JP2016532765A - ポリエーテルイミドとその製造方法、および同材料からなる物品 - Google Patents
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Abstract
Description
ゲル透過クロマトグラフィ試験手順
GPCサンプルは、サンプル5〜10mgをジクロロメタン10mLに溶解させて調製した。ポリマー溶液3〜5滴を、酢酸(1〜2滴)を加えたジクロロメタン溶液10mLに添加した。その後、サンプル溶液をろ過して試験し、ポリマーピークをoDCBピークと比較して分析した。計器はWaters2695セパレーションズモジュールを用い、これをAldrich Chemistry社のポリスチレン標準で校正した。二環型(n=2)および三環型(n=3)構造物については、GPCトレースをスライスして分析し、単環型構造物は、別々に積分できるように十分に分解した。
栓とガス栓が付いた250mLの三口フラスコに、pPD3.0g(0.0275モル)、4−CIPA5.052g(0.0275モル)、3−ClPA5.052g(0.0275モル)、SPP0.011g(0.1ミリモル)およびoDCB60gを投入した。その後、撹拌棒、軸受、窒素アダプターおよび上部に還流凝縮器を設けたDean Starkトラップレシーバをフラスコに装備した。容器のヘッドスペースに窒素を緩やかに流した。その後、反応温度を100℃に上げた後、1時間かけて200℃に上げた。混合物の固形分が20質量%〜50質量%に達するまで、混合物からoDCBを除去した(oDCB約20g)。注:ClPAのこの混合物のランダムな反応によって、3,3’−ClPAPI、3,4’−ClPAPIおよび4,4’−ClPAPIがそれぞれ1:2:1の比で生成される。2〜3時間後、サンプルを取り出し、30mgをアセトニトリル20mL中に溶解させ(15分間超音波処理してろ過)、モノアミン(モノアミンは、pPDなどのジ−アミンを有するハロ−無水フタル酸のモノ−イミドである)で校正したHPLCで4−ClPAおよびpPDを分析した。検体の量を把握後、pPDまたは4−ClPAのいずれかを用いて適切に修正した。3−モノアミン、4−モノアミン、3−ClPAおよび4−ClPAが反応のスペック範囲(0.2モル%)に入るまでこれを繰り返した。その後、静止窒素雰囲気下で反応を冷却し維持した。
ポリエーテルイミドを以下のように製造した。3,3’−、3,4’−および4,4−異性体それぞれの混合物を製造後(上記の適用可能なClPAPIまたはClPAMI調製手順に従って、表1に示した1、2、3、4および5の混合物の反応から製造後)、反応容器をドライボックスに移してNa2BPA塩7.35g(0.0270モル)を添加した。その後、窒素をゆるやかに流しながら反応温度を200℃に上げ、oDCBを一部除去して混合物を乾燥させた。混合物の固形分が30〜50質量%に達するまで、混合物からoDCBを除去した(oDCB約20〜40g)。オーバーヘッドをKarl Fischer分析によって乾燥させた後(50ppm未満)、溶液にHEGCl71mg(1モル%)を加えた。溶液は、30分以内に褐色になり、90分後には最終的に金色になった。2時間後に混合物をサンプリングしてMwを測定し、その後、反応が安定水準に達するまで(安定水準=3サンプルが300原子質量単位内)、1時間毎にMw分析を繰り返した。Mwが45,000原子質量単位未満の場合、Na2BPAによる修正を行った。その後、濃縮H3PO4(85%水溶液)134mg(ポリマーに対して1モル%)で反応を急冷した。酸を添加後、窒素パージを行って(5分)水を除去した。さらに1時間は反応温度を上げた。その後、反応を冷却し、ベラトロールまたはoDCB(約70mL)で10質量%に希釈した。その後、Whatman1μmGF(ガラスフィルタ)ディスクを用いたBuchner漏斗上で混合物をろ過した。その後、金色の溶液を1Lの酸性水が入った1Lの分液漏斗に移して、激しく振とうした。分液漏斗の内容物が相分離後、金色のポリマー溶液を同容量のヘキサンが入ったブレンダに移して混合した。混合物をろ過し、減圧下、165℃×24時間乾燥させた。
温度を約360℃〜380℃に設定した180トン(1800kN)成形機で試験部品を射出成形した。ペレットを120℃の強制空気循環オーブン内で3〜4時間乾燥させた後、射出成形した。
調製したサンプルを以下のように試験した。
貯蔵弾性率試験手順
動的機械分析(DMA)は以下の手順で行った。フィルムサンプルをグリップ上に載せ、周波数1Hz、温度変化率2℃/分の引張モードで試験を行った。貯蔵弾性率を温度の機能として記録した。
平行平板レオメータを用い、温度340℃、1ラジアン/秒(低せん断)〜316ラジアン/秒(高せん断)の範囲で粘度を測定した。
ポリエーテルイミドフィルムのサンプルを塩化メチレンに浸漬し、1、3、7および21日後にフィルムの質量損失(%)を求めた。
温度変化率を20℃/分とした示差走査熱量測定法によって、サンプル10mgのガラス転移温度(Tg)を測定した。
目的:実施例1〜5の目的は、17質量%超〜85質量%未満の量の3,4’−ClPAPI−リッチ−ClPAPI成分でポリエーテルイミドを製造し、異なる異性体および異性体比が材料特性にどのように影響するかを評価し、性能特性を、17質量%未満の3,4’−ClPAPI−リッチ−ClPAPI成分で製造されたポリエーテルイミドおよび任意の比率の3,4’−ClPAMI成分で製造されたポリエーテルイミドと比較することである。
これらの結果は、本発明に準じて製造された(特定の異性体の混合物から、例えば、3,3’−ビス(ハロフタルイミド)、4,3’−ビス(ハロフタルイミド)および4,4’−ビス(ハロフタルイミド)異性体の混合物から製造された)材料は、特有の特性の組み合わせ、すなわち、(i)230℃超の高ガラス転位温度と、(ii)10%未満の量の3,4−CIPAPIを有するClPAPI成分から製造されたポリエーテルイミドの粘度より実質的に低い改良された粘度と、(iii)このポリマーから製造された物品では、成形温度条件でプレートアウトが観察されない非常に低濃度の環式残留含有量と、を有することを証明している。
Claims (15)
- 下式の構造
Tgが230℃〜253℃であり;剛性が、30℃〜110℃の温度範囲において、平行平板レオメータで求めて、1,3−ビス[N−(ハロフタルイミド)]ベンゼン組成物の質量に対して、10質量%未満の1,3−[N−(4−クロロフタルイミド)][N−(3−クロロフタルイミド)]ベンゼンを含む1,3−ビス[N−(ハロフタルイミド)]ベンゼン組成物から製造されたものを除いて、同じポリエーテルイミドより20%〜40%高く;
せん断速度粘度が、1,3−ビス[N−(ハロフタルイミド)]ベンゼン組成物の質量に対して、10質量%未満の1,3−[N−(4−クロロフタルイミド)][N−(3−クロロフタルイミド)]ベンゼンを含む1,3−ビス[N−(ハロフタルイミド)]ベンゼン組成物から製造されたものを除いて、同じポリエーテルイミドより少なくとも30%低いポリエーテルイミドを含むことを特徴とするポリマー組成物。 - 前記ビス(ハロフタルイミド)組成物は、その質量に対して、45質量%超〜75質量%未満の4,3’−ビス(ハロフタルイミド)を含み;
前記組成物は、前記ポリエーテルイミドの合計質量に対して、1質量%未満の全環式構造物(単環型、二環型および三環型)を含み;
ハロゲン化溶剤に対する耐薬品性が、1,3−ビス[N−(ハロフタルイミド)]ベンゼン組成物の質量に対して、10質量%未満の1,3−[N−(4−クロロフタルイミド)][N−(3−クロロフタルイミド)]ベンゼンを含む1,3−ビス[N−(ハロフタルイミド)]ベンゼン組成物から製造されたものを除いて、同じポリエーテルイミドより高い請求項1に記載の組成物。 - 前記ハロゲン化溶剤はジクロロメタンである請求項2に記載の組成物。
- 前記ビス(ハロフタルイミド)組成物は、その質量に対して、0質量%超〜15質量%未満の4,4’−ビス(ハロフタルイミド)を含み;
前記ポリエーテルイミドのTgは、1,3−ビス[N−(ハロフタルイミド)]ベンゼン組成物の質量に対して、10質量%未満の1,3−[N−(4−クロロフタルイミド)][N−(3−クロロフタルイミド)]ベンゼンと、15質量%超の1,3−ビス[N−(4−クロロフタルイミド)]ベンゼンと、を含む1,3−ビス[N−(ハロフタルイミド)]ベンゼン組成物から製造されたものを除いて、同じポリエーテルイミドより少なくとも30℃高く;
前記ポリエーテルイミドの剛性は、1,3−ビス[N−(ハロフタルイミド)]ベンゼン組成物の質量に対して、10質量%未満の1,3−[N−(4−クロロフタルイミド)][N−(3−クロロフタルイミド)]ベンゼンと、15質量%超の1,3−ビス[N−(4−クロロフタルイミド)]ベンゼンと、を含む1,3−ビス[N−(ハロフタルイミド)]ベンゼン組成物から製造されたものを除いて、同じポリエーテルイミドより少なくとも40%高く;
前記ポリエーテルイミドのせん断速度粘度は、30℃〜110℃の温度範囲において、平行平板レオメータで求めて、1,3−ビス[N−(ハロフタルイミド)]ベンゼン組成物の質量に対して、10質量%未満の1,3−[N−(4−クロロフタルイミド)][N−(3−クロロフタルイミド)]ベンゼンと、15質量%超の1,3−ビス[N−(4−クロロフタルイミド)]ベンゼンと、を含む1,3−ビス[N−(ハロフタルイミド)]ベンゼン組成物から製造されたものを除いて、同じポリエーテルイミドより少なくとも30%低く;Xは、それぞれ独立にフルオロ、クロロ、ブロモまたはヨードであり、Rはp−フェニレンである請求項1に記載の組成物。 - 前記ビス(ハロフタルイミド)組成物は、その質量に対して、48質量%超〜75質量%未満の4,3’−ビス(ハロフタルイミド)と、26質量%未満の4,4’−ビス(ハロフタルイミド)と、を含み;
前記ポリエーテルイミドの合計質量に対して、1質量%未満の全環式構造物(単環型、二環型および三環型)を含み;
前記ポリエーテルイミドの剛性は、1,3−ビス[N−(ハロフタルイミド)]ベンゼン組成物の質量に対して、10質量%未満の1,3−[N−(4−クロロフタルイミド)][N−(3−クロロフタルイミド)]ベンゼンと、26質量%超の1,3−ビス[N−(4−クロロフタルイミド)]ベンゼンと、を含む1,3−ビス[N−(ハロフタルイミド)]ベンゼン組成物から製造されたものを除いて、同じポリエーテルイミドより少なくとも20%高く;
前記ポリエーテルイミドのせん断速度粘度は、1,3−ビス[N−(ハロフタルイミド)]ベンゼン組成物の質量に対して、10質量%未満の1,3−[N−(4−クロロフタルイミド)][N−(3−クロロフタルイミド)]ベンゼンと、26質量%超の1,3−ビス[N−(4−クロロフタルイミド)]ベンゼンと、を含む1,3−ビス[N−(ハロフタルイミド)]ベンゼン組成物から製造されたものを除いて、同じポリエーテルイミドより少なくとも30%低い請求項1に記載の組成物。 - Zは2,2−(4−フェニレン)イソプロピリデンであり、前記ハロ基はクロロである請求項1に記載の組成物。
- 前記ポリエーテルイミドは、その部数に対して、
それぞれ100ppm未満の前記3,3’−ビス(ハロフタルイミド)、前記4,3’−ビス(ハロフタルイミド)および前記4,4’−ビス(ハロフタルイミド)と、
100ppm未満の下式のハロ(ビスフタルイミド)と、
- 請求項1に記載の組成物を含むことを特徴とする物品。
- シート、フィルム、多層シート、多層フィルム、成形品、異型押出品、コーティング部品および繊維から選択される請求項8に記載の物品。
- カメラモジュール、アンテナモジュール、電気コネクタ、ハードディスクドライブブラケット、ラップトップカバーおよびビットソケットから選択される請求項8に記載の物品。
- 下式
ビス(ハロフタルイミド)組成物の質量に対して、
30質量%超〜85質量%未満の下式の3,3’−ビス(ハロフタルイミド)と、
さらに、ポリエーテルイミドは下式の構造
前記ポリエーテルイミドのTgは230℃〜253℃であり;
前記ポリエーテルイミドの剛性は、30℃〜110℃の温度範囲において、平行平板レオメータで求めて、1,3−ビス[N−(ハロフタルイミド)]ベンゼン組成物の質量に対して、10質量%未満の1,3−[N−(4−クロロフタルイミド)][N−(3−クロロフタルイミド)]ベンゼンを含む1,3−ビス[N−(ハロフタルイミド)]ベンゼン組成物から製造されたものを除いて、同じポリエーテルイミドより20%〜40%高く;
前記ポリエーテルイミドのせん断速度粘度は、1,3−ビス[N−(ハロフタルイミド)]ベンゼン組成物の質量に対して、10質量%未満の1,3−[N−(4−クロロフタルイミド)][N−(3−クロロフタルイミド)]ベンゼンを含む1,3−ビス[N−(ハロフタルイミド)]ベンゼン組成物から製造されたものを除いて、同じポリエーテルイミドより少なくとも30%低いことを特徴とするポリエーテルイミド組成物の製造方法。 - 前記ビス(ハロフタルイミド)組成物は、その質量に対して、45質量%超〜75質量%未満の4,3’−ビス(ハロフタルイミド)を含み;
前記組成物は、ポリエーテルイミドの合計質量に対して、1質量%未満の全環式構造物(単環型、二環型および三環型)を含み;
前記組成物のハロゲン化溶剤に対する耐薬品性は、1,3−ビス[N−(ハロフタルイミド)]ベンゼン組成物の質量に対して、10質量%未満の1,3−[N−(4−クロロフタルイミド)][N−(3−クロロフタルイミド)]ベンゼンを含む1,3−ビス[N−(ハロフタルイミド)]ベンゼン組成物から製造されたものを除いて、同じポリエーテルイミドより高い請求項11に記載の方法。 - 前記ビス(ハロフタルイミド)組成物は、
30質量%超〜85質量%未満の前記3,3’−ビス(ハロフタルイミド)と、
48質量%超〜75質量%未満の前記4,3’−ビス(ハロフタルイミド)と、
0質量%超〜15質量%未満の前記4,4’−ビス(ハロフタルイミド)と、を含む請求項11に記載の方法。 - Zは2,2−(4−フェニレン)イソプロピリデンであり、前記ハロ基はクロロである請求項11に記載の方法。
- 前記ポリエーテルイミド組成物は、その部数に対して、
それぞれ100ppm未満の前記3,3’−ビス(ハロフタルイミド)、前記4,3’−ビス(ハロフタルイミド)および前記4,4’−ビス(ハロフタルイミド)と;
100ppm未満の下式のハロ(ビスフタルイミド)と;
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