JPH0270722A - 芳香族ポリエーテルブロック共重合体及びそれを製造する方法 - Google Patents

芳香族ポリエーテルブロック共重合体及びそれを製造する方法

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JPH0270722A
JPH0270722A JP22376688A JP22376688A JPH0270722A JP H0270722 A JPH0270722 A JP H0270722A JP 22376688 A JP22376688 A JP 22376688A JP 22376688 A JP22376688 A JP 22376688A JP H0270722 A JPH0270722 A JP H0270722A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ポリエーテルイミドセグメントとポリエーテ
ルセグメントとからなり、優れた機械的強度及び耐熱性
と、良好な加工性とを有する芳香族ポリエーテルブロッ
ク共重合体及びその製造方法に関する。
〔従来技術〕
芳香族ポリエーテル樹脂は、その製造法が特公昭46−
21458号公報や特公昭55−23574号公報に記
載されている。これらの重合体はすでに市販され、溶融
成形加工できる特徴を生かし、各種産業分野で使用され
ていることは周知の通りである。特に、耐熱性、強度、
耐溶剤性に優れ、それらの要求を満たした用途に用いら
れている。しかしながら、近年、電気・電子分野に於け
る技術の進歩とともに、プラスチック材料に対する要求
特性はますます厳しくなり、より高温環境下における耐
熱性、接着性が要求されるようになってきた。
〔発明が解決しようとする課題〕
前述した様に、既存の芳香族ポリエーテルは、より厳し
い熱的特性、機械的特性を必要とされるニーズに応える
ことはできな(なってきている。また、より優れた耐熱
性を持つ重合体には、カプトン、ベスペル(両者共、デ
ュポン社製商品名)に代表される次式 の構造単位を持つポリイミドや特公昭459393号公
報及び特公昭48−18960号公報に記載されたジフ
ェニルスルホンエーテル基を含有するポリエーテルイミ
ドなどが知られているが、溶融成形加工ができないとい
う欠点がある。
本発明の目的は、ポリエーテルイミドの有する優れた期
待的強度及び耐熱性を損なわず、優れた溶融成形加工性
をも有する芳香族ポリエーテルブロック共重合体及びそ
れを製造する方法を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは鋭意検討した結果、ジイミドジフェノール
化合物を二価フェノール成分として用いれば、求核置換
反応による従来の芳香族ポリエーテルの製造法がそのま
ま適用でき、ポリエーテルイミドが製造可能なこと、更
には芳香族ポリエーテル分子鎮中にポリエーテルイミド
セグメントを導入することにより、上記問題点がすべて
解消され、非常に優れた耐熱性を示すとともに、優れた
溶融成形加工性を有するポリマーが得られることを見出
した。
即ち、本発明は、一般式(I) に対しオルト位又はパラ位である。
〔式中、2個のイミド基の窒素原子はベンゼン環に結合
している酸素原子に対してメタ位又は(I) −802−又は−CD−を表す。R1,R2は−CH3
,−C2)Is。
CH(CH3)2.−0CH3,−oc2Hsの基の中
から選ばれ、R1とR2は同一でも異なっていてもよい
。nl+ R2−8−1〜5O2−、−CH,−又は−
C(CH,)、−を表す。)をN はシアノ基に対しオルト位又はパラ位である。)、5個
の炭素原子を有するアルキレン又はアルキリデン基、5
〜15個の炭素原子を有するシクロアルキレン又はシク
ロアルキリデン基、或いは−o−,−co−、−5o2
−、−s−のいずれかの基を表す。
R3,R4は −C)+3. −C2)15. −CH
(CH3)2.−ロCH,。
OC2H5の基の中から選ばれ、R3とR4は同一であ
っても異なっていてもよい。J+ n、は0〜4の整数
である。)を表す。Xは1〜100の整数又は一定の分
布を持つ■値の平均値であり、m、nはそれぞれ2〜5
0の整数又は一定の分布を持つ数値の平均値である。〕 で示されるポリエーテルイミドセグメントとポリエーテ
ルセグメントとからなる構造を有し、かつジメチルホル
ムアミド中、25℃における還元粘度が0.2 J/g
以上(濃度: 1. Og/d1)であることを特徴と
する芳香族ポリエーテルブロック共重合体を提供するこ
と、及び非プロトン性極性溶媒中でアルカリ金属塩基の
存在下に二価フェノールとジハロベンゼノイド化合物と
を重縮合させて、ポリエーテルイミドセグメントとポリ
エーテルセグメントとからなる芳香族ポリエーテルブロ
ック共重合体を製造する方法において、該ポリエーテル
イミドセグメントを形成する重縮合反応に際し、二価フ
ェノールとして、一般式(II) (式中、2個のイミド基の窒素原子はベンゼン環に結合
している酸素原子に対してメタ位又はパラ位に結合し、
Aは上記と同じ意味を表す。)で示されるジイミドジフ
ェノール化合物を用いることを特徴とする上記芳香族ポ
リエーテルブロック共重合体を製造する方法を提供する
ことである。
本発明による芳香族ポリエーテルブロック共重合体(以
下、ブロック共重合体と略す)は、耐熱性、剛性等の機
械的強度に優れたポリエーテルイミドセグメント: 溶融成形加工性に優れたソフトセグメントとしとが化学
的に結合してなり、ポリエーテルイミドの有する卓越し
た耐熱性を保持しながら溶融成形加工を可能にしたもの
である。これに対してエーテルイミドセグメントとエー
テルセグメントとが不規則に配列したランダム共重合体
では、耐熱性、機械的強度などの特性がポリエーテルイ
ミド樹脂とポリエーテル樹脂との中間的なものとなり、
本発明によるブロック共重合体の有する優れた特性は得
られない。
本発明によるブロック共重合体の分子量は、ジメチルホ
ルムアミド(DMF)中、25℃における還元粘度(η
rsd)により表すことができ、0.2dIl/g (
濃度: 1. Og/d!>以上であることが必要であ
る。ηr1が0.2dl/g未満である場合には、生成
ブロック共重合体の機械的強度、熱安定性が低くなり、
好ましくない。
また、ブロック共重合体中のポリエーテルイミドセグメ
ントのmと、ポリエーテルセグメントのnは、それぞれ
2〜50の整数であるが、mとnは次式 %式% の関係を満足することが好ましい。より好ましが0.0
5未満では耐熱性が十分ではなく、0.85を越えると
溶融成形加工性が著しく低下するからである。
本発明において用いられるジイミドジフェノール化合物
は、有機高極性溶媒中、p−アミノフェノール又はm−
アミノフェノールと、次式%式% 又は−C(C)13)2−を表す。)を表す。〕で示さ
れるテトラカルボン酸二無水物とを、モル比2:1で反
応させてアミド酸を合成し、引き続き系の温度を120
〜250℃の範囲内に昇温させることによって脱水イミ
ド化し、合成することができる。
上記テトラカルボン酸二無水物としては、具体的には下
式で示されるものが例示される。
本発明において用いられるジイミドジフェノール以外の
二価フェノールとしては、ハイドロキノン及び次式 (式中、Zは直接結合、1〜5個の炭素原子を有するア
ルキレン又はアルキリデン基、5〜15個の炭素原子を
有するシクロアルキレン又はシクロアルキリデン基、或
いは一〇−,−CD−、−3o2−。
S−のいずれかの基を表す )i3. R4は−CH3
゜−C2Hs、 −CH([’H3) a、−DCH3
,−DC2H5の基の中から選ばれ、R3とR4は同一
であっても異なっていてもよい。n3+ ’4は0〜4
の整数である。〉で示される芳香族ジヒドロキシ化合物
を挙げることができ、具体的には下式で示されるものが
好ましい。
本発明にふいて用いられるジハロベンゼノイド化合物は
、次式 (式中、それぞれのXはハロゲン原子、 −F、 −C
I。
−Br、−Iを表し、ベンゼン環に結合している一CN
又は−N02に対し、メタ位又はバラ位に結合している
。Yは一5O2−又は−CD−を表す。R1,R2は−
CH3,−C2H5,−CH(CH3)2. −0CI
(3,−0C2H5の基の中から選ばれ、R1とR2は
同一であっても異なっていてもよい。’l+ 02は0
〜4の整数である。) で示されるものを挙げることができ、 は下式で示されるものが好ましい。
具体的に 本発明に用いられるアルカリ金属塩基としては、例えば
炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、炭酸
セシウムなどのアルカリ金属炭酸塩、ナトリウムメトキ
シド、カリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カ
リウムエトキシドなどのアルカリ金属アルコキシド、水
素化ナトリウム、水素化カリウムなどのアルカリ金属水
素化物などを挙げることができるが、好ましくは炭酸カ
リウム、炭酸ナトリウムもしくはナトリウムメトキシド
である。アルカリ金属炭酸塩は、所望なら水和物も使用
できるが、無水のものが好ましい。また、炭酸水素カリ
ウムもしくは炭酸水素ナトリウムも重縮合反応中に下記
に示す熱分解スキームにより炭酸塩を生成するため用い
ることができる。
Δ 2 M)lc03         M2C口、十H2
0↑ +C02↑(Mはナトリウム又はカリウム金属) 使用するアルカリ金属塩基の量は、二価フェノール1モ
ルに対して、アルカリ金属炭酸塩では約1モル以上、そ
の他のものでは約2モル以上用いればよい。
アルカリ金属塩基の使用量が少ない場合には、フェノー
ルのアルカリ金属塩の生成反応が完了せず、フリーなフ
ェノール基が存在するために、低分子量の生成物しか得
られないので好ましくない。
本発明に用いられる非プロトン性極性溶媒としては、例
えばN、N−ジメチルホルムアミド、N、N−ジメチル
アセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2
−ピロリドン、スルホラン(1,1−ジオキソチオラン
)、1.3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1.3
−ジエチル−2−イミダゾリジノンなどを挙げることが
できる。
本発明における重縮合反応温度は、反応原料成分の種類
、重合反応の形式などにより変化するが、通常80〜4
00℃の範囲であり、好ましくは100〜350℃の範
囲である。また、反応は一定の温度で実施してもよいし
、温度を徐々に変化させるか、又は温度を段階的に変化
させてもよい。
重縮合反応に要する時間は、反応原料成分の種類、重縮
合反応の形式、反応温度等により大幅に変化するが、通
常は10分〜100時間の範囲であり、好ましくは30
分〜24時間の範囲で実施される。
本発明において重縮合反応中は、系内を実質上の無水の
状態に保つことが必要であり、アルカリ金属塩基として
アルカリ金属炭酸塩を用いる場合には、二価フェノール
との反応により生成する水を共沸脱水溶媒を併用し共沸
により糸外へ除去する方法、反応溶媒の一部を系外へ留
出させることにより反応溶媒と共に系外へ除去する方法
、或いは不活性ガスを反応液中に吹き込み、不活性ガス
気流に随伴させて系外へ除去する方法などが実施される
。もし、系内に水が存在するとジハロベンゼノイド化合
物が加水分解され、フェノール性物質や望ましくない低
分子量生成物の形成をもたらしたり、ジイミドジフェノ
ール化合物や生成したポリマー中のイミド結合が切断さ
れ、反応を停止させる恐れがあるためである。
本発明の方法において反応を実施する際の反応雰囲気と
しては、酸素が存在しないことが好ましく、窒素もしく
はその他の不活性ガス中で行うと良い結果が得られる。
即ち、二価フェノールのアルカリ金属塩は酸素の存在下
で加熱すると酸化されやすく、目的とする重合反応が妨
げられ、高分子量化が困難になる他、生成重合体の着色
の原因ともなるからである。
本発明のブロック共重合体を得る方法としては、例えば ■ ジイミドジフェノール化合物又はジハロベンゼノイ
ド化合物の一方を2〜50モル%過剰に用いて重縮合反
応させ、予めアルカリ金属フェノキサイド又はフェノー
ル性水酸基末端、或いはハロゲン末端のポリエーテルイ
ミドオリボマーを製造した後、その連鎖末端にハイドロ
キノン又は芳香族ジヒドロキシ化合物及びジハロベンゼ
ノイド化合物を反応させてポリエーテルセグメントを形
成するとともにブロック共重合体を製造する方法、 ■ 逆に■と同様の方法により、予めハイドロキノン又
は芳香族ジヒドロキシ化合物とジハロベンゼノイド化合
物とからポリエーテルオリゴマーを製造した後、その連
鎖末端にジイミドジフェノール化合物及びジハロベンゼ
ノイド化合物を反応させてポリエーテルイミドセグメン
トを形成するとともにブロック共重合体を製造する方法
、及び ■ 二価フェノール成分又はジハロベンゼノイド化合物
成分の一方を2〜50モル%過剰に用いて重縮合反応さ
せ、アルカリ金属フェノキサイド又はフェノール性水酸
基末端、或いはハロゲン末端のポリエーテルイミドオリ
ゴマー及びポリエーテルオリゴマーをそれぞれ別個に製
造し、ポリエーテルイミドオリゴマーの連鎖末端基とポ
リエーテルオリゴマーの連鎖末端基が異なる場合は、こ
れらをそのまま用いてさらに重縮合反応させ、また、こ
れらの末端基が同じ場合、即ち何れもアルカリ金属フェ
ノキサイド又はフェノール性水酸基末端の場合には、ジ
ハロベンゼノイド化合物を結合剤として添加し、或いは
何れもハロゲン末端の場合にはハイドロキノン又は芳香
族ジヒドロキシ化合物を結合剤として添加して、それら
を重縮合反応させてブロック共重合体を製造する方法 などが実施される。
上記の方法の内、■がブロック共重合体の構造及び分子
量などを制御し易いという点で好ましい方法である。
また、ブロック共重合体を得る工程に於いて、ハロゲン
末端基とフェノール性水酸基又はアルカリ金属フェノキ
サイド基とは実質的に同当量、即ちQ、9:1〜1.1
:1の当量比で用いるのが好ましい。
本発明の方法において、重合反応を停止させるには、通
常、反応物を冷却すればよい。しかしながら、重合体の
末端に存在する可能性のあるフェノキサイド基を安定化
させるために、脂肪族ハロゲン化物、芳香族ハロゲン化
物などを添加反応させることも必要に応じ実施される。
上記ハロゲン化物の具体的な代表例としては、メチルク
ロライド、エチルクロライド、メチルブロマイド、4−
クロルジフェニルスルホン、4−クロルベンゾフェノン
、4,4”−ジクロルジフェニルスルホン、p−クロル
ニトロベンゼンなどを挙げることができる。
重合反応終了後の重合体の分離及び精製においては公知
の方法を適用できる。例えば、反応溶媒中に析出した塩
(アルカリハライド及び過剰のアルカリ金属炭酸塩)を
濾別したのち、濾液である重合体溶液を通常は重合体の
非溶媒に滴下するか、逆に重合体の非溶媒を重合体溶液
中に加えることにより、目的とする重合体を析出させる
ことができる。
重合体の非溶媒として通常用いられるものの代表例とし
ては、メタノール、エタノール、インブロパノーノペア
セトン、メチルエチルケトン、水などを挙げることがで
きるが、これらは単独でも、又は二種以上の混合物とし
て使用してもよい。
〔実 施 例〕
本発明を以下の実施例及び比較例にて詳細に説明するが
、これをもって本発明を制限するものではない。
重合体の還元粘度(ηrad)は、次の式で定義される
〔式中、tは重合体溶液の流出時間、toは純溶媒の流
出時間、Cは重合体溶液の濃度軸/d1)を表す。〕 本発明の実施例に記載したジイミドジフェノール(A)
とは、下式の構造を有する二価フェノールである。
実施例−1 撹拌機、N2導入口、コンデンサー、温度計を装着した
ifフラスコに ビスイミドフェノール(A)    16.9g (3
5,5mmol)無水炭酸カリウム 9.8g (71,0mmol) ビスフェノールA       32.4g (141
,9mmol)D CD P 3          
 38.2g (133,0mmol)無水炭酸カリウ
A      39.3g (283,6mmol>D
 M A c             320.0g
の仕込比で上記と同様に反応させたカリウムへエノキサ
イド末端ポリエーテルオリゴマーの0MAc溶液を添加
し、更に4時間反応を行った。
反応生成物中の無機塩を濾過により除去し、その濾液を
メタノール中に注ぎ、生成ポリマーを単離し、下記の式
に示す構造単位を持つ芳香族ポリエーテルブロック共重
合体82.0g(収率94%)を得た。
を仕込んだ。
混合液中にN2を吹き込み、かつ十分撹拌しながらDM
Acが沸騰するまで昇温し、DMAcの還流温度で水を
N2気流に随伴させて系外へ除去しつつ、6時間反応を
行い、クロル末端ポリエーテルイミドオリゴマーを合成
した。
次に、この系に 得られたポリマーのDMF中、25℃における還元粘度
ηredは0.28d1/g (濃度1.0g/J)で
あり、ガラス転移温度(Tg)は215℃であった。こ
のポリマーの赤外線吸収スペクトルを第1図に示した。
また、この重合体の元素分析結果は以下の通りであった
測定値・・・C: 72.30%、  H:4.46%
、  N:1.05%。
0 : 15.65%、  S:6.54%理論値・・
・C: 72.24%、  H:4.51%、  N:
1.14%。
0 : 15.60%、  S:6.51%実施例−2 撹拌機、N2導入口、コンデンサー、温度計を装着した
1j2のフラスコに、 ビスイミドフェノール(A)   33.8g (70
,9mmol)4.4′−ジクロロジフェニル スルホン(D CD P S )    25.5g 
(88,6mmol)ナトリウムメチラート    7
.7g (142,0mmol)スルホラン     
   160.0gを仕込んだ。
混合物をN2気流下、十分撹拌しながら系内温度が22
5℃になるまで昇温し、6時間反応させ、クロル末端ポ
リエーテルイミドオリゴマーを合成した。昇温時、メタ
ノール4.5’g (99%)が系外に留出した。
次に、この系に ビスフェノール3     26.6g(106,4m
mol)DSDPS         25.5g(8
8、?mmol)ナトリウムメチラ−ト  11.5g
(213,0mmol)スルホラン       24
0g の仕込比で上記と同様に反応させたナトリウムフェノキ
シト末端ポリエーテルオリゴマーのスルホラン溶液を添
加し、更に4時間反応を行った。
反応生成物中の無機塩を濾過により除去し、その濾液を
メタノール中に注ぎ、生成ポリマーを単離し、目的物で
ある芳香族ポリエーテルブロック共重合体96.0g(
収率97%)を得た。得られたポリマーのDMF中、2
5℃における還元粘度η1..は0.42d!!/g 
(濃度1.0g/di)であり、ガラス転移温度(Tg
)は253℃であった。
〔発明の効果〕
本発明により得られる芳香族ポリエーテルブロック共重
合体は、ポリイミドの優れた耐熱性と芳香族ポリエーテ
ルの有する良好な加工性の両方の特性を具備し、上述し
た如き近年の厳しい要求特性を満たしており、電気絶縁
用途、耐熱部品、コーティング材料、精密部品等に使う
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の芳香族ポリエーテルブロック共重合
体の赤外線吸収スペクトルを示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 下記一般式( I )で示されるポリエーテルイミド
    セグメントとポリエーテルセグメントとからなる構造を
    有し、かつジメチルホルムアミド中、25℃における還
    元粘度が0.2dl/g以上(濃度:1.0g/dl)
    であることを特徴とする芳香族ポリエーテルブロック共
    重合体。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・( I
    ) 〔但し、式中2個のイミド基の窒素原子はベンゼン環に
    結合している酸素原子に対してメタ位又はパラ位に結合
    し、Aは▲数式、化学式、表等があります▼又は ▲数式、化学式、表等があります▼(Bは直接結合、−
    O−、−CO−、−S−、−SO_2−、−CH_2又
    は−C(CH_3)_2−を表す。)を表し、Eは▲数
    式、化学式、表等があります▼(二価の結合基のそれぞ
    れはシアノ基に対しオルト位又はパラ位である。)、▲
    数式、化学式、表等があります▼(二価の結合基のそれ
    ぞれはニトロ基に対しオルト位又はパラ位である。)、 ▲数式、化学式、表等があります▼又は▲数式、化学式
    、表等があります▼(Yは −SO_2−又は−CO−を表す。R^1、R^2は−
    CH_3、−C_2H_5、−CH(CH_3)_2、
    −OCH_3、−OC_2H_5の基の中から選ばれ、
    R^1とR^2は同一でも異なっていてもよい。n_1
    、n_2は0〜4の整数である。)を表し、E’は▲数
    式、化学式、表等があります▼又は▲数式、化学式、表
    等があります▼(Zは直接結合、1〜5個の炭素原子を
    有するアルキレン又はアルキリデン基、5〜15個の炭
    素原子を有するシクロアルキレン又はシクロアルキリデ
    ン基、或いは−O−、−CO−、−SO_2、−S−の
    いずれかの基を表す。 R^3、R^4は−CH_3、−C_2H_5、−CH
    (CH_3)_2、−OCH_3、−OC_2H_5の
    基の中から選ばれ、R^3とR^4は同一であっても異
    なっていてもよい。n_3、n_4は0〜4の整数であ
    る。)を表す。xは1〜100の整数又は一定の分布を
    持つ数値の平均値であり、m、nはそれぞれ2〜50の
    整数又は一定の分布を持つ数値の平均値である。〕 2 非プロトン性極性溶媒中でアルカリ金属塩基の存在
    下に二価フェノールとジハロベンゼノイド化合物とを重
    縮合させて、ポリエーテルイミドセグメントとポリエー
    テルセグメントとからなる芳香族ポリエーテルブロック
    共重合体を製造する方法において、該ポリエーテルイミ
    ドセグメントを形成する重縮合反応に際し、二価フェノ
    ールとして、一般式(II) ▲数式、化学式、表等があります▼(II) (式中、2個のイミド基の窒素原子又はベンゼン環に結
    合している酸素原子に対してメタ位又はパラ位に結合し
    、Aは上記と同じ意味を表す。)で示されるジイミドジ
    フェノール化合物を用いることを特徴とする請求項1記
    載の芳香族ポリエーテルブロック共重合体を製造する方
    法。
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JP2520157B2 (ja) 1996-07-31

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