JPH0539346A - ポリマレイミド化合物 - Google Patents

ポリマレイミド化合物

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JPH0539346A
JPH0539346A JP34710991A JP34710991A JPH0539346A JP H0539346 A JPH0539346 A JP H0539346A JP 34710991 A JP34710991 A JP 34710991A JP 34710991 A JP34710991 A JP 34710991A JP H0539346 A JPH0539346 A JP H0539346A
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compd
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JP34710991A
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English (en)
Inventor
Shigeki Naito
茂樹 内藤
Yasuhiro Endo
康博 遠藤
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Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低融点で無溶媒での使用が可能であり、低誘
電率、低吸水率樹脂を得ることができる新規なポリマレ
イミド化合物。 【構成】 一般式:化1 【化1】 (式中、Pはそれぞれ独立にアルキル基その他を、Qは
同じくアルキル基、ハロゲンその他を、jは0〜4及び
kは0〜3を示し、Xはインダン骨格を有するオリゴマ
ー構造単位を示す。)で表される構造を有することを特
徴とするポリマレイミド化合物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規なポリマレイミド
化合物に関する。低融点で無溶媒での使用が可能でか
つ、低誘電率、低吸水率であることが望ましい積層板用
の樹脂、あるいは単独での操作性の高い成形用樹脂など
に用いられる。
【0002】
【従来の技術】ポリマレイミド化合物は、その耐熱性ゆ
えに実用化が進んでいるが、単独では汎用溶媒に溶解し
にくく、高極性のために低吸水性や電気特性が劣るなど
の欠点を有している。それらの欠点を克服するべく、ビ
ス(p−N−マレイミドクミル)ベンゼン類が、国際出
願公開番号WO87/00835号明細書に記載されて
いるようにアニリン誘導体とジイソプロペニルベンゼン
類との酸触媒反応により得られたビス(p−アミノクミ
ル)ベンゼン類に、無水マレイン酸を、脱水剤、触媒及
び塩基類の存在下で反応させることによって得られてい
る。しかしながらこれらの化合物は、高融点の結晶性固
体であるため、成形時に、融点以上に加熱して溶融する
か、あるいは適当な溶媒に溶解する等の処理を必要とし
た。前者の場合、融点とマレイミド基の反応温度との差
が小さくなることから成形可能時間が制限される可能性
があり、後者の場合、成形時にボイドの発生が起こる可
能性を有する。また耐水性あるいは電気特性においても
必ずしも十分に満足できるものではなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】成形性改善のために低
融点であり、無溶媒での使用が可能で、しかも耐水性向
上あるいは電気特性向上効果をもつ新規な構造の導入が
必要である。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明者等が鋭意検討を重ねた結果、アニリンまたは
その誘導体と、ジイソプロペニルベンゼン類またはジ
(α−ヒドロキシイソプロピル)ベンゼン類もしくはそ
れらの誘導体を、酸触媒存在下で反応して得た低融点の
ポリアミノオリゴマーに、無水マレイン酸を、脱水剤、
触媒及び塩基類の存在下で反応させて得られたポリマレ
イミド化合物が、上述の条件を満たすことを見出して本
発明に至った。
【0005】本発明は一般式(1):
【化3】 (式中、Pは、それぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキ
ル基、アリール基、ニトロ基、水酸基、アルキロキシ
基、アリーロキシ基、メルカプト基、アルキルチオ基、
アリールチオ基、またはシクロアルキル基を示し、jは
0以上4以下の整数値を示す。jが2以上4以下の場
合、Pは同一環内で同じであってもよいし異なっていて
もよい。Qは、それぞれ独立にハロゲン原子、水酸基、
アルキロキシ基、アリーロキシ基、メルカプト基、アル
キルチオ基、アリールチオ基、アリール基あるいはアル
キル基を表し、kは0以上3以下の整数値を示す。kが
2以上3以下の場合、Qは同一環内で同じであってもよ
いし異なっていてもよい。またXは、一般式(2):
【化4】 (式中、Qおよびkは前記と同様のものを示し、nは平
均繰返し単位数であり、0.5以上20以下の数値を示
す。)で表される構造を有する。)で表されるポリマレ
イミド化合物、に関する。
【0006】次に本発明のポリマレイミド化合物の製造
方法について説明する。 一般式(3):
【0007】
【化5】 (但し、Yはそれぞれ独立に
【0008】
【化6】 よりなる群から選ばれる一価の官能基を示しており、2
つのYの少なくとも一方のYのオルト位が水素原子で、
Q及びkは前記と同様のものを示す。)で表される化合
物と、
【0009】一般式(4):
【0010】
【化7】 (但し、アミノ基のオルト位、パラ位のうち、少なくと
も1つは水素原子であって、P及びjはそれぞれ前記と
同様のものを示す。)で表されるアニリン誘導体とを酸
触媒存在下に反応させることにより、一般式(5)で示
す中間体ポリアミノオリゴマーを得る。
【0011】
【化8】 (式中、Pは、それぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキ
ル基、アリール基、ニトロ基、水酸基、アルキロキシ
基、アリーロキシ基、メルカプト基、アルキルチオ基、
アリールチオ基、またはシクロアルキル基を示し、jは
0以上4以下の整数値を示す。Qは、それぞれ独立にハ
ロゲン原子、水酸基、アルキロキシ基、アリーロキシ
基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、
アリール基またはアルキル基を示し、kは0以上3以下
の整数値を示す。
【0012】またXは、一般式(2)
【化9】 (式中、Q及びkは前記と同様のものを示し、nは平均
繰り返し単位数であり、0.5以上20以下の数値を示
す。)で表される構造を有する。
【0013】一般式(5)で表されるポリアミノオリゴ
マーにおいて、Xは前記一般式(2)の構造を示すが、
前記一般式(4)で表されるアニリン誘導体中、jが3
以下で、かつアミノ基のオルト位とパラ位のうち少なく
とも2つが水素原子である場合には、一般式(6)で表
される構造
【0014】
【化10】 (但し、P、Q、jおよびkは前記と同じである。mは
繰り返し単位数であり1以上20以下の整数値を示
す。)もXの構造中に含まれることがある。
【0015】本発明のポリマレイミド化合物の特徴であ
る一般式(2)の構造において、平均繰り返し単位数n
は、低い融点(低軟化点)で、かつ溶融粘度が低く操作
性に優れたものとするため、平均値として0.5以上2
0以下、好ましくは0.5以上10以下である。nは
0.5未満であれば高融点物質の含有量が多すぎて不都
合であり、20を越えると官能基密度が低下し耐熱性が
劣るようになる。
【0016】本発明において用いる前記一般式(3)で
表される化合物(化合物(A)とする)は、特に限定さ
れないが、典型的には、p−及びm−ジイソプロペニル
ベンゼン、p−及びm−ジ(α−ヒドロキシイソプロピ
ル)ベンゼン、1−(α−ヒドロキシイソプロピル)−
3−イソプロペニルベンゼンあるいはこれらの混合物を
用いる。またこれらの化合物の核アルキル基置換体、例
えば、ジイソプロペニルトルエン及びジ(α−ヒドロキ
シイソプロピル)トルエン等も用いることができ、さら
に核ハロゲン置換体、例えば、クロロジイソプロペニル
ベンゼン及びクロロジ(α−ヒドロキシイソプロピル)
ベンゼン等も用いることが可能である。
【0017】また上記一般式(4)で表される化合物
(化合物(B)とする)としては、典型的にはアニリン
の他に、例えばクロロアニリン、ジクロロアニリン、ト
ルイジン、キシリジン、フェニルアニリン、ニトロアニ
リン、アミノフェノール及びシクロヘキシルアニリン等
を用いることができる。
【0018】本発明に用いる一般式(5)で表されるポ
リアミノオリゴマーの製造方法においては、化合物
(A)と化合物(B)を、化合物(A)に対する化合物
(B)のモル比(化合物(B)/化合物(A))を、最
初は0.1〜2.0、好ましくは0.2〜1.0で仕込
み反応させた後、さらに化合物(B)を、先に加えた化
合物(A)に対するモル比(同上)で0.5〜20.
0、好ましくは1.0〜5.0の量だけさらに加えるこ
とにより、本発明の特徴的な構造を有するポリマレイミ
ド化合物を高収率で得ることができる。また、この2段
階の反応は反応を完結させるため、あるいは操作性等の
点からも好ましい結果を与える。
【0019】本発明に用いる酸触媒は、塩酸、硫酸のよ
うな無機酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸
等の有機酸、活性白土、酸性白土、シリカアルミナ、ゼ
オライト、強酸性イオン交換樹脂のような固体酸、ヘテ
ロポリ塩酸等を挙げることが出来るが、反応後ろ過によ
り簡便に触媒除去が可能な固体酸が操作上好ましく、他
の酸を用いるときは、反応後塩基による中和と水による
洗浄を行う。
【0020】本発明において用いる酸触媒の量は、上記
に挙げた酸触媒を、最初に仕込む原料の化合物(A)、
(B)の総量に対して5〜40重量%の範囲で使用され
るが、操作性と経済性の点から10〜30重量%が好ま
しい結果を与える。本発明の方法における反応温度は、
通常100〜300℃の範囲で選ばれるが、異性体構造
の生成を抑制し、熱分解等の副反応を避けるためには1
60〜230℃が好ましい。
【0021】反応時間は、短時間では反応が完全に進行
せず、また長時間にすると生成物の熱分解反応等の副反
応が起こることから、上述の温度条件下で、通常は、の
べ2〜48時間の範囲で選ばれるが、好ましくは、のべ
6〜24時間の範囲で選ばれる。
【0022】ポリアミノオリゴマーの製造方法において
は、アニリンまたはその誘導体が溶剤を兼ねるため、必
ずしも他の溶剤は用いなくても良いが、溶剤を用いるこ
ともできる。例えば、脱水反応を兼ねた反応系の場合、
具体的にはα−ヒドロキシプロピル基を有する化合物を
原料として反応させる場合には、トルエン或いはクロロ
ベンゼン等の共沸脱水可能な溶剤を用いて脱水反応を完
結させた後溶媒を留去してから、前述の温度範囲で反応
を行う方法をとってもよい。
【0023】本発明のポリマレイミド化合物は、前記の
方法で得られた一般式(5)で表されるポリアミノオリ
ゴマーを反応器に仕込み、適当な溶媒に溶解した後、無
水マレイン酸と脱水剤、触媒及び塩基類の存在下で反応
させ、反応後水洗等により未反応の無水マレイン酸や他
の不純物を除去し、減圧によって溶媒を除くことにより
得られる。
【0024】本発明のポリマレイミド化合物は前記のよ
うに一般式(1)の骨格を有する。Xは一般式(2)で
表される構造を有するがjが3以下でかつアミノ基のオ
ルト位とパラ位のうち少なくとも2つが水素原子である
場合前記一般式(6)に対応する構造、すなわち一般式
(7)で表される構造もXの構造として含まれる。
【0025】
【化11】 (式中P、Q、j、k及びmは前記と同様のものを表
す。)構造Xの平均繰り返し単位数nの値としては低軟
化点、低溶融粘度、高熱変形温度、あるいは高ガラス転
移点等の点から0.5以上10以下が好ましい。
【0026】本発明のポリマレイミド化反応で使用され
る有機溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、
メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、アセトフ
ェノン等のケトン類、N,N−ジメチルホルムアミド、
N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシ
ド、N−メチル−2−ピロリドン、アセトニトリル、ス
ルホラン等の非プロトン性溶媒、ジオキサン、テトラヒ
ドロフラン等の環状エーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチ
ル等のエステル類、クロロベンゼン、ジクロロベンゼ
ン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン、トリ
クロロエタン等のハロゲン系溶媒等が挙げられるが、特
にメチルイソブチルケトンが好ましく使用できる。
【0027】本発明においては、上記ポリアミノオリゴ
マーと無水マレイン酸を、ポリアミノオリゴマーのアミ
ノ当量に対する無水マレイン酸の当量比を、1〜1.5
の範囲、好ましくは1.1〜1.2で仕込み、ポリアミ
ノオリゴマーと無水マレイン酸の合計量に対し1〜50
の重量比、好ましくは2〜5の重量比の有機溶媒中で反
応させることが好ましい結果を与える。
【0028】本発明に用いる脱水剤は、無水酢酸、無水
プロピオン酸、無水酢酸のような低脂肪族カルボン酸無
水物、五酸化リン、酸化カルシウム、酸化バリウム等の
酸化物、硫酸等の無機酸、モレキュラーシーブ等の多孔
性セラミック等が挙げられるが、好ましくは無水酢酸を
用いることができる。
【0029】本発明で使用される触媒としては、ニッケ
ル、コバルト、ナトリウム、カルシウム、鉄、リチウ
ム、マンガン等の酢酸塩、塩化物、臭化物、硫酸塩、硝
酸塩等の無機塩が例示できるが、特に酢酸ニッケルが好
ましく用いられる。本発明で使用できる塩基類として
は、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルアミン、N−
メチルピペラジン、N,N−ジメチルベンジルアミン、
1,8−ジアザビシクロ〔5,4,0〕−7−ウンデセ
ン等の第3級アミン、ナトリウム、カリウムの炭酸塩等
の無機アルカリ物が例示できるが、好ましくは、トリエ
チルアミンが用いられる。
【0030】本発明におけるポリマレイミド化反応で使
用される脱水剤、触媒、塩基類の使用量の制限は特にな
いが、通常、ポリアミンのアミノ基1当量に対し、脱水
剤は1〜3モル、好ましくは1〜1.5モル、触媒は
0.0001〜1.0モル、好ましくは0.001〜
0.1モル、塩基類は0.01〜1.0モル、好ましく
は0.05〜0.5モルである。本発明における反応条
件は、上記ポリアミノオリゴマーと無水マレイン酸を上
記比で仕込み、10〜100℃、好ましくは30〜50
℃の温度範囲で1〜12時間、好ましくは4〜8時間反
応した後、上記脱水剤、触媒及び塩基類を加えて、20
〜110℃好ましくは50〜80℃の温度で、2〜24
時間好ましくは6〜10時間反応させる。
【0031】
【実施例】以下、本発明を実施例によってさらに詳細に
説明するが本発明はこれらの実施例によって限定される
ものではない。
【0032】合成例1 2,6−キシリジンオリゴマー(中間体ポリアミノオリ
ゴマー)の合成:水分分離用にディーンスターク管を付
した還流冷却器、温度計、撹拌器および窒素導入装置を
付した5000mlの反応器にm−ジ(α−ヒドロキシ
イソプロピル)ベンゼン972g(6.15mol)、
2,6−キシリジン303g(2.50mol)、キシ
レン1275gおよび酸性白土334gを仕込み、撹拌
しながら内温120℃になるまで昇温する。さらに留出
水をディーンスターク管で取り除きながら内温が210
℃になるまで昇温し、3時間保温する。
【0033】この時、留出水総量は214.4gであっ
た。ついで、内温が140℃になるまで冷却し、2,6
−キシリジン1052g(8.69mol)を仕込んだ
後、内温が220℃になるまで昇温してその温度で3時
間保持した。反応終了後、内温が100℃以下になるま
で冷却してからトルエン1500gで希釈して、ろ過に
より酸性白土を除く。減圧下で溶媒及び未反応物等の低
分子量物を留去することにより、目的物の2,6−キシ
リジンオリゴマー1310gを得た。アミン当量は29
2g/eqであり、軟化点は60.6℃であった。
【0034】本法により得られた生成物の赤外吸収スペ
クトルを測定した結果、前記一般式(2)のインダン骨
格に特徴的な2960,1490,1461,144
0,755cm-1の吸収がみられた。生成物のFD−M
Sスペクトル測定の結果、前記一般式(1)(但し、X
は、前記一般式(2)の構造)に対するm/e=400
(n’=0),558(n’=1),716(n’=
2),874(n’=3)がメインピークとして検出さ
れた。但し、ここでn’はXの繰返し単位数を表す。前
記一般式(2)の平均繰返し単位数n値(数平均)を質
量分析結果をもとにした検量線を用いて、液体クロマト
グラフィーで求めたところ0.92であった。
【0035】実施例1 2,6−キシリジンオリゴマーポリマレイミド化物の合
成:2,6−キシリジンオリゴマーと無水マレイン酸と
の反応による本発明のポリマレイミド化合物の製法を説
明する。還流冷却器、温度計、撹拌器および窒素導入装
置を付した5000mlの反応器に、合成例1で得た
2,6−キシリジンオリゴマー308g(1.05当
量、アミノ基当量292g/eq)、無水マレイン酸1
13.8g(1.16mol)およびメチルイソブチル
ケトン984.2gを仕込み、室温下で撹拌溶解させ
た。溶解後、40℃に昇温してその温度で6時間保持し
た。ついで無水酢酸151.8g(1.05mol)、
酢酸ニッケル4水和物1.10g(3.78mmol)
およびトリエチルアミン7.94g(78.6mmo
l)を加え、60℃に昇温してその温度で8時間保持し
た。反応終了後室温まで冷却し、メチルイソブチルケト
ン703gで希釈した。希炭酸水素ナトリウム水溶液、
ついで水で洗浄し、共沸脱水した後無機塩をろ過で取り
除いた。減圧下で溶媒を除くことにより、目的とするポ
リマレイミド化合物305.8gを得た。軟化点は9
8.1℃であった。生成物の赤外吸収スペクトル測定の
結果、インダン構造由来の吸収(2960,1485,
1460,1440,760cm-1)と、マレイミド構
造由来の吸収(1715,1805cm-1)が認められ
た。
【0036】硬化物の作成とその評価:上記の方法で得
られた2,6−キシリジンオリゴマーポリマレイミド化
物と芳香族ジアミンの共重合による硬化物作成法及びそ
の硬化物の物性の評価について説明する。2,6−キシ
リジンオリゴマーポリマレイミド化物372gと4,
4’−ジアミノジフェニルメタン39.6gを、溶媒を
使わず加熱溶融混合し、200℃、500kg/cm2
にて1時間プレス成形した後、さらに200℃にて4時
間及び250℃にて5時間加熱して厚さ2mmの硬化成
形物を得た。得られた硬化成形物の耐熱性、電気特性及
び耐水性について評価し、表1に示した。
【0037】比較例 この比較例は、N,N’−(4,4’−ジアミノジフェ
ニルメタン)ビスマレイミドと芳香族ジアミンとの共重
合による硬化物作成法及び得られた硬化物の物性につい
て説明する。N,N’−(4,4’−ジアミノジフェニ
ルメタン)ビスマレイミド179gと4,4’−ジアミ
ノジフェニルメタン39.6gを、溶媒を使わず加熱溶
融混合し、200℃、50kg/cm2 にて1時間プレ
ス成形した後、さらに200℃4時間加熱して厚さ2m
mの硬化成形物を得た。得られた硬化成形物の物性を表
1に示した。
【0038】物性評価は次の方法により行った。 ガラス転移温度及び熱膨張係数:(株)島津製作所製、
DT−30熱分析装置及びTMA−30M熱機械分析装
置を用いて測定した。 誘電率:厚さ約2mmの硬化物の両面に金属塗料により
電極を作成し、横河ヒューレットパッカード(株)製、
4275A Multi−FrequencyLCR
meterを用いて得た静電容量の値より算出して求め
た。(測定は1MHzで行った。) 煮沸吸水率(%):煮沸水中で24時間放置後の重量変
化から算出した。
【0039】
【表1】
【0040】合成例2 o−トルイジンオリゴマー(中間体ポリアミノオリゴマ
ー)の合成:水分分離用にディーンスターク管を付した
還流冷却器、温度計、撹拌器及び窒素導入装置を付した
2000mlの反応器にm−ジ(α−ヒドロキシイソプ
ロピル)ベンゼン271g(1.4mol)、o−トル
イジン37.5g(0.35mol)、キシレン30
8.5gおよび酸性白土65.3gを仕込み、撹拌しな
がら内温120℃になるまで昇温する。さらに留出水を
ディーンスターク管で取り除きながら内温が210℃に
なるまで昇温し、7時間保温する。
【0041】この時、留出水総量は57.0gであっ
た。ついで、内温が140℃になるまで冷却し、o−ト
ルイジン75g(0.7mol)を加えた後、内温を2
10℃に昇温してその温度で12時間保持した。反応終
了後、内温が100℃以下になるまで冷却してからトル
エン313.1gで希釈して、ろ過により酸性白土を除
く。減圧下で溶媒及び未反応物などの低分子量物を留去
することにより、目的物のo−トルイジンオリゴマー2
54.8gを得た。アミン当量は393g/eqであ
り、軟化点は64.8℃であった。前記一般式(2)の
平均繰り返し単位数n値(数平均)を液体クロマトグラ
フィーで求めたところ2.6であった。
【0042】実施例2 o−トルイジンオリゴマーポリマレイミド化物の合成:
o−トルイジンオリゴマーと無水マレイン酸との反応に
よる本発明のポリマレイミド化合物の製法を説明する。
還流冷却器、温度計、撹拌器及び窒素導入装置を付した
2000mlの反応器に、合成例2で得たo−トルイジ
ンオリゴマー100g(0.254mol当量、アミノ
基当量393g/eq)、無水マレイン酸29.9g
(0.305mol)およびアセトン303.3gを仕
込み、室温下で撹拌溶解させた。溶解後、40℃に昇温
してその温度で9時間保持した。ついで無水酢酸33.
8g(0.331mol)、酢酸ニッケル4水和物0.
28g(1.1mol)およびトリエチルアミン1.9
2g(19.0mol)を加え、60℃に昇温してその
温度で8時間保持した。反応終了後室温まで冷却し、ト
ルエン303.0gまで希釈した。希炭酸水素ナトリウ
ム水溶液、ついで水で洗浄し、共沸脱水した後、無機塩
をろ過で取り除いた。減圧下で溶媒を除くことにより、
目的とするポリマレイミド化合物101.9gを得た。
軟化点は、110℃であった。生成物の赤外吸収スペク
トル測定の結果、インダン構造由来の吸収(2960、
1490、1460、1430、765cm-1)と、マ
レイミド構造由来の吸収(1715、1805cm-1
が認められた。
【0043】
【発明の効果】本発明のポリマレイミド化合物は低融点
(低軟化点)であるため、硬化成形物の成形の操作性が
良好であり、得られた成形物は低誘電性でありかつ低吸
水性であるという優れた特徴を有する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(1): 【化1】 (式中、Pは、それぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキ
    ル基、アリール基、ニトロ基、水酸基、アルキロキシ
    基、アリーロキシ基、メルカプト基、アルキルチオ基、
    アリールチオ基、またはシクロアルキル基を示し、jは
    0以上4以下の整数値を示す。Qは、それぞれ独立にハ
    ロゲン原子、水酸基、アルキロキシ基、アリーロキシ
    基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、
    アリール基あるいはアルキル基を表し、kは0以上3以
    下の整数値を示す。またXは、一般式(2): 【化2】 (式中、Qおよびkは前記と同様のものを示し、nは平
    均繰返し単位数であり、0.5以上20以下の数値を示
    す。)で表される構造を有する。)で表されるポリマレ
    イミド化合物。
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