JPH04351662A - 炭素繊維強化ポリイミド系樹脂組成物 - Google Patents
炭素繊維強化ポリイミド系樹脂組成物Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】 本発明は炭素繊維強化ポリイ
ミド系樹脂組成物に関するものである。
ミド系樹脂組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】 従来開発されたポリイミドには優れ
た特性を示すものが多いが、優れた耐熱性を有するけれ
ども加工性にとぼしいとか、また加工性向上を目的とし
て開発された樹脂は耐熱性、耐溶剤性に劣るなど性能に
一長一短があり、さらに結晶化に伴う熱処理過程での寸
法変化が大きいなどの欠点を有している。 これらの
欠点を解決すべく、本出願人は特開昭62−23685
8および特開昭62−253655等に、本発明の構成
要素のひとつである式(1)〔化9〕
た特性を示すものが多いが、優れた耐熱性を有するけれ
ども加工性にとぼしいとか、また加工性向上を目的とし
て開発された樹脂は耐熱性、耐溶剤性に劣るなど性能に
一長一短があり、さらに結晶化に伴う熱処理過程での寸
法変化が大きいなどの欠点を有している。 これらの
欠点を解決すべく、本出願人は特開昭62−23685
8および特開昭62−253655等に、本発明の構成
要素のひとつである式(1)〔化9〕
【0003】
【化9】
で表わされる繰り返し単位を有するポリイミド樹脂を開
発した。
発した。
【0004】しかし、上記ポリイミド樹脂は、機械強度
の点ではまだ十分ではなく、さらに、結晶化に伴う熱処
理過程での寸法変化が大きく、寸法安定性に欠けるなど
の欠点を有していた。
の点ではまだ十分ではなく、さらに、結晶化に伴う熱処
理過程での寸法変化が大きく、寸法安定性に欠けるなど
の欠点を有していた。
【0005】そして、本発明者らは、上記ポリイミド樹
脂の欠点を改良するためには、上記ポリイミド樹脂にサ
ーモトロピック液晶ポリマーを配合することが有効であ
ることを見出し、特許出願した(特願平2−19905
8)。この樹脂組成物は、耐熱性、加工性などに優れて
いるため、従来、金属またはセラミックスの領域と考え
られていた分野への用途開発が進められている。しかし
、これらの樹脂組成物も、機械強度の点では未だ十分に
満足のいくものではない。
脂の欠点を改良するためには、上記ポリイミド樹脂にサ
ーモトロピック液晶ポリマーを配合することが有効であ
ることを見出し、特許出願した(特願平2−19905
8)。この樹脂組成物は、耐熱性、加工性などに優れて
いるため、従来、金属またはセラミックスの領域と考え
られていた分野への用途開発が進められている。しかし
、これらの樹脂組成物も、機械強度の点では未だ十分に
満足のいくものではない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ポリ
イミド樹脂とサーモトロピック液晶ポリマーからなる樹
脂組成物において、優れた耐熱性、熱処理に伴う後結晶
化前後の優れた寸法安定性に加え、優れた機械物性を付
与することにある。
イミド樹脂とサーモトロピック液晶ポリマーからなる樹
脂組成物において、優れた耐熱性、熱処理に伴う後結晶
化前後の優れた寸法安定性に加え、優れた機械物性を付
与することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記の目的
を達成するために鋭意検討した結果、ポリイミド樹脂と
サーモトロピック液晶ポリマーを含有してなる樹脂組成
物に、炭素繊維を配合することにより、機械物性が顕著
に向上し、さらに、ポリイミド樹脂に対するサーモトロ
ピック液晶ポリマーの配合量を変え、サーモトロピック
液晶ポリマーの配合量の機械強度に及ぼす影響を検討し
た結果、ある配合量の範囲において機械強度は極大値を
有することも見出し、高強度を有する樹脂組成物を得、
本発明を完成した。
を達成するために鋭意検討した結果、ポリイミド樹脂と
サーモトロピック液晶ポリマーを含有してなる樹脂組成
物に、炭素繊維を配合することにより、機械物性が顕著
に向上し、さらに、ポリイミド樹脂に対するサーモトロ
ピック液晶ポリマーの配合量を変え、サーモトロピック
液晶ポリマーの配合量の機械強度に及ぼす影響を検討し
た結果、ある配合量の範囲において機械強度は極大値を
有することも見出し、高強度を有する樹脂組成物を得、
本発明を完成した。
【0008】すなわち、本発明は、
(1)式(1)〔化10〕で表わされる繰り返し単位を
有するポリイミド樹脂50〜99重量%と、サーモトロ
ピック液晶ポリマーの1種または2種以上の混合物50
〜1重量%とを含む樹脂組成物と、この樹脂組成物10
0重量部に対して、炭素繊維5〜50重量%を含有して
なることを特徴とする炭素繊維強化ポリイミド系樹脂組
成物、
有するポリイミド樹脂50〜99重量%と、サーモトロ
ピック液晶ポリマーの1種または2種以上の混合物50
〜1重量%とを含む樹脂組成物と、この樹脂組成物10
0重量部に対して、炭素繊維5〜50重量%を含有して
なることを特徴とする炭素繊維強化ポリイミド系樹脂組
成物、
【0009】
【化10】
(式中、Xは直結、イオウ、炭素数1〜10の二価の炭
化水素基、六フッ素化されたイソプロピリデン基、カル
ボニル基、チオ基、スルホニル基、エーテル基から成る
群より選ばれた基を表わし、Y1 、Y2 、Y3およ
びY4 はそれぞれ水素、低級アルキル基、低級アルコ
キシ基、塩素または臭素から成る群より選ばれた基を表
わし、またR1 は炭素数4〜9の脂肪族基、炭素数4
〜10の単環式脂肪族基、単環式芳香族基、縮合多環式
芳香族基、芳香族基が直接又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成る群より選ばれた4価
の基を表わす。) (2)サーモトロピック液晶ポリマーが、式(2)〔化
11〕、式(3)〔化12〕、式(4)〔化13〕およ
び式(5)〔化14〕の繰り返し単位を有する基本構造
からなる群より選ばれた少なくとも1種のものであるこ
とを特徴とする請求項1記載の炭素繊維強化ポリイミド
系樹脂組成物、
化水素基、六フッ素化されたイソプロピリデン基、カル
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群より選ばれた基を表わし、Y1 、Y2 、Y3およ
びY4 はそれぞれ水素、低級アルキル基、低級アルコ
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わし、またR1 は炭素数4〜9の脂肪族基、炭素数4
〜10の単環式脂肪族基、単環式芳香族基、縮合多環式
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の基を表わす。) (2)サーモトロピック液晶ポリマーが、式(2)〔化
11〕、式(3)〔化12〕、式(4)〔化13〕およ
び式(5)〔化14〕の繰り返し単位を有する基本構造
からなる群より選ばれた少なくとも1種のものであるこ
とを特徴とする請求項1記載の炭素繊維強化ポリイミド
系樹脂組成物、
【0010】
【化11】
【0011】
【化12】
【0012】
【化13】
【0013】
【化14】
(3)式(1)で表わされる繰り返し構造単位を有する
ポリイミド樹脂の式中のR1 が、次の(a)〜(e)
からなる群より選ばれた少なくとも1種である請求項1
記載の炭素繊維強化ポリイミド系樹脂組成物、(a)
炭素数4〜9の脂肪族基 (b) 炭素数4〜10の環式脂肪族基(c) 次
式〔化15〕で表される単環式芳香族基
ポリイミド樹脂の式中のR1 が、次の(a)〜(e)
からなる群より選ばれた少なくとも1種である請求項1
記載の炭素繊維強化ポリイミド系樹脂組成物、(a)
炭素数4〜9の脂肪族基 (b) 炭素数4〜10の環式脂肪族基(c) 次
式〔化15〕で表される単環式芳香族基
【0014】
【化15】
(d) 次式〔化16〕で表される縮合多環式芳香族
基
基
【0015】
【化16】
(e)次式〔化17〕で表わされる芳香族基が直接又は
架橋員より相互に連結された非縮合多環式芳香族基
架橋員より相互に連結された非縮合多環式芳香族基
【0
016】
016】
【化17】
である。
【0017】本発明の摺動材用ポリイミド系樹脂組成物
における式(1)で表わされる繰り返し単位を基本骨格
として有するポリイミド樹脂の原料として用いるジアミ
ン成分は、式(6)〔化18〕
における式(1)で表わされる繰り返し単位を基本骨格
として有するポリイミド樹脂の原料として用いるジアミ
ン成分は、式(6)〔化18〕
【0018】
【化18】
(式中、Xは前記に同じ)に示すエーテルジアミンと式
(7)〔化19〕
(7)〔化19〕
【0019】
【化19】
(式中、R1 は前記に同じ)に示す1種以上のテトラ
カルボン酸二無水物とを有機溶媒の存在下または不存在
下において反応させ、得られたポリアミド酸を化学的に
または熱的にイミド化して製造することができる。反応
温度は通常250℃以下であり、反応圧力は特に限定さ
れず、常圧で充分実施できる。また反応時間は使用する
テトラカルボン酸二無水物、溶剤の種類、反応温度によ
り異なり、通常中間生成物であるポリアミド酸の生成が
完了するのに充分な時間反応させる。反応時間は24時
間、場合によっては1時間以内で充分である。
カルボン酸二無水物とを有機溶媒の存在下または不存在
下において反応させ、得られたポリアミド酸を化学的に
または熱的にイミド化して製造することができる。反応
温度は通常250℃以下であり、反応圧力は特に限定さ
れず、常圧で充分実施できる。また反応時間は使用する
テトラカルボン酸二無水物、溶剤の種類、反応温度によ
り異なり、通常中間生成物であるポリアミド酸の生成が
完了するのに充分な時間反応させる。反応時間は24時
間、場合によっては1時間以内で充分である。
【0020】このような反応により式(1)の繰り返し
単位に対応するポリアミド酸が得られ、ついでこのポリ
アミド酸を100〜400℃に加熱脱水するか、または
通常用いられるイミド化剤を用いて化学イミド化するこ
とにより式(1)の繰り返し構造単位を有するポリイミ
ドが得られる。また、ポリアミド酸の生成と熱イミド化
反応を同時に行ってポリイミドを得ることもできる。
単位に対応するポリアミド酸が得られ、ついでこのポリ
アミド酸を100〜400℃に加熱脱水するか、または
通常用いられるイミド化剤を用いて化学イミド化するこ
とにより式(1)の繰り返し構造単位を有するポリイミ
ドが得られる。また、ポリアミド酸の生成と熱イミド化
反応を同時に行ってポリイミドを得ることもできる。
【0021】この方法て使用される式(6)のエーテル
ジアミンとしては、式(6)中のXが脂肪属基であるも
のとして、〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕
メタン、1,1−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)
フェニル〕エタン、1,2−ビス〔4−(3−アミノフ
ェノキシ)フェニル〕エタン、2,2−ビス〔4−(3
−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、2−〔4−
(3−アミノフェノキシ)フェニル〕−2−〔4−(3
−アミノフェノキシ)−3−メチルフェニル〕プロパン
、2,2−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)−3−
メチルフェニル〕プロパン、2−〔4−(3−アミノフ
ェノキシ)フェニル〕−2−〔4−(3−アミノフェノ
キシ)−3,5−ジメチルフェニル〕プロパン、2,2
−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)−3,5−ジメ
チルフェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−(3−ア
ミノフェノキシ)フェニル〕ブタン、2,2−ビス〔4
−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕−1,1,1,
3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、式中のXが直接
結合のものとして、4,4’−ビス(3−アミノフェノ
キシ)ビフェニル、4,4’−ビス(3−アミノフェノ
キシ)−3−メチルビフェニル、4,4’−ビス(3−
アミノフェノキシ)−3,3’−ジメチルビフェニル、
4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)−3,5−ジ
メチルビフェニル、4,4’−ビス(3−アミノフェノ
キシ)−3,3’,5,5’−テトラメチルビフェニル
、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)−3,3’
−ジクロロビフェニル、4,4’−ビス(3−アミノフ
ェノキシ)−3,5−ジクロロビフェニル、4,4’−
ビス(3−アミノフェノキシ)−3,3’,5,5’−
テトラクロロビフェニル、4,4’−ビス(3−アミノ
フェノキシ)−3,3’−ジブロモビフェニル、4,4
’−ビス(3−アミノフェノキシ)−3,5−ジブロモ
ビフェニル、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)
−3,3’,5,5’−テトラブロモビフェニル、式中
のXが−CO−基のものとして、ビス〔4−(3−アミ
ノフェノキシ)フェニル〕ケトン、ビス〔4−{4−(
4−アミノフェノキシ)フェノキシ}フェニル〕ケトン
、式中のXが−S−基のものとして、ビス〔4−(3−
アミノフェノキシ)フェニル〕スルフィド、ビス〔4−
(3−アミノフェノキシ)−3−メトキシフェニル〕ス
ルフィド、〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕
〔4−(3−アミノフェノキシ)3,5−ジメトキシフ
ェニル〕スルフィド、ビス〔4−(3−アミノフェノキ
シ)−3,5−ジメトキシフェニル〕スルフィド、式中
のXが−SO2 −基のものとして、ビス〔4−(3−
アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、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、式中のXが−O−基のものとして、ビス〔4
−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、ビス
〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、
式中のXがその他のものとして、1,4−ビス〔4−(
3−アミノフェノキシ)フェノキシ〕ベンゼン、1,4
−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕ベ
ンゼン、1,4−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)
ベンゾイル〕ベンゼン、1,3−ビス〔4−(3−アミ
ノフェノキシ)ベンゾイル〕ベンゼン、ビス〔4−{4
−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ}フェニル〕ス
ルホンなどが挙げられ、これらは単独あるいは2種以上
混合して用いられる。
ジアミンとしては、式(6)中のXが脂肪属基であるも
のとして、〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕
メタン、1,1−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)
フェニル〕エタン、1,2−ビス〔4−(3−アミノフ
ェノキシ)フェニル〕エタン、2,2−ビス〔4−(3
−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、2−〔4−
(3−アミノフェノキシ)フェニル〕−2−〔4−(3
−アミノフェノキシ)−3−メチルフェニル〕プロパン
、2,2−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)−3−
メチルフェニル〕プロパン、2−〔4−(3−アミノフ
ェノキシ)フェニル〕−2−〔4−(3−アミノフェノ
キシ)−3,5−ジメチルフェニル〕プロパン、2,2
−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)−3,5−ジメ
チルフェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−(3−ア
ミノフェノキシ)フェニル〕ブタン、2,2−ビス〔4
−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕−1,1,1,
3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、式中のXが直接
結合のものとして、4,4’−ビス(3−アミノフェノ
キシ)ビフェニル、4,4’−ビス(3−アミノフェノ
キシ)−3−メチルビフェニル、4,4’−ビス(3−
アミノフェノキシ)−3,3’−ジメチルビフェニル、
4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)−3,5−ジ
メチルビフェニル、4,4’−ビス(3−アミノフェノ
キシ)−3,3’,5,5’−テトラメチルビフェニル
、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)−3,3’
−ジクロロビフェニル、4,4’−ビス(3−アミノフ
ェノキシ)−3,5−ジクロロビフェニル、4,4’−
ビス(3−アミノフェノキシ)−3,3’,5,5’−
テトラクロロビフェニル、4,4’−ビス(3−アミノ
フェノキシ)−3,3’−ジブロモビフェニル、4,4
’−ビス(3−アミノフェノキシ)−3,5−ジブロモ
ビフェニル、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)
−3,3’,5,5’−テトラブロモビフェニル、式中
のXが−CO−基のものとして、ビス〔4−(3−アミ
ノフェノキシ)フェニル〕ケトン、ビス〔4−{4−(
4−アミノフェノキシ)フェノキシ}フェニル〕ケトン
、式中のXが−S−基のものとして、ビス〔4−(3−
アミノフェノキシ)フェニル〕スルフィド、ビス〔4−
(3−アミノフェノキシ)−3−メトキシフェニル〕ス
ルフィド、〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕
〔4−(3−アミノフェノキシ)3,5−ジメトキシフ
ェニル〕スルフィド、ビス〔4−(3−アミノフェノキ
シ)−3,5−ジメトキシフェニル〕スルフィド、式中
のXが−SO2 −基のものとして、ビス〔4−(3−
アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、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、式中のXが−O−基のものとして、ビス〔4
−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、ビス
〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、
式中のXがその他のものとして、1,4−ビス〔4−(
3−アミノフェノキシ)フェノキシ〕ベンゼン、1,4
−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕ベ
ンゼン、1,4−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)
ベンゾイル〕ベンゼン、1,3−ビス〔4−(3−アミ
ノフェノキシ)ベンゾイル〕ベンゼン、ビス〔4−{4
−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ}フェニル〕ス
ルホンなどが挙げられ、これらは単独あるいは2種以上
混合して用いられる。
【0022】また、上記熱可塑性ポリイミド樹脂の溶融
流動性を損なわない範囲で他のジアミンを混合して用い
ることもできる。混合して用いることのできるジアミン
としてはm−アミノベンジルアミン、p−アミノベンジ
ルアミン、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3
,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジア
ミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニ
ルスルフィド、3,4’−ジアミノジフェニルスルフィ
ド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3
’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノ
ジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルス
ルホン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’
−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾ
フェノン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベン
ゼン、1,3−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、1
,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2
−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロ
パン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェ
ニル、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)フェニ
ル〕ケトン、ビス〔4−アミノフェノキシ)フェニル〕
スルフィド、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェ
ニル〕スルホン等が挙げられ、これらのジアミンは通常
30重量%以下、好ましくは5重量%以下混合して用い
られる。
流動性を損なわない範囲で他のジアミンを混合して用い
ることもできる。混合して用いることのできるジアミン
としてはm−アミノベンジルアミン、p−アミノベンジ
ルアミン、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3
,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジア
ミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニ
ルスルフィド、3,4’−ジアミノジフェニルスルフィ
ド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3
’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノ
ジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルス
ルホン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’
−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾ
フェノン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベン
ゼン、1,3−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、1
,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2
−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロ
パン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェ
ニル、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)フェニ
ル〕ケトン、ビス〔4−アミノフェノキシ)フェニル〕
スルフィド、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェ
ニル〕スルホン等が挙げられ、これらのジアミンは通常
30重量%以下、好ましくは5重量%以下混合して用い
られる。
【0023】また、式(1)で表されるポリイミドを製
造するのに用いられる一方の原料であるテトラカルボン
酸二無水物の具体例としては、式(7)において、式中
のR1 が脂肪族基である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、式中のR1
が環式脂肪族基であるものとしてはシクロペンタンテ
トラカルボン酸二無水物、式中のR1 が単環式脂肪族
基であるものとしてはピロメリット酸二無水物、1,2
,3,4−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、式中の
R1 が次式〔化20〕で表され、
造するのに用いられる一方の原料であるテトラカルボン
酸二無水物の具体例としては、式(7)において、式中
のR1 が脂肪族基である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、式中のR1
が環式脂肪族基であるものとしてはシクロペンタンテ
トラカルボン酸二無水物、式中のR1 が単環式脂肪族
基であるものとしてはピロメリット酸二無水物、1,2
,3,4−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、式中の
R1 が次式〔化20〕で表され、
【0024】
【化20】
同式中のX1 が−CO−基である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
、同式中のX1 が直接結合である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、同式中
のX1 が脂肪族基である2,2−ビス(3,4−ジカ
ルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(
2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、1
,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二
無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン
二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタ
ン二無水物、同式中のX1 が−O−基であるビス(3
,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、同式
中のX1 が−SO2 −基であるビス(3,4−ジカ
ルボキシフェニル)スルホン二無水物、また、式(7)
中のR1 が縮合多環式芳香族基である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、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、同式中のR1 がその他のものとして、ビス(3,
4ジカルボキシ)(p−フェニレンジオキシ)二無水物
などであり、これらテトラカルボン酸二無水物は単独ま
たは2種以上混合して用いられる。
−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
、同式中のX1 が直接結合である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、同式中
のX1 が脂肪族基である2,2−ビス(3,4−ジカ
ルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(
2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、1
,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二
無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン
二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタ
ン二無水物、同式中のX1 が−O−基であるビス(3
,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、同式
中のX1 が−SO2 −基であるビス(3,4−ジカ
ルボキシフェニル)スルホン二無水物、また、式(7)
中のR1 が縮合多環式芳香族基である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、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、同式中のR1 がその他のものとして、ビス(3,
4ジカルボキシ)(p−フェニレンジオキシ)二無水物
などであり、これらテトラカルボン酸二無水物は単独ま
たは2種以上混合して用いられる。
【0025】また、本発明に用いられる式(1)で表さ
れるポリイミド樹脂は、無水フタル酸、 2,3−ベン
ゾフェノンジカルボン酸無水物、 3,4−ベンゾフェ
ノンジカルボン酸無水物、 2,3−ジカルボキシフェ
ニルフェニルエーテル無水物、3,4−ジカルボキシフ
ェニルフェニルエーテル無水物、 2,3−ビフェニル
ジカルボン酸無水物、 3,4−ビフェニルジカルボン
酸無水物、 2,3−ジカルボキシフェニルフェニルス
ルホン無水物、 3,4−ジカルボキシフェニルフェニ
ルスルホン無水物、 2,3−ジカルボキシフェニルフ
ェニルスルフィド無水物、 3,4−ジカルボキシフェ
ニルフェニルスルフィド無水物、 1,2−ナフタレン
ジカルボン酸無水物、 2,3−ナフタレンジカルボン
酸無水物、 1,8−ナフタレンジカルボン酸無水物、
1,2−アントラセンジカルボン酸無水物、 2,3
−アントラセンジカルボン酸無水物、1,9 −アント
ラセンジカルボン酸無水物等のジカルボン酸無水物で封
止されたものも使用可能である。
れるポリイミド樹脂は、無水フタル酸、 2,3−ベン
ゾフェノンジカルボン酸無水物、 3,4−ベンゾフェ
ノンジカルボン酸無水物、 2,3−ジカルボキシフェ
ニルフェニルエーテル無水物、3,4−ジカルボキシフ
ェニルフェニルエーテル無水物、 2,3−ビフェニル
ジカルボン酸無水物、 3,4−ビフェニルジカルボン
酸無水物、 2,3−ジカルボキシフェニルフェニルス
ルホン無水物、 3,4−ジカルボキシフェニルフェニ
ルスルホン無水物、 2,3−ジカルボキシフェニルフ
ェニルスルフィド無水物、 3,4−ジカルボキシフェ
ニルフェニルスルフィド無水物、 1,2−ナフタレン
ジカルボン酸無水物、 2,3−ナフタレンジカルボン
酸無水物、 1,8−ナフタレンジカルボン酸無水物、
1,2−アントラセンジカルボン酸無水物、 2,3
−アントラセンジカルボン酸無水物、1,9 −アント
ラセンジカルボン酸無水物等のジカルボン酸無水物で封
止されたものも使用可能である。
【0026】式(1)で表わされる繰り返し単位を有す
るポリイミド樹脂の対数粘度は通常0.35〜0.65
dl/g、好ましくは0.40〜0.60dl/gの範
囲のものである。この対数粘度が上記の範囲を越えて0
.35以下であると機械物性、耐久性が不十分となり、
また0.60以上であると成形性悪化し射出成形困難と
なる。この対数粘度はパラクロロフェノール/フェノー
ル(90/10重量比)の混合溶媒中、濃度0.5g/
100mlの溶媒で加熱溶解した後、35℃に冷却して
測定される。
るポリイミド樹脂の対数粘度は通常0.35〜0.65
dl/g、好ましくは0.40〜0.60dl/gの範
囲のものである。この対数粘度が上記の範囲を越えて0
.35以下であると機械物性、耐久性が不十分となり、
また0.60以上であると成形性悪化し射出成形困難と
なる。この対数粘度はパラクロロフェノール/フェノー
ル(90/10重量比)の混合溶媒中、濃度0.5g/
100mlの溶媒で加熱溶解した後、35℃に冷却して
測定される。
【0027】また、本発明で用いられるサーモトロピッ
ク液晶ポリマーは、前記の式(2)、式(3)、式(4
)、および式(5)の基本構造からなる熱可塑性樹脂で
ある。
ク液晶ポリマーは、前記の式(2)、式(3)、式(4
)、および式(5)の基本構造からなる熱可塑性樹脂で
ある。
【0028】これらサーモトロピック液晶ポリマーで市
販されている代表的なものには、日本石油化学(株)「
ザイダー」(商標)、住友化学工業(株)「エコノール
」(商標)、ポリプラスチック(株)「ベクトラ」(商
標)として市販されている本発明の炭素繊維強化ポリイ
ミド系樹脂組成物において、ポリイミドとサーモトロピ
ック液晶ポリマーとを含む樹脂組成物の両者の配合割合
は、ポリイミド樹脂50〜99重量%とサーモトロピッ
ク液晶ポリマー50〜1重量%である。好ましくはサー
モトロピック液晶ポリマー40〜1重量%、さらに好ま
しくはサーモトロピック液晶ポリマー30〜2重量%で
ある。
販されている代表的なものには、日本石油化学(株)「
ザイダー」(商標)、住友化学工業(株)「エコノール
」(商標)、ポリプラスチック(株)「ベクトラ」(商
標)として市販されている本発明の炭素繊維強化ポリイ
ミド系樹脂組成物において、ポリイミドとサーモトロピ
ック液晶ポリマーとを含む樹脂組成物の両者の配合割合
は、ポリイミド樹脂50〜99重量%とサーモトロピッ
ク液晶ポリマー50〜1重量%である。好ましくはサー
モトロピック液晶ポリマー40〜1重量%、さらに好ま
しくはサーモトロピック液晶ポリマー30〜2重量%で
ある。
【0029】サーモトロピック液晶ポリマーの配合割合
が、50重量%を越えると得られる樹脂組成物のウエル
ド強度が低下し、また、異方性が目立つようになる。ま
た、1重量%未満では得られる樹脂組成物の成形加工性
が十分ではなく、結晶化に伴う熱処理過程での成形品の
寸法安定性も改良されない。
が、50重量%を越えると得られる樹脂組成物のウエル
ド強度が低下し、また、異方性が目立つようになる。ま
た、1重量%未満では得られる樹脂組成物の成形加工性
が十分ではなく、結晶化に伴う熱処理過程での成形品の
寸法安定性も改良されない。
【0030】また、ネマチック液晶相を形成しうるこれ
らのサーモトロピック液晶ポリマーをブレンドすること
により、結晶化速度が著しく向上し、昇温過程における
結晶化発熱温度の低温側へのシフト及び降温過程におけ
る結晶化発熱温度の高温側へのシフトが可能である。
らのサーモトロピック液晶ポリマーをブレンドすること
により、結晶化速度が著しく向上し、昇温過程における
結晶化発熱温度の低温側へのシフト及び降温過程におけ
る結晶化発熱温度の高温側へのシフトが可能である。
【0031】炭素繊維の添加量は、 ポリマーからな
る前記樹脂組成物100重量部に対して、炭素繊維5〜
100重量%の範囲である。好ましくは、炭素繊維10
〜70重量%である。
る前記樹脂組成物100重量部に対して、炭素繊維5〜
100重量%の範囲である。好ましくは、炭素繊維10
〜70重量%である。
【0032】ポリイミド樹脂とサーモトロピック液晶ポ
リマーからなる前記樹脂組成物100重量部に対して、
炭素繊維の添加量が5%未満では、得られる樹脂組成物
の機械特性が悪く、炭素繊維の添加量が100%を越え
ると、得られる樹脂組成物の成形加工性が十分ではない
。
リマーからなる前記樹脂組成物100重量部に対して、
炭素繊維の添加量が5%未満では、得られる樹脂組成物
の機械特性が悪く、炭素繊維の添加量が100%を越え
ると、得られる樹脂組成物の成形加工性が十分ではない
。
【0033】本発明の炭素繊維強化ポリイミド系樹脂組
成物には、必要に応じガラス繊維、光学繊維、セラミッ
ク繊維、チタン酸カリウム繊維、金属繊維、ボロン繊維
、炭化ケイ素繊維、アスベスト、ロックウール等の繊維
状強化材、炭酸カルシウム、マイカ、ガラスビーズ、グ
ラファイト、二硫化モリブデン、クレー、シリカ、アル
ミナ、タルク、ケイソウ土、水和アルミナ、シラスバル
ーン等の充填剤、滑剤、離型剤、安定剤、着色剤、結晶
核剤の他、他の熱可塑性樹脂(例えば、ポリイミド、ポ
リフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリ
エーテルサルホン、ポリエーテルケトン、ポリテトラフ
ロロエチレン等)、熱硬化性樹脂(例えば、エポキシ樹
脂、シリコーン樹脂、ポリアミドイミド樹脂等)を併用
してもよい。
成物には、必要に応じガラス繊維、光学繊維、セラミッ
ク繊維、チタン酸カリウム繊維、金属繊維、ボロン繊維
、炭化ケイ素繊維、アスベスト、ロックウール等の繊維
状強化材、炭酸カルシウム、マイカ、ガラスビーズ、グ
ラファイト、二硫化モリブデン、クレー、シリカ、アル
ミナ、タルク、ケイソウ土、水和アルミナ、シラスバル
ーン等の充填剤、滑剤、離型剤、安定剤、着色剤、結晶
核剤の他、他の熱可塑性樹脂(例えば、ポリイミド、ポ
リフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリ
エーテルサルホン、ポリエーテルケトン、ポリテトラフ
ロロエチレン等)、熱硬化性樹脂(例えば、エポキシ樹
脂、シリコーン樹脂、ポリアミドイミド樹脂等)を併用
してもよい。
【0034】本発明の炭素繊維強化ポリイミド系樹脂組
成物を調製するための諸原材料を混合する手段は、特に
限定されるものではなく、原料を個別に溶融混合機に供
給しても、また予めヘンシェルミキサー、ボールミキサ
ー、リボンブレンダー等の汎用の混合機を用いて2種以
上のものを同時に混合してもよい。通常、混合温度は、
250〜420℃、好ましくは300〜400℃である
。
成物を調製するための諸原材料を混合する手段は、特に
限定されるものではなく、原料を個別に溶融混合機に供
給しても、また予めヘンシェルミキサー、ボールミキサ
ー、リボンブレンダー等の汎用の混合機を用いて2種以
上のものを同時に混合してもよい。通常、混合温度は、
250〜420℃、好ましくは300〜400℃である
。
【0035】本発明の炭素繊維強化ポリイミド系樹脂組
成物を成形方法も、圧縮成形、焼結成形等を適用し得る
ことは勿論であるが、均一溶融ブレンド体を形成し生産
性の高い射出成形もしくは押出成形を行うことができる
。
成物を成形方法も、圧縮成形、焼結成形等を適用し得る
ことは勿論であるが、均一溶融ブレンド体を形成し生産
性の高い射出成形もしくは押出成形を行うことができる
。
【0036】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。
詳細に説明する。
【0037】なお、実施例および比較例で用いたサーモ
トロピック液晶ポリマー、炭素繊維は次の通りである。 (1)サーモトロピック液晶ポリマー:日本石油化学社
製 Xydar SRT−500住友化学工業社製
エコノール E−6000ポリプラスチックス社
ベクトラ A−950(2)炭素繊維: 東邦レーヨン社製 炭素繊維 HTA
トロピック液晶ポリマー、炭素繊維は次の通りである。 (1)サーモトロピック液晶ポリマー:日本石油化学社
製 Xydar SRT−500住友化学工業社製
エコノール E−6000ポリプラスチックス社
ベクトラ A−950(2)炭素繊維: 東邦レーヨン社製 炭素繊維 HTA
【0038】
実施例1〜9
4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニルと
ピロメリット酸二無水物を原料として得られた対数粘度
0.46dl/gのポリイミドと各種原材料を第1表に
示すような割合で乾式混合した後、二軸押出機を用いて
370〜400℃で押出して造粒し、得られたペレット
を射出成形機(シリンダー温度370〜410℃、射出
圧力900kg/cm2 、金型温度180℃)に供給
し、後述する各試験法に定められた試験片を成形し、引
張強度、引張弾性率,曲げ弾性率を測定した。各試験方
法は下記に示した。さらに、上記のペレットを射出成形
機(シリンダー温度420℃、射出圧力1500kg/
cm2 、金型温度180℃)に供給し、流動肉厚1m
mの条件下にスパイラル流動長を測定した。
ピロメリット酸二無水物を原料として得られた対数粘度
0.46dl/gのポリイミドと各種原材料を第1表に
示すような割合で乾式混合した後、二軸押出機を用いて
370〜400℃で押出して造粒し、得られたペレット
を射出成形機(シリンダー温度370〜410℃、射出
圧力900kg/cm2 、金型温度180℃)に供給
し、後述する各試験法に定められた試験片を成形し、引
張強度、引張弾性率,曲げ弾性率を測定した。各試験方
法は下記に示した。さらに、上記のペレットを射出成形
機(シリンダー温度420℃、射出圧力1500kg/
cm2 、金型温度180℃)に供給し、流動肉厚1m
mの条件下にスパイラル流動長を測定した。
【0039】1)引張強度:ASTM D−638に
準じて測定した。
準じて測定した。
【0040】2)曲げ強度:ASTM D−790に
準じて測定した。
準じて測定した。
【0041】3)曲げ弾性率:ASTM D−790
に準じて測定した。
に準じて測定した。
【0042】
【比較例】比較例1〜4
諸原材料の配合割合を第2表に示したようにした以外は
全て実施例1と全く同様の操作を行って試験片を作製し
、それぞれの性質を測定し、得られた結果を第2表に併
記した。
全て実施例1と全く同様の操作を行って試験片を作製し
、それぞれの性質を測定し、得られた結果を第2表に併
記した。
【0043】第1表と第2表を比較すると、実施例1〜
9はいずれも優れた機械特性、成形加工性を有している
のに対し、比較例1〜4は、機械特性が劣っているか、
あるいは成形加工性が悪いかのいづれかの欠点を有して
いることは明白である。
9はいずれも優れた機械特性、成形加工性を有している
のに対し、比較例1〜4は、機械特性が劣っているか、
あるいは成形加工性が悪いかのいづれかの欠点を有して
いることは明白である。
【0044】
【表1】
【0045】
【表2】
【0046】
【発明の効果】 本発明の炭素繊維強化ポリイミド系
樹脂組成物は、ポリイミド樹脂およびサーモトロピック
液晶ポリマーからなる樹脂組成物の特性を大きく損なう
ことなく、機械特性が非常に優れたものである。よって
、本発明の樹脂組成物は、機械特性,耐熱性,耐薬品性
に優れているため、歯車,カム,プッシング,プーリー
,プーリー,スリーブ,軸受け等の機械部品や、コネク
ター,ボビン,ICソケット等の電気・電子部品、また
インペラ,マニホールド,バルブガイド,バルブシステ
ム,ピストンスカート,オイルパン,フロントカバー,
ロッカーカバー等の自動車部品に使用できる。
樹脂組成物は、ポリイミド樹脂およびサーモトロピック
液晶ポリマーからなる樹脂組成物の特性を大きく損なう
ことなく、機械特性が非常に優れたものである。よって
、本発明の樹脂組成物は、機械特性,耐熱性,耐薬品性
に優れているため、歯車,カム,プッシング,プーリー
,プーリー,スリーブ,軸受け等の機械部品や、コネク
ター,ボビン,ICソケット等の電気・電子部品、また
インペラ,マニホールド,バルブガイド,バルブシステ
ム,ピストンスカート,オイルパン,フロントカバー,
ロッカーカバー等の自動車部品に使用できる。
Claims (3)
- 【請求項1】 式(1)〔化1〕で表わされる繰り返
し単位を有するポリイミド樹脂50〜99重量%と、サ
ーモトロピック液晶ポリマーの1種または2種以上の混
合物50〜1重量%とを含む樹脂組成物と、この樹脂組
成物100重量部に対して、炭素繊維5〜100重量%
を含有してなることを特徴とする炭素繊維強化ポリイミ
ド系樹脂組成物。 【化1】 (式中、Xは直結、イオウ、炭素数1〜10の二価の炭
化水素基、六フッ素化されたイソプロピリデン基、カル
ボニル基、チオ基、スルホニル基、エーテル基から成る
群より選ばれた基を表わし、Y1 、Y2 、Y3およ
びY4 はそれぞれ水素、低級アルキル基、低級アルコ
キシ基、塩素または臭素から成る群より選ばれた基を表
わし、またR1 は炭素数4〜9の脂肪族基、炭素数4
〜10の単環式脂肪族基、単環式芳香族基、縮合多環式
芳香族基、芳香族基が直接又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成る群より選ばれた4価
の基を表わす。) - 【請求項2】 サーモトロピック液晶ポリマーが、式
(2)〔化2〕、式(3)〔化3〕、式(4)〔化4〕
および式(5)〔化5〕の繰り返し単位を有する基本構
造からなる群より選ばれた少なくとも1種のものである
ことを特徴とする請求項1記載の炭素繊維強化ポリイミ
ド系樹脂組成物。 【化2】 【化3】 【化4】 【化5】 - 【請求項3】式(1)で表わされる繰り返し構造単位を
有するポリイミド樹脂の式中のR1 が、次の(a)〜
(e)からなる群より選ばれた少なくとも1種である請
求項1記載の炭素繊維強化ポリイミド系樹脂組成物。 (a) 炭素数4〜9の脂肪族基 (b) 炭素数4〜10の環式脂肪族基(c) 次
式〔化6〕で表される単環式芳香族基【化6】 (d) 次式〔化7〕で表される縮合多環式芳香族基
【化7】 (e)次式〔化8〕で表わされる芳香族基が直接又は架
橋員より相互に連結された非縮合多環式芳香族基【化8
】
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12335091A JP2923077B2 (ja) | 1991-05-28 | 1991-05-28 | 炭素繊維強化ポリイミド系樹脂組成物 |
US07/883,267 US5312866A (en) | 1989-11-30 | 1992-05-14 | Polyimide based resin composition |
US08/204,433 US5516837A (en) | 1989-11-30 | 1994-03-02 | Polyimide based resin composition |
US08/474,380 US5514748A (en) | 1989-07-30 | 1995-06-07 | Polyimide based resin composition comprising cured phenolic resins and liquid crystal polymers |
US08/474,112 US5571875A (en) | 1989-11-30 | 1995-06-07 | Polyimide based resin composition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12335091A JP2923077B2 (ja) | 1991-05-28 | 1991-05-28 | 炭素繊維強化ポリイミド系樹脂組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04351662A true JPH04351662A (ja) | 1992-12-07 |
JP2923077B2 JP2923077B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=14858398
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12335091A Expired - Fee Related JP2923077B2 (ja) | 1989-07-30 | 1991-05-28 | 炭素繊維強化ポリイミド系樹脂組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2923077B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102585488A (zh) * | 2011-01-13 | 2012-07-18 | 上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司 | 一种耐高温尼龙/热致性液晶聚合物共混物及其制备方法 |
-
1991
- 1991-05-28 JP JP12335091A patent/JP2923077B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102585488A (zh) * | 2011-01-13 | 2012-07-18 | 上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司 | 一种耐高温尼龙/热致性液晶聚合物共混物及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2923077B2 (ja) | 1999-07-26 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |