JPH0676551B2 - ポリイミド系樹脂組成物 - Google Patents

ポリイミド系樹脂組成物

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JPH0676551B2
JPH0676551B2 JP6351788A JP6351788A JPH0676551B2 JP H0676551 B2 JPH0676551 B2 JP H0676551B2 JP 6351788 A JP6351788 A JP 6351788A JP 6351788 A JP6351788 A JP 6351788A JP H0676551 B2 JPH0676551 B2 JP H0676551B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は成形用樹脂組成物に関する。更に詳しくは、耐
熱性、耐薬品性、機械的強度などに優れかつ成形加工性
に優れたポリイミド系の成形物用樹脂組成物に関する。
〔従来の技術〕
従来からポリイミドはその高耐熱性に加え、力学的強
度、寸法安定性が優れ、難燃性、電機絶縁性などを併せ
持つために、電気電子機器、宇宙航空用機器、輸送機器
などの分野で使用されており、今後も耐熱性が要求され
る分野に広く用いられることが期待されている。
従来優れた特性を示すポリイミドが種々開発されてい
る。
しかしながら耐熱性に優れていても、明瞭なガラス転移
温度を有しないために、成形材料として用いる場合に焼
結成形などの手法を用いて加工しなければならないと
か、また加工性は優れているが、ガラス転移温度が低
く、しかもハロゲン化炭化水素に可溶で、耐熱性、耐溶
剤性の面からは満足がゆかいないとか、性能に一長一短
があった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、ポリイミドが本来有する優れた特性に
加え、著るしく成形加工性の良好なポリイミド系樹脂組
成物を得ることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは前記問題点を解決するために鋭意研究を行
なった結果、新規ポリイミドと特定量のポリフエニレン
スルフィドとよりなるポリイミド系樹脂組成物が特に前
記目的に有効であることを見出し、本発明を完成した。
本発明者はさきに機械的性質、熱的性質、電気的性質、
耐溶剤性などに優れ、かつ耐熱性を有するポリイミドと
して 式(I) (式中Rは炭素数2以上の脂肪族基、環式脂肪族基、単
環式芳香族基、縮合多環式芳香族基、芳香族基が直接又
は架橋員により相互に連結された非縮合多環式芳香族基
から成る群より選ばれた4価の基を表わす。) で表わされる繰り返し単位を有する樹脂を見出した(特
願昭62-163940、62-163941)。
上記のポリイミドは、ポリイミドに特有の多くの良好な
物性を有する新規な耐熱性樹脂である。しかしながらポ
リエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレー
ト、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリフェニ
レンスルフィドなどに代表される通常のエンジニアリン
グプラスチックに比較すると、耐熱性やその他の特性に
おいてはるかに優れているものの、成形加工性はそれら
の樹脂にいまだ及ばない。
本発明の目的は、ポリイミドが本来有する特性を損なう
ことなく、溶融時流動性の面において極めて優れた成形
用のポリイミド系樹脂組成物を提供することにある。
すなわち本発明は、 (式中Rは前と同じ) で表わされる繰り返し単位を有するポリイミド99.9〜50
重量%とポリフェニレンスルフィド0.1〜50重量%とか
らなる樹脂組成物である。
本発明で使用されるポリイミドの製造は、前述の特願昭
62-163940などに記載された方法により行なわれる。
すなわち、式(II) で表わされるエーテルジアミン、即ち、ビス〔4−{4
−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ}フェニル〕ス
ルホンと、一種以上のテトラカルボン酸二無水物とを反
応させて上記記載式(I)のポリイミドが得られる。
この時用いられるテトラカルボン酸二無水物は式(II
I) (式中Rは前に同じ) で表わされるテトラカルボン酸二無水物である。
即ち、使用されるテトラカルボン酸二無水物としては、
エチレンテトラカルボン酸二無水物、ブランテトラカル
ボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無
水物、ピロメリット酸二無水、3,3′,4,4′−ベンゾフ
ェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2′,3,3′−ベン
ゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3′,4,4′−
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2′,3,3′−
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、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、
ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水
物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無
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、4、4′−(p−フェニレンジオキシ)ジフ
タル酸二無水物、4,4′−(m−フェニレンジオキシ)
ジフタル酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカル
ボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン
酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二
無水物、1,2,3,4−ベンゼンテトラカルボン酸二無水
物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、2,
3,6,7−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,
7,8−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物などで
あり、これらテトラカルボン酸二無水物は単独あるいは
2種以上混合して用いられる。
なお、本発明の組成物に用いられるポリイミドは、前記
のエーテルジアミンを原料として用いられるポリイミド
であるが、このポリイミドの良好な物性を損なわない範
囲で、他のジアミンを混合使用して得られるポリイミド
も本発明の組成物に用いることができる。
混合して用いることのできるジアミンとしては、例えば
m−フェニレンジアミン、o−フェニレンジアミン、p
−フェニレンジアミン、m−アミノベンジルアミン、p
−アミノベンジルアミン、ビス(3−アミノフェニル)
エーテル、(3−アミノフェニル)(4−アミノフェニ
ル)エーテル、ビス(4−アミノフェニル)エーテル、
ビス(3−アミノフェニル)スルフィド、(3−アミノ
フェニル)(4−アミノフェニル)スルフィド、ビス
(4−アミノフェニル)スルフィド、ビス(3−アミノ
フェニル)スルホキシド、(3−アミノフェニル)(4
−アミノフェニル)スルホキシド、ビス(4−アミノフ
ェニル)スルホキシド、ビス(3−アミノフェニル)ス
ルホン、(3−アミノフェニル)(4−アミノフェニ
ル)スルホン、ビス(4−アミノフェニル)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、ビス
〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、ビ
ス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、
1,1−ビス〔4−(3−アミノフェキシ)フェニル〕エ
タン、1,1−ビス〔4−(4−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、1,2−ビス〔4−(4−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、2,2−ビス
〔4−(4−アミノフェノキシ)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−(4−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−エキサフルオロプロ
パン、2,2−ビス〔4−(4−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、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、4,4′−ビス(3−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)ビフェニル、ビス〔4−(3−アミノフェノキ
シ)フェニル〕ケトン、ビス〔4−(4−アミノフェノ
キシ)フェニル〕ケトン、ビス−〔4−(3−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〕スルフィド、ビス〔4−
(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホキシド、ビ
ス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホキ
シド、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕
スルホン、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、4,4′−ビス〔3−(4−アミノフ
ェノキシ)ベンゾイル〕ジフェニルエーテル、4,4′−
ビス〔3−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル〕ジフ
ェニルエーテル、4,4′−ビス〔4−(4−アミノ−
α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ〕ベンゾフェノ
ン、ビス〔4−{4−アミノ−α,α−ジメチルベンジ
ル)フェノキシ}フェニル〕スルホン等が挙げられる。
本発明で流動化促進剤として用いられるポリフェニレン
スルフィドは一般式 で示される樹脂であって、その製造方法は例えば、米国
特許第3354129号及び特公昭45-3368号に開示されてお
り、かつ、例えば“ライトン”(RYTON)(米国フィリ
ップス.ペトローリアム社商標)などとして市販されて
いる。それによるとポリフェニレンスルフィドはN−メ
チルピロリドン溶媒中、160〜250℃、加圧条件下にp−
クロロベンゼンと硫化ナトリウム・1水塩とを反応させ
ることにより製造される。ポリフェニレンスルフィドは
全く交叉結合のないものから、部分的交叉結合を有する
ものまで、各種重合度のものを後熱処理工程にかけるこ
とにより自由に製造することができる。またこれらのも
のは市販されており、従って目的のブレンド物に適性な
溶融粘度特性を有するものを任意に製造し、または市場
で選択することができる。
本発明の成形用樹脂組成物は前記ポリイミド99.9〜50重
量%、ポリフェニレンスルフィドが0.1〜50重量%の範
囲にあるように調製される。
本発明のポリイミド/ポリフェニレンスルフィド樹脂系
は、350℃以上の高温域において著しく低い溶融粘度を
示す。ポリフェニレンスルフィドの良好な流動化効果は
少量でも認められ、その組成割合の下限は0.1重量%で
あるが、好ましくは、0.5重量%以上である。
またポリフェニレンスルフィドの耐薬品性、吸水性、難
燃性は耐熱性樹脂の中でも非常に優れた部類に属する
が、機械的強度、特に破断伸度および耐衝撃強度は劣る
ので、該組成物中のポリフェニレンスルフィドの量を余
り多くすると、ポリイミド本来の機械的強度が維持でき
なくなり、好ましくない。そのためポリフェニレンスル
フィドの組成割合には上限があり、50重量%以下が好ま
しい。
本発明による組成物を混合調製するにあたっては、通常
公知の方法により製造できるが、例えば次に示す方法な
どは好ましい方法である。
(1)ポリイミド粉末とポリフェニレンスルフィド粉末
を乳鉢、へンシェルミキサー、ドラムブレンダー、タン
ブラーブレンダー、ボールミルリボンブレンダーなどを
利用して予備混練して粉状とする。
(2)ポリイミド粉末をあらかじめ有機溶媒に溶解ある
いは懸濁させ、この溶液あるいは懸濁液にポリフェニレ
ンスルフィドを添加し、均一に分散または溶解させた
後、溶媒を除去し、粉状とする。
(3)本発明のポリイミドの前駆体であるポリアミド酸
の有機溶剤溶液中に、ポリフェニレンスルフィドを溶解
または懸濁させた後、100〜400℃に加熱処理するか、ま
たは通常用いられるイミド化剤を用いて化学イミド化し
た後、溶剤を除去して粉状とする。
このようにして得られた粉状ポリイミド系樹脂組成物
は、そのまま各種成形用途、すなわち射出成形、圧縮成
形、トランスファー成形、押出成形などに用いられる
が、溶融ブレンドしてから用いるのはさらに好ましい方
法である。
ことに前記組成物を混合調製するにあたり、粉末同志、
ペレット同志、あるいは粉末とペレットを混合溶融する
のも、簡易で有効な方法である。
溶融ブレンドには通常のゴムまたはプラスチック類を溶
融ブレンドするのに用いられる装置、例えば熱ロール、
バンバリミキサー、ブラベンダー、押出機などを利用す
ることができる。溶融温度は配合系が溶融可能な温度以
上で、かつ配合系が熱分解し始める温度以下に設定され
るが、その温度は通常300〜440℃、好ましくは320〜400
℃である。
本発明の樹脂組成物の成形方法としては、均一溶融ブレ
ンド体を形成し、かつ生産性の高い成形方法である射出
成形または押出成形が好適であるが、その他のトランス
ファー成形、圧縮成形、焼結成形、押出しフィルム成形
などを適合してもなんら差し支えない。
なお本発明の樹脂組成物に対して固体潤滑剤、例えば二
硫化モリブデン、グラファイト、窒化ホウ素、一酸化
鉛、鉛粉などを一種以上添加することができる。また補
強剤、例えばガラス繊維、炭素繊維、芳香族ポリアミド
繊維、炭化ケイ素繊維、チタン酸カリウム繊維、ガラス
ビーズを一種以上添加することもできる。
なお本発明の樹脂組成物に対して、本発明の目的をそこ
なわない範囲で、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収
剤、難燃剤、難燃助剤、帯電防止剤、滑剤、着色剤など
の通常の添加剤を一種以上添加することができる。
〔実施例〕
以下本発明を合成剤、実施例および比較例によりさらに
詳細に説明する。
なお、以下の例において示す%および部の値は特にこだ
わらない限り、それぞれ重量%および重量部を意味す
る。
製造例1 かきまぜ機、還流冷却器および窒素導入管を備えた反応
釜に、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61.67kg(100モル)とN,N
−ジメチルアセトアミド473.0kgを挿入し、室温で窒素
雰囲気下にピロメリット酸酸二無水物20.7kg(95モル)
を、溶液温度の上昇に注意しながら加え、室温で約20時
間かきまぜた。かくして得られたポリアミド酸の対数粘
度は0.56dl/gであった。(温度35℃、N,N−ジメチルア
セトアミド溶媒濃度0.5g/100dlで測定、以下に示す値は
全て同一条件で行った。)このポリアミド酸溶液にN,N
−ジメチルアセトアミド275kg加え、攪拌を続けながら
窒素雰囲気下に、40.4kg(400モル)のトリエチレンア
ミンおよび61.2kg(600モル)の無水酢酸を滴下した。
さらに室温で約24時間攪拌した後、水2500l中に強力な
攪拌下でこの溶液を排出し、析出物を濾別し、メタノー
ルで洗浄した後、180℃で5時間減圧乾燥して、77.2kg
(収率約98%)のポリイミド粉を得た。
このポリイミド粉ガラス転移温度は285℃、融点は420℃
(DSC法により測定)、空気中での5%重量減少温度は5
42℃(DTA-TG法により測定)であった。
製造例2〜5 製造例1で用いたピロメリット酸二無水物の代わりに表
−1に示す各種テトラカルボン酸二無水物を用いて、製
造例1と同様な方法でポリイミド粉末を得た。表−1に
ビス〔4−{4−(4−アミノフェノキシ)フェノキ
シ}フェニル〕スルホンと各種テトラカルボン酸二無水
物の仕込みモル数と、ポリイミドの前駆体であるポリア
ミド酸の対数粘度および得られたポリイミド粉のガラス
転移温度、5%重量減少温度を示す。
実施例1〜3 製造例1で得られたポリイミド粉末とポリフェニレンス
ルフィド粉末“ライトン−P4"(RYTON-P4)(フィリッ
プス社商標)を表−2のように各種の組成でドライブレ
ンドした後、二軸溶融押出機を用いて、320〜420℃で押
出して製粒した。
得られたペレットを通常の射出成形機にかけて、成形温
度320〜420℃、金型温度150℃で射出成形し、成形物の
物理的、熱的性質を測定した。
結果を表−2に、実施例1〜3として示す。なお表−2
には成形性の目安となる最低射出圧力も併せて示す。
表中引長強度及び破断伸度はASTM D-638、曲げ強度及び
曲げ弾性率はASTM D-790、アイゾット衝撃値はASTM D-2
56、熱変形温度はASTM D-648に拠る。(以下同様) 比較例1〜2 本発明の範囲外の組成物を用い、実施例1〜3と同様の
操作で得られた成形物の熱的、機械的性質を測定し、表
−2に併せて比較例1として示す。
実施例4〜12 製造例2〜5で得られた各ポリイミド粉を用いて実施例
1〜3と同様にして得た均一配合ペレットを使用して射
出成形した成形物の物理的、熱的性質を測定した。結果
を表−3に実施例4〜12として示す。
比較例3〜6 本発明の範囲外の組成物を用い、実施例4〜12と同様の
操作で得られた成形物を熱的、機械的性質を測定し、表
−3に併せて比較例3〜6として示す。
〔効果〕
本発明によるポリイミド系樹脂組成物はポリイミドが有
する耐熱性を保持しながら、溶融時の粘度が低いため、
射出成形等による成形が容易になり、工業的価値は極め
て大きい。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1)式 (式中Rは炭素数2以上の脂肪族基、環式脂肪族基、単
    環式芳香族基、縮合多環式芳香族基、芳香族基が直接又
    は架橋員により相互に連結された非縮合多環式芳香族基
    から成る群より選ばれた4価の基を表わす。) で表わされる繰り返し単位を有するポリイミド99.9〜50
    重量%とポリフェニレンスルフィド0.1〜50重量%とか
    らなる樹脂組成物。
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