JP2011057824A - イミドオリゴマーブレンド組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フルオレン骨格を含む2価芳香族ジアミン残基と4価芳香族テトラカルボン酸残基からなる2種のイミドオリゴマー(A)及び(B)の組成物であって、(A)は末端基が4−エチニルフェニル基である末端変性イミドオリゴマー、(B)は末端基が4−フェニルエチニルフタロイル基である末端変性イミドオリゴマーであり、(A)末端変性イミドオリゴマーと、(B)末端変性イミドオリゴマーとの混合比が、(A):(B)=80:20〜20:80であることを特徴とするイミドオリゴマーブレンド組成物。
【選択図】なし
Description
また、本発明にかかる硬化物は、前記イミドオリゴマーブレンド組成物又は前記ワニスを加熱硬化させて得られることを特徴とするものである。
また、前記硬化物において、前記イミドオリゴマーブレンド組成物又は前記ワニスを180℃以上300℃未満の温度で一定時間加熱して一次硬化し、さらに昇温して300℃以上400℃以下の温度で一定時間加熱して二次硬化させて得られることものであることが好適である。
(A)エチニルアニリンを用いて末端変性することによって得られる下記一般式(1)により示されるイミドオリゴマーと、
(B)4−(2−フェニルエチニル)無水フタル酸を用いて末端変性することによって得られる下記一般式(2)により示されるイミドオリゴマーと
からなり、(A)一般式(1)で示される末端変性イミドオリゴマーと、(B)一般式(2)で表される末端変性イミドオリゴマーとの混合比が、(A):(B)=80:20〜20:80であることを特徴とするものである。
(1)芳香族ジアミンと、芳香族テトラカルボン酸二無水物とを溶媒中で混合し、重縮合反応を行なうことによってアミック酸オリゴマーあるいはイミドオリゴマーを調製する。
(2)つづいて、(1)で得られたアミック酸オリゴマー又はイミドオリゴマーと、エチニルアニリン又は4−(2−フェニルエチニル)無水フタル酸とを反応させることによって、その末端にエチニル基又はフェニルエチニル基を付加する。
なお、各実施例及び比較例で得られたイミドオリゴマーブレンド組成物の最低溶融粘度、硬化物のガラス転移温度及び5%重量減少温度については、それぞれ、AR2000型レオメーター(TAインスツルメンツ社製)、DSC−6200型示差走査熱量計(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製)、TG/DTA6300型熱重量分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製)を用いて測定を行った。
末端変性イミドオリゴマー(A1)
温度計、攪拌子、窒素導入管を備えた3つ口の300mLフラスコに1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン4.911g(16.8mmol)とN,N−ジメチルアセトアミド33.93mLを加え、溶解後、9,9−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)フルオレン0.639g(1.2mmol)を入れ、溶解させた。その後、オキシジフタル酸7.445g(24mmol)を入れ、溶解させた。窒素気流下、室温で1.5時間攪拌し、アミド酸オリゴマーを生成した。その後エチニルアニリン1.546g(13.2mmol)を加え、窒素気流下、室温で1時間攪拌し、末端を変性させた。その後、無水酢酸7.899gとピリジン6.120gを加え、2時間攪拌し、イミド結合させた。この反応液を200mLのイオン交換水に投入し30分攪拌した後、析出した粉末を減圧濾過した。さらに濾過させた粉末を100mLのメタノールで30分攪拌して洗浄し、濾別して得られた粉末を60℃で1日間減圧乾燥し、末端変性イミドオリゴマー(A1)を得た。なお、以上で得られた末端変性イミドオリゴマー(A1)のガラス転移温度Tgは156℃であった。
上記末端変性イミドオリゴマー(A1)において、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼンに代えて4,4’−ジアミノジフェニルエーテルを使用したほかは同様にして合成を行い、末端変性イミドオリゴマー(A2)を得た。なお、得られた末端変性イミドオリゴマー(A2)のガラス転移温度Tgは160℃であった。
温度計、攪拌子、窒素導入管を備えた3つ口の100mLフラスコに9,9−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)フルオレン4.261g(8mmol)とN−メチル−2−ピロリドン17.3mLを加え、溶解させた。その後、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物1.177g(4mmol)を入れ、溶解させた。窒素気流下、室温で1.5時間、60℃で1.5時間、室温で1時間攪拌し、その反応液に4−フェニルエチニルフタル酸無水物1.986g(8mmol)を加え、窒素気流下、室温で18時間攪拌し、末端を変性させた。その後、175℃で5時間攪拌し、イミド結合させた。この反応液を冷却後、200mLのイオン交換水に投入し30分攪拌した後、析出した粉末を減圧濾過した。さらに濾過させた粉末を100mLのメタノールで30分攪拌して洗浄し、濾別して得られた粉末を60℃で1日間減圧乾燥し、末端変性イミドオリゴマー(B1)を得た。なお、以上で得られた末端変性イミドオリゴマー(B1)のガラス転移温度Tgは205℃であった。
上記末端変性イミドオリゴマー(B1)において、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物に代えてベンゾフェノン−3,4,3’,4’−テトラカルボン酸二無水物を使用したほかは同様にして合成を行い、末端変性イミドオリゴマー(B2)を得た。なお、得られた末端変性イミドオリゴマー(B2)のガラス転移温度Tgは160℃であった。
温度計、攪拌子、窒素導入管を備えた3つ口の100mLフラスコに1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン1.462g(0.5mmol)とN−メチル−2−ピロリドン13.9mLを加え、溶解させ、さらに1,3−ジアミノベンゼン0.541g(0.5mmol)を加えて溶解させた。その後3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物1.471g(0.5mmol)を入れ、溶解させた。窒素気流下、室温で1.5時間、60℃で1.5時間、室温で1時間攪拌し、その反応液に4−フェニルエチニルフタル酸無水物2.482g(1mmol)を加え、窒素気流下、室温で18時間攪拌し、末端を変性させた。その後、175℃で5時間攪拌し、イミド結合させた。この反応液を冷却後、200mLのイオン交換水に投入し30分攪拌した後、析出した粉末を減圧濾過した。さらに濾過させた粉末を100mLのメタノールで30分攪拌して洗浄し、濾別して得られた粉末を60℃で1日間減圧乾燥し、末端変性イミドオリゴマー(C1)を得た。なお、以上で得られた末端変性イミドオリゴマー(C1)のガラス転移温度Tgは120℃であった。
以上で得られた末端変性イミドオリゴマー(A1)1.35gと末端変性イミドオリゴマー(B1)0.45gとをN−メチル−2−ピロリドン4.2mLに加え、溶解させた。溶液を200mLのイオン交換水に投入し30分攪拌した後、析出した粉末を減圧濾過した。さらに濾過させた粉末を100mLのメタノールで30分攪拌して洗浄し、濾別して得られた粉末を60℃で1日間減圧乾燥し、実施例1のイミドオリゴマーブレンド組成物を得た。
上記実施例1のイミドオリゴマーブレンド組成物と同様にして、末端変性イミドオリゴマー(A2)1.35gと末端変性イミドオリゴマー(B2)0.45gとをブレンドし、実施例2のイミドオリゴマーブレンド組成物を得た。
以上で得られた末端変性イミドオリゴマー(A1)1.5gと末端変性イミドオリゴマー(C1)0.5gをN−メチル−2−ピロリドン4.7mLに加え、溶解させた。溶液を200mLのイオン交換水に投入し30分攪拌した後、析出した粉末を減圧濾過した。さらに濾過させた粉末を100mLのメタノールで30分攪拌して洗浄し、濾別して得られた粉末を60℃で1日間減圧乾燥し、比較例1のイミドオリゴマーブレンド組成物を得た。
つづいて、本発明者らは末端変性イミドオリゴマー(A),(B)の混合割合について検討するため、上記末端変性イミドオリゴマー(A1)と末端変性イミドオリゴマー(B1)とを、下記表1に示すそれぞれの割合で混合した各種イミドオリゴマーブレンド組成物を調製し、その評価を行った。評価結果を表1に併せて示す。なお、評価基準は以下のとおりである。
各試験例のイミドオリゴマーブレンド組成物について、NMP及びDMAc溶媒への溶解を試みた。
◎:NMP及びDMAc溶媒に室温で40重量%以上可溶した。
×:NMP及びDMAc溶媒に室温で40重量%以上可溶しなかった。
(2)溶液保存性
上記(1)においてNMP及びDMAc溶媒に可溶したイミドオリゴマーブレンド組成物について、室温1ヶ月保存後の状態を確認した。
◎:1ヶ月保存後にゲルは生じなかった。
×:1ヶ月保存後にゲルが生じた。
各試験例のイミドオリゴマーブレンド組成物について、徐々に加熱していくことによって硬化の開始する温度を測定した。
◎:180〜300℃の温度で硬化を開始した。
×:300℃以上の温度で硬化を開始した。
(4)加熱硬化後のポリイミド樹脂の耐熱性
各試験例のイミドオリゴマーブレンド組成物をホットプレスにより260℃1時間加熱し、その後360℃1時間オーブンに投入して得られたフィルム状の硬化物について、ガラス転移温度を測定した。
◎:ガラス転移温度が300℃以上であった。
○:ガラス転移温度が250〜300℃であった。
×:ガラス転移温度が250℃未満であった。
つづいて本発明者らは、一般式(1)に示される末端変性イミドオリゴマー(A)及び一般式(2)に示される末端変性イミドオリゴマー(B)について、それぞれの好適なガラス転移温度Tgについて検討を行った。
また、末端変性イミドオリゴマー(B)については、上記末端変性イミドオリゴマー(B1)における各イミド構造のx、yの割合を表3に示す割合に変更し、ガラス転移温度Tgを変化させた各種末端イミドオリゴマーと、上記末端変性イミドオリゴマー(A1)とを、(A):(B)=25:75の混合割合でブレンドし、得られたイミドオリゴマーブレンド組成物について評価を行った。
以上で得られた各種イミドオリゴマーブレンド組成物の評価結果を、表2及び表3に併せて示す。なお、評価基準は以下のとおりである。
各試験例のイミドオリゴマーブレンド組成物について、NMP及びDMAc溶媒への溶解を試みた。
◎:NMP及びDMAc溶媒に室温で40重量%以上可溶した。
×:NMP及びDMAc溶媒に室温で40重量%以上可溶しなかった。
(2)熱成形性
各試験例のイミドオリゴマーブレンド組成物をホットプレスにより260℃1時間加熱し、取り出した硬化物について評価した。
◎:イミドオリゴマーが十分に溶融しており、色味も均一なフィルム状になっていた。
×:イミドオリゴマーが十分に溶融しておらず、粉末状物質が残存し、フィルム状になっていなかった。
各試験例のイミドオリゴマーブレンド組成物をホットプレスにより260℃1時間加熱し、その後360℃1時間オーブンに投入して得られたフィルム状の硬化物について、ガラス転移温度を測定した。
◎:ガラス転移温度が300℃以上であった。
○:ガラス転移温度が250〜300℃であった。
×:ガラス転移温度が250℃未満であった。
Claims (7)
- (A)下記一般式(1)で示される末端変性イミドオリゴマーと、
(B)下記一般式(2)で表される末端変性イミドオリゴマーと
からなるイミドオリゴマー成分を含み、
(A)一般式(1)で示される末端変性イミドオリゴマーと、(B)一般式(2)で表される末端変性イミドオリゴマーとの混合比が、(A):(B)=80:20〜20:80であることを特徴とするイミドオリゴマーブレンド組成物。
- (A)一般式(1)で示される末端変性イミドオリゴマーのガラス転移温度Tgが120〜165℃であり、(B)一般式(2)で示される末端変性イミドオリゴマーのガラス転移温度Tgが120〜210℃であることを特徴とする請求項1記載のイミドオリゴマーブレンド組成物。
- 請求項1記載のイミドオリゴマーブレンド組成物を有機溶媒に溶解してなることを特徴とするワニス。
- 請求項1記載のイミドオリゴマーブレンド組成物又は請求項5記載のワニスを加熱硬化させて得られることを特徴とする硬化物。
- 請求項6記載の硬化物において、請求項1記載のイミドオリゴマーブレンド組成物又は請求項5記載のワニスを180℃以上300℃未満の温度で一定時間加熱して一次硬化し、さらに昇温して300℃以上400℃以下の温度で一定時間加熱して二次硬化させて得られることを特徴とする硬化物。
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