JP7396742B1 - ビスマレイミドおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
であるマレアミック酸等を除去し、酸価を2mg-KOH/g以下とする製造方法が記載されている。
ダイマジアミンのアミノ基がマレイミド化された以下の特徴を有するビスマレイミド。
1)前記ビスマレイミドの酸価が、2mg-KOH/g以下である。
2)前記ビスマレイミドの、25℃でのB型粘度計により測定した粘度が、3.0Pa・s以下である。
本発明のビスマレイミドは、酸価が2mg-KOH/g以下であり、25℃でのB型粘度計により測定した粘度が、3.0Pa・s以下である。
本発明のビスマレイミドは、ダイマジアミン(DDA)とマレイン酸成分とが脱水縮合した化学構造を有する。ここでDDAとは、炭素数24~48のダイマ酸から誘導される脂肪族ジアミンである。DDAとしては、コグニスジャパン社製、商品名「バーサミン551」、クローダ社製、商品名「プリアミン1074」、「プリアミン1075」等の市販品を用いることができる。
第二の酸触媒の使用量は、DDAモルに対し、55モル%~365モル%の範囲が好ましく、65モル%~285モル%の範囲がさらに好ましい。
第一の酸触媒と第二の酸触媒の使用比率は特に限定されないが、(第一の酸触媒)/(第二の酸触媒)=2/8~8/2(モル比)の範囲が好ましく、3/7~7/3の範囲がより好ましく、4/6~6/4の範囲がさらに好ましい。
<1H-NMR測定条件>
装置:核磁気共鳴装置(日本電子社製:型番ECA500)
周波数:500.16MHz
基準物質:テトラメチルシラン
溶媒:重クロロホルム
測定温度:25℃
上記測定条件においては、ビスマレイミドのマレイミド基の窒素原子に直結するメチレン基のプロトンのピークに対応するケミカルシフトは約3.5ppmである(図1のピーク1)。また、ビスマレイミドのマレイミド基のビニルプロトンのピークに対応するケミカルシフトは約6.7ppmである(図1のピーク2)。従い、これらのピークの積分値をNMRチャートから読み取ることにより、NMR積分値比を算出することができる。
JIS K0070(1992)の規定に基づき、中和滴定法で測定した。
ビスマレイミド約1.0gを精秤し、THFでビスマレイミド濃度がおよそ2質量%になるように希釈し、ブロモチモールブルー(BTB)を指示薬として用い、水酸化カリウム(KOH)で滴定をおこない、中和に消費されたKOHのmg数をビスマレイミド1gあたりに換算した値を用いた。
トキメック社製DVL-BII型デジタル粘度計(B型粘度計)を用い、25±0.2℃における回転粘度を測定した。
GPCにより測定した。
測定条件は以下の通りである。
カラム:昭和電工社製 Shodex(R) GPC KF‐803×1本, GPC KF-804×2本 (3本連結)
溶離液:THF
温度:40℃
流量:1.0mL/分
検出器:UV検出器
室温において、一般的なエポキシ樹脂プレポリマーである、2,2-ビス(4-グリシジルオキシフェニル)プロパン5gを20mlのガラス製サンプル管に入れ、ビスマレイミド5gを加え、手で振るもしくは、必要に応じてマグネチックスターラーを用いて攪拌し、分離や濁り、気泡のない状態(均一状態)になる様子を確認した。
○:手で振ることで直ちに均一状態となった。
△:スターラーにより撹拌することで5分以内に均一状態となった。
×:スターラーにより10分撹拌しても均一状態にならなかった。
1)粗ビスマレイミド溶液の調製
水分離器付き還流冷却器、攪拌機、温度計を備えたガラス製反応容器に、窒素雰囲気下、トルエンとNMPとからなる混合溶媒(質量比:トルエン/NMP=80/20)、ダイマジアミン(クローダジャパン株式会社製「プリアミン1074」、分子量:547):0.17モル、無水マレイン酸:0.34モル、第一の酸触媒としてp-トルエンスルホン酸:0.15モル、第二の酸触媒として無水マレイン酸:0.22モルを投入して攪拌した。得られた溶液を、攪拌しながら昇温して内容物を加熱還流させた。反応により生成する水を共沸分離しながら約125℃で6時間還流を続けた後、冷却して、2相化した橙黄色溶液を得た。その後、得られた溶液の上相を取り出し、水系溶媒で2回洗浄し、固形分濃度が30質量%の粗ビスマレイミド溶液を得た。この粗ビスマレイミドの酸価は、8.2mg-KOH/gであった。
2)CDIによる酸価の低減
攪拌機、温度計を備えたガラス製反応容器に、窒素雰囲気下、前記粗ビスマレイミド溶液:200g、N,N′-ジイソプロピルカルボジイミド(DIC)1.2g(粗ビスマレイミドの酸価に対して1.05倍当量)、メチルアルコールを投入し、60℃で60分加熱した後、冷却して、橙黄色溶液を得た。得られた溶液を水系溶媒で2回洗浄することにより精製させ、溶媒を留去することでビスマレイミド(A-1)を得た。このビスマレイミドの酸価は0.97mg-KOH/gであり、粘度は、2.5Pa・sであった。このビスマレイミドを1H-NMRを前記した条件で測定した結果を図1に示した。図1に示すように、この1H-NMRチャートで認められたピーク1(δ:約3.5ppm 多重線)の積分値(A)とピーク2(δ:約6.7ppm 単線)との積分値(B)とを用いて、量的対比を行った結果、B/Aは0.86であった。
第二の酸触媒を、マレイン酸:0.12モルとし、DIC量を1.9g(粗ビスマレイミドの酸価に対して1.05倍当量)としたこと以外は、実施例1と同様に行い、ビスマレイミド(A-2)を得た。
第一の酸触媒を、メタンスルホン酸:0.31モルとし、第二の酸触媒である無水マレイン酸:0.32モルとし、DIC量を0.6g(粗ビスマレイミドの酸価に対して1.1倍当量)としたこと以外は、実施例1と同様に行い、ビスマレイミド(A-3)を得た。
第一の酸触媒を、メタンスルホン酸:0.31モルとし、第二の酸触媒をマレイン酸:0.26モルとし、DIC量を1.1g(粗ビスマレイミドの酸価に対して1.0倍当量)としたこと以外は、実施例1と同様に行い、ビスマレイミド(A-4)を得た。
第一の酸触媒を、メタンスルホン酸:0.39モルとし、第二の酸触媒を無水マレイン酸:0.49モルとし、DIC量を1.2g(粗ビスマレイミドの酸価に対して1.03倍当量)としたこと以外は、実施例1と同様に行い、ビスマレイミド(A-5)を得た。
第一の酸触媒を、メタンスルホン酸:0.31モルとし、第二の酸触媒を使用せず、DIC量を2.3g(粗ビスマレイミドの酸価に対して1.1倍当量)としたこと以外は、実施例1と同様に行い、ビスマレイミド(B-1)を得た。
第一の酸触媒を使用せず、第二の酸触媒を第二の酸触媒である無水マレイン酸:0.32モルとし、DIC量を3.0g(粗ビスマレイミドの酸価に対して1.1倍当量)としたこと以外は、実施例1と同様に行い、ビスマレイミド(B-2)を得た。
第一の酸触媒を、メタンスルホン酸:0.09モルとし、第二の酸触媒である無水マレイン酸:0.10モルとし、DIC量を2.2g(粗ビスマレイミドの酸価に対して1.1倍当量)としたこと以外は、実施例1と同様に行い、ビスマレイミド(B-3)を得た。
特許文献6、実施例12の記載に準じて、粗ビスマレイミドを得て、これに対し実施例1と同様にしてCDIを反応させて、精製されたビスマレイミド(B-4)を得た。すなわち、0.058モルのバーサミン552をテトラヒドロフラン(THF)90mlに溶解した溶液を、0.127モルの無水マレイン酸をTHF60mlに溶解した溶液中にゆっくり加えた。添加1時間後に、無水酢酸125mLを加え、この反応混合物を24時間撹拌した。この反応混合物を還流させ、その還流温度に3時間保持した。この反応混合物にベンゾキノン0.1gを加えた後、真空下で溶媒を除去した。得られた残分にTHF75mLと1-ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBt)を加え、室温で溶解し、24時間攪拌した。その後、その溶媒を30℃で除去し、その残分を500mLのペンタンで2回抽出した。これらのペンタン部分を合わせ、それをドライアイス/イソプロピルアルコール浴中で冷却すると、白色の固体が晶出したので、これを冷時濾過後、濃縮することにより、ビスマレイミド濃度が50質量%の粗ビスマレイミド溶液を得た。この粗ビスマレイミドの酸価は、9.8mg-KOH/gであった。得られた粗ビスマレイミド溶液120gに、DIC1.5g(粗ビスマレイミドの酸価に対して1.1倍当量)を加え、メチルアルコールを投入し、60℃で60分加熱した後、冷却して、橙黄色溶液を得た。得られた溶液を水系溶媒で2回洗浄することにより精製し、溶媒を留去することでビスマレイミド(B-4)を得た。
特許文献6、実施例13の記載に準じて、粗ビスマレイミドを得て、これに対し実施例1と同様にしてCDIを反応させて、精製されたビスマレイミド(B-5)を得た。すなわち、0.096モルのバーサミン552をTHF60mLに溶解した溶液を、0.206モルの無水マレイン酸を、300mLのTHFに溶解した溶液にゆっくり加えた。添加完了後に、この反応混合物を一時間撹拌し、次いでHOBtをその中に溶解させた。この撹拌された反応混合物を氷浴中で冷却し、その後、0.238モルのDCCを、少しずつ加えた。この添加の完了後に、反応混合物を氷浴中で更に1時間撹拌した。次いで、氷浴を取り外し、その撹拌された反応混合物を一晩かけて室温まで暖めた。この反応混合物を濾過し、得られた固体をTHFで洗浄した。これらのTHF部分を全部合わせ、これにメトキシフェノール0.2gを加え、その後、30℃でTHFを除去した。この残分をヘキサンで抽出した後、そのヘキサンを除去した。次に、これを再度ペンタンで抽出することにより、ビスマレイミド濃度が50質量%の粗ビスマレイミド溶液を得た。この粗ビスマレイミドの酸価は6.7mg-KOH/gであった。得られた粗ビスマレイミド溶液120gに、DIC1.0g(粗ビスマレイミドの酸価に対して1.1倍当量)を加え、メチルアルコールを投入し、60℃で60分加熱した後、冷却して、橙黄色溶液を得た。得られた溶液を水系溶媒で2回洗浄することにより精製し、溶媒を留去することでビスマレイミド(B-5)を得た。
Claims (3)
- 1 H-NMRにおいて、マレイミド基の窒素原子に直結するメチレン基のプロトンに対応するピークの積分値(A)およびマレイミド基のビニルプロトンに対応するピークの積分値(B)を用いて量的対比を行った場合に、B/Aが、0.80超である、ダイマジアミンのアミノ基がマレイミド化された以下の特徴を有するビスマレイミド。
1)前記ビスマレイミドの酸価が、2mg-KOH/g以下である。
2)前記ビスマレイミドの、25℃でのB型粘度計により測定した粘度が、3.0Pa・s以下である。 - 以下の工程を含むことを特徴とする請求項1記載のビスマレイミドの製造方法。
1)pKaが1未満の酸とpKaが1以上の酸とを触媒として、ダイマジアミンのモルに対し115モル%以上用い、酸価が2mg-KOH/g超の粗ビスマレイミド溶液を準備する工程。
2)前記溶液中の酸成分を、カルボジイミド化合物(CDI)と反応させることにより酸価を2mg-KOH/g以下とする工程。 - ダイマジアミンのアミノ基がマレイミド化された以下の1)および2)の特徴を有するビスマレイミドの製造方法であって、以下の3)および4)の工程を含むことを特徴とする製造方法。
1)前記ビスマレイミドの酸価が、2mg-KOH/g以下である。
2)前記ビスマレイミドの、25℃でのB型粘度計により測定した粘度が、3.0Pa・s以下である。
3)pKaが1未満の酸とpKaが1以上の酸とを触媒として、ダイマジアミンのモルに対し115モル%以上用い、酸価が2mg-KOH/g超の粗ビスマレイミド溶液を準備する工程。
4)前記溶液中の酸成分を、カルボジイミド化合物(CDI)と反応させることにより酸価を2mg-KOH/g以下とする工程。
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