JPH04351637A - Production of molecular composite material from aromatic heterocyclic random copolymer - Google Patents

Production of molecular composite material from aromatic heterocyclic random copolymer

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JPH04351637A
JPH04351637A JP15241791A JP15241791A JPH04351637A JP H04351637 A JPH04351637 A JP H04351637A JP 15241791 A JP15241791 A JP 15241791A JP 15241791 A JP15241791 A JP 15241791A JP H04351637 A JPH04351637 A JP H04351637A
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Abstract

PURPOSE:To produce a molecular composite material excellent in mechanical strengths, etc., by homogeneously dissolving a precursor of a specific arom. heterocyclic random copolymer and a matrix polymer in an org. solvent, removing the solvent from the soln., and thermally treating the resulting solid. CONSTITUTION:A precursor (e. g. a compd. of formula II) of an arom. heterocyclic random copolymer of formula I [wherein Ar and Ar' are each an arom. group; R is an optionally substd. alkyl; X is a dicarboxylic acid deriv. residue; and (m:n) is (0.01:99.99)-(99.99:0.01)] and a matrix polymer (e.g. an arom. polyamide) are homogeneously dissolved in an org. solvent (e.g. N-methyl-2-pyrrolidone) to give a soln. After the solvent is removed from the soln., the resulting solid is heated to cause a reaction to form thiazole rings in the precursor, giving a molecular composite material consisting of an arom. heterocyclic random copolymer of formula III and the matrix polymer.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、芳香族複素環ランダム
コポリマーとマトリックスポリマーとからなる分子複合
材を製造する方法に関し、特に、機械的特性等に優れ、
航空機や自動車、宇宙機器等の構造材料として使用する
のに適した分子複合材を製造する方法に関する。
[Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for producing a molecular composite material consisting of an aromatic heterocyclic random copolymer and a matrix polymer, and in particular, it has excellent mechanical properties, etc.
This invention relates to a method for producing molecular composite materials suitable for use as structural materials for aircraft, automobiles, space equipment, etc.

【0002】0002

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
航空機や自動車等の軽量化の目的で、機械的性質や耐熱
性等に優れたいわゆるエンジニアリングプラスチックが
広く使われるようになってきた。また強度や剛性を向上
するために、プラスチック材とカーボンファイバー等の
高強度高弾性の繊維とを組み合わせたFRP等の複合材
料の開発も盛んに行われるようになり、広く実用に供さ
れている。
[Prior art and problems to be solved by the invention] In recent years,
2. Description of the Related Art So-called engineering plastics, which have excellent mechanical properties and heat resistance, have come to be widely used for the purpose of reducing the weight of aircraft, automobiles, etc. In addition, in order to improve strength and rigidity, composite materials such as FRP, which combine plastic materials and high-strength, high-elastic fibers such as carbon fiber, are being actively developed and are now in widespread practical use. .

【0003】これらの複合材料の強度は、マトリックス
となるプラスチック、及び補強材として用いた繊維自身
の強度の他に、繊維とマトリックス樹脂との界面接着性
に大きく影響されることが知られている。また強化繊維
プリフォームへのマトリックス樹脂の含浸性の良不良も
、製造の観点のみならず製品の強度に影響してくる。 このような事情から、材料として高強度、高弾性を示す
繊維又は樹脂を用いても、必ずしも強度に優れた複合材
を得ることができるとは限らない。
It is known that the strength of these composite materials is greatly influenced by the interfacial adhesion between the fibers and the matrix resin, in addition to the strength of the plastic matrix and the fibers themselves used as reinforcing materials. . Furthermore, the quality of impregnating the reinforcing fiber preform with the matrix resin affects not only the manufacturing aspect but also the strength of the product. For these reasons, even if fibers or resins exhibiting high strength and high elasticity are used as materials, it is not always possible to obtain a composite material with excellent strength.

【0004】そこで、芳香族ポリアミド等のいわゆる剛
直ポリマーを、マトリックス樹脂となるポリマー中に分
子レベルまで微細に分散させることにより、いわゆるポ
リマーブレンド系複合材(分子複合材)として、上記の
問題を克服し、高強度の複合材を得ようとする試みが提
案され、その研究開発が行われている。
[0004] Therefore, by finely dispersing a so-called rigid polymer such as an aromatic polyamide down to the molecular level in a polymer serving as a matrix resin, a so-called polymer blend composite material (molecular composite material) was developed to overcome the above problems. However, attempts to obtain high-strength composite materials have been proposed and research and development efforts are underway.

【0005】分子複合材に好適に使用される芳香族高分
子としては、たとえば、チアゾール環、イミダゾール環
、オキサゾール環、オキサジノン環等の複素環を繰り返
し単位内に有するものがあり、中でもチアゾール環を有
する芳香族ポリチアゾールは、その優れた機械的強度に
より分子複合材の補強高分子として有望視されている。
[0005] Aromatic polymers suitably used in molecular composite materials include those having a heterocyclic ring such as a thiazole ring, imidazole ring, oxazole ring, or oxazinone ring in the repeating unit, and among them, there are those having a thiazole ring, etc. Due to its excellent mechanical strength, aromatic polythiazole is considered promising as a reinforcing polymer for molecular composite materials.

【0006】ところで、芳香族ポリチアゾール等の補強
高分子とマトリックスポリマーとを単純に混合して分子
複合材を製造しようとしても、補強高分子が有する剛直
性のために、補強高分子とマトリックスポリマーとの相
溶性は一般に良好とはならず、補強高分子のマトリック
スポリマー中への均一な分散を得ることは難しい。補強
高分子がマトリックスポリマー中に均一に分散しなけれ
ば、機械的特性に優れた分子複合材を得ることはできな
い。そのために、これまで種々の試みがなされてきた。
By the way, even if an attempt is made to manufacture a molecular composite material by simply mixing a reinforcing polymer such as aromatic polythiazole and a matrix polymer, due to the rigidity of the reinforcing polymer, the reinforcing polymer and matrix polymer The compatibility with the reinforcing polymer is generally not good, and it is difficult to obtain uniform dispersion of the reinforcing polymer into the matrix polymer. Unless the reinforcing polymer is uniformly dispersed in the matrix polymer, it is not possible to obtain a molecular composite with excellent mechanical properties. To this end, various attempts have been made so far.

【0007】例えば、特開平1−287167号は、実
質的に棒状骨格を有するポリアゾールからなる補強高分
子(A) と融着性を有するマトリックスポリマー(B
) とを主として含有する高分子溶液を凝固浴中に導入
し、製膜することからなる高分子複合体の製造法であっ
て、上記高分子溶液が光学的異方性を呈し、上記高分子
溶液が凝固浴中に浸漬後、見掛け上光学的等方性相を経
由した後、凝固させる方法を開示している。
For example, Japanese Patent Application Laid-open No. 1-287167 discloses a reinforcing polymer (A) consisting of a polyazole having a substantially rod-like skeleton and a matrix polymer (B) having fusibility.
) A method for producing a polymer composite comprising introducing into a coagulation bath a polymer solution mainly containing A method is disclosed in which a solution is immersed in a coagulation bath, passes through an apparently optically isotropic phase, and is then coagulated.

【0008】また、特公平2−7976号は、実質的に
棒状骨格を有するポリアゾールからなる補強高分子Aと
、200 ℃以上のガラス転移温度及び500 ℃以下
の流動開始温度を有し、且つガラス転移温度と流動開始
温度との間の温度でそのものを5時間以内の任意の時間
保持したとき、形成される見掛けの結晶サイズが25Å
以下である難結晶性芳香族コポリアミドからなるマトリ
ックス高分子Bとが、A/(A+B)=0.15〜0.
70( 重量基準) の割合で含有される高分子組成物
を開示している。
Further, Japanese Patent Publication No. 2-7976 discloses a reinforcing polymer A consisting of polyazole having a substantially rod-like skeleton, a glass transition temperature of 200° C. or more, a flow initiation temperature of 500° C. or less, and When the material is held at a temperature between the transition temperature and the flow start temperature for any period of time within 5 hours, the apparent crystal size formed is 25 Å.
Matrix polymer B consisting of a difficult-to-crystalline aromatic copolyamide as follows: A/(A+B)=0.15 to 0.
70 (by weight).

【0009】しかしながら、特開平1−287167号
に示される高分子複合体の製造方法及び、特公平2−7
976号に開示の高分子組成物を用いた複合材の製造で
は、補強高分子とマトリックスポリマーとの均一な分散
がそれほど期待できず、得られる分子複合材の機械的強
度等が大きく向上しない。これは、剛直性を示す補強高
分子とマトリックスとの相溶性が良くないため、補強高
分子のマトリックスポリマー中への分散が十分とならな
いためであると思われる。
However, the method for producing a polymer composite disclosed in JP-A No. 1-287167 and JP-A No. 2-7
In the production of a composite material using the polymer composition disclosed in No. 976, uniform dispersion of the reinforcing polymer and matrix polymer cannot be expected to be very uniform, and the mechanical strength etc. of the resulting molecular composite material cannot be greatly improved. This seems to be because the reinforcing polymer exhibiting rigidity and the matrix do not have good compatibility, and therefore the reinforcing polymer is not sufficiently dispersed in the matrix polymer.

【0010】そこで、剛直芳香族ポリマーとマトリック
スポリマーとを混合するのではなく、剛直芳香族ポリマ
ーの前駆物質と、マトリックスポリマーまたはその前駆
物質とを有機溶媒中で均一に混合し、有機溶媒を除去後
に加熱して前駆物質を剛直芳香族ポリマーとする方法が
提案された(特開昭64−1760 号及び特開昭64
−1761 号) 。
Therefore, instead of mixing the rigid aromatic polymer and the matrix polymer, the precursor of the rigid aromatic polymer and the matrix polymer or its precursor are uniformly mixed in an organic solvent, and the organic solvent is removed. Later, a method of converting the precursor into a rigid aromatic polymer by heating was proposed (Japanese Patent Laid-Open Nos. 64-1760 and 1983).
-1761).

【0011】上記の方法によれば、機械的強度等に比較
的良好な分子複合材を製造することができるようになる
[0011] According to the above method, a molecular composite material having relatively good mechanical strength etc. can be manufactured.

【0012】しかしながら、本発明者の研究によれば、
例えば、分子複合材の熱圧成形を目的としてマトリック
スポリマーに熱可塑性樹脂を用い、これと、芳香族ポリ
チアゾール前駆物質とを用いて、上述の特開昭64−1
760 号又は特開昭64−1761 号に示された方
法により分子複合材を製造しようとすると、マトリック
スポリマーと前駆物質との均一混合物の加熱成形段階で
、チアゾール閉環反応により形成される芳香族ポリチア
ゾールが凝集してしまい、その結果、分子複合材の機械
的特性が低下することがわかった。
However, according to the research of the present inventor,
For example, using a thermoplastic resin as a matrix polymer for the purpose of hot-press molding of a molecular composite material, and using this and an aromatic polythiazole precursor,
When attempting to produce a molecular composite material by the method shown in No. 760 or JP-A No. 64-1761, an aromatic polyester formed by a thiazole ring-closing reaction is produced in the step of thermoforming a homogeneous mixture of a matrix polymer and a precursor. It was found that the thiazole agglomerated, resulting in a decrease in the mechanical properties of the molecular composite.

【0013】したがって、本発明の目的は、上記の問題
を解決し、補強高分子である剛直芳香族ポリマーがマト
リックスポリマー中に良好に分散し、もって機械的強度
等に優れた分子複合材を与えることができる製造方法を
提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a molecular composite material in which a rigid aromatic polymer as a reinforcing polymer is well dispersed in a matrix polymer, thereby having excellent mechanical strength etc. The object of the present invention is to provide a manufacturing method that enables

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、芳香族複素環ポリマーの前駆体コ
ポリマーとして、■芳香族複素環を形成し、剛直性を発
現する単位と、■マトリックスポリマーと共通又は類似
の構造を有する単位とが、ランダムに結合した構造の主
鎖を有するランダムコポリマーを用いれば、この前駆体
コポリマーはマトリックスポリマー中に良好に分散し、
また、この均一混合物を加熱しても剛直ポリマーが凝集
することはなく、もって諸物性に優れた分子複合材とす
ることができることを発見し、本発明を完成した。
[Means for Solving the Problems] In view of the above problems, as a result of intensive research, the present inventors have developed a precursor copolymer for an aromatic heterocyclic polymer: (1) a unit that forms an aromatic heterocycle and exhibits rigidity; , ■ If a random copolymer having a main chain with a structure in which units having a common or similar structure to the matrix polymer are randomly bonded is used, this precursor copolymer will be well dispersed in the matrix polymer,
They also discovered that even when this homogeneous mixture is heated, the rigid and rigid polymers do not aggregate, making it possible to form a molecular composite material with excellent physical properties, thereby completing the present invention.

【0015】すなわち、芳香族複素環ランダムコポリマ
ーとマトリックスポリマーとからなる分子複合材を製造
する本発明の方法は、(1) (イ)下記式
That is, the method of the present invention for producing a molecular composite material consisting of an aromatic heterocyclic random copolymer and a matrix polymer comprises (1) (a) the following formula:

【化3】 (ただしAr及びAr′は芳香族残基であり、Rは置換
又は無置換のアルキル基であり、Xはジカルボン酸誘導
体の残基であり、m及びnはともに整数であり、m:n
は0.01:99.99 〜99.99 :0.01で
ある。)で表される芳香族複素環ランダムコポリマーの
前駆体と、(ロ)マトリックスポリマーとの有機溶媒の
均一溶液を調製し、(2) 前記有機溶媒を除去した後
、加熱することにより前記前駆体のチアゾール閉環反応
を起こし、もって、下記式
embedded image (where Ar and Ar′ are aromatic residues, R is a substituted or unsubstituted alkyl group, X is a residue of a dicarboxylic acid derivative, m and n are both integers, m:n
is 0.01:99.99 to 99.99:0.01. ) A homogeneous solution of a precursor of an aromatic heterocyclic random copolymer represented by The thiazole ring-closing reaction occurs, resulting in the following formula

【化4】 (ただしAr、Ar′、X、m及びnはいずれも前記化
3におけるものと同じである。)により表される芳香族
複素環ランダムコポリマーと、マトリックスポリマーと
からなる分子複合材とすることを特徴とする。
A molecular composite consisting of an aromatic heterocyclic random copolymer represented by [Chemical Formula 4] (Ar, Ar', X, m, and n are all the same as those in Chemical Formula 3 above) and a matrix polymer. It is characterized by:

【0016】本発明を以下詳細に説明する。 前駆体コポリマー 本発明において、分子複合材の補強高分子となる芳香族
複素環ランダムコポリマーの前駆体(以下前駆体コポリ
マーと呼ぶ)は、下記式
The present invention will be explained in detail below. Precursor copolymer In the present invention, the precursor of the aromatic heterocyclic random copolymer (hereinafter referred to as precursor copolymer) which becomes the reinforcing polymer of the molecular composite material has the following formula:

【化5】 (ただしAr及びAr′は芳香族残基であり、Rは置換
又は無置換のアルキル基であり、Xはジカルボン酸誘導
体の残基であり、m及びnはともに整数であり、m:n
は0.01:99.99 〜99.99 :0.01で
ある。)で表される。
embedded image (where Ar and Ar′ are aromatic residues, R is a substituted or unsubstituted alkyl group, X is a residue of a dicarboxylic acid derivative, m and n are both integers, m:n
is 0.01:99.99 to 99.99:0.01. ).

【0017】この前駆体コポリマーは、(a) チオー
ル基の水素原子を置換又は無置換のアルキル基で置換し
た芳香族ジアミノジチオール化合物と、(b) 芳香族
ジアミノ化合物と、(c) ジカルボン酸誘導体とから
製造することができる。
This precursor copolymer comprises (a) an aromatic diaminodithiol compound in which the hydrogen atom of a thiol group is substituted with a substituted or unsubstituted alkyl group, (b) an aromatic diamino compound, and (c) a dicarboxylic acid derivative. It can be manufactured from.

【0018】(a) チオール基の水素原子を置換又は
無置換のアルキル基で置換した芳香族ジアミノジチオー
ル化合物(以下、簡単のために化合物(a) と呼ぶ)
は、下記一般式
(a) Aromatic diaminodithiol compound in which the hydrogen atom of a thiol group is substituted with a substituted or unsubstituted alkyl group (hereinafter referred to as compound (a) for simplicity)
is the following general formula

【化6】 (ただしArは芳香族残基であり、Rは置換又は無置換
のアルキル基である)で表されるものである。ここで芳
香族残基Arはベンゼン環に限らず2つ以上のベンゼン
環が縮合した芳香族環でもよく、またビフェニル等のよ
うに2つ以上のベンゼン環が結合したものでもよい。ま
た両側のアミノ基及びチオエーテル基の位置関係は芳香
族残基を中心として左右対称でも点対称でもよい。この
化合物(a)の例としては、
embedded image (where Ar is an aromatic residue and R is a substituted or unsubstituted alkyl group). Here, the aromatic residue Ar is not limited to a benzene ring, but may be an aromatic ring in which two or more benzene rings are condensed, or may be a ring in which two or more benzene rings are bonded, such as biphenyl. Further, the positional relationship between the amino group and the thioether group on both sides may be symmetrical or point symmetrical with respect to the aromatic residue. Examples of this compound (a) are:

【化7】 等が挙げられる。[C7] etc.

【0019】この化合物(a) は、芳香族残基の両側
にそれぞれアミノ基及びチオール基を有する化合物であ
る芳香族ジアミノジチオール化合物より合成することが
できる。芳香族ジアミノジチオール化合物としては、上
述した化7に示す各化合物のアルキル基Rを水素原子で
置き換えたものを使用することができるが、この芳香族
ジアミノジチオール化合物は、劣化を防ぐために塩酸塩
等の塩の形で使用する。
This compound (a) can be synthesized from an aromatic diaminodithiol compound, which is a compound having an amino group and a thiol group on both sides of an aromatic residue. As the aromatic diaminodithiol compound, compounds shown in the above-mentioned chemical formula 7 in which the alkyl group R is replaced with a hydrogen atom can be used. used in the form of salt.

【0020】芳香族ジアミノジチオール化合物のチオー
ル基に結合するアルキル基Rは、置換又は無置換のアル
キル基である。無置換のアルキル基としては、イソプロ
ピル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、s
ec−ブチル基、tert−ブチル基等が挙げられる。 アルキル基としては2級及び3級のアルキル基が特に好
ましい。
The alkyl group R bonded to the thiol group of the aromatic diaminodithiol compound is a substituted or unsubstituted alkyl group. Examples of unsubstituted alkyl groups include isopropyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, s
Examples include ec-butyl group and tert-butyl group. As the alkyl group, secondary and tertiary alkyl groups are particularly preferred.

【0021】また置換アルキル基としては、カルボキシ
ル基、エステル基、シアノ基又はベンゼン基等により置
換されたアルキル基が好適である。なお、このような置
換基を有する場合には、アルキル基は特に2級のもので
ある必要はない。置換基を有するアルキル基としては、
例えば、
The substituted alkyl group is preferably an alkyl group substituted with a carboxyl group, an ester group, a cyano group, a benzene group, or the like. Incidentally, when having such a substituent, the alkyl group does not particularly need to be a secondary one. As an alkyl group having a substituent,
for example,

【化8】 等が挙げられる。[Chemical formula 8] etc.

【0022】なお、上記の6つの置換アルキル基のうち
、上位に示す2つのエステル基を置換したものにおいて
は、エステル結合中の酸素原子に結合するアルキル基が
メチル基に限らず、炭素数2〜10のアルキル基であっ
ても良い。
[0022] Among the above six substituted alkyl groups, in those in which the two ester groups shown above are substituted, the alkyl group bonded to the oxygen atom in the ester bond is not limited to the methyl group, but also has 2 carbon atoms. to 10 alkyl groups.

【0023】特に、芳香族ジアミノジチオール化合物の
チオール基の水素原子を、シアノ基を有するアルキル基
又はエステル基を有するアルキル基で置換しておくと、
得られる前駆体コポリマー(上記した化3のポリマー)
におけるチアゾール閉環反応が比較的低温で起こるので
好ましい。またこれらの前駆体コポリマーの、N−メチ
ル−2− ピロリドン等の有機溶媒への溶解度が向上す
る。
In particular, when the hydrogen atom of the thiol group of the aromatic diaminodithiol compound is substituted with an alkyl group having a cyano group or an alkyl group having an ester group,
Obtained precursor copolymer (polymer of chemical formula 3 above)
This is preferred because the thiazole ring closure reaction occurs at a relatively low temperature. Furthermore, the solubility of these precursor copolymers in organic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone is improved.

【0024】上記したアルキル基は、そのハロゲン化物
であるアルキルハライドとして用い、これと、さきに述
べた芳香族ジアミノジチオール化合物(の塩)とから、
以下に記す方法により化合物(a) を合成する。なお
ハロゲン化物としては、上記したアルキル基の臭素化物
、塩素化物、ヨウ化物等が使用できる。
The above-mentioned alkyl group is used as its halide, ie, alkyl halide, and from this and the above-mentioned aromatic diaminodithiol compound (salt thereof),
Compound (a) is synthesized by the method described below. Note that as the halide, the above-mentioned alkyl group brominated products, chlorinated products, iodides, etc. can be used.

【0025】化合物(a) の合成では、上述した芳香
族ジアミノジチオール化合物の塩及びアルキルハライド
とをアルカリ性水溶液中で反応させる。使用するアルカ
リ性水性溶媒としては、水、又は水とアルコール(エタ
ノール及び/又はメタノール)との混合溶媒に、水酸化
ナトリウム等の塩基性塩を溶解したものを使用すること
ができる。溶媒をアルカリ性とすることで、芳香族ジア
ミノジチオール化合物の塩を容易に溶解することができ
る。 またチオール基の求核性を増大させ、置換反応を助長す
る。なお、アルカリ性水性溶媒のアルカリ濃度は30重
量%以下とするのが良い。
In the synthesis of compound (a), the above-mentioned salt of the aromatic diaminodithiol compound and an alkyl halide are reacted in an alkaline aqueous solution. The alkaline aqueous solvent used may be water or a mixed solvent of water and alcohol (ethanol and/or methanol) in which a basic salt such as sodium hydroxide is dissolved. By making the solvent alkaline, the salt of the aromatic diaminodithiol compound can be easily dissolved. It also increases the nucleophilicity of the thiol group and promotes substitution reactions. Note that the alkali concentration of the alkaline aqueous solvent is preferably 30% by weight or less.

【0026】この置換反応は0℃〜 100℃の範囲で
行うことができる。温度が0℃未満であると反応速度が
遅くなり好ましくない。また 100℃を超す温度とす
ると副反応が起こってしまい好ましくない。より好まし
い反応温度は0℃〜95℃である。
[0026] This substitution reaction can be carried out at a temperature in the range of 0°C to 100°C. If the temperature is less than 0°C, the reaction rate becomes slow, which is not preferable. Moreover, if the temperature exceeds 100°C, side reactions will occur, which is not preferable. A more preferable reaction temperature is 0°C to 95°C.

【0027】反応時間は特に制限はないが、一般に2〜
24時間程度で良い。
[0027] There is no particular restriction on the reaction time, but it is generally 2 to
About 24 hours is sufficient.

【0028】なお、反応速度を高めるために、溶液の攪
拌を行うことが好ましい。またアルキルハライドの量を
過剰にすることで反応速度を高めることができる。
[0028] In order to increase the reaction rate, it is preferable to stir the solution. Furthermore, the reaction rate can be increased by using an excessive amount of alkyl halide.

【0029】さらに、セチルトリメチルアンモニウムク
ロライド、臭化n−ブチルトリフェニルホスホニウム、
臭化テトラフェニルホスホニウム、18−クラウン−6
等を相間移動触媒として加えると、反応速度を高めるこ
とができる。このような相間移動触媒は、芳香族ジアミ
ノジチオール化合物の塩とアルキルハライドとの反応を
速やかに進行させる。
Furthermore, cetyltrimethylammonium chloride, n-butyltriphenylphosphonium bromide,
Tetraphenylphosphonium bromide, 18-crown-6
etc. can be added as a phase transfer catalyst to increase the reaction rate. Such a phase transfer catalyst rapidly causes the reaction between the salt of the aromatic diaminodithiol compound and the alkyl halide to proceed.

【0030】以上の条件で置換反応を行うことにより、
芳香族ジアミノジチオール化合物の塩のチオール基の水
素原子をアルキル基で置換したモノマー(化合物(a)
 )を得ることができる。
By carrying out the substitution reaction under the above conditions,
A monomer in which the hydrogen atom of the thiol group of the salt of an aromatic diaminodithiol compound is substituted with an alkyl group (compound (a)
) can be obtained.

【0031】化合物(a) を合成する反応において、
芳香族ジアミノジチオール化合物の塩とアルキルハライ
ドとの反応は以下の通り進行する。ここで、芳香族ジア
ミノジチオール化合物の塩の例として  2,5−ジア
ミノ−1,4− ベンゼンジチオール二塩酸塩を用いる
。また式中X−R はアルキルハライドを表す。
In the reaction for synthesizing compound (a),
The reaction between the salt of the aromatic diaminodithiol compound and the alkyl halide proceeds as follows. Here, 2,5-diamino-1,4-benzenedithiol dihydrochloride is used as an example of the salt of the aromatic diaminodithiol compound. Moreover, in the formula, X-R represents an alkyl halide.

【化9】[Chemical formula 9]

【0032】次に、(b) 芳香族ジアミノ化合物(以
下、簡単のために化合物(b) と呼ぶ)としては、屈
曲可能な構造を有する芳香族ジアミノ化合物が好ましく
、ジフェニルエーテル、ビフェニル等の芳香族残基を有
するジアミンを用いることができる。具体的には、下記
Next, (b) the aromatic diamino compound (hereinafter referred to as compound (b) for simplicity) is preferably an aromatic diamino compound having a bendable structure, and aromatic diamino compounds such as diphenyl ether, biphenyl, etc. Diamines with residues can be used. Specifically, the following formula

【化10】 で表されるものを好適に使用することができる。[Chemical formula 10] Those represented by can be suitably used.

【0033】なお、芳香族複素環ランダムコポリマーと
、マトリックスとなるポリマーとの相溶性を向上させる
ために、この化合物(b) として、混合相手となるマ
トリックスポリマーの一部と同一又は類似の構造を有す
るものを選択するのがよい。
[0033] In order to improve the compatibility between the aromatic heterocyclic random copolymer and the matrix polymer, this compound (b) has a structure that is the same or similar to a part of the matrix polymer to be mixed. It is better to choose what you have.

【0034】また、ジカルボン酸の誘導体としては、各
カルボキシル基を以下のように置換したものが挙げられ
る。
Further, examples of dicarboxylic acid derivatives include those in which each carboxyl group is substituted as shown below.

【化11】[Chemical formula 11]

【0035】また上記ジカルボン酸誘導体の残基として
は、比較的短鎖(炭素数2〜10)のアルキレン基や、
以下に示すような芳香族系残基が挙げられる。なお、ジ
カルボン酸の例としては、芳香族系のジカルボン酸が好
ましく、特にテレフタル酸、イソフタル酸が好ましい。
[0035] The residues of the above dicarboxylic acid derivatives include relatively short chain (2 to 10 carbon atoms) alkylene groups,
Examples include aromatic residues as shown below. In addition, as an example of the dicarboxylic acid, aromatic dicarboxylic acids are preferable, and terephthalic acid and isophthalic acid are particularly preferable.

【化12】[Chemical formula 12]

【0036】なおジカルボン酸誘導体は、一種類に限ら
ず二種以上を併用してもよい。
Note that the dicarboxylic acid derivative is not limited to one type, but two or more types may be used in combination.

【0037】次に前駆体コポリマーの製造方法について
説明する。上記した化合物(a) 、化合物(b) 及
びジカルボン酸誘導体(c) とを所望の配合比で有機
溶媒に溶解し、この三者を共重合する。好ましくは、化
合物(a) と化合物(b) との均一溶液をまず調製
し、これにジカルボン酸誘導体(c) を加える。
Next, a method for producing the precursor copolymer will be explained. The above-described compound (a), compound (b), and dicarboxylic acid derivative (c) are dissolved in an organic solvent in a desired blending ratio, and these three are copolymerized. Preferably, a homogeneous solution of compound (a) and compound (b) is first prepared, and dicarboxylic acid derivative (c) is added thereto.

【0038】有機溶媒を用いた溶液中の化合物(a) 
と化合物(b) の濃度の比は、最終的に得られる芳香
族複素環ランダムコポリマーにおいて、剛直鎖部位に変
化する部分と柔軟な鎖部位となる部分との比率(すなわ
ち上記した化4におけるmとnの比)となるが、芳香族
複素環ランダムコポリマーの使用目的に合わせて、化合
物(a)と化合物(b) の濃度を適宜決定する。本発
明においては、m:nが0.01:99.99〜 99
.99:0.01となるように、化合物(a) と化合
物(b) とを配合する。
Compound (a) in solution using an organic solvent
and compound (b) in the final aromatic heterocyclic random copolymer, the ratio of the part that changes to a rigid linear chain part and the part that becomes a flexible chain part (i.e., m and n), but the concentrations of compound (a) and compound (b) are determined as appropriate depending on the intended use of the aromatic heterocyclic random copolymer. In the present invention, m:n is 0.01:99.99 to 99
.. Compound (a) and compound (b) are blended in a ratio of 99:0.01.

【0039】なお、ジカルボン酸誘導体(c) の量は
、化合物(a) と化合物(b) の合計のモル量と等
量又はそれ以上とする。また、有機溶媒中における化合
物(a) 、化合物(b) 及びジカルボン酸誘導体(
c) の合計量の濃度は、0.1 〜2モル/リットル
程度とするのが良い。濃度が2モル/リットルを超す濃
度とすると、各成分の溶解が難しくなり好ましくない。
The amount of dicarboxylic acid derivative (c) is equal to or greater than the total molar amount of compound (a) and compound (b). In addition, compound (a), compound (b) and dicarboxylic acid derivative (
The total concentration of c) is preferably about 0.1 to 2 mol/liter. If the concentration exceeds 2 mol/liter, it becomes difficult to dissolve each component, which is not preferable.

【0040】有機溶媒としてはアミド系有機溶媒を好適
に用いることができる。アミド系有機溶媒としては、N
−メチル−2− ピロリドン、ヘキサメチルフォスフォ
リックトリアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等が
挙げられ、それらの単独又は混合溶液を使用することが
できる。また反応性を高めるために最大限5%のLiC
l、CaCl2 等の塩化物を添加しても良い。
As the organic solvent, amide organic solvents can be suitably used. As the amide organic solvent, N
-Methyl-2-pyrrolidone, hexamethylphosphoric triamide, N,N-dimethylacetamide, etc., and these can be used alone or in a mixed solution. In addition, to increase reactivity, up to 5% LiC
Chlorides such as 1, CaCl2, etc. may be added.

【0041】化合物(a) と化合物(b) とジカル
ボン酸誘導体(c) とを重合し、前駆体コポリマー(
上記した化3のポリマー)を製造するが、このときの重
合反応温度は、−20℃〜+50℃とするのがよい。温
度が−20℃未満であると十分な重合反応が起こらず、
また得られる芳香族複素環ランダムコポリマーの重合度
も低くなる。一方、100 ℃程度の温度ではチアゾー
ル閉環反応が起こる可能性があるので、安全をみて重合
反応の温度の上限を+50℃とする。より好ましくは、
−20℃〜+30℃の範囲とする。
Compound (a), compound (b) and dicarboxylic acid derivative (c) are polymerized to form a precursor copolymer (
The above-mentioned polymer of Chemical Formula 3) is produced, and the polymerization reaction temperature at this time is preferably -20°C to +50°C. If the temperature is below -20°C, sufficient polymerization reaction will not occur,
Furthermore, the degree of polymerization of the resulting aromatic heterocyclic random copolymer also becomes low. On the other hand, since a thiazole ring-closing reaction may occur at a temperature of about 100°C, the upper limit of the polymerization reaction temperature is set at +50°C for safety reasons. More preferably,
The temperature should be in the range of -20°C to +30°C.

【0042】上記の重合反応では、その反応速度を高め
るために、溶液の攪拌を行うことが好ましい。また反応
時間は、特に制限はないが一般に1〜24時間程度でよ
い。
In the above polymerization reaction, it is preferable to stir the solution in order to increase the reaction rate. Further, the reaction time is not particularly limited, but may generally be about 1 to 24 hours.

【0043】以上の条件で重合反応を行うことにより、
チアゾール閉環反応を起こすことなく大きな重合度を有
する前駆体コポリマーが得られる。得られる前駆体コポ
リマーの固有粘度はηinh =1.0 〜1.8(N
−メチル−2− ピロリドン、30℃) 程度である。
By carrying out the polymerization reaction under the above conditions,
A precursor copolymer having a large degree of polymerization can be obtained without causing a thiazole ring closure reaction. The intrinsic viscosity of the precursor copolymer obtained is ηinh = 1.0 to 1.8 (N
-Methyl-2-pyrrolidone, 30°C).

【0044】この重合反応は、以下の通り進行するもの
と考えられる。ここで、化合物(a)の例として2,5
−ジアミノ−1,4− ベンゼンジチオール二塩酸塩の
アルキル基置換体を用い、化合物(b) の例として4
,4 ′−ジアミノジフェニルエーテル(4−アミノ−
p− フェノキシアニリン)を用い、ジカルボン酸誘導
体(c) の例としてテレフタル酸ジクロライドを用い
る。なお、m及びnは重合度を表す。
This polymerization reaction is thought to proceed as follows. Here, as an example of compound (a), 2,5
Using an alkyl group-substituted product of -diamino-1,4-benzenedithiol dihydrochloride, 4 is used as an example of compound (b).
,4'-diaminodiphenyl ether (4-amino-
p-phenoxyaniline) and terephthalic acid dichloride is used as an example of the dicarboxylic acid derivative (c). Note that m and n represent the degree of polymerization.

【化13】[Chemical formula 13]

【0045】得られた前駆体コポリマーは、公知の方法
により洗浄及び乾燥することができる。
The obtained precursor copolymer can be washed and dried by known methods.

【0046】マトリックスポリマー 本発明で用いるマトリックスポリマーとしては、ポリア
ミド、ポリイミド、ポリアミドイミド等が挙げられる。 これらの樹脂は前駆体コポリマーとの相溶性が良好であ
り、機械的強度に優れた分子複合材を与えることができ
る。マトリックスポリマーとしては、特に芳香族ポリア
ミドが好ましい。
Matrix Polymer Matrix polymers used in the present invention include polyamide, polyimide, polyamideimide and the like. These resins have good compatibility with the precursor copolymer and can provide molecular composites with excellent mechanical strength. As the matrix polymer, aromatic polyamide is particularly preferred.

【0047】分子複合材の製造方法 (1) まず、上記の前駆体コポリマーとマトリックス
ポリマーとを、両者が良好に溶解する有機溶媒に溶解す
る。 このような溶媒としては、N−メチル−2− ピロリド
ン、ジメチルスルフォキサイド、N,N−ジメチルアセ
トアミド等のアミド系有機溶媒を好適に用いることがで
きる。
Method for producing molecular composite material (1) First, the above precursor copolymer and matrix polymer are dissolved in an organic solvent in which both can be well dissolved. As such a solvent, amide organic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylsulfoxide, and N,N-dimethylacetamide can be suitably used.

【0048】前駆体コポリマーとマトリックスポリマー
との配合において、前駆体コポリマーの配合量が極めて
少なくても補強効果はあるが、最終的に芳香族複素環ラ
ンダムコポリマーとマトリックスポリマーとが重量比で
1:100 〜1:1の範囲となるように設定するのが
好ましい。補強高分子である芳香族複素環ランダムコポ
リマーの配合比が多くなりすぎると、その存在が密にな
りすぎ、芳香族複素環ランダムコポリマー同士が凝集し
て分子レベルでの分散が悪くなり、それが分子複合材の
機械的強度を低下させると考えられる。より好ましい配
合比は1:50〜1:3である。
In blending the precursor copolymer and matrix polymer, even if the blending amount of the precursor copolymer is extremely small, there is a reinforcing effect; however, in the end, the weight ratio of the aromatic heterocyclic random copolymer to the matrix polymer is 1:1. It is preferable to set the ratio to be in the range of 100 to 1:1. If the blending ratio of the reinforcing polymer, the aromatic heterocyclic random copolymer, is too high, the presence of the aromatic heterocyclic random copolymer becomes too dense, causing the aromatic heterocyclic random copolymers to aggregate with each other, resulting in poor dispersion at the molecular level. This is thought to reduce the mechanical strength of the molecular composite. A more preferable blending ratio is 1:50 to 1:3.

【0049】前駆体コポリマーとマトリックスポリマー
の溶解は、均一溶液となる限りいかなる方法で行っても
良い。たとえば、前駆体コポリマー及びマトリックスポ
リマーの溶液をそれぞれ調製し、次にそれらを混合して
均一溶液としてもよいし、前駆体コポリマーを溶解した
溶液にマトリックスポリマーを加えて均一溶液としても
よい。また、両者を一度に一種類の溶媒に溶解させても
よい。最終的な溶液の濃度は、前駆体コポリマーとマト
リックスポリマーの合計が1〜20重量%となるように
するのが良い。
The precursor copolymer and matrix polymer may be dissolved by any method as long as a homogeneous solution is obtained. For example, solutions of a precursor copolymer and a matrix polymer may be prepared and then mixed to form a homogeneous solution, or a matrix polymer may be added to a solution in which the precursor copolymer is dissolved to form a homogeneous solution. Alternatively, both may be dissolved in one type of solvent at a time. The concentration of the final solution is preferably such that the total amount of precursor copolymer and matrix polymer is 1 to 20% by weight.

【0050】混合は用いるマトリックスポリマー及び溶
媒によって多少異なるが、6時間〜30日程度がよい。 また、混合時の温度は−15〜150℃とするのがよい
[0050] The mixing time varies somewhat depending on the matrix polymer and solvent used, but the mixing time is preferably about 6 hours to 30 days. Further, the temperature during mixing is preferably -15 to 150°C.

【0051】前駆体コポリマーとマトリックスポリマー
の溶液の調製及び混合は、窒素ガス、アルゴンガス等の
不活性ガス雰囲気下、または真空中で行うのが良い。
Preparation and mixing of the precursor copolymer and matrix polymer solutions is preferably carried out under an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas, or in vacuum.

【0052】均一溶液を調製後、溶媒を蒸発させて乾燥
するが、実際には、キャスト法によりフィルム状にした
り紡糸した後に、これらを乾燥させるのが良い。前述し
たようなアルキル基を置換してなる前駆体コポリマーの
溶液は液晶性が大となるので、有機溶媒から前駆体コポ
リマーとマトリックスポリマーの複合体を紡糸すること
は容易である。なお、前駆体コポリマーの溶液の液晶性
を大きくするには、基本的にはチオール基に結合するア
ルキル基を長くするほうが良いが、実際には加熱の際の
重量減少等を考慮して適切な長さとするのが良い。
[0052] After preparing a homogeneous solution, the solvent is evaporated to dry it, but in reality, it is better to dry it after forming it into a film by casting or spinning it. Since a solution of a precursor copolymer substituted with an alkyl group as described above has high liquid crystallinity, it is easy to spin a composite of the precursor copolymer and matrix polymer from an organic solvent. In order to increase the liquid crystallinity of the solution of the precursor copolymer, it is basically better to lengthen the alkyl group bonded to the thiol group, but in reality it is necessary to increase the length of the alkyl group bonded to the thiol group. It is better to use length.

【0053】前駆体コポリマーとマトリックスポリマー
とによる複合体の乾燥は、公知の方法により行うことが
できる。
[0053] The composite of the precursor copolymer and the matrix polymer can be dried by a known method.

【0054】(2) 次に、上記で得られた前駆体コポ
リマーとマトリックスポリマーとの複合体を加熱し、前
駆体コポリマー中においてチアゾール閉環反応を起こし
、分子複合材を得る。
(2) Next, the composite of the precursor copolymer and matrix polymer obtained above is heated to cause a thiazole ring closure reaction in the precursor copolymer to obtain a molecular composite.

【0055】この加熱において、前駆体コポリマーのア
ルキル基(R)が脱離するとともに、その部位でチアゾ
ール環が形成され、芳香族複素環ランダムコポリマーが
形成される。前駆体コポリマーとして上述の化13に示
す反応式で得られたものを用いれば、下記構造式の芳香
族複素環ランダムコポリマーが形成される。
During this heating, the alkyl group (R) of the precursor copolymer is eliminated and a thiazole ring is formed at that site, forming an aromatic heterocyclic random copolymer. If the precursor copolymer obtained by the reaction formula shown in Chemical Formula 13 above is used, an aromatic heterocyclic random copolymer having the following structural formula is formed.

【化14】[Chemical formula 14]

【0056】前駆体コポリマーとマトリックスポリマー
との均一混合物の加熱温度は、用いるマトリックスポリ
マーの種類によって異なるが、一般には 250℃〜 
400℃とする。250 ℃未満の加熱であればチアゾ
ール環の形成が見られない。
[0056] The heating temperature of the homogeneous mixture of the precursor copolymer and the matrix polymer varies depending on the type of matrix polymer used, but is generally between 250°C and
The temperature shall be 400°C. No formation of thiazole rings is observed when heated below 250°C.

【0057】加熱は一定の加熱温度によるものだけでは
なく、段階的に温度を変える加熱プログラムによるもの
でも良い。たとえば、120 ℃で30分の加熱ののち
、30分で350 ℃まで温度を上げ、350 ℃で3
0分保持するような加熱プログラムとしても良い。
Heating may be performed not only by a constant heating temperature but also by a heating program that changes the temperature in steps. For example, after heating at 120 °C for 30 minutes, increase the temperature to 350 °C in 30 minutes, and then heat at 350 °C for 30 minutes.
A heating program that holds the temperature for 0 minutes may also be used.

【0058】上述した方法によれば、マトリックスポリ
マー中に分子レベルで均一に分散した前駆体コポリマー
がそのまま芳香族複素環ランダムコポリマーになるので
、芳香族複素環ランダムコポリマーはマトリックスポリ
マー中で分子レベルで均一に分散することになり、良好
な機械的特性を有する分子複合材となる。
According to the above method, the precursor copolymer uniformly dispersed in the matrix polymer at the molecular level becomes the aromatic heterocyclic random copolymer as it is, so the aromatic heterocyclic random copolymer is dispersed in the matrix polymer at the molecular level. It will be uniformly dispersed, resulting in a molecular composite with good mechanical properties.

【0059】また、本発明において用いる芳香族複素環
ランダムコポリマーには、屈曲性を有する構造部位がラ
ンダムに配置されているが、この部位を、マトリックス
ポリマーに対して親和性が高くなるように設定でき(た
とえば水素結合可能部位とする)、もって、芳香族複素
環ランダムコポリマー分子とマトリックスポリマー分子
との界面における接着力不足に基づく機械的強度の低下
や、芳香族複素環ランダムコポリマーの凝集を防止でき
る。
[0059]Also, the aromatic heterocyclic random copolymer used in the present invention has structural parts having flexibility arranged randomly, and these parts are set so as to have a high affinity for the matrix polymer. (for example, by creating a site capable of hydrogen bonding), thereby preventing a decrease in mechanical strength due to insufficient adhesion at the interface between the aromatic heterocyclic random copolymer molecules and the matrix polymer molecules and aggregation of the aromatic heterocyclic random copolymers. can.

【0060】[0060]

【実施例】本発明を以下の具体的実施例により詳細に説
明する。 実施例1 (1) 前駆体コポリマーの合成 下記式
EXAMPLES The present invention will be explained in detail with reference to the following specific examples. Example 1 (1) Synthesis of precursor copolymer The following formula

【化15】 で表される化合物(a) 9ミリモルと、下記式[Chemical formula 15] 9 mmol of compound (a) represented by and the following formula

【化1
6】 で表される化合物(b) 1ミリモルとを、アルゴン雰
囲気下でN−メチル−2− ピロリドン(以下NMPと
呼ぶ)溶液15mlに溶解し、均一な溶液を調製した。
[Chemical 1
6] was dissolved in 15 ml of N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as NMP) solution under an argon atmosphere to prepare a homogeneous solution.

【0061】この溶液を容器ごと氷冷し、化合物(c)
 として2−クロロテレフタル酸クロライド10ミリモ
ルを加えた。溶液を攪拌しながら徐々に温度を上げてゆ
き、室温に達したところで温度を保ち、さらに6時間反
応させた。得られたエメラルドグリーンの溶液を大量の
メタノール中に注いだ。なおこの操作はメタノールを攪
拌しながら行った。
[0061] This solution was cooled with ice in a container, and compound (c) was added.
Then, 10 mmol of 2-chloroterephthalic acid chloride was added. The temperature of the solution was gradually raised while stirring, and when it reached room temperature, the temperature was maintained and the reaction was continued for an additional 6 hours. The resulting emerald green solution was poured into a large amount of methanol. Note that this operation was performed while stirring methanol.

【0062】30分間攪拌を続けた後、濾過し、さらに
水−メタノール溶液で一晩還流し、溶媒を除去した。得
られたポリマーを真空中、100 ℃で24時間乾燥し
た。収量は99.8%であった。このポリマーの固有粘
度ηinh は1.20(dl/g)であった。なお固
有粘度の測定はNMP中で、ポリマーの濃度を0.5g
/dlとし、30℃にてウベローデ法により行った。得
られたポリマー(前駆体コポリマー)の構造は以下の通
りであると思われる。
After continued stirring for 30 minutes, the mixture was filtered and further refluxed with a water-methanol solution overnight to remove the solvent. The resulting polymer was dried in vacuo at 100° C. for 24 hours. The yield was 99.8%. The intrinsic viscosity ηinh of this polymer was 1.20 (dl/g). The intrinsic viscosity was measured in NMP at a polymer concentration of 0.5 g.
/dl and carried out at 30°C by Ubbelohde method. The structure of the obtained polymer (precursor copolymer) appears to be as follows.

【化17】[Chemical formula 17]

【0063】(2) 分子複合材の製造得られた前駆体
コポリマーと、芳香族ポリアミド(東レ(株)製、TX
−1)とを用い、以下に示す方法で分子複合材を製造し
た。なお、ここで、補強分子となる芳香族複素環ランダ
ムコポリマー中の剛直性を示すチアゾール環を有する部
位(上記した化17でmにより括られている括弧部分に
対応する部位で、チアゾール閉環反応が起きた後のもの
)の割合が、12重量%(芳香族複素環ランダムコポリ
マーとマトリックスポリマーとの合計量に対して)まで
の複数の分子複合材(フィルム)を製造した。
(2) Production of molecular composite The obtained precursor copolymer and aromatic polyamide (manufactured by Toray Industries, Inc., TX)
-1), a molecular composite material was manufactured by the method shown below. In addition, here, the thiazole ring-closing reaction occurs at a site having a thiazole ring exhibiting rigidity in the aromatic heterocyclic random copolymer serving as the reinforcing molecule (a site corresponding to the parenthetical portion surrounded by m in Chemical Formula 17 above). A plurality of molecular composites (films) were prepared with a proportion of up to 12% by weight (based on the total amount of aromatic heterocyclic random copolymer and matrix polymer).

【0064】まず、前駆体コポリマーとTX−1とを所
望量取り、合計量で5重量%となるようにNMPに加え
、60℃で一週間かけて混合した。次に、均一となった
NMP溶液をガラス板上にキャストし、常圧下、80℃
で脱溶媒を行い、透明な等方性のフィルム(厚さ30μ
m)を得た。
First, desired amounts of the precursor copolymer and TX-1 were taken, added to NMP so that the total amount was 5% by weight, and mixed at 60° C. for one week. Next, the homogeneous NMP solution was cast onto a glass plate and heated at 80°C under normal pressure.
After removing the solvent, a transparent isotropic film (thickness 30μ
m) was obtained.

【0065】このフィルムに対し、真空中で、340℃
で30分の熱処理を行った。得られたフィルムについて
TG−DTA測定及びIRスペクトルの観測を行ったと
ころ、チアゾール環の形成が確認された。また、このフ
ィルムについて引張弾性率及び引張強度をJIS K 
7127に準拠して測定した。引張弾性率の測定結果を
図1に、引張強度の測定結果を図2に示す。なお、図1
及び図2におけるグラフの横軸は、上述したように、分
子複合材中の、芳香族複素環ランダムコポリマーにおけ
るチアゾール環を有する剛直部分の割合(重量%)であ
る。
[0065] This film was heated to 340°C in vacuum.
Heat treatment was performed for 30 minutes. When the obtained film was subjected to TG-DTA measurement and IR spectrum observation, the formation of a thiazole ring was confirmed. In addition, the tensile modulus and tensile strength of this film were determined according to JIS K
Measured in accordance with 7127. The results of measuring the tensile modulus are shown in FIG. 1, and the results of measuring the tensile strength are shown in FIG. Furthermore, Figure 1
As described above, the horizontal axis of the graph in FIG. 2 is the proportion (% by weight) of the rigid portion having a thiazole ring in the aromatic heterocyclic random copolymer in the molecular composite.

【0066】比較例1 前駆体コポリマーを加えず、TX−1のみをNMPに加
え、その後は実施例1と同様にしてフィルムを作製した
。このフィルムについて実施例1と同様にして引張弾性
率及び引張強度を測定した。引張弾性率の測定結果を図
1に、引張強度の測定結果を図2に、それぞれ実施例1
の結果と合わせて示す。
Comparative Example 1 A film was produced in the same manner as in Example 1 except that only TX-1 was added to NMP without adding the precursor copolymer. The tensile modulus and tensile strength of this film were measured in the same manner as in Example 1. The measurement results of tensile modulus are shown in Figure 1, and the measurement results of tensile strength are shown in Figure 2, respectively for Example 1.
The results are also shown.

【0067】比較例2 実施例1で用いた化合物(a) 及び化合物(c) を
用いて、実施例1と同様の方法によりポリベンゾチアゾ
ールの前駆体(上記した化17においてn=0としたも
の)を合成した。
Comparative Example 2 Using the compound (a) and compound (c) used in Example 1, a polybenzothiazole precursor (n=0 in the above chemical formula 17) was prepared in the same manner as in Example 1. things) were synthesized.

【0068】このポリベンゾチアゾール前駆体を用いた
以外は、実施例1の(2) と同様の方法で分子複合材
(フィルム)を製造した。得られた分子複合材について
、実施例1と同様にして引張弾性率及び引張強度を測定
した。引張弾性率の測定結果を図1に、引張強度の測定
結果を図2に、それぞれ実施例1の結果と合わせて示す
A molecular composite material (film) was produced in the same manner as in Example 1 (2) except that this polybenzothiazole precursor was used. The tensile modulus and tensile strength of the obtained molecular composite material were measured in the same manner as in Example 1. The measurement results of the tensile modulus are shown in FIG. 1, and the measurement results of the tensile strength are shown in FIG. 2, together with the results of Example 1.

【0069】図1及び図2からわかるように、本発明に
よる分子複合材は、コポリマー化されていない補強高分
子を有する分子複合材と比して、引張弾性率については
同等であるが、伸びが増大し、引張強度が向上している
As can be seen from FIGS. 1 and 2, the molecular composite according to the present invention has the same tensile modulus as the molecular composite having a reinforcing polymer that is not copolymerized, but has a lower elongation. has increased, and the tensile strength has improved.

【0070】実施例2 化合物(a) と化合物(b) とのモル比を8:2と
した以外は、実施例1と同様にして前駆体コポリマーを
製造した。この前駆体コポリマーと、以下に示す構造を
有するポリマー(マトリックスポリマー)とを用い、実
施例1と同様の方法により前駆体コポリマーとマトリッ
クスポリマーとからなる複合フィルムを作製した。なお
、前駆体コポリマーと、マトリックスポリマーとの混合
比は、剛直性を発現する部位(加熱によりチアゾール環
を形成し、剛直構造となる部分)の含有率が10重量%
となるように設定した。
Example 2 A precursor copolymer was produced in the same manner as in Example 1, except that the molar ratio of compound (a) and compound (b) was 8:2. Using this precursor copolymer and a polymer (matrix polymer) having the structure shown below, a composite film consisting of the precursor copolymer and matrix polymer was produced in the same manner as in Example 1. The mixing ratio of the precursor copolymer and the matrix polymer is such that the content of the site that exhibits rigidity (the portion that forms a thiazole ring upon heating and becomes a rigid structure) is 10% by weight.
It was set so that

【化18】[Chemical formula 18]

【0071】上記で得られた複数のフィルムに対して、
それぞれ最高温度が230〜350℃となる熱処理を施
し、分子複合材(フィルム)を得た。得られたフィルム
について、実施例1と同様にして引張弾性率及び引張強
度を測定した。引張弾性率の測定結果を図3に、引張強
度の測定結果を図4に示す。
For the plurality of films obtained above,
Each was heat-treated to a maximum temperature of 230 to 350°C to obtain a molecular composite material (film). The tensile modulus and tensile strength of the obtained film were measured in the same manner as in Example 1. The results of measuring the tensile modulus are shown in FIG. 3, and the results of measuring the tensile strength are shown in FIG.

【0072】比較例3 比較例2で合成したポリベンゾチアゾール前駆体を前駆
体コポリマーの代わりに用いた以外は、実施例2と同様
にして分子複合材(フィルム)を作製した。このフィル
ムについて、実施例2と同様にして引張弾性率及び引張
強度を測定した。引張弾性率の測定結果を図3に、引張
強度の測定結果を図4に、それぞれ実施例2の結果と合
わせて示す。
Comparative Example 3 A molecular composite material (film) was produced in the same manner as in Example 2, except that the polybenzothiazole precursor synthesized in Comparative Example 2 was used instead of the precursor copolymer. The tensile modulus and tensile strength of this film were measured in the same manner as in Example 2. The measurement results of the tensile modulus are shown in FIG. 3, and the measurement results of the tensile strength are shown in FIG. 4, together with the results of Example 2.

【0073】図3に示したグラフから分かるように、本
発明による分子複合材では、前駆体コポリマーとマトリ
ックスポリマーとからなるフィルムの熱処理温度が、2
50℃付近から、チアゾール閉環反応が完了する350
℃付近まで上がるにつれて、引張弾性率が向上している
。これに比べて、コポリマーとなっていないポリベンゾ
チアゾール前駆体を用いた比較例3のフィルムにおいて
は、280℃付近より高い温度で引張弾性率が低下して
いる。これは、加熱によりマトリックスポリマーが溶融
し、ポリベンゾチアゾールが凝集するためであると思わ
れる。また、引張強度については、比較例3のフィルム
では、熱処理温度が280℃程度以上であると低下を来
すが、実施例2のフィルムではほぼ一定の高いレベルと
なる。
As can be seen from the graph shown in FIG. 3, in the molecular composite material according to the present invention, the heat treatment temperature of the film consisting of the precursor copolymer and the matrix polymer is 2.
The thiazole ring-closing reaction is completed from around 50℃ 350
As the temperature increases to around ℃, the tensile modulus improves. In comparison, in the film of Comparative Example 3 using a polybenzothiazole precursor that is not a copolymer, the tensile modulus decreases at temperatures higher than around 280°C. This seems to be because the matrix polymer melts due to heating and the polybenzothiazole aggregates. Regarding the tensile strength, in the film of Comparative Example 3, the tensile strength decreases when the heat treatment temperature is about 280° C. or higher, but in the film of Example 2, it remains at an almost constant high level.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上に詳述した通り、本発明の方法では
、(イ)剛直性を示すチアゾール環を有する部分と、(
ロ)屈曲性があり、かつマトリックスポリマーとの相溶
性が高い部分とが、ランダムに配列してなる構造の芳香
族複素環ランダムコポリマーを補強高分子として用いて
いるので、マトリックスポリマー中での補強高分子の分
散は良好となる。また、補強高分子とマトリックスポリ
マー間の接着性の増大により、物性も向上する。さらに
補強高分子である芳香族複素環ランダムコポリマーの導
入においては、その前駆体コポリマーの時点でマトリッ
クスポリマーと混合するので、マトリックスポリマー中
での芳香族複素環ランダムコポリマーの分散は良好であ
る。したがって、本発明による分子複合材においては、
ポリベンゾチアゾールを補強高分子として用いた場合に
みられるような補強高分子の凝集もなく、機械的物性に
良好な分子複合材となる。
Effects of the Invention As detailed above, in the method of the present invention, (a) a moiety having a thiazole ring exhibiting rigidity;
b) An aromatic heterocyclic random copolymer with a structure in which parts that are flexible and have high compatibility with the matrix polymer are randomly arranged is used as the reinforcing polymer, so reinforcement in the matrix polymer is used. The dispersion of the polymer becomes good. In addition, physical properties are also improved due to increased adhesion between the reinforcing polymer and the matrix polymer. Furthermore, when introducing the aromatic heterocyclic random copolymer as a reinforcing polymer, since the precursor copolymer is mixed with the matrix polymer, the aromatic heterocyclic random copolymer is well dispersed in the matrix polymer. Therefore, in the molecular composite according to the present invention,
There is no aggregation of reinforcing polymers, which occurs when polybenzothiazole is used as a reinforcing polymer, and the resulting molecular composite material has good mechanical properties.

【0075】本発明の方法により得られる分子複合材は
、良好な機械的強度を有するために、自動車部品、航空
部品、宇宙機器を始めとして、幅広く利用することがで
きる。
Since the molecular composite material obtained by the method of the present invention has good mechanical strength, it can be used in a wide range of applications including automobile parts, aircraft parts, and space equipment.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】実施例1、比較例1及び比較例2におけるフィ
ルムの引張弾性率の測定結果を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the measurement results of the tensile modulus of films in Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2.

【図2】実施例1、比較例1及び比較例2におけるフィ
ルムの引張強度の測定結果を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the results of measuring the tensile strength of films in Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2.

【図3】実施例2及び比較例3におけるフィルムの引張
弾性率の測定結果を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the measurement results of the tensile modulus of films in Example 2 and Comparative Example 3.

【図4】実施例2及び比較例3におけるフィルムの引張
強度の測定結果を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the results of measuring the tensile strength of films in Example 2 and Comparative Example 3.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  芳香族複素環ランダムコポリマーとマ
トリックスポリマーとからなる分子複合材を製造する方
法であって、(1) (イ)下記式 【化1】 (ただしAr及びAr′は芳香族残基であり、Rは置換
又は無置換のアルキル基であり、Xはジカルボン酸誘導
体の残基であり、m及びnはともに整数であり、m:n
は0.01:99.99 〜99.99 :0.01で
ある。)で表される芳香族複素環ランダムコポリマーの
前駆体と、(ロ)マトリックスポリマーとの有機溶媒の
均一溶液を調製し、(2) 前記有機溶媒を除去した後
、加熱することにより前記前駆体のチアゾール閉環反応
を起こし、もって、下記式 【化2】 (ただしAr、Ar′、X、m及びnはいずれも前記化
1におけるものと同じである。)により表される芳香族
複素環ランダムコポリマーと、マトリックスポリマーと
からなる分子複合材を製造することを特徴とする方法。
Claim 1: A method for producing a molecular composite material comprising an aromatic heterocyclic random copolymer and a matrix polymer, comprising: (1) (a) the following formula: [Formula 1] (where Ar and Ar' are group, R is a substituted or unsubstituted alkyl group, X is a residue of a dicarboxylic acid derivative, m and n are both integers, m:n
is 0.01:99.99 to 99.99:0.01. ) A homogeneous solution of a precursor of an aromatic heterocyclic random copolymer represented by A thiazole ring-closing reaction occurs, thereby producing a random aromatic heterocycle represented by the following formula [Formula 2] (wherein Ar, Ar', A method characterized in that it produces a molecular composite consisting of a copolymer and a matrix polymer.
【請求項2】  請求項1に記載の方法において、前記
芳香族残基Ar′が、ジフェニルエーテル基であること
を特徴とする方法。
2. The method according to claim 1, wherein the aromatic residue Ar' is a diphenyl ether group.
【請求項3】  請求項1又は2に記載の方法において
、前記ジカルボン酸誘導体が、芳香族ジカルボン酸誘導
体であることを特徴とする方法。
3. The method according to claim 1 or 2, wherein the dicarboxylic acid derivative is an aromatic dicarboxylic acid derivative.
【請求項4】  請求項3に記載の方法において、前記
芳香族ジカルボン酸誘導体が置換又は無置換のテレフタ
ル酸ジクロリド又はイソフタル酸ジクロリドであること
を特徴とする方法。
4. The method according to claim 3, wherein the aromatic dicarboxylic acid derivative is substituted or unsubstituted terephthalic acid dichloride or isophthalic acid dichloride.
【請求項5】  請求項1乃至4のいずれかに記載の方
法において、前記マトリックスポリマーがポリアミド、
ポリイミド、又はポリアミドイミドであることを特徴と
する方法。
5. The method according to claim 1, wherein the matrix polymer is polyamide,
A method characterized in that the material is polyimide or polyamideimide.
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