JP2551227B2 - 顆粒状芳香族ポリイミド樹脂の製造方法 - Google Patents

顆粒状芳香族ポリイミド樹脂の製造方法

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JP2551227B2 JP28281890A JP28281890A JP2551227B2 JP 2551227 B2 JP2551227 B2 JP 2551227B2 JP 28281890 A JP28281890 A JP 28281890A JP 28281890 A JP28281890 A JP 28281890A JP 2551227 B2 JP2551227 B2 JP 2551227B2
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、色調の改善された顆粒状芳香族ポリイミド
樹脂の製造方法に関するものである。
<従来の技術> 芳香族ポリイミド樹脂は、その優れた耐熱性、機械特
性などのために、電気・電子機器産業、自動車産業など
において重要な位置を占めており、特に近年、機器の高
速化、高性能化が進むにつれて必要不可欠な素材となり
つつある。これらの芳香族ポリイミド樹脂は通常焼結成
形法で成形されるが、この時原料粉末のままでは扱いに
くいため、造粒操作によって顆粒状とする必要がある。
顆粒化する手法としては、スプレードライ法、攪拌転
動造粒法等があるが、いずれの場合も粉末に溶媒を加え
る必要があり、例えば特願平1−79852号には、トルエ
ン/アセトン混合溶媒あるいは水を用いてスプレードラ
イ法で顆粒化する手法が開示されている。
<発明が解決しようとする課題> しかしながら、溶媒として有機溶剤を用いた場合に
は、引火の危険性、人体に対する安全性、経済性等の面
から問題があり、水系の方が好ましい。ところが水を用
いて顆粒化すると、成形後に色調が黒色化するか、ある
いは黒い斑点状物を生じるという問題がある。
そこで本発明は、これら従来の造粒方法の持つ欠点を
解決し、溶媒として水を用い、かつ黒色化することのな
い顆粒状芳香族ポリイミド樹脂の製造方法の取得を課題
とする。
<課題を解決するための手段> 上記課題は水と少量の含窒素複素環式化合物からなる
混合溶媒を加えて造粒することにより、解決した。
すなわち本発明は、芳香族ポリイミド樹脂粉末に、
(A)水99.95〜80重量%、(B)含窒素複素環式化合
物0.05〜20重量%からなる混合溶媒を加えて造粒するこ
とを特徴とする顆粒状芳香族ポリイミド樹脂の製造方法
を提供するものである。
本発明で用いる芳香族ポリイミド樹脂の製造法は公知
であり、例えば特公昭39−22196号公報にその詳細が開
示されているが、芳香族テトラカルボン酸2無水物と芳
香族ジアミンまたは芳香族ジイソシアネートとを有機極
性溶媒(例えば、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチ
ルアセトアミド、ジグライム等)中で反応させ、得られ
たポリアミド酸を脱水イミド閉環することにより製造す
ることができる。ここで用いる芳香族テトラカルボン酸
2無水物の具体例としては、ピロメリット酸2無水物、
3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸2無水
物、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸2無水
物、2,3,3′,4′−ビフェニルテトラカルボン酸2無水
物、2,2′,3,3′−ビフェニルテトラカルボン酸2無水
物、3,3′,4,4′−ジフェニルエーテルテトラカルボン
酸2無水物、3,3′,4,4′−ジフェニルスルホンテトラ
カルボン酸2無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフ
ェニル)プロパン2無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボ
キシフェニル)ヘキサフロロプロパン2無水物、1,2,5,
6−ナフタレンテトラカルボン酸2無水物、2,3,6,7−ナ
フタレンテトラカルボン酸2無水物、1,4,5,8−ナフタ
レンテトラカルボン酸2無水物等が挙げられる。またこ
れらの酸2無水物は、その誘導体であるカルボン酸、エ
ステル、酸クロライド等の形で用いることもできる。
芳香族ジアミンおよび芳香族ジイソシアネートの具体
例としては、p−フェニレンジアミン、m−フェニレン
ジアミン、2−クロロ−p−フェニレンジアミン、ベン
ジジン、2−クロロベンジジン、4,4′−ジアミノジフ
ェニルメタン、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、
3,4′−ジアミノジフェニルエーテル、3,3′−ジアミノ
ジフェニルエーテル、4,4′−ジアミノジフェニルスル
ホン、3,3′−ジアミノジフェニルスルホン、4,4′−ジ
アミノジフェニルケトン、3,3′−ジアミノジフェニル
ケトン、4,4′−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4′
−ジアミノターフェニル、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、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、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ス
ルホン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニ
ル]ケトン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキ
シ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミ
ノフェノキシ)フェニル]ヘキサフロロプロパン、4,
4′−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル等およ
びこれらのジイソシアネート体が挙げられる。
中でも好ましい芳香族ポリイミド樹脂は、ピロメリッ
ト酸2無水物と4,4′−ジアミノジフェニルエーテルよ
り得られる下記構造を持つポリイミドである。
ここで、イミド基の部分がその閉環前駆体であるアミ
ド酸の状態にとどまっている物も含まれるが、成形時の
ガス発生を防ぐためには、80%以上イミド化されている
ことが好ましい。
またこれらの芳香族ポリイミド樹脂は、平均粒径20μ
m以下の微粉末であることが好ましい。
本発明で用いる含窒素複素環式化合物の具体例として
は、ピリジン、α−ピコリン、β−ピコリン、γ−ピコ
リン、2,3−ルチジン、2,4−ルチジン、2,5−ルチジ
ン、2,6−ルチジン、3,4−ルチジン、3,5−ルチジン、
β−コリジン、γ−コリジン、N−メチルイミダゾー
ル、ピリミジン、ピラジン、1,3,5−トリアジン、キノ
リン、イソキノリン、4−メチルキノリン、6−メチル
キノリン、7−メチルキノリン、8−メチルキノリン、
キノキサリン、キナゾリン、等が挙げられるが、なかで
もピリジンが好ましい。これらの化合物を水に対して添
加しておくと、造粒後の成形品が黒色化することなく、
黒い斑点状物も生じないことが見出された。
含窒素複素環式化合物の添加量は、水に対して0.05〜
20重量%が良く、好ましくは0.1〜10重量%が良い。0.0
5重量%未満では添加効果が乏しく好ましくなく、20重
量%を越えると成形品強度が低下するため好ましくな
い。
この水/含窒素複素環式化合物混合溶媒を用いて造粒
する方法としては、スプレードライ法、攪拌転動造粒法
等の方法がある。スプレードライ法の場合にはポリイミ
ド樹脂粉末に、水/含窒素複素環式化合物混合溶媒を加
えてスラリー状とした後、スプレードライヤーにかけて
顆粒化する。また、攪拌転動造粒法の場合には、ポリイ
ミド樹脂粉末を造粒機中で攪拌しながら、水/含窒素複
素環式化合物混合溶媒を徐々に添加して顆粒化する。成
形時のハンドリング性からみて、顆粒の平均粒径は30〜
1000μmが好ましく、特に150〜1000μmが好ましい。
また顆粒保持性を上げるために、好ましくはバインダー
を添加すると良いが、そのようなバインダーの例として
は、ワックス、ステアリン酸、各種エステル類、ポリビ
ニルアルコール、メチルセルロース等が挙げられる。
本発明の組成物には、必要に応じて充填剤を配合し、
種々の特性、例えば耐熱性、機械特性、摺動特性、電気
特性、難燃性、耐薬品性等を改良することができるが、
そのような充填剤の例としては、黒鉛、フッ素樹脂、二
硫化モリブデン、窒化ホウ素、マイカ、タルク、ガラス
繊維、炭素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウム繊
維、アルミニウム、銀、銅、鉛、各種金属酸化物等が挙
げられる。
<実施例> 以下に実施例を挙げて、本発明をさらに詳述する。な
お実施例中における成形は以下のようにして行った。す
なわち、金型中に樹脂を充填し、室温において3000kgf/
cm2の圧力をかけ圧粉体を成形する。つぎにこの圧粉体
を窒素置換オーブンにいれ、50℃から450℃まで5時間
で昇温し、さらに450℃で1時間熱処理した。こうして
得られた成形品から65mm×13mm×3mmの試験片を切出
し、曲げ試験に供した。
製造例1 ポリイミド−Aの製造 4,4′−ジアミノジフェニルエーテル(DDE)60.07g
(0.3モル)を1200gのN,N−ジメチルアセトアミド(DMA
c)に溶解し、これにピロメリット酸2無水物(PMDA)6
5.44g(0.3モル)を徐々に加えた。添加終了後、さらに
1時間攪拌を続けたところ、ηinh(DMAc中、濃度0.5g/
dl、30℃で測定)が2.00のポリアミド酸溶液が得られ
た。次にこれを30℃に温調し、3000gのアセトンを加え
て均一な溶液とした。激しく攪拌しながら、無水酢酸20
0gおよびピリジン200gを加えたところ、ポリイミドの黄
色い粉末が析出したので、これを過、アセトン洗浄し
た後、真空中160℃で15時間乾燥し、ポリイミド−A粉
末(以下PI−Aと称する)を得た。
製造例2 ポリイミド−Bの製造 製造例1において、テトラカルボン酸成分として、PM
DA43.63g(0.2モル)およびベンゾフェノンテトラカル
ボン酸2無水物32.22g(0.1モル)の混合物を用いる他
は、実質的に同様な方法で重合を行い、ポリイミド−B
粉末(以下PI−Bと称する)を得た。
製造例3 ポリイミド−Cの製造 製造例1において、ジアミン成分として、パラフェニ
レンジアミン16.22g(0.15モル)および、ビス[4−
(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン64.87g
(0.15モル)の混合物を用い、またテトラカルボン酸成
分として、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸
2無水物88.27g(0.3モル)を用いる他は実質的に同様
な方法で重合を行い、ポリイミド−C粉末(以下PI−C
と称する)を得た。
実施例1,2および比較例1,2 PI−A100重量部およびステアリン酸亜鉛3重量部を表
1に示す組成の水/ピリジン混合溶媒中に、固形分濃度
15重量%となるように分散させた。これをスプレードラ
イヤーにかけ、温度130℃、風量3m3/min、液送量50ml/m
inの条件でスプレードライしたところ、いずれも平均粒
径約200μmの顆粒が得られた。
これを成形後、曲げ試験を行ったところ、実施例1,2
の成形品は黒色化せず、強度も良好であった。
一方ピリジンを用いない比較例1の成形品は表面に黒
い斑点状物が数多く見られ、色調の良くないものであっ
た。また、ピリジンを30重量%添加した比較例2の成形
品は、色調は良いものの強度が大きく低下していた。
実施例3,4および比較例3 PI−B100重量部およびステアリン酸亜鉛3重量部に対
して、溶媒として水/γ−ピコリン混合溶媒を用い実施
例1と同様に顆粒化を行った。
結果を表2に示したが、γ−ピコリンを添加した実施
例3,4の成形品は、色調が良好であり、強度も高かっ
た。一方、γ−ピコリンを用いない比較例3では、成形
品に黒い斑点状物が発生し、不良であった。
実施例5および比較例4 PI−C100重量部およびステアリン酸亜鉛3重量部に対
して、溶媒として水/イソキノリン混合溶媒を用い実施
例1と同様に顆粒化を行った。
結果を表3に示したが、イソキノリンを添加した実施
例5の成形品は、色調が良好であり、強度も高かった。
一方、イソキノリンを用いない比較例4では、成形品に
黒い斑点状物が発生し、不良であった。
実施例6〜8 PI−A100重量部およびステアリン酸亜鉛3重量部に対
して、溶媒として表4に示す水/含窒素複素環式化合物
混合溶媒を用い実施例1と同様に顆粒化を行った。
結果を表4に示したが、含窒素複素環式化合物を添加
した実施例の成形品は、色調が良好であった。一方、水
のみで顆粒化した比較例1では、成形品に黒い斑点状物
が発生し、不良であった。
<発明の効果> 実施例および比較例から明らかなように、本発明の製
造方法によると、水で顆粒化を行っても成形品が黒色化
することがない。従って、有機溶媒を用いる必要がなく
なり、作業性が大幅に改善される。
こうして得られたポリイミド成形品は、優れた耐熱
性、機械特性、摺動特性等を有しており、電気・電子部
品、自動車部品、事務機器部品、宇宙・航空機部品など
に有用である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】芳香族ポリイミド樹脂粉末に、(A)水9
    9.95〜80重量%、(B)含窒素複素環式化合物0.05〜20
    重量%からなる混合溶媒を加えて造粒することを特徴と
    する顆粒状芳香族ポリイミド樹脂の製造方法。
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