JPH03195772A - ポリイミド系樹脂組成物 - Google Patents

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） 本発明は成形用樹脂組成物に関する。

さらに、詳しくは、耐熱性、耐薬品性、機械的強度など
に優れ、かつ成形加工性に優れたポリイミド系の成形用
樹脂組成物に関する゛。

〔従来の技術〕

従来から、ポリイミドはその高耐熱性に加え、力学的強
度、寸法安定性が優れ、難燃性、電気絶縁性などをあわ
せ持つために、電気・電子機器、宇宙航空用機器、輸送
機器などの分野で使用されており、今後も耐熱性が要求
される分野に広く用いられることが期待されている。

従来、優れた特性を示すポリイミドが種々開発されてい
る。

しかしながら、耐熱性に優れていても、明瞭なガラス転
移温度を有しないために、成形材料として用いる場合に
は焼結成形などの特殊な手法を用いて加工しなければな
らないとか、また、加工性は優れているがガラス転移温
度が低（、しかもハロゲン化炭化水素に可溶で、耐熱性
、耐溶剤性の面からは満足がいかないとか、性能に一長
一短があった。

（発明が解決しようとするｔｉｌり 本発明の目的は、ポリイミドが本来有する優れた特性に
加え、著しく成形加工性の良好なポリイミド系樹脂組成
物を得ることにある。

【課題を解決するための手段〕

本発明者らは前記ａｈａを解決するために鋭意研究を行
なった結果、新規ポリイミドと特定量のポリエステルか
らなるポリイミド系樹脂組成物が特に前記目的に有効で
あることを見出し、本発明を完成した。

先に、本発明者らは機械的性質、熱的性質、電気的性質
、耐溶剤性などに優れ、かつ耐熱性を有するポリイミド
として 一般式（１） （式中、Ｒは炭素数２以上の脂肪族基、環式脂肪肪族基
、環式脂肪族基、単環式芳香族基、縮合多環式芳香族基
、芳香族基が直接または架橋員より相互に連結された非
縮合多環式芳香族基からなる群より選ばれた４価の基を
表わす、） で表わされる繰り返し単位を有する樹脂を見出した。（
特開昭６４−２４３１３２、特開平１−２１５８２５、
特願昭６３−３１５０８９．６３−３２０５８１．６３
−３３４６５５等）。

上記のポリイミドは、従来公知のポリイミドと異なり、
良好な熱可塑性を有し、押出成形、射出成形等の溶融成
形法による加工が可能である。

しかしながら、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチ
レンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリスル
ホン、ポリフェニレンスルフィドなどに代表される通常
のエンジニアリングプラスチックに比較すると耐熱性や
その他の特性においてはるかに優れているものの、成形
加工性はそれらの樹脂に未だ及ばない。

本発明の目的は、ポリイミドが本来有する特性を損なう
ことなく、溶融時、流動性の面において極めて優れた成
形用のポリイミド系樹脂組成物を堤供することにある。

すなわち、本発明は （式中、Ｒは炭素数２以上の脂肪族基、環式脂肪族基、
単環式芳香族基、縮合多環式芳香族基、芳香族基が直接
または架橋員により相互に連結された非縮合多環式芳香
族基からなる群より選ばれた４価の基を表わす、） で表わされる繰り返し単位を有するポリイミド９９．９
〜５０重量％とポリエステル樹脂０．１〜５０重量％と
からなる樹脂組成物。

２）ポリエステルが約４２０℃以下の温度で異方性メル
ト相を形成しうるポリエステルである上記１）記載の樹
脂組成物。

３）ポリエステルが約４２０℃以下の温度で異方性メル
ト相を形成しうる芳香族ポリエステルである上記ｌ）記
載の樹脂組成物である。

本発明で使用されるポリイミドの製造は前述の特開昭６
３−２４３１３２、特開平１−２１５８２５、特願昭６
３−３１５０８６．６３−３２０５８１．６３−３３４
６５５等に記載された方法により行なわれる。

すなわち、−放伐（ＩＩ） で表わされる芳香族ジアミン、すなわち、ビス（４−（
４−（４−アミノフェノキシ）フェノキシ）フェニル〕
スルホンと１種類以上のテトラカルボン酸二無水物とを
反応させて得られる。

なお、本発明の方法のポリイミドの良好な物性を損なわ
ない範囲で、上記ジアミンの一部を他の公知のポリイミ
ドに使用されるジアミンで代替して用いることは何ら差
し支えない。

また、上記ジアミンと反応させるテトラカルボン酸二無
水物は、−放伐（Ｉ［Ｉ） （式中、Ｒは前述と同様である。） で表わされるものである。　例えば、エチレンテトラカ
ルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、
シクロペンタンテトラカルボン酸二１Ｍ水Ｌ　　１，１
−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）エタンミ無水
物、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）メタンニ無
水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）メタンニ
無水物、２．２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル
）プロパンニ無水物、２．２−ビス（２，３−ジカルボ
キシフェニル）プロパンニ無水１　２．２−ビス（３，
４−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３
−ヘキサフルオロプロパンニ無水物、２．２−ビス（２
，３−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，
３−へキサフルオロプロパンニ無水物、ピロメリット酸
二無水物、３．３’、４．４’　−ベンゾフェノンテト
ラカルボン酸二無水物、２，２°、　３．３’−ベンゾ
フェノンテトラカルボン酸二無水物、３．３’、４．４
’　−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２．２°
、３．３’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビ
ス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテルニ無水物
、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）エーテルニ無
水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン
ニ無水物、４，４°−（ｐ−フェニレンジオキシ）シフ
タル酸二無水物、４１４’−（ｍ−フェニレンジオキシ
）シフタル酸二無水物、２，３．６．７−ナフタレンテ
トラカルボン酸二無水物、１．４．５．８−ナフタレン
テトラカルボン酸二無水物、１．２，５．６−ナフタレ
ンテトラカルボン酸二無水物、１．２，３．４−ベンゼ
ンテトラカルボン酸二無水物、３．４．９．１０−ペリ
レンテトラカルボン酸二無水物、２，３．６．７−アン
トラセンテトラカルボン酸二無水物、１．２．７．８−
フェナントレンテトラカルボン酸二無水物　等であり、
これらテトラカルボン酸二無水物は単独または２種類以
上混合して用いられる。

上記ジアミンとテトラカルボン酸二無水物の反応方法は
、従来公知の方法が制限なく使用できるが、例えば、有
機溶媒中で行なうのは好ましい方法である。

この反応に用いる有機溶媒としては、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
、Ｎ、Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルメ
トキシアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、１
，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、Ｎ−メチルカ
プロラクタム、ｌ、２−ジメトキシエタン、ビス（２−
メトキシエチル）エーテル、１．２−ビス（２−メトキ
シエトキシ）エタン、ビス（２−（２−メトキシエトキ
シ）エチル）エーテル、テトラヒドロフラン、１．３−
ジオキサン、１．４−ジオキサン、ピリジン、ピコリン
、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、テトラメ
チル尿素、ヘキサメチルホスホルアミド、フェノール、
ｍ−クレゾール、Ｐ−クレゾール、ｐ−クロロフェノー
ル、アニソール　等が挙げられる。

また、これらの有機溶媒は、単独でも、あるいは２種類
以上混合して用いても差し支えない。

反応温度は０℃〜２５０℃、通常は、６０℃以下の温度
で行なわれる。

反応圧力は特に限定されず、常圧で充分実施できる。　
反応時間は、使用するテトラカルボン酸ニ無水物、ジア
ミン、溶媒の種類および反応温度により異なるが、通常
３０分間〜２４時間で充分である。

このような反応により、下記の一般式（ＩＶ）の繰り返
し単位を基本骨格として有するポリアミド酸が生成され
る。

（式中、Ｒは前述と同様である。） このポリアミド酸を１００〜４００°Ｃに加熱脱水する
か、または通常、用いられるイミド化剤、例えばトリエ
チルアミンと無水酢酸等を用いてイミド化することによ
り、下記の一般式（１） （式中、Ｒは前述と同様である。） の繰り返し単位を基本骨格として有するポリイミドが得
られる。

一般的には低い温度でポリアミド酸を生成させた後に、
さらにこれを熱的にまたは化学的にイミド化することが
行なわれる。

しかし、６０〜２５０℃の温度で、このポリアミド酸の
生成と熱的イミド化反応を同時に行なって、ポリイミド
を得ることもできる。

すなわち、テトラカルボン酸二無水物とジアミンを有機
溶媒中に懸濁または溶解させた後、加熱下に反応を行な
い、ポリアミド酸の生成と脱水イミド化とを同時に行な
わせて上記の一般式（１）の繰り返し単位を基本骨格と
して有するポリイミドを得ることができる。

また、テトラカルボン酸二無水物、ジアミンの他に、生
成するポリイミドの加工時の熱安定性および／または成
形加工性を向上するために、末端停止剤として芳香族モ
ノアミン、脂肪族モノアミン、環式脂肪族モノアミン、
芳香族ジカルボン酸モノ無水物、脂肪族ジカルボン酸モ
ノ無水物、環式脂肪族ジカルボン酸モノ無水物から選ば
れる化合物をＩＭＭ以上反応時に添加することは、特に
好ましい方法である。

本発明で流動化促進剤として用いられるポリエステルの
種類には特に制限はない。

すなわち、■　少なくとも１ｌｌｌｆｉの２価フェノー
ルおよび／または脂肪族ジオール、および／または脂環
式ジオールと、少なくとも１種類のジカルボン酸および
／またはジカルボン酸誘導体との反応により得られるも
の。

■　また、前記２成分の他に、少なくともｌ１１１１の
ヒドロキシカルボン酸、および／またはヒドロキシカル
ボン酸誘導体を含む３成分系以上の共重合体であり、全
体としてポリエステルであるもの。

また、少なくとも１種類のヒドロキシカルボン酸、ｔ−
Ｊ及び／またはヒドロキシカルボン酸誘導体の反応によ
り得られるものも含まれる。

これらの具体的な例としてポリマー骨格の繰り返し単位
を以下に示す。

（■の式中、 ２個のカルボニル基は互いにオルト 位、 メタ位またはパラ位を占め、 また、 これらの 混合物でもよい。

以下■〜［相］の式中、 同じである。） ■ （Ｘは水素、 フッ素、塩素、 臭素またはアルキル 基を示す。

） また、 ３成分系以上の共重合体で全体としてポリエステルであ
るものとしては、 ２価フェノールま たはジオール類残基、 ジカルボン酸残基、 ヒドロ キシカルボン酸残基の組み合せで示すと、などが挙げら
れるが、もちろん、これらに限られるものではない。

そのため、該組成物中のポリエステルの量を余り多くす
ると、ポリイミド本来の特性が維持できなくなり、好ま
しくない、　ポリエステルの組成割合には上限があり、
５０重量％以下が好ましい。

本発明による組成物を混合調整するにあたっては、通常
公知の方法により製造できるが、例えば、次に示す方法
は好ましいものである。

■　ポリイミド粉末とポリエステル粉末を乳鉢、ヘンシ
ェルミキサー、ドラムブレンダー、タンブラーブレンダ
ー、ボールミルリボンブレンダーなどを利用して予備混
練し、粉状とする。

■　ポリイミド粉末をあらかじめ有機溶媒に溶解あるい
は懸濁させ、この溶液あるいは懸濁液にポリエステルを
添加し、均一に分散させた後、溶媒を除去し、粉状とす
る。

■　本発明のポリイミドの前駆体であるポリアミド酸の
有１ｌＷＩ媒溶液中に、ポリエステルを溶解または懸濁
させた後、１００〜４００℃に加熱処理するか、または
通常用いられるイミド化剤を用いて化学的イミド化した
後、溶媒を除去して粉これらのポリエステルは各種重合
度のものが多・　数市販されているので、目的のブレン
ド物に適性な溶融粘度特性を有するものを任意に市場で
選択することができる。

本発明の成形用樹脂組成物は前記ポリイミド９９．９〜
５１１％、ポリエステル０．１〜５０重量％の範囲にあ
るように調整される。

本発明のポリイミド／ポリエステル樹脂系は、高温度域
において著しく低い溶融粘度を示す。

ポリエステルの良好な流動化効果は少量でも認められ、
その組成割合の下限は０．１重量％であるが、好ましく
は０．５重量％である。

また、異方性メルト相を形成するポリエステルの耐薬品
性、低吸水性、難燃性、機械的強度は耐熱性樹脂の中で
も非常に優れた部類に属するが、機械的性質の異方性が
強すぎたり、フィブリルを生じ、またウェルド強度が弱
いなどの欠点がある。

また、異方性メルト相を形成しない、いわゆる非品性ポ
リエステルは耐薬品性に劣り、機械的強度も充分ではな
い。

状とする。

このようにして得られた粉状ポリイミド樹脂組成物は、
そのまま各種成形用途、すなわち射出成形、圧縮成形、
トランスファー成形、押出成形などに用いられるが、溶
融ブレンドしてから用いるのは、さらに好ましい方法で
ある。

ことに、前記組成物を混合調整するにあたり、粉末同志
、ペレシト同志、あるいは粉末とベレットを混合溶融す
るのも簡易で有効な方法である。

溶融ブレンドには、通常のゴムまたはプラスチック類を
溶融ブレンドするのに用いられる装置、例えば、熱ロー
ル、バンバリーミキサ−、ブラベンダー、押出機などを
利用することができる。

溶融温度は配合系が溶融可能な温度以上で、かつ配合系
が熱分解し始める温度以下に設定される。

その温度は、ポリイミドの種類とポリエステルの種類の
組合せによって異なるが、通常２５０〜４５０℃、好ま
しくは３００〜４２０℃である。

本発明の樹脂組成物の成形方法としては、均一な溶融ブ
レンド体を形成し、かつ生産性の高い成形方法である射
出成形または押出成形が好適であるが、その他のトラン
スファー成形、圧縮成形、焼結成形などを適用しても、
何ら差し支えない。

なお、本発明の樹脂組成物に対して固体潤滑側、例えば
、二硫化モリブデン、グラファイト、窒化ホウ素、−酸
化鉛、鉛粉などを１種類以上添加することができる。

また、補強剤、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、芳香族
ポリアミド繊維、チタン酸カリウム繊維、ガラスピーズ
を１種類以上添加することができる。

なお、本発明の樹脂組成物に対して、本発明の目的を損
なわない範囲で、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤
、難燃剤、難燃助剤、帯電防止剤、滑剤、着色剤などの
通常の添加側を１種類以上添加することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例および比較例により詳細に説明す
る。

なお、実施例中の物性は、以下の様な手法により測定し
た。

・対数粘度（７１）　ｉ　　ポリイミド粉末０．５０　
ｇをｐ−クロロフェノール／フェノール（重１比９１１
）混合溶媒１００ｄに加熱溶解した後、３５℃に冷却し
て測定 ・ガラス転移温度（Ｔｇ）　、融点（Ｔ曽）ｉＤＳＣ（
島津　ＤＴ−４０シリーズ、ＤＳＣ−４１Ｍ　）により
測定 ・引張強度、破断伸度　、　　ＡＳＴＭ　Ｄ−６３８・
アイシフト衝撃値　　ｉ　　ＡＳＴＭ　Ｄ−２５８・熱
変形温度　　　　　、　　ＡＳＴＭ　Ｄ−６４８合成例
１（ポリイミド） ビス（４−（３−（４−アミノフェノキシ）ベンゾイル
）フェニル〕エーテル、ピロメリット酸二無水物および
無水フタル酸を原料として前記の特開平１−２１５８２
５に従って、ポリイミド粉末を得た。

ポリイミドのガラス転移温度は２２７°Ｃ１融点は３８
５℃、対数粘度は　０．５５　ｄｌ／ｇであった。

合成例２〜４（ポリイミド） 合成例１と同様にして、各種酸二無水物、無水フタル酸
との組合せにより、種々のポリイミドを得た。

ポリイミド合成原料と生成ポリイミドの物性を第１表に
示す。

実施例１〜４ 合成例１で得られたポリイミドと市販の芳香族ポリエス
テル（ＸＹＤＡＲ５ＲＴ−５００−６、ＤＡ　Ｒ，ＴＣ
Ｏ社商標）を第２表のように各種組成でトライブレンド
した後、押出機（口径４０■；圧縮比−３，０／１．０
のスクリュー付き、処理温度４００〜４２０℃）で溶融
・混練しながら押し出し、均一な配合ベレットを得た。

次に、上記で得たペレットを通常の射出成形機にかけて
成形温度４００〜４２０℃、金型温度２５０℃で射出成
形し、成形物の物理的・熱的性質を測定した。

その結果を第２表中に実施例１〜４として示す。

比較例１〜２ 本発明の範囲外の組成物を用い、実施例１〜４と同様の
操作で得られた成形物の物理的・熱的性質を測定した。

その結果を第２表中に比較例１〜２として示す。

実施例５〜１２および比較例３〜８ 合成例２〜４で得られたポリイミドと各種ポリエステル
を実施例１〜４と同様に処理し、成形物の物理的・熱的
性質を測定した。

その結果を第２表中に示す。

但し、成形温度は、ポリイミドとポリエステルの組合せ
により適宜、決定した。

〔発明の効果〕

本発明の方法によれば、ポリイミドが本来有する優れた
特性に加え、著しく成形加工性の良好なポリイミド系樹
脂組成物が提供される。

また、異方性メルト相を形成しうるポリエステルとのブ
レンドにより、熱変形温度が著しく向上されたポリマー
組成物が提供される。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （式中、Ｒは炭素数２以上の脂肪族基、環式脂肪族基、
   単環式芳香族基、縮合多環式芳香族基、芳香族基が直接
   または架橋員により相互に連結された非縮合多環式芳香
   族基からなる群より選ばれた４価の基を表わす。） で表わされる繰り返し単位を有するポリイミド９９．９
   〜５０重量％とポリエステル樹脂０．１〜５０重量％と
   からなる樹脂組成物。
2. （２）、ポリエステルが約４２０℃以下の温度で異方性
   メルト相を形成しうるポリエステルである請求項１記載
   の樹脂組成物。
3. （３）、ポリエステルが約４２０℃以下の温度で異方性
   メルト相を形成しうる芳香族ポリエステルである請求項
   １記載の樹脂組成物。