for producing a polyimide resin, comprising mixing at least one or more kinds of tetracarboxylic acid components and a diamine without using a solvent, and then performing a heat treatment.
【請求項2】 前記のテトラカルボン酸成分とジアミン
とを0.8〜1.2:1のモル比で混合し、熱処理を8
0〜450℃の温度で行うことを特徴とする、請求項1
に記載のポリイミド樹脂の製造方法。
2. The tetracarboxylic acid component and the diamine are mixed at a molar ratio of 0.8 to 1.2: 1, and heat treatment is performed for 8 hours.
The method according to claim 1, wherein the heating is performed at a temperature of 0 to 450C.
3. The method for producing a polyimide resin according to item 1.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020012103A (en) * 2018-07-05 2020-01-23 ユニチカ株式会社 Polyimide resin precursor powder, polyimide resin and production method and solution thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020012103A (en) * 2018-07-05 2020-01-23 ユニチカ株式会社 Polyimide resin precursor powder, polyimide resin and production method and solution thereof

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