JP2644363B2 - ポリイミド系樹脂組成物 - Google Patents

ポリイミド系樹脂組成物

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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、成形用樹脂組成物に関する。更に詳しく
は、耐熱性、耐薬品性、機械的強度などに優れ、かつ成
形加工性に優れたポリイミド系の成形用樹脂組成物に関
する。
〔従来技術の説明〕
従来からポリイミドはその高耐熱性に加え、力学的強
度、寸法安定性が優れ、難燃性、電気絶縁性などを併せ
持つために、電気電子機器、宇宙航空用機器、輸送機器
などの分野で利用されており、今後も耐熱性が要求され
る分野に広く用いられることが期待されている。
従来優れた特性を示すポリイミドが種々開発されてい
る。しかしながら、耐熱性に優れていても、明瞭なガラ
ス転移温度を有しないために、成形材料として用いる場
合には焼結成形などの特殊な手法を用いて加工しなけれ
ばならないとか、また加工性は優れているが、ガラス転
移温度が低く、しかもハロゲン化炭化水素に可溶で、耐
熱性、耐溶剤性の面からは満足がゆかないとか、性能に
一長一短があった。
〔発明が解決しようとする課題〕 本発明の目的は、ポリイミドが本来有する優れた特性
に加え、著しく成形加工性の良好なポリイミド系樹脂組
成物を得ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは前記課題を解決するために鋭意研究を行
った結果、新規ポリイミドと特定量のポリエステルとを
含むポリイミド系樹脂組成物が特に前記目的に有効であ
ることを見出し、本発明を完成した。
本発明者らは先に機械的強度、熱的性質、電気的性
質、耐溶剤性などに優れ、かつ耐熱性を有するポリイミ
ドとして、下記式(I) (式中Rは炭素数2以上の脂肪族基、環式脂肪族基、単
環式芳香族基、縮合多環式芳香族基、芳香族基が直接又
は架橋員により相互に連結された非縮合多環式芳香族基
からなる群より選ばれた4価の基をわ表す。) で表わされる繰り返し単位を有する樹脂を見出した。
(特開昭62−50372、特開平1−221430、特願昭63−315
087、326327、334653等)。上記のポリイミドは、従来
公知のポリイミドと異なり、良好な熱可塑剤を有し、押
し出し成形、射出成形等の溶融成形法による加工が可能
である。しかしながらポリエチレンテレフタレート、ポ
リブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルフォン、
ポリスルフォン、ポリフェニレンスルフィドなどに代表
される通常のエンジニアリングプラスチックに比較する
と耐熱性やその他の特性に於いてはるかに優れているも
のの、成形加工性はそれらの樹脂に未だ及ばない。
本発明の目的は、ポリイミドが本来有する特性を損な
うことなく、溶融時流動性の面に於いて極めて優れた成
形用のポリイミド系樹脂組成物を提供することにある。
すなわち、本発明は (1).一般式(I) (式中、Rは からなる群より選ばれた4価の基を表わす。) で表される繰り返し単位よりなるポリイミド99.9〜50重
量%と、下記式〜で表される繰り返し単位よりなる
群より選ばれたポリエステル樹脂、あるいは、下記の
〜の各グループのそれぞれの繰り返し単位の組み合わ
せからなる3成分系または4成分系の共重合体よりなる
ポリエステル樹脂0.1〜50重量%との樹脂組成物、 (式中、Xは水素、フッ素、塩素、臭素またはメチル基
を表す。) (上記の式中、2個のカルボニル基を有するものは、2
個のカルボニル基は互いにオルト位、メタ位またはパラ
位を占め、また、これらの混合物でもよい。) および (2).ポリエステルが420℃以下の温度で異方性メル
ト相を形成しうるポリエステルである上記第(1)項の
樹脂組成物である。
本発明で使用されるポリイミドの製造は前述の特開昭
63−50372、特開平1−221430、特願昭63−315087、326
327、334653等に記載された方法により行われる。
すなわち、式(II) で表わされる芳香族ジアミン即ち、1,4−ビス〔4−
(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル〕ベンゼン及び/
または、1,3−ビス〔4−3−アミノフェノキシ)ベン
ゾイル〕ベンゼンと一種類以上のテトラカルボン酸二無
水物の反応によって得られる。これらのジアミンは、二
種類混合して使用してもよい。
なお、本発明の方法のポリイミドの良好な物性を損な
わない範囲で、上記ジアミンの一部を他の公知のポリイ
ミドに使用されるジアミンで代替して用いることは何等
差し支えない。
又、上記ジアミンと反応させるテトラカルボン酸二無
水物は、一般式(III) (式中Rは前に同じ)。
で表わされ、例えば、エチレンテトラカルボン酸二無水
物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタン
テトラカルボン酸二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボ
キシフェニル)エタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボ
キシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボ
キシフェニル)メタン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカ
ルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(2,3
−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビ
ス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキ
サフルオロプロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカル
ボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロ
パン二無水物、ピロメリット酸二無水物、3,3′,4,4′
−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2′,3,
3′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,
3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,
2′,3,3′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビ
ス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、
ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水
物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無
水物、4,4′−(p−フェニレンジオキシ)ジフタル酸
二無水物、4,4′−(m−フェニレンジオキシ)ジフタ
ル酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸
二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無
水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水
物、1,2,3,4−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、3,
4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸、2,3,6,7−アント
ラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,7,8−フェナン
トレンテトラカルボン酸二無水物等であり、これらテト
ラカルボン酸二無水物は単独或いは2種以上混合して用
いられる。
上記ジアミンとテトラカルボン酸二無水物の反応方法
は、従来公知の方法が制限なく使用出来るが、例えば、
有機溶媒中で行うのは好ましい方法である。この反応に
用いる有機溶媒としては、例えばN,N−ジメチルホルム
アミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルア
セトアミド、N,N−ジメチルメトキシアセトアミド、N
−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミ
ダゾリジノン、N−メチルカプロラクタム、1,2−ジメ
トキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、
1,2−ビス(2−メトキシエトキシ)エタン、ビス{2
−(2−メトキシエトキシ)エチル}エーテル、テトラ
ヒドロフラン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、ピ
リジン、ピコリン、ジメチルスルホキシド、ジメチルス
ルホン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルアミ
ド、フェノール、m−クレゾール、p−クレゾール、p
−クロロフェノール、アニソール等があげられる。ま
た、これらの有機溶媒は、単独でも、或いは二種以上混
合して用いても差し支えない。
反応温度は0℃〜250℃で行われる。通常は、60℃以
下の温度で行われる。反応圧力は特に限定されず、常圧
で充分実施できる。反応時間は、使用するテトラカルボ
ン酸二無水物、ジアミン、溶剤の種類及び反応温度によ
り異なるが、通常30分〜24時間で充分である。
このような反応により、下記式(IV)の繰り返し単位
を基本骨格として有するポリアミド酸が生成される。
(式中Rは前記に同じ)。
このポリアミド酸を100〜400℃に加熱脱水するか、ま
たは通常用いられるイミド化剤、例えばトリエチルアミ
ンと無水酢酸等を用いて化学イミド化することにより、
下記式(I) (式中Rは前記に同じ)。
の繰り返し単位を基本骨格として有するポリイミドが得
られる。
一般的には低い温度でポリアミド酸を生成させた後
に、更にこれを熱的にまたは化学的にイミド化すること
が行われる。しかし60℃〜250℃の温度で、このポリア
ミド酸の生成と熱イミド化反応を同時に行ってポリイミ
ドを得ることもできる。即ち、テトラカルボン酸二無水
物、ジアミンを有機溶媒中に懸濁または溶解させた後加
熱下に反応を行い、ポリアミド酸の生成と脱水イミド化
とを同時に行わせて上記式(I)の繰り返し単位を基本
骨格として有するポリイミドを得ることもできる。
またテトラカルボン酸二無水物、ジアミンの他に、生
成するポリイミドの加工時の熱安定性及び/または成形
加工性を向上させるために、末端停止剤として芳香族モ
ノアミン、脂肪族モノアミン、環式脂肪族モノアミン、
芳香族ジカルボン酸モノ無水物、脂肪族ジカルボン酸モ
ノ無水物、環式脂肪族ジカルボン酸モノ無水物から選ば
れる化合物を一種以上反応時に添加することは、特に好
ましい方法である。
本発明で流動化促進剤として用いられるポリエステル
の種類は下記の通りである。即ち、少なくとも一種の二
価フェノールおよび/または脂肪族ジオール、および/
または脂環式ジオールと、少なくとも一種のジカルボン
酸、および/またはジカルボン酸誘導体との反応により
得られるもの。又、前記二成分の他に、少なくとも一種
のヒドロキシカルボン酸、および/またはヒドロキシカ
ルボン酸誘導体を含む三成分系以上の共重合体であり、
全体としてポリエステルであるもの。又、少なくとも一
種のヒドロキシカルボン酸、および/またはヒドロキシ
カルボン酸誘導体の反応により得られるものも含まれ
る。
これらの具体的な例としてポリマー骨格の繰り返し単
位を示す。
(図中、2個のカルボニル基は互いにオルト、メタまた
はパラ位を占め、又これらの混合物でもよい。以下同
じ。) (Xは水素、Cl,Br、Fまたはアルキル基を示す) 三成分系以上の共重合体で全体としてポリエステルであ
るものとしては、二価フェノールまたはジオール類残
基、ジカルボン酸残基、ヒドロキシカルボン酸残基の組
合わせで示すと が挙げられる。これらポリエステルは各種重合度のもの
が多数市販されており、従って目的のブレンド物に適性
な溶融粘度特性を有するものを任意に市場で選択するこ
とができる。
本発明の成形用樹脂組成物は前記ポリイミド99.5〜50
重量%、ポリエステル0.1〜50重量%の範囲にあるよう
に調整される。
本発明のポリイミド/ポリエステル樹脂系は高温度域
において著しく低い溶融粘度を示す。ポリエステルの良
好な流動化効果は少量でも認められ、その組成割合の下
限は0.1重量%であるが、好ましくは、0.5重量%以上で
ある。
また異方性メルト相を形成するポリエステルの耐薬品
性、低吸水性、難燃性、機械的強度は耐熱性樹脂の仲で
も非常に優れた部類に属するが、機械的性質の異方性が
強すぎたり、フイブリルを生じ、またウェルド強度が弱
いなどの欠陥がある。又、異方性メルト相を形成しな
い、いわゆる非晶性ポリエステルは耐薬品性に劣り、機
械的強度も充分ではない。そのため、該組成物中のポリ
エステルの量を余り多くすると、ポリイミド本来の特性
が維持できなくなり、好ましくない。そのためポリエス
テルの組成割合には上限があり、50重量%以下が好まし
い。
本発明による組成物を混合調整するにあたっては、通
常公知の方法により製造できるが、例えば次に示す方法
などは好ましい方法である。
(1) ポリイミド粉末とポリエステル粉末を乳鉢、ヘ
ンシェルミキサー、ドラムブレンダー、タンブラーブレ
ンダー、ホールミルリボンブレンダーなどを利用して予
備混練し粉状とする。
(2) ポリイミド粉末をあらかじめ有機溶媒に溶解あ
るいは懸濁させ、この溶液あるいは懸濁液にポリエステ
ルを添加し均一に分散させた後、溶媒を除去し、粉状と
する。
(3) 本発明のポリイミドの前駆体であるポリアミド
酸の有機溶媒溶液中にポリエステルを溶解または懸濁さ
せた後、100〜400℃に加熱処理するか、または通常用い
られるイミド化剤を用いて化学イミド化した後、溶剤を
除去して粉状とする。
このようにして得られた粉状ポリイミド樹脂組成物
は、そのまま各種成形用途、すなわち射出成形、圧縮成
形、トランスファー成形、押出成形などに用いられる
が、溶融ブレンドしてから用いるのはさらに好ましい方
法である。
特に前記組成物を混合調整するにあたり、粉状同志、
ペレット同志、あるいは粉末とペレットを混合溶融する
のも簡易で有効な方法である。溶融ブレンドには、通常
のゴムまたはプラスチック類を溶融ブレンドするのに用
いられる装置、例えば熱ロール、バンバリーミキサー、
ブラベンダー、押し出し機などを利用することができ
る。溶融温度は配合系が溶融可能な温度以上で、かつ配
合系が熱分解し始める温度以下に設定される。その温度
は、ポリイミドの種類とポリエステルの種類の組合わせ
によって異なるが、通常250〜450℃、好ましくは、300
〜420℃である。
本発明の樹脂組成物の成形方法としては、均一溶融ブ
レンド体を形成し、かつ生産性の高い成形方法であるが
射出成形または押し出し成形が好適であるが、その他の
トランスファー成形、圧縮成形、焼結成形などを適用し
てもなんら差支えない。
なお本発明の樹脂組成物に対して固体潤滑剤、例えば
二硫化モリブデン、グラファイト、窒化ホウ素、一酸化
鉛、鉛粉などを一種以上添加することができる。また補
強剤、例えばガラス繊維、炭素繊維、芳香族ポリアミド
繊維、チタン酸カリウム繊維、ガラスビーズを一種類以
上添加することが出来る。
なお本発明の樹脂組成物に対して、本発明の目的を損
なわない範囲で、酸化防止剤、熱安定化剤、紫外線吸収
剤、難燃剤、難燃助剤、帯電防止剤、滑剤、着色剤など
の通常の添加剤を一種類以上添加することができる。
〔実施例〕
以下、本発明を合成例、実施例および比較例により詳
細に説明する。
なお、実施例中の物性は、以下の様な手法により測定
した。
・対数粘度(η);ポリイミド粉末0.50gをp−クロロ フェノール/フェノール(重量比9/1)混合溶液100ml に加熱溶解した後、35℃に冷却して測定 ・ガラス転移温度(Tg),融点(Tm);DSC(島津 DT− 40シリーズ、DSC−41M)により測定 ・引張強度、破断伸度;ASTM D−638 ・アイゾット衝撃値;ASTM D−258 ・熱変形温度;ASTM D−648 合成例1(ポリイミド) 1,3−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイ
ル〕ベンゼン5kg(10モル)と、ピロメリット酸二無水
物2.08kg(9.55モル)および無水フタル酸133g(0.9モ
ル)を原料として特開平1−221430記載の方法に従って
ポリイミド粉を得た。ポリイミドのガラス転移温度は23
5℃、対数粘度は、0.53dl/gであった。
合成例2〜4(ポリイミド) 合成例1と同様にして、各種酸二無水物、無水フタル
酸との組合せにより、種々のポリイミドを得た。
ポリイミド合成原料と生成ポリイミドの物性を第1表
に示す。
実施例1〜4 合成例1で得られたポリイミドと市販の芳香族ポリエ
ステル(XYDAR SRT−500−6、DARTCO社商標) 第2表のように各種組成でドライブレンドした後、押
出機(口径40mm;圧縮比=3.0/1.0のスクリュー付き、処
理温度400〜420℃)で溶融・混練しながら押し出し、均
一な配合ペレットを得た。
次に、上記で得たペレットを通常の射出成形機にかけ
て成形温度400〜420℃、金型温度250℃で射出成形し、
成形物の物理的・熱的性質を測定した。
その結果を第2表中に実施例1〜4として示す。
比較例1〜2 本発明の範囲外の組成物を用い、実施例1〜4と同様
の操作で得られた成形物の物理的・熱的性質を測定し
た。
その結果を第2表中に比較例1〜2として示す。
実施例5〜12および比較例3〜8 合成例2〜4で得られたポリイミドと各種ポリエステ
ルを実施例1〜4と同様に処理し、成形物の物理的・熱
的性質を測定した。
その結果を第2表中に示す。
但し、成形温度は、ポリイミドとポリエステルの組合
せにより、決定した。
〔発明の効果〕 本発明により得られるポリイミド系樹脂組成物から、
耐熱性、耐薬品性、機械的強度に優れた成形物を得るこ
とができ、かつ加工性に優れており産業上きわめて有用
な発明であります。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(I) (式中、Rは からなる群より選ばれた4価の基を表わす。) で表される繰り返し単位よりなるポリイミド99.9〜50重
    量%と、下記式〜で表される繰り返し単位よりなる
    群より選ばれたポリエステル樹脂、あるいは、下記の
    〜の各グループのそれぞれの繰り返し単位の組み合わ
    せからなる3成分系または4成分系の共重合体よりなる
    ポリエステル樹脂0.1〜50重量%との樹脂組成物。 (式中、Xは水素、フッ素、塩素、臭素またはメチル基
    を表す。) (上記の式中、2個のカルボニル基を有するものは、2
    個のカルボニル基は互いにオルト位、メタ位またはパラ
    位を占め、また、これらの混合物でもよい。)
  2. 【請求項2】ポリエステルが、420℃以下の温度で異方
    性メルト相を形成しうるポリエステルである請求項1記
    載の樹脂組成物。
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