JP2022053323A - Amorphous particles containing amide acid oligomer having imido groups, and production method thereof - Google Patents

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Abstract

To provide: a production method allowing production of particles containing an amide acid oligomer in a less expensive and more convenient manner in far shorter time than the prior art; and particles containing an amide acid oligomer having novel physical properties and characteristics never found before.SOLUTION: Amorphous particles contain an imido group-containing amide acid oligomer (P) in which some of amide acid units in an amide acid oligomer (A) represented by general formula (2) are converted to imide rings with the imidization rate from 1% to 80% inclusive, where the average particle diameter measured when the particles are dispersed in water is in the range of 100-500 μm.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、イミド基を持つアミド酸オリゴマーを含有する不定形粒子およびその製造方法に関する。 The present invention relates to amorphous particles containing an amic acid oligomer having an imide group and a method for producing the same.

芳香族ポリイミドは、成形性に優れ、高分子系で最高レベルの耐熱性を有し、機械的特性および電気的特性等にも優れていることから、航空機、宇宙産業用機器、電気電子機器、一般産業用途および車輌用エンジン(周辺)部材等の広い分野で素材(耐熱複合材)として用いられている。それゆえ、マトリクス樹脂であるポリイミドを安価で簡便にかつ短時間で製造することができる方法が求められている。 Aromatic polyimide has excellent moldability, has the highest level of heat resistance in a polymer system, and has excellent mechanical and electrical properties. Therefore, aircraft, space industry equipment, electrical and electronic equipment, etc. It is used as a material (heat-resistant composite material) in a wide range of fields such as general industrial applications and vehicle engine (peripheral) members. Therefore, there is a demand for a method capable of producing polyimide, which is a matrix resin, inexpensively, easily, and in a short time.

ポリイミドの製造方法として、特許文献1には、ポリアミド酸溶液を加熱処理して、溶媒からポリイミド粒子を沈澱させ、当該溶媒からポリイミドパウダーを直接採取するポリイミドパウダーの製造方法が記載されている。特許文献2には、芳香族テトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とを反応溶媒中で反応させ、微細粒子を析出させた後、水を留去しながら反応を継続させ、ポリイミド粉末を製造する方法が記載されている。特許文献3には、末端変性イミドオリゴマーのNMP溶液をイオン交換水に投入し、析出した固形分を濾別して顆粒状の末端変性イミドオリゴマーを得た後、当該末端変性イミドオリゴマーを粉砕することで末端変性イミドオリゴマー粉末を得る製造方法が記載されている。 As a method for producing polyimide, Patent Document 1 describes a method for producing polyimide powder in which a polyamic acid solution is heat-treated to precipitate polyimide particles from a solvent, and the polyimide powder is directly collected from the solvent. In Patent Document 2, an aromatic tetracarboxylic acid component and an aromatic diamine component are reacted in a reaction solvent to precipitate fine particles, and then the reaction is continued while distilling off water to produce a polyimide powder. The method is described. In Patent Document 3, an NMP solution of a terminal-modified imide oligomer is poured into ion-exchanged water, and the precipitated solid content is filtered off to obtain a granular terminal-modified imide oligomer, and then the terminal-modified imide oligomer is pulverized. A production method for obtaining a terminally modified imide oligomer powder is described.

また、ポリアミド酸の粉末を得て、それを成形することで、ポリイミドの粉末を単離することなく、直接にポリイミドの成形体を得る方法も知られている。特許文献4には、特定の溶媒中でポリアミド酸を重合させて懸濁液から粉粒体を取り出し、それを加熱成形してポリアミド酸成形体とし、さらにイミド化させる、ポリイミド成形体の製法が記載されている。 Further, there is also known a method of directly obtaining a polyimide molded body without isolating the polyimide powder by obtaining a polyamic acid powder and molding the powder. Patent Document 4 describes a method for producing a polyimide molded product, in which a polyamic acid is polymerized in a specific solvent, powders and granules are taken out from the suspension, and the powder or granular material is heat-molded to obtain a polyamic acid molded product, which is further imidized. Are listed.

また、ポリアミド酸の粉末を接着剤として使用できることも知られている。特許文献5,6には、ポリアミド酸の溶液を作製した後、複数の方法によってポリアミド酸の粉体を製造し、冷間圧延鋼の接着に使用できることが記載されている。 It is also known that polyamic acid powder can be used as an adhesive. Patent Documents 5 and 6 describe that after preparing a solution of polyamic acid, powder of polyamic acid can be produced by a plurality of methods and used for bonding cold rolled steel.

特開平7-33875号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-33875 特開平11-302380号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-302380 WO 2018/180930 A1WO 2018/180930 A1 特開平7-118388Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-118388 特開平6-16811Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-16811 特開平6-1856Japanese Patent Laid-Open No. 6-1856

しかしながら、上記特許文献1,2に記載の技術では、ポリアミド酸を溶液中で加熱してポリイミドの溶液を作製した後、ポリイミド粒子を沈澱させ、回収、洗浄、乾燥することによって粉体状のポリイミドを製造している。上記特許文献3に記載の技術では、溶液中のイミドオリゴマーを貧溶媒で沈澱(析出)させ、回収、洗浄、乾燥することによって粉体状のイミドオリゴマーを製造している。上記特許文献4に記載の技術では、特定の溶媒中でポリアミド酸の懸濁液を作成し、ポリアミド酸を回収、洗浄、乾燥することによって粉体状のポリアミド酸を製造している。上記特許文献5,6に記載の技術では、上記に類似の方法のほか、ポリアミド酸の溶液を作製した後、溶媒を揮発させることによって、ポリアミド酸の粉体を製造している。 However, in the techniques described in Patent Documents 1 and 2, the polyamic acid is heated in a solution to prepare a polyimide solution, and then the polyimide particles are precipitated, recovered, washed, and dried to form a powdery polyimide. Is being manufactured. In the technique described in Patent Document 3, a powdery imide oligomer is produced by precipitating (precipitating) an imide oligomer in a solution with a poor solvent, recovering, washing, and drying. In the technique described in Patent Document 4, a suspension of polyamic acid is prepared in a specific solvent, and the polyamic acid is recovered, washed, and dried to produce powdered polyamic acid. In the techniques described in Patent Documents 5 and 6, in addition to the method similar to the above, a polyamic acid powder is produced by preparing a polyamic acid solution and then volatilizing the solvent.

従って、上記特許文献1~4に記載の技術は、工程が多く煩雑であり、製造に長時間(数時間)を要するので、ポリイミドを安価で簡便にかつ短時間で製造するという観点から見て、更なる改善の余地がある。また、上記特許文献5、6に記載の、ポリアミド酸の溶液から溶媒を揮発させることによってポリアミド酸の粉体を製造する技術は、ごく限られた組成のポリアミド酸と、ごく限られた種類の溶剤との組み合わせのみが例示されており、汎用性については全く不明であるうえ、また、得られるポリアミド酸の用途は接着剤に限られて例示されており、成形体を得るために適したポリアミド酸への適用については全く不明である。加えて、高沸点の非プロトン性溶媒を使用しており安全性に懸念があるうえ、その他の溶媒への適用については全く不明である。 Therefore, the techniques described in Patent Documents 1 to 4 have many steps and are complicated, and a long time (several hours) is required for manufacturing. Therefore, from the viewpoint of manufacturing polyimide inexpensively, easily and in a short time. , There is room for further improvement. Further, the technique described in Patent Documents 5 and 6 for producing a polyamic acid powder by volatilizing a solvent from a polyamic acid solution includes a polyamic acid having a very limited composition and a very limited variety. Only the combination with the solvent is exemplified, the versatility is completely unknown, and the use of the obtained polyamic acid is exemplified only for the adhesive, and the polyamide suitable for obtaining the molded product is exemplified. Its application to acids is completely unknown. In addition, a high boiling point aprotic solvent is used, which raises concerns about safety, and its application to other solvents is completely unknown.

本発明の一態様は、従来技術と比較して、安価で簡便に、かつ極めて短時間で、イミド基を持つアミド酸オリゴマーを含有する不定形粒子(P)を製造することができる製造方法、および当該アミド酸オリゴマーを含有する不定形粒子(P)を提供することを目的とする。 One aspect of the present invention is a production method capable of producing amorphous particles (P) containing an amic acid oligomer having an imide group at a low cost, easily, and in an extremely short time as compared with the prior art. And an object thereof is to provide amorphous particles (P) containing the amic acid oligomer.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、アミド酸オリゴマーの溶液を溶融加工することにより、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子を安価で簡便、かつ極めて短時間(たとえば数分間)で製造することができること、また、得られたイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)はこれまでにない新規な物性および特性を有すること、を見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventor has made it possible to obtain an amorphous particle containing an amic acid oligomer (P) having an imide group inexpensively and easily by melt-processing the solution of the amic acid oligomer. The present invention has been found that it can be produced in an extremely short time (for example, several minutes), and that the obtained amic acid oligomer (P) having an imide group has novel physical properties and properties that have never been seen before. Has been completed.

即ち、本発明の一実施の形態は、以下の構成を含む。
[1]下記一般式(2)で表されるアミド酸オリゴマー(A)中のアミド酸単位の一部がイミド環に変換されており、イミド化率が1~80%(ここで、α~βはα以上β以下を表す。以下同じ)であるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有し、
水中に分散させて測定した平均粒子径が100~500μmの範囲内である不定形粒子。
That is, one embodiment of the present invention includes the following configurations.
[1] A part of the amid acid unit in the amid acid oligomer (A) represented by the following general formula (2) is converted into an imide ring, and the imidization rate is 1 to 80% (here, α to α to 80%). β represents α or more and β or less; the same applies hereinafter) and contains an amic acid oligomer (P) having an imide group.
Amorphous particles having an average particle diameter in the range of 100 to 500 μm measured by being dispersed in water.

Figure 2022053323000001
Figure 2022053323000001

(一般式(2)中、RおよびRは、互いに同一または互いに異なっていてもよい二価の芳香族ジアミン残基を表し、RおよびRは、互いに同一または互いに異なっていてもよい四価の芳香族テトラカルボン酸残基を表し、RおよびRは、何れか一方が水素原子であり、他方がフェニル基であり、mおよびnは、1≦m、0≦n、1≦m+n≦20および0.05≦m/(m+n)≦1の関係を満たし、繰り返し単位の配列は、ブロック、ランダムの何れであってもよい。)
[2]20重量%以下の溶媒を含有する[1]に記載の不定形粒子。
[3]溶媒が、アルコール系溶媒とエーテル系溶媒との混合溶媒、ヒドロキシエーテル系溶媒の単独溶媒、アルコール系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒、エーテル系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒、または、アルコール系溶媒とエーテル系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒であって、その沸点(混合溶媒では各々の単独溶媒での沸点)が130℃以下である[2]に記載の不定形粒子。
[4]溶媒がメタノールと1,3-ジオキソランとの混合溶媒である[3]に記載の不定形粒子。
[5]下記一般式(2)で表されるアミド酸オリゴマー(A)中のアミド酸単位の一部がイミド環に変換されており、イミド化率が0~1%であるイミド基含有アミド酸オリゴマー(P)の溶液を溶融加工する工程を含む[1]に記載の不定形粒子の製造方法。
(In general formula (2), R 1 and R 2 represent divalent aromatic diamine residues that may be the same or different from each other, and R 3 and R 4 may be the same or different from each other. Representing a good tetravalent aromatic tetracarboxylic acid residue, R 5 and R 6 are one of which is a hydrogen atom and the other of which is a phenyl group, where m and n are 1 ≦ m, 0 ≦ n, The relationship of 1 ≦ m + n ≦ 20 and 0.05 ≦ m / (m + n) ≦ 1 is satisfied, and the sequence of repeating units may be block or random.)
[2] The amorphous particle according to [1], which contains 20% by weight or less of a solvent.
[3] The solvent is a mixed solvent of an alcohol-based solvent and an ether-based solvent, a single solvent of a hydroxy-ether-based solvent, a mixed solvent of an alcohol-based solvent and a hydroxy-ether-based solvent, and a mixture of an ether-based solvent and a hydroxy-ether-based solvent. The solvent or a mixed solvent of an alcohol-based solvent, an ether-based solvent, and a hydroxy-ether-based solvent, wherein the boiling point (in the mixed solvent, the boiling point of each single solvent) is 130 ° C. or lower, according to [2]. Atypical particles.
[4] The amorphous particle according to [3], wherein the solvent is a mixed solvent of methanol and 1,3-dioxolane.
[5] An imide group-containing amide in which a part of the amic acid unit in the amid acid oligomer (A) represented by the following general formula (2) is converted into an imide ring and the imidization rate is 0 to 1%. The method for producing an amorphous particle according to [1], which comprises a step of melting and processing a solution of the acid oligomer (P).

Figure 2022053323000002
Figure 2022053323000002

(一般式(2)中、RおよびRは、互いに同一または互いに異なっていてもよい二価の芳香族ジアミン残基を表し、RおよびRは、互いに同一または互いに異なっていてもよい四価の芳香族テトラカルボン酸残基を表し、RおよびRは、何れか一方が水素原子であり、他方がフェニル基であり、mおよびnは、1≦m、0≦n、1≦m+n≦20および0.05≦m/(m+n)≦1の関係を満たし、繰り返し単位の配列は、ブロック、ランダムの何れであってもよい。)
[6]上記溶融加工を250℃以下の温度で行う[5]に記載の不定形粒子の製造方法。
[7]溶融加工の際に押出機を使用する[6]に記載の不定形粒子の製造方法。
[8]押出機内の滞留時間が1~30分間である[7]に記載の不定形粒子の製造方法。
(In general formula (2), R 1 and R 2 represent divalent aromatic diamine residues that may be the same or different from each other, and R 3 and R 4 may be the same or different from each other. Representing a good tetravalent aromatic tetracarboxylic acid residue, R 5 and R 6 are one of which is a hydrogen atom and the other of which is a phenyl group, where m and n are 1 ≦ m, 0 ≦ n, The relationship of 1 ≦ m + n ≦ 20 and 0.05 ≦ m / (m + n) ≦ 1 is satisfied, and the sequence of repeating units may be block or random.)
[6] The method for producing amorphous particles according to [5], wherein the melting process is performed at a temperature of 250 ° C. or lower.
[7] The method for producing amorphous particles according to [6], which uses an extruder during melt processing.
[8] The method for producing amorphous particles according to [7], wherein the residence time in the extruder is 1 to 30 minutes.

本発明の一態様によれば、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を貧溶媒で沈澱(析出)させたり、粉砕したりする手間が掛からない。それゆえ、取り扱い性に優れ、従来技術と比較して、安価で簡便に、かつ極めて短時間(数分間)で、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子を製造することができる製造方法、および、これまでにない新規な物性および特性を有するイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子を提供することができるという効果を奏する。 According to one aspect of the present invention, it is not necessary to precipitate (precipitate) or pulverize the amic acid oligomer (P) having an imide group with a poor solvent. Therefore, it is possible to produce amorphous particles containing an amic acid oligomer (P) having an imide group, which is excellent in handleability, inexpensively, easily, and in an extremely short time (several minutes) as compared with the prior art. It is possible to provide an amorphous particle containing an amic acid oligomer (P) having an imide group having a novel physical property and characteristics which has never been seen before.

不定形粒子を光学顕微鏡で観察した一例である。This is an example of observing amorphous particles with an optical microscope.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。但し、本発明はこれに限定されるものではなく、記述した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態および実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。尚、本明細書においては、特記しない限り、数値範囲を表す「A~B」は、「A以上(Aを含みかつAより大きい)、B以下(Bを含みかつBより小さい)」を意味する。また、「重量」と「質量」は同義語として使用する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made within the scope described, and the present invention can be obtained by appropriately combining the technical means disclosed in different embodiments and examples. The form is also included in the technical scope of the present invention. In the present specification, unless otherwise specified, "A to B" representing a numerical range means "A or more (including A and larger than A), B or less (including B and smaller than B)". do. Also, "weight" and "mass" are used as synonyms.

〔1.イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子〕
本発明の一実施の形態における、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子は、不定形粒子であり、個々の粒子には鋭角な部分がある(球状ではない)。粒子が「不定形粒子」であるかどうかは、例えば光学顕微鏡を用いて観察することにより、容易に判定することができる。
[1. Amorphous particles containing an amic acid oligomer (P) having an imide group]
In one embodiment of the present invention, the amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group are amorphous particles, and each particle has a sharp portion (not spherical). Whether or not a particle is an "atypical particle" can be easily determined, for example, by observing it with an optical microscope.

本発明のイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子は、必須成分としてイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含み、さらに任意成分として、イミドオリゴマー(B)、溶媒(C)、その他の成分を含んでも良い。この中では、イミドオリゴマー(B)または溶媒(C)のいずれかを含むことが好ましく、イミドオリゴマー(B)および溶媒(C)を含むことがより好ましい。
イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)とイミドオリゴマー(B)は、化学的に対応していなくても良いが、化学的に対応していることが好ましい。つまり、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)はイミドオリゴマー(B)の前駆体であることが好ましく、イミドオリゴマー(B)は、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)から化学反応(イミド化)により生成されるものであることが好ましい。
The amorphous particles containing the imide group-containing amic acid oligomer (P) of the present invention contain the imide group-containing amid acid oligomer (P) as an essential component, and further, as an optional component, an imide oligomer (B) and a solvent ( C) and other components may be included. Among them, it is preferable to contain either the imide oligomer (B) or the solvent (C), and it is more preferable to contain the imide oligomer (B) and the solvent (C).
The amic acid oligomer (P) having an imide group and the imide oligomer (B) do not have to be chemically compatible, but are preferably chemically compatible. That is, the amic acid oligomer (P) having an imide group is preferably a precursor of the imide oligomer (B), and the imide oligomer (B) is a chemical reaction (imidization) from the amid acid oligomer (P) having an imide group. ) Is preferable.

イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)は、上記一般式(2)で表されたアミド酸オリゴマー(A)中のアミド酸単位の一部がイミド環に変換されたものである。すなわち、アミド酸オリゴマー(A)は、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)とは異なる。
アミド酸単位から変換されたイミド環の割合は、イミド化率で表現することが出来る。
イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)のイミド化率は、H-NMRで、芳香族H由来のピーク面積と、残存アミドH由来のピーク面積とを測定して算出することができる。本発明のイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)のイミド化率(Rp)は1~80%であるが、3~60%であることが好ましく、5~40%であることがより好ましい。
The amide acid oligomer (P) having an imide group is obtained by converting a part of the amide acid unit in the amide acid oligomer (A) represented by the above general formula (2) into an imide ring. That is, the amic acid oligomer (A) is different from the amid acid oligomer (P) having an imide group.
The proportion of the imide ring converted from the amic acid unit can be expressed by the imidization rate.
The imidization rate of the amic acid oligomer (P) having an imide group can be calculated by measuring the peak area derived from the aromatic 1H and the peak area derived from the residual amide 1H by 1 H - NMR. .. The imidization ratio (Rp) of the amic acid oligomer (P) having an imide group of the present invention is 1 to 80%, preferably 3 to 60%, and more preferably 5 to 40%.

言い換えると、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)においては、1分子中のアミド酸単位とイミド環単位のモル数が以下の関係にある。
0.01≦(イミド環単位のモル数)/(イミド環単位のモル数+アミド酸単位のモル数)≦0.80
好ましくは、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)においては、1分子中のアミド酸単位とイミド環単位のモル数が以下の関係にある。
0.03≦(イミド環単位のモル数)/(イミド環単位のモル数+アミド酸単位のモル数)≦0.60
より好ましくは、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)においては、1分子中のアミド酸単位とイミド環単位のモル数が以下の関係にある。
0.05≦(イミド環単位のモル数)/(イミド環単位のモル数+アミド酸単位のモル数)≦0.40
In other words, in the amic acid oligomer (P) having an imide group, the number of moles of the amic acid unit and the imide ring unit in one molecule has the following relationship.
0.01 ≤ (number of moles of imide ring unit) / (number of moles of imide ring unit + number of moles of amide acid unit) ≤ 0.80
Preferably, in the amic acid oligomer (P) having an imide group, the number of moles of the amic acid unit and the imide ring unit in one molecule has the following relationship.
0.03 ≤ (number of moles of imide ring unit) / (number of moles of imide ring unit + number of moles of amide acid unit) ≤ 0.60
More preferably, in the amic acid oligomer (P) having an imide group, the number of moles of the amic acid unit and the imide ring unit in one molecule has the following relationship.
0.05 ≤ (number of moles of imide ring unit) / (number of moles of imide ring unit + number of moles of amide acid unit) ≤ 0.40

本発明においては、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)が、上記のような特定の範囲のイミド化率(Rp)を有することが、本発明の効果を奏するために必要である。イミド化率(Rp)が1%未満の場合には、流動性が高すぎることにより、液ダレ・気泡などの不具合が発生する場合がある。イミド化率(Rp)が80%を超える場合には、流動性が低すぎることにより、成形性が劣る場合がある。また、本発明においては、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)が有するイミド基が、機械物性、たとえば破断伸びにすぐれた成形体を与えることに寄与していると考えられる。 In the present invention, it is necessary that the amic acid oligomer (P) having an imide group has an imidization ratio (Rp) in a specific range as described above in order to exert the effect of the present invention. When the imidization ratio (Rp) is less than 1%, problems such as liquid dripping and air bubbles may occur due to the excessively high fluidity. When the imidization ratio (Rp) exceeds 80%, the fluidity is too low, and the moldability may be inferior. Further, in the present invention, it is considered that the imide group of the amic acid oligomer (P) having an imide group contributes to providing a molded product having excellent mechanical properties, for example, elongation at break.

アミド酸オリゴマー(P)は、イミド化率(Rp)が60%を超えて80%未満であっても成形流動性を確保することが可能であるが、より高い成形流動性を求める場合には、イミド化率(Rp)が60%以下であることが好ましく、40%以下であることがより好ましい。 The amic acid oligomer (P) can secure molding fluidity even when the imidization ratio (Rp) is more than 60% and less than 80%, but when higher molding fluidity is required, The imidization ratio (Rp) is preferably 60% or less, more preferably 40% or less.

また、イミド化率(Rp)が低い場合には、たとえば厚みのある成形体をイミド化・成形を同時に実施して得ようとする場合、イミド化によって生成する水が抜けにくく気泡となる場合があるため、イミド化率(Rp)が3%以上であることが好ましく、5%以上であることがより好ましい。 Further, when the imidization rate (Rp) is low, for example, when a thick molded product is to be imidized and molded at the same time, the water generated by the imidization may be difficult to escape and bubbles may be formed. Therefore, the imidization ratio (Rp) is preferably 3% or more, and more preferably 5% or more.

また、イミド化率(Rp)は成形体の性状や成形条件によって適宜設定する必要がある。たとえば、厚みのある成形体をイミド化・成形を同時に実施して得ようとする場合には、イミド化率(Rp)が5%以上80%未満であることが好ましく、10%以上80%未満であることがより好ましい。またたとえば、その機械物性において破断伸びにすぐれた成形体を得ようとする場合には、イミド化率(Rp)が5%以上50%以下であることが好ましく、10%以上40%以下であることがより好ましい。 Further, the imidization ratio (Rp) needs to be appropriately set depending on the properties of the molded product and the molding conditions. For example, when imidizing and molding a thick molded product at the same time, the imidization ratio (Rp) is preferably 5% or more and less than 80%, and 10% or more and less than 80%. Is more preferable. Further, for example, in order to obtain a molded product having excellent breaking elongation in terms of its mechanical properties, the imidization ratio (Rp) is preferably 5% or more and 50% or less, and 10% or more and 40% or less. Is more preferable.

イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)のイミド化率(Rp)は、溶融加工の温度および時間を制御することによって制御することができる。また、異なったイミド化率を有する複数種のイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を配合することによっても調整可能である。尚、イミド化率の測定方法は、実施例にて詳述する。 The imidization ratio (Rp) of the amic acid oligomer (P) having an imide group can be controlled by controlling the temperature and time of the melt processing. It can also be adjusted by blending an amic acid oligomer (P) having a plurality of types of imide groups having different imidization ratios. The method for measuring the imidization rate will be described in detail in Examples.

本発明の、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子に、イミドオリゴマー(B)が含まれる場合には、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)とイミドオリゴマー(B)との合計を100wt%として、(P)が50wt%以上100wt%未満であることが好ましい。 When the amorphous particles containing the amide acid oligomer (P) having an imide group of the present invention contain the imide oligomer (B), the amide acid oligomer (P) having an imide group and the imide oligomer (B) It is preferable that (P) is 50 wt% or more and less than 100 wt%, where the total of and is 100 wt%.

また、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)とイミドオリゴマー(B)とが有するすべてのイミド単位とアミド酸単位とを勘案したイミド化率(Rpb)が1~80%であることが好ましい。言い換えると、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)とイミドオリゴマー(B)とを含有する不定形粒子においては、そのすべてのアミド酸単位とイミド環単位のモル数が以下の関係にあることが好ましい。
0.01≦(イミド環単位のモル数)/(イミド環単位のモル数+アミド酸単位のモル数)≦0.80
Further, the imidization ratio (Rpb) in consideration of all the imide units and the amidic acid units of the amic acid oligomer (P) having an imide group and the imide oligomer (B) is preferably 1 to 80%. In other words, in the amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group and the imide oligomer (B), the number of moles of all the amic acid units and the imide ring unit may be as follows. preferable.
0.01 ≤ (number of moles of imide ring unit) / (number of moles of imide ring unit + number of moles of amide acid unit) ≤ 0.80

化学的に対応しているアミド酸オリゴマー(P)とイミドオリゴマー(B)が併存する場合には、アミド酸オリゴマー(P)がイミドオリゴマー(B)よりも低い温度で軟化・流動するため、アミド酸オリゴマーが相対的に少量(たとえば、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)とイミドオリゴマー(B)とが有するすべてのイミド単位とアミド酸単位とを勘案したイミド化率(Rpb)が50%以上80%未満の領域)であっても、成形流動性を確保することが可能である。しかしながら、イミド化率(Rpb)が80%を超える場合には、成形性が劣る場合がある。また、イミド化率(Rpb)が低い場合には、たとえば厚みのある成形体をイミド化・成形を同時に実施して得ようとする場合、イミド化によって生成する水が抜けにくく気泡となる場合があるため、成形体の性状や成形条件によって適宜設定する必要がある。たとえば、厚みのある成形体をイミド化・成形を同時に実施して得ようとする場合には、イミド化率(Rpb)が5%以上80%未満であることが好ましく、10%以上80%未満であることがより好ましい。またたとえば、その機械物性において破断伸びにすぐれた成形体を得ようとする場合には、イミド化率(Rpb)が5%以上50%以下であることが好ましく、10%以上40%以下であることがより好ましい。 When the chemically compatible amic acid oligomer (P) and imide oligomer (B) coexist, the amide acid oligomer (P) softens and flows at a lower temperature than the imide oligomer (B), so that the amide A relatively small amount of acid oligomer (for example, the imidization ratio (Rpb) considering all the imide units and amidic acid units of the amid acid oligomer (P) having an imide group and the imide oligomer (B) is 50%. It is possible to secure the molding fluidity even in the region of more than 80% or less). However, when the imidization ratio (Rpb) exceeds 80%, the moldability may be inferior. Further, when the imidization rate (Rpb) is low, for example, when a thick molded product is to be imidized and molded at the same time, the water generated by the imidization may be difficult to escape and bubbles may be formed. Therefore, it is necessary to appropriately set it according to the properties of the molded body and the molding conditions. For example, when imidizing and molding a thick molded product at the same time, the imidization ratio (Rpb) is preferably 5% or more and less than 80%, and 10% or more and less than 80%. Is more preferable. Further, for example, when trying to obtain a molded product having excellent breaking elongation in terms of its mechanical properties, the imidization ratio (Rpb) is preferably 5% or more and 50% or less, and is preferably 10% or more and 40% or less. Is more preferable.

本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子は、分子量が互いに異なるイミド基を持つアミド酸オリゴマーの混合物であってもよい。また、モノマー組成が互いに異なるイミド基を持つアミド酸オリゴマーの混合物であってもよい。これらの場合、それぞれのイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P1、P2・・・)に化学的に対応したイミドオリゴマー(B1、B2・・・)が含まれていることが好ましい。 The amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention may be a mixture of amid acid oligomers having imide groups having different molecular weights. Further, it may be a mixture of amic acid oligomers having imide groups having different monomer compositions. In these cases, it is preferable that the imide oligomers (B1, B2 ...) Chemically corresponding to the amic acid oligomers (P1, P2 ...) having their respective imide groups are contained.

イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子に含まれる可溶性ポリマー成分(たとえば、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)とイミドオリゴマー(B))の分子量(重量平均分子量)は、GPCによって確認することができる。上記分子量は、1000~100000であることが好ましく、3000~50000であることがより好ましく、5000~30000であることがさらに好ましい。イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)の分子量は、溶融加工の温度および時間を制御することによって制御することができる。尚、分子量の測定条件は、GPCにより、測定するイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子中のオリゴマーの構造に応じて最適となるように設定される。 The molecular weight (weight average molecular weight) of the soluble polymer component (for example, the amic acid oligomer (P) and the imide oligomer (B) having an imide group) contained in the amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group is , Can be confirmed by GPC. The molecular weight is preferably 1000 to 100,000, more preferably 3,000 to 50,000, and even more preferably 5,000 to 30,000. The molecular weight of the amic acid oligomer (P) having an imide group can be controlled by controlling the temperature and time of the melt processing. The molecular weight measurement conditions are set by GPC so as to be optimal according to the structure of the oligomer in the amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group to be measured.

イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子の平均粒子径は、当該イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子を水中に分散させることによって測定することができる。上記平均粒子径は、10~500μmの範囲内であることが好ましく、10~300μmの範囲内であることがより好ましく、20~100μmの範囲内であることがさらに好ましい。また、粒子径分布(D50)は、100~500μmの範囲内であることが好ましい。尚、平均粒子径の測定方法は、実施例にて詳述する。 The average particle size of the atypical particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group can be measured by dispersing the atypical particles containing the amic acid oligomer (P) having the imide group in water. can. The average particle size is preferably in the range of 10 to 500 μm, more preferably in the range of 10 to 300 μm, and even more preferably in the range of 20 to 100 μm. Further, the particle size distribution (D50) is preferably in the range of 100 to 500 μm. The method for measuring the average particle size will be described in detail in Examples.

本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子の最低溶融粘度は、20000Pa・sec以下であることが好ましく、10000Pa・sec以下であることがより好ましく、5000Pa・sec以下であることがさらに好ましく、3000Pa・sec以下であるこ
とが特に好ましい。本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子の最低溶融粘度は、1~20000Pa・secであることが好ましいものの、この範囲に限定されない。最低溶融粘度が上記範囲内であれば、本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子は成形性により優れる。尚、本明細書において、最低溶融粘度とは、後述の実施例に記載の方法によって測定された値を指す。
The minimum melt viscosity of the amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention is preferably 20000 Pa · sec or less, and more preferably 10,000 Pa · sec or less. It is more preferably 5000 Pa · sec or less, and particularly preferably 3000 Pa · sec or less. The minimum melt viscosity of the amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention is preferably 1 to 20000 Pa · sec, but is not limited to this range. When the minimum melt viscosity is within the above range, the amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention are more excellent in moldability. In the present specification, the minimum melt viscosity refers to a value measured by the method described in Examples described later.

本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子の280℃における溶融粘度は、200~1000000Pa・secであることが好ましく、200~800000Pa・secであることがより好ましく、200~500000Pa・secであることがさらに好ましい。280℃における溶融粘度が1000000Pa・secを超えると流動し難くなる傾向がある。そのため、繊維強化複合材料を作製するとき、繊維間にイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)が含浸し難く、ボイド若しくは未含浸部分等の欠陥が低減された、または、無くなった繊維強化複合材料を得ることが難しくなる傾向がある。また、280℃における溶融粘度が200Pa・secを下回ると樹脂が流動し易くなり過ぎてプリプレグが作製し難くなる傾向があり、結果としてプリプレグとしてのドレープ性の確保が難しくなる場合がある。本明細書において、280℃における溶融粘度とは、後述の実施例に記載の方法によって測定された値を指す。 The melt viscosity of the amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention at 280 ° C. is preferably 200 to 1000000 Pa · sec, preferably 200 to 800,000 Pa · sec. More preferably, it is more preferably 200 to 500,000 Pa · sec. If the melt viscosity at 280 ° C. exceeds 1,000,000 Pa · sec, it tends to be difficult to flow. Therefore, when producing a fiber-reinforced composite material, it is difficult for the amic acid oligomer (P) having an imide group to be impregnated between the fibers, and defects such as voids or non-impregnated portions are reduced or eliminated. Tends to be difficult to obtain. Further, when the melt viscosity at 280 ° C. is less than 200 Pa · sec, the resin tends to flow too easily and it tends to be difficult to produce a prepreg, and as a result, it may be difficult to secure the drape property as the prepreg. In the present specification, the melt viscosity at 280 ° C. refers to a value measured by the method described in Examples described later.

本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)は、下記一般式(2)で表されるアミド酸オリゴマー(A)中のアミド酸単位の一部がイミド環に変換されており、イミド化率(Rp)が1~80%であるものである。 In the amic acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention, a part of the amide acid unit in the amide acid oligomer (A) represented by the following general formula (2) is converted into an imide ring. The imidization rate (Rp) is 1 to 80%.

〔2.イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)〕
以下、本明細書において「アミド酸オリゴマー」は、特記しない限り、「末端変性アミド酸オリゴマー」と同義語として使用する。
本発明の、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)は、下記一般式(2)で表されるアミド酸オリゴマー(A)中のアミド酸単位の一部がイミド環に変換されており、イミド化率(Rp)が1~80%であるイミド基を持つアミド酸オリゴマーである。
[2. Amidoacid oligomer with imide group (P)]
Hereinafter, in the present specification, "amide acid oligomer" is used as a synonym for "terminally modified amid acid oligomer" unless otherwise specified.
In the amide acid oligomer (P) having an imide group of the present invention, a part of the amide acid unit in the amide acid oligomer (A) represented by the following general formula (2) is converted into an imide ring, and the imide is used. It is an amic acid oligomer having an imide group having a conversion (Rp) of 1 to 80%.

Figure 2022053323000003
Figure 2022053323000003

(一般式(2)中、RおよびRは、互いに同一または互いに異なっていてもよい二価の芳香族ジアミン残基を表し、RおよびRは、互いに同一または互いに異なっていてもよい四価の芳香族テトラカルボン酸残基を表し、RおよびRは、何れか一方が水素原子であり、他方がフェニル基であり、mおよびnは、1≦m、0≦n、1≦m+n≦20および0.05≦m/(m+n)≦1の関係を満たし、繰り返し単位の配列は、ブロック、ランダムの何れであってもよい。) (In general formula (2), R 1 and R 2 represent divalent aromatic diamine residues that may be the same or different from each other, and R 3 and R 4 may be the same or different from each other. Representing a good tetravalent aromatic tetracarboxylic acid residue, R 5 and R 6 are one of which is a hydrogen atom and the other of which is a phenyl group, where m and n are 1 ≦ m, 0 ≦ n, The relationship of 1 ≦ m + n ≦ 20 and 0.05 ≦ m / (m + n) ≦ 1 is satisfied, and the sequence of repeating units may be block or random.)

本発明の一実施の形態において、一般式(2)中、RおよびRで表される二価の芳香族ジアミン残基とは、芳香族ジアミン類が有する二つのアミノ基の間に存在する芳香族有機基を指す。また、本発明の一実施の形態において、一般式(2)中、RおよびRで表される四価の芳香族テトラカルボン酸残基とは、芳香族テトラカルボン酸が有する四つのカルボニル基の間に存在する芳香族有機基を指す。ここで、芳香族有機基とは、芳香環を有する有機基である。当該芳香族有機基は、炭素数4~30の有機基であることが好ましく、炭素数4~18の有機基であることがより好ましく、炭素数4~12の有機基であることがさらに好ましい。また、芳香族有機基は、炭素数6~30の炭素と水素とを含む基であることが好ましく、炭素数6~18の炭素と水素とを含む基であることがより好ましく、炭素数6~12の炭素と水素とを含む基であることがさらに好ましい。RおよびRで表される二価の芳香族ジアミン残基は、互いに同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。また、RおよびRで表される二価の芳香族ジアミン残基は、繰り返し単位毎に異なる芳香族ジアミン残基であってもよい。 In one embodiment of the present invention, in the general formula (2), the divalent aromatic diamine residue represented by R 1 and R 2 is present between the two amino groups of the aromatic diamines. Refers to aromatic organic groups. Further, in one embodiment of the present invention, in the general formula (2), the tetravalent aromatic tetracarboxylic acid residues represented by R 3 and R 4 are the four carbonyls of the aromatic tetracarboxylic acid. Refers to aromatic organic groups existing between groups. Here, the aromatic organic group is an organic group having an aromatic ring. The aromatic organic group is preferably an organic group having 4 to 30 carbon atoms, more preferably an organic group having 4 to 18 carbon atoms, and further preferably an organic group having 4 to 12 carbon atoms. .. The aromatic organic group is preferably a group containing 6 to 30 carbon atoms and hydrogen, more preferably a group containing 6 to 18 carbon atoms and hydrogen, and more preferably 6 carbon atoms. It is more preferably a group containing up to 12 carbons and hydrogen. The divalent aromatic diamine residues represented by R 1 and R 2 may be the same as each other or may be different from each other. Further, the divalent aromatic diamine residue represented by R 1 and R 2 may be a different aromatic diamine residue for each repeating unit.

およびRで表される二価の芳香族ジアミン残基としては、具体的には、例えば、2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(Ph-ODA)、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)フルオレン、1,3-ジアミノベンゼン、4-フェノキシ-1,3-ジアミノベンゼンから選択される少なくとも1種であることがより好ましい。 Specific examples of the divalent aromatic diamine residue represented by R 1 and R 2 include 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether (Ph-ODA) and 9,9-bis (Ph-ODA). At least one selected from 4-aminophenyl) fluorene, 9,9-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) fluorene, 1,3-diaminobenzene, 4-phenoxy-1,3-diaminobenzene. It is more preferable to have.

一般式(2)で表されるアミド酸オリゴマー(A)は、例えば、2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテルを用いたアミド酸オリゴマーであって、以下の方法で合成されていることがより好ましい。即ち、一般式(2)で表されるアミドオリゴマー(A)は、
(i) 1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸類(特に、その酸二無水物)、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸類(特に、その酸二無水物)、およびビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル類(特に、その酸二無水物)からなる群より選ばれる、1種類以上のテトラカルボン酸類と、
(ii)2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテルを含む芳香族ジアミン類と、
(iii) アミド酸オリゴマーに不飽和末端基を導入するための不飽和酸無水物である4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸(PEPA)と、
を、ジカルボン酸基の全量と1級アミノ基の全量とがほぼ等しい量となるように仕込み、有機溶媒の存在下(または非存在下)で反応させることによって合成されていることがより好ましい。
The amic acid oligomer (A) represented by the general formula (2) is, for example, an amic acid oligomer using 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether, and may be synthesized by the following method. More preferred. That is, the amide oligomer (A) represented by the general formula (2) is
(i) 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acids (particularly their acid dianhydrides), 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acids (particularly their acid dianhydrides), and One or more tetracarboxylic acids selected from the group consisting of bis (3,4-carboxyphenyl) ethers (particularly their acid dianhydrides), and
(ii) Aromatic diamines containing 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether,
(iii) 4- (2-Phenylethynyl) phthalic anhydride (PEPA), which is an unsaturated acid anhydride for introducing an unsaturated terminal group into an amic acid oligomer, and
Is more preferably synthesized by charging so that the total amount of the dicarboxylic acid group and the total amount of the primary amino group are approximately equal to each other and reacting in the presence (or absence) of an organic solvent.

尚、ジカルボン酸基が複数隣接している場合は、「カルボキシル基の数÷2」を「ジカルボン酸基の数」とする。例えば、「COOH~COOH~COOH~COOH」という構造中には、2個のジカルボン酸基が含まれているとする。 When a plurality of dicarboxylic acid groups are adjacent to each other, "the number of carboxyl groups ÷ 2" is defined as "the number of dicarboxylic acid groups". For example, it is assumed that two dicarboxylic acid groups are contained in the structure "COOH-COOH-COOH-COOH".

このように合成されたアミド酸オリゴマー(A)において、RおよびRは、それぞれ独立に、上記1種類以上の芳香族テトラカルボン酸類に由来する四価の芳香族テトラカルボン酸残基から選択され、互いに同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。また、1<mおよび1<nの場合(m,nは整数)には、各繰り返し単位のR(またはR)は、互いに同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。さらに、1<mの場合には、Rがフェニル基であってRが水素原子である繰り返し単位と、Rが水素原子であってRがフェニル基である繰り返し単位との、一方または両方が任意に含まれていてもよい。 In the amic acid oligomer (A) thus synthesized, R 3 and R 4 are independently selected from the tetravalent aromatic tetracarboxylic acid residues derived from one or more of the above aromatic tetracarboxylic acids. They may be the same as each other or different from each other. Further, in the case of 1 <m and 1 <n (m and n are integers), R 3 (or R 4 ) of each repeating unit may be the same as each other or may be different from each other. Further, in the case of 1 <m, one of a repeating unit in which R 5 is a phenyl group and R 6 is a hydrogen atom, and a repeating unit in which R 5 is a hydrogen atom and R 6 is a phenyl group. Or both may be optionally included.

一般式(2)中、mおよびnは、1≦m、0≦n、1≦m+n≦20および0.05≦m/(m+n)≦1の関係を満たす。
本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)は、1≦m≦5であってもよく、0<n≦5であってもよく、1<m+n≦10であってもよく、0.5≦m/(m+n)<1であってもよい。さらに、本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)は、4≦m+nであることがより好ましく、5≦m+nであることがさらに好ましい。mおよびnが上記関係を満たす場合には、本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)は、溶液の保存安定性にさらに優れ、硬化して得られるポリイミドは、耐熱性および機械的強度にさらに優れる。尚、mおよびnは、原料として用いるテトラカルボン酸類および芳香族ジアミン類の種類、モル比等を制御することによって、容易に調整することができる。
In the general formula (2), m and n satisfy the relationships of 1 ≦ m, 0 ≦ n, 1 ≦ m + n ≦ 20, and 0.05 ≦ m / (m + n) ≦ 1.
The amic acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention may be 1 ≦ m ≦ 5, 0 <n ≦ 5, or 1 <m + n ≦ 10. It may be 0.5 ≦ m / (m + n) <1. Further, the amic acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention is more preferably 4 ≦ m + n, further preferably 5 ≦ m + n. When m and n satisfy the above relationship, the amic acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention is more excellent in storage stability of the solution, and the polyimide obtained by curing is heat resistant. Further excellent in sex and mechanical strength. In addition, m and n can be easily adjusted by controlling the type, molar ratio, etc. of the tetracarboxylic acids and aromatic diamines used as raw materials.

本明細書において「繰り返し単位の配列はブロック、ランダムの何れであってもよい」とは、繰り返し単位の部分がブロック重合体であってもよく、ランダム重合体であってもよいことを意図する。 As used herein, the phrase "the sequence of the repeating unit may be either block or random" is intended to mean that the portion of the repeating unit may be a block polymer or a random polymer. ..

上記イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)は、より好ましくは、主鎖にアミド結合を有するアミド酸オリゴマーであって、(i) 末端(より好ましくは両末端)に4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸に由来する付加重合可能な不飽和末端基を有しており、(ii)1≦m+n≦20の関係を満たし、(iii) 室温(例えば、23℃)で固体である。 The amide acid oligomer (P) having an imide group is more preferably an amide acid oligomer having an amide bond in the main chain, and (i) 4- (2-phenylethynyl) at the ends (more preferably both ends). ) It has an additive-polymerizable unsaturated terminal group derived from phthalic anhydride, (ii) satisfies the relationship of 1 ≦ m + n ≦ 20, and (iii) is solid at room temperature (for example, 23 ° C.).

上記1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸類としては、例えば、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物(PMDA)、および1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸の酸誘導体(エステル、塩等)が挙げられる。これらの中で、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物がより好ましい。 Examples of the 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acids include 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid, 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid dianhydride (PMDA), and the like. And acid derivatives (esters, salts, etc.) of 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid. Of these, 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid dianhydride is more preferable.

上記3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸類としては、例えば、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(s-BPDA)、および3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸の酸誘導体(エステル、塩等)が挙げられる。これらの中で、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物がより好ましい。 Examples of the 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid are 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid, 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid di. Examples thereof include anhydrate (s-BPDA) and acid derivatives (esters, salts, etc.) of 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid. Of these, 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride is more preferable.

上記ビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル類としては、例えば、ビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル、ビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル二無水物(s-ODPA)、およびビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテルの酸誘導体(エステル、塩等)が挙げられる。これらの中で、ビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル二無水物がより好ましい。 Examples of the bis (3,4-carboxyphenyl) ethers include bis (3,4-carboxyphenyl) ether, bis (3,4-carboxyphenyl) ether dianhydride (s-ODPA), and bis (3,4-carboxyphenyl) ethers. Examples thereof include acid derivatives (esters, salts, etc.) of 3,4-carboxyphenyl) ethers. Of these, bis (3,4-carboxyphenyl) ether dianhydride is more preferred.

本発明の一実施の形態において、Rおよび/またはRは、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸類、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸類、およびビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル類以外の芳香族テトラカルボン酸類に由来する構造を有していてもよい。つまり、上記イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸類、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸類、およびビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル類以外の、他の芳香族テトラカルボン酸類を原料に加えて(モノマーとして用いて)合成してもよい。このような他の芳香族テトラカルボン酸類としては、例えば、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(a-BPDA)、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(i-BPDA)、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル二無水物、1,2,3,4-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。他の芳香族テトラカルボン酸類は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。 In one embodiment of the invention, R 3 and / or R 4 are 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acids, 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acids, and bis (3). , 4-Carvophenyl) It may have a structure derived from aromatic tetracarboxylic acids other than ethers. That is, the amic acid oligomer (P) having an imide group is used as 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acids, 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acids, and bis (3,4-). Carboxyphenyl) Other aromatic tetracarboxylic acids other than ethers may be added to the raw material and synthesized (using as a monomer). Examples of such other aromatic tetracarboxylic acids include 3,3', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride (BTDA), 2,3,3', 4'-biphenyltetracarboxylic acid. Dianoxide (a-BPDA), 2,2', 3,3'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride (i-BPDA), 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride , Bis (3,4-carboxyphenyl) ether dianhydride, 1,2,3,4-benzenetetracarboxylic acid dianhydride and the like. As the other aromatic tetracarboxylic acids, only one kind may be used, or two or more kinds may be used in combination.

また、上記イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を、2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル以外の、他の芳香族ジアミン類を原料に加えて(モノマーとして用いて)合成してもよい。このような他の芳香族ジアミン類としては、例えば、1,4-ジアミノベンゼン、1,3-ジアミノベンゼン、1,2-ジアミノベンゼン、2,6-ジエチル-1,3-ジアミノベンゼン、4,6-ジエチル-2-メチル-1,3-ジアミノベンゼン、3,5-ジエチルトルエン-2,6-ジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(4,4’-ODA)、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル(3,4’-ODA)、3,3’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3’-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、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、ビス(2,6-ジエチル-4-アミノフェニル)メタン、4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジエチルアニリン)、ビス(2-エチル-6-メチル-4-アミノフェニル)メタン、4,4’-メチレン-ビス(2-エチル-6-メチルアニリン)、2,2-ビス(3-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-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、1,4-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、ベンジジン、3,3’-ジメチルベンジジン、2,2-ビス(4-アミノフェノキシ)プロパン、2,2-ビス(3-アミノフェノキシ)プロパン、2,2-ビス[4’-(4''-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)フルオレン等が挙げられる。上述した中では、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)フルオレン、および1,3-ジアミノベンゼンが、他の芳香族ジアミン類としてより好ましい。他の芳香族ジアミン類は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。 Further, the amic acid oligomer (P) having an imide group can be synthesized by adding (using as a monomer) other aromatic diamines other than 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether to the raw material. good. Examples of such other aromatic diamines include 1,4-diaminobenzene, 1,3-diaminobenzene, 1,2-diaminobenzene, 2,6-diethyl-1,3-diaminobenzene, 4, 6-diethyl-2-methyl-1,3-diaminobenzene, 3,5-diethyltoluene-2,6-diamine, 4,4'-diaminodiphenyl ether (4,4'-ODA), 3,4'-diamino Diphenyl ether (3,4'-ODA), 3,3'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminobenzophenone, 4,4'-diaminobenzophenone, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, Bis (2,6-diethyl-4-aminophenyl) methane, 4,4'-methylene-bis (2,6-diethylaniline), bis (2-ethyl-6-methyl-4-aminophenyl) methane, 4 , 4'-Methylene-bis (2-ethyl-6-methylaniline), 2,2-bis (3-aminophenyl) propane, 2,2-bis (4-aminophenyl) propane, 1,3-bis ( 4-Aminophenoxy) Benzene, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (3-aminophenoxy) benzene, benzidine, 3, 3'-dimethylbenzidine, 2,2-bis (4-aminophenoxy) propane, 2,2-bis (3-aminophenoxy) propane, 2,2-bis [4'-(4''-aminophenoxy) phenyl ] Hexafluoropropane, 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene, 9,9-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) fluorene and the like can be mentioned. Among the above, 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene, 9,9-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) fluorene, and 1,3-diaminobenzene are other aromatic diamines. More preferable as a class. As the other aromatic diamines, only one kind may be used, or two or more kinds may be used in combination.

特に、機械的強度が求められる用途においては、上記アミド酸オリゴマーの合成において、(i) 2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテルと、(ii)他の芳香族ジアミン類と、を併用することが好ましい。この場合には、他の芳香族ジアミン類の使用量は、芳香族ジアミン類の合計量を100mol%として、0を超えて50mol%以下であることが好ましく、0を超えて25mol%以下であることがより好ましく、0を超えて10mol%以下であることがさらに好ましい。このときに用いる他の芳香族ジアミン類としては、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)フルオレン、および1,3-ジアミノベンゼンから選択される1種類以上が好ましい。 In particular, in applications where mechanical strength is required, (i) 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether and (ii) other aromatic diamines are used in combination in the synthesis of the amic acid oligomer. Is preferable. In this case, the amount of the other aromatic diamines used is preferably more than 0 and 50 mol% or less, and more than 0 and 25 mol% or less, with the total amount of the aromatic diamines being 100 mol%. It is more preferable, and it is more preferable that it exceeds 0 and is 10 mol% or less. Other aromatic diamines used at this time include 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene, 9,9-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) fluorene, and 1,3-diamino. One or more selected from benzene is preferable.

同様に、機械的強度が求められる用途においては、一般式(1)中、0.50≦m/(m+n)<1であることが好ましく、0.75≦m/(m+n)<1であることがより好ましく、0.90≦m/(m+n)<1であることがさらに好ましく、0.90≦m/(m+n)≦0.95であることがより一層好ましい。 Similarly, in applications where mechanical strength is required, 0.50 ≦ m / (m + n) <1 is preferable, and 0.75 ≦ m / (m + n) <1 in the general formula (1). It is more preferably 0.90 ≦ m / (m + n) <1, and even more preferably 0.90 ≦ m / (m + n) ≦ 0.95.

このようなアミド酸オリゴマーは、取り扱い性に優れ、高い溶解性を有する上に、機械的特性も高くなる。 Such an amic acid oligomer is excellent in handleability, has high solubility, and has high mechanical properties.

末端変性(エンドキャップ)用の不飽和酸無水物としては、4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸を使用することが好ましい。上記アミド酸オリゴマーを合成するときには、4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸を、芳香族テトラカルボン酸類の合計量を100mol%として、5~200mol%の範囲で用いることが好ましく、5~150mol%の範囲内の割合で用いることがより好ましい。 As the unsaturated acid anhydride for end modification (end cap), it is preferable to use 4- (2-phenylethynyl) phthalic anhydride. When synthesizing the amic acid oligomer, 4- (2-phenylethynyl) phthalic anhydride is preferably used in the range of 5 to 200 mol% with the total amount of aromatic tetracarboxylic acids as 100 mol%, and 5 to 150 mol. It is more preferable to use it at a ratio within the range of%.

〔3.イミドオリゴマー(B)〕
本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子は、任意成分として、下記一般式(1)で表されるイミドオリゴマー(B)を含んでいても良い。イミドオリゴマー(B)と、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)あるいはアミド酸オリゴマー(A)とは、化学的に対応していることが好ましい。つまり、イミドオリゴマー(B)は、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)あるいはアミド酸オリゴマー(A)から化学反応(イミド化)により生成されるものであることが好ましい。
[3. Imid oligomer (B)]
The amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention may contain the imide oligomer (B) represented by the following general formula (1) as an optional component. good. It is preferable that the imide oligomer (B) and the amide acid oligomer (P) or the amide acid oligomer (A) having an imide group chemically correspond to each other. That is, the imide oligomer (B) is preferably produced by a chemical reaction (imidization) from the amic acid oligomer (P) having an imide group or the amid acid oligomer (A).

ここで、イミドオリゴマー(B)は、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)とは異なる。すなわち、イミドオリゴマー(B)は、下記一般式(1)で表されるイミドオリゴマー(B)中のイミド単位の一部がアミド酸単位に変換されていても良く、イミド化率(Rb)が80%を超えて100%以下である。好ましくは、イミド化率が90%以上100%以下である。 Here, the imide oligomer (B) is different from the amic acid oligomer (P) having an imide group. That is, in the imide oligomer (B), a part of the imide unit in the imide oligomer (B) represented by the following general formula (1) may be converted into an amic acid unit, and the imidization rate (Rb) may be high. It is more than 80% and less than 100%. Preferably, the imidization rate is 90% or more and 100% or less.

言い換えると、イミドオリゴマー(B)においては、1分子中のアミド酸単位とイミド環単位のモル数が以下の関係にある。
0.80<(イミド環単位のモル数)/(イミド環単位のモル数+アミド酸単位のモル数)≦1.00
好ましくは、イミドオリゴマー(B)においては、1分子中のアミド酸単位とイミド環単位のモル数が以下の関係にある。
0.90≦(イミド環単位のモル数)/(イミド環単位のモル数+アミド酸単位のモル数)≦1.00
In other words, in the imide oligomer (B), the number of moles of the amic acid unit and the imide ring unit in one molecule has the following relationship.
0.80 <(number of moles of imide ring unit) / (number of moles of imide ring unit + number of moles of amic acid unit) ≤ 1.00
Preferably, in the imide oligomer (B), the number of moles of the amic acid unit and the imide ring unit in one molecule has the following relationship.
0.90 ≤ (number of moles of imide ring unit) / (number of moles of imide ring unit + number of moles of amide acid unit) ≤ 1.00

尚、本明細書において「イミドオリゴマー」は、特記しない限り、「末端変性イミドオリゴマー」と同義語として使用する。 In the present specification, "imide oligomer" is used as a synonym for "terminally modified imide oligomer" unless otherwise specified.

Figure 2022053323000004
Figure 2022053323000004

(一般式(1)中、RおよびR、RおよびR、RおよびR、mおよびn、繰り返し単位の配列は、一般式(2)と同様である。)
本発明の一実施の形態において、一般式(1)中、RおよびRで表される二価の芳香族ジアミン残基とは、一般式(2)と同様である。また、本発明の一実施の形態において、一般式(1)中、RおよびRで表される四価の芳香族テトラカルボン酸残基とは、一般式(2)と同様である。
(In the general formula (1), the sequences of R 1 and R 2 , R 3 and R 4 , R 5 and R 6 , m and n, and the repeating unit are the same as those in the general formula (2).)
In one embodiment of the present invention, the divalent aromatic diamine residues represented by R 1 and R 2 in the general formula (1) are the same as those in the general formula (2). Further, in one embodiment of the present invention, the tetravalent aromatic tetracarboxylic acid residues represented by R 3 and R 4 in the general formula (1) are the same as those in the general formula (2).

およびRで表される二価の芳香族ジアミン残基としては、一般式(2)と同様に、具体的には、例えば、2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(Ph-ODA)、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)フルオレン、1,3-ジアミノベンゼン、4-フェノキシ-1,3-ジアミノベンゼンから選択される少なくとも1種であることがより好ましい。 The divalent aromatic diamine residue represented by R 1 and R 2 is, as in the general formula (2), specifically, for example, 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether (Ph-). ODA), 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene, 9,9-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) fluorene, 1,3-diaminobenzene, 4-phenoxy-1,3-diamino More preferably, it is at least one selected from benzene.

一般式(1)で表されるイミドオリゴマー(B)は、例えば、2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテルを用いたイミドオリゴマーであって、対応する(A)からイミド化によって誘導されていることが好ましい。 The imide oligomer (B) represented by the general formula (1) is, for example, an imide oligomer using 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether, and is derived from the corresponding (A) by imidization. It is preferable to have.

このように誘導されたイミドオリゴマー(B)において、RおよびRは、一般式(2)と同様である。 In the imide oligomer (B) thus derived, R 3 and R 4 are the same as in the general formula (2).

一般式(2)中、mおよびnは、一般式(2)と同様である。 In the general formula (2), m and n are the same as the general formula (2).


上記イミドオリゴマーは、より好ましくは、主鎖にイミド結合を有するイミドオリゴマーであって、(i) 末端(より好ましくは両末端)に4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸に由来する付加重合可能な不飽和末端基を有しており、(ii)1≦m+n≦20の関係を満たし、(iii) 室温(例えば、23℃)で固体である。

The imide oligomer is more preferably an imide oligomer having an imide bond in the main chain, and (i) addition polymerization derived from 4- (2-phenylethynyl) phthalic anhydride at the ends (more preferably both ends). It has a possible unsaturated terminal group, (ii) satisfies the relationship of 1 ≦ m + n ≦ 20, and (iii) is solid at room temperature (eg, 23 ° C.).

上記1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸類としては、例えば、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物(PMDA)、および1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸の酸誘導体(エステル、塩等)が挙げられる。これらの中で、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物がより好ましい。尚、RおよびRが1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸類である場合には、イミドオリゴマーは、下記一般式(1-2)で表される。一般式(1-2)中、R、R、R、R、mおよびnの定義は、一般式(1)における定義と同じである。 Examples of the 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acids include 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid, 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid dianhydride (PMDA), and the like. And acid derivatives (esters, salts, etc.) of 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid. Of these, 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid dianhydride is more preferable. When R 3 and R 4 are 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acids, the imide oligomer is represented by the following general formula (1-2). In the general formula (1-2), the definitions of R 1 , R 2 , R 5 , R 6 , m and n are the same as the definitions in the general formula (1).

Figure 2022053323000005
Figure 2022053323000005

上記3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸類としては、例えば、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(s-BPDA)、および3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸の酸誘導体(エステル、塩等)が挙げられる。これらの中で、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物がより好ましい。尚、RおよびRが3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸類である場合には、イミドオリゴマーは、下記一般式(1-3)で表される。一般式(1-3)中、R、R、R、R、mおよびnの定義は、一般式(1)における定義と同じである。 Examples of the 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid are 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid, 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid di. Examples thereof include anhydrate (s-BPDA) and acid derivatives (esters, salts, etc.) of 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid. Of these, 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride is more preferable. When R 3 and R 4 are 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acids, the imide oligomer is represented by the following general formula (1-3). In the general formula (1-3), the definitions of R 1 , R 2 , R 5 , R 6 , m and n are the same as the definitions in the general formula (1).

Figure 2022053323000006
Figure 2022053323000006

上記ビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル類としては、例えば、ビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル、ビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル二無水物(s-ODPA)、およびビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテルの酸誘導体(エステル、塩等)が挙げられる。これらの中で、ビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル二無水物がより好ましい。尚、RおよびRがビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル類である場合には、イミドオリゴマーは、下記一般式(1-4)で表される。一般式(1-4)中、R、R、R、R、mおよびnの定義は、一般式(1)における定義と同じである。 Examples of the bis (3,4-carboxyphenyl) ethers include bis (3,4-carboxyphenyl) ether, bis (3,4-carboxyphenyl) ether dianhydride (s-ODPA), and bis (3,4-carboxyphenyl) ethers. Examples thereof include acid derivatives (esters, salts, etc.) of 3,4-carboxyphenyl) ethers. Of these, bis (3,4-carboxyphenyl) ether dianhydride is more preferred. When R 3 and R 4 are bis (3,4-carboxyphenyl) ethers, the imide oligomer is represented by the following general formula (1-4). In the general formula (1-4), the definitions of R 1 , R 2 , R 5 , R 6 , m and n are the same as the definitions in the general formula (1).

Figure 2022053323000007
Figure 2022053323000007

本発明の一実施の形態において、Rおよび/またはRは、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸類、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸類、およびビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル類以外の芳香族テトラカルボン酸類に由来する構造を有していてもよい。つまり、上記イミドオリゴマーを、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸類、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸類、およびビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル類以外の、他の芳香族テトラカルボン酸類を原料に加えて(モノマーとして用いて)合成してもよい。このような他の芳香族テトラカルボン酸類としては、例えば、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(a-BPDA)、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(i-BPDA)、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル二無水物、1,2,3,4-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。他の芳香族テトラカルボン酸類は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。 In one embodiment of the invention, R 3 and / or R 4 are 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acids, 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acids, and bis (3). , 4-Carvophenyl) It may have a structure derived from aromatic tetracarboxylic acids other than ethers. That is, the above-mentioned imide oligomer is used in a method other than 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acids, 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acids, and bis (3,4-carboxyphenyl) ethers. Other aromatic tetracarboxylic acids may be added to the raw material and synthesized (using it as a monomer). Examples of such other aromatic tetracarboxylic acids include 3,3', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride (BTDA), 2,3,3', 4'-biphenyltetracarboxylic acid. Dianoxide (a-BPDA), 2,2', 3,3'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride (i-BPDA), 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride , Bis (3,4-carboxyphenyl) ether dianhydride, 1,2,3,4-benzenetetracarboxylic acid dianhydride and the like. As the other aromatic tetracarboxylic acids, only one kind may be used, or two or more kinds may be used in combination.

また、上記イミドオリゴマー(B)を誘導するアミド酸オリゴマー(A)を、2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル以外の、他の芳香族ジアミン類を原料に加えて(モノマーとして用いて)合成してもよい。このような他の芳香族ジアミン類としては、例えば、1,4-ジアミノベンゼン、1,3-ジアミノベンゼン、1,2-ジアミノベンゼン、2,6-ジエチル-1,3-ジアミノベンゼン、4,6-ジエチル-2-メチル-1,3-ジアミノベンゼン、3,5-ジエチルトルエン-2,6-ジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(4,4’-ODA)、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル(3,4’-ODA)、3,3’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3’-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、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、ビス(2,6-ジエチル-4-アミノフェニル)メタン、4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジエチルアニリン)、ビス(2-エチル-6-メチル-4-アミノフェニル)メタン、4,4’-メチレン-ビス(2-エチル-6-メチルアニリン)、2,2-ビス(3-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-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、1,4-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、ベンジジン、3,3’-ジメチルベンジジン、2,2-ビス(4-アミノフェノキシ)プロパン、2,2-ビス(3-アミノフェノキシ)プロパン、2,2-ビス[4’-(4''-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)フルオレン等が挙げられる。上述した中では、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)フルオレン、および1,3-ジアミノベンゼンが、他の芳香族ジアミン類としてより好ましい。他の芳香族ジアミン類は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。 Further, the amic acid oligomer (A) that induces the imide oligomer (B) is added to a raw material (using as a monomer) other aromatic diamines other than 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether. It may be synthesized. Examples of such other aromatic diamines include 1,4-diaminobenzene, 1,3-diaminobenzene, 1,2-diaminobenzene, 2,6-diethyl-1,3-diaminobenzene, 4, 6-diethyl-2-methyl-1,3-diaminobenzene, 3,5-diethyltoluene-2,6-diamine, 4,4'-diaminodiphenyl ether (4,4'-ODA), 3,4'-diamino Diphenyl ether (3,4'-ODA), 3,3'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminobenzophenone, 4,4'-diaminobenzophenone, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, Bis (2,6-diethyl-4-aminophenyl) methane, 4,4'-methylene-bis (2,6-diethylaniline), bis (2-ethyl-6-methyl-4-aminophenyl) methane, 4 , 4'-Methylene-bis (2-ethyl-6-methylaniline), 2,2-bis (3-aminophenyl) propane, 2,2-bis (4-aminophenyl) propane, 1,3-bis ( 4-Aminophenoxy) Benzene, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (3-aminophenoxy) benzene, benzidine, 3, 3'-dimethylbenzidine, 2,2-bis (4-aminophenoxy) propane, 2,2-bis (3-aminophenoxy) propane, 2,2-bis [4'-(4''-aminophenoxy) phenyl ] Hexafluoropropane, 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene, 9,9-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) fluorene and the like can be mentioned. Among the above, 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene, 9,9-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) fluorene, and 1,3-diaminobenzene are other aromatic diamines. More preferable as a class. As the other aromatic diamines, only one kind may be used, or two or more kinds may be used in combination.

特に、機械的強度が求められる用途においては、上記アミド酸オリゴマーの合成において、(i) 2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテルと、(ii)他の芳香族ジアミン類と、を併用することが好ましい。この場合には、他の芳香族ジアミン類の使用量は、芳香族ジアミン類の合計量を100mol%として、0を超えて50mol%以下であることが好ましく、0を超えて25mol%以下であることがより好ましく、0を超えて10mol%以下であることがさらに好ましい。このときに用いる他の芳香族ジアミン類としては、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)フルオレン、および1,3-ジアミノベンゼンから選択される1種類以上が好ましい。 In particular, in applications where mechanical strength is required, (i) 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether and (ii) other aromatic diamines are used in combination in the synthesis of the amic acid oligomer. Is preferable. In this case, the amount of the other aromatic diamines used is preferably more than 0 and 50 mol% or less, and more than 0 and 25 mol% or less, with the total amount of the aromatic diamines being 100 mol%. It is more preferable, and it is more preferable that it exceeds 0 and is 10 mol% or less. Other aromatic diamines used at this time include 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene, 9,9-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) fluorene, and 1,3-diamino. One or more selected from benzene is preferable.

同様に、機械的強度が求められる用途においては、一般式(1)中、0.50≦m/(m+n)<1であることが好ましく、0.75≦m/(m+n)<1であることがより好ましく、0.90≦m/(m+n)<1であることがさらに好ましく、0.90≦m/(m+n)≦0.95であることがより一層好ましい。 Similarly, in applications where mechanical strength is required, 0.50 ≦ m / (m + n) <1 is preferable, and 0.75 ≦ m / (m + n) <1 in the general formula (1). It is more preferably 0.90 ≦ m / (m + n) <1, and even more preferably 0.90 ≦ m / (m + n) ≦ 0.95.

このようなアミド酸オリゴマーは、取り扱い性に優れ、高い溶解性を有する上に、機械的特性も高くなる。 Such an amic acid oligomer is excellent in handleability, has high solubility, and has high mechanical properties.

末端変性(エンドキャップ)用の不飽和酸無水物としては、4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸を使用することが好ましい。上記アミド酸オリゴマーを合成するときには、4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸を、芳香族テトラカルボン酸類の合計量を100mol%として、5~200mol%の範囲で用いることが好ましく、5~150mol%の範囲内の割合で用いることがより好ましい。 As the unsaturated acid anhydride for end modification (end cap), it is preferable to use 4- (2-phenylethynyl) phthalic anhydride. When synthesizing the amic acid oligomer, 4- (2-phenylethynyl) phthalic anhydride is preferably used in the range of 5 to 200 mol% with the total amount of aromatic tetracarboxylic acids as 100 mol%, and 5 to 150 mol. It is more preferable to use it at a ratio within the range of%.

〔4.溶媒〕
アミド酸オリゴマー(P)を含有する粒子は、任意成分として、溶媒(C)を含んでいても良い。アミド酸オリゴマー(P)を含有する粒子における溶媒(C)の含有率(残存溶媒)は、20重量%以下であることが好ましく、10重量%以下であることがより好ましく、8重量%以下であることがさらに好ましい。
また、上記溶媒は、特に限定されないものの、例えば、アミド酸オリゴマーの合成時に用いた溶媒が挙げられる。
[4. solvent〕
The particles containing the amic acid oligomer (P) may contain the solvent (C) as an optional component. The content (residual solvent) of the solvent (C) in the particles containing the amic acid oligomer (P) is preferably 20% by weight or less, more preferably 10% by weight or less, and 8% by weight or less. It is more preferable to have.
The solvent is not particularly limited, and examples thereof include the solvent used at the time of synthesizing the amic acid oligomer.

例えばアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ヒドロキシエーテル系溶媒からなる群より選択される一種以上の溶媒を含む溶媒を挙げることが出来る、 For example, a solvent containing one or more solvents selected from the group consisting of an alcohol solvent, an ether solvent, and a hydroxy ether solvent can be mentioned.

さらに例示すると、アルコール系溶媒とエーテル系溶媒との混合溶媒;ヒドロキシエーテル系溶媒の単独溶媒;アルコール系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒;エーテル系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒;または、アルコール系溶媒とエーテル系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒;が挙げられる。また、これら溶媒は、単独溶媒で用いられる場合であっても混合溶媒で用いられる場合であっても、その沸点(混合溶媒では各々の単独溶媒での沸点)が130℃以下であることがより好ましい。これらの中では、メタノールと1,3-ジオキソランとの混合溶媒がより好ましい。 Further, for example, a mixed solvent of an alcohol-based solvent and an ether-based solvent; a single solvent of a hydroxy-ether-based solvent; a mixed solvent of an alcohol-based solvent and a hydroxy-ether-based solvent; a mixed solvent of an ether-based solvent and a hydroxy-ether-based solvent; Alternatively, a mixed solvent of an alcohol solvent, an ether solvent and a hydroxy ether solvent; may be mentioned. Further, these solvents have a boiling point (boiling point of each single solvent in the mixed solvent) of 130 ° C. or lower regardless of whether they are used as a single solvent or a mixed solvent. preferable. Among these, a mixed solvent of methanol and 1,3-dioxolane is more preferable.

尚、溶媒の含有率は、アミド酸オリゴマーを含有する粒子をDSCによってガラス転移温度(Tg)付近に加熱して軟化させ、内部に取り込まれている溶媒を揮発させることによって測定することができる。即ち、本明細書において、溶媒の含有率(残存溶媒)とは、TGA-DSCにおける、ガラス転移温度付近でのアミド酸オリゴマーを含有する粒子の重量減少率から算出した値を指す。 The solvent content can be measured by heating the particles containing the amic acid oligomer with DSC to a vicinity of the glass transition temperature (Tg) to soften the particles and volatilize the solvent incorporated therein. That is, in the present specification, the solvent content (residual solvent) refers to a value calculated from the weight reduction rate of the particles containing the amic acid oligomer in the vicinity of the glass transition temperature in TGA-DSC.

〔5.その他の添加物〕
本発明の一実施の形態に係るイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子は、他の可溶性ポリイミド或いは熱可塑性ポリイミドと混合してもよい。上記熱可塑性ポリイミドは、加熱により軟性になるポリイミドであり、市販品が挙げられるものの、特に限定されない。
[5. Other additives]
The amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group according to the embodiment of the present invention may be mixed with other soluble polyimide or thermoplastic polyimide. The above-mentioned thermoplastic polyimide is a polyimide that becomes soft by heating, and although commercially available products can be mentioned, it is not particularly limited.

〔6.イミド化・硬化物〕
本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子をイミド化・硬化して得られるポリイミド樹脂の空気中での5%重量減少温度は、520℃以上であることが好ましく、530℃以上であることがより好ましく、535℃以上であることがさらに好ましい。空気中での5%重量減少温度は、高温環境下でポリイミド樹脂を長期間使用したときの酸化劣化速度と相関があると考えられる。空気中での5%重量減少温度が高い程、ポリイミド樹脂を高温環境下で長期間使用することができる。即ち、空気中での5%重量減少温度が高い程、長期間の耐熱安定性に優れていると言える。尚、空気中での5%重量減少温度は、後述の実施例に記載の方法によって測定された値を指す。
[6. Imidized / cured product]
The 5% weight loss temperature in air of the polyimide resin obtained by imidizing and curing amorphous particles containing an amic acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention is 520 ° C. or higher. It is preferably 530 ° C. or higher, more preferably 535 ° C. or higher, and even more preferably 535 ° C. or higher. The 5% weight loss temperature in air is considered to correlate with the oxidative deterioration rate when the polyimide resin is used for a long period of time in a high temperature environment. The higher the 5% weight loss temperature in air, the longer the polyimide resin can be used in a high temperature environment. That is, it can be said that the higher the 5% weight loss temperature in the air, the better the heat resistance stability for a long period of time. The 5% weight loss temperature in air refers to a value measured by the method described in Examples described later.

本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子は、プレスして加熱溶融させ、イミド化・硬化させることによって例えばフィルム状のポリイミドとすることができる。このフィルムは、これまでにない新規な物性および特性を有し、取り扱い性に優れると共に、成型性に優れ、また、優れた耐熱性、機械的物性を示す繊維強化複合材料が得られるという利点を有する。 The amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention can be formed into, for example, a film-shaped polyimide by pressing, heating and melting, imidizing and curing. .. This film has the advantages of being able to obtain a fiber-reinforced composite material that has unprecedented new physical properties and properties, is excellent in handleability, is excellent in moldability, and exhibits excellent heat resistance and mechanical properties. Have.

イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子は、航空機、宇宙産業用機器および車輌用エンジン(周辺)部材、搬送用アーム、ロボットアーム、ロール材、摩擦材、軸受け等の摺動性部材等の一般産業用途を初めとした、成形性の容易さおよび高い耐熱性が求められる広い分野で利用可能である。そして、航空機部材としては、例えば、エンジンのファンケース、インナーフレーム、動翼(ファンブレード等)、静翼(構造案内翼(SGV)等)、バイパスダクト、各種配管等が挙げられる。車輌部材としては、例えば、ブレーキ部材、エンジン部材(シリンダー、モーターケース、エアボックス等)、エネルギー回生システム部材等が挙げられる。 Atypical particles containing an amic acid oligomer (P) having an imide group are used for sliding of aircraft, space industry equipment, engine (peripheral) members for vehicles, transport arms, robot arms, roll materials, friction materials, bearings, etc. It can be used in a wide range of fields where ease of moldability and high heat resistance are required, including general industrial applications such as dynamic members. Examples of aircraft members include engine fan cases, inner frames, moving blades (fan blades, etc.), stationary blades (structural guide blades (SGV), etc.), bypass ducts, various pipes, and the like. Examples of the vehicle member include a brake member, an engine member (cylinder, motor case, air box, etc.), an energy regeneration system member, and the like.

〔7.イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子の製造方法〕
上記イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)は、具体的な一例を挙げれば、以下の方法で合成することができる。
1.(i) 3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸類(特に、この酸二無水物)、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸類(特に、この酸二無水物)、およびビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル類(特に、この二無水物)からなる群より選ばれる、1種類以上の芳香族テトラカルボン酸類と、(ii)2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテルを含む芳香族ジアミン類と、(iii) 4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸と、を、ジカルボン酸基の全量と1級アミノ基の全量とがほぼ等しい量となるように用意する。
2.用意した各モノマーを、有機溶媒中で、約100℃以下(好ましくは約80℃以下)の反応温度で重合させることにより、溶液の状態のアミド酸オリゴマー(A)を合成する。
3.上記アミド酸オリゴマーの溶液を、180℃以下の温度で溶融加工する。このようにして、末端に4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸残基を有するアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子が得られる。
[7. Method for producing amorphous particles containing an amic acid oligomer (P) having an imide group]
The amic acid oligomer (P) having an imide group can be synthesized by the following method, to give a specific example.
1. 1. (i) 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acids (particularly this acid dianhydride), 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acids (particularly this acid dianhydride), and One or more aromatic tetracarboxylic acids selected from the group consisting of bis (3,4-carboxyphenyl) ethers (particularly, this dianhydride) and (ii) 2-phenyl-4,4'-diamino. Aromatic diamines containing diphenyl ether and (iii) 4- (2-phenylethynyl) anhydrous phthalic acid are prepared so that the total amount of dicarboxylic acid groups and the total amount of primary amino groups are approximately equal. ..
2. 2. Each of the prepared monomers is polymerized in an organic solvent at a reaction temperature of about 100 ° C. or lower (preferably about 80 ° C. or lower) to synthesize an amic acid oligomer (A) in a solution state.
3. 3. The solution of the amic acid oligomer is melt-processed at a temperature of 180 ° C. or lower. In this way, amorphous particles containing an amic acid oligomer (P) having a 4- (2-phenylethynyl) phthalic anhydride residue at the terminal are obtained.

上記アミド酸オリゴマーを含有する不定形粒子のより好ましい製造方法の具体的な一例としては、以下の方法が挙げられる。
1.2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテルを含む芳香族ジアミン類を、有機溶媒中に均一に溶解させる。
2.得られた溶液に、芳香族テトラカルボン酸二無水物を加えて均一に溶解させる。この芳香族テトラカルボン酸二無水物は、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、およびビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル二無水物から選択される1種類以上である。
3.得られた溶液を、約5~60℃の反応温度にて、1~180分間程度攪拌しながら反応させる。
4.得られた反応液に、4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸を加えて、均一に溶解させる。
5.得られた溶液を、約5~60℃の反応温度にて、1~180分間程度攪拌しながら反応させる。このようにして、溶液の状態のアミド酸オリゴマー(A)を合成する。
6.得られた反応液を、180℃以下の温度で溶融押出することにより、イミド化反応を起こさせると共に粒子状とする。溶融押出後、必要に応じて、得られた粒子を室温付近まで冷却する。これにより、上記イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子を合成する。
Specific examples of a more preferable method for producing amorphous particles containing the amic acid oligomer include the following methods.
Aromatic diamines containing 1.2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether are uniformly dissolved in an organic solvent.
2. 2. Aromatic tetracarboxylic dianhydride is added to the obtained solution and dissolved uniformly. The aromatic tetracarboxylic acid dianhydrides are 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride, 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid dianhydride, and bis (3,3). 4-Carboxyphenyl) One or more selected from ether dianhydride.
3. 3. The obtained solution is reacted at a reaction temperature of about 5 to 60 ° C. with stirring for about 1 to 180 minutes.
4. 4- (2-Phenylethynyl) phthalic anhydride is added to the obtained reaction solution to uniformly dissolve it.
5. The obtained solution is reacted at a reaction temperature of about 5 to 60 ° C. with stirring for about 1 to 180 minutes. In this way, the amic acid oligomer (A) in the form of a solution is synthesized.
6. The obtained reaction solution is melt-extruded at a temperature of 180 ° C. or lower to cause an imidization reaction and to form particles. After melt extrusion, the obtained particles are cooled to around room temperature, if necessary. As a result, amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group are synthesized.

上記合成における全てまたは一部の工程は、不活性ガス雰囲気下(窒素ガス、アルゴンガス等の雰囲気下)または減圧下で行うことが好ましい。 It is preferable that all or part of the steps in the above synthesis are carried out under an inert gas atmosphere (atmosphere such as nitrogen gas or argon gas) or under reduced pressure.

上記合成で用いる有機溶媒としては、例えば、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)、N,N-ジエチルアセトアミド、N-メチルカプロラクタム、γ-ブチロラクトン(GBL)、シクロヘキサノン、および、メタノールと1,3-ジオキソランとの混合溶媒等が挙げられる。これら有機溶媒は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。これら有機溶媒は、可溶性ポリイミドに関する公知技術を適用して、適宜選択することができる。これらの中で、メタノールと1,3-ジオキソランとの混合溶媒を用いることがより好ましい。 Examples of the organic solvent used in the above synthesis include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N-dimethylacetamide (DMAc), N, N-diethylacetamide, N-methylcaprolactam, and γ-butyrolactone (GBL). , Cyclohexanone, and a mixed solvent of methanol and 1,3-dioxolane. Only one kind of these organic solvents may be used, or two or more kinds may be used in combination. These organic solvents can be appropriately selected by applying known techniques relating to soluble polyimide. Among these, it is more preferable to use a mixed solvent of methanol and 1,3-dioxolane.

即ち、本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子の製造方法は、下記一般式(2)で表されるアミド酸オリゴマー(A)の溶液を溶融加工する工程を包含する方法である。 That is, in the method for producing an amorphous particle containing an amic acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention, a solution of the amic acid oligomer (A) represented by the following general formula (2) is used. It is a method including a step of melt processing.

Figure 2022053323000008
Figure 2022053323000008

(式(2)中、RおよびRは、同一または互いに異なっていてもよい二価の芳香族ジアミン残基を表し、RおよびRは、同一または互いに異なっていてもよい二価の芳香族テトラカルボン酸残基を表し、RおよびRは、水素原子またはフェニル基であって、何れか一方がフェニル基であり、mおよびnは、1≦m、0≦n、1≦m+n≦20および0.05≦m/(m+n)≦1の関係を満たし、繰り返し単位の配列は、ブロック、ランダムの何れであってもよい。)
アミド酸オリゴマーの溶液は、上述したように、芳香族テトラカルボン酸類と芳香族ジアミン類と末端変性用の不飽和酸無水物とを溶媒中で反応させることによって製造することができる。アミド酸オリゴマーの溶液の製造方法は、公知の製造方法を採用することができ、上述した方法に特に限定されない。
(In formula (2), R 1 and R 2 represent divalent aromatic diamine residues that may be the same or different from each other, and R 3 and R 4 are divalent which may be the same or different from each other. Represents the aromatic tetracarboxylic acid residue of, R 5 and R 6 are hydrogen atoms or phenyl groups, one of which is a phenyl group, and m and n are 1 ≦ m, 0 ≦ n, 1 The relationship of ≦ m + n ≦ 20 and 0.05 ≦ m / (m + n) ≦ 1 is satisfied, and the sequence of the repeating unit may be block or random.)
As described above, the solution of the amic acid oligomer can be produced by reacting an aromatic tetracarboxylic acid, an aromatic diamine, and an unsaturated acid anhydride for terminal modification in a solvent. A known production method can be adopted as the method for producing the solution of the amic acid oligomer, and the method is not particularly limited to the above-mentioned method.

アミド酸オリゴマーの溶液を調製するのに用いる溶媒、即ち、アミド酸オリゴマーを溶解させる溶媒としては、反応時に用いる溶媒が好適であり、具体的には、例えば、N-メチル-2-ピロリドン(NMP、沸点202℃(以下、特に断りのない限り、沸点は常圧下での温度を示す))、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc、沸点165℃)、N,N-ジエチルアセトアミド(沸点185℃)、N-メチルカプロラクタム(減圧下(25mmHg)での沸点120℃)等のアミド系溶媒;γ-ブチロラクトン(GBL、沸点204℃)等のエステル系溶媒;シクロヘキサノン(沸点156℃)等のケトン系溶媒;1,3-ジオキサン(沸点105℃)、1,4-ジオキサン(沸点101℃)、テトラヒドロフラン(沸点66℃)、1,3-ジオキソラン(沸点75℃)、1,2-ジメトキシエタン(沸点83℃)等のエーテル系溶媒;メタノール(沸点65℃)、エタノール(沸点78℃)、1-プロパノール(沸点98℃)、2-プロパノール(沸点82℃)等のアルコール系溶媒;メトキシメタノール(沸点90~95℃)、エトキシメタノール(沸点102℃)、2-メトキシエタノール(沸点124℃)、2-エトキシエタノール(沸点135℃)、1-メトキシ-2-プロパノール(沸点119℃)等のヒドロキシエーテル系溶媒;が挙げられる。これら溶媒は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。また、上記溶媒として、例えばメタノールと1,3-ジオキソランとの混合溶媒等の混合溶媒を用いてもよい。 As the solvent used for preparing the solution of the amic acid oligomer, that is, the solvent for dissolving the amid acid oligomer, the solvent used at the time of the reaction is suitable, and specifically, for example, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). , N, N-dimethylacetamide (DMAc, boiling point 165 ° C.), N, N-diethylacetamide (boiling point 185 ° C.), boiling point 202 ° C. (hereinafter, the boiling point indicates the temperature under normal pressure unless otherwise specified). , N-Methylcaprolactum (boiling point 120 ° C. under reduced pressure (25 mmHg)) and other amide solvents; γ-butyrolactone (GBL, boiling point 204 ° C.) and other ester solvents; cyclohexanone (boiling point 156 ° C.) and other ketone solvents. 1,3-dioxane (boiling point 105 ° C.), 1,4-dioxane (boiling point 101 ° C.), tetrahydrofuran (boiling point 66 ° C.), 1,3-dioxolane (boiling point 75 ° C.), 1,2-dimethoxyethane (boiling point 83 ° C.) Ether-based solvent such as (° C.); alcohol-based solvent such as methanol (boiling point 65 ° C.), ethanol (boiling point 78 ° C.), 1-propanol (boiling point 98 ° C.), 2-propanol (boiling point 82 ° C.); methoxymethanol (boiling point 90 ° C.) Hydroxyl ethers such as ~ 95 ° C.), ethoxymethanol (boiling point 102 ° C.), 2-methoxyethanol (boiling point 124 ° C.), 2-ethoxyethanol (boiling point 135 ° C.), 1-methoxy-2-propanol (boiling point 119 ° C.) Solvent; Only one kind of these solvents may be used, or two or more kinds may be used in combination. Further, as the solvent, a mixed solvent such as a mixed solvent of methanol and 1,3-dioxolane may be used.

溶媒の沸点(常圧下)は、溶融加工時における揮発のし易さから、200℃以下であることが好ましく、150℃以下であることがより好ましく、130℃以下であることがさらに好ましく、100℃以下であることが最も好ましい。沸点(常圧下)が200℃を超えると、アミド酸オリゴマーの析出が円滑に進行しなかったり、溶媒を揮発させ難かったりする場合がある。 The boiling point (under normal pressure) of the solvent is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or lower, still more preferably 130 ° C. or lower, and 100. Most preferably, it is below ° C. If the boiling point (under normal pressure) exceeds 200 ° C., the precipitation of the amic acid oligomer may not proceed smoothly, or it may be difficult to volatilize the solvent.

また、揮発時におけるイミドオリゴマーの析出のし易さから、溶媒は、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、アルコール系溶媒、およびヒドロキシエーテル系溶媒、並びに、これら溶媒の混合溶媒がより好ましく、エーテル系溶媒、アルコール系溶媒、およびヒドロキシエーテル系溶媒、並びに、これら溶媒の混合溶媒がさらに好ましく、エーテル系溶媒、およびヒドロキシエーテル系溶媒、並びに、これら溶媒とアルコール系溶媒との混合溶媒が特に好ましい。エーテル系溶媒は、一分子当たり酸素原子を2つ以上有していることが、溶解性に優れることからより好ましい。アミド酸オリゴマーを溶解させる能力が高すぎる溶媒は、アミド酸オリゴマーの析出が円滑に進行しなかったり、溶媒を揮発させ難かったりする場合がある。また、アミド酸オリゴマーを溶解させる能力が低すぎる溶媒では、適切な濃度のアミド酸オリゴマー溶液を得ることができない。 Further, from the viewpoint of easiness of precipitation of the imide oligomer at the time of volatilization, the solvent is more preferably an ester solvent, a ketone solvent, an ether solvent, an alcohol solvent, a hydroxy ether solvent, and a mixed solvent of these solvents. , Ether solvent, alcohol solvent, and hydroxy ether solvent, and a mixed solvent of these solvents are more preferable, and an ether solvent and a hydroxy ether solvent, and a mixed solvent of these solvents and an alcohol solvent are particularly preferable. preferable. It is more preferable that the ether solvent has two or more oxygen atoms per molecule because of its excellent solubility. A solvent having too high an ability to dissolve the amic acid oligomer may not allow the precipitation of the amic acid oligomer to proceed smoothly or may make it difficult to volatilize the solvent. In addition, a solvent having too low an ability to dissolve the amide acid oligomer cannot obtain an amide acid oligomer solution having an appropriate concentration.

上記例示の溶媒のうち、アミド酸オリゴマーの原料として用いるテトラカルボン酸類および芳香族ジアミン類の溶解性に優れるアルコール系溶媒と、上記テトラカルボン酸類および得られるアミド酸オリゴマーの溶解性に優れるエーテル系溶媒との混合溶媒;アルコール系溶媒およびエーテル系溶媒の特徴を併せ持つヒドロキシエーテル系溶媒の単独溶媒;アルコール系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒;エーテル系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒;または、アルコール系溶媒とエーテル系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒;が、アミド酸オリゴマーを効率よく重合することができるので特に好ましい。そして、溶解性を考慮して、エーテル系溶媒は、一分子当たり酸素原子を2つ以上有していることがより好ましい。また、これら溶媒は、単独溶媒で用いられる場合であっても混合溶媒で用いられる場合であっても、その沸点(混合溶媒では各々の単独溶媒での沸点)が130℃以下であることがより好ましい。そして、揮発性を考慮すれば、アルコール系溶媒とエーテル系溶媒との混合溶媒が、共沸混合物を形成して揮発することからさらに好ましい。アルコール系溶媒およびヒドロキシエーテル系溶媒は、分子が有しているヒドロキシル基が、例えば酸素による自動酸化の途中でエーテル系溶媒から形成されるおそれのあるラジカルを安定化させるため、アミド酸オリゴマーを得るときに過酸化物が生成され難くなるという優れた点がある。即ち、アルコール系溶媒およびヒドロキシエーテル系溶媒は、エーテル系溶媒の安定化剤としての働きも備えている。上記ヒドロキシエーテル系溶媒は、エーテル系溶媒と異なり、単独溶媒で用いた場合でも自己を安定化させる働きがある。但し、更なる安定化を期待して、アルコール系溶媒との混合溶媒として用いてもよい。 Among the above-exemplified solvents, an alcohol-based solvent having excellent solubility of tetracarboxylic acids and aromatic diamines used as a raw material for the amic acid oligomer, and an ether-based solvent having excellent solubility of the tetracarboxylic acids and the obtained amic acid oligomer. A single solvent of a hydroxy ether solvent having the characteristics of an alcohol solvent and an ether solvent; a mixed solvent of an alcohol solvent and a hydroxy ether solvent; a mixed solvent of an ether solvent and a hydroxy ether solvent; Alternatively, a mixed solvent of an alcohol solvent, an ether solvent and a hydroxy ether solvent; is particularly preferable because the amic acid oligomer can be efficiently polymerized. Further, in consideration of solubility, it is more preferable that the ether solvent has two or more oxygen atoms per molecule. Further, these solvents have a boiling point (boiling point of each single solvent in the mixed solvent) of 130 ° C. or lower regardless of whether they are used as a single solvent or a mixed solvent. preferable. In consideration of volatility, a mixed solvent of an alcohol-based solvent and an ether-based solvent is more preferable because it forms an azeotropic mixture and volatilizes. Alcohol-based solvents and hydroxyether-based solvents obtain amic acid oligomers because the hydroxyl groups of the molecules stabilize radicals that may be formed from the ether-based solvents during autoxidation by oxygen, for example. There is an advantage that sometimes it becomes difficult to generate peroxide. That is, the alcohol solvent and the hydroxy ether solvent also have a function as a stabilizer for the ether solvent. Unlike the ether solvent, the hydroxy ether solvent has a function of stabilizing itself even when used as a single solvent. However, in anticipation of further stabilization, it may be used as a mixed solvent with an alcohol solvent.

アルコール系溶媒とエーテル系溶媒との混合溶媒としては、具体的には、例えば、メタノールと1,3-ジオキソランとの混合溶媒が好適であり、メタノール:1,3-ジオキソランが重量比で1:4~4:1の混合溶媒がより好ましく、1:2~2:1の混合溶媒がさらに好ましい。 As the mixed solvent of the alcohol-based solvent and the ether-based solvent, specifically, for example, a mixed solvent of methanol and 1,3-dioxolane is suitable, and methanol: 1,3-dioxolane has a weight ratio of 1: 1. A mixed solvent of 4 to 4: 1 is more preferable, and a mixed solvent of 1: 2 to 2: 1 is even more preferable.

アミド酸オリゴマーの溶液の濃度は、10~90重量%であることが好ましく、20~70重量%であることがより好ましく、30~50重量%であることがさらに好ましい。アミド酸オリゴマーの溶液の濃度が上記範囲内であると、アミド酸オリゴマーを含有する粒子を効率的に製造することができる。 The concentration of the solution of the amic acid oligomer is preferably 10 to 90% by weight, more preferably 20 to 70% by weight, still more preferably 30 to 50% by weight. When the concentration of the solution of the amic acid oligomer is within the above range, the particles containing the amid acid oligomer can be efficiently produced.

溶融加工する工程では、アミド酸オリゴマー(A)の溶液から溶媒を揮発させながら、アミド酸オリゴマーを溶融加工してイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を作製する。
上記溶融加工は、180℃以下の温度で行うことが好ましい。従って、溶融加工における加工機の設定温度は、80~230℃であることが好ましく、100~210℃であることがより好ましく、120~190℃であることがさらに好ましい。加工機の設定温度が80℃未満であると、溶媒の揮発が不十分な傾向にある。加工機の設定温度が230℃を超えると、対応するイミドオリゴマーが過剰に生成したり、所望しない硬化反応が促進される傾向にある。溶融加工するときの温度を調節することにより、イミド化反応を容易に制御することができる。
In the process of melt processing, the amic acid oligomer is melt-processed while volatilizing the solvent from the solution of the amid acid oligomer (A) to prepare an amid acid oligomer (P) having an imide group.
The melting process is preferably performed at a temperature of 180 ° C. or lower. Therefore, the set temperature of the processing machine in the melting process is preferably 80 to 230 ° C, more preferably 100 to 210 ° C, and even more preferably 120 to 190 ° C. If the set temperature of the processing machine is less than 80 ° C., the volatilization of the solvent tends to be insufficient. When the set temperature of the processing machine exceeds 230 ° C., the corresponding imide oligomer tends to be excessively formed or an undesired curing reaction tends to be promoted. The imidization reaction can be easily controlled by adjusting the temperature at the time of melt processing.

溶融加工する方法は、特に限定されないものの、加工機として押出機を用いて溶融押出する方法が簡便である。溶融加工する工程において使用することができる押出機は、アミド酸オリゴマーを加熱して、溶融混練しながら押出することができる押出機であればよく、例えば、一軸押出機、二軸押出機が挙げられるが、特に限定されない。中でも、二軸のスクリュー型押出機が好ましい。押出機は、その先端に多孔板を備えていてもよい。 The method of melt processing is not particularly limited, but a method of melt extrusion using an extruder as a processing machine is convenient. The extruder that can be used in the process of melt processing may be an extruder that can extrude while melting and kneading the amic acid oligomer by heating, and examples thereof include a single-screw extruder and a twin-screw extruder. However, it is not particularly limited. Of these, a twin-screw screw extruder is preferable. The extruder may be provided with a perforated plate at its tip.

押出機は、溶融押出を好適に実施することができるように、供給口側から押出口側に向かって温度勾配を設けることが望ましい。具体的には、供給口側の温度は、室温~80℃であることが好ましく、室温~50℃であることがより好ましく、室温付近℃であることがさらに好ましい。押出口側の温度は、80~230℃であることが好ましく、100~210℃であることがより好ましく、120~190℃であることがさらに好ましい。 It is desirable that the extruder is provided with a temperature gradient from the supply port side to the extrusion port side so that melt extrusion can be preferably performed. Specifically, the temperature on the supply port side is preferably room temperature to 80 ° C., more preferably room temperature to 50 ° C., and even more preferably near room temperature. The temperature on the extrusion port side is preferably 80 to 230 ° C, more preferably 100 to 210 ° C, and even more preferably 120 to 190 ° C.

押出機は、アミド酸オリゴマーの溶液から溶媒を揮発させる脱溶媒装置、必要な場合に所望のイミド化率に達するまでイミド化反応(脱水反応)を行う反応器、および得られたアミド酸オリゴマーを粒子状にする粉体化装置の役割を果たす。それゆえ、押出機内で、供給口側から押出口側に向かって、溶媒の揮発(脱溶媒)、必要な場合のイミド化反応、および粉体化を連続的に実施することができる。 The extruder is a desolving device that volatilizes the solvent from the solution of the amidic acid oligomer, a reactor that performs an imidization reaction (dehydration reaction) until the desired imidization rate is reached, and the obtained amidic acid oligomer. It acts as a powdering device for atomizing. Therefore, in the extruder, volatilization (desolventization) of the solvent, imidization reaction when necessary, and powdering can be continuously carried out from the supply port side to the extrusion port side.

即ち、本発明の一実施の形態におけるアミド酸オリゴマー含有する粒子の製造方法においては、例えば押出機を用いて、アミド酸オリゴマーの溶液を加熱しながら溶融混練し、溶融混練中に溶媒、および必要な場合においては、イミド化反応によって生成した水を揮発させながらイミド化反応を行うので、部分的なイミド化が必要な場合であってもイミド化剤および脱水化剤を添加しなくてもよい。 That is, in the method for producing particles containing an amic acid oligomer in one embodiment of the present invention, for example, using an extruder, the solution of the amic acid oligomer is melt-kneaded while being heated, and the solvent and the necessary are added during the melt-kneading. In such a case, since the imidization reaction is carried out while volatilizing the water produced by the imidization reaction, it is not necessary to add an imidizing agent and a dehydrating agent even when partial imidization is required. ..

押出機内におけるアミド酸オリゴマーの滞留時間は、1~30分間であることが好ましく、2~20分間であることがより好ましく、3~10分間であることがさらに好ましい。スクリュー等の押出部材の形状や回転数を制御して滞留時間を調節することにより、必要な場合におけるイミド化反応を容易に制御することができる。滞留時間が1分間未満であると、溶媒の除去が不十分であったり、所望のイミド化率が得られない傾向にある。滞留時間が30分間を超えると、硬化反応が促進される傾向にある。 The residence time of the amic acid oligomer in the extruder is preferably 1 to 30 minutes, more preferably 2 to 20 minutes, still more preferably 3 to 10 minutes. By controlling the shape and rotation speed of the extruded member such as a screw to adjust the residence time, the imidization reaction when necessary can be easily controlled. If the residence time is less than 1 minute, the removal of the solvent is insufficient or the desired imidization rate tends not to be obtained. When the residence time exceeds 30 minutes, the curing reaction tends to be promoted.

即ち、本発明の一実施の形態におけるアミド酸オリゴマー含有する粒子の製造方法においては、押出部材の形状や回転数、溶融押出するときの温度および滞留時間を適切に調節することにより、溶融押出することによって得られるアミド酸オリゴマー含有する粒子の、必要な場合におけるイミド化率を容易に制御することができる。 That is, in the method for producing particles containing an amic acid oligomer according to the embodiment of the present invention, melt extrusion is performed by appropriately adjusting the shape and rotation speed of the extrusion member, the temperature during melt extrusion, and the residence time. The imidization ratio of the amidic acid oligomer-containing particles thus obtained can be easily controlled, if necessary.

押出機から押出されたイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子は不定形粒子である。アミド酸オリゴマーを含有する粒子が連なってフレーク状になっている場合は、軽く粉砕すればよい。得られたイミド基を持つアミド酸オリゴマーを含有する不定形粒子は、精製しなくとも硬化反応に供することができる。 The amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group extruded from the extruder are amorphous particles. When the particles containing the amic acid oligomer are connected to form flakes, they may be lightly pulverized. The obtained amorphous particles containing an amic acid oligomer having an imide group can be subjected to a curing reaction without purification.

本発明の一実施の形態における製造方法では、溶融加工する工程を行うことでイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子が作製され、また、必要な場合におけるイミド化のときに溶媒・イミド化剤および脱水化剤を用いないので、溶液中のアミド酸オリゴマーを貧溶媒で沈澱(析出)させる回収工程や、洗浄工程、乾燥工程等の後工程が不要である。それゆえ、本発明の一実施の形態における製造方法は、従来技術と比較して、安価で簡便に、かつ極めて短時間(数分間)でアミド酸オリゴマーを含有する粒子を製造することができる。 In the production method according to the embodiment of the present invention, atypical particles containing an amic acid oligomer (P) having an imide group are produced by performing a solution processing step, and at the time of imidization when necessary. Since no solvent / imidizing agent and dehydrating agent are used in the solution, there is no need for a recovery step of precipitating (precipitating) the amic acid oligomer in the solution with a poor solvent, and a post-step such as a washing step and a drying step. Therefore, the production method according to the embodiment of the present invention can produce particles containing an amic acid oligomer in an extremely short time (several minutes) at a low cost and easily as compared with the prior art.

本発明の一実施の形態における製造方法で得られるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する粒子は、不定形粒子であり、個々の粒子には鋭角な部分がある(球状ではない)。粒子が「不定形粒子」であるかどうかは、例えば光学顕微鏡を用いて観察することにより、容易に判定することができる。例えば、上記製造方法によって製造した本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子を光学顕微鏡で観察した図1と、従来の製造方法によって製造したアミド酸オリゴマーを含有する粒子を光学顕微鏡で観察した図2とを比較すると、本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子には個々の粒子に鋭角な部分があり、「不定形粒子」であることが容易に理解される。 The particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group obtained by the production method in one embodiment of the present invention are amorphous particles, and each particle has an acute-angled portion (not spherical). .. Whether or not a particle is an "atypical particle" can be easily determined, for example, by observing it with an optical microscope. For example, FIG. 1 in which an amorphous particle containing an amide acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention produced by the above production method was observed with an optical microscope, and an amide produced by a conventional production method. Comparing the particles containing the acid oligomer with FIG. 2 observed with an optical microscope, the amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention have sharp angles to individual particles. It is easy to understand that it is an "atypical particle".

〔8.プリプレグ〕
本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子は、強化繊維と混合されることにより、プリプレグとすることができる。当該プリプレグは、本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子を用いることにより、溶媒等の揮発分の残存が低減されている。また、上記プリプレグを用いて製造された樹脂複合材料(例えば、炭素繊維強化複合材料)は、溶媒等の揮発分の揮発および分解に起因するボイド等の欠陥が低減される(若しくは無くなる)ので、樹脂単体同等以上のガラス転移温度(Tg)を有するという極めて有利な効果を奏する。尚、本発明の一実施の形態には、上記プリプレグを積層し、加熱硬化して得られる繊維強化積層板が含まれ得る。
[8. Prepreg]
The amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention can be mixed with reinforcing fibers to form a prepreg. By using the amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group in the prepreg according to the embodiment of the present invention, the residual volatile components such as the solvent are reduced. Further, the resin composite material (for example, carbon fiber reinforced composite material) produced by using the above prepreg reduces (or eliminates) defects such as voids caused by volatilization and decomposition of volatile components such as a solvent. It has an extremely advantageous effect of having a glass transition temperature (Tg) equal to or higher than that of the resin alone. In addition, one embodiment of the present invention may include a fiber-reinforced laminated board obtained by laminating the above prepreg and heat-curing it.

プリプレグの揮発分残存量は、プリプレグに含まれるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)に由来する重量に対して20重量%以下であることが好ましく、10重量%以下であることがより好ましく、8重量%以下であることがさらに好ましい。尚、プリプレグの揮発分は、アミド酸オリゴマー製造時の有機溶媒と、アミド酸オリゴマーがイミド化する際に脱離する水分も含む。プリプレグの揮発分残存量が上記範囲であれば、当該プリプレグを用いて樹脂複合材料(例えば、炭素繊維強化複合材料)を作製したときに、溶媒等の揮発および分解に起因するボイド等の欠陥が低減され、或いは無くなって、樹脂単体同等以上のTgを有する良好な複合材料が得られるので好ましい。 The residual volatile content of the prepreg is preferably 20% by weight or less, more preferably 10% by weight or less, based on the weight derived from the amid acid oligomer (P) having an imide group contained in the prepreg. It is more preferably 8% by weight or less. The volatile content of the prepreg also includes an organic solvent at the time of producing the amidic acid oligomer and a water content desorbed at the time of imidization of the amidic acid oligomer. If the residual volatile content of the prepreg is within the above range, defects such as voids due to volatilization and decomposition of the solvent and the like occur when a resin composite material (for example, a carbon fiber reinforced composite material) is produced using the prepreg. It is preferable because a good composite material having a Tg equal to or higher than that of the resin alone can be obtained by reducing or eliminating the resin.

また、本発明の一実施の形態においては、分子量が比較的大きいアミド酸オリゴマーであっても、アミド酸オリゴマーを含有する粒子の懸濁液を作製することなく、プリプレグおよび樹脂複合材料を製造することができる。さらに、プリプレグは、ドレープ性を維持することができ、得られる樹脂複合材料は、耐熱性に優れる。 Further, in one embodiment of the present invention, the prepreg and the resin composite material are produced without preparing a suspension of particles containing the amic acid oligomer even if the amic acid oligomer has a relatively large molecular weight. be able to. Further, the prepreg can maintain the drape property, and the obtained resin composite material has excellent heat resistance.

尚、本明細書において「プリプレグ」とは、アミド酸オリゴマーを含有する不定形粒子が強化繊維に部分的に含浸して(半含浸状態)、一体化した樹脂-強化繊維複合体を意味する。「プリプレグ」は、半含浸状態であるがゆえに樹脂が含浸していない繊維配列を含み、それによりドレープ性が損なわれず、複雑な形状への賦形性が良好である。「プリプレグ」の一態様として、樹脂に富んだ層を強化繊維の外表面上に有する形態を示すことが多い。 In addition, in this specification, "prepreg" means a resin-reinforcing fiber composite in which atypical particles containing an amic acid oligomer are partially impregnated into the reinforcing fiber (semi-impregnated state) and integrated. The "prepreg" contains a fiber arrangement that is not impregnated with the resin because it is in a semi-impregnated state, whereby the drape property is not impaired, and the formability to a complicated shape is good. As one aspect of the "prepreg", it often shows a form in which a resin-rich layer is provided on the outer surface of the reinforcing fiber.

上記「ドレープ性」とは、樹脂-強化繊維複合体の変形のしなやかさの度合いを示す指標を意味する。「ドレープ性」は、樹脂-強化繊維複合体を型等の他の物体に沿って変形させた場合に、破壊や強化繊維の折損を伴うことなく、形状に柔軟に追随する度合いを表す指標である。ドレープ性が高いと曲面に賦形するのが容易であり、ドレープ性が低いと曲面に賦形するのが困難となる。また、ドレープ性が低いと複雑な形状のプレス成型品を成形することも当然難しくなる。 The above-mentioned "drape property" means an index indicating the degree of suppleness of deformation of the resin-reinforced fiber composite. "Drapeability" is an index showing the degree to which a resin-reinforcing fiber complex flexibly follows its shape without breaking or breaking of the reinforcing fiber when it is deformed along other objects such as a mold. be. If the drape property is high, it is easy to shape the curved surface, and if the drape property is low, it is difficult to shape the curved surface. Further, if the drape property is low, it is naturally difficult to form a press-molded product having a complicated shape.

本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the present invention can be obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

以下、実施例および比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。尚、実施例および比較例における圧力は、全てサンプルにかかる実圧であって、プレス機等の表示圧(ゲージ圧)ではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples. The pressures in the examples and the comparative examples are all the actual pressures applied to the sample, not the display pressure (gauge pressure) of the press machine or the like.

〔イミドオリゴマーを含有する粒子の各種試験方法〕
(1)ガラス転移温度(Tg)および発熱開始温度の測定
TAインスツルメンス社製のQ100(DSC)装置を用いて測定を行った。測定条件は、1st run:40~450℃、昇温速度20℃/min 、2nd run:40~500℃、昇温速度20℃/min とした。そして、2nd runのヒートフロー(W/g)曲線が低下する前後における2つの接線の交点を、イミドオリゴマーを含有する粒子の硬化後のガラス転移温度(Tg)とした。即ち、イミドオリゴマーを含有する粒子(パウダー)の硬化後のガラス転移温度(Tg)は、DSC測定における2nd runのTgである。また、ヒートフロー(W/g)曲線において発熱ピークが観察された場合に、発熱ピークの温度を、イミドオリゴマー含有する粒子の硬化発熱ピーク温度とした。
[Various test methods for particles containing imide oligomers]
(1) Measurement of glass transition temperature (Tg) and heat generation start temperature Measurement was performed using a Q100 (DSC) device manufactured by TA Instruments. The measurement conditions were 1st run: 40 to 450 ° C., heating rate 20 ° C./min, 2nd run: 40 to 500 ° C., and heating rate 20 ° C./min. Then, the intersection of the two tangents before and after the decrease of the heat flow (W / g) curve of the 2nd run was defined as the glass transition temperature (Tg) after the particles containing the imide oligomer were cured. That is, the glass transition temperature (Tg) of the particles (powder) containing the imide oligomer after curing is Tg of 2nd run in the DSC measurement. When an exothermic peak was observed on the heat flow (W / g) curve, the temperature of the exothermic peak was defined as the curing exothermic peak temperature of the particles containing the imide oligomer.

(2)イミド化率の測定
イミドオリゴマーを重DMF(重水素化N,N-ジメチルホルムアミド)に溶解して測定試料とし、プロトン核磁気共鳴分光装置(型式:AV-400M、(株)Bruker社製、H-NMR)を用いて、30℃にてピーク面積の測定を行った。そして、化学シフトが7~9ppmの芳香族H由来のピーク面積と、化学シフトが11ppm付近の残存アミドH由来のピーク面積とから、イミドオリゴマーを含有する粒子のイミド化率(mol%)を算出した。
(2) Measurement of imidization rate Proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (model: AV-400M, Bruker Co., Ltd.) was prepared by dissolving the imide oligomer in heavy DMF (dihydroformamide N, N-dimethylformamide) and using it as a measurement sample. The peak area was measured at 30 ° C. using 1 H-NMR). Then, from the peak area derived from aromatic 1H having a chemical shift of 7 to 9 ppm and the peak area derived from residual amide 1H having a chemical shift of around 11 ppm, the imidization rate (mol%) of the particles containing the imide oligomer was determined. Was calculated.

(3)粒子径分布および平均粒子径の測定
イミドオリゴマーを含有する粒子を水に分散させて測定試料とし、レーザ回折式粒度分布測定装置(日機装(株)製:マイクロトラック)を用いて、イミドオリゴマー含有する粒子の体積平均粒子径分布を測定した。そして、50%累積体積平均粒子径を、イミドオリゴマー含有する粒子の平均粒子径(μm)とした。
(3) Measurement of particle size distribution and average particle size Particles containing an imide oligomer are dispersed in water to prepare a measurement sample, and an imide is used using a laser diffraction type particle size distribution measuring device (manufactured by Nikkiso Co., Ltd .: Microtrac). The volume average particle size distribution of the particles containing the oligomer was measured. Then, the 50% cumulative volume average particle diameter was defined as the average particle diameter (μm) of the particles containing the imide oligomer.

(4)引張試験
(株)島津製作所製のオートグラフAGS-Xを用い、チャック間距離:20mm、TS:5mm/分にて、イミドオリゴマーを含有する粒子から作製された硬化物フィルム(プレス成型品)の引張試験を行い、機械物性(引張弾性率(N/mm)、破断応力(N/mm)、および破断ひずみ(%))を測定した。
(4) Tensile test Using Autograph AGS-X manufactured by Shimadzu Corporation, a cured film (press molding) made from particles containing an imide oligomer at a chuck distance of 20 mm and TS: 5 mm / min. The product) was subjected to a tensile test, and mechanical properties (tensile elastic modulus (N / mm 2 ), fracture stress (N / mm 2 ), and fracture strain (%)) were measured.

(5)溶解度試験
イミドオリゴマーを含有する粒子0.1gにN-メチル-2-ピロリドン(NMP)10gを加えて、濃度が1重量%となるように室温で1時間攪拌した後、目視にて不溶分の有無を確認することにより、溶解度試験を行った。
(5) Solubility test To 0.1 g of particles containing an imide oligomer, 10 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour so that the concentration became 1% by weight, and then visually observed. A solubility test was conducted by confirming the presence or absence of insoluble matter.

(6)粒子形状
イミドオリゴマーを含有する粒子を適量取り、光学顕微鏡(VHX-5000、KEYENCE 社製)を用いて、凝集している粒子の形状を観察した。また、スクリュー管にメタノール3.7gを入れ、約0.1mgのイミドオリゴマーを含有する粒子を添加した後、超音波洗浄装置で超音波を10分間かけた。次いで、得られた懸濁液をパスツールピペットによって採取してガラス板の上に1滴、滴下し、ドラフト中、室温で十分に乾燥させた。そして、粒子一粒の形状は、メタノールを揮発させた後の残存物を、超深度顕微鏡(KEYENCE社製)を用いて観察した。
(6) Particle shape An appropriate amount of particles containing the imide oligomer was taken, and the shape of the aggregated particles was observed using an optical microscope (VHX-5000, manufactured by KEYENCE). Further, 3.7 g of methanol was placed in a screw tube, particles containing about 0.1 mg of imide oligomer were added, and then ultrasonic waves were applied for 10 minutes using an ultrasonic cleaning device. The resulting suspension was then collected with a Pastur pipette, dropped onto a glass plate, dropped and dried thoroughly at room temperature during the draft. Then, the shape of each particle was observed by using an ultra-deep microscope (manufactured by KEYENCE) as a residue after volatilizing methanol.

(7)流動性
イミドオリゴマーを含有する粒子の流動性の評価は、相対比較で、良好(A)、やや良好(B)、普通(C)、使用可(ぎりぎり使用することができる)(D)、不良(E)とした。
(7) Fluidity The evaluation of the fluidity of the particles containing the imide oligomer is good (A), slightly good (B), normal (C), and usable (it can be used at the last minute) (D). ), Defect (E).

(8)残存溶媒率
アミド酸オリゴマーを含有する粒子を約2mg秤量し、TGA-50(島津製作所(株)製)によって、窒素気流下で室温から600℃まで5℃/分で昇温し、ガラス転移温度(Tg)付近で観察された重量減少率を、溶媒の含有率(残存溶媒率)とした。
(8) Residual solvent rate Approximately 2 mg of particles containing the amidic acid oligomer were weighed and heated by TGA-50 (manufactured by Shimadzu Corporation) from room temperature to 600 ° C. at 5 ° C./min under a nitrogen stream. The weight loss rate observed near the glass transition temperature (Tg) was defined as the solvent content (residual solvent rate).

(9)BET比表面積
アミド酸オリゴマーを含有する粒子をTriStar3000(島津製作所(株)製)に投入し、120℃1時間空気中の前処理を行わせたのち、窒素、77KにてBET比表面積の測定を行った。
(9) BET specific surface area Particles containing an amidic acid oligomer were put into TriStar3000 (manufactured by Shimadzu Corporation), pretreated in air at 120 ° C. for 1 hour, and then subjected to pretreatment in air at 120 ° C. and then BET specific surface area at 77K with nitrogen. Was measured.

(10)GPC分子量
アミド酸オリゴマーを含有する粒子のN-メチルピロリドン(0.01MのLiBrを含有する)溶液を作成し、そのサンプル20μLを、脱気装置・ポンプ・カラムオーブン・UV検出器・屈折率検出器を備え付け、Phenogel(カラム、Phenomenex製)を直列に接続したProminence(島津製作所(株)製)にて測定した。校正曲線作成サンプルは標準ポリスチレン(TOSOH社製)とした。
(10) GPC molecular weight Prepare an N-methylpyrrolidone (containing 0.01 M LiBr) solution of particles containing an amid acid oligomer, and use 20 μL of the sample in a deaerator, pump, column oven, UV detector, and so on. The measurement was carried out by Prominence (manufactured by Shimadzu Corporation) equipped with a refractive index detector and connected in series with Phenogen (column, manufactured by Phenomenex). The calibration curve preparation sample was standard polystyrene (manufactured by TOSOH).

〔製造例1〕
温度計および攪拌子を備えた7Lオートクレーブの内側をヒーターで45℃に加温した後、2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(Ph-ODA)1105g(4.0mol)、並びに、1,3-ジオキソラン1650gおよびメタノール1650gの混合溶媒(重量比1:1)を入れ、窒素フローを開始した。2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテルの溶解後、上記オートクレーブに1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物(PMDA)232.6gを、間隔を空けて3回(合計697.8g(3.2mol))加えて、設定温度45℃で3時間、重合反応させることにより、アミド酸オリゴマーを得た。このアミド酸オリゴマーを含む反応溶液に、4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸(PEPA)397.1g(1.6mol)を加え、引き続き1.5時間、反応させることによって末端変性した。これにより、末端変性アミド酸オリゴマーの溶液を得た(固形分濃度(理論値)=2200/5500=約40重量%)。
[Manufacturing Example 1]
After heating the inside of a 7L autoclave equipped with a thermometer and a stir bar to 45 ° C. with a heater, 1105 g (4.0 mol) of 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether (Ph-ODA), and 1, A mixed solvent of 1650 g of 3-dioxolane and 1650 g of methanol (weight ratio 1: 1) was added, and the nitrogen flow was started. After dissolving 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether, 232.6 g of 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid dianhydride (PMDA) was added to the above autoclave three times at intervals (697 in total). 8.8 g (3.2 mol)) was added, and the polymerization reaction was carried out at a set temperature of 45 ° C. for 3 hours to obtain an amic acid oligomer. To the reaction solution containing this amic acid oligomer, 397.1 g (1.6 mol) of 4- (2-phenylethynyl) phthalic anhydride (PEPA) was added, and the reaction was continued for 1.5 hours for terminal denaturation. As a result, a solution of the terminal-modified amic acid oligomer was obtained (solid content concentration (theoretical value) = 2200/5500 = about 40% by weight).

得られた末端変性アミド酸オリゴマーは、上記一般式(2)において、n=0であり、Rが2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル残基で表され、Rが1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物残基で表され、平均してm=4(4量体)である。得られた末端変性アミド酸オリゴマーの溶液を、ワニス(N1)とした。なお、ワニス中の末端変性アミド酸オリゴマーのイミド化率は、ほぼ0%であった。 The obtained terminally modified amic acid oligomer has n = 0 in the above general formula (2), R 1 is represented by a 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether residue, and R 3 is 1,2. , 4,5-benzenetetracarboxylic acid dianhydride residue, on average m = 4 (tetramer). The obtained solution of the terminal-modified amic acid oligomer was referred to as varnish (N1). The imidization rate of the terminal-modified amidic acid oligomer in the varnish was almost 0%.

〔製造例2〕
温度計および攪拌子を備えた3つ口の300mLフラスコに、2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル23.43g(84.8mmol)と、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)82.5gとを入れた。2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテルの溶解後、上記フラスコに9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン3.28g(9.41mmol)を加えて、溶解するまで攪拌した。続いて、上記フラスコに1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物16.44g(75.4mmol)を加えた後、窒素封入して、室温で1.5時間、重合反応させることにより、アミド酸オリゴマーを得た。このアミド酸オリゴマーを含む反応溶液に、4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸9.35g(37.7mmol)とNMP15gとを加え、窒素封入して、室温で1.5時間、反応させることによって末端変性した。さらに、上記フラスコに窒素導入管を取り付け、窒素気流下、200℃で5時間攪拌してイミド結合させた後、冷却することによって、末端変性イミドオリゴマーのNMP溶液を得た(固形分濃度(理論値)=52.5/150=約35重量%)。
[Manufacturing Example 2]
23.43 g (84.8 mmol) of 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether and 82.5 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) in a three-necked 300 mL flask equipped with a thermometer and a stir bar. And put in. After dissolving 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether, 3.28 g (9.41 mmol) of 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene was added to the flask, and the mixture was stirred until it was dissolved. Subsequently, 16.44 g (75.4 mmol) of 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid dianhydride was added to the flask, the mixture was sealed with nitrogen, and the polymerization reaction was carried out at room temperature for 1.5 hours. Obtained an amic acid oligomer. To the reaction solution containing this amic acid oligomer, 9.35 g (37.7 mmol) of 4- (2-phenylethynyl) phthalic anhydride and 15 g of NMP are added, filled with nitrogen, and reacted at room temperature for 1.5 hours. End denatured by. Further, a nitrogen introduction tube was attached to the flask, and the mixture was stirred at 200 ° C. for 5 hours under a nitrogen stream to form an imide bond, and then cooled to obtain an NMP solution of the terminally modified imide oligomer (solid content concentration (theory). Value) = 52.5 / 150 = about 35% by weight).

得られた末端変性イミドオリゴマーは、上記一般式(1)において、Rが2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル残基または9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン残基で表され、Rが9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン残基で表され、RおよびRが1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物残基で表され、平均してm=3.6、n=0.4である。得られた末端変性イミドオリゴマーのNMP溶液を、ワニス(N2)とした。なお、ワニス中の末端変性アミド酸オリゴマーのイミド化率は、ほぼ0%であった。 In the obtained terminally modified imide oligomer, R1 is represented by a 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether residue or a 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene residue in the above general formula (1). R 2 is represented by 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene residues, and R 3 and R 4 are represented by 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid dianhydride residues. On average, m = 3.6 and n = 0.4. The obtained NMP solution of the terminal-modified imide oligomer was referred to as varnish (N2). The imidization rate of the terminal-modified amidic acid oligomer in the varnish was almost 0%.

〔実施例1〕
溶融加工する工程に用いる二軸押出機として、同方向二軸タイプ、スクリュー径25mmφ、最大スクリュー有効長(L/D)60である、MPU25TW((株)テクノベル製)を使用した。この二軸押出機のシリンダー部のヒーター温度を、ワニス投入口(C0)を水冷のみとすると共に、投入口側ブロック(C1)を40℃、上流側の中間ブロック(C4)を80℃、下流側の概ね半分のブロック(C6~C10、DH)を150℃とし、それらの間を、温度勾配をつけて設定した。二軸押出機の下流側末端にダイスは取り付けず、ダイヘッドをオープンとした。スクリュー回転数は10rpmに設定した。この回転数は、滞留時間:約6分間に相当する。
[Example 1]
As a twin-screw extruder used in the melting process, MPU25TW (manufactured by Technobel Co., Ltd.), which is a twin-screw extruder in the same direction, has a screw diameter of 25 mmφ, and has a maximum effective screw length (L / D) of 60, was used. The heater temperature of the cylinder of this twin-screw extruder is set to water cooling only for the varnish inlet (C0), 40 ° C for the inlet side block (C1), 80 ° C for the upstream intermediate block (C4), and downstream. Approximately half of the blocks (C6 to C10, DH) on the side were set to 150 ° C., and a temperature gradient was set between them. The die head was opened without attaching a die to the downstream end of the twin-screw extruder. The screw rotation speed was set to 10 rpm. This rotation speed corresponds to a residence time: about 6 minutes.

ワニス投入口(C0)からワニス(N1)を投入したところ、二軸押出機の下流側末端から黄色のパウダーが吐出された。得られたパウダーにブロッキングは認められず、使用可の流動性を有していた。溶解度試験において、不溶分は確認されなかった。このパウダーを上述した各種試験方法で測定したところ、イミド化率は7.1mol%、平均粒子径は55μm(単一ピーク)、粒子形状は不定形であった。従って、当該パウダーはアミド酸オリゴマーを含有する不定形粒子であった。 When the varnish (N1) was charged from the varnish charging port (C0), yellow powder was discharged from the downstream end of the twin-screw extruder. No blocking was observed in the obtained powder, and it had a usable fluidity. No insoluble matter was confirmed in the solubility test. When this powder was measured by the various test methods described above, the imidization rate was 7.1 mol%, the average particle size was 55 μm (single peak), and the particle shape was amorphous. Therefore, the powder was amorphous particles containing an amic acid oligomer.

また、このパウダーを、325℃に加温したホットプレスに投入して予熱し、溶融したことを確認した後、徐々に加圧して、ポンピングでエア抜き操作を繰り返した。その後、所定圧力をかけながら加温し、370℃に到達してから1時間、加熱・加圧して得られた硬化物フィルム(プレス成型品)に関して、引張試験を行うことによって機械物性(引張弾性率、破断応力、および破断ひずみ)を測定したところ、良好な物性を示した。結果をまとめて表1に示す。 Further, this powder was put into a hot press heated to 325 ° C. to preheat it, and after confirming that it had melted, the powder was gradually pressurized and the air bleeding operation was repeated by pumping. After that, the cured product film (press molded product) obtained by heating and pressurizing for 1 hour after reaching 370 ° C. by heating while applying a predetermined pressure is subjected to a tensile test to obtain mechanical properties (tensile elastic modulus). When the rate, breaking stress, and breaking strain) were measured, good physical properties were shown. The results are summarized in Table 1.

〔実施例2〕
二軸押出機のシリンダー部のヒーター温度を、ワニス投入口(C0)を水冷のみとすると共に、投入口側ブロック(C1)を40℃、上流側の中間ブロック(C4)を80℃、下流側の概ね半分のブロック(C6~C10、DH)を150℃とし、それらの間を、温度勾配をつけて設定した。スクリュー回転数は30rpmに設定した。この回転数は、滞留時間:約3分間に相当する。それ以外は、実施例1と同様の条件で、ワニス投入口(C0)からワニス(N1)を投入した。
[Example 2]
As for the heater temperature of the cylinder of the twin-screw extruder, the varnish inlet (C0) is only water-cooled, the inlet side block (C1) is 40 ° C, the upstream intermediate block (C4) is 80 ° C, and the downstream side. About half of the blocks (C6 to C10, DH) were set to 150 ° C., and a temperature gradient was set between them. The screw rotation speed was set to 30 rpm. This rotation speed corresponds to a residence time: about 3 minutes. Other than that, the varnish (N1) was charged from the varnish charging port (C0) under the same conditions as in Example 1.

ワニス投入口(C0)からワニス(N1)を投入したところ、二軸押出機の下流側末端から黄色のパウダーが吐出された。得られたパウダーにブロッキングは認められず、使用可の流動性を有していた。溶解度試験において、不溶分は確認されなかった。このパウダーを上述した各種試験方法で測定したところ、イミド化率は20.0mol%、平均粒子径は48μm(単一ピーク)、粒子形状は不定形であった。従って、当該パウダーはアミド酸オリゴマーを含有する不定形粒子であった。 When the varnish (N1) was charged from the varnish charging port (C0), yellow powder was discharged from the downstream end of the twin-screw extruder. No blocking was observed in the obtained powder, and it had a usable fluidity. No insoluble matter was confirmed in the solubility test. When this powder was measured by the various test methods described above, the imidization rate was 20.0 mol%, the average particle size was 48 μm (single peak), and the particle shape was amorphous. Therefore, the powder was amorphous particles containing an amic acid oligomer.

また、このパウダーから実施例1と同様の条件で得られた硬化物フィルムに関して、引張試験を行うことによって機械物性を測定したところ、良好な物性を示した。結果をまとめて表1に示す。 Further, when the mechanical physical characteristics of the cured film obtained from this powder under the same conditions as in Example 1 were measured by conducting a tensile test, good physical characteristics were shown. The results are summarized in Table 1.

〔比較例1〕
二軸押出機のシリンダー部のヒーター温度を、ワニス投入口(C0)を水冷のみとすると共に、投入口側ブロック(C1)を40℃、上流側の中間ブロック(C4)を80℃、下流側の概ね半分のブロック(C6~C10、DH)を200℃とし、それらの間を、温度勾配をつけて設定した。スクリュー回転数は30rpmに設定した。この回転数は、滞留時間:約3分間に相当する。それ以外は、実施例1と同様の条件で、ワニス投入口(C0)からワニス(N1)を投入した。
[Comparative Example 1]
As for the heater temperature of the cylinder of the twin-screw extruder, the varnish inlet (C0) is only water-cooled, the inlet side block (C1) is 40 ° C, the upstream intermediate block (C4) is 80 ° C, and the downstream side. About half of the blocks (C6 to C10, DH) were set to 200 ° C., and a temperature gradient was set between them. The screw rotation speed was set to 30 rpm. This rotation speed corresponds to a residence time: about 3 minutes. Other than that, the varnish (N1) was charged from the varnish charging port (C0) under the same conditions as in Example 1.

ワニス投入口(C0)からワニス(N1)を投入したところ、二軸押出機の下流側末端から黄色のパウダーが吐出された。得られたパウダーにブロッキングは認められず、普通の流動性を有していた。溶解度試験において、不溶分は確認されなかった。このパウダーを上述した各種試験方法で測定したところ、イミド化率は91.8mol%、平均粒子径は54μm(ショルダーを有する単一ピーク)、粒子形状は不定形であった。従って、当該パウダーは、本発明のアミド酸オリゴマーを含有する不定形粒子ではなかった。結果をまとめて表1に示す。 When the varnish (N1) was charged from the varnish charging port (C0), yellow powder was discharged from the downstream end of the twin-screw extruder. No blocking was observed in the obtained powder, and it had normal fluidity. No insoluble matter was confirmed in the solubility test. When this powder was measured by the various test methods described above, the imidization rate was 91.8 mol%, the average particle size was 54 μm (single peak with a shoulder), and the particle shape was amorphous. Therefore, the powder was not an amorphous particle containing the amic acid oligomer of the present invention. The results are summarized in Table 1.

〔比較例2〕
二軸押出機を使用せず、ワニス(N1)をガラス容器に注ぎ、45℃に設定した真空オーブン内に18時間静置した後、さらに、250℃に設定した熱風オーブンに1時間静置して、黄色固体を得た。即ち、パウダーは得られなかった。
[Comparative Example 2]
Without using a twin-screw extruder, varnish (N1) was poured into a glass container and allowed to stand in a vacuum oven set at 45 ° C for 18 hours, and then left in a hot air oven set at 250 ° C for 1 hour. And obtained a yellow solid. That is, no powder was obtained.

この固体を切り出し、上述した各種試験方法で測定したところ、イミド化率は99.9%であった。溶解度試験において、不溶分は確認されなかった。また、この固体から、実施例1と同じ条件で得られた硬化物フィルムについて、引張試験により機械物性を測定した。結果をまとめて表1に示す。 When this solid was cut out and measured by the various test methods described above, the imidization rate was 99.9%. No insoluble matter was confirmed in the solubility test. Further, the mechanical properties of the cured film obtained from this solid under the same conditions as in Example 1 were measured by a tensile test. The results are summarized in Table 1.

〔比較例3〕
ワニス(N2)100gをメタノール720gに投入し、析出した粉体を濾別した。得られた粉体をメタノール480gで30分間洗浄することを5回繰り返した後、粉体を濾別した。得られた粉体を120℃で1日間、減圧乾燥することにより、顆粒状の末端変性イミドオリゴマーを得た。さらに、得られた顆粒状の末端変性イミドオリゴマーを、ハンマーミルで粉砕することにより、末端変性イミドオリゴマーパウダーを得た。
[Comparative Example 3]
100 g of varnish (N2) was put into 720 g of methanol, and the precipitated powder was filtered off. The obtained powder was washed with 480 g of methanol for 30 minutes repeatedly 5 times, and then the powder was separated by filtration. The obtained powder was dried under reduced pressure at 120 ° C. for 1 day to obtain granular terminal-modified imide oligomers. Further, the obtained granular terminal-modified imide oligomer was pulverized with a hammer mill to obtain a terminal-modified imide oligomer powder.

得られたパウダーにブロッキングは認められず、使用可の流動性を有していた。溶解度試験において、不溶分は確認されなかった。このパウダーを上述した各種試験方法で測定したところ、イミド化率は98.2mol%、平均粒子径は71μm(単一ピーク)、粒子形状は不定形であった。また、このパウダーから、実施例1と同じ条件で得られた硬化物フィルムについて、引張試験により機械物性を測定したところ、良好な物性であった。結果をまとめて表1に示す。 No blocking was observed in the obtained powder, and it had a usable fluidity. No insoluble matter was confirmed in the solubility test. When this powder was measured by the various test methods described above, the imidization rate was 98.2 mol%, the average particle size was 71 μm (single peak), and the particle shape was amorphous. Further, the mechanical properties of the cured film obtained from this powder under the same conditions as in Example 1 were measured by a tensile test and found to be good. The results are summarized in Table 1.

Figure 2022053323000009
Figure 2022053323000009

〔結果に対する考察〕
実施例1~実施例2を比較すると、押出機のヒーター温度(下流側の概ね半分のブロック(C7~C10)の設定温度を指す。以下同じ)を150℃に設定することで、得られるパウダー(アミド酸オリゴマーを含有する不定形粒子)のイミド化率をおおむね20mol%以下にすることが可能であり、粉体の流動性も不可ではないことが分かる。また、前記した押出機のヒーター温度が同一であっても、スクリュー回転数を制御することで、イミド化率を制御できることが分かる。
[Consideration for results]
Comparing Examples 1 and 2, the powder obtained by setting the heater temperature of the extruder (referring to the set temperature of approximately half the blocks (C7 to C10) on the downstream side; the same applies hereinafter) to 150 ° C. It can be seen that the imidization rate of (atypical particles containing an amic acid oligomer) can be made to be approximately 20 mol% or less, and the fluidity of the powder is not impossible. Further, it can be seen that the imidization rate can be controlled by controlling the screw rotation speed even if the heater temperature of the extruder is the same.

この中では、実施例2に示す硬化物の物性において、特に破断歪みの値が大きく、機械物性に優れていることが分かる。その理由は不明ではあるが、部分的にイミド化した成分であるイミドオリゴマーは溶融しにくいためドメインを形成し、アミド酸オリゴマーは溶融しやすいためマトリクスを形成し、架橋にも粗密が出来ることで柔軟で粘り強い構造となり、弾性率をそれほど悪化させずに破断伸びを向上させたものと推測している。つまり、機械物性の観点からは、イミド化率には最適点が存在するものと推測している。 Among them, it can be seen that in the physical properties of the cured product shown in Example 2, the value of the breaking strain is particularly large and the mechanical properties are excellent. Although the reason is unknown, the imide oligomer, which is a partially imidized component, forms a domain because it is difficult to melt, and the amic acid oligomer forms a matrix because it is easy to melt, and it is possible to make the crosslinks coarse and dense. It is presumed that the structure is flexible and tenacious, and the elongation at break is improved without significantly deteriorating the elastic coefficient. That is, from the viewpoint of mechanical characteristics, it is presumed that the imidization rate has an optimum point.

また、実施例1~2と比較例1とを比較すると、前記した押出機のヒーター温度を200℃に上げることで、イミド化率が本発明で上限とされる80%を超えるほど著しく向上し、アミド酸オリゴマーを含有する粒子が得られなくなることが分かる。 Further, comparing Examples 1 and 2 with Comparative Example 1, by raising the heater temperature of the above-mentioned extruder to 200 ° C., the imidization rate is remarkably improved so as to exceed the upper limit of 80% in the present invention. , It can be seen that particles containing an amic acid oligomer cannot be obtained.

実施例1~2で得られたアミド酸オリゴマーを含有する不定形粒子から作製された硬化物フィルムの物性と、比較例2で得られたワニスから作製された硬化物フィルムの物性とを比較すると、実施例1と比較例2では類似の物性を示すことが分かる。しかしながら、比較例2では、ワニス(N1)から固体を得るのに19時間以上を要しており、効率性に劣る。しかも、比較例2では、得られた固体を切り出してから硬化物フィルムに加工するという手間を要し、加工性および取り扱い性にも劣る。これに対して、実施例1~2では、効率性、加工性および取り扱い性に優れることが分かる。 Comparing the physical characteristics of the cured product film produced from the amorphous particles containing the amic acid oligomer obtained in Examples 1 and 2 with the physical characteristics of the cured product film produced from the varnish obtained in Comparative Example 2. It can be seen that Example 1 and Comparative Example 2 show similar physical properties. However, in Comparative Example 2, it takes 19 hours or more to obtain a solid from the varnish (N1), which is inferior in efficiency. Moreover, in Comparative Example 2, it takes time and effort to cut out the obtained solid and then process it into a cured film, which is inferior in processability and handleability. On the other hand, it can be seen that Examples 1 and 2 are excellent in efficiency, processability and handleability.

比較例3では、従来の製造方法(粉砕法)で末端変性イミドオリゴマーパウダーを得ている。実施例1~2で得られた硬化物フィルムの物性と、比較例3で得られた硬化物フィルムの物性とを比較すると、比較例3のほうが伸びが小さく硬い物性を示すことが分かる。また、比較例3では、ワニス(N2)から再沈殿を行ってパウダーを得るのに大量のメタノールと共に長時間を要し、効率性に劣る。しかも、比較例3では、パウダーを得るのにハンマーミル(粉砕機)で粉砕するという手間を要し、加工性および取り扱い性にも劣る。これに対して、実施例1~2では、効率性、加工性および取り扱い性に優れることが分かる。 In Comparative Example 3, a terminal-modified imide oligomer powder is obtained by a conventional production method (pulverization method). Comparing the physical characteristics of the cured product film obtained in Examples 1 and 2 with the physical characteristics of the cured product film obtained in Comparative Example 3, it can be seen that Comparative Example 3 exhibits smaller elongation and harder physical properties. Further, in Comparative Example 3, it takes a long time together with a large amount of methanol to reprecipitate from the varnish (N2) to obtain a powder, which is inferior in efficiency. Moreover, in Comparative Example 3, it takes time and effort to crush the powder with a hammer mill (crusher) to obtain the powder, and the processability and handleability are also inferior. On the other hand, it can be seen that Examples 1 and 2 are excellent in efficiency, processability and handleability.

本発明は、成形性に優れ、耐熱性を有し、機械的特性および電気的特性等にも優れていることから、航空機、宇宙産業用機器、電気電子機器、一般産業用途および車輌用エンジン(周辺)部材等の広い分野で素材(耐熱複合材)として利用可能である。 Since the present invention has excellent moldability, heat resistance, mechanical properties, electrical properties, and the like, the present invention is used for aircraft, space industry equipment, electrical and electronic equipment, general industrial use, and vehicle engines. It can be used as a material (heat-resistant composite material) in a wide range of fields such as peripheral) members.

Claims (8)

下記一般式(2)で表されるアミド酸オリゴマー(A)中のアミド酸単位の一部がイミド環に変換されており、イミド化率が1%~80%であるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有し、水中に分散させて測定した平均粒子径が100~500μmの範囲内である不定形粒子。
Figure 2022053323000010

(一般式(2)中、RおよびRは、互いに同一または互いに異なっていてもよい二価の芳香族ジアミン残基を表し、RおよびRは、互いに同一または互いに異なっていてもよい四価の芳香族テトラカルボン酸残基を表し、RおよびRは、何れか一方が水素原子であり、他方がフェニル基であり、mおよびnは、1≦m、0≦n、1≦m+n≦20および0.05≦m/(m+n)≦1の関係を満たし、繰り返し単位の配列は、ブロック、ランダムの何れであってもよい。)
Amid acid having an imide group in which a part of the amid acid unit in the amid acid oligomer (A) represented by the following general formula (2) is converted into an imide ring and the imidization rate is 1% to 80%. Atypical particles containing an oligomer (P) and having an average particle diameter in the range of 100 to 500 μm measured by dispersing in water.
Figure 2022053323000010

(In general formula (2), R 1 and R 2 represent divalent aromatic diamine residues that may be the same or different from each other, and R 3 and R 4 may be the same or different from each other. Representing a good tetravalent aromatic tetracarboxylic acid residue, R 5 and R 6 are one of which is a hydrogen atom and the other of which is a phenyl group, where m and n are 1 ≦ m, 0 ≦ n, The relationship of 1 ≦ m + n ≦ 20 and 0.05 ≦ m / (m + n) ≦ 1 is satisfied, and the sequence of repeating units may be block or random.)
20重量%以下の溶媒を含有する請求項1に記載の不定形粒子。 The amorphous particle according to claim 1, which contains 20% by weight or less of a solvent. 溶媒が、アルコール系溶媒とエーテル系溶媒との混合溶媒、ヒドロキシエーテル系溶媒の単独溶媒、アルコール系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒、エーテル系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒、または、アルコール系溶媒とエーテル系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒であって、その沸点(混合溶媒では各々の単独溶媒での沸点)が130℃以下である請求項2に記載の不定形粒子。 The solvent is a mixed solvent of an alcohol-based solvent and an ether-based solvent, a single solvent of a hydroxy-ether-based solvent, a mixed solvent of an alcohol-based solvent and a hydroxy-ether-based solvent, a mixed solvent of an ether-based solvent and a hydroxy-ether-based solvent, or a mixed solvent. The amorphous particle according to claim 2, which is a mixed solvent of an alcohol solvent, an ether solvent and a hydroxy ether solvent, and the boiling point thereof (the boiling point of each single solvent in the mixed solvent) is 130 ° C. or lower. .. 溶媒がメタノールと1,3-ジオキソランとの混合溶媒である請求項3に記載の不定形粒子。 The amorphous particle according to claim 3, wherein the solvent is a mixed solvent of methanol and 1,3-dioxolane. 下記一般式(2)で表されるアミド酸オリゴマー(A)中のアミド酸単位の一部がイミド環に変換されており、イミド化率が0~1%であるイミド基含有アミド酸オリゴマー(P)の溶液を溶融加工する工程を含む請求項1に記載の不定形粒子の製造方法。
Figure 2022053323000011

(一般式(2)中、RおよびRは、互いに同一または互いに異なっていてもよい二価の芳香族ジアミン残基を表し、RおよびRは、互いに同一または互いに異なっていてもよい四価の芳香族テトラカルボン酸残基を表し、RおよびRは、何れか一方が水素原子であり、他方がフェニル基であり、mおよびnは、1≦m、0≦n、1≦m+n≦20および0.05≦m/(m+n)≦1の関係を満たし、繰り返し単位の配列は、ブロック、ランダムの何れであってもよい。)
An imide group-containing amid acid oligomer (a imide group-containing amid acid oligomer in which a part of the amid acid unit in the amid acid oligomer (A) represented by the following general formula (2) is converted into an imide ring and the imidization ratio is 0 to 1%. The method for producing an amorphous particle according to claim 1, which comprises a step of melting the solution of P).
Figure 2022053323000011

(In general formula (2), R 1 and R 2 represent divalent aromatic diamine residues that may be the same or different from each other, and R 3 and R 4 may be the same or different from each other. Representing a good tetravalent aromatic tetracarboxylic acid residue, R 5 and R 6 are one of which is a hydrogen atom and the other of which is a phenyl group, where m and n are 1 ≦ m, 0 ≦ n, The relationship of 1 ≦ m + n ≦ 20 and 0.05 ≦ m / (m + n) ≦ 1 is satisfied, and the sequence of repeating units may be block or random.)
上記溶融加工を250℃以下の温度で行う請求項5に記載の不定形粒子の製造方法。 The method for producing amorphous particles according to claim 5, wherein the melting process is performed at a temperature of 250 ° C. or lower. 溶融加工の際に押出機を使用する請求項6に記載の不定形粒子の製造方法。 The method for producing amorphous particles according to claim 6, wherein an extruder is used during melt processing. 押出機内の滞留時間が1~30分間である請求項7に記載の不定形粒子の製造方法。












The method for producing amorphous particles according to claim 7, wherein the residence time in the extruder is 1 to 30 minutes.












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