JP3901164B2 - 芳香族ポリアミドイミド及びその前駆体 - Google Patents
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Description
本発明は、熱付加重合型芳香族ポリアミドイミド及びその前駆体に関する。
芳香族ポリイミドは高分子系で最高レベルの耐熱性を有し、機械特性、電気特性などにも優れていることから、広く用いられている。
一方、芳香族ポリイミドは一般に加工性に乏しく、特に溶融成形や繊維強化複合材料のマトリックス樹脂として用いることは不向きである。このため、末端を熱架橋基で変性したイミドオリゴマーが提案されている。なかでも、４−フェニルエチニル無水フタル酸で変性したイミドオリゴマーが成形性、耐熱性、力学特性のバランスに優れているとされる（例えば、特許文献１、非特許文献１及び２参照。）。
一方、芳香族ポリイミドは一般に加工性に乏しく、特に溶融成形や繊維強化複合材料のマトリックス樹脂として用いることは不向きである。このため、末端を熱架橋基で変性したイミドオリゴマーが提案されている。なかでも、４−フェニルエチニル無水フタル酸で変性したイミドオリゴマーが成形性、耐熱性、力学特性のバランスに優れているとされる（例えば、特許文献１、非特許文献１及び２参照。）。
しかし、その硬化物のガラス転移温度（Ｔｇ）は２７０℃から３５０℃程度にとどまっている。航空宇宙分野において、連続使用温度が３００℃以上にも耐えうる炭素繊維複合材料が求められているが、現在のところガラス転移温度が３５０℃を超えるマトリックス材用樹脂は報告されていない。また、電子材料の分野でも、３５０℃から４００℃の加熱工程を必要とする部品があるため、３５０℃以上の耐熱性を有する材料が求められている。
本発明は、成形性に優れ、硬化物の耐熱性の高い新規な熱付加重合型芳香族ポリアミドイミド、芳香族ポリアミドイミド前駆体を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するために、つぎのような１〜６の構成を採用する。
１．次の一般式（１）で表される芳香族ポリアミドイミド。
１．次の一般式（１）で表される芳香族ポリアミドイミド。
（式中、Ａｒは芳香環を表し、各Ｒはそれぞれ独立して水素又はフェニルエチニル基を表わすが、少なくとも１個のＲはフェニルエチニル基である。）
２．上記一般式（１）において、Ａｒがベンゼン環であることを特徴とする１に記載の芳香族ポリアミドイミド。
３．上記一般式（１）において、平均２個以上のＲがフェニルエチニル基であることを特徴とする１又は２に記載の芳香族ポリアミドイミド。
４．次の一般式（２）で表される芳香族ポリアミドイミド前駆体。
（式中、Ａｒは芳香環を表し、各Ｒはそれぞれ独立して水素又はフェニルエチニル基を表わすが、少なくとも１個のＲはフェニルエチニル基である。）
５．上記一般式（２）において、Ａｒがベンゼン環であることを特徴とする４に記載の芳香族ポリアミドイミド前駆体。
６．上記一般式（２）において、平均２個以上のＲがフェニルエチニル基であることを特徴とする４又は５に記載の芳香族ポリアミドイミド前駆体。
本発明の一般式（１）で表される芳香族ポリアミドイミド及び一般式（２）で表される芳香族ポリアミドイミド前駆体は、例えば、次の反応スキームによって合成することができる。
上記一般式（４）、一般式（５）、一般式（２）及び一般式（１）において、Ａｒは芳香環を表す。Ａｒで表される芳香環としては、例えばベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、フェノキシベンゼン、ナフタレン環等が挙げられる。好ましいＡｒとしては、ベンゼン環又は置換ベンゼン環が例示される。
一般式（２）及び一般式（１）における各Ｒは、それぞれ独立して水素又はフェニルエチニル基を表すが、少なくとも１個のＲはフェニルエチニル基である。平均２個以上のＲがフェニルエチニル基である芳香族ポリアミドイミド（１）又はその前駆体（２）は、それらを熱硬化させて得られる樹脂の耐熱性が一段と優れているために好ましい。
上記反応スキームでは、まず出発原料として、式（３）で表されるアミノ基を有する芳香族アミドと一般式（４）で表される芳香族カルボン酸無水物および一般式（５）で表されるフェニルエチニル基で置換された芳香族カルボン酸無水物との反応により、一般式（２）で表される芳香族ポリアミドイミド前駆体が得られる。
次いで、一般式（２）で表される芳香族ポリアミドイミド前駆体を、固体のまま加熱、または溶液中で加熱、あるいは脱水剤を用いて化学的に脱水閉環させることにより、一般式（１）で表される芳香族ポリアミドイミドが得られる。
一般式（１）で表される芳香族ポリアミドイミド、及び／又は一般式（２）で表される芳香族ポリアミドイミド前駆体を加熱硬化することにより、耐熱性樹脂を得ることができる。また、芳香族ポリアミドイミド（１）及びその前駆体（２）の混合物を加熱硬化させて耐熱性樹脂を得ることもできる。
また、これらの成分を他の成分と混合した熱付加重合性組成物を加熱硬化させることによって耐熱性樹脂材料を得ることもできる。
また、これらの成分を他の成分と混合した熱付加重合性組成物を加熱硬化させることによって耐熱性樹脂材料を得ることもできる。
このような熱付加重合性組成物を構成する他の成分としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ−メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、フェノール、クレゾール等の有機溶媒が挙げられる。
また、他の公知の各種ポリアミドイミド、ポリイミド、芳香族ポリアミド等の高分子材料や、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維等の繊維強化材料、無機充填剤等を組成物を構成する成分として使用することによって、高分子系複合材料を得ることができる。
以下、本発明の一般式（１）で表される芳香族ポリアミドイミド、及び一般式（２）で表される芳香族ポリアミドイミド前駆体を製造する手順を説明する。
上記合成例において、式（２）で表される芳香族ポリアミドイミド前駆体は、式（３）で表されるアミノ基を有する芳香族ポリアミド、一般式（４）で表される芳香族カルボン酸無水物、および一般式（５）で表されるフェニルエチニル基で置換された芳香族カルボン酸無水物をＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ−メチルカプロラクタムなどの極性溶媒中、約０℃〜１００℃程度の温度範囲で、好ましくは約０℃〜５０℃程度の温度範囲で反応させて得られる。この時、反応時間は特に制限されず、前記溶媒量についても、特に制限されない。また、前記酸無水物の使用量としては、全成分の酸無水基の全量とアミノ基の全量が当量比でほぼ１：１となるようにすることが好ましい。
上記合成例において、式（２）で表される芳香族ポリアミドイミド前駆体は、式（３）で表されるアミノ基を有する芳香族ポリアミド、一般式（４）で表される芳香族カルボン酸無水物、および一般式（５）で表されるフェニルエチニル基で置換された芳香族カルボン酸無水物をＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ−メチルカプロラクタムなどの極性溶媒中、約０℃〜１００℃程度の温度範囲で、好ましくは約０℃〜５０℃程度の温度範囲で反応させて得られる。この時、反応時間は特に制限されず、前記溶媒量についても、特に制限されない。また、前記酸無水物の使用量としては、全成分の酸無水基の全量とアミノ基の全量が当量比でほぼ１：１となるようにすることが好ましい。
また、一般式（１）で表される芳香族ポリアミドイミドは、一般式（２）で表される芳香族ポリアミドイミド前駆体を固体のまま１４０℃−２７５℃の高温に加熱するか、または高沸点溶剤に溶解させた溶液として１４０℃−２７５℃の高温に加熱するか、あるいはピリジン／無水酢酸などの脱水剤を加えて化学的にイミド化させることによって得ることができる。この時、反応時間は特に制限されず、前記溶媒量についても制限されない。
前述のようにして生成した芳香族ポリアミドイミド及び芳香族ポリアミドイミド前駆体は、反応液を水中等に投入して粉末状の生成物として単離して、必要なときにその粉末生成物を溶媒に溶解して使用、あるいは１８０℃−２６０℃で加熱溶融して使用してもよく、また、その反応液を、そのままか、あるいは適宜濃縮または希釈して溶液組成物として使用してもよい。
また、本発明の一般式（１）で表される芳香族ポリアミドイミド及び一般式（２）で表される芳香族ポリアミドイミド前駆体を硬化触媒の存在下または不存在下に２６０℃−４８０℃で加熱硬化することにより、耐熱性樹脂を得ることができる。このような硬化触媒としては、例えばジフェニルジスルフィド、ジ−ｎ−ドデシルジスルフィド等を使用することができる。
また、本発明の一般式（１）で表される芳香族ポリアミドイミド及び一般式（２）で表される芳香族ポリアミドイミド前駆体を、他のポリイミドなどの高分子系、またはガラス繊維、あるいは炭素繊維などと混合あるいは含浸させ、硬化触媒の存在下または不存在下に２６０℃−４８０℃で加熱硬化することにより、高分子系複合材料を得ることができる。
つぎに、本発明を説明するために実施例を示すが、これによって本発明を限定するものではない。
以下の例において、各特性の測定条件は、次のとおりとした。また、生成物の構造は、核磁気共鳴スペクトル（1Ｈ−ＮＭＲ）及び赤外分光分析（ＩＲ）により確認した。
以下の例において、各特性の測定条件は、次のとおりとした。また、生成物の構造は、核磁気共鳴スペクトル（1Ｈ−ＮＭＲ）及び赤外分光分析（ＩＲ）により確認した。
（試験方法）
（１）熱重量分析：セイコーインスツルメンツ製ＴＧＡ−６２００型熱重量分析装置（ＴＧＡ）を用い、アルゴン気流下、１０℃／ｍｉｎ．の昇温速度により測定した。
（２）ガラス転移温度：セイコーインスツルメンツ製ＤＳＣ−６２００型示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用い、アルゴン気流下、１０℃／ｍｉｎ．の昇温速度により測定した。
（３）レオロジー測定：ＴＡインスツルメンツ製ＡＲ２０００型レオメーターを用い、２５ｍｍパラレルプレートで４℃／ｍｉｎ．の昇温速度により測定した。
（４）核磁気共鳴スペクトル分析（1Ｈ−ＮＭＲ）：日本電子製ＪＮＭ−ＡＬ３００型を用いて共鳴周波数３００ＭＨｚで測定した。測定溶媒は、重水素化溶媒である重水素化ジメチルスルホキシドＤＭＳＯ−ｄ6を用いた。
（５）赤外分光分析（ＩＲ）：日本分光製ＦＴ／ＩＲ６１０型を用いて、ＫＢｒ錠剤法により測定した。
（１）熱重量分析：セイコーインスツルメンツ製ＴＧＡ−６２００型熱重量分析装置（ＴＧＡ）を用い、アルゴン気流下、１０℃／ｍｉｎ．の昇温速度により測定した。
（２）ガラス転移温度：セイコーインスツルメンツ製ＤＳＣ−６２００型示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用い、アルゴン気流下、１０℃／ｍｉｎ．の昇温速度により測定した。
（３）レオロジー測定：ＴＡインスツルメンツ製ＡＲ２０００型レオメーターを用い、２５ｍｍパラレルプレートで４℃／ｍｉｎ．の昇温速度により測定した。
（４）核磁気共鳴スペクトル分析（1Ｈ−ＮＭＲ）：日本電子製ＪＮＭ−ＡＬ３００型を用いて共鳴周波数３００ＭＨｚで測定した。測定溶媒は、重水素化溶媒である重水素化ジメチルスルホキシドＤＭＳＯ−ｄ6を用いた。
（５）赤外分光分析（ＩＲ）：日本分光製ＦＴ／ＩＲ６１０型を用いて、ＫＢｒ錠剤法により測定した。
（実施例１）
温度計、攪拌子、窒素導入管を備えた３つ口の１００ｍＬフラスコに、化合物（３）すなわち３，５−ビス（Ｎ，Ｎ’−（３，５−ジアミノベンゾイル）アミノ）ベンゼン２．２５９ｇ（６ｍｍｏｌ）とＮ−メチル−２−ピロリドン２１ｍＬを加え、溶解後、無水フタル酸１．７７７ｇ（１２ｍｍｏｌ）、４−フェニルエチニル無水フタル酸２．９８９ｇ（１２ｍｍｏｌ）を入れ、窒素気流下、室温で３時間攪拌した。反応液を２１０ｍＬのイオン交換水に投入し、折出した粉末を濾別した。１２０ｍＬのイオン交換水で３０分洗浄し、濾別して得られた粉末を６０℃で１日間減圧乾燥し、芳香族ポリアミドイミド前駆体である生成物６．９７５ｇを得た（収率９９％）。
1Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ6）：δ１３．０９（ｂｒ）、１０．６６（２Ｈ）、１０．５８（２Ｈ）、１０．４３（２Ｈ）、８．３４（１Ｈ）、８．２５（１Ｈ）、７．９９−７．７５（９Ｈ）、７．７３−７．５３（１３Ｈ）、７．４５−７．４２（８Ｈ）、７．２３（２Ｈ）
ＩＲ（ＫＢｒ，ｃｍ-1）：３４２１、３０８０、２３６１、２２１４、１７７５、１７１８、１６６３、１６０３、１５５５、１５４３、１４４５、１４２４、１２９１、１２４４、１１３０、１０７３、８５３、７８８、７５８、６９０
この芳香族ポリアミドイミド前駆体は、上記一般式（２）においてＡｒがベンゼン環で、４個のＲのうちの２個がフェニルエチニル基である。
温度計、攪拌子、窒素導入管を備えた３つ口の１００ｍＬフラスコに、化合物（３）すなわち３，５−ビス（Ｎ，Ｎ’−（３，５−ジアミノベンゾイル）アミノ）ベンゼン２．２５９ｇ（６ｍｍｏｌ）とＮ−メチル−２−ピロリドン２１ｍＬを加え、溶解後、無水フタル酸１．７７７ｇ（１２ｍｍｏｌ）、４−フェニルエチニル無水フタル酸２．９８９ｇ（１２ｍｍｏｌ）を入れ、窒素気流下、室温で３時間攪拌した。反応液を２１０ｍＬのイオン交換水に投入し、折出した粉末を濾別した。１２０ｍＬのイオン交換水で３０分洗浄し、濾別して得られた粉末を６０℃で１日間減圧乾燥し、芳香族ポリアミドイミド前駆体である生成物６．９７５ｇを得た（収率９９％）。
1Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ6）：δ１３．０９（ｂｒ）、１０．６６（２Ｈ）、１０．５８（２Ｈ）、１０．４３（２Ｈ）、８．３４（１Ｈ）、８．２５（１Ｈ）、７．９９−７．７５（９Ｈ）、７．７３−７．５３（１３Ｈ）、７．４５−７．４２（８Ｈ）、７．２３（２Ｈ）
ＩＲ（ＫＢｒ，ｃｍ-1）：３４２１、３０８０、２３６１、２２１４、１７７５、１７１８、１６６３、１６０３、１５５５、１５４３、１４４５、１４２４、１２９１、１２４４、１１３０、１０７３、８５３、７８８、７５８、６９０
この芳香族ポリアミドイミド前駆体は、上記一般式（２）においてＡｒがベンゼン環で、４個のＲのうちの２個がフェニルエチニル基である。
（実施例２）
温度計、攪拌子、窒素導入管、ディーンスターク蒸留管を備え付けた３つ口の５０ｍＬフラスコに、上記実施例１で得られた芳香族ポリアミド酸３．５０７ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン１０ｍＬ、トルエン３ｍＬを加え、窒素気流下、副生する水をトルエンで共沸除去しながらオイルバス温１７５℃で５時間攪拌した。冷却後、反応液を１００ｍＬのイオン交換水に投入し、折出した粉末を濾別した。６０ｍＬのメタノールで３０分洗浄し、濾別して得られた粉末を６０℃で１日間減圧乾燥し、芳香族ポリアミドイミドである生成物２．９４５ｇを得た。（収率９０％）
1Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ6）：δ１０．５１（２Ｈ）、８．３１（１Ｈ）、８．１７−８．１４（６Ｈ）、８．０８−８．０１（８Ｈ）、７．９５−７．９２（４Ｈ）、７．８４（２Ｈ）、７．６５（４Ｈ）、７．５３−７．４６（８Ｈ）、７．３５（１Ｈ）
ＩＲ（ＫＢｒ，ｃｍ-1）：３４３７、２３６１、２２１３、１７８０、１７２５、１６８１、１６１３、１５３９、１４９８、１４５５、１３９０、１３５２、１２３０、１１７３、１０８３、８２７、７５７、７４３、７１８、６９０
温度計、攪拌子、窒素導入管、ディーンスターク蒸留管を備え付けた３つ口の５０ｍＬフラスコに、上記実施例１で得られた芳香族ポリアミド酸３．５０７ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン１０ｍＬ、トルエン３ｍＬを加え、窒素気流下、副生する水をトルエンで共沸除去しながらオイルバス温１７５℃で５時間攪拌した。冷却後、反応液を１００ｍＬのイオン交換水に投入し、折出した粉末を濾別した。６０ｍＬのメタノールで３０分洗浄し、濾別して得られた粉末を６０℃で１日間減圧乾燥し、芳香族ポリアミドイミドである生成物２．９４５ｇを得た。（収率９０％）
1Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ6）：δ１０．５１（２Ｈ）、８．３１（１Ｈ）、８．１７−８．１４（６Ｈ）、８．０８−８．０１（８Ｈ）、７．９５−７．９２（４Ｈ）、７．８４（２Ｈ）、７．６５（４Ｈ）、７．５３−７．４６（８Ｈ）、７．３５（１Ｈ）
ＩＲ（ＫＢｒ，ｃｍ-1）：３４３７、２３６１、２２１３、１７８０、１７２５、１６８１、１６１３、１５３９、１４９８、１４５５、１３９０、１３５２、１２３０、１１７３、１０８３、８２７、７５７、７４３、７１８、６９０
上記で得られた芳香族ポリアミドイミドの未硬化物は、Ｔｇ（ＤＳＣ）が１８８℃、２５８℃、２９２℃であり、硬化発熱ピークは３８７℃であった。また、未硬化物はＤＭＡｃやＮＭＰといった溶媒に可溶であった。硬化前の最低溶融粘度は、６ポイズ（３２８℃）であった。この芳香族ポリアミドイミドをアルゴン気流下、３７０℃で１時間加熱硬化して得られた化合物は、Ｔｇが３３９℃（ＤＳＣ）、ＴＧＡによる５％重量減少温度は５０８℃であった。
（実施例３）
温度計、攪拌子、窒素導入管を備えた３つ口の１００ｍＬフラスコに、化合物（３）すなわち３，５−ビス（Ｎ，Ｎ’−（３，５−ジアミノベンゾイル）アミノ）ベンゼン２．２５９ｇ（６ｍｍｏｌ）とＮ−メチル−２−ピロリドン２３ｍＬを加え、溶解後、無水フタル酸０．８８９ｇ（６ｍｍｏｌ）、４−フェニルエチニル無水フタル酸４．４６８ｇ（１８ｍｍｏｌ）を入れ、窒素気流下、室温で３時間攪拌した。反応液を２３０ｍＬのイオン交換水に投入し、折出した粉末を濾別した。１２０ｍＬのイオン交換水で３０分洗浄し、濾別して得られた粉末を６０℃で１日間減圧乾燥し、芳香族ポリアミド酸である生成物７．４８６ｇを得た（収率９８％）。
1Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ6）：δ１３．０５（ｂｒ）、１０．６９（３Ｈ）、１０．６０（１Ｈ）、１０．４６（２Ｈ）、８．４１（１Ｈ）、８．２７（１Ｈ）、８．００−７．８２（９Ｈ）、７．７７−７．５５（１４Ｈ）、７．５０−７．４２（１１Ｈ）、７．３１（２Ｈ）
ＩＲ（ＫＢｒ，ｃｍ-1）：３３９３、３０６４、２３６６、２２１３、１７７８、１７１８、１６６６、１６０３、１５５３、１５４３、１４４３、１４２４、１２８９、１２４３、１１３０、１０７１、８５１、７８８、７５６、６８９
この芳香族ポリアミドイミド前駆体は、上記一般式（２）においてＡｒがベンゼン環で、４個のＲのうちの３個がフェニルエチニル基である。
温度計、攪拌子、窒素導入管を備えた３つ口の１００ｍＬフラスコに、化合物（３）すなわち３，５−ビス（Ｎ，Ｎ’−（３，５−ジアミノベンゾイル）アミノ）ベンゼン２．２５９ｇ（６ｍｍｏｌ）とＮ−メチル−２−ピロリドン２３ｍＬを加え、溶解後、無水フタル酸０．８８９ｇ（６ｍｍｏｌ）、４−フェニルエチニル無水フタル酸４．４６８ｇ（１８ｍｍｏｌ）を入れ、窒素気流下、室温で３時間攪拌した。反応液を２３０ｍＬのイオン交換水に投入し、折出した粉末を濾別した。１２０ｍＬのイオン交換水で３０分洗浄し、濾別して得られた粉末を６０℃で１日間減圧乾燥し、芳香族ポリアミド酸である生成物７．４８６ｇを得た（収率９８％）。
1Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ6）：δ１３．０５（ｂｒ）、１０．６９（３Ｈ）、１０．６０（１Ｈ）、１０．４６（２Ｈ）、８．４１（１Ｈ）、８．２７（１Ｈ）、８．００−７．８２（９Ｈ）、７．７７−７．５５（１４Ｈ）、７．５０−７．４２（１１Ｈ）、７．３１（２Ｈ）
ＩＲ（ＫＢｒ，ｃｍ-1）：３３９３、３０６４、２３６６、２２１３、１７７８、１７１８、１６６６、１６０３、１５５３、１５４３、１４４３、１４２４、１２８９、１２４３、１１３０、１０７１、８５１、７８８、７５６、６８９
この芳香族ポリアミドイミド前駆体は、上記一般式（２）においてＡｒがベンゼン環で、４個のＲのうちの３個がフェニルエチニル基である。
（実施例４）
温度計、攪拌子、窒素導入管、ディーンスターク蒸留管を備え付けた３つ口の５０ｍＬフラスコに、上記実施例３で得られた芳香族ポリアミド酸３．８０８ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン−１１ｍＬ、トルエン４ｍＬを加え、窒素気流下、副生する水をトルエンで共沸除去しながらオイルバス温１７５℃で５時間攪拌した。冷却後、反応液を１１０ｍＬのイオン交換水に投入し、折出した粉末を濾別した。６０ｍＬのメタノールで３０分洗浄し、濾別して得られた粉末を６０℃で１日間減圧乾燥し、芳香族ポリアミドイミドである生成物３．３７９ｇを得た（収率９８％）。
1Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ6）：δ１０．５３（２Ｈ）、８．３１（１Ｈ）、８．１８−８．１４（７Ｈ）、８．０８−８．００（８Ｈ）、７．９４−７．９１（２Ｈ）、７．８５（２Ｈ）、７．６５−７．６３（６Ｈ）、７．５３−７．４６（１１Ｈ）、７．３５（１Ｈ）
ＩＲ（ＫＢｒ，ｃｍ-1）：３４３５、２３６１、２２１２、１７８０、１７２５、１６８３、１６１４、１５４０、１４９８、１４５３、１３８９、１３５２、１２３０、１１７３、１０８５、８２７、７５６、７４３、７１８、６８９
温度計、攪拌子、窒素導入管、ディーンスターク蒸留管を備え付けた３つ口の５０ｍＬフラスコに、上記実施例３で得られた芳香族ポリアミド酸３．８０８ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン−１１ｍＬ、トルエン４ｍＬを加え、窒素気流下、副生する水をトルエンで共沸除去しながらオイルバス温１７５℃で５時間攪拌した。冷却後、反応液を１１０ｍＬのイオン交換水に投入し、折出した粉末を濾別した。６０ｍＬのメタノールで３０分洗浄し、濾別して得られた粉末を６０℃で１日間減圧乾燥し、芳香族ポリアミドイミドである生成物３．３７９ｇを得た（収率９８％）。
1Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ6）：δ１０．５３（２Ｈ）、８．３１（１Ｈ）、８．１８−８．１４（７Ｈ）、８．０８−８．００（８Ｈ）、７．９４−７．９１（２Ｈ）、７．８５（２Ｈ）、７．６５−７．６３（６Ｈ）、７．５３−７．４６（１１Ｈ）、７．３５（１Ｈ）
ＩＲ（ＫＢｒ，ｃｍ-1）：３４３５、２３６１、２２１２、１７８０、１７２５、１６８３、１６１４、１５４０、１４９８、１４５３、１３８９、１３５２、１２３０、１１７３、１０８５、８２７、７５６、７４３、７１８、６８９
上記で得られた芳香族ポリアミドイミドの未硬化物は、Ｔｇ（ＤＳＣ）が１８６℃であり、硬化発熱ピークは３８５℃であった。また、未硬化物はＤＭＡｃやＮＭＰといった溶媒に可溶であった。硬化前の最低溶融粘度は、１１ポイズ（３２５℃）であった。この芳香族ポリアミドイミドをアルゴン気流下、３７０℃で１時間加熱硬化して得られた化合物は、Ｔｇは４００℃以下では検出されず（ＤＳＣ）、ＴＧＡによる５％重量減少温度は５３７℃であった。
（比較例１）
温度計、攪拌子、窒素導入管を備えた３つ口の１００ｍＬフラスコに、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル２．００２ｇ（１０ｍｍｏｌ）とＮ−メチル−２−ピロリドン１２ｍＬを加え、溶解後、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物２．３５４ｇ（８ｍｍｏｌ）を加えて窒素気流下、室温で１時間攪拌した。その後、４−フェニルエチニル無水フタル酸０．９９３ｇ（４ｍｍｏｌ）を入れ、窒素気流下、室温で２時間攪拌した。オイルバス温１８０℃で４時間攪拌した。冷却後、反応液を１２０ｍＬのイオン交換水に投入し、折出した粉末を濾別した。６０ｍＬのメタノールで３０分洗浄し、濾別して得られた粉末を６０℃で１日間減圧乾燥し、熱付加型芳香族ポリイミドである生成物４．８０４ｇを得た（収率９６％）。
理論数平均分子量：２５００ｇ／ｍｏｌ
1Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ6）：δ８．２５、８．１４、８．０２、７．６３、７．４８、７．２２
ＩＲ（ＫＢｒ，ｃｍ-1）：３４４７、２３６１、２２１２、１７７８、１７２０、１６１５、１５００、１３７６、１２４０、１１７０、１１１６、１０８９、８８０、８２６、７４０、６９０
温度計、攪拌子、窒素導入管を備えた３つ口の１００ｍＬフラスコに、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル２．００２ｇ（１０ｍｍｏｌ）とＮ−メチル−２−ピロリドン１２ｍＬを加え、溶解後、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物２．３５４ｇ（８ｍｍｏｌ）を加えて窒素気流下、室温で１時間攪拌した。その後、４−フェニルエチニル無水フタル酸０．９９３ｇ（４ｍｍｏｌ）を入れ、窒素気流下、室温で２時間攪拌した。オイルバス温１８０℃で４時間攪拌した。冷却後、反応液を１２０ｍＬのイオン交換水に投入し、折出した粉末を濾別した。６０ｍＬのメタノールで３０分洗浄し、濾別して得られた粉末を６０℃で１日間減圧乾燥し、熱付加型芳香族ポリイミドである生成物４．８０４ｇを得た（収率９６％）。
理論数平均分子量：２５００ｇ／ｍｏｌ
1Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ6）：δ８．２５、８．１４、８．０２、７．６３、７．４８、７．２２
ＩＲ（ＫＢｒ，ｃｍ-1）：３４４７、２３６１、２２１２、１７７８、１７２０、１６１５、１５００、１３７６、１２４０、１１７０、１１１６、１０８９、８８０、８２６、７４０、６９０
上記で得られた熱付加型芳香族ポリイミドの末硬化物は、Ｔｇ（ＤＳＣ）が２４０℃であり、硬化発熱ピークは３８７℃であった。また、未硬化物はＤＭＡｃやＮＭＰといった溶媒に可溶であった。硬化前の最低溶融粘度は、１２４０ポイズ（３１６℃）であった。この熱付加型芳香族ポリイミドをアルゴン気流下、３７０℃で１時間加熱硬化して得られた化合物は、Ｔｇが３３６℃（ＤＳＣ）、ＴＧＡによる５％重量減少温度は５２０℃であった。
（比較例２）
比較例１で得た芳香族ポリイミド０．５００ｇを、ホットプレスを用いて３７０℃、２ＭＰａで１時間硬化させた。得られたフイルムのＴｇは３３７℃であった。
比較例１で得た芳香族ポリイミド０．５００ｇを、ホットプレスを用いて３７０℃、２ＭＰａで１時間硬化させた。得られたフイルムのＴｇは３３７℃であった。
（実施例５）
実施例３、４と同様にして芳香族ポリアミドイミドを得た。この芳香族ポリアミドイミド０．４５０ｇと比較例１で得た芳香族ポリイミド０．０５０ｇを乳鉢中で混ぜ合わせた後、ホットプレスを用いて３７０℃、２ＭＰａで１時間硬化させた。得られたフイルムのＴｇは３４５℃であった。
実施例３、４と同様にして芳香族ポリアミドイミドを得た。この芳香族ポリアミドイミド０．４５０ｇと比較例１で得た芳香族ポリイミド０．０５０ｇを乳鉢中で混ぜ合わせた後、ホットプレスを用いて３７０℃、２ＭＰａで１時間硬化させた。得られたフイルムのＴｇは３４５℃であった。
（実施例６）
実施例３、４と同様にして芳香族ポリアミドイミドを得た。この芳香族ポリアミドイミド０．４００ｇと比較例１で得た芳香族ポリイミド０．１００ｇを乳鉢中で混ぜ合わせた後、ホットプレスを用いて３７０℃、２ＭＰａで１時間硬化させた。得られたフイルムのＴｇは３５３℃であった。
実施例３、４と同様にして芳香族ポリアミドイミドを得た。この芳香族ポリアミドイミド０．４００ｇと比較例１で得た芳香族ポリイミド０．１００ｇを乳鉢中で混ぜ合わせた後、ホットプレスを用いて３７０℃、２ＭＰａで１時間硬化させた。得られたフイルムのＴｇは３５３℃であった。
本発明で得られる一般式（１）で表される熱付加重合型芳香族ポリアミドイミド及び一般式（２）で表される熱付加重合型芳香族ポリアミドイミド前駆体は成形性に優れ、これらを加熱硬化して得られる樹脂材料は極めて高い耐熱性を有し、電子材料、宇宙航空機用材料等として幅広い分野に使用することができる。
Claims (6)
- 次の一般式（１）で表される芳香族ポリアミドイミド。
- 上記一般式（１）において、Ａｒがベンゼン環であることを特徴とする請求項１に記載の芳香族ポリアミドイミド。
- 上記一般式（１）において、平均２個以上のＲがフェニルエチニル基であることを特徴とする請求項１又は２に記載の芳香族ポリアミドイミド。
- 次の一般式（２）で表される芳香族ポリアミドイミド前駆体。
- 上記一般式（２）において、Ａｒがベンゼン環であることを特徴とする請求項４に記載の芳香族ポリアミドイミド前駆体。
- 上記一般式（２）において、平均２個以上のＲがフェニルエチニル基であることを特徴とする請求項４又は５に記載の芳香族ポリアミドイミド前駆体。
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