JPH0450929B2

JPH0450929B2 -

Info

Publication number: JPH0450929B2
Application number: JP59053373A
Authority: JP
Inventors: Uon Choo Yuu; Bii Konshiatori Ansonii; Shii Uoodo Benetsuto
Original assignee: Hoechst Celanese Corp
Current assignee: CNA Holdings LLC
Priority date: 1983-03-21
Filing date: 1984-03-19
Publication date: 1992-08-17
Also published as: EP0122735A2; CA1214898A; EP0122735B1; EP0122735A3; JPS59179525A; US4463167A; DE3467762D1

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、２段式重合法による、高分子量ポリ
ベンゾイミダゾールの製造方法に関する。代表的なポリベンゾイミダゾールの製造方法
は、J.Polym.Sci.，50，511（1961）および多数の
米国特許に記載されている。たとえば、米国特許第3174947号（再発行特許
第26065号）には、芳香族テトラアミンと芳香族
ジカルボン酸のジフエニルエステルまたは無水物
とを高温で溶融重合させ、その後、この溶融重合
の生成物を固体状態でさらに重合させることによ
る、高分子量芳香族ポリベンゾイミダゾールの製
造方法が記載されている。この方法によれば、実
用に適した充分に高分子量のポリマーを生成させ
るためには、固体状態での重合の前に溶融重合生
成物を微粉砕せねばならず、さらにその後の固相
重合を高温で0.5mmHg未満の減圧下に行うか、ま
たは高温で不活性ガス気流中において長時間行わ
なければならない。このように、この方法は多く
の複雑な操作が必要であり、さらには、反応を高
温で長時間行うことから、不溶性かつ不融性のポ
リマーを形成する傾向がある。上記の欠点の克服を意図した方法が米国特許第
3313783号に記載されている。この方法は、芳香
族テトラアミンの無機酸塩とジカルボン酸または
その誘導体とを、ポリリン酸中で加熱しながら溶
液重合させるものである。この方法では、反応終
了後、ポリリン酸溶液の状態の反応混合物を大量
の水に投入して、ポリマー生成物を分離する。し
かし、この分離操作は複雑で、しかもポリリン酸
の回収と再利用が困難である。ポリベンゾイミダゾールの別の製法は米国特許
第3509108号に記載されている。この方法では、
モノマーをまず温度200℃以上、圧力50psi（3.5
Kg／cm²）以上で溶融相重合により反応させる。次
いで、反応生成物を300℃以上の温度に加熱して
固相重合させると、最終生成物の芳香族ポリベン
ゾイミダゾールが得られる。しかし、この方法
は、重合中に認められる泡立ちを抑制するため
に、最初の反応を50psi以上、好ましくは300〜
600psi（21〜42Kg／cm²）の圧力で行わなければな
らない。米国特許第3555389号には、芳香族ポリベンゾ
イミダゾールの２段式製造方法が記載されてい
る。第１段の溶融重合帯域において、発泡したプ
レポリマーが生成するまでモノマーを170℃以上
の温度に加熱する。この起泡したプレポリマーを
冷却し、微粉砕した後、第２段の重合帯域に導入
し、ここでフエノールの存在下で加熱して、ポリ
ベンゾイミダゾールポリマー生成物を得る。この
方法も、既に述べた米国再発行特許第26065号の
方法と同様に、多数の操作を伴い、不溶性のポリ
マーを生成する傾向がある。米国特許第3433772号にも２段式重合による芳
香族ポリベンゾイミダゾールの製法が記載されて
おり、この方法は第１段での発泡を抑制するため
に、炭素数11〜18のアルカンまたは多環の炭素環
式炭化水素などの有機添加剤を利用する。ポリベンゾイミダゾールの１段式または２段式
製造方法に関する他の米国特許には、第3408336
号；第3549603号；第3708439号；第4154919号；
および第4312976号がある。技術報告AFML−TR−73−22（Air Force
Material Laboratory Wright−Patterson
AFB，Ohio）には、テトラアミノビフエニルと
イソフタル酸ジフエニルとを、塩化アンモニウ
ム、塩酸、ｐ−トルエンスルホン酸、リン酸、リ
ン酸トリフエニル、三フツ化ホウ素エーテレート
等の各種触媒の存在下で重合させるポリベンゾイ
ミダゾールの製法が記載されている。この技術報告（26〜27頁）では、リン酸および
リン酸トリフエニルのようなリン含有触媒がポリ
ベンゾイミダゾール樹脂の対数粘度数の増加に有
効であることをデータで示している。しかし、ゲ
ルおよび不溶性の黒斑が生成し、これがポリベン
ゾイミダゾール生成物の閉塞値（plugging
value）の特性に悪影響を及ぼしがちである。このように、従来法のさまざまの欠点を克服
し、特に高融点および高度の熱安定性を有する繊
維の形成に適した改良された種類のポリベンゾイ
ミダゾールを生ずる、ポリベンゾイミダゾールの
製法の改良はなお求められている。よつて、本発明の目的は、リン含有触媒の存在
下での、改良された２段式重合法による、高分子
量ポリベンゾイミダゾールの製法を提供すること
である。本発明の別の目的は、閉塞値と色規格の改善を
特徴とする、高分子量ポリベンゾイミダゾールを
提供することである。本発明の他の目的および利点は以下の説明およ
び実施例から明らかとなろう。本発明の目的は、(1)各組において２個のアミン
置換基が互いにオルト位に位置している２組のア
ミン置換基を含有する少なくとも１種の芳香族テ
トラアミンと、(2)少なくとも１種のジカルボン酸
エステルとの混合物から高分子量ポリベンゾイミ
ダゾールを製造する方法であつて：第１段の溶融
重合帯域において、アリールホスフインおよびア
リールホスフアイトより選ばれたリン含有重合触
媒の存在下で、上記混合物をその融解温度より高
温に加熱して、発泡プレポリマーを形成し；第２
段の固相重合（固体状態重合）帯域において、上
記プレポリマーを約250℃より高温に加熱して、
高分子量ポリベンゾイミダゾール生成物を得るこ
とからなる、２段式重合法による高分子量ポリベ
ンゾイミダゾールの製造方法を提供することによ
り達成される。さらに別の態様によると、本発明は、互いにオ
ルト位にある一対のアミン置換基と芳香核に結合
した１個のカルボン酸エステル基とを有する少な
くとも１種の芳香族モノマー反応物質から高分子
量ポリベンゾイミダゾールを製造する方法であつ
て：第１段の溶融重合帯域において、アリールホ
スフインおよびアリールホスフアイトより選ばれ
たリン含有重合触媒の存在下で、上記反応物質を
その融解温度より高温に加熱して、発泡プレポリ
マーを形成し；第２段の固体状態重合帯域におい
て、上記プレポリマーを約250℃より高温に加熱
して、高分子量ポリベンゾイミダゾール生成物を
得ることからなる、２段式重合法による高分子量
ポリベンゾイミダゾールの製造方法も提供する。ポリベンゾイミダゾールは本質的に下記一般式
およびで示される反復単位からなる公知の複
素環式ポリマーである。〔一般式〕〔式中、Ｒは４価芳香核を意味し、ベンゾイミ
ダゾール環を形成している４個の窒素原子は、こ
の芳香核の隣接炭素原子、すなわちオルト炭素原
子に１対づつ結合しており；R¹は芳香環、アル
キレン基（好ましくは炭素数４〜８のもの）、な
らびにピリジン、ピラジン、フラン、キノリン、
チオフエンおよびピランなどの複素環よりなる群
から選ばれた基を意味する。〕〔一般式〕〔式中、Ｚは芳香核を意味し、ベンゾイミダゾ
ール環を形成している２個の窒素原子はこの芳香
核の隣接炭素原子に対をなして結合している。〕上記一般式およびで示されるポリベンゾイ
ミダゾールはいずれも本発明の方法により製造で
きる。次の一般化した反応式は、一般式で示される
反復単位を有するポリベンゾイミダゾールの生成
時に起こる縮合反応を示す。このようなポリベンゾイミダゾールは、(1)各組
において２個のアミン置換基が互いにオルト位に
位置している２組のアミン置換基を含有する少な
くとも１種の芳香族テトラアミンと、(2)少なくと
も１種のジカルボン酸エステル（上記化合物の
R²は、脂肪族、脂環式および芳香族基より選ば
れた置換基を示す）との混合物を反応させること
により形成される。芳香族テトラアミン化合物としては、次に例示
するような化合物を使用するのが有利である。上記式中、Ｘは−Ｏ−、−Ｓ−、−SO₂−、

【式】または−CH₂−、−（CH₂）₂−もしくは −Ｃ（CH₃）₂−のような低級アルキル基を意味す
る。この種の芳香族テトラアミンとしては、１，
２，４，５−テトラアミノベンゼン、１，２，
５，６−テトラアミノナフタレン、２，３，６，
７−テトラアミノナフタレン、３，3′，４，4′−
テトラアミノジフエニルエーテル、３，3′，４，
4′−テトラアミノビフエニル、３，3′，４，4′−
テトラアミノジフエニルメタン、３，3′，４，
4′−テトラアミノ−１，２−ジフエニルエタン、
３，3′，４，4′−テトラアミノ−２，２−ジフエ
ニルプロパン、３，3′，４，4′−テトラアミノジ
フエニルチオエーテルおよび３，3′，４，4′−テ
トラアミノジフエニルスルホンが挙げられる。好
ましい芳香族テトラアミンは、３，3′，４，4′−
テトラアミノビフエニルである。本発明の方法によるポリベンゾイミダゾールの
製造に使用するのに適したジカルボン酸エステル
には、芳香族ジカルボン酸エステル、脂肪族ジカ
ルボン酸エステル（好ましくはカルボン酸構造中
の炭素数が４〜８のもの）、ならびにピリジン、
ピラジン、フラン、キノリン、チオフエンおよび
ピランなどの環状化合物の炭素原子にエステル基
が置換基として結合した複素環式ジカルボン酸エ
ステルがある。好ましいジカルボン酸エステルは、次に示すよ
うな芳香族ジカルボン酸エステルである。上記式中、ＸおよびR²は前に規定したとおり
の意味である。代表的なジカルボン酸エステルと
しては次のジカルボン酸のエステルが挙げられ
る；テレフタル酸、イソフタル酸、４，4′−ビフ
エニルジカルボン酸、１，４−ナフタレンジカル
ボン酸、１，６−ナフタレンジカルボン酸、２，
６−ナフタレンジカルボン酸、４，4′−ジフエニ
ルエーテルジカルボン酸、４，4′−ジフエニルメ
タンジカルボン酸、４，4′−ジフエニルスルホン
ジカルボン酸および４，4′−ジフエニルチオエー
テルジカルボン酸。本発明に使用するのに好適な
ジカルボン酸エステルはイソフタル酸ジフエニル
である。ジカルボン酸エステルは、芳香族テトラアミン
１モルに対して約１モルの割合で用いるのが好ま
しい。しかし、最適の分子量を有する生成物を得
るために、ジカルボン酸エステルまたはテトラア
ミンのいずれかのモノマー反応物質を過剰（例、
0.25モル％過剰）に使用するのが有利である場合
もある。一般式の反復構造を有し、本発明の方法によ
り製造しうるポリベンゾイミダゾールの例として
は次のものがある：ポリ−２，2′−（ｍ−フエニレン）−５，5′−ビベ
ンゾイミダゾール、ポリ−２，2′−（ピリジレン−3″，5″）−５，5′−
ビベンゾイミダゾール、ポリ−２，2′−（フリレン−2″，5″）−５，5′−ビ
ベンゾイミダゾール、ポリ−２，2′−（ナフタレン−1″，6″）−５，5′−
ビベンゾイミダゾール、ポリ−２，2′−（ビフエニレン−4″，4″）−５，
5′−ビベンゾイミダゾール、ポリ−２，2′−アミレン−５，5′−ビベンゾイミ
ダゾール、ポリ−２，2′−オクタメチレン−５，5′−ビベン
ゾイミダゾール、ポリ−２，６−（ｍ−フエニレン）−ジイミダゾベ
ンゼン、ポリ−２，2′−シクロヘキセニル−５，5′−ビベ
ンゾイミダゾール、ポリ−２，2′−（ｍ−フエニレン）−５，5′−ジ
（ベンゾイミダゾール）エーテル、ポリ−２，2′−（ｍ−フエニレン）−５，5′−ジ
（ベンゾイミダゾール）スルフイド、ポリ−２，2′−（ｍ−フエニレン）−５，5′−ジ
（ベンゾイミダゾール）スルホン、ポリ−２，2′−（ｍ−フエニレン）−５，5′−ジ
（ベンゾイミダゾール）メタン、ポリ−2′，2″−（ｍ−フエニレン）−5′−5″−ジ
（ベンゾイミダゾール）プロパン−２，２、およ
びポリ−２，2′−（ｍ−フエニレン）−5′，5″−ジ
（ベンゾイミダゾール）エチレン−１，２。本発明の方法により製造される一般式のポリ
ベンゾイミダゾールとして特に好ましいのは、下
記の反復単位により表されるポリ−２，2′−（ｍ
−フエニレン）−５，5′−ビベンゾイミダゾール
である。上にしめしたポリマーは、本発明の方法に従つ
て、３，3′，４，4′−テトラアミノビフエニルと
イソフタル酸ジフエニルとを反応させることによ
り製造しうる。一般式の反復単位を有するポリベンゾイミダ
ゾールは、互いにオルト位に位置する１対のアミ
ン置換基と芳香核に結合した１個のカルボン酸エ
ステル基とを有する少なくとも１種の芳香族化合
物（以下、この化合物をジアミノカルボン酸エス
テル反応物質と言う）の自己縮合により製造でき
る。このような化合物の例としては、３，４−ジ
アミノ安息香酸、５，６，−ジアミノナフタレン
−１−カルボン酸、５，６−ジアミノナフタレン
−２−カルボン酸、６，７−ジアミノナフタレン
−１−カルボン酸、６，７−ジアミノナフタレン
−２−カルボン酸等のジアミノカルボン酸のエス
テルがある。好ましい化合物は、下記構造式の４
−フエノキカルボニル−3′，4′−ジアミノジフエ
ニルエーテルである。本発明の方法によると、前記のモノマー反応物
質またはモノマー反応物質混合物を反応させるこ
とにより、高分子量のポリベンゾイミダゾールが
製造される。好ましい反応物質は、上に規定した
少なくとも１種の芳香族テトラアミンと少なくと
も１種のジカルボン酸エステルとの混合物であ
り、特に３，3′，４，4′−テトラアミノビフエニ
ルとイソフタル酸ジフエニルとの混合物が好まし
い。第１段の溶融重合帯域において、モノマー反
応物質またはモノマー反応物質の混合物を、その
融解温度より高い温度で、アリールハロホスフイ
ンまたはアリールホスフアイト触媒の存在下に重
合させて、発泡したプレポリマーを得る。第１段の溶融重合反応は、一般に170℃以上の
温度、好ましくは200〜300℃の範囲内の温度で行
う。代表的な操作では、米国特許第3549603号に
記載の方法と同様に、第１段の溶融重合反応は、
実質的に分子状酸素を含まない雰囲気において、
少なくても0.1（例えば、0.13〜0.3）dl／ｇの対数
粘度数を有するプレポリマーを形成するのに充分
な時間だけ行う。平均的な反応時間は約0.5〜３
時間の範囲内であろう。第１段の溶融重合帯域には、一般に約15〜
50psi（1.1〜3.5Kg／cm²）の圧力、好ましくは窒素
気流による大気圧を採用する。代表的な操業で
は、縮重合反応で副生する水とアルコールを除去
するための蒸留塔を備えた開放型の重合系を用い
る。第１段の溶融重合反応の終了後、生成した発泡
プレポリマーを冷却および微粉砕し、得られたプ
レポリマー粉末を第２段の固体状態重合帯域に導
入する。この反応帯域では、プレポリマー粉末を、250
℃を超える温度、好ましくは320〜420℃の範囲内
の温度に、高分子量ポリベンゾイミダゾール生成
物を得るのに十分な時間、大気圧で加熱する。第２段の反応は、第１段の反応と同様に、実質
的に酸素を含まない雰囲気で行う。たとえば、窒
素やアルゴンのような不活性ガスを、重合中絶え
ず反応帯域に流せばよい。使用する不活性ガス
は、実質上酸素を含まないもの、すなわち、分子
状態酸素の含有量が約8ppm未満のものであるべ
きである。不活性ガスは、標準状態、すなわち常
温・常圧で測定した流速で、毎分反応帯域の容積
の約１〜200％の範囲内となる流速で反応帯域に
導入する。不活性ガスは室温で重合反応帯域に送
給してもよく、あるいは反応帯域まで予熱しても
よい。第２段の重合工程は、高分子量のポリベンゾイ
ミダゾール生成物を生ずるのに充分な時間だけ行
う。ポリベンゾイミダゾール生成物の対数粘度数
は、その分子量の指標となる。本発明の方法によ
り製造された高分子量ポリベンゾイミダゾール
は、97％硫酸100ml中にポリマー0.4gという濃度
で温度25℃において測定した場合に、少なくとも
0.7dl／ｇの対数粘度数を示す。好ましくは、こ
のポリマーは少なくとも0.9dl／ｇの対数粘度数
を示す。高分子量のポリベンゾイミダゾール生成
物を得るには、第２段の重合帯域における重合を
少なくとも約0.5時間、たとえば約１〜４時間の
反応時間で行う。本発明の２段式重合系には、反応を受けるモノ
マー原料の合計重量に基づいて0.01〜５重量％の
量で重合触媒を使用する。代表的な出発混合物で
は、重合触媒の使用量は、第１段の溶融重合帯域
に導入するモノマー原料の合計重量に基づいて、
約0.1〜1.0％の範囲内である。本発明の重要な特徴は、特定のリン含有重合触
媒の使用にある。具体的にはこの触媒は、少なく
とも１つのアリール基を含有し、炭素数の合計や
約６〜20であるホスフインおよびホスフアイトで
ある。有機置換基は、酸素、イオウ、窒素および
ハロゲンのような非妨害性ヘテロ原子を含んでい
てもよい。好ましい触媒の例は、下記の一般式で示される
アリールホスフインおよびアリールホスフアイト
である。：式中、Ｍはアリール置換基を、M¹は水素また
はアルキルおよびアリール基より選ばれた置換基
をそれぞれ意味する。好適な触媒としてはフエニ
ルホスフイン、トリルホスフイン、ナフチルホス
フイン、ブチル−フエニルホスフイン、ジエチル
−フエニルホスフイン、ジフエニルホスフイン、
トリフエニルホスフイン、トリナフチルホスフイ
ン、メチレンジ（メチル−フエニルホスフイン）
等、および相当するアリールホスフアイト誘導体
が挙げられる。本発明のアリールホスフインまたはアリールホ
スフアイト重合触媒は、ゲルおよび／または不溶
性黒斑（その存在は、閉塞値の特性に有害であ
る）の生成がほとんど或いはまつたく起こらない
という点で、前述のリン酸またはリン酸トリフエ
ニルといつた従来の触媒よりも優れている。ま
た、より高次酸化状態の＋５価のリンではなく、
＋３価の酸化状態でリンが存在するために、酸化
物の副生が抑えられるものと考えられる。さら
に、本発明の重合触媒に少なくとも１つのアリー
ル基が存在することも有益である。本発明の２段式重合法の実施により得られる重
要な利点は、新規な組合せの望ましい性質を有す
る高分子量のポリベンゾイミダゾールが得られる
ことである。すなわち、最適操作条件下におい
て、本発明の方法により、97％硫酸100ml中にポ
リベンゾイミダゾール0.4gという濃度で25℃にお
いて測定した対数粘度数が0.9dl／ｇ以上；重量
平均分子量が約140000以上；閉塞値が約1.5より
大；ガードナーカラーが約10未満という特性を有
し、２重量％の塩化リチウムを含むジメチルアセ
トアミド溶媒中で240℃に２時間加熱したときに
15重量％溶液を形成することができることを特徴
とする、高分子量ポリベンゾイミダゾールが形成
される。ここに述べたポリベンゾイミダゾール（PBI）
の分子量の値は、LiCl2％を含有するジメチルア
セトアミド（DMAc）中にPBI0.2gwt／volとい
う濃度の溶液について、２つの多孔性シリカカラ
ム（Waters、μ−Bondegel Ｅ−linears）を備
えたWaters201型測定装置を用いて測定した値で
ある。分子量の算出は、2100〜1800000の範囲の
11の標準分子量のポリスチレンにより得た検査線
に基づいて行い、ポリベンゾイミダゾールの分子
量は、同値のポリスチレン分子量に対応する。数平均分子量（ｎ）、重量平均分子量（ｗ）
および分子量分布（MWD）の間の関係は次のと
おりである。 MWD＝ｗ／ｎ極限粘度数（97％H₂SO₄）〔η〕を重量平均分
子量（DMAc、２％LiCl）に対して二重対数目
盛でプロツトし、このプロツトからポリベンゾイ
ミダゾールの分子量に対するMark−Houwink方
程式を導くと次のように表わせる。〔η〕H₂SO₄＝1.35326×10^-4・M^0.7328797％
硫酸中のポリベンゾイミダゾールの極限粘度数と
対数粘度数（ηinh）との関係は次のように表わせ
る。〔η〕＝1.0585・ηinh これらの関係式を用いて、ポリベンゾイミダゾー
ルポリマーの分子量を極限粘度数または対数粘度
数から推定することができ、この推定値は実験値
とかなりよく一致する。本明細書で用いた閉塞値（P.V.）は、溶液ロ
過性の尺度であり、目の細かいロ紙によるロ過速
度から次のようにして求められる。まず、測定す
べきポリベンゾイミダゾールを、97.0±0.1％の
硫酸に５〜７％の既知濃度で溶解する。この溶液
の調整は、所要量の硫酸（例、95g）を250mlの
ガラス栓付き三角フラスコ中に秤取し、次に所要
量のポリマー（例、5g）を同じフラスコに秤取
することにより行う。ポリマーの溶解は、腕作動
式振盪機により極限粘度数の水準に応じて最低２
〜３日間振盪することにより行う（極限粘度数の
値が高いほど、振盪期間が長くなる）。ロ過装置
は、直径２インチ（5.1cm）のステンレス鋼製加
圧フイルター（Gelman Instrument Co.）4240
型と直径２インチのGelmanA型ガラスロ紙から
なる。振盪した溶液をロ過室に注入し、窒素ボン
ベから１気圧の圧力をかける。ロ過装置の下の天
秤上に置いた受け器に最初の１滴が落ちた時間を
ゼロ時間とする。フイルターを通過した溶液の重
量を、時間に対して記録する。フイルターが空に
なるか、閉塞（目づまり）の結果ロ過速度が非常
に遅くなるまで、連続的にデータをとる。閉塞値
の算出は次のようにして行う： (1) １分ごとに、その時点まででフイルターを通
過した溶液の重量（総量、単位グラム）を求
め、この重量（ｇ）で時間（分）を割る。 (2) 得られた値を時間に対してプロツトする。で
きあがつたグラフは、ほぼ直線になる。ただ
し、最初の曲線部分は無視し、また、最後のい
くつかの点にもやはり曲線が現れた場合にはこ
れも同様に無視する。 (3) このグラフの勾配の逆数は、フイルターを閉
塞するために無限大時間でフイルターを通過す
る溶液の理論上の重量（ｇ）を表す。この値を
Ｗ∞とすると、閉塞値（P.V.）は次式により
求められる。 P.V.＝Ｗ∞×濃度／フイルターの面積本明細書で述べたポリベンゾイミダゾールのガ
ードナーカラーは、ガードナーカラースケール
（Gardner Laboratory Inc.，ベセスダ、メリー
ランド州）との比較により求めた値である。ガードナーカラースケールは、無色１から暗褐
色２０に及ぶ20色の色合いの階調からなる。本発
明によると、ガードナーカラーが約10未満のポリ
ベンゾイミダゾールが提供される。市販の代表的
なポリベンゾイミダゾール繊維のガードナーカラ
ーは約14である。以下の実施例は本発明をさらに例示するための
ものである。反応物質その他の具体的な成分およ
び条件は代表例として示したものであつて、本発
明の範囲内でこれまでの説明に基づき各種の変更
を想到することができよう。実施例１窒素導入口および排出口、機械攪拌機および冷
却器を取付けた３つ口フラスコに、３，３′，４，
４′−テトラアミノビフエニル23.33g（0.1089モ
ル）、ジフエニルイソフタレート34.67g（0.1089モ
ル）、およびトリフエニルホスフアイト0.3gを入
れる。フラスコを脱気し、次いで窒素を充満させ
る。この脱気操作を少なくとも３回繰り返す。混
合物を攪拌しながら225℃に急速に加熱する。攪
拌を止め、反応混合物の温度を270℃に上げ、こ
の温度に1.5時間保持する。得られた発泡生成物
を室温まで冷却し、次いで粉砕する。粉砕したプレポリマーを別のフラスコに入れ、
上記脱気操作を繰り返した後、プレポリマーを
340℃に１時間加熱する。第１表に示したように、
得られたポリベンゾイミダゾールは、重量平均分
子量が144027、分子量分布が3.07、97％硫酸100
ml中にポリベンゾイミダゾールが0.4gの濃度で測
定した対数粘度数が0.95dl／ｇおよび閉塞値＞
5g／cm²である。実施例２触媒使用量を0.9gとした以外は実施例１に記載
の方法に従つてポリベンゾイミダゾールを調製す
る。得られたポリベンゾイミダゾールの対数粘度数
は、25℃において97％硫酸100ml中にポリベンゾ
イミダゾール0.4gの濃度で測定して1.19dl／ｇで
ある。重量平均分子量および分子量分布は各々
206521および3.57である。このポリマーは２％の
塩化リチウムを含有するDMAcに完全に可溶性
である。実施例３触媒としてジフエニルホスフアイトを使用した
以外は、実施例１に記載の方法にしたがつてポリ
ベンゾイミダゾールを調製する。得られたポリベンゾイミダゾールの対数粘度数
は、25℃において97％硫酸100ml中にポリベンゾ
イミダゾール0.4gの濃度で測定して0.94dl／ｇで
ある。重量平均分子量および分子量分布は各々
159096および3.17である。実施例４（比較例）実施例１に記載の方法に従つてポリベンゾイミ
ダゾールを調製する。ただし触媒は使用しない。このようにして製造したポリベンゾイミダゾー
ルの対数粘度数は、25℃において97％硫酸100ml
中にポリベンゾイミダゾール0.4gの濃度で測定し
て0.56dl／ｇである。このポリマーは重量平均分
子量101742および分子量分布2.71である。このポリベンゾイミダゾールの閉塞値およびガ
ードナーカラーは、実施例１〜３の本発明方法に
より得た値より劣る。触媒としてリン酸もしくはリン酸トリフエニル
を使用した場合も、ポリベンゾイミダゾール生成
物の閉塞値およびガードナーカラーは、一般に本
発明の触媒を使用した場合よりも劣る。実施例５窒素導入管および排出口、機械攪拌機および冷
却器を取付けた３つ口フラスコに、３，３′，４，
４′−テトラアミノビフエニル23.33g（0.1089モ
ル）、ジフエニルイソフタレート34.67g（0.1089モ
ル）およびジフエニルホスフイン0.3gを入れる。
このフラスコを脱気し、次いで窒素を充満させ
る。この混合物を攪拌しながら225℃に急速加熱
する。攪拌を止め、反応混合物の温度を270℃に
上げ、この温度に1.5時間保持する。得られた発
泡生成物を室温まで冷却し、次いで粉砕する。粉砕したプレポリマーを別のフラスコに入れ、
上記脱気操作を繰り返した後、プレポリマーを
360℃に１時間加熱する。第２表に示したように、
得られたポリベンゾイミダゾールは、重量平均分
子量が158909、分子量分布が2.75、97％硫酸100
ml中にポリベンゾイミダゾール0.4gの濃度で測定
した対数粘度数が1.00dl／ｇおよび閉塞値
7.33g／cm²である。実施例６触媒としてトリ（ｐ−メトキシフエニル）ホス
フイン触媒を使用した以外は実施例５に記載の方
法に従つてポリベンゾイミダゾールを調製する。得られたポリベンゾイミダゾールの対数粘度数
は、25℃において97％硫酸100ml中にポリベンゾ
イミダゾール0.4gの濃度で測定して0.92dl／ｇで
ある。このポリマーは重量平均分子量155415およ
び分子量分布2.81である。閉塞値は1.6g／cm²であ
る。実施例７実施例５に記載の方法に従つて、ポリベンゾイ
ミダゾールを調製する。ただし触媒としてジメト
キシ−フエニルホスフインを使用する。得られたポリベンゾイミダゾールの対数粘度数
は25℃において97％硫酸100ml中ポリベンゾイミ
ダゾール0.4gの濃度で測定して1.13dl／ｇであ
る。このポリマーは重量平均分子量206507および
分子量分布3.27である。閉塞値は3.89g／cm²であ
る。実施例８実施例５に記載の方法にしたがつてポリベンゾ
イミダゾールを調製する。ただし、触媒としてジ
−ｎ−プトキシ−フエニルホスフインを使用す
る。得られたポリベンゾイミダゾールの対数粘度数
は、25℃において97％硫酸100ml中にポリベンゾ
イミダゾール0.4gの濃度で測定して1.01dl／ｇで
ある。このポリマーは重量平均分子量194606およ
び分子量分布2.89である。閉塞値は5.49g／cm²で
ある。実施例９（比較例）実施例５に記載の方法に従つてポリベンゾイミ
ダゾールを調製する。ただし触媒は使用しない。
このようにして製造したポリベンゾイミダゾール
の対数粘度数は、25℃において97％硫酸100ml中
ポリベンゾイミダゾール0.4gの濃度で測定して
0.68dl／ｇである。このポリマーは重量平均分子
量113000および分子量分布2.56である。閉塞値は
1.54g／cm²である。実施例４のポリベンゾイミダゾール生成物と同
様に、本実施例のポリベンゾイミダゾール生成物
は、本発明の方法によつて得られる生成物に比べ
て、その性能が劣っている。

【表】＊ジフエニルイソフタレートに対するモル％

【表】＊ジフエニルイソフタレートに対する重量％

Claims

【特許請求の範囲】１ (1)各組において２個のアミン置換基が互いに
オルト位に位置している２組のアミン置換基を含
有する少なくとも１種の芳香族テトラアミンと、
(2)次式で表される少なくとも１種のジカルボン酸
エステル、（式中、R¹は芳香族基、アルキレン基または
複素環式基より選ばれた置換基であり、R²は脂
肪族基、環状脂肪族基または芳香族基より選ばれ
た置換基である）との混合物から高分子量ポリベンゾイミダゾール
を製造する方法であつて：第１段の溶融重合帯域
において、アリールホスフインおよびアリールホ
スフアイトより選ばれたリン含有重合触媒の存在
下で、上記混合物をその融解温度より高温に加熱
して、発泡プレポリマーを形成し：第２段の固相
重合帯域において、上記プレポリマーを250℃よ
り高温に加熱して、高分子量ポリベンゾイミダゾ
ール生成物を得ることからなる、２段式重合法に
よる高分子量ポリベンゾイミダゾールの製造方
法。２第１段の溶融重合反応を200〜300℃の温度で
行い、第２段の固相重合反応を320〜420℃の温度
で行う、特許請求の範囲第１項記載の方法。３両段階の重合反応をいずれも不活性雰囲気下
で行う特許請求の範囲第１項または第２項記載の
方法。４該重合触媒をモノマー反応物質の合計重量に
基づいて0.01〜５重量％の量で存在させる特許請
求の範囲第１〜３項のいずれかの項記載の方法。５反応物質のジカルボン酸エステルモノマーが
芳香族ジカルボン酸構造を有する特許請求の範囲
第１〜４項のいずれかの項記載の方法。６反応物質の芳香族テトラアミンモノマーが
３，3′，４，4′−テトラアミノビフエニルである
特許請求の範囲第１〜５項のいずれかの項記載の
方法。７反応物質のジカルボン酸エステルモノマーが
イソフタル酸ジフエニルである特許請求の範囲第
５項または第６項記載の方法。８重合触媒がジフエニルホスフインである特許
請求の範囲第１〜７項のいずれかの項記載の方
法。９重合触媒がトリ（Ｐ−メトキシフエニル）ホ
スフインである特許請求の範囲第１〜７項のいず
れかの項記載の方法。１０重合触媒がジメトキシ−フエニルホスフイ
ンである特許請求の範囲第１〜７項のいずれかの
項記載の方法。１１重合触媒がジ−ｎ−ブトキシ−フエニルホ
スフインである特許請求の範囲第１〜７項のいず
れかの項記載の方法。１２重合触媒がジフエニルホスフアイトである
特許請求の範囲第１〜７項のいずれかの項記載の
方法。１３重合触媒がトリフエニルホスフアイトであ
る特許請求の範囲第１〜７項のいずれかの項記載
の方法。１４反応物質の芳香族テトラアミンモノマーが
３，3′，４，4′−テトラアミノビフエニルであ
り、ジカルボン酸エステルモノマーがイソフタル
酸ジフエニルであり、得られたポリベンゾイミダ
ゾールの重量平均分子量が少なくとも140000であ
る特許請求の範囲第１項記載の方法。