JP7510317B2 - Irregular particles containing an amic acid oligomer having an imide group and a method for producing the same - Google Patents

Irregular particles containing an amic acid oligomer having an imide group and a method for producing the same Download PDF

Info

Publication number
JP7510317B2
JP7510317B2 JP2020160105A JP2020160105A JP7510317B2 JP 7510317 B2 JP7510317 B2 JP 7510317B2 JP 2020160105 A JP2020160105 A JP 2020160105A JP 2020160105 A JP2020160105 A JP 2020160105A JP 7510317 B2 JP7510317 B2 JP 7510317B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solvent
amic acid
imide
acid oligomer
oligomer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020160105A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022053323A (en
Inventor
総一郎 辻本
豊 金田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kaneka Corp
Original Assignee
Kaneka Corp
Filing date
Publication date
Application filed by Kaneka Corp filed Critical Kaneka Corp
Priority to JP2020160105A priority Critical patent/JP7510317B2/en
Publication of JP2022053323A publication Critical patent/JP2022053323A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7510317B2 publication Critical patent/JP7510317B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、イミド基を持つアミド酸オリゴマーを含有する不定形粒子およびその製造方法に関する。 The present invention relates to irregular particles containing an amide acid oligomer having an imide group and a method for producing the same.

芳香族ポリイミドは、成形性に優れ、高分子系で最高レベルの耐熱性を有し、機械的特性および電気的特性等にも優れていることから、航空機、宇宙産業用機器、電気電子機器、一般産業用途および車輌用エンジン(周辺)部材等の広い分野で素材(耐熱複合材)として用いられている。それゆえ、マトリクス樹脂であるポリイミドを安価で簡便にかつ短時間で製造することができる方法が求められている。 Aromatic polyimides have excellent moldability, the highest level of heat resistance among polymers, and excellent mechanical and electrical properties, and are therefore used as materials (heat-resistant composite materials) in a wide range of fields, including aircraft, space industry equipment, electrical and electronic equipment, general industrial applications, and vehicle engine (peripheral) components. Therefore, there is a demand for a method for producing polyimide, which is a matrix resin, inexpensively, easily, and in a short time.

ポリイミドの製造方法として、特許文献1には、ポリアミド酸溶液を加熱処理して、溶媒からポリイミド粒子を沈澱させ、当該溶媒からポリイミドパウダーを直接採取するポリイミドパウダーの製造方法が記載されている。特許文献2には、芳香族テトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とを反応溶媒中で反応させ、微細粒子を析出させた後、水を留去しながら反応を継続させ、ポリイミド粉末を製造する方法が記載されている。特許文献3には、末端変性イミドオリゴマーのNMP溶液をイオン交換水に投入し、析出した固形分を濾別して顆粒状の末端変性イミドオリゴマーを得た後、当該末端変性イミドオリゴマーを粉砕することで末端変性イミドオリゴマー粉末を得る製造方法が記載されている。 As a method for producing polyimide, Patent Document 1 describes a method for producing polyimide powder in which a polyamic acid solution is heated to precipitate polyimide particles from the solvent, and polyimide powder is directly collected from the solvent. Patent Document 2 describes a method for producing polyimide powder by reacting an aromatic tetracarboxylic acid component with an aromatic diamine component in a reaction solvent to precipitate fine particles, and then continuing the reaction while distilling off water. Patent Document 3 describes a method for producing terminal-modified imide oligomer powder by adding an NMP solution of terminal-modified imide oligomer to ion-exchanged water, filtering the precipitated solids to obtain granular terminal-modified imide oligomer, and then pulverizing the terminal-modified imide oligomer.

また、ポリアミド酸の粉末を得て、それを成形することで、ポリイミドの粉末を単離することなく、直接にポリイミドの成形体を得る方法も知られている。特許文献4には、特定の溶媒中でポリアミド酸を重合させて懸濁液から粉粒体を取り出し、それを加熱成形してポリアミド酸成形体とし、さらにイミド化させる、ポリイミド成形体の製法が記載されている。 A method is also known in which a polyimide molded body is obtained directly by obtaining a polyamic acid powder and molding it, without isolating the polyimide powder. Patent Document 4 describes a method for producing a polyimide molded body, in which polyamic acid is polymerized in a specific solvent, powder particles are removed from the suspension, and the powder particles are heated and molded into a polyamic acid molded body, which is then imidized.

また、ポリアミド酸の粉末を接着剤として使用できることも知られている。特許文献5,6には、ポリアミド酸の溶液を作製した後、複数の方法によってポリアミド酸の粉体を製造し、冷間圧延鋼の接着に使用できることが記載されている。 It is also known that polyamic acid powder can be used as an adhesive. Patent documents 5 and 6 describe that after preparing a polyamic acid solution, polyamic acid powder can be produced by a number of methods and used to bond cold-rolled steel.

特開平7-33875号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-33875 特開平11-302380号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-302380 WO 2018/180930 A1WO 2018/180930 A1 特開平7-118388JP 7-118388 A 特開平6-16811JP 6-16811 A 特開平6-1856JP 6-1856 A

しかしながら、上記特許文献1,2に記載の技術では、ポリアミド酸を溶液中で加熱してポリイミドの溶液を作製した後、ポリイミド粒子を沈澱させ、回収、洗浄、乾燥することによって粉体状のポリイミドを製造している。上記特許文献3に記載の技術では、溶液中のイミドオリゴマーを貧溶媒で沈澱(析出)させ、回収、洗浄、乾燥することによって粉体状のイミドオリゴマーを製造している。上記特許文献4に記載の技術では、特定の溶媒中でポリアミド酸の懸濁液を作成し、ポリアミド酸を回収、洗浄、乾燥することによって粉体状のポリアミド酸を製造している。上記特許文献5,6に記載の技術では、上記に類似の方法のほか、ポリアミド酸の溶液を作製した後、溶媒を揮発させることによって、ポリアミド酸の粉体を製造している。 However, in the techniques described in Patent Documents 1 and 2, polyamic acid is heated in a solution to prepare a polyimide solution, and then the polyimide particles are precipitated, collected, washed, and dried to produce powdered polyimide. In the technique described in Patent Document 3, imide oligomer in a solution is precipitated (deposited) in a poor solvent, and then collected, washed, and dried to produce powdered imide oligomer. In the technique described in Patent Document 4, a suspension of polyamic acid is prepared in a specific solvent, and the polyamic acid is collected, washed, and dried to produce powdered polyamic acid. In the techniques described in Patent Documents 5 and 6, in addition to the above-mentioned methods, a solution of polyamic acid is prepared, and then the solvent is volatilized to produce polyamic acid powder.

従って、上記特許文献1~4に記載の技術は、工程が多く煩雑であり、製造に長時間(数時間)を要するので、ポリイミドを安価で簡便にかつ短時間で製造するという観点から見て、更なる改善の余地がある。また、上記特許文献5、6に記載の、ポリアミド酸の溶液から溶媒を揮発させることによってポリアミド酸の粉体を製造する技術は、ごく限られた組成のポリアミド酸と、ごく限られた種類の溶剤との組み合わせのみが例示されており、汎用性については全く不明であるうえ、また、得られるポリアミド酸の用途は接着剤に限られて例示されており、成形体を得るために適したポリアミド酸への適用については全く不明である。加えて、高沸点の非プロトン性溶媒を使用しており安全性に懸念があるうえ、その他の溶媒への適用については全く不明である。 Therefore, the techniques described in Patent Documents 1 to 4 above require many steps, are complicated, and require a long time (several hours) for production, so there is room for further improvement from the perspective of producing polyimide cheaply, easily, and in a short time. In addition, the techniques described in Patent Documents 5 and 6 above for producing polyamic acid powder by volatilizing the solvent from a polyamic acid solution only exemplify combinations of polyamic acids with very limited compositions and very limited types of solvents, so its versatility is completely unknown, and the use of the resulting polyamic acid is limited to adhesives, so its application to polyamic acids suitable for obtaining molded bodies is completely unknown. In addition, the use of a high-boiling point aprotic solvent raises safety concerns, and its application to other solvents is completely unknown.

本発明の一態様は、従来技術と比較して、安価で簡便に、かつ極めて短時間で、イミド基を持つアミド酸オリゴマーを含有する不定形粒子(P)を製造することができる製造方法、および当該アミド酸オリゴマーを含有する不定形粒子(P)を提供することを目的とする。 One aspect of the present invention aims to provide a method for producing irregular particles (P) containing an amic acid oligomer having an imide group in a cheaper, simpler, and shorter time than conventional techniques, and to provide the irregular particles (P) containing the amic acid oligomer.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、アミド酸オリゴマーの溶液を溶融加工することにより、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子を安価で簡便、かつ極めて短時間(たとえば数分間)で製造することができること、また、得られたイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)はこれまでにない新規な物性および特性を有すること、を見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive research into solving the above problems, the inventors discovered that irregular particles containing an amic acid oligomer (P) having imide groups can be produced inexpensively, easily, and in an extremely short time (e.g., several minutes) by melt processing a solution of an amic acid oligomer, and that the resulting amic acid oligomer (P) having imide groups has novel physical properties and characteristics that have never been seen before, and thus completed the present invention.

即ち、本発明の一実施の形態は、以下の構成を含む。
[1]下記一般式(2)で表されるアミド酸オリゴマー(A)中のアミド酸単位の一部がイミド環に変換されており、イミド化率が1~80%(ここで、α~βはα以上β以下を表す。以下同じ)であるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有し、
水中に分散させて測定した平均粒子径が100~500μmの範囲内である不定形粒子。
That is, one embodiment of the present invention includes the following configuration.
[1] A part of the amic acid units in the amic acid oligomer (A) represented by the following general formula (2) is converted into an imide ring, and the amic acid oligomer (P) has an imide group with an imidization rate of 1 to 80% (wherein α to β represents α or more and β or less; the same applies hereinafter),
Irregular particles having an average particle size of 100 to 500 μm when dispersed in water.

Figure 0007510317000001
Figure 0007510317000001

(一般式(2)中、RおよびRは、互いに同一または互いに異なっていてもよい二価の芳香族ジアミン残基を表し、RおよびRは、互いに同一または互いに異なっていてもよい四価の芳香族テトラカルボン酸残基を表し、RおよびRは、何れか一方が水素原子であり、他方がフェニル基であり、mおよびnは、1≦m、0≦n、1≦m+n≦20および0.05≦m/(m+n)≦1の関係を満たし、繰り返し単位の配列は、ブロック、ランダムの何れであってもよい。)
[2]20重量%以下の溶媒を含有する[1]に記載の不定形粒子。
[3]溶媒が、アルコール系溶媒とエーテル系溶媒との混合溶媒、ヒドロキシエーテル系溶媒の単独溶媒、アルコール系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒、エーテル系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒、または、アルコール系溶媒とエーテル系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒であって、その沸点(混合溶媒では各々の単独溶媒での沸点)が130℃以下である[2]に記載の不定形粒子。
[4]溶媒がメタノールと1,3-ジオキソランとの混合溶媒である[3]に記載の不定形粒子。
[5]下記一般式(2)で表されるアミド酸オリゴマー(A)中のアミド酸単位の一部がイミド環に変換されており、イミド化率が0~1%であるイミド基含有アミド酸オリゴマー(P)の溶液を溶融加工する工程を含む[1]に記載の不定形粒子の製造方法。
(In the general formula (2), R1 and R2 represent divalent aromatic diamine residues which may be the same or different from each other, R3 and R4 represent tetravalent aromatic tetracarboxylic acid residues which may be the same or different from each other, one of R5 and R6 is a hydrogen atom and the other is a phenyl group, m and n satisfy the relationships 1≦m, 0≦n, 1≦m+n≦20 and 0.05≦m/(m+n)≦1, and the arrangement of the repeating units may be either block or random.)
[2] The irregular particles according to [1], containing 20% by weight or less of a solvent.
[3] Irregular particles according to [2], wherein the solvent is a mixed solvent of an alcohol-based solvent and an ether-based solvent, a single solvent of a hydroxyether-based solvent, a mixed solvent of an alcohol-based solvent and a hydroxyether-based solvent, a mixed solvent of an ether-based solvent and a hydroxyether-based solvent, or a mixed solvent of an alcohol-based solvent, an ether-based solvent and a hydroxyether-based solvent, and the boiling point (the boiling point of each single solvent in the case of a mixed solvent) is 130°C or less.
[4] Irregular particles according to [3], wherein the solvent is a mixed solvent of methanol and 1,3-dioxolane.
[5] A method for producing irregular particles according to [1], comprising a step of melt-processing a solution of an imide group-containing amic acid oligomer (P) having an imidization rate of 0 to 1%, in which a part of the amic acid units in the amic acid oligomer (A) represented by the following general formula (2) is converted into imide rings:

Figure 0007510317000002
Figure 0007510317000002

(一般式(2)中、RおよびRは、互いに同一または互いに異なっていてもよい二価の芳香族ジアミン残基を表し、RおよびRは、互いに同一または互いに異なっていてもよい四価の芳香族テトラカルボン酸残基を表し、RおよびRは、何れか一方が水素原子であり、他方がフェニル基であり、mおよびnは、1≦m、0≦n、1≦m+n≦20および0.05≦m/(m+n)≦1の関係を満たし、繰り返し単位の配列は、ブロック、ランダムの何れであってもよい。)
[6]上記溶融加工を250℃以下の温度で行う[5]に記載の不定形粒子の製造方法。
[7]溶融加工の際に押出機を使用する[6]に記載の不定形粒子の製造方法。
[8]押出機内の滞留時間が1~30分間である[7]に記載の不定形粒子の製造方法。
(In the general formula (2), R1 and R2 represent divalent aromatic diamine residues which may be the same or different from each other, R3 and R4 represent tetravalent aromatic tetracarboxylic acid residues which may be the same or different from each other, one of R5 and R6 is a hydrogen atom and the other is a phenyl group, m and n satisfy the relationships 1≦m, 0≦n, 1≦m+n≦20 and 0.05≦m/(m+n)≦1, and the arrangement of the repeating units may be either block or random.)
[6] The method for producing irregular particles according to [5], wherein the melt processing is carried out at a temperature of 250° C. or less.
[7] The method for producing irregular particles according to [6], in which an extruder is used during melt processing.
[8] The method for producing irregular particles according to [7], wherein the residence time in the extruder is 1 to 30 minutes.

本発明の一態様によれば、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を貧溶媒で沈澱(析出)させたり、粉砕したりする手間が掛からない。それゆえ、取り扱い性に優れ、従来技術と比較して、安価で簡便に、かつ極めて短時間(数分間)で、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子を製造することができる製造方法、および、これまでにない新規な物性および特性を有するイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子を提供することができるという効果を奏する。 According to one aspect of the present invention, there is no need to precipitate (precipitate) the imide-containing amic acid oligomer (P) in a poor solvent or to grind it. Therefore, the present invention has the effect of providing a manufacturing method that can produce amorphous particles containing an imide-containing amic acid oligomer (P) that has excellent handleability, is inexpensive, simple, and takes an extremely short time (several minutes) compared to conventional techniques, and can provide amorphous particles containing an imide-containing amic acid oligomer (P) that have never before been produced with new physical properties and characteristics.

不定形粒子を光学顕微鏡で観察した一例である。This is an example of irregular particles observed with an optical microscope.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。但し、本発明はこれに限定されるものではなく、記述した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態および実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。尚、本明細書においては、特記しない限り、数値範囲を表す「A~B」は、「A以上(Aを含みかつAより大きい)、B以下(Bを含みかつBより小さい)」を意味する。また、「重量」と「質量」は同義語として使用する。 The following describes in detail the embodiments of the present invention. However, the present invention is not limited to these, and various modifications are possible within the scope described. The technical scope of the present invention also includes embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments and examples. In this specification, unless otherwise specified, "A to B" indicating a numerical range means "A or more (including A and larger than A) or B or less (including B and smaller than B)." In addition, "weight" and "mass" are used as synonyms.

〔1.イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子〕
本発明の一実施の形態における、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子は、不定形粒子であり、個々の粒子には鋭角な部分がある(球状ではない)。粒子が「不定形粒子」であるかどうかは、例えば光学顕微鏡を用いて観察することにより、容易に判定することができる。
[1. Irregular particles containing an amic acid oligomer (P) having an imide group]
In one embodiment of the present invention, the irregular particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group are irregular particles, and each particle has sharp edges (it is not spherical). Whether a particle is an "irregular particle" can be easily determined by observing the particle using, for example, an optical microscope.

本発明のイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子は、必須成分としてイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含み、さらに任意成分として、イミドオリゴマー(B)、溶媒(C)、その他の成分を含んでも良い。この中では、イミドオリゴマー(B)または溶媒(C)のいずれかを含むことが好ましく、イミドオリゴマー(B)および溶媒(C)を含むことがより好ましい。
イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)とイミドオリゴマー(B)は、化学的に対応していなくても良いが、化学的に対応していることが好ましい。つまり、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)はイミドオリゴマー(B)の前駆体であることが好ましく、イミドオリゴマー(B)は、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)から化学反応(イミド化)により生成されるものであることが好ましい。
The irregular particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group of the present invention contain the amic acid oligomer (P) having an imide group as an essential component, and may further contain the imide oligomer (B), the solvent (C), and other components as optional components. Among these, it is preferable to contain either the imide oligomer (B) or the solvent (C), and it is more preferable to contain the imide oligomer (B) and the solvent (C).
The amic acid oligomer (P) having an imide group and the imide oligomer (B) do not have to be chemically related to each other, but it is preferable that they are chemically related to each other. In other words, it is preferable that the amic acid oligomer (P) having an imide group is a precursor of the imide oligomer (B), and it is preferable that the imide oligomer (B) is generated from the amic acid oligomer (P) having an imide group by a chemical reaction (imidization).

イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)は、上記一般式(2)で表されたアミド酸オリゴマー(A)中のアミド酸単位の一部がイミド環に変換されたものである。すなわち、アミド酸オリゴマー(A)は、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)とは異なる。
アミド酸単位から変換されたイミド環の割合は、イミド化率で表現することが出来る。
イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)のイミド化率は、H-NMRで、芳香族H由来のピーク面積と、残存アミドH由来のピーク面積とを測定して算出することができる。本発明のイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)のイミド化率(Rp)は1~80%であるが、3~60%であることが好ましく、5~40%であることがより好ましい。
The amic acid oligomer (P) having an imide group is a product in which a part of the amic acid units in the amic acid oligomer (A) represented by the above general formula (2) is converted to an imide ring. That is, the amic acid oligomer (A) is different from the amic acid oligomer (P) having an imide group.
The ratio of imide rings converted from amic acid units can be expressed as the imidization ratio.
The imidization ratio of the amic acid oligomer (P) having an imide group can be calculated by measuring the peak area derived from aromatic 1 H and the peak area derived from residual amide 1 H by 1 H-NMR. The imidization ratio (Rp) of the amic acid oligomer (P) having an imide group of the present invention is 1 to 80%, preferably 3 to 60%, and more preferably 5 to 40%.

言い換えると、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)においては、1分子中のアミド酸単位とイミド環単位のモル数が以下の関係にある。
0.01≦(イミド環単位のモル数)/(イミド環単位のモル数+アミド酸単位のモル数)≦0.80
好ましくは、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)においては、1分子中のアミド酸単位とイミド環単位のモル数が以下の関係にある。
0.03≦(イミド環単位のモル数)/(イミド環単位のモル数+アミド酸単位のモル数)≦0.60
より好ましくは、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)においては、1分子中のアミド酸単位とイミド環単位のモル数が以下の関係にある。
0.05≦(イミド環単位のモル数)/(イミド環単位のモル数+アミド酸単位のモル数)≦0.40
In other words, in the amic acid oligomer (P) having an imide group, the molar numbers of amic acid units and imide ring units in one molecule have the following relationship:
0.01≦(molar number of imide ring units)/(molar number of imide ring units+molar number of amic acid units)≦0.80
Preferably, in the amic acid oligomer (P) having an imide group, the molar numbers of amic acid units and imide ring units in one molecule have the following relationship:
0.03≦(molar number of imide ring units)/(molar number of imide ring units+molar number of amic acid units)≦0.60
More preferably, in the amic acid oligomer (P) having an imide group, the molar numbers of amic acid units and imide ring units in one molecule satisfy the following relationship:
0.05≦(molar number of imide ring units)/(molar number of imide ring units+molar number of amic acid units)≦0.40

本発明においては、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)が、上記のような特定の範囲のイミド化率(Rp)を有することが、本発明の効果を奏するために必要である。イミド化率(Rp)が1%未満の場合には、流動性が高すぎることにより、液ダレ・気泡などの不具合が発生する場合がある。イミド化率(Rp)が80%を超える場合には、流動性が低すぎることにより、成形性が劣る場合がある。また、本発明においては、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)が有するイミド基が、機械物性、たとえば破断伸びにすぐれた成形体を与えることに寄与していると考えられる。 In the present invention, it is necessary for the imide group-containing amic acid oligomer (P) to have an imidization rate (Rp) in the specific range as described above in order to achieve the effects of the present invention. If the imidization rate (Rp) is less than 1%, the fluidity may be too high, resulting in problems such as dripping and bubbles. If the imidization rate (Rp) is more than 80%, the fluidity may be too low, resulting in poor moldability. In addition, in the present invention, it is believed that the imide group contained in the imide group-containing amic acid oligomer (P) contributes to providing a molded product with excellent mechanical properties, such as elongation at break.

アミド酸オリゴマー(P)は、イミド化率(Rp)が60%を超えて80%未満であっても成形流動性を確保することが可能であるが、より高い成形流動性を求める場合には、イミド化率(Rp)が60%以下であることが好ましく、40%以下であることがより好ましい。 The amide acid oligomer (P) can ensure molding fluidity even if the imidization rate (Rp) is more than 60% and less than 80%, but if higher molding fluidity is required, the imidization rate (Rp) is preferably 60% or less, and more preferably 40% or less.

また、イミド化率(Rp)が低い場合には、たとえば厚みのある成形体をイミド化・成形を同時に実施して得ようとする場合、イミド化によって生成する水が抜けにくく気泡となる場合があるため、イミド化率(Rp)が3%以上であることが好ましく、5%以上であることがより好ましい。 In addition, if the imidization rate (Rp) is low, for example when attempting to obtain a thick molded body by simultaneously performing imidization and molding, the water generated by imidization may be difficult to remove and may result in air bubbles, so it is preferable for the imidization rate (Rp) to be 3% or more, and more preferably 5% or more.

また、イミド化率(Rp)は成形体の性状や成形条件によって適宜設定する必要がある。たとえば、厚みのある成形体をイミド化・成形を同時に実施して得ようとする場合には、イミド化率(Rp)が5%以上80%未満であることが好ましく、10%以上80%未満であることがより好ましい。またたとえば、その機械物性において破断伸びにすぐれた成形体を得ようとする場合には、イミド化率(Rp)が5%以上50%以下であることが好ましく、10%以上40%以下であることがより好ましい。 The imidization rate (Rp) must be set appropriately depending on the properties and molding conditions of the molded body. For example, when attempting to obtain a thick molded body by simultaneously performing imidization and molding, the imidization rate (Rp) is preferably 5% or more and less than 80%, and more preferably 10% or more and less than 80%. For example, when attempting to obtain a molded body with excellent breaking elongation in its mechanical properties, the imidization rate (Rp) is preferably 5% or more and less than 50%, and more preferably 10% or more and less than 40%.

イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)のイミド化率(Rp)は、溶融加工の温度および時間を制御することによって制御することができる。また、異なったイミド化率を有する複数種のイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を配合することによっても調整可能である。尚、イミド化率の測定方法は、実施例にて詳述する。 The imidization rate (Rp) of the imide group-containing amic acid oligomer (P) can be controlled by controlling the temperature and time of melt processing. It can also be adjusted by blending multiple types of imide group-containing amic acid oligomers (P) with different imide groups. The method for measuring the imidization rate will be described in detail in the Examples.

本発明の、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子に、イミドオリゴマー(B)が含まれる場合には、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)とイミドオリゴマー(B)との合計を100wt%として、(P)が50wt%以上100wt%未満であることが好ましい。 When the amorphous particles of the present invention containing the imide group-containing amic acid oligomer (P) also contain the imide oligomer (B), it is preferable that (P) is 50 wt% or more and less than 100 wt%, with the total of the imide group-containing amic acid oligomer (P) and the imide oligomer (B) being 100 wt%.

また、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)とイミドオリゴマー(B)とが有するすべてのイミド単位とアミド酸単位とを勘案したイミド化率(Rpb)が1~80%であることが好ましい。言い換えると、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)とイミドオリゴマー(B)とを含有する不定形粒子においては、そのすべてのアミド酸単位とイミド環単位のモル数が以下の関係にあることが好ましい。
0.01≦(イミド環単位のモル数)/(イミド環単位のモル数+アミド酸単位のモル数)≦0.80
In addition, it is preferable that the imidization rate (Rpb) taking into consideration all imide units and amic acid units contained in the amic acid oligomer (P) having an imide group and the imide oligomer (B) is 1 to 80%. In other words, in the irregular particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group and the imide oligomer (B), it is preferable that the molar number of all the amic acid units and the imide ring units satisfy the following relationship:
0.01≦(molar number of imide ring units)/(molar number of imide ring units+molar number of amic acid units)≦0.80

化学的に対応しているアミド酸オリゴマー(P)とイミドオリゴマー(B)が併存する場合には、アミド酸オリゴマー(P)がイミドオリゴマー(B)よりも低い温度で軟化・流動するため、アミド酸オリゴマーが相対的に少量(たとえば、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)とイミドオリゴマー(B)とが有するすべてのイミド単位とアミド酸単位とを勘案したイミド化率(Rpb)が50%以上80%未満の領域)であっても、成形流動性を確保することが可能である。しかしながら、イミド化率(Rpb)が80%を超える場合には、成形性が劣る場合がある。また、イミド化率(Rpb)が低い場合には、たとえば厚みのある成形体をイミド化・成形を同時に実施して得ようとする場合、イミド化によって生成する水が抜けにくく気泡となる場合があるため、成形体の性状や成形条件によって適宜設定する必要がある。たとえば、厚みのある成形体をイミド化・成形を同時に実施して得ようとする場合には、イミド化率(Rpb)が5%以上80%未満であることが好ましく、10%以上80%未満であることがより好ましい。またたとえば、その機械物性において破断伸びにすぐれた成形体を得ようとする場合には、イミド化率(Rpb)が5%以上50%以下であることが好ましく、10%以上40%以下であることがより好ましい。 When chemically corresponding amic acid oligomer (P) and imide oligomer (B) coexist, the amic acid oligomer (P) softens and flows at a lower temperature than the imide oligomer (B), so molding flowability can be ensured even if the amount of amic acid oligomer is relatively small (for example, the imidization rate (Rpb) taking into account all imide units and amic acid units in the amic acid oligomer (P) having imide groups and the imide oligomer (B) is in the range of 50% to 80%). However, when the imidization rate (Rpb) exceeds 80%, moldability may be poor. In addition, when the imidization rate (Rpb) is low, for example, when a thick molded body is to be obtained by simultaneously performing imidization and molding, the water generated by imidization may not escape easily and may become bubbles, so it is necessary to set it appropriately depending on the properties of the molded body and the molding conditions. For example, when attempting to obtain a thick molded body by simultaneously performing imidization and molding, the imidization rate (Rpb) is preferably 5% or more and less than 80%, and more preferably 10% or more and less than 80%. Also, for example, when attempting to obtain a molded body with excellent breaking elongation in its mechanical properties, the imidization rate (Rpb) is preferably 5% or more and less than 50%, and more preferably 10% or more and less than 40%.

本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子は、分子量が互いに異なるイミド基を持つアミド酸オリゴマーの混合物であってもよい。また、モノマー組成が互いに異なるイミド基を持つアミド酸オリゴマーの混合物であってもよい。これらの場合、それぞれのイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P1、P2・・・)に化学的に対応したイミドオリゴマー(B1、B2・・・)が含まれていることが好ましい。 In one embodiment of the present invention, the amorphous particles containing an amic acid oligomer (P) having an imide group may be a mixture of amic acid oligomers having imide groups with different molecular weights. Also, the amorphous particles may be a mixture of amic acid oligomers having imide groups with different monomer compositions. In these cases, it is preferable that imide oligomers (B1, B2...) that chemically correspond to the amic acid oligomers (P1, P2...) having each imide group are included.

イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子に含まれる可溶性ポリマー成分(たとえば、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)とイミドオリゴマー(B))の分子量(重量平均分子量)は、GPCによって確認することができる。上記分子量は、1000~100000であることが好ましく、3000~50000であることがより好ましく、5000~30000であることがさらに好ましい。イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)の分子量は、溶融加工の温度および時間を制御することによって制御することができる。尚、分子量の測定条件は、GPCにより、測定するイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子中のオリゴマーの構造に応じて最適となるように設定される。 The molecular weight (weight average molecular weight) of the soluble polymer components (e.g., the amic acid oligomer (P) having an imide group and the imide oligomer (B)) contained in the amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group can be confirmed by GPC. The above molecular weight is preferably 1000 to 100,000, more preferably 3000 to 50,000, and even more preferably 5000 to 30,000. The molecular weight of the amic acid oligomer (P) having an imide group can be controlled by controlling the temperature and time of melt processing. The measurement conditions for the molecular weight are set to be optimal according to the structure of the oligomer in the amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group to be measured by GPC.

イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子の平均粒子径は、当該イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子を水中に分散させることによって測定することができる。上記平均粒子径は、10~500μmの範囲内であることが好ましく、10~300μmの範囲内であることがより好ましく、20~100μmの範囲内であることがさらに好ましい。また、粒子径分布(D50)は、100~500μmの範囲内であることが好ましい。尚、平均粒子径の測定方法は、実施例にて詳述する。 The average particle size of the amorphous particles containing the imide group-containing amic acid oligomer (P) can be measured by dispersing the amorphous particles containing the imide group-containing amic acid oligomer (P) in water. The average particle size is preferably within the range of 10 to 500 μm, more preferably within the range of 10 to 300 μm, and even more preferably within the range of 20 to 100 μm. The particle size distribution (D50) is preferably within the range of 100 to 500 μm. The method for measuring the average particle size will be described in detail in the Examples.

本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子の最低溶融粘度は、20000Pa・sec以下であることが好ましく、10000Pa・sec以下であることがより好ましく、5000Pa・sec以下であることがさらに好ましく、3000Pa・sec以下であるこ
とが特に好ましい。本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子の最低溶融粘度は、1~20000Pa・secであることが好ましいものの、この範囲に限定されない。最低溶融粘度が上記範囲内であれば、本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子は成形性により優れる。尚、本明細書において、最低溶融粘度とは、後述の実施例に記載の方法によって測定された値を指す。
The minimum melt viscosity of the irregular particles containing the imide group-containing amic acid oligomer (P) in one embodiment of the present invention is preferably 20,000 Pa·sec or less, more preferably 10,000 Pa·sec or less, even more preferably 5,000 Pa·sec or less, and particularly preferably 3,000 Pa·sec or less. The minimum melt viscosity of the irregular particles containing the imide group-containing amic acid oligomer (P) in one embodiment of the present invention is preferably 1 to 20,000 Pa·sec, but is not limited to this range. If the minimum melt viscosity is within the above range, the irregular particles containing the imide group-containing amic acid oligomer (P) in one embodiment of the present invention are more excellent in moldability. In this specification, the minimum melt viscosity refers to a value measured by the method described in the Examples below.

本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子の280℃における溶融粘度は、200~1000000Pa・secであることが好ましく、200~800000Pa・secであることがより好ましく、200~500000Pa・secであることがさらに好ましい。280℃における溶融粘度が1000000Pa・secを超えると流動し難くなる傾向がある。そのため、繊維強化複合材料を作製するとき、繊維間にイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)が含浸し難く、ボイド若しくは未含浸部分等の欠陥が低減された、または、無くなった繊維強化複合材料を得ることが難しくなる傾向がある。また、280℃における溶融粘度が200Pa・secを下回ると樹脂が流動し易くなり過ぎてプリプレグが作製し難くなる傾向があり、結果としてプリプレグとしてのドレープ性の確保が難しくなる場合がある。本明細書において、280℃における溶融粘度とは、後述の実施例に記載の方法によって測定された値を指す。 In one embodiment of the present invention, the melt viscosity at 280°C of the amorphous particles containing the imide group-containing amic acid oligomer (P) is preferably 200 to 1,000,000 Pa·sec, more preferably 200 to 800,000 Pa·sec, and even more preferably 200 to 500,000 Pa·sec. If the melt viscosity at 280°C exceeds 1,000,000 Pa·sec, the particles tend to be difficult to flow. Therefore, when producing a fiber-reinforced composite material, it is difficult for the imide group-containing amic acid oligomer (P) to be impregnated between the fibers, and it tends to be difficult to obtain a fiber-reinforced composite material in which defects such as voids or unimpregnated parts are reduced or eliminated. In addition, if the melt viscosity at 280°C is less than 200 Pa·sec, the resin tends to flow too easily, making it difficult to produce a prepreg, and as a result, it may be difficult to ensure the drapeability of the prepreg. In this specification, melt viscosity at 280°C refers to the value measured by the method described in the Examples below.

本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)は、下記一般式(2)で表されるアミド酸オリゴマー(A)中のアミド酸単位の一部がイミド環に変換されており、イミド化率(Rp)が1~80%であるものである。 In one embodiment of the present invention, the amic acid oligomer (P) having an imide group is an amic acid oligomer (A) represented by the following general formula (2) in which some of the amic acid units are converted to imide rings, and the imidization rate (Rp) is 1 to 80%.

〔2.イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)〕
以下、本明細書において「アミド酸オリゴマー」は、特記しない限り、「末端変性アミド酸オリゴマー」と同義語として使用する。
本発明の、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)は、下記一般式(2)で表されるアミド酸オリゴマー(A)中のアミド酸単位の一部がイミド環に変換されており、イミド化率(Rp)が1~80%であるイミド基を持つアミド酸オリゴマーである。
[2. Amic acid oligomer (P) having an imide group]
Hereinafter, in this specification, unless otherwise specified, the term "amic acid oligomer" is used as a synonym for "terminally modified amic acid oligomer."
The amic acid oligomer (P) having an imide group of the present invention is an amic acid oligomer having an imide group, in which a part of the amic acid units in the amic acid oligomer (A) represented by the following general formula (2) is converted to imide rings, and has an imidization rate (Rp) of 1 to 80%.

Figure 0007510317000003
Figure 0007510317000003

(一般式(2)中、RおよびRは、互いに同一または互いに異なっていてもよい二価の芳香族ジアミン残基を表し、RおよびRは、互いに同一または互いに異なっていてもよい四価の芳香族テトラカルボン酸残基を表し、RおよびRは、何れか一方が水素原子であり、他方がフェニル基であり、mおよびnは、1≦m、0≦n、1≦m+n≦20および0.05≦m/(m+n)≦1の関係を満たし、繰り返し単位の配列は、ブロック、ランダムの何れであってもよい。) (In the general formula (2), R1 and R2 represent divalent aromatic diamine residues which may be the same or different from each other, R3 and R4 represent tetravalent aromatic tetracarboxylic acid residues which may be the same or different from each other, one of R5 and R6 is a hydrogen atom and the other is a phenyl group, m and n satisfy the relationships 1≦m, 0≦n, 1≦m+n≦20 and 0.05≦m/(m+n)≦1, and the arrangement of the repeating units may be either block or random.)

本発明の一実施の形態において、一般式(2)中、RおよびRで表される二価の芳香族ジアミン残基とは、芳香族ジアミン類が有する二つのアミノ基の間に存在する芳香族有機基を指す。また、本発明の一実施の形態において、一般式(2)中、RおよびRで表される四価の芳香族テトラカルボン酸残基とは、芳香族テトラカルボン酸が有する四つのカルボニル基の間に存在する芳香族有機基を指す。ここで、芳香族有機基とは、芳香環を有する有機基である。当該芳香族有機基は、炭素数4~30の有機基であることが好ましく、炭素数4~18の有機基であることがより好ましく、炭素数4~12の有機基であることがさらに好ましい。また、芳香族有機基は、炭素数6~30の炭素と水素とを含む基であることが好ましく、炭素数6~18の炭素と水素とを含む基であることがより好ましく、炭素数6~12の炭素と水素とを含む基であることがさらに好ましい。RおよびRで表される二価の芳香族ジアミン残基は、互いに同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。また、RおよびRで表される二価の芳香族ジアミン残基は、繰り返し単位毎に異なる芳香族ジアミン残基であってもよい。 In one embodiment of the present invention, the divalent aromatic diamine residue represented by R 1 and R 2 in the general formula (2) refers to an aromatic organic group present between two amino groups of an aromatic diamine. In addition, in one embodiment of the present invention, the tetravalent aromatic tetracarboxylic acid residue represented by R 3 and R 4 in the general formula (2) refers to an aromatic organic group present between four carbonyl groups of an aromatic tetracarboxylic acid. Here, the aromatic organic group is an organic group having an aromatic ring. The aromatic organic group is preferably an organic group having 4 to 30 carbon atoms, more preferably an organic group having 4 to 18 carbon atoms, and even more preferably an organic group having 4 to 12 carbon atoms. In addition, the aromatic organic group is preferably a group containing carbon and hydrogen having 6 to 30 carbon atoms, more preferably a group containing carbon and hydrogen having 6 to 18 carbon atoms, and even more preferably a group containing carbon and hydrogen having 6 to 12 carbon atoms. The divalent aromatic diamine residues represented by R 1 and R 2 may be the same as each other or different from each other. The divalent aromatic diamine residues represented by R1 and R2 may be different aromatic diamine residues for each repeating unit.

およびRで表される二価の芳香族ジアミン残基としては、具体的には、例えば、2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(Ph-ODA)、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)フルオレン、1,3-ジアミノベンゼン、4-フェノキシ-1,3-ジアミノベンゼンから選択される少なくとも1種であることがより好ましい。 The divalent aromatic diamine residue represented by R1 and R2 is more preferably at least one selected from the group consisting of 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether (Ph-ODA), 9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene, 9,9-bis(4-(4-aminophenoxy)phenyl)fluorene, 1,3-diaminobenzene, and 4-phenoxy-1,3-diaminobenzene.

一般式(2)で表されるアミド酸オリゴマー(A)は、例えば、2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテルを用いたアミド酸オリゴマーであって、以下の方法で合成されていることがより好ましい。即ち、一般式(2)で表されるアミドオリゴマー(A)は、
(i) 1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸類(特に、その酸二無水物)、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸類(特に、その酸二無水物)、およびビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル類(特に、その酸二無水物)からなる群より選ばれる、1種類以上のテトラカルボン酸類と、
(ii)2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテルを含む芳香族ジアミン類と、
(iii) アミド酸オリゴマーに不飽和末端基を導入するための不飽和酸無水物である4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸(PEPA)と、
を、ジカルボン酸基の全量と1級アミノ基の全量とがほぼ等しい量となるように仕込み、有機溶媒の存在下(または非存在下)で反応させることによって合成されていることがより好ましい。
The amic acid oligomer (A) represented by the general formula (2) is, for example, an amic acid oligomer using 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether, and is more preferably synthesized by the following method.
(i) one or more tetracarboxylic acids selected from the group consisting of 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acids (particularly, their dianhydrides), 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acids (particularly, their dianhydrides), and bis(3,4-carboxyphenyl)ethers (particularly, their dianhydrides);
(ii) aromatic diamines including 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether;
(iii) 4-(2-phenylethynyl)phthalic anhydride (PEPA), which is an unsaturated acid anhydride for introducing an unsaturated terminal group into the amic acid oligomer;
and the like are charged in amounts such that the total amount of dicarboxylic acid groups and the total amount of primary amino groups are approximately equal, and reacted in the presence (or absence) of an organic solvent.

尚、ジカルボン酸基が複数隣接している場合は、「カルボキシル基の数÷2」を「ジカルボン酸基の数」とする。例えば、「COOH~COOH~COOH~COOH」という構造中には、2個のジカルボン酸基が含まれているとする。 When multiple dicarboxylic acid groups are adjacent, the number of dicarboxylic acid groups is calculated by dividing the number of carboxyl groups by 2. For example, the structure "COOH-COOH-COOH-COOH" contains two dicarboxylic acid groups.

このように合成されたアミド酸オリゴマー(A)において、RおよびRは、それぞれ独立に、上記1種類以上の芳香族テトラカルボン酸類に由来する四価の芳香族テトラカルボン酸残基から選択され、互いに同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。また、1<mおよび1<nの場合(m,nは整数)には、各繰り返し単位のR(またはR)は、互いに同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。さらに、1<mの場合には、Rがフェニル基であってRが水素原子である繰り返し単位と、Rが水素原子であってRがフェニル基である繰り返し単位との、一方または両方が任意に含まれていてもよい。 In the thus synthesized amic acid oligomer (A), R 3 and R 4 are each independently selected from tetravalent aromatic tetracarboxylic acid residues derived from one or more of the above aromatic tetracarboxylic acids, and may be the same or different. In addition, in the case of 1<m and 1<n (m and n are integers), R 3 (or R 4 ) of each repeating unit may be the same or different. Furthermore, in the case of 1<m, one or both of a repeating unit in which R 5 is a phenyl group and R 6 is a hydrogen atom and a repeating unit in which R 5 is a hydrogen atom and R 6 is a phenyl group may be optionally included.

一般式(2)中、mおよびnは、1≦m、0≦n、1≦m+n≦20および0.05≦m/(m+n)≦1の関係を満たす。
本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)は、1≦m≦5であってもよく、0<n≦5であってもよく、1<m+n≦10であってもよく、0.5≦m/(m+n)<1であってもよい。さらに、本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)は、4≦m+nであることがより好ましく、5≦m+nであることがさらに好ましい。mおよびnが上記関係を満たす場合には、本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)は、溶液の保存安定性にさらに優れ、硬化して得られるポリイミドは、耐熱性および機械的強度にさらに優れる。尚、mおよびnは、原料として用いるテトラカルボン酸類および芳香族ジアミン類の種類、モル比等を制御することによって、容易に調整することができる。
In the general formula (2), m and n satisfy the relationships 1≦m, 0≦n, 1≦m+n≦20, and 0.05≦m/(m+n)≦1.
The amic acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention may be 1≦m≦5, 0<n≦5, 1<m+n≦10, or 0.5≦m/(m+n)<1. Furthermore, the amic acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention is more preferably 4≦m+n, and even more preferably 5≦m+n. When m and n satisfy the above relationship, the amic acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention has better storage stability in solution, and the polyimide obtained by curing has better heat resistance and mechanical strength. Note that m and n can be easily adjusted by controlling the types and molar ratios of the tetracarboxylic acids and aromatic diamines used as raw materials.

本明細書において「繰り返し単位の配列はブロック、ランダムの何れであってもよい」とは、繰り返し単位の部分がブロック重合体であってもよく、ランダム重合体であってもよいことを意図する。 In this specification, "the arrangement of the repeating units may be either block or random" means that the repeating unit portion may be a block polymer or a random polymer.

上記イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)は、より好ましくは、主鎖にアミド結合を有するアミド酸オリゴマーであって、(i) 末端(より好ましくは両末端)に4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸に由来する付加重合可能な不飽和末端基を有しており、(ii)1≦m+n≦20の関係を満たし、(iii) 室温(例えば、23℃)で固体である。 The above-mentioned amic acid oligomer (P) having an imide group is more preferably an amic acid oligomer having an amide bond in the main chain, (i) having an unsaturated end group capable of addition polymerization derived from 4-(2-phenylethynyl)phthalic anhydride at the end (more preferably both ends), (ii) satisfying the relationship 1≦m+n≦20, and (iii) being a solid at room temperature (e.g., 23°C).

上記1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸類としては、例えば、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物(PMDA)、および1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸の酸誘導体(エステル、塩等)が挙げられる。これらの中で、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物がより好ましい。 Examples of the 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acids include 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid, 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic dianhydride (PMDA), and acid derivatives of 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid (esters, salts, etc.). Of these, 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic dianhydride is more preferred.

上記3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸類としては、例えば、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(s-BPDA)、および3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸の酸誘導体(エステル、塩等)が挙げられる。これらの中で、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物がより好ましい。 Examples of the 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acids include 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acid, 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (s-BPDA), and acid derivatives of 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acid (esters, salts, etc.). Of these, 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride is more preferred.

上記ビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル類としては、例えば、ビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル、ビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル二無水物(s-ODPA)、およびビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテルの酸誘導体(エステル、塩等)が挙げられる。これらの中で、ビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル二無水物がより好ましい。 Examples of the bis(3,4-carboxyphenyl) ethers include bis(3,4-carboxyphenyl) ether, bis(3,4-carboxyphenyl) ether dianhydride (s-ODPA), and acid derivatives of bis(3,4-carboxyphenyl) ether (esters, salts, etc.). Among these, bis(3,4-carboxyphenyl) ether dianhydride is more preferred.

本発明の一実施の形態において、Rおよび/またはRは、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸類、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸類、およびビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル類以外の芳香族テトラカルボン酸類に由来する構造を有していてもよい。つまり、上記イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸類、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸類、およびビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル類以外の、他の芳香族テトラカルボン酸類を原料に加えて(モノマーとして用いて)合成してもよい。このような他の芳香族テトラカルボン酸類としては、例えば、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(a-BPDA)、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(i-BPDA)、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル二無水物、1,2,3,4-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。他の芳香族テトラカルボン酸類は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。 In one embodiment of the present invention, R3 and/or R4 may have a structure derived from an aromatic tetracarboxylic acid other than 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acids, 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acids, and bis(3,4-carboxyphenyl)ethers. In other words, the amic acid oligomer (P) having the imide group may be synthesized by adding an aromatic tetracarboxylic acid other than 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acids, 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acids, and bis(3,4-carboxyphenyl)ethers to the raw material (using it as a monomer). Examples of such other aromatic tetracarboxylic acids include 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride (BTDA), 2,3,3',4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (a-BPDA), 2,2',3,3'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (i-BPDA), 2,2-bis(3,4-dicarboxyphenyl)methane dianhydride, bis(3,4-carboxyphenyl)ether dianhydride, 1,2,3,4-benzenetetracarboxylic dianhydride, etc. Only one type of other aromatic tetracarboxylic acid may be used, or two or more types may be used in combination.

また、上記イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を、2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル以外の、他の芳香族ジアミン類を原料に加えて(モノマーとして用いて)合成してもよい。このような他の芳香族ジアミン類としては、例えば、1,4-ジアミノベンゼン、1,3-ジアミノベンゼン、1,2-ジアミノベンゼン、2,6-ジエチル-1,3-ジアミノベンゼン、4,6-ジエチル-2-メチル-1,3-ジアミノベンゼン、3,5-ジエチルトルエン-2,6-ジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(4,4’-ODA)、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル(3,4’-ODA)、3,3’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3’-ジアミノベンゾフェノン、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、3,3’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、ビス(2,6-ジエチル-4-アミノフェニル)メタン、4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジエチルアニリン)、ビス(2-エチル-6-メチル-4-アミノフェニル)メタン、4,4’-メチレン-ビス(2-エチル-6-メチルアニリン)、2,2-ビス(3-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、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、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、ベンジジン、3,3’-ジメチルベンジジン、2,2-ビス(4-アミノフェノキシ)プロパン、2,2-ビス(3-アミノフェノキシ)プロパン、2,2-ビス[4’-(4''-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)フルオレン等が挙げられる。上述した中では、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)フルオレン、および1,3-ジアミノベンゼンが、他の芳香族ジアミン類としてより好ましい。他の芳香族ジアミン類は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。 In addition, the above-mentioned amide acid oligomer (P) having an imide group may be synthesized by adding other aromatic diamines other than 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether to the raw materials (using them as monomers). Examples of such other aromatic diamines include 1,4-diaminobenzene, 1,3-diaminobenzene, 1,2-diaminobenzene, 2,6-diethyl-1,3-diaminobenzene, 4,6-diethyl-2-methyl-1,3-diaminobenzene, 3,5-diethyltoluene-2,6-diamine, 4,4'-diaminodiphenyl ether (4,4'-ODA), 3,4'-diaminodiphenyl ether (3,4'-ODA), 3,3'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminobenzophenone, 4,4'-diaminobenzophenone, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, bis(2,6-diethyl-4-aminophenyl)methane, 4,4'-methylene-bis(2,6-diethylaniline), bis(2-ethyl-6-methyl- 4-aminophenyl)methane, 4,4'-methylene-bis(2-ethyl-6-methylaniline), 2,2-bis(3-aminophenyl)propane, 2,2-bis(4-aminophenyl)propane, 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis(3-aminophenoxy)benzene, 1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,4-bis(3-aminophenoxy)benzene, benzidine, 3,3'-dimethylbenzidine, 2,2-bis(4-aminophenoxy)propane, 2,2-bis(3-aminophenoxy)propane, 2,2-bis[4'-(4''-aminophenoxy)phenyl]hexafluoropropane, 9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene, 9,9-bis(4-(4-aminophenoxy)phenyl)fluorene, and the like. Among the above, 9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene, 9,9-bis(4-(4-aminophenoxy)phenyl)fluorene, and 1,3-diaminobenzene are more preferred as the other aromatic diamines. Only one type of the other aromatic diamines may be used, or two or more types may be used in combination.

特に、機械的強度が求められる用途においては、上記アミド酸オリゴマーの合成において、(i) 2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテルと、(ii)他の芳香族ジアミン類と、を併用することが好ましい。この場合には、他の芳香族ジアミン類の使用量は、芳香族ジアミン類の合計量を100mol%として、0を超えて50mol%以下であることが好ましく、0を超えて25mol%以下であることがより好ましく、0を超えて10mol%以下であることがさらに好ましい。このときに用いる他の芳香族ジアミン類としては、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)フルオレン、および1,3-ジアミノベンゼンから選択される1種類以上が好ましい。 In particular, in applications requiring mechanical strength, it is preferable to use (i) 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether and (ii) other aromatic diamines in combination in the synthesis of the above-mentioned amic acid oligomer. In this case, the amount of the other aromatic diamines used is preferably more than 0 and not more than 50 mol%, more preferably more than 0 and not more than 25 mol%, and even more preferably more than 0 and not more than 10 mol%, based on the total amount of the aromatic diamines being 100 mol%. The other aromatic diamines used in this case are preferably one or more selected from 9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene, 9,9-bis(4-(4-aminophenoxy)phenyl)fluorene, and 1,3-diaminobenzene.

同様に、機械的強度が求められる用途においては、一般式(1)中、0.50≦m/(m+n)<1であることが好ましく、0.75≦m/(m+n)<1であることがより好ましく、0.90≦m/(m+n)<1であることがさらに好ましく、0.90≦m/(m+n)≦0.95であることがより一層好ましい。 Similarly, in applications requiring mechanical strength, in general formula (1), it is preferable that 0.50≦m/(m+n)<1, it is more preferable that 0.75≦m/(m+n)<1, it is even more preferable that 0.90≦m/(m+n)<1, and it is even more preferable that 0.90≦m/(m+n)≦0.95.

このようなアミド酸オリゴマーは、取り扱い性に優れ、高い溶解性を有する上に、機械的特性も高くなる。 Such amide acid oligomers are easy to handle, have high solubility, and also have excellent mechanical properties.

末端変性(エンドキャップ)用の不飽和酸無水物としては、4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸を使用することが好ましい。上記アミド酸オリゴマーを合成するときには、4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸を、芳香族テトラカルボン酸類の合計量を100mol%として、5~200mol%の範囲で用いることが好ましく、5~150mol%の範囲内の割合で用いることがより好ましい。 As the unsaturated acid anhydride for terminal modification (end capping), it is preferable to use 4-(2-phenylethynyl)phthalic anhydride. When synthesizing the above-mentioned amide acid oligomer, it is preferable to use 4-(2-phenylethynyl)phthalic anhydride in a range of 5 to 200 mol%, and more preferably in a range of 5 to 150 mol%, assuming the total amount of aromatic tetracarboxylic acids to be 100 mol%.

〔3.イミドオリゴマー(B)〕
本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子は、任意成分として、下記一般式(1)で表されるイミドオリゴマー(B)を含んでいても良い。イミドオリゴマー(B)と、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)あるいはアミド酸オリゴマー(A)とは、化学的に対応していることが好ましい。つまり、イミドオリゴマー(B)は、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)あるいはアミド酸オリゴマー(A)から化学反応(イミド化)により生成されるものであることが好ましい。
[3. Imide Oligomer (B)]
The irregular particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention may contain an imide oligomer (B) represented by the following general formula (1) as an optional component. It is preferable that the imide oligomer (B) and the amic acid oligomer (P) having an imide group or the amic acid oligomer (A) are chemically compatible. In other words, it is preferable that the imide oligomer (B) is generated by a chemical reaction (imidization) from the amic acid oligomer (P) having an imide group or the amic acid oligomer (A).

ここで、イミドオリゴマー(B)は、イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)とは異なる。すなわち、イミドオリゴマー(B)は、下記一般式(1)で表されるイミドオリゴマー(B)中のイミド単位の一部がアミド酸単位に変換されていても良く、イミド化率(Rb)が80%を超えて100%以下である。好ましくは、イミド化率が90%以上100%以下である。 Here, the imide oligomer (B) is different from the amic acid oligomer (P) having an imide group. That is, the imide oligomer (B) may have some of the imide units in the imide oligomer (B) represented by the following general formula (1) converted to amic acid units, and has an imidization rate (Rb) of more than 80% and not more than 100%. Preferably, the imidization rate is 90% or more and not more than 100%.

言い換えると、イミドオリゴマー(B)においては、1分子中のアミド酸単位とイミド環単位のモル数が以下の関係にある。
0.80<(イミド環単位のモル数)/(イミド環単位のモル数+アミド酸単位のモル数)≦1.00
好ましくは、イミドオリゴマー(B)においては、1分子中のアミド酸単位とイミド環単位のモル数が以下の関係にある。
0.90≦(イミド環単位のモル数)/(イミド環単位のモル数+アミド酸単位のモル数)≦1.00
In other words, in the imide oligomer (B), the molar numbers of the amic acid units and the imide ring units in one molecule have the following relationship:
0.80<(molar number of imide ring units)/(molar number of imide ring units+molar number of amic acid units)≦1.00
Preferably, in the imide oligomer (B), the molar numbers of the amic acid units and the imide ring units in one molecule satisfy the following relationship:
0.90≦(moles of imide ring units)/(moles of imide ring units+moles of amic acid units)≦1.00

尚、本明細書において「イミドオリゴマー」は、特記しない限り、「末端変性イミドオリゴマー」と同義語として使用する。 In this specification, unless otherwise specified, "imide oligomer" is used as a synonym for "terminally modified imide oligomer."

Figure 0007510317000004
Figure 0007510317000004

(一般式(1)中、RおよびR、RおよびR、RおよびR、mおよびn、繰り返し単位の配列は、一般式(2)と同様である。)
本発明の一実施の形態において、一般式(1)中、RおよびRで表される二価の芳香族ジアミン残基とは、一般式(2)と同様である。また、本発明の一実施の形態において、一般式(1)中、RおよびRで表される四価の芳香族テトラカルボン酸残基とは、一般式(2)と同様である。
(In general formula (1), R1 and R2 , R3 and R4 , R5 and R6 , m and n, and the arrangement of repeating units are the same as those in general formula (2).)
In one embodiment of the present invention, the divalent aromatic diamine residues represented by R1 and R2 in general formula (1) are the same as those in general formula (2). In addition, in one embodiment of the present invention, the tetravalent aromatic tetracarboxylic acid residues represented by R3 and R4 in general formula (1) are the same as those in general formula (2).

およびRで表される二価の芳香族ジアミン残基としては、一般式(2)と同様に、具体的には、例えば、2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(Ph-ODA)、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)フルオレン、1,3-ジアミノベンゼン、4-フェノキシ-1,3-ジアミノベンゼンから選択される少なくとも1種であることがより好ましい。 As in the case of general formula (2), the divalent aromatic diamine residue represented by R1 and R2 is preferably at least one selected from the group consisting of 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether (Ph-ODA), 9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene, 9,9-bis(4-(4-aminophenoxy)phenyl)fluorene, 1,3-diaminobenzene, and 4-phenoxy-1,3-diaminobenzene.

一般式(1)で表されるイミドオリゴマー(B)は、例えば、2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテルを用いたイミドオリゴマーであって、対応する(A)からイミド化によって誘導されていることが好ましい。 The imide oligomer (B) represented by general formula (1) is, for example, an imide oligomer using 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether, and is preferably derived from the corresponding (A) by imidization.

このように誘導されたイミドオリゴマー(B)において、RおよびRは、一般式(2)と同様である。 In the imide oligomer (B) thus derived, R3 and R4 are the same as those in the general formula (2).

一般式(2)中、mおよびnは、一般式(2)と同様である。 In general formula (2), m and n are the same as in general formula (2).


上記イミドオリゴマーは、より好ましくは、主鎖にイミド結合を有するイミドオリゴマーであって、(i) 末端(より好ましくは両末端)に4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸に由来する付加重合可能な不飽和末端基を有しており、(ii)1≦m+n≦20の関係を満たし、(iii) 室温(例えば、23℃)で固体である。

The imide oligomer is more preferably an imide oligomer having an imide bond in the main chain, (i) having an addition-polymerizable unsaturated terminal group derived from 4-(2-phenylethynyl)phthalic anhydride at a terminal (more preferably both terminals), (ii) satisfying the relationship 1≦m+n≦20, and (iii) being a solid at room temperature (e.g., 23° C.).

上記1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸類としては、例えば、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物(PMDA)、および1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸の酸誘導体(エステル、塩等)が挙げられる。これらの中で、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物がより好ましい。尚、RおよびRが1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸類である場合には、イミドオリゴマーは、下記一般式(1-2)で表される。一般式(1-2)中、R、R、R、R、mおよびnの定義は、一般式(1)における定義と同じである。 Examples of the 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acids include 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid, 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic dianhydride (PMDA), and acid derivatives of 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid (esters, salts, etc.). Among these, 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic dianhydride is more preferred. When R 3 and R 4 are 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acids, the imide oligomer is represented by the following general formula (1-2). In general formula (1-2), the definitions of R 1 , R 2 , R 5 , R 6 , m, and n are the same as those in general formula (1).

Figure 0007510317000005
Figure 0007510317000005

上記3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸類としては、例えば、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(s-BPDA)、および3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸の酸誘導体(エステル、塩等)が挙げられる。これらの中で、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物がより好ましい。尚、RおよびRが3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸類である場合には、イミドオリゴマーは、下記一般式(1-3)で表される。一般式(1-3)中、R、R、R、R、mおよびnの定義は、一般式(1)における定義と同じである。 Examples of the 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acids include 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acid, 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (s-BPDA), and acid derivatives of 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acid (esters, salts, etc.). Among these, 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride is more preferred. When R 3 and R 4 are 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acids, the imide oligomer is represented by the following general formula (1-3). In the general formula (1-3), the definitions of R 1 , R 2 , R 5 , R 6 , m, and n are the same as those in the general formula (1).

Figure 0007510317000006
Figure 0007510317000006

上記ビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル類としては、例えば、ビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル、ビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル二無水物(s-ODPA)、およびビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテルの酸誘導体(エステル、塩等)が挙げられる。これらの中で、ビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル二無水物がより好ましい。尚、RおよびRがビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル類である場合には、イミドオリゴマーは、下記一般式(1-4)で表される。一般式(1-4)中、R、R、R、R、mおよびnの定義は、一般式(1)における定義と同じである。 Examples of the bis(3,4-carboxyphenyl) ethers include bis(3,4-carboxyphenyl) ether, bis(3,4-carboxyphenyl) ether dianhydride (s-ODPA), and acid derivatives of bis(3,4-carboxyphenyl) ether (esters, salts, etc.). Among these, bis(3,4-carboxyphenyl) ether dianhydride is more preferred. When R 3 and R 4 are bis(3,4-carboxyphenyl) ethers, the imide oligomer is represented by the following general formula (1-4). In general formula (1-4), the definitions of R 1 , R 2 , R 5 , R 6 , m, and n are the same as those in general formula (1).

Figure 0007510317000007
Figure 0007510317000007

本発明の一実施の形態において、Rおよび/またはRは、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸類、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸類、およびビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル類以外の芳香族テトラカルボン酸類に由来する構造を有していてもよい。つまり、上記イミドオリゴマーを、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸類、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸類、およびビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル類以外の、他の芳香族テトラカルボン酸類を原料に加えて(モノマーとして用いて)合成してもよい。このような他の芳香族テトラカルボン酸類としては、例えば、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(a-BPDA)、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(i-BPDA)、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル二無水物、1,2,3,4-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。他の芳香族テトラカルボン酸類は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。 In one embodiment of the present invention, R3 and/or R4 may have a structure derived from aromatic tetracarboxylic acids other than 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acids, 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acids, and bis(3,4-carboxyphenyl)ethers. In other words, the imide oligomer may be synthesized by adding aromatic tetracarboxylic acids other than 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acids, 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acids, and bis(3,4-carboxyphenyl)ethers to the raw material (using them as monomers). Examples of such other aromatic tetracarboxylic acids include 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride (BTDA), 2,3,3',4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (a-BPDA), 2,2',3,3'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (i-BPDA), 2,2-bis(3,4-dicarboxyphenyl)methane dianhydride, bis(3,4-carboxyphenyl)ether dianhydride, 1,2,3,4-benzenetetracarboxylic dianhydride, etc. Only one type of other aromatic tetracarboxylic acid may be used, or two or more types may be used in combination.

また、上記イミドオリゴマー(B)を誘導するアミド酸オリゴマー(A)を、2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル以外の、他の芳香族ジアミン類を原料に加えて(モノマーとして用いて)合成してもよい。このような他の芳香族ジアミン類としては、例えば、1,4-ジアミノベンゼン、1,3-ジアミノベンゼン、1,2-ジアミノベンゼン、2,6-ジエチル-1,3-ジアミノベンゼン、4,6-ジエチル-2-メチル-1,3-ジアミノベンゼン、3,5-ジエチルトルエン-2,6-ジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(4,4’-ODA)、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル(3,4’-ODA)、3,3’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3’-ジアミノベンゾフェノン、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、3,3’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、ビス(2,6-ジエチル-4-アミノフェニル)メタン、4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジエチルアニリン)、ビス(2-エチル-6-メチル-4-アミノフェニル)メタン、4,4’-メチレン-ビス(2-エチル-6-メチルアニリン)、2,2-ビス(3-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、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、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、ベンジジン、3,3’-ジメチルベンジジン、2,2-ビス(4-アミノフェノキシ)プロパン、2,2-ビス(3-アミノフェノキシ)プロパン、2,2-ビス[4’-(4''-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)フルオレン等が挙げられる。上述した中では、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)フルオレン、および1,3-ジアミノベンゼンが、他の芳香族ジアミン類としてより好ましい。他の芳香族ジアミン類は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。 In addition, the amic acid oligomer (A) from which the above imide oligomer (B) is derived may be synthesized by adding other aromatic diamines other than 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether to the raw materials (using them as monomers). Examples of such other aromatic diamines include 1,4-diaminobenzene, 1,3-diaminobenzene, 1,2-diaminobenzene, 2,6-diethyl-1,3-diaminobenzene, 4,6-diethyl-2-methyl-1,3-diaminobenzene, 3,5-diethyltoluene-2,6-diamine, 4,4'-diaminodiphenyl ether (4,4'-ODA), 3,4'-diaminodiphenyl ether (3,4'-ODA), 3,3'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminobenzophenone, 4,4'-diaminobenzophenone, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, bis(2,6-diethyl-4-aminophenyl)methane, 4,4'-methylene-bis(2,6-diethylaniline), bis(2-ethyl-6-methyl- 4-aminophenyl)methane, 4,4'-methylene-bis(2-ethyl-6-methylaniline), 2,2-bis(3-aminophenyl)propane, 2,2-bis(4-aminophenyl)propane, 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis(3-aminophenoxy)benzene, 1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,4-bis(3-aminophenoxy)benzene, benzidine, 3,3'-dimethylbenzidine, 2,2-bis(4-aminophenoxy)propane, 2,2-bis(3-aminophenoxy)propane, 2,2-bis[4'-(4''-aminophenoxy)phenyl]hexafluoropropane, 9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene, 9,9-bis(4-(4-aminophenoxy)phenyl)fluorene, and the like. Among the above, 9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene, 9,9-bis(4-(4-aminophenoxy)phenyl)fluorene, and 1,3-diaminobenzene are more preferred as the other aromatic diamines. Only one type of the other aromatic diamines may be used, or two or more types may be used in combination.

特に、機械的強度が求められる用途においては、上記アミド酸オリゴマーの合成において、(i) 2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテルと、(ii)他の芳香族ジアミン類と、を併用することが好ましい。この場合には、他の芳香族ジアミン類の使用量は、芳香族ジアミン類の合計量を100mol%として、0を超えて50mol%以下であることが好ましく、0を超えて25mol%以下であることがより好ましく、0を超えて10mol%以下であることがさらに好ましい。このときに用いる他の芳香族ジアミン類としては、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)フルオレン、および1,3-ジアミノベンゼンから選択される1種類以上が好ましい。 In particular, in applications requiring mechanical strength, it is preferable to use (i) 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether and (ii) other aromatic diamines in combination in the synthesis of the above-mentioned amic acid oligomer. In this case, the amount of the other aromatic diamines used is preferably more than 0 and not more than 50 mol%, more preferably more than 0 and not more than 25 mol%, and even more preferably more than 0 and not more than 10 mol%, based on the total amount of the aromatic diamines being 100 mol%. The other aromatic diamines used in this case are preferably one or more selected from 9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene, 9,9-bis(4-(4-aminophenoxy)phenyl)fluorene, and 1,3-diaminobenzene.

同様に、機械的強度が求められる用途においては、一般式(1)中、0.50≦m/(m+n)<1であることが好ましく、0.75≦m/(m+n)<1であることがより好ましく、0.90≦m/(m+n)<1であることがさらに好ましく、0.90≦m/(m+n)≦0.95であることがより一層好ましい。 Similarly, in applications requiring mechanical strength, in general formula (1), it is preferable that 0.50≦m/(m+n)<1, it is more preferable that 0.75≦m/(m+n)<1, it is even more preferable that 0.90≦m/(m+n)<1, and it is even more preferable that 0.90≦m/(m+n)≦0.95.

このようなアミド酸オリゴマーは、取り扱い性に優れ、高い溶解性を有する上に、機械的特性も高くなる。 Such amide acid oligomers are easy to handle, have high solubility, and also have excellent mechanical properties.

末端変性(エンドキャップ)用の不飽和酸無水物としては、4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸を使用することが好ましい。上記アミド酸オリゴマーを合成するときには、4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸を、芳香族テトラカルボン酸類の合計量を100mol%として、5~200mol%の範囲で用いることが好ましく、5~150mol%の範囲内の割合で用いることがより好ましい。 As the unsaturated acid anhydride for terminal modification (end capping), it is preferable to use 4-(2-phenylethynyl)phthalic anhydride. When synthesizing the above-mentioned amide acid oligomer, it is preferable to use 4-(2-phenylethynyl)phthalic anhydride in a range of 5 to 200 mol%, and more preferably in a range of 5 to 150 mol%, assuming the total amount of aromatic tetracarboxylic acids to be 100 mol%.

〔4.溶媒〕
アミド酸オリゴマー(P)を含有する粒子は、任意成分として、溶媒(C)を含んでいても良い。アミド酸オリゴマー(P)を含有する粒子における溶媒(C)の含有率(残存溶媒)は、20重量%以下であることが好ましく、10重量%以下であることがより好ましく、8重量%以下であることがさらに好ましい。
また、上記溶媒は、特に限定されないものの、例えば、アミド酸オリゴマーの合成時に用いた溶媒が挙げられる。
4. Solvent
The particles containing the amic acid oligomer (P) may contain a solvent (C) as an optional component. The content of the solvent (C) (residual solvent) in the particles containing the amic acid oligomer (P) is preferably 20% by weight or less, more preferably 10% by weight or less, and even more preferably 8% by weight or less.
The solvent is not particularly limited, but may be, for example, the solvent used in the synthesis of the amic acid oligomer.

例えばアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ヒドロキシエーテル系溶媒からなる群より選択される一種以上の溶媒を含む溶媒を挙げることが出来る、 For example, the solvent may include one or more solvents selected from the group consisting of alcohol-based solvents, ether-based solvents, and hydroxyether-based solvents.

さらに例示すると、アルコール系溶媒とエーテル系溶媒との混合溶媒;ヒドロキシエーテル系溶媒の単独溶媒;アルコール系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒;エーテル系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒;または、アルコール系溶媒とエーテル系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒;が挙げられる。また、これら溶媒は、単独溶媒で用いられる場合であっても混合溶媒で用いられる場合であっても、その沸点(混合溶媒では各々の単独溶媒での沸点)が130℃以下であることがより好ましい。これらの中では、メタノールと1,3-ジオキソランとの混合溶媒がより好ましい。 Further examples include a mixed solvent of an alcohol solvent and an ether solvent; a single hydroxyether solvent; a mixed solvent of an alcohol solvent and a hydroxyether solvent; a mixed solvent of an ether solvent and a hydroxyether solvent; or a mixed solvent of an alcohol solvent, an ether solvent, and a hydroxyether solvent. In addition, whether these solvents are used as a single solvent or as a mixed solvent, it is more preferable that the boiling point (the boiling point of each single solvent in the case of a mixed solvent) is 130°C or less. Of these, a mixed solvent of methanol and 1,3-dioxolane is more preferable.

尚、溶媒の含有率は、アミド酸オリゴマーを含有する粒子をDSCによってガラス転移温度(Tg)付近に加熱して軟化させ、内部に取り込まれている溶媒を揮発させることによって測定することができる。即ち、本明細書において、溶媒の含有率(残存溶媒)とは、TGA-DSCにおける、ガラス転移温度付近でのアミド酸オリゴマーを含有する粒子の重量減少率から算出した値を指す。 The solvent content can be measured by heating particles containing an amic acid oligomer to near the glass transition temperature (Tg) using DSC to soften them and volatilize the solvent that has been incorporated inside. In other words, in this specification, the solvent content (residual solvent) refers to the value calculated from the weight loss rate of particles containing an amic acid oligomer near the glass transition temperature in TGA-DSC.

〔5.その他の添加物〕
本発明の一実施の形態に係るイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子は、他の可溶性ポリイミド或いは熱可塑性ポリイミドと混合してもよい。上記熱可塑性ポリイミドは、加熱により軟性になるポリイミドであり、市販品が挙げられるものの、特に限定されない。
[5. Other additives]
The amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group according to one embodiment of the present invention may be mixed with other soluble polyimides or thermoplastic polyimides. The thermoplastic polyimides are polyimides that become soft when heated, and examples of the thermoplastic polyimides include commercially available products, but are not limited thereto.

〔6.イミド化・硬化物〕
本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子をイミド化・硬化して得られるポリイミド樹脂の空気中での5%重量減少温度は、520℃以上であることが好ましく、530℃以上であることがより好ましく、535℃以上であることがさらに好ましい。空気中での5%重量減少温度は、高温環境下でポリイミド樹脂を長期間使用したときの酸化劣化速度と相関があると考えられる。空気中での5%重量減少温度が高い程、ポリイミド樹脂を高温環境下で長期間使用することができる。即ち、空気中での5%重量減少温度が高い程、長期間の耐熱安定性に優れていると言える。尚、空気中での5%重量減少温度は、後述の実施例に記載の方法によって測定された値を指す。
[6. Imidized and cured product]
The 5% weight loss temperature in air of the polyimide resin obtained by imidizing and curing the amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention is preferably 520°C or higher, more preferably 530°C or higher, and even more preferably 535°C or higher. It is considered that the 5% weight loss temperature in air is correlated with the rate of oxidative deterioration when the polyimide resin is used for a long period of time in a high-temperature environment. The higher the 5% weight loss temperature in air, the longer the polyimide resin can be used in a high-temperature environment. In other words, it can be said that the higher the 5% weight loss temperature in air, the better the long-term heat resistance stability. The 5% weight loss temperature in air refers to a value measured by the method described in the examples below.

本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子は、プレスして加熱溶融させ、イミド化・硬化させることによって例えばフィルム状のポリイミドとすることができる。このフィルムは、これまでにない新規な物性および特性を有し、取り扱い性に優れると共に、成型性に優れ、また、優れた耐熱性、機械的物性を示す繊維強化複合材料が得られるという利点を有する。 In one embodiment of the present invention, the amorphous particles containing the imide group-containing amic acid oligomer (P) can be pressed, heated and melted, and imidized and cured to form, for example, a polyimide film. This film has unprecedented new physical properties and characteristics, and has the advantage of being easy to handle and moldable, and can provide a fiber-reinforced composite material that exhibits excellent heat resistance and mechanical properties.

イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子は、航空機、宇宙産業用機器および車輌用エンジン(周辺)部材、搬送用アーム、ロボットアーム、ロール材、摩擦材、軸受け等の摺動性部材等の一般産業用途を初めとした、成形性の容易さおよび高い耐熱性が求められる広い分野で利用可能である。そして、航空機部材としては、例えば、エンジンのファンケース、インナーフレーム、動翼(ファンブレード等)、静翼(構造案内翼(SGV)等)、バイパスダクト、各種配管等が挙げられる。車輌部材としては、例えば、ブレーキ部材、エンジン部材(シリンダー、モーターケース、エアボックス等)、エネルギー回生システム部材等が挙げられる。 Amorphous particles containing an amide acid oligomer (P) having an imide group can be used in a wide range of fields requiring easy moldability and high heat resistance, including general industrial applications such as aircraft, space industry equipment, and engine (peripheral) parts for vehicles, transport arms, robot arms, roll materials, friction materials, and sliding parts such as bearings. Examples of aircraft parts include engine fan cases, inner frames, moving blades (fan blades, etc.), stationary blades (structural guide vanes (SGVs), etc.), bypass ducts, and various piping. Examples of vehicle parts include brake parts, engine parts (cylinders, motor cases, air boxes, etc.), and energy regeneration system parts.

〔7.イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子の製造方法〕
上記イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)は、具体的な一例を挙げれば、以下の方法で合成することができる。
1.(i) 3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸類(特に、この酸二無水物)、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸類(特に、この酸二無水物)、およびビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル類(特に、この二無水物)からなる群より選ばれる、1種類以上の芳香族テトラカルボン酸類と、(ii)2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテルを含む芳香族ジアミン類と、(iii) 4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸と、を、ジカルボン酸基の全量と1級アミノ基の全量とがほぼ等しい量となるように用意する。
2.用意した各モノマーを、有機溶媒中で、約100℃以下(好ましくは約80℃以下)の反応温度で重合させることにより、溶液の状態のアミド酸オリゴマー(A)を合成する。
3.上記アミド酸オリゴマーの溶液を、180℃以下の温度で溶融加工する。このようにして、末端に4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸残基を有するアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子が得られる。
[7. Method for producing irregular particles containing an amic acid oligomer (P) having an imide group]
The above-mentioned amic acid oligomer (P) having an imide group can be synthesized, for example, by the following method.
1. (i) one or more aromatic tetracarboxylic acids selected from the group consisting of 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acids (particularly, this acid dianhydride), 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acids (particularly, this acid dianhydride), and bis(3,4-carboxyphenyl)ethers (particularly, this dianhydride), (ii) aromatic diamines including 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether, and (iii) 4-(2-phenylethynyl)phthalic anhydride are prepared in such amounts that the total amount of dicarboxylic acid groups and the total amount of primary amino groups are approximately equal.
2. Each of the prepared monomers is polymerized in an organic solvent at a reaction temperature of about 100° C. or less (preferably about 80° C. or less) to synthesize an amic acid oligomer (A) in a solution state.
3. The solution of the amic acid oligomer is melt processed at a temperature of 180° C. or less, thereby obtaining irregular particles containing the amic acid oligomer (P) having 4-(2-phenylethynyl)phthalic anhydride residues at the terminals.

上記アミド酸オリゴマーを含有する不定形粒子のより好ましい製造方法の具体的な一例としては、以下の方法が挙げられる。
1.2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテルを含む芳香族ジアミン類を、有機溶媒中に均一に溶解させる。
2.得られた溶液に、芳香族テトラカルボン酸二無水物を加えて均一に溶解させる。この芳香族テトラカルボン酸二無水物は、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、およびビス(3,4-カルボキシフェニル)エーテル二無水物から選択される1種類以上である。
3.得られた溶液を、約5~60℃の反応温度にて、1~180分間程度攪拌しながら反応させる。
4.得られた反応液に、4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸を加えて、均一に溶解させる。
5.得られた溶液を、約5~60℃の反応温度にて、1~180分間程度攪拌しながら反応させる。このようにして、溶液の状態のアミド酸オリゴマー(A)を合成する。
6.得られた反応液を、180℃以下の温度で溶融押出することにより、イミド化反応を起こさせると共に粒子状とする。溶融押出後、必要に応じて、得られた粒子を室温付近まで冷却する。これにより、上記イミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子を合成する。
As a more preferred specific example of a method for producing the irregular particles containing the above-mentioned amic acid oligomer, the following method can be mentioned.
1. An aromatic diamine containing 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether is dissolved uniformly in an organic solvent.
2. An aromatic tetracarboxylic dianhydride is added to the obtained solution and dissolved uniformly. The aromatic tetracarboxylic dianhydride is one or more selected from 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic dianhydride, and bis(3,4-carboxyphenyl)ether dianhydride.
3. The resulting solution is reacted at a reaction temperature of about 5 to 60° C. with stirring for about 1 to 180 minutes.
4. Add 4-(2-phenylethynyl)phthalic anhydride to the resulting reaction solution and dissolve uniformly.
5. The resulting solution is reacted with stirring for about 1 to 180 minutes at a reaction temperature of about 5 to 60° C. In this manner, an amic acid oligomer (A) in the form of a solution is synthesized.
6. The reaction solution thus obtained is melt-extruded at a temperature of 180° C. or less to cause an imidization reaction and form particles. After melt-extrusion, the particles thus obtained are cooled to about room temperature, if necessary. In this way, irregular particles containing the amic acid oligomer (P) having the imide group are synthesized.

上記合成における全てまたは一部の工程は、不活性ガス雰囲気下(窒素ガス、アルゴンガス等の雰囲気下)または減圧下で行うことが好ましい。 All or some of the steps in the above synthesis are preferably carried out under an inert gas atmosphere (such as nitrogen gas, argon gas, etc.) or under reduced pressure.

上記合成で用いる有機溶媒としては、例えば、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)、N,N-ジエチルアセトアミド、N-メチルカプロラクタム、γ-ブチロラクトン(GBL)、シクロヘキサノン、および、メタノールと1,3-ジオキソランとの混合溶媒等が挙げられる。これら有機溶媒は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。これら有機溶媒は、可溶性ポリイミドに関する公知技術を適用して、適宜選択することができる。これらの中で、メタノールと1,3-ジオキソランとの混合溶媒を用いることがより好ましい。 Examples of organic solvents used in the synthesis include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N,N-dimethylacetamide (DMAc), N,N-diethylacetamide, N-methylcaprolactam, γ-butyrolactone (GBL), cyclohexanone, and a mixed solvent of methanol and 1,3-dioxolane. Only one of these organic solvents may be used, or two or more of them may be used in combination. These organic solvents can be appropriately selected by applying known techniques related to soluble polyimides. Of these, it is more preferable to use a mixed solvent of methanol and 1,3-dioxolane.

即ち、本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子の製造方法は、下記一般式(2)で表されるアミド酸オリゴマー(A)の溶液を溶融加工する工程を包含する方法である。 That is, in one embodiment of the present invention, the method for producing irregular particles containing an amic acid oligomer (P) having an imide group is a method that includes a step of melt processing a solution of an amic acid oligomer (A) represented by the following general formula (2):

Figure 0007510317000008
Figure 0007510317000008

(式(2)中、RおよびRは、同一または互いに異なっていてもよい二価の芳香族ジアミン残基を表し、RおよびRは、同一または互いに異なっていてもよい二価の芳香族テトラカルボン酸残基を表し、RおよびRは、水素原子またはフェニル基であって、何れか一方がフェニル基であり、mおよびnは、1≦m、0≦n、1≦m+n≦20および0.05≦m/(m+n)≦1の関係を満たし、繰り返し単位の配列は、ブロック、ランダムの何れであってもよい。)
アミド酸オリゴマーの溶液は、上述したように、芳香族テトラカルボン酸類と芳香族ジアミン類と末端変性用の不飽和酸無水物とを溶媒中で反応させることによって製造することができる。アミド酸オリゴマーの溶液の製造方法は、公知の製造方法を採用することができ、上述した方法に特に限定されない。
(In formula (2), R1 and R2 represent divalent aromatic diamine residues which may be the same or different from each other, R3 and R4 represent divalent aromatic tetracarboxylic acid residues which may be the same or different from each other, R5 and R6 represent a hydrogen atom or a phenyl group, and one of them is a phenyl group, m and n satisfy the relationships 1≦m, 0≦n, 1≦m+n≦20 and 0.05≦m/(m+n)≦1, and the arrangement of the repeating units may be either block or random.)
The solution of the amic acid oligomer can be produced by reacting aromatic tetracarboxylic acids, aromatic diamines, and an unsaturated acid anhydride for terminal modification in a solvent, as described above. The method for producing the solution of the amic acid oligomer can be a known method and is not particularly limited to the above-mentioned method.

アミド酸オリゴマーの溶液を調製するのに用いる溶媒、即ち、アミド酸オリゴマーを溶解させる溶媒としては、反応時に用いる溶媒が好適であり、具体的には、例えば、N-メチル-2-ピロリドン(NMP、沸点202℃(以下、特に断りのない限り、沸点は常圧下での温度を示す))、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc、沸点165℃)、N,N-ジエチルアセトアミド(沸点185℃)、N-メチルカプロラクタム(減圧下(25mmHg)での沸点120℃)等のアミド系溶媒;γ-ブチロラクトン(GBL、沸点204℃)等のエステル系溶媒;シクロヘキサノン(沸点156℃)等のケトン系溶媒;1,3-ジオキサン(沸点105℃)、1,4-ジオキサン(沸点101℃)、テトラヒドロフラン(沸点66℃)、1,3-ジオキソラン(沸点75℃)、1,2-ジメトキシエタン(沸点83℃)等のエーテル系溶媒;メタノール(沸点65℃)、エタノール(沸点78℃)、1-プロパノール(沸点98℃)、2-プロパノール(沸点82℃)等のアルコール系溶媒;メトキシメタノール(沸点90~95℃)、エトキシメタノール(沸点102℃)、2-メトキシエタノール(沸点124℃)、2-エトキシエタノール(沸点135℃)、1-メトキシ-2-プロパノール(沸点119℃)等のヒドロキシエーテル系溶媒;が挙げられる。これら溶媒は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。また、上記溶媒として、例えばメタノールと1,3-ジオキソランとの混合溶媒等の混合溶媒を用いてもよい。 The solvent used to prepare the solution of the amic acid oligomer, i.e., the solvent in which the amic acid oligomer is dissolved, is preferably the solvent used during the reaction. Specifically, for example, amide-based solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP, boiling point 202°C (unless otherwise specified below, the boiling point indicates the temperature under normal pressure)), N,N-dimethylacetamide (DMAc, boiling point 165°C), N,N-diethylacetamide (boiling point 185°C), and N-methylcaprolactam (boiling point 120°C under reduced pressure (25 mmHg)); ester-based solvents such as γ-butyrolactone (GBL, boiling point 204°C); ketone-based solvents such as cyclohexanone (boiling point 156°C); 1,3-diaminopropanediol (1,3-dimethylpropanediol, boiling point 165°C); Examples of the solvent include ether solvents such as hexane (boiling point 105°C), 1,4-dioxane (boiling point 101°C), tetrahydrofuran (boiling point 66°C), 1,3-dioxolane (boiling point 75°C), and 1,2-dimethoxyethane (boiling point 83°C); alcohol solvents such as methanol (boiling point 65°C), ethanol (boiling point 78°C), 1-propanol (boiling point 98°C), and 2-propanol (boiling point 82°C); and hydroxyether solvents such as methoxymethanol (boiling point 90-95°C), ethoxymethanol (boiling point 102°C), 2-methoxyethanol (boiling point 124°C), 2-ethoxyethanol (boiling point 135°C), and 1-methoxy-2-propanol (boiling point 119°C). These solvents may be used alone or in combination of two or more. In addition, a mixed solvent such as a mixed solvent of methanol and 1,3-dioxolane may be used as the solvent.

溶媒の沸点(常圧下)は、溶融加工時における揮発のし易さから、200℃以下であることが好ましく、150℃以下であることがより好ましく、130℃以下であることがさらに好ましく、100℃以下であることが最も好ましい。沸点(常圧下)が200℃を超えると、アミド酸オリゴマーの析出が円滑に進行しなかったり、溶媒を揮発させ難かったりする場合がある。 The boiling point of the solvent (at normal pressure) is preferably 200°C or less, more preferably 150°C or less, even more preferably 130°C or less, and most preferably 100°C or less, in view of the ease of volatilization during melt processing. If the boiling point (at normal pressure) exceeds 200°C, the precipitation of the amic acid oligomer may not proceed smoothly, or the solvent may be difficult to volatilize.

また、揮発時におけるイミドオリゴマーの析出のし易さから、溶媒は、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、アルコール系溶媒、およびヒドロキシエーテル系溶媒、並びに、これら溶媒の混合溶媒がより好ましく、エーテル系溶媒、アルコール系溶媒、およびヒドロキシエーテル系溶媒、並びに、これら溶媒の混合溶媒がさらに好ましく、エーテル系溶媒、およびヒドロキシエーテル系溶媒、並びに、これら溶媒とアルコール系溶媒との混合溶媒が特に好ましい。エーテル系溶媒は、一分子当たり酸素原子を2つ以上有していることが、溶解性に優れることからより好ましい。アミド酸オリゴマーを溶解させる能力が高すぎる溶媒は、アミド酸オリゴマーの析出が円滑に進行しなかったり、溶媒を揮発させ難かったりする場合がある。また、アミド酸オリゴマーを溶解させる能力が低すぎる溶媒では、適切な濃度のアミド酸オリゴマー溶液を得ることができない。 In addition, in view of the ease of precipitation of the imide oligomer during volatilization, the solvent is more preferably an ester solvent, a ketone solvent, an ether solvent, an alcohol solvent, a hydroxyether solvent, or a mixed solvent of these solvents, and even more preferably an ether solvent, an alcohol solvent, a hydroxyether solvent, or a mixed solvent of these solvents and an alcohol solvent. The ether solvent is more preferable because it has two or more oxygen atoms per molecule and has excellent solubility. A solvent that has too high amic acid oligomer dissolving ability may not allow smooth precipitation of the amic acid oligomer or may be difficult to volatilize. A solvent that has too low amic acid oligomer dissolving ability may not be able to obtain an amic acid oligomer solution of an appropriate concentration.

上記例示の溶媒のうち、アミド酸オリゴマーの原料として用いるテトラカルボン酸類および芳香族ジアミン類の溶解性に優れるアルコール系溶媒と、上記テトラカルボン酸類および得られるアミド酸オリゴマーの溶解性に優れるエーテル系溶媒との混合溶媒;アルコール系溶媒およびエーテル系溶媒の特徴を併せ持つヒドロキシエーテル系溶媒の単独溶媒;アルコール系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒;エーテル系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒;または、アルコール系溶媒とエーテル系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒;が、アミド酸オリゴマーを効率よく重合することができるので特に好ましい。そして、溶解性を考慮して、エーテル系溶媒は、一分子当たり酸素原子を2つ以上有していることがより好ましい。また、これら溶媒は、単独溶媒で用いられる場合であっても混合溶媒で用いられる場合であっても、その沸点(混合溶媒では各々の単独溶媒での沸点)が130℃以下であることがより好ましい。そして、揮発性を考慮すれば、アルコール系溶媒とエーテル系溶媒との混合溶媒が、共沸混合物を形成して揮発することからさらに好ましい。アルコール系溶媒およびヒドロキシエーテル系溶媒は、分子が有しているヒドロキシル基が、例えば酸素による自動酸化の途中でエーテル系溶媒から形成されるおそれのあるラジカルを安定化させるため、アミド酸オリゴマーを得るときに過酸化物が生成され難くなるという優れた点がある。即ち、アルコール系溶媒およびヒドロキシエーテル系溶媒は、エーテル系溶媒の安定化剤としての働きも備えている。上記ヒドロキシエーテル系溶媒は、エーテル系溶媒と異なり、単独溶媒で用いた場合でも自己を安定化させる働きがある。但し、更なる安定化を期待して、アルコール系溶媒との混合溶媒として用いてもよい。 Among the above-mentioned solvents, a mixed solvent of an alcohol-based solvent having excellent solubility for the tetracarboxylic acids and aromatic diamines used as raw materials for the amic acid oligomer and an ether-based solvent having excellent solubility for the tetracarboxylic acids and the obtained amic acid oligomer; a single solvent of a hydroxyether-based solvent having the characteristics of both an alcohol-based solvent and an ether-based solvent; a mixed solvent of an alcohol-based solvent and a hydroxyether-based solvent; a mixed solvent of an ether-based solvent and a hydroxyether-based solvent; or a mixed solvent of an alcohol-based solvent, an ether-based solvent, and a hydroxyether-based solvent; are particularly preferred because they can efficiently polymerize the amic acid oligomer. In consideration of solubility, it is more preferred that the ether-based solvent has two or more oxygen atoms per molecule. In addition, whether these solvents are used as a single solvent or a mixed solvent, it is more preferred that their boiling points (boiling points of each single solvent in the mixed solvent) are 130°C or less. In consideration of volatility, a mixed solvent of an alcohol-based solvent and an ether-based solvent is even more preferred because it forms an azeotropic mixture and volatilizes. Alcohol-based solvents and hydroxyether-based solvents have the advantage that the hydroxyl groups in the molecules stabilize radicals that may be formed from ether-based solvents during autoxidation with oxygen, for example, making it difficult for peroxides to be generated when obtaining an amic acid oligomer. In other words, alcohol-based solvents and hydroxyether-based solvents also act as stabilizers for ether-based solvents. Unlike ether-based solvents, the above-mentioned hydroxyether-based solvents have the function of stabilizing themselves even when used alone. However, they may be used as mixed solvents with alcohol-based solvents in the hope of further stabilization.

アルコール系溶媒とエーテル系溶媒との混合溶媒としては、具体的には、例えば、メタノールと1,3-ジオキソランとの混合溶媒が好適であり、メタノール:1,3-ジオキソランが重量比で1:4~4:1の混合溶媒がより好ましく、1:2~2:1の混合溶媒がさらに好ましい。 Specific examples of mixed solvents of alcohol-based solvents and ether-based solvents include mixed solvents of methanol and 1,3-dioxolane, more preferably mixed solvents with a weight ratio of methanol:1,3-dioxolane of 1:4 to 4:1, and even more preferably mixed solvents with a weight ratio of 1:2 to 2:1.

アミド酸オリゴマーの溶液の濃度は、10~90重量%であることが好ましく、20~70重量%であることがより好ましく、30~50重量%であることがさらに好ましい。アミド酸オリゴマーの溶液の濃度が上記範囲内であると、アミド酸オリゴマーを含有する粒子を効率的に製造することができる。 The concentration of the amic acid oligomer solution is preferably 10 to 90% by weight, more preferably 20 to 70% by weight, and even more preferably 30 to 50% by weight. When the concentration of the amic acid oligomer solution is within the above range, particles containing the amic acid oligomer can be efficiently produced.

溶融加工する工程では、アミド酸オリゴマー(A)の溶液から溶媒を揮発させながら、アミド酸オリゴマーを溶融加工してイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を作製する。
上記溶融加工は、180℃以下の温度で行うことが好ましい。従って、溶融加工における加工機の設定温度は、80~230℃であることが好ましく、100~210℃であることがより好ましく、120~190℃であることがさらに好ましい。加工機の設定温度が80℃未満であると、溶媒の揮発が不十分な傾向にある。加工機の設定温度が230℃を超えると、対応するイミドオリゴマーが過剰に生成したり、所望しない硬化反応が促進される傾向にある。溶融加工するときの温度を調節することにより、イミド化反応を容易に制御することができる。
In the melt processing step, the amic acid oligomer (A) is melt processed while volatilizing the solvent from the solution of the amic acid oligomer (A) to produce an amic acid oligomer (P) having an imide group.
The melt processing is preferably carried out at a temperature of 180°C or less. Therefore, the set temperature of the processing machine in the melt processing is preferably 80 to 230°C, more preferably 100 to 210°C, and even more preferably 120 to 190°C. If the set temperature of the processing machine is less than 80°C, the solvent tends to volatilize insufficiently. If the set temperature of the processing machine is more than 230°C, the corresponding imide oligomer tends to be excessively produced or an undesired curing reaction tends to be promoted. The imidization reaction can be easily controlled by adjusting the temperature during melt processing.

溶融加工する方法は、特に限定されないものの、加工機として押出機を用いて溶融押出する方法が簡便である。溶融加工する工程において使用することができる押出機は、アミド酸オリゴマーを加熱して、溶融混練しながら押出することができる押出機であればよく、例えば、一軸押出機、二軸押出機が挙げられるが、特に限定されない。中でも、二軸のスクリュー型押出機が好ましい。押出機は、その先端に多孔板を備えていてもよい。 The melt processing method is not particularly limited, but a simple method is to use an extruder as a processing machine to perform melt extrusion. The extruder that can be used in the melt processing step is any extruder that can heat the amic acid oligomer and extrude it while melt-kneading it, and examples of the extruder that can be used include, but are not limited to, a single-screw extruder and a twin-screw extruder. Among these, a twin-screw extruder is preferred. The extruder may be equipped with a perforated plate at its tip.

押出機は、溶融押出を好適に実施することができるように、供給口側から押出口側に向かって温度勾配を設けることが望ましい。具体的には、供給口側の温度は、室温~80℃であることが好ましく、室温~50℃であることがより好ましく、室温付近℃であることがさらに好ましい。押出口側の温度は、80~230℃であることが好ましく、100~210℃であることがより好ましく、120~190℃であることがさらに好ましい。 It is desirable to provide a temperature gradient from the supply port side to the extrusion port side of the extruder so that melt extrusion can be carried out optimally. Specifically, the temperature on the supply port side is preferably room temperature to 80°C, more preferably room temperature to 50°C, and even more preferably around room temperature. The temperature on the extrusion port side is preferably 80 to 230°C, more preferably 100 to 210°C, and even more preferably 120 to 190°C.

押出機は、アミド酸オリゴマーの溶液から溶媒を揮発させる脱溶媒装置、必要な場合に所望のイミド化率に達するまでイミド化反応(脱水反応)を行う反応器、および得られたアミド酸オリゴマーを粒子状にする粉体化装置の役割を果たす。それゆえ、押出機内で、供給口側から押出口側に向かって、溶媒の揮発(脱溶媒)、必要な場合のイミド化反応、および粉体化を連続的に実施することができる。 The extruder serves as a desolvation device that volatilizes the solvent from the amic acid oligomer solution, a reactor that performs an imidization reaction (dehydration reaction) until the desired imidization rate is reached if necessary, and a powdering device that turns the resulting amic acid oligomer into particles. Therefore, within the extruder, the evaporation of the solvent (desolvation), the imidization reaction if necessary, and powdering can be carried out continuously from the supply port side to the extrusion port side.

即ち、本発明の一実施の形態におけるアミド酸オリゴマー含有する粒子の製造方法においては、例えば押出機を用いて、アミド酸オリゴマーの溶液を加熱しながら溶融混練し、溶融混練中に溶媒、および必要な場合においては、イミド化反応によって生成した水を揮発させながらイミド化反応を行うので、部分的なイミド化が必要な場合であってもイミド化剤および脱水化剤を添加しなくてもよい。 That is, in the method for producing particles containing an amic acid oligomer in one embodiment of the present invention, for example, an extruder is used to heat and melt-knead a solution of the amic acid oligomer, and during the melt-kneading, the solvent and, if necessary, the water produced by the imidization reaction are volatilized while the imidization reaction is carried out, so that even if partial imidization is required, it is not necessary to add an imidization agent or a dehydration agent.

押出機内におけるアミド酸オリゴマーの滞留時間は、1~30分間であることが好ましく、2~20分間であることがより好ましく、3~10分間であることがさらに好ましい。スクリュー等の押出部材の形状や回転数を制御して滞留時間を調節することにより、必要な場合におけるイミド化反応を容易に制御することができる。滞留時間が1分間未満であると、溶媒の除去が不十分であったり、所望のイミド化率が得られない傾向にある。滞留時間が30分間を超えると、硬化反応が促進される傾向にある。 The residence time of the amic acid oligomer in the extruder is preferably 1 to 30 minutes, more preferably 2 to 20 minutes, and even more preferably 3 to 10 minutes. By adjusting the residence time by controlling the shape and rotation speed of the extrusion member such as the screw, the imidization reaction can be easily controlled when necessary. If the residence time is less than 1 minute, the solvent will not be sufficiently removed and the desired imidization rate will not be obtained. If the residence time exceeds 30 minutes, the curing reaction will tend to be accelerated.

即ち、本発明の一実施の形態におけるアミド酸オリゴマー含有する粒子の製造方法においては、押出部材の形状や回転数、溶融押出するときの温度および滞留時間を適切に調節することにより、溶融押出することによって得られるアミド酸オリゴマー含有する粒子の、必要な場合におけるイミド化率を容易に制御することができる。 In other words, in the method for producing particles containing an amic acid oligomer according to one embodiment of the present invention, the imidization rate of the particles containing an amic acid oligomer obtained by melt extrusion can be easily controlled as required by appropriately adjusting the shape and rotation speed of the extrusion member, and the temperature and residence time during melt extrusion.

押出機から押出されたイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子は不定形粒子である。アミド酸オリゴマーを含有する粒子が連なってフレーク状になっている場合は、軽く粉砕すればよい。得られたイミド基を持つアミド酸オリゴマーを含有する不定形粒子は、精製しなくとも硬化反応に供することができる。 The irregular particles containing the amic acid oligomer (P) having imide groups extruded from the extruder are irregular particles. If the particles containing the amic acid oligomer are connected together to form flakes, they can be lightly crushed. The obtained irregular particles containing the amic acid oligomer having imide groups can be subjected to a curing reaction without purification.

本発明の一実施の形態における製造方法では、溶融加工する工程を行うことでイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子が作製され、また、必要な場合におけるイミド化のときに溶媒・イミド化剤および脱水化剤を用いないので、溶液中のアミド酸オリゴマーを貧溶媒で沈澱(析出)させる回収工程や、洗浄工程、乾燥工程等の後工程が不要である。それゆえ、本発明の一実施の形態における製造方法は、従来技術と比較して、安価で簡便に、かつ極めて短時間(数分間)でアミド酸オリゴマーを含有する粒子を製造することができる。 In the manufacturing method according to one embodiment of the present invention, amorphous particles containing an amic acid oligomer (P) having an imide group are produced by performing a melt processing step, and since no solvent, imidization agent, or dehydration agent is used during imidization when necessary, there is no need for a recovery step in which the amic acid oligomer in the solution is precipitated (deposited) in a poor solvent, or a post-processing step such as a washing step or a drying step. Therefore, the manufacturing method according to one embodiment of the present invention can produce particles containing an amic acid oligomer inexpensively, easily, and in an extremely short time (several minutes) compared to conventional techniques.

本発明の一実施の形態における製造方法で得られるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する粒子は、不定形粒子であり、個々の粒子には鋭角な部分がある(球状ではない)。粒子が「不定形粒子」であるかどうかは、例えば光学顕微鏡を用いて観察することにより、容易に判定することができる。例えば、上記製造方法によって製造した本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子を光学顕微鏡で観察した図1と、従来の製造方法によって製造したアミド酸オリゴマーを含有する粒子を光学顕微鏡で観察した図2とを比較すると、本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子には個々の粒子に鋭角な部分があり、「不定形粒子」であることが容易に理解される。 The particles containing the imide group-containing amic acid oligomer (P) obtained by the manufacturing method in one embodiment of the present invention are irregular particles, and each particle has an acute angle (not spherical). Whether the particle is an "irregular particle" can be easily determined by observing it using, for example, an optical microscope. For example, when comparing FIG. 1, which shows an optical microscope observation of the irregular particle containing the imide group-containing amic acid oligomer (P) in one embodiment of the present invention manufactured by the above manufacturing method, with FIG. 2, which shows an optical microscope observation of the particle containing the amic acid oligomer manufactured by a conventional manufacturing method, it is easily understood that the irregular particle containing the imide group-containing amic acid oligomer (P) in one embodiment of the present invention has an acute angle and is an "irregular particle".

〔8.プリプレグ〕
本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子は、強化繊維と混合されることにより、プリプレグとすることができる。当該プリプレグは、本発明の一実施の形態におけるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有する不定形粒子を用いることにより、溶媒等の揮発分の残存が低減されている。また、上記プリプレグを用いて製造された樹脂複合材料(例えば、炭素繊維強化複合材料)は、溶媒等の揮発分の揮発および分解に起因するボイド等の欠陥が低減される(若しくは無くなる)ので、樹脂単体同等以上のガラス転移温度(Tg)を有するという極めて有利な効果を奏する。尚、本発明の一実施の形態には、上記プリプレグを積層し、加熱硬化して得られる繊維強化積層板が含まれ得る。
8. Prepreg
The amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention can be mixed with reinforcing fibers to form a prepreg. The prepreg uses amorphous particles containing the amic acid oligomer (P) having an imide group in one embodiment of the present invention, and thus the remaining volatile matter such as a solvent is reduced. In addition, a resin composite material (e.g., a carbon fiber reinforced composite material) manufactured using the prepreg has a very advantageous effect of having a glass transition temperature (Tg) equal to or higher than that of a resin alone, since defects such as voids caused by the volatilization and decomposition of volatile matter such as a solvent are reduced (or eliminated). Note that one embodiment of the present invention may include a fiber reinforced laminate obtained by stacking the prepreg and heat curing it.

プリプレグの揮発分残存量は、プリプレグに含まれるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)に由来する重量に対して20重量%以下であることが好ましく、10重量%以下であることがより好ましく、8重量%以下であることがさらに好ましい。尚、プリプレグの揮発分は、アミド酸オリゴマー製造時の有機溶媒と、アミド酸オリゴマーがイミド化する際に脱離する水分も含む。プリプレグの揮発分残存量が上記範囲であれば、当該プリプレグを用いて樹脂複合材料(例えば、炭素繊維強化複合材料)を作製したときに、溶媒等の揮発および分解に起因するボイド等の欠陥が低減され、或いは無くなって、樹脂単体同等以上のTgを有する良好な複合材料が得られるので好ましい。 The amount of residual volatile matter in the prepreg is preferably 20% by weight or less, more preferably 10% by weight or less, and even more preferably 8% by weight or less, based on the weight derived from the amic acid oligomer (P) having imide groups contained in the prepreg. The volatile matter in the prepreg includes the organic solvent used in the production of the amic acid oligomer and the water that is eliminated when the amic acid oligomer is imidized. If the amount of residual volatile matter in the prepreg is within the above range, when a resin composite material (e.g., a carbon fiber reinforced composite material) is produced using the prepreg, defects such as voids caused by the volatilization and decomposition of the solvent, etc. are reduced or eliminated, and a good composite material having a Tg equal to or greater than that of the resin alone is obtained, which is preferable.

また、本発明の一実施の形態においては、分子量が比較的大きいアミド酸オリゴマーであっても、アミド酸オリゴマーを含有する粒子の懸濁液を作製することなく、プリプレグおよび樹脂複合材料を製造することができる。さらに、プリプレグは、ドレープ性を維持することができ、得られる樹脂複合材料は、耐熱性に優れる。 In one embodiment of the present invention, even if the molecular weight of the amic acid oligomer is relatively large, a prepreg and a resin composite material can be produced without preparing a suspension of particles containing the amic acid oligomer. Furthermore, the prepreg can maintain its drapeability, and the resulting resin composite material has excellent heat resistance.

尚、本明細書において「プリプレグ」とは、アミド酸オリゴマーを含有する不定形粒子が強化繊維に部分的に含浸して(半含浸状態)、一体化した樹脂-強化繊維複合体を意味する。「プリプレグ」は、半含浸状態であるがゆえに樹脂が含浸していない繊維配列を含み、それによりドレープ性が損なわれず、複雑な形状への賦形性が良好である。「プリプレグ」の一態様として、樹脂に富んだ層を強化繊維の外表面上に有する形態を示すことが多い。 In this specification, "prepreg" refers to a resin-reinforced fiber composite in which amorphous particles containing an amic acid oligomer are partially impregnated (semi-impregnated state) into the reinforcing fibers, forming an integrated structure. Because "prepreg" is in a semi-impregnated state, it contains a fiber arrangement that is not impregnated with resin, which means that drapeability is not impaired and it is easy to mold into complex shapes. One form of "prepreg" is often one in which a resin-rich layer is present on the outer surface of the reinforcing fibers.

上記「ドレープ性」とは、樹脂-強化繊維複合体の変形のしなやかさの度合いを示す指標を意味する。「ドレープ性」は、樹脂-強化繊維複合体を型等の他の物体に沿って変形させた場合に、破壊や強化繊維の折損を伴うことなく、形状に柔軟に追随する度合いを表す指標である。ドレープ性が高いと曲面に賦形するのが容易であり、ドレープ性が低いと曲面に賦形するのが困難となる。また、ドレープ性が低いと複雑な形状のプレス成型品を成形することも当然難しくなる。 The above "drapeability" refers to an index showing the degree of flexibility of deformation of a resin-reinforced fiber composite. "Drapability" is an index showing the degree to which a resin-reinforced fiber composite flexibly conforms to the shape of another object such as a mold without destruction or breakage of the reinforcing fibers when deformed along the object. High drapeability makes it easy to mold onto a curved surface, while low drapeability makes it difficult to mold onto a curved surface. Furthermore, low drapeability naturally makes it difficult to mold press-molded products with complex shapes.

本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. Embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

以下、実施例および比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。尚、実施例および比較例における圧力は、全てサンプルにかかる実圧であって、プレス機等の表示圧(ゲージ圧)ではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples. Note that the pressures in the examples and comparative examples are all actual pressures applied to the samples, and are not the indicated pressures (gauge pressures) of presses, etc.

〔イミドオリゴマーを含有する粒子の各種試験方法〕
(1)ガラス転移温度(Tg)および発熱開始温度の測定
TAインスツルメンス社製のQ100(DSC)装置を用いて測定を行った。測定条件は、1st run:40~450℃、昇温速度20℃/min 、2nd run:40~500℃、昇温速度20℃/min とした。そして、2nd runのヒートフロー(W/g)曲線が低下する前後における2つの接線の交点を、イミドオリゴマーを含有する粒子の硬化後のガラス転移温度(Tg)とした。即ち、イミドオリゴマーを含有する粒子(パウダー)の硬化後のガラス転移温度(Tg)は、DSC測定における2nd runのTgである。また、ヒートフロー(W/g)曲線において発熱ピークが観察された場合に、発熱ピークの温度を、イミドオリゴマー含有する粒子の硬化発熱ピーク温度とした。
[Various test methods for particles containing imide oligomers]
(1) Measurement of glass transition temperature (Tg) and heat generation start temperature Measurement was performed using a Q100 (DSC) device manufactured by TA Instruments. The measurement conditions were 1st run: 40 to 450°C, heating rate 20°C/min, 2nd run: 40 to 500°C, heating rate 20°C/min. The intersection of the two tangents before and after the heat flow (W/g) curve of the 2nd run was lowered was taken as the glass transition temperature (Tg) after curing of the particles containing the imide oligomer. That is, the glass transition temperature (Tg) after curing of the particles (powder) containing the imide oligomer is the Tg of the 2nd run in the DSC measurement. In addition, when an exothermic peak was observed in the heat flow (W/g) curve, the temperature of the exothermic peak was taken as the curing exothermic peak temperature of the particles containing the imide oligomer.

(2)イミド化率の測定
イミドオリゴマーを重DMF(重水素化N,N-ジメチルホルムアミド)に溶解して測定試料とし、プロトン核磁気共鳴分光装置(型式:AV-400M、(株)Bruker社製、H-NMR)を用いて、30℃にてピーク面積の測定を行った。そして、化学シフトが7~9ppmの芳香族H由来のピーク面積と、化学シフトが11ppm付近の残存アミドH由来のピーク面積とから、イミドオリゴマーを含有する粒子のイミド化率(mol%)を算出した。
(2) Measurement of imidization rate The imide oligomer was dissolved in deuterated DMF (deuterated N,N-dimethylformamide) to prepare a measurement sample, and the peak area was measured at 30° C. using a proton nuclear magnetic resonance spectrometer (model: AV-400M, manufactured by Bruker Corporation, 1 H-NMR). The imidization rate (mol %) of the particles containing the imide oligomer was calculated from the peak area derived from aromatic 1 H with a chemical shift of 7 to 9 ppm and the peak area derived from residual amide 1 H with a chemical shift of around 11 ppm.

(3)粒子径分布および平均粒子径の測定
イミドオリゴマーを含有する粒子を水に分散させて測定試料とし、レーザ回折式粒度分布測定装置(日機装(株)製:マイクロトラック)を用いて、イミドオリゴマー含有する粒子の体積平均粒子径分布を測定した。そして、50%累積体積平均粒子径を、イミドオリゴマー含有する粒子の平均粒子径(μm)とした。
(3) Measurement of particle size distribution and average particle size Particles containing imide oligomers were dispersed in water to prepare a measurement sample, and the volume average particle size distribution of the particles containing imide oligomers was measured using a laser diffraction particle size distribution measuring device (Microtrack, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). The 50% cumulative volume average particle size was taken as the average particle size (μm) of the particles containing imide oligomers.

(4)引張試験
(株)島津製作所製のオートグラフAGS-Xを用い、チャック間距離:20mm、TS:5mm/分にて、イミドオリゴマーを含有する粒子から作製された硬化物フィルム(プレス成型品)の引張試験を行い、機械物性(引張弾性率(N/mm)、破断応力(N/mm)、および破断ひずみ(%))を測定した。
(4) Tensile Test Using an Autograph AGS-X manufactured by Shimadzu Corporation, a tensile test was performed on the cured film (press molded product) made from the particles containing the imide oligomer at a chuck distance of 20 mm and a TS of 5 mm/min to measure the mechanical properties (tensile modulus (N/mm 2 ), breaking stress (N/mm 2 ), and breaking strain (%)).

(5)溶解度試験
イミドオリゴマーを含有する粒子0.1gにN-メチル-2-ピロリドン(NMP)10gを加えて、濃度が1重量%となるように室温で1時間攪拌した後、目視にて不溶分の有無を確認することにより、溶解度試験を行った。
(5) Solubility Test 10 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was added to 0.1 g of particles containing an imide oligomer, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour so that the concentration became 1% by weight. Then, the presence or absence of insoluble matter was visually confirmed, whereby a solubility test was performed.

(6)粒子形状
イミドオリゴマーを含有する粒子を適量取り、光学顕微鏡(VHX-5000、KEYENCE 社製)を用いて、凝集している粒子の形状を観察した。また、スクリュー管にメタノール3.7gを入れ、約0.1mgのイミドオリゴマーを含有する粒子を添加した後、超音波洗浄装置で超音波を10分間かけた。次いで、得られた懸濁液をパスツールピペットによって採取してガラス板の上に1滴、滴下し、ドラフト中、室温で十分に乾燥させた。そして、粒子一粒の形状は、メタノールを揮発させた後の残存物を、超深度顕微鏡(KEYENCE社製)を用いて観察した。
(6) Particle Shape An appropriate amount of particles containing imide oligomer was taken, and the shape of the aggregated particles was observed using an optical microscope (VHX-5000, manufactured by KEYENCE). In addition, 3.7 g of methanol was placed in a screw tube, and about 0.1 mg of particles containing imide oligomer was added, and then ultrasonic waves were applied for 10 minutes using an ultrasonic cleaning device. Next, the obtained suspension was collected using a Pasteur pipette, and one drop was dropped onto a glass plate, which was then thoroughly dried at room temperature in a draft. The shape of a single particle was then observed using an ultra-deep microscope (manufactured by KEYENCE) by observing the residue after volatilizing the methanol.

(7)流動性
イミドオリゴマーを含有する粒子の流動性の評価は、相対比較で、良好(A)、やや良好(B)、普通(C)、使用可(ぎりぎり使用することができる)(D)、不良(E)とした。
(7) Fluidity The fluidity of the particles containing the imide oligomer was evaluated by relative comparison as good (A), slightly good (B), normal (C), usable (just barely usable) (D), or poor (E).

(8)残存溶媒率
アミド酸オリゴマーを含有する粒子を約2mg秤量し、TGA-50(島津製作所(株)製)によって、窒素気流下で室温から600℃まで5℃/分で昇温し、ガラス転移温度(Tg)付近で観察された重量減少率を、溶媒の含有率(残存溶媒率)とした。
(8) Residual Solvent Ratio About 2 mg of particles containing an amic acid oligomer was weighed out, and the temperature was raised from room temperature to 600° C. at a rate of 5° C./min in a nitrogen stream using a TGA-50 (manufactured by Shimadzu Corporation). The weight loss rate observed near the glass transition temperature (Tg) was taken as the solvent content (residual solvent ratio).

(9)BET比表面積
アミド酸オリゴマーを含有する粒子をTriStar3000(島津製作所(株)製)に投入し、120℃1時間空気中の前処理を行わせたのち、窒素、77KにてBET比表面積の測定を行った。
(9) BET Specific Surface Area Particles containing an amic acid oligomer were placed in a TriStar 3000 (manufactured by Shimadzu Corporation) and subjected to pretreatment in air at 120° C. for 1 hour, after which the BET specific surface area was measured in nitrogen at 77 K.

(10)GPC分子量
アミド酸オリゴマーを含有する粒子のN-メチルピロリドン(0.01MのLiBrを含有する)溶液を作成し、そのサンプル20μLを、脱気装置・ポンプ・カラムオーブン・UV検出器・屈折率検出器を備え付け、Phenogel(カラム、Phenomenex製)を直列に接続したProminence(島津製作所(株)製)にて測定した。校正曲線作成サンプルは標準ポリスチレン(TOSOH社製)とした。
(10) GPC Molecular Weight A solution of particles containing an amic acid oligomer in N-methylpyrrolidone (containing 0.01 M LiBr) was prepared, and 20 μL of the sample was measured using a Prominence (manufactured by Shimadzu Corporation) equipped with a degasser, pump, column oven, UV detector, and refractive index detector, and connected in series to Phenogel (column, manufactured by Phenomenex). Standard polystyrene (manufactured by TOSOH Corporation) was used as a sample for preparing a calibration curve.

〔製造例1〕
温度計および攪拌子を備えた7Lオートクレーブの内側をヒーターで45℃に加温した後、2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(Ph-ODA)1105g(4.0mol)、並びに、1,3-ジオキソラン1650gおよびメタノール1650gの混合溶媒(重量比1:1)を入れ、窒素フローを開始した。2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテルの溶解後、上記オートクレーブに1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物(PMDA)232.6gを、間隔を空けて3回(合計697.8g(3.2mol))加えて、設定温度45℃で3時間、重合反応させることにより、アミド酸オリゴマーを得た。このアミド酸オリゴマーを含む反応溶液に、4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸(PEPA)397.1g(1.6mol)を加え、引き続き1.5時間、反応させることによって末端変性した。これにより、末端変性アミド酸オリゴマーの溶液を得た(固形分濃度(理論値)=2200/5500=約40重量%)。
[Production Example 1]
After heating the inside of a 7 L autoclave equipped with a thermometer and a stirrer to 45°C with a heater, 1105 g (4.0 mol) of 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether (Ph-ODA) and a mixed solvent of 1650 g of 1,3-dioxolane and 1650 g of methanol (weight ratio 1:1) were added and a nitrogen flow was started. After dissolving the 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether, 232.6 g of 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic dianhydride (PMDA) was added to the autoclave three times at intervals (total of 697.8 g (3.2 mol)), and polymerization reaction was carried out at a set temperature of 45°C for 3 hours to obtain an amic acid oligomer. To the reaction solution containing this amic acid oligomer, 397.1 g (1.6 mol) of 4-(2-phenylethynyl)phthalic anhydride (PEPA) was added, and the reaction was continued for 1.5 hours to modify the terminals, thereby obtaining a solution of a terminal-modified amic acid oligomer (solid content (theoretical value)=2200/5500=about 40% by weight).

得られた末端変性アミド酸オリゴマーは、上記一般式(2)において、n=0であり、Rが2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル残基で表され、Rが1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物残基で表され、平均してm=4(4量体)である。得られた末端変性アミド酸オリゴマーの溶液を、ワニス(N1)とした。なお、ワニス中の末端変性アミド酸オリゴマーのイミド化率は、ほぼ0%であった。 The obtained terminal-modified amic acid oligomer has n=0, R1 is represented by a 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether residue, R3 is represented by a 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic dianhydride residue, and m=4 (tetramer) on average in the above general formula (2). The obtained solution of the terminal-modified amic acid oligomer was named varnish (N1). The imidization rate of the terminal-modified amic acid oligomer in the varnish was approximately 0%.

〔製造例2〕
温度計および攪拌子を備えた3つ口の300mLフラスコに、2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル23.43g(84.8mmol)と、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)82.5gとを入れた。2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテルの溶解後、上記フラスコに9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン3.28g(9.41mmol)を加えて、溶解するまで攪拌した。続いて、上記フラスコに1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物16.44g(75.4mmol)を加えた後、窒素封入して、室温で1.5時間、重合反応させることにより、アミド酸オリゴマーを得た。このアミド酸オリゴマーを含む反応溶液に、4-(2-フェニルエチニル)無水フタル酸9.35g(37.7mmol)とNMP15gとを加え、窒素封入して、室温で1.5時間、反応させることによって末端変性した。さらに、上記フラスコに窒素導入管を取り付け、窒素気流下、200℃で5時間攪拌してイミド結合させた後、冷却することによって、末端変性イミドオリゴマーのNMP溶液を得た(固形分濃度(理論値)=52.5/150=約35重量%)。
[Production Example 2]
23.43 g (84.8 mmol) of 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether and 82.5 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) were placed in a three-necked 300 mL flask equipped with a thermometer and a stirrer. After dissolving the 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether, 3.28 g (9.41 mmol) of 9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene was added to the flask and stirred until dissolved. Next, 16.44 g (75.4 mmol) of 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic dianhydride was added to the flask, and the mixture was sealed with nitrogen and polymerized at room temperature for 1.5 hours to obtain an amic acid oligomer. To the reaction solution containing this amic acid oligomer, 9.35 g (37.7 mmol) of 4-(2-phenylethynyl)phthalic anhydride and 15 g of NMP were added, and nitrogen was sealed in, followed by reaction at room temperature for 1.5 hours to modify the terminals. Further, a nitrogen inlet tube was attached to the flask, and the mixture was stirred under a nitrogen stream at 200° C. for 5 hours to form imide bonds, followed by cooling to obtain an NMP solution of a terminal-modified imide oligomer (solid content concentration (theoretical value)=52.5/150=approximately 35% by weight).

得られた末端変性イミドオリゴマーは、上記一般式(1)において、Rが2-フェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル残基または9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン残基で表され、Rが9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン残基で表され、RおよびRが1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物残基で表され、平均してm=3.6、n=0.4である。得られた末端変性イミドオリゴマーのNMP溶液を、ワニス(N2)とした。なお、ワニス中の末端変性アミド酸オリゴマーのイミド化率は、ほぼ0%であった。 The obtained terminal-modified imide oligomer has the above general formula (1), in which R 1 is represented by a 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether residue or a 9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene residue, R 2 is represented by a 9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene residue, R 3 and R 4 are represented by a 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic dianhydride residue, and m=3.6 and n=0.4 on average. The NMP solution of the obtained terminal-modified imide oligomer was named varnish (N2). The imidization rate of the terminal-modified amic acid oligomer in the varnish was approximately 0%.

〔実施例1〕
溶融加工する工程に用いる二軸押出機として、同方向二軸タイプ、スクリュー径25mmφ、最大スクリュー有効長(L/D)60である、MPU25TW((株)テクノベル製)を使用した。この二軸押出機のシリンダー部のヒーター温度を、ワニス投入口(C0)を水冷のみとすると共に、投入口側ブロック(C1)を40℃、上流側の中間ブロック(C4)を80℃、下流側の概ね半分のブロック(C6~C10、DH)を150℃とし、それらの間を、温度勾配をつけて設定した。二軸押出機の下流側末端にダイスは取り付けず、ダイヘッドをオープンとした。スクリュー回転数は10rpmに設定した。この回転数は、滞留時間:約6分間に相当する。
Example 1
As the twin-screw extruder used in the melt processing step, MPU25TW (manufactured by Technovel Co., Ltd.), which is a twin-screw type with a screw diameter of 25 mmφ and a maximum screw effective length (L/D) of 60, was used. The heater temperature of the cylinder part of this twin-screw extruder was set such that the varnish inlet (C0) was only water-cooled, and the inlet side block (C1) was set at 40 ° C., the upstream intermediate block (C4) was set at 80 ° C., and approximately half of the downstream blocks (C6 to C10, DH) were set at 150 ° C., with a temperature gradient between them. No die was attached to the downstream end of the twin-screw extruder, and the die head was set to open. The screw rotation speed was set to 10 rpm. This rotation speed corresponds to a residence time of about 6 minutes.

ワニス投入口(C0)からワニス(N1)を投入したところ、二軸押出機の下流側末端から黄色のパウダーが吐出された。得られたパウダーにブロッキングは認められず、使用可の流動性を有していた。溶解度試験において、不溶分は確認されなかった。このパウダーを上述した各種試験方法で測定したところ、イミド化率は7.1mol%、平均粒子径は55μm(単一ピーク)、粒子形状は不定形であった。従って、当該パウダーはアミド酸オリゴマーを含有する不定形粒子であった。 When varnish (N1) was fed through the varnish inlet (C0), a yellow powder was discharged from the downstream end of the twin-screw extruder. No blocking was observed in the obtained powder, and it had usable fluidity. In the solubility test, no insoluble matter was confirmed. When this powder was measured using the various test methods described above, the imidization rate was 7.1 mol%, the average particle size was 55 μm (single peak), and the particle shape was irregular. Therefore, the powder was an irregular particle containing an amic acid oligomer.

また、このパウダーを、325℃に加温したホットプレスに投入して予熱し、溶融したことを確認した後、徐々に加圧して、ポンピングでエア抜き操作を繰り返した。その後、所定圧力をかけながら加温し、370℃に到達してから1時間、加熱・加圧して得られた硬化物フィルム(プレス成型品)に関して、引張試験を行うことによって機械物性(引張弾性率、破断応力、および破断ひずみ)を測定したところ、良好な物性を示した。結果をまとめて表1に示す。 This powder was then preheated in a hot press heated to 325°C. After confirming that it was melted, pressure was gradually applied and the air was removed by repeatedly pumping. The powder was then heated while applying a predetermined pressure, and after reaching 370°C, it was heated and pressurized for one hour to obtain a cured film (press molded product). A tensile test was carried out to measure the mechanical properties (tensile modulus, breaking stress, and breaking strain), which showed good properties. The results are summarized in Table 1.

〔実施例2〕
二軸押出機のシリンダー部のヒーター温度を、ワニス投入口(C0)を水冷のみとすると共に、投入口側ブロック(C1)を40℃、上流側の中間ブロック(C4)を80℃、下流側の概ね半分のブロック(C6~C10、DH)を150℃とし、それらの間を、温度勾配をつけて設定した。スクリュー回転数は30rpmに設定した。この回転数は、滞留時間:約3分間に相当する。それ以外は、実施例1と同様の条件で、ワニス投入口(C0)からワニス(N1)を投入した。
Example 2
The heater temperature of the cylinder part of the twin screw extruder was set such that the varnish inlet (C0) was only water-cooled, the inlet side block (C1) was 40°C, the upstream intermediate block (C4) was 80°C, and approximately half of the downstream blocks (C6-C10, DH) were 150°C, with a temperature gradient between them. The screw rotation speed was set to 30 rpm. This rotation speed corresponds to a residence time of about 3 minutes. The varnish (N1) was introduced from the varnish inlet (C0) under the same conditions as in Example 1, except for the above.

ワニス投入口(C0)からワニス(N1)を投入したところ、二軸押出機の下流側末端から黄色のパウダーが吐出された。得られたパウダーにブロッキングは認められず、使用可の流動性を有していた。溶解度試験において、不溶分は確認されなかった。このパウダーを上述した各種試験方法で測定したところ、イミド化率は20.0mol%、平均粒子径は48μm(単一ピーク)、粒子形状は不定形であった。従って、当該パウダーはアミド酸オリゴマーを含有する不定形粒子であった。 When varnish (N1) was fed through the varnish inlet (C0), a yellow powder was discharged from the downstream end of the twin-screw extruder. No blocking was observed in the obtained powder, and it had usable fluidity. In the solubility test, no insoluble matter was confirmed. When this powder was measured using the various test methods described above, the imidization rate was 20.0 mol%, the average particle size was 48 μm (single peak), and the particle shape was irregular. Therefore, the powder was an irregular particle containing an amic acid oligomer.

また、このパウダーから実施例1と同様の条件で得られた硬化物フィルムに関して、引張試験を行うことによって機械物性を測定したところ、良好な物性を示した。結果をまとめて表1に示す。 The mechanical properties of the cured film obtained from this powder under the same conditions as in Example 1 were measured by tensile testing, and the properties were good. The results are summarized in Table 1.

〔比較例1〕
二軸押出機のシリンダー部のヒーター温度を、ワニス投入口(C0)を水冷のみとすると共に、投入口側ブロック(C1)を40℃、上流側の中間ブロック(C4)を80℃、下流側の概ね半分のブロック(C6~C10、DH)を200℃とし、それらの間を、温度勾配をつけて設定した。スクリュー回転数は30rpmに設定した。この回転数は、滞留時間:約3分間に相当する。それ以外は、実施例1と同様の条件で、ワニス投入口(C0)からワニス(N1)を投入した。
Comparative Example 1
The heater temperature of the cylinder part of the twin screw extruder was set such that the varnish inlet (C0) was only water-cooled, the inlet side block (C1) was 40°C, the upstream intermediate block (C4) was 80°C, and approximately half of the downstream blocks (C6-C10, DH) were 200°C, with a temperature gradient between them. The screw rotation speed was set to 30 rpm. This rotation speed corresponds to a residence time of about 3 minutes. The varnish (N1) was introduced from the varnish inlet (C0) under the same conditions as in Example 1, except for the above.

ワニス投入口(C0)からワニス(N1)を投入したところ、二軸押出機の下流側末端から黄色のパウダーが吐出された。得られたパウダーにブロッキングは認められず、普通の流動性を有していた。溶解度試験において、不溶分は確認されなかった。このパウダーを上述した各種試験方法で測定したところ、イミド化率は91.8mol%、平均粒子径は54μm(ショルダーを有する単一ピーク)、粒子形状は不定形であった。従って、当該パウダーは、本発明のアミド酸オリゴマーを含有する不定形粒子ではなかった。結果をまとめて表1に示す。 When varnish (N1) was fed through the varnish inlet (C0), a yellow powder was discharged from the downstream end of the twin-screw extruder. The resulting powder showed no blocking and had normal fluidity. No insoluble matter was found in the solubility test. When this powder was measured using the various test methods described above, the imidization rate was 91.8 mol%, the average particle size was 54 μm (single peak with a shoulder), and the particle shape was irregular. Therefore, the powder was not an irregular particle containing the amide acid oligomer of the present invention. The results are summarized in Table 1.

〔比較例2〕
二軸押出機を使用せず、ワニス(N1)をガラス容器に注ぎ、45℃に設定した真空オーブン内に18時間静置した後、さらに、250℃に設定した熱風オーブンに1時間静置して、黄色固体を得た。即ち、パウダーは得られなかった。
Comparative Example 2
Without using a twin-screw extruder, varnish (N1) was poured into a glass container, and left to stand in a vacuum oven set at 45° C. for 18 hours, and then further left to stand in a hot air oven set at 250° C. for 1 hour to obtain a yellow solid. In other words, no powder was obtained.

この固体を切り出し、上述した各種試験方法で測定したところ、イミド化率は99.9%であった。溶解度試験において、不溶分は確認されなかった。また、この固体から、実施例1と同じ条件で得られた硬化物フィルムについて、引張試験により機械物性を測定した。結果をまとめて表1に示す。 This solid was cut out and measured using the various test methods described above, and the imidization rate was found to be 99.9%. In the solubility test, no insoluble matter was found. In addition, a cured film was obtained from this solid under the same conditions as in Example 1, and the mechanical properties were measured by a tensile test. The results are summarized in Table 1.

〔比較例3〕
ワニス(N2)100gをメタノール720gに投入し、析出した粉体を濾別した。得られた粉体をメタノール480gで30分間洗浄することを5回繰り返した後、粉体を濾別した。得られた粉体を120℃で1日間、減圧乾燥することにより、顆粒状の末端変性イミドオリゴマーを得た。さらに、得られた顆粒状の末端変性イミドオリゴマーを、ハンマーミルで粉砕することにより、末端変性イミドオリゴマーパウダーを得た。
Comparative Example 3
100 g of varnish (N2) was added to 720 g of methanol, and the precipitated powder was filtered off. The obtained powder was washed with 480 g of methanol for 30 minutes five times, and then the powder was filtered off. The obtained powder was dried under reduced pressure at 120° C. for one day to obtain a granular terminal-modified imide oligomer. The obtained granular terminal-modified imide oligomer was then pulverized with a hammer mill to obtain a terminal-modified imide oligomer powder.

得られたパウダーにブロッキングは認められず、使用可の流動性を有していた。溶解度試験において、不溶分は確認されなかった。このパウダーを上述した各種試験方法で測定したところ、イミド化率は98.2mol%、平均粒子径は71μm(単一ピーク)、粒子形状は不定形であった。また、このパウダーから、実施例1と同じ条件で得られた硬化物フィルムについて、引張試験により機械物性を測定したところ、良好な物性であった。結果をまとめて表1に示す。 The obtained powder showed no blocking and had usable fluidity. In the solubility test, no insoluble matter was found. When this powder was measured using the various test methods described above, the imidization rate was 98.2 mol%, the average particle size was 71 μm (single peak), and the particle shape was amorphous. In addition, when the mechanical properties of a cured film obtained from this powder under the same conditions as in Example 1 were measured by a tensile test, the properties were good. The results are summarized in Table 1.

Figure 0007510317000009
Figure 0007510317000009

〔結果に対する考察〕
実施例1~実施例2を比較すると、押出機のヒーター温度(下流側の概ね半分のブロック(C7~C10)の設定温度を指す。以下同じ)を150℃に設定することで、得られるパウダー(アミド酸オリゴマーを含有する不定形粒子)のイミド化率をおおむね20mol%以下にすることが可能であり、粉体の流動性も不可ではないことが分かる。また、前記した押出機のヒーター温度が同一であっても、スクリュー回転数を制御することで、イミド化率を制御できることが分かる。
[Discussion of the results]
Comparing Example 1 and Example 2, it can be seen that by setting the heater temperature of the extruder (which refers to the set temperature of roughly half of the downstream blocks (C7 to C10); the same applies below) to 150°C, it is possible to reduce the imidization rate of the resulting powder (irregular particles containing amic acid oligomer) to roughly 20 mol% or less, and the powder flowability is not impaired. It can also be seen that even if the heater temperature of the extruder is the same, the imidization rate can be controlled by controlling the screw rotation speed.

この中では、実施例2に示す硬化物の物性において、特に破断歪みの値が大きく、機械物性に優れていることが分かる。その理由は不明ではあるが、部分的にイミド化した成分であるイミドオリゴマーは溶融しにくいためドメインを形成し、アミド酸オリゴマーは溶融しやすいためマトリクスを形成し、架橋にも粗密が出来ることで柔軟で粘り強い構造となり、弾性率をそれほど悪化させずに破断伸びを向上させたものと推測している。つまり、機械物性の観点からは、イミド化率には最適点が存在するものと推測している。 Among these, the physical properties of the cured product shown in Example 2 show that the breaking strain is particularly large, and that the mechanical properties are excellent. Although the reason for this is unclear, it is speculated that the imide oligomer, which is a partially imidized component, is difficult to melt and therefore forms domains, while the amic acid oligomer is easy to melt and therefore forms a matrix, and that the crosslinking can also vary in density, resulting in a flexible and resilient structure, which improves the breaking elongation without significantly deteriorating the elastic modulus. In other words, from the viewpoint of mechanical properties, it is speculated that there is an optimum point for the imidization rate.

また、実施例1~2と比較例1とを比較すると、前記した押出機のヒーター温度を200℃に上げることで、イミド化率が本発明で上限とされる80%を超えるほど著しく向上し、アミド酸オリゴマーを含有する粒子が得られなくなることが分かる。 In addition, when comparing Examples 1 and 2 with Comparative Example 1, it can be seen that by increasing the heater temperature of the extruder to 200°C, the imidization rate is significantly improved to exceed 80%, which is the upper limit in the present invention, and particles containing amic acid oligomers cannot be obtained.

実施例1~2で得られたアミド酸オリゴマーを含有する不定形粒子から作製された硬化物フィルムの物性と、比較例2で得られたワニスから作製された硬化物フィルムの物性とを比較すると、実施例1と比較例2では類似の物性を示すことが分かる。しかしながら、比較例2では、ワニス(N1)から固体を得るのに19時間以上を要しており、効率性に劣る。しかも、比較例2では、得られた固体を切り出してから硬化物フィルムに加工するという手間を要し、加工性および取り扱い性にも劣る。これに対して、実施例1~2では、効率性、加工性および取り扱い性に優れることが分かる。 Comparing the physical properties of the cured film made from the amorphous particles containing amic acid oligomer obtained in Examples 1 and 2 with the physical properties of the cured film made from the varnish obtained in Comparative Example 2, it is found that Example 1 and Comparative Example 2 show similar physical properties. However, Comparative Example 2 takes more than 19 hours to obtain a solid from the varnish (N1), which is poor in efficiency. Moreover, Comparative Example 2 requires the laborious process of cutting out the obtained solid and then processing it into a cured film, which makes it poor in processability and handleability. In contrast, Examples 1 and 2 are found to be excellent in efficiency, processability, and handleability.

比較例3では、従来の製造方法(粉砕法)で末端変性イミドオリゴマーパウダーを得ている。実施例1~2で得られた硬化物フィルムの物性と、比較例3で得られた硬化物フィルムの物性とを比較すると、比較例3のほうが伸びが小さく硬い物性を示すことが分かる。また、比較例3では、ワニス(N2)から再沈殿を行ってパウダーを得るのに大量のメタノールと共に長時間を要し、効率性に劣る。しかも、比較例3では、パウダーを得るのにハンマーミル(粉砕機)で粉砕するという手間を要し、加工性および取り扱い性にも劣る。これに対して、実施例1~2では、効率性、加工性および取り扱い性に優れることが分かる。 In Comparative Example 3, a terminally modified imide oligomer powder was obtained using a conventional manufacturing method (grinding method). Comparing the physical properties of the cured film obtained in Examples 1 and 2 with those of the cured film obtained in Comparative Example 3, it can be seen that Comparative Example 3 has less elongation and harder physical properties. In addition, in Comparative Example 3, it takes a long time and a large amount of methanol to obtain a powder by reprecipitation from the varnish (N2), making it less efficient. Moreover, in Comparative Example 3, it requires the labor of pulverizing with a hammer mill (grinding machine) to obtain a powder, making it less easy to process and handle. In contrast, it can be seen that Examples 1 and 2 are excellent in efficiency, processability, and handleability.

本発明は、成形性に優れ、耐熱性を有し、機械的特性および電気的特性等にも優れていることから、航空機、宇宙産業用機器、電気電子機器、一般産業用途および車輌用エンジン(周辺)部材等の広い分野で素材(耐熱複合材)として利用可能である。 The present invention has excellent moldability, heat resistance, and excellent mechanical and electrical properties, and can therefore be used as a material (heat-resistant composite material) in a wide range of fields, including aircraft, space industry equipment, electrical and electronic equipment, general industrial applications, and vehicle engine (peripheral) components.

Claims (8)

下記一般式(2)で表されるアミド酸オリゴマー(A)中のアミド酸単位の一部がイミド環に変換されており、イミド化率が1%~80%であるイミド基を持つアミド酸オリゴマー(P)を含有し、水中に分散させて測定した平均粒子径が100~500μmの範囲内である不定形粒子。
Figure 0007510317000010

(一般式(2)中、RおよびRは、互いに同一または互いに異なっていてもよい二価の芳香族ジアミン残基を表し、RおよびRは、互いに同一または互いに異なっていてもよい四価の芳香族テトラカルボン酸残基を表し、RおよびRは、何れか一方が水素原子であり、他方がフェニル基であり、mおよびnは、1≦m、0≦n、1≦m+n≦20および0.05≦m/(m+n)≦1の関係を満たし、繰り返し単位の配列は、ブロック、ランダムの何れであってもよい。)
The present invention relates to irregular particles having an average particle size of 100 to 500 μm as measured by dispersing the particles in water, the average particle size being ...
Figure 0007510317000010

(In the general formula (2), R1 and R2 represent divalent aromatic diamine residues which may be the same or different from each other, R3 and R4 represent tetravalent aromatic tetracarboxylic acid residues which may be the same or different from each other, one of R5 and R6 is a hydrogen atom and the other is a phenyl group, m and n satisfy the relationships 1≦m, 0≦n, 1≦m+n≦20 and 0.05≦m/(m+n)≦1, and the arrangement of the repeating units may be either block or random.)
20重量%以下の溶媒を含有する請求項1に記載の不定形粒子。 The irregular particles according to claim 1, containing 20% by weight or less of a solvent. 溶媒が、アルコール系溶媒とエーテル系溶媒との混合溶媒、ヒドロキシエーテル系溶媒の単独溶媒、アルコール系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒、エーテル系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒、または、アルコール系溶媒とエーテル系溶媒とヒドロキシエーテル系溶媒との混合溶媒であって、その沸点(混合溶媒では各々の単独溶媒での沸点)が130℃以下である請求項2に記載の不定形粒子。 The irregular particles according to claim 2, wherein the solvent is a mixed solvent of an alcohol-based solvent and an ether-based solvent, a single solvent of a hydroxyether-based solvent, a mixed solvent of an alcohol-based solvent and a hydroxyether-based solvent, a mixed solvent of an ether-based solvent and a hydroxyether-based solvent, or a mixed solvent of an alcohol-based solvent, an ether-based solvent and a hydroxyether-based solvent, and the boiling point (the boiling point of each single solvent in the mixed solvent) is 130°C or lower. 溶媒がメタノールと1,3-ジオキソランとの混合溶媒である請求項3に記載の不定形粒子。 The irregular particles according to claim 3, wherein the solvent is a mixed solvent of methanol and 1,3-dioxolane. 下記一般式(2)で表されるアミド酸オリゴマー(A)中のアミド酸単位の一部がイミド環に変換されており、イミド化率が0~1%であるイミド基含有アミド酸オリゴマー(P)の溶液を溶融加工する工程を含む請求項1に記載の不定形粒子の製造方法。
Figure 0007510317000011

(一般式(2)中、RおよびRは、互いに同一または互いに異なっていてもよい二価の芳香族ジアミン残基を表し、RおよびRは、互いに同一または互いに異なっていてもよい四価の芳香族テトラカルボン酸残基を表し、RおよびRは、何れか一方が水素原子であり、他方がフェニル基であり、mおよびnは、1≦m、0≦n、1≦m+n≦20および0.05≦m/(m+n)≦1の関係を満たし、繰り返し単位の配列は、ブロック、ランダムの何れであってもよい。)
2. A method for producing irregular particles according to claim 1, comprising the step of melt-processing a solution of an imide group-containing amic acid oligomer (P) having an imidization rate of 0 to 1%, in which a part of the amic acid units in the amic acid oligomer (A) represented by the following general formula (2) is converted into imide rings:
Figure 0007510317000011

(In the general formula (2), R1 and R2 represent divalent aromatic diamine residues which may be the same or different from each other, R3 and R4 represent tetravalent aromatic tetracarboxylic acid residues which may be the same or different from each other, one of R5 and R6 is a hydrogen atom and the other is a phenyl group, m and n satisfy the relationships 1≦m, 0≦n, 1≦m+n≦20 and 0.05≦m/(m+n)≦1, and the arrangement of the repeating units may be either block or random.)
上記溶融加工を250℃以下の温度で行う請求項5に記載の不定形粒子の製造方法。 The method for producing irregular particles according to claim 5, wherein the melt processing is carried out at a temperature of 250°C or less. 溶融加工の際に押出機を使用する請求項6に記載の不定形粒子の製造方法。 The method for producing irregular particles according to claim 6, in which an extruder is used during melt processing. 押出機内の滞留時間が1~30分間である請求項7に記載の不定形粒子の製造方法。












8. The method for producing irregular particles according to claim 7, wherein the residence time in the extruder is from 1 to 30 minutes.












JP2020160105A 2020-09-24 Irregular particles containing an amic acid oligomer having an imide group and a method for producing the same Active JP7510317B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020160105A JP7510317B2 (en) 2020-09-24 Irregular particles containing an amic acid oligomer having an imide group and a method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020160105A JP7510317B2 (en) 2020-09-24 Irregular particles containing an amic acid oligomer having an imide group and a method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022053323A JP2022053323A (en) 2022-04-05
JP7510317B2 true JP7510317B2 (en) 2024-07-03

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012197237A (en) 2011-03-18 2012-10-18 Kaneka Corp Terminal-modifed imide oligomer for resin transfer molding using 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ethers and being excellent in moldability, mixture thereof, vanish containing these, and cured resin thereof and fiber-reinforced cured resin thereof being fabricated by resin transfer molding and being excellent in heat resistance
JP2016153217A (en) 2015-02-18 2016-08-25 東レ株式会社 Method for producing aromatic polyimide resin molded product
JP2020012103A (en) 2018-07-05 2020-01-23 ユニチカ株式会社 Polyimide resin precursor powder, polyimide resin and production method and solution thereof
WO2020054797A1 (en) 2018-09-14 2020-03-19 日産化学株式会社 Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display element, and diamine and production method therefor, and polymer
WO2020071483A1 (en) 2018-10-03 2020-04-09 株式会社カネカ Uncured laminate, reinforcing fiber composite material, method for producing uncured laminate, and method for producing reinforcing fiber composite material

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012197237A (en) 2011-03-18 2012-10-18 Kaneka Corp Terminal-modifed imide oligomer for resin transfer molding using 2-phenyl-4,4'-diaminodiphenyl ethers and being excellent in moldability, mixture thereof, vanish containing these, and cured resin thereof and fiber-reinforced cured resin thereof being fabricated by resin transfer molding and being excellent in heat resistance
JP2016153217A (en) 2015-02-18 2016-08-25 東レ株式会社 Method for producing aromatic polyimide resin molded product
JP2020012103A (en) 2018-07-05 2020-01-23 ユニチカ株式会社 Polyimide resin precursor powder, polyimide resin and production method and solution thereof
WO2020054797A1 (en) 2018-09-14 2020-03-19 日産化学株式会社 Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display element, and diamine and production method therefor, and polymer
WO2020071483A1 (en) 2018-10-03 2020-04-09 株式会社カネカ Uncured laminate, reinforcing fiber composite material, method for producing uncured laminate, and method for producing reinforcing fiber composite material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5522479B2 (en) Soluble terminal-modified imide oligomer using 2-phenyl-4,4&#39;-diaminodiphenyl ether, varnish, cured product thereof, imide prepreg thereof, and fiber-reinforced laminate having excellent heat resistance
CN110494477B (en) Prepreg, resin composite material, and methods for producing these
EP3144338B1 (en) Varnish including 2-phenyl-4,4&#39;-diaminodiphenyl ether, imide resin composition having excellent moldability, cured resin molded article having excellent breaking elongation, prepreg thereof, imide prepreg thereof, and fiber-reinforced material thereof having high heat resistance and excellent mechanical strength
JP4787552B2 (en) Soluble end-modified imide oligomer and varnish and cured product thereof
JP6202554B2 (en) Polyimide resin composition made of terminal-modified imide oligomer using 2-phenyl-4,4&#39;-diaminodiphenyl ether and aromatic thermoplastic polyimide using oxydiphthalic acid, and varnish, and heat resistance and mechanical properties Excellent molded article of polyimide resin composition, prepreg, and fiber reinforced composite material thereof
JP4263182B2 (en) Soluble end-modified imide oligomer and varnish and cured product thereof
JP4214531B2 (en) Soluble end-modified imide oligomer and varnish and cured product thereof
JP6332528B2 (en) Polyimide resin composition made of terminal-modified imide oligomer using 2-phenyl-4,4&#39;-diaminodiphenyl ether and aromatic thermoplastic polyimide using oxydiphthalic acid, and varnish, and heat resistance and mechanical properties Excellent molded article of polyimide resin composition, prepreg, and fiber reinforced composite material thereof
WO2012128165A1 (en) Resin-transfer-moldable terminal-modified imide oligomer using 2-phenyl-4,4&#39;-diaminodiphenyl ether and having excellent moldability, mixture thereof, varnish containing same, and cured resin thereof and fiber-reinforced cured resin thereof made by resin transfer molding and having excellent heat resistance
JP6592856B2 (en) Terminal-modified imide oligomer, varnish, cured product thereof, film, and imide prepreg and fiber-reinforced composite material using the same
JP2009263570A (en) Terminus modified imide oligomer, varnish, and highly elastic cured product thereof
JP2007112927A (en) Polyimide resin powder and method for producing polyimide resin molding
JP7250593B2 (en) Particulate imide oligomer and method for producing the same
JP7510317B2 (en) Irregular particles containing an amic acid oligomer having an imide group and a method for producing the same
CN114096588A (en) Polyimide and method for producing same
EP0441013B1 (en) Polyimide sheet and preparation process of the sheet
JP2022053323A (en) Amorphous particles containing amide acid oligomer having imido groups, and production method thereof
JPH11302380A (en) Polyimide powder, its production and molded product
WO2021182589A1 (en) Aromatic polyimide powder for molded body, molded body using same, method for improving mechanical strength of molded body
JP2007112926A (en) Polyimide precursor powder
JP7475816B2 (en) Imide prepregs, composite materials and heat-resistant insulating parts
JP2023151666A (en) Polyamic acid composition
WO2021199898A1 (en) Polyamic acid having specific composition, varnish, cured product, and composite material
CN113354816A (en) Method for synthesizing polyamic acid solution and film prepared by method
JP2008001791A (en) Soluble terminal-modified amic acid silyl ester oligomer, varnish and their cured product