JPH03123756A - 高純度の3,3’,4,4’―ビフェニルテトラカルボン酸又はその酸二無水物の製造方法 - Google Patents

高純度の3,3’,4,4’―ビフェニルテトラカルボン酸又はその酸二無水物の製造方法

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JPH03123756A
JPH03123756A JP1260026A JP26002689A JPH03123756A JP H03123756 A JPH03123756 A JP H03123756A JP 1260026 A JP1260026 A JP 1260026A JP 26002689 A JP26002689 A JP 26002689A JP H03123756 A JPH03123756 A JP H03123756A
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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、耐熱性の高いポリイミド樹脂等の原料である
高純度s、a’ 、4.4″−ビフェニルテトラカルボ
ン酸(以下、BPTAと略する)及び:3,3’ 、4
.4’ −ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(以下
、BPDAと略する)を得る方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、B P I) Aは耐熱性の高いポリイミド樹脂
等の原料として注目されている。最近、BPDAの純度
が年々高純度のものが要求されるようになった。
一般に、BPDAの製造方法には種々の提案がなされて
いる。その主な方法としては、例えば、オルトフタル酸
ジアルキルエステルの脱水素工量化反応によって得られ
る主生成物である3、3′4.4′−ビフェニルテトラ
カルボン酸テトラエステルを加水分解し1次いで、得ら
れるBPTAを脱水反応させて製造するが、最終的に得
られる13 P D Aは未反応の原料、副生成物、触
媒等の無機物及びそのイオンなどの種々の不純物の一部
が混入するため、純度が必ずしも高くならない。
また、4−ハロゲノオルトフタル酸アルカリ金属塩を、
水酸化アルカリと共に溶解させている水溶液中に金属パ
ラジウムを担体に担持させた触媒及びメタノール等の助
触媒を存在させ、その溶液を加熱させる二址化反応によ
ってB P ’r Aが得られる方法がある。この方法
は、反応後、反応液をろ過し、パラジウム系触媒を除去
し、ろ液に酸を加えてBPTAを析出させ、加熱し、熱
ろ過するとBPTAを結晶として分離することができる
更にこれを乾燥して粗BPTAを得る。この粗BPTA
の中には前者の例と同様に種々の不純物が含まれる。そ
の不純物とは原料に起因するフタル酸、アルカリ塩類、
アルカリ土金属塩類、或いはその他の金属塩等である。
また、4−ハロゲノオルトフタル酸ジアルキルをニッケ
ル触媒、助触媒等の存在下で二量化反応によってBPT
Aが得られる方法等がある。これらの方法で得られた粗
BPTAの純度は85〜90%であることが一般的であ
る。
従来、この粗B P TAの脱水反応により純度の高い
BPDAを得る方法には、無水酢酸のような脂肪族の酸
無水物等の存在下で専脱水する方法、また粗BPTA又
は粗BPDAを加熱昇華してその蒸気を冷却してBPD
Aを得る方法(特開紹61−249977号、特開昭6
2−257934号)が知られている。
前者は粗BPTAを多量の無水酢酸のような脂肪族の酸
無水物と共に還流、脱水してBPDAにすると共に同時
に溶解度の差によって不純物の無水フタル酸等を溶解除
去してBPDAの純度を高める方法である。しかしなが
ら、刺激臭の強い無水酢酸等を取り扱うために取り扱い
方が不便であるとともに大量の無水酢酸等を消費するた
めBPI)Aのコストが高くなる。
また、後者は加熱により脱水と昇華精製を行なうもので
ある。しかしながら、大規模な装置を必要とするために
BPDAのコストが高くなる。またフタル酸、無水フタ
ル酸等も同時に昇華するのでこの精製には特別の工夫を
要する。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、粗BPTAの脱水による酸無水物化と精製に
よる高純度化を同時に行なう簡便にして経済的なりPT
A又はBPDAの製造方法を提案するものである。
〔発明が解決するための手段〕
本発明は、粗BPTAを温度200℃から260℃まで
の間に加熱することによって得られたBPnAを熱水と
ともに撹拌、洗浄し、不純物を溶解せしめる工程により
高純度B P T Aを製造し、得られた結晶又は粉末
を再び温度200℃から260℃までに加熱する工程か
らなることを特徴とする高純度BPDAを製造する方法
である。
以ド、本発明の詳細な説明する。
本発明の高純度BPDAを製造する方法とじては、未反
応物又は副生成物である無水フタル酸等を除去するため
のトラップ付加熱容器の中に、粉砕された粗B P T
Aを仕込み、温度200℃から260℃までの間に加熱
する。このときB PTAの脱水による酸無水物化と同
時にフタル酸の脱水も行われ無水フタル酸として昇華さ
れ、トラップ等に分離される。フタル酸等の除去を効率
よく行なうためには粗B P TAを細かく粉砕して加
熱することが必要である。加熱温度は200℃〜260
℃であるが、好ましくは200℃〜240℃更に好まし
くは220℃付近が最も効率良い。即ち、脱水効率もよ
くするには200℃〜260℃で200℃未満では脱水
効率があまり良くなく、260℃越えると製品が着色す
る處れがある。また200℃〜260℃に加熱処理をす
るとことによってBPDAの結晶が成長し、粒度がやや
大きくなり、次の洗浄工程が極めて容易になる。加熱に
要する時間は、1〜8時間、好ましくは2〜4時間が適
当である。加熱処理をしたBPDAはフタル酸又は脱水
された無水フタル酸が除去されて純度が高くなるが、更
にこれを蒸留水と共に100℃付近まで加熱して洗う。
かくすることにより再びB P T Aに戻るとともに
溶解度の差によって微景のフタル酸及び種々の金属イオ
ン類及び陰イオン類が除去される。このようにして得ら
れたBPTAはすでに純度が向上しているが、場合によ
っては更にこれを蒸留水と共に100℃付近まで加熱し
て100℃付近にてろ過し、得られた結晶は200℃〜
260℃にて前記と同様に加熱処理して純度の高いB 
P D Aが得られる。
加熱処理をしない粗BPTAを単に水又は熱湯水洗浄処
理によって精製しようとすると、粒子が極めて微細であ
るためろ過が困難である、また片栗粉を水に溶かしたよ
うなペースト状となり、取り扱いが困難で実用的でない
。前記のように加熱処理をしたB P I) Aを熱洗
浄すると加水分解が起り、BPTAの結晶が析出する。
つまり、粒径が大きくなりろ過、洗浄の工程が容易に行
われる。
加熱処理−熱湯水洗浄−加熱処理の1サイクルの精製工
程で得られるBPDAは通常の目的には十分使用される
純度を有し、BPDAの純度としては99.5%以上1
00%近くに達する。この工程において熱湯水洗浄のあ
と水洗を行なって加熱処理を行なうと、更に高純度のB
PDAとなり、BPDAの純度としては99.8%以上
、金属イオン及びハロゲンイオンはippm以下となり
高信頼性の要求される製品(例えば半導体)用材料の原
料としての使用に充分耐え得るものとなる。
〔作用〕 本発明は、粗BPTAを加熱処理することによって得ら
れたBPDAから熱湯水洗浄して不純物を除去せしめ、
得られた結晶又は粉末のBP T Aを再び加熱処理す
ることにより、純度の高いBPDAを得ることができ、
かつ簡易にして経済的なりPDAを得ることができる製
造方法である。
〔実施例〕
以下に本発明の一部実施例を挙げて説明する。
なお、実施例中の部とは、重量部を表わす。
実施例1 (1)ビフェニルテトラカルボン酸の調製撹拌機及び加
熱装置を備えた反応機に、4−クロロフタル酸ナトリウ
ムの二量化反応で得られた3、3’ 、4.4’ −ビ
フェニルテトラカルボン酸ナトリウムの水溶液(BPT
A5.4%、フタル酸4.2%を含む)69部を仕込み
、撹拌上濃塩酸14部を添加し、酸析後、加熱し、熱ろ
過した。得られた白色ケーキ7.2部を水:36部とと
もに再び反応機に仕込み、撹拌上加熱し、熱ろ過した。
得られた白色ケーキ4.7部を、120℃で5時間熱風
乾燥して、白色粒状の粗3,3′4.4′−ビフェニル
テトラカルボン酸2.6部を得た。このもの純度は95
%で、フタル酸は2%含まれていた。
(2)精製処理及び脱水反応 上記粗BPTAを微粉砕して、排気口に冷却トラップを
付けた加熱装置に入れ、軽く吸引しながら、220℃で
2時間加熱脱水した。冷却後、白色粉末状の粗BPDA
2.2部を得て、撹拌機、加熱装置を備えた反応機に水
26部とともに仕込み、撹拌上加熱し、冷却後ろ過して
、白色ケーキを得る。これを6度水26部とともに撹拌
下で加熱し、冷却後ろ過してBPTAの白色ケーキを得
る。得られた白色ケーキ3.8部を120℃で5時間熱
風乾燥し、純度99.8%以上のB PTAの白色粉末
を得た。このBPTAを220”Cで3時間加熱脱水し
て、白色粉末状の精製BPDA2゜1部を得た。このも
のの純度は99.8%以上で、無水フタル酸は含まれて
いなかった。また、イオン含有量は、ナトリウムイオン
、塩素イオンともにippm以下であった。
実施例2〜4 (1)ビフェニルテトラカルボン酸の6131%実施例
1におけるビフェニルテトラカルボン酸の調整と同様に
して製造した粗3,3’ 、4.4’一ビフエニルテト
ラカルボン酸28部を得た。このものの純度は96%で
、フタル酸は1%含まれていた。
(2)精製処理及び脱水反応 ■粗BPTAの精製 上記微粉砕した粗BPTA3.9,5.2.3゜9部を
、排気口に冷却トラップを付けた加熱装置にそれぞれ入
れ、軽く吸引しながら、210,230.250℃でそ
れぞれ2時間加熱脱水した。
冷却後、白色粉末状の粗BPDA3.3.4.5゜3.
4部をそれぞれ得て、撹拌機、加熱装置を備えた反応機
にそれぞれ水40.54.40部とともに仕込み、撹拌
下前熱し、冷却後ろ過して、白色ケーキを得る。これを
再度それぞれ水40.54.40部とともに撹拌下で加
熱し、冷却後ろ過してBPTAの白色ケーキをそれぞれ
5.7.7゜8.5.9部を得る。得られた白色ケーキ
を120℃で5時間熱風乾燥し、純度99.8%以上の
BPTAの白色粉末を得た。
■BPTAの脱水反応 実施例1と同様にして加熱温度210,230.250
℃でそれぞれ3時間加熱脱水して、白色粉末状の精1l
BPDAそれぞれ3,1.4.3,3゜3部を得た。こ
のものの純度は99.8%以上で、無水フタル酸は含ま
れていなかった。
また、イオン含有量は、各実施例でナトリウムイオン、
塩素イオンともにippm以下であった。
比較例1 〈昇華法による精製〉 下部に加熱装置、上部に冷却装置の板状冷却面、頂部に
ガス排気口をそれぞれ有する密閉形反応器に実施例1の
粗BPTA1部を仕込み、減圧上加熱した。40mmH
gで200℃で2時間加熱して、I−3P D Aとし
たのち、20mmHg、300℃で1時間加熱した。冷
却面に析出した黄色味を帯びた結晶の)3PDA0.9
部を回収した。このものの純度は99.2で、無水フタ
ル酸0.5%が含まれていた。
〔発明の効果〕
本発明に係る高純度の)3PTA及びBPDAの製造方
法は経済的手法であり、高純度ポリイミドの原料として
有用である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、粗3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン
    酸を加熱処理することによって得られた3,3′,4,
    4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を熱湯水洗
    浄処理し、不純物を除去せしめることを特徴とする高純
    度3,3’,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸の
    製造方法。 2、加熱処理温度が200℃から260℃までの範囲で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の高純
    度3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸の
    製造方法。3、熱湯水洗浄処理が3,3′,4,4′−
    ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を熱水とともに撹
    拌、洗浄し、不純物を溶解せしめ、3,3′,4,4′
    −ビフェニルテトラカルボン酸をろ別して不純物を除去
    することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の高純
    度3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸の
    製造方法。 4、粗3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン
    酸を加熱処理することによって得られた3,3′,4,
    4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を熱湯水洗
    浄処理し、不純物を除去せしめる工程、得られた結晶又
    は粉末を再び加熱処理せしめる工程からなることを特徴
    とする高純度3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカ
    ルボン酸二無水物の製造方法。 5、加熱処理温度が200℃から260℃までの範囲で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の高純
    度3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二
    無水物の製造方法。 6、熱湯水洗浄処理が3,3′,4,4′−ビフェニル
    テトラカルボン酸二無水物を熱水とともに撹拌、洗浄し
    、不純物を溶解せしめ、3,3′,4,4′−ビフェニ
    ルテトラカルボン酸をろ別して不純物を除去することを
    特徴とする特許請求の範囲第4記載の高純度3,3′,
    4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物の製造
    方法。
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