JP2696655B2 - ポリアミド系重合体及びその製造方法 - Google Patents

ポリアミド系重合体及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規なシロキサン系芳
香族アミド重合体及び製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリシロキサンは選択透過膜、例えば酸
素富過膜としての応用分野や電子部品周辺材料、例えば
フォトレジスト材料への応用等最近注目されてきている
分野での展開が図られている材料の一つである。そのた
め、様々な合成方法が提案されているが、ポリシロキサ
ン単独では思うような性能がでず、複合化が図られてい
るのが、現状である。複合化の方法としては、ポリマー
ブレンド、ポリマーアロイ(広義では、ポリマーブレン
ド、グラフト重合物、ブロック共重合物等を含む)化が
挙げられる。そのための方法を簡単に示す。
【0003】亜リン酸エステル法によるポリシロキサン
−アラミドブロック共重合体の製造方法として脂肪族ア
ミン末端ポリシロキサンを用いた製造方法が知られてい
るが(特開昭61−293224号公報)、高重合度、
高強度のポリシロキサン−アラミドブロック共重合体は
製造することができなかった。そのため、高強度ポリシ
ロキサン−アラミドブロック共重合体の製造に関して
は、ジカルボン酸ジクロライドと上述の脂肪族アミン末
端ポリシロキサンを用いた低温界面重縮合法が提案され
ている(特開昭62−257933号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来提
案されている上記のシロキサン系芳香族アミド共重合体
の製造方法である低温界面重縮合法は、合成に使用する
モノマー類の精製及び製造時の反応制御、また、反応副
生物である塩酸ガスの処理等種々の問題があり、容易な
合成とは言えなかった。また、有機溶剤にたいして良好
な溶解性を示さなかった。本発明は、従来の技術におけ
る上述のような問題点を鑑みてなされたものである。従
って、本発明の目的は、製造上の問題を余り考慮しなく
てもよく、かつ、有機溶剤に対して良好な溶解性を示す
シロキサン系芳香族アミド重合体とそれらを製造する簡
便な方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来の技
術における上述問題点を解決するために研究を進めた結
果、亜リン酸エステル法においてシロキサン系芳香族ア
ミド重合体を製造する際に、シロキサンの末端にアミノ
アリール基を有するシロキサンを用いることにより、上
記問題が解決できることを見いだし、本発明を完成する
に至った。
【0006】本発明は、主鎖が下記式A、BおよびCで
示される構造単位からなり、式Aの構造単位と式B又は
式Cの構造単位が交互に配列し、両末端がアミノ基か又
一方の末端がカルボキシル基、他方の末端がアミノ基で
あり、該重縮合物濃度0.5g/dl、温度30℃ジメ
チルアセトアミド溶液のオスワルド型粘度計による粘度
が0.05〜3.00dl/gのポリアミドである。
【化5】 (式中、RおよびR′は炭素数4以下の低級アルキル基
を意味し、Yは連結基であってフェノキシ基を意味し、
nは0〜20の整数、mは1〜30の整数、Zはアルキ
レン基、アリーレン基または複素環を示し、Xはフェノ
ール性水酸基を有する有機基を示す)
【0007】本発明のポリアミドは、下記一般式(I)
で示される両末端にアミノーアリール基を有するシロキ
サンと、
【化6】 (式中、RおよびR′は炭素数4以下の低級アルキル基
を意味し、Yは連結基であってアリールオキシ基を意味
し、nは0〜20の整数、mは1〜30の整数を示す)
下記一般式(II)で示されるシカルボン酸と、
【化7】 (式中、Zはアルキレン基、アリーレン基または複素環
を示す)下記一般式(III)で示されるフェノール性
水酸基を有するジカルボン酸とを、
【化8】 (式中、Xはフェノール性水酸基を有する有機基を示
す)芳香族亜リン酸エステルとピリジン誘導体の存在下
で重縮合させることにより製造することができる。前記
の重縮合反応を行う際には、界面活性剤及びハロゲン化
アルカリ金属塩類を助触媒として用いることが好まし
い。
【0008】以下、本発明を更に詳細に説明する。本発
明のポリアミド−シロキサン系各種重合体は、上記一般
式()で示される両末端にアミノアリール基を有する
シロキサンと、上記一般式(II)で示されるジカルボ
ン酸と上記一般式(III)で示されるフェノール性水
酸基を有するジカルボン酸とを重縮合反応させることに
より製造される。重縮合反応は、芳香族亜リン酸エステ
ルとピリジン誘導体の存在下で実施することが好まし
い。例えば、重縮合反応において、両末端にカルボキシ
ル基を有するポリアミドと両末端にアミノアリール基を
有するシロキサンとを単に混合加熱して実施することも
できるが、その場合には重縮合反応を高温下で行う必要
があり、その結果アミド交換反応などの副反応を伴うこ
とが避けられない。しかしながら、芳香族亜リン酸エス
テルとピリジン誘導体の存在下で重縮合反応を実施する
と、重縮合反応に際して高温を必要とせず、アミド交換
反応等の副反応を避けることができ、構造の規制された
ブロック重合体を容易に製造することができるという大
きな利点を有している。
【0010】上記一般式(II)で示されるジカルボン
酸としては、脂肪族、脂環式、芳香族等、如何なるジカ
ルボン酸でも差し支えない。例えばイソフタル酸、テレ
フタル酸、4,4′−ビフェニルジカルボン酸、3,
3′−メチレン二安息香酸、4,4′−メチレン二安息
香酸、4,4′−オキシ二安息香酸、4,4′−チオ二
安息香酸、3,3′−カルボニル二安息香酸、4,4′
−カルボニル二安息香酸、4,4′−スルホニル二安息
香酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフ
タレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン
酸、コハク酸、グルタル酸、スベリン酸、アゼライン
酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、1,3−シクロヘキ
サンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン
酸、マロン酸、メチルマロン酸、ジメチルマロン酸、ア
ジピン酸、1,10−デカン二酸、フェニルマロン酸、
ベンジルマロン酸、フェニルスクシン酸、3−フェニル
グルタル酸、ホモフタル酸、1,3−フェニレン二酢
酸、1,4−フェニレン二酢酸、4−カルボキシフェニ
ル酢酸、5−ブロモ−N−(カルボメチル)アントラニ
ル酸、m−カルボキシシナモン酸、等のジカルボン酸及
びこれらの誘導体をあげることができるが、これらに限
定されるものではない。
【0011】本発明で使用される一般式(III)で表
されるフェノール性水酸基を有するジカルボン酸として
は、構造中にカルボキシル基を持ち、かつフェノール性
水酸基を持つ化合物なあれば限定されるものではない
が、具体的には5−ヒドロキシイソフタル酸、4−ヒド
ロキシイソフタル酸、4,6−ジヒドロキシイソフタル
酸、2,5−ジヒドロキシ−1,4−ベンゼン−二酢酸
およびその誘導体を例示することができるが、これらに
限定されるものではない。また、これらを単独または複
数併用し実施してもよい。
【0012】シロキサン系ポリアミド重合体を製造する
ために使用する亜リン酸エステル系縮合剤としては、亜
リン酸トリフェニル、亜リン酸ジフェニル、亜リン酸ト
リ−o−トリル、亜リン酸ジ−o−トリル、亜リン酸ト
リ−m−トリル、亜リン酸ジ−m−トリル、亜リン酸ト
リ−p−トリル、亜リン酸ジ−p−トリル、亜リン酸ジ
−o−クロロフェニル、亜リン酸トリ−p−クロロフェ
ニル、亜リン酸ジ−p−クロロフェニル等があげられる
ことが出来るが、これらに限定されるものではない。更
に、本発明において亜リン酸エステルと共に使用するピ
リジン誘導体として、ピリジン、2−ピコリン、3−ピ
コリン、4−ピコリン、2,4−ルチジン、2,6−ル
チジン、3,5−ルチジン等を挙げることができる。
【0013】本発明においては、上記縮合反応を亜リン
酸エステルとピリジン誘導体の存在下に重縮合を行なわ
せるが、この反応に際しては、通常の場合、ピリジン誘
導体を含む混合溶媒を用いる溶液重合法が採用される。
ここで、使用する有機溶媒は、両反応成分や亜リン酸エ
ステルと実質的に反応しない溶媒という点で制限を受け
るが、このほかに両反応成分に対する良溶媒であって、
しかも反応生成物のブロック重合体に対する良溶媒であ
ることが望ましい。このような有機溶媒として代表的な
ものは、N−メチル−2−ピロリドンやジメチルアセト
アミド等のアミド系溶媒である。
【0014】ここで重合度の大きい重合体を得るため
に、塩化リチウムによって代表されるアルカリ金属塩類
をこの反応系に添加することも出来るが、好適にはアミ
ン系カチオン性界面活性剤を添加併用するのが望まし
い。アミン系カチオン性界面活性剤としては、テトラメ
チルアンモニウムクロリド、セチルトリメチルアンモニ
ウムブロミド及び同クロリド等のアルキルトリメチルア
ンモニウム塩類やアルキルトリエチルアンモニウム塩類
等を例示できるが、これらに限定されるものではない。
アルカリ金属塩類の添加量は、界面活性剤に対して5〜
15重量部が好適であり、更に好ましくは5〜10重量
部の範囲である。ただし、塩化カルシウムのごときアル
カリ土類金属塩を併用することは、反応系を不均一にす
るだけでなく、いかなる理由かは定かではないが重合度
を著しく低下させてしまう為、使用することは出来な
い。
【0015】本発明による重合体の製造方法をさらに詳
しく説明すると、上記ジカルボン酸に対して化学量論的
に等量の芳香族ジアミン類とを、前記亜リン酸エステル
とピリジン誘導体の存在下に、N−メチル−2−ピロリ
ドンによって代表される有機溶媒中で、窒素等の不活性
雰囲気下で加熱攪拌することにより合成が容易に行なわ
れ、本発明重合体を得ることが出来る。重縮合で使用す
る亜リン酸エステル系縮合剤の量は、通常カルボキシル
基に対して等モル量以上に使用されるが、30倍モル量
以上の使用は経済的に見て得策ではない。ピリジン誘導
体の使用量は、カルボキシル基に対して等モル量以上で
あることが必要であるが、実際には反応溶媒としての役
割を含めて大過剰使用されることが多い。ここでピリジ
ン誘導体とN−メチル−2−ピロリドンによって代表さ
れる有機溶媒からなる混合溶媒が好ましく使用される
が、混合溶媒の使用量は、通常量反応成分を5〜30重
量%含むことになるだけの量が使用される。反応温度
は、通常の場合、60〜140℃の範囲が好ましい。反
応時間は反応温度により大きく影響されるが、いかなる
場合にも最高の重合度を意味する最高粘度が得られるま
で反応系を攪拌するのが良く、多くの場合数分から20
時間の間である。
【0016】上記反応条件下で、反応成分を等モル量使
用する平均重合度はブロック重合体を製造することがで
きる。平均重合度が20を越えると加工性等の点で好ま
しくなるが、特定の目的のためにはいずれか一方を過剰
に使用して平均重合度を小さくすることも出来る。反応
終了後は、反応混合物をメタノール、ヘキサン等の非溶
媒中に投じて生成重合体を分離し、更に再沈殿法により
精製を行なって副生成物や無機塩類等を除去することに
より、精製重合体を得ることができる。
【0017】
【実施例】以下に実施例をあげて本発明を詳細に述べる
が、本発明はこれのみによって限定されるものではな
い。 合成例:1,3−ビス−p−アミノフェノキシメチル−
テトラメチル−ジシロキサンの合成 攪拌装置、還流冷却管、乾燥窒素導入管、200ml滴
下ロウトを装備した1リットル四ツ口丸底フラスコ中に
常法により乾燥した無水テトラヒドロフラン(TH
100mlと5.0g(0.22モル)の金属ナトリウ
ムを入れ、氷浴中上にてp−ニトロフェノール27.8
2g(0.20モル)の10%THF浴液を発熱しない
ように徐々に滴下し、p−ニトロフェノキシナトリウム
を調製した。 この浴液に1,3−ビス(クロロメチ
ル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン2
3.2g(0.10モル)の10%THF溶液を2時間
かけて滴下し、滴下終了後更に氷温にて4時間反応させ
た。反応終了後、乾燥窒素下にろ別し、過剰の金属ナト
リウムと生成した食塩を分離した。次いで、ろ液の脱溶
剤を行い粗製1,3−ビス−(p−ニトロフェノキシメ
チル)テトラメチル−ジシロキサンを得た。
【0018】得られた粗製1,3−ビス−(p−ニトロ
フェノキシメチル)テトラメチル−ジシロキサンを精製
すること無しに、全量をN,N−ジメチルアセトアミド
200mに分散し、水素添加反応(触媒:d/C)
をガスビュレットを使用した常圧水素添加装置にて、6
0℃、24時間の条件で行なった。反応終了後、放冷
たのち、触媒を除くために、ガラスフィルタ上にセライ
トを充填し反応液を通した。セライトを100mlの
N,N−ジメチルアセトアミドで洗浄し、ろ液と一緒に
し、つづいて、減圧下にN,N−ジメチルアセトアミド
を溜去した。残留物を粗製1,3−ビス−p−アミノフ
ェノキシメチル−テトラメチル−ジシロキサンとし、更
に高真空下に減圧蒸留し、精製し、目的物を収率73%
(収31.90g)で得た。
【0019】実施例1 100ml三口丸底フラスコ中にイソフタル酸0.83
0g(5ミリモル)、5−ヒドロキシイソフタル酸0.
910g(5ミリモル)、1,3−ビス−p−アミノフ
ェノキシメチル−テトラメチル−ジシロキサン3.20
4g(10ミリモル)、塩化リチウム0.12g、塩化
セチルトリメチルアンモニウム1.2g、N−メチル−
2−ピロリドン20ml、ピリジン3ml、亜リン酸ト
リフェニル6.2gを加え、乾燥窒素雰囲気下100℃
で4時間重合させた。反応終了後、1リットルのメタノ
ール中にポリマー溶液を注ぎ入れ、ポリマーを析出させ
た。ろ過後、熱メタノール中で未反応モノマー類及び塩
化セチルトリメチルアンモニウムを除去し、更に熱四塩
化炭素中で未反応該ポリシロキサンを除去した。ろ過
後、真空乾燥し、精製アラミドーシロキサン共重合体
4.08g(収率89%)を得た。
【0020】このブロック重合体の固有粘度はN,N−
ジメチルアセトアミド中30℃において、0.42dl
/gであった。また、IRスペクトル(KBr錠剤法)
を測定し構造を確認したところ、1650cm-1付近に
アミドカルボニル基に基づく吸収が、2850cm-1
珪素上の置換基であるメチル基の吸収が、1010−1
100cm-1にシロキサン骨格に基づく吸収が認められ
た。
【0021】実施例2 実施例1の塩化リチウム0.12gを除いた以外は、同
様の方法を用いて重合及び処理を行った。このブロック
重合体の固有粘度はN,N−ジメチルアセトアミド中3
0℃において、0.26dl/gであった。また、IR
スペクトル(KBr錠剤法)を測定し構造を確認したと
ころ、1650cm-1付近にアミドカルボニル基に基づ
く吸収が、2850cm-1に珪素上の置換基であるメチ
ル基の吸収と1010−1100cm-1にシロキサン骨
格に基づく吸収は実施例1と比較して小さく、重合度が
低いと考えられた。
【0022】実施例3 実施例1のイソフタル酸0.830g(5ミリモル)を
エイコサン二酸1.712g(5ミリモル)に換えた以
外は同様に処理し、固有粘度0.42dl/gの重合体
を得た(収率94%)。IRスペクトルは実施例1と若
干異なり、珪素上メチル基の吸収域にアルキレン鎖のC
−H伸縮が大きくなった。 実施例4 実施例1のイソフタル酸0.830g(5ミリモル)を
ピリジン−2,5−ジカルボン酸0.835g(5ミリ
モル)に換えた以外は同様に処理し、固有粘度0.34
dl/gの重合体を得た(収率89%)。IRスペクト
ルは実施例1と若干異なり、新たにピリジン骨格に基づ
く1580cm-1の吸収が認められた。
【0022】
【発明の効果】本発明のポリアミド−シロキサン重合体
は、耐熱性に優れた性能を有するという物性を持ってお
り、また、シロキサン部分にエーテル結合が導入された
ことにより、溶解性が向上し、利用範囲の広い素材とし
て有用である。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主鎖が下記式A、BおよびCで示される
    構造単位からなり、式Aの構造単位と式B又は式Cの構
    造単位が交互に配列し、両末端がアミノ基か又一方の末
    端がカルボキル基、他方の末端がアミノ基であり、該重
    縮合物濃度0.5g/dl、温度30℃ジメチルアセト
    アミド溶液のオスワルド型粘度計による粘度が0.05
    〜3.00dl/gのポリアミド。 【化1】 (式中、RおよびR′は炭素数4以下の低級アルキル基
    を意味し、Yは連結基であってフェノキシ基を意味し、
    nは0〜20の整数、mは1〜30の整数、Zはアルキ
    レン基、アリーレン基または複素環を示し、Xはフェノ
    ール性水酸基を有する有機基を示す)
  2. 【請求項2】下記一般式(I)で示される両末端にアミ
    ノーアリール基を有するシロキサンと 【化2】 (式中、RおよびR′は炭素数4以下の低級アルキル基
    意味し、Yは連結基であってフェノキシ基を意味し、
    nは0〜20の整数、mは1〜30の整数を示す)下記
    一般式(11)で示されるジカルボン酸と、 【化3】 (式中、Zはアルキレン基、アリーレン基または複素環
    を示す)下記一般式(III)で示されるフェノール性
    水酸基を有するジカルボン酸とを、 【化4】 (式中、Xはフェノール性水酸基を有する有機基を示
    す)芳香族亜リン酸エステルとピリジン誘導体の存在下
    で重縮合させることを特徴とする請求項1に記載のポリ
    アミド重合体の製造方法。
  3. 【請求項3】 鎖アルキル基を有する4級アンモニウ
    ム塩類とハロゲン化アルカリ金属塩類を助触媒として用
    いることを特徴とする請求項2の記載の製造方法。
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