JPH0689142B2 - 芳香族ポリアミド−ポリイミド共重合体の製造法 - Google Patents

芳香族ポリアミド−ポリイミド共重合体の製造法

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JPH0689142B2
JPH0689142B2 JP9797391A JP9797391A JPH0689142B2 JP H0689142 B2 JPH0689142 B2 JP H0689142B2 JP 9797391 A JP9797391 A JP 9797391A JP 9797391 A JP9797391 A JP 9797391A JP H0689142 B2 JPH0689142 B2 JP H0689142B2
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元夫 川又
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は成形性を改良した芳香族
性ポリアミド−ポリイミド共重合体の製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリアミド−ポリイミド共重合体は良好
な熱的、電気的性質および機械的性質を有することはす
でによく知られている。しかし、これまで一般的に提案
されてきた芳香族ポリアミド−ポリイミド共重合体鎖
は、溶融成形時の熱安定性、溶融成形時の流動性の面で
不充分であり、圧縮成形は可能であるが、押出または射
出成形は全く不可能であった。例えば、3,3′,4,
4′‐ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物と4,
4′‐ジアミノジフェニルエーテルとを反応させて得た
アミン末端のポリアミド酸に、さらに4,4′‐ジアミ
ノジフェニルエーテルを加えたのち、さらにイソフタル
酸ジクロライドと反応させて得られるポリアミド−ポリ
アミド酸共重合体をイミド化してポリアミド−ポリイミ
ド共重合体を得ている。しかし、この共重合体は流動開
始温度と熱分解温度が接近し、かつ溶融粘度の低下が不
充分なため、実質的に押出または射出成形することは不
可能である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、300〜4
00℃の温度領域において良好な熱安定性および流動性
を有する芳香族ポリアミド−ポリイミド共重合体を得る
ことを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らはこれについ
て検討を行った結果、芳香族ポリアミド部および芳香族
ポリイミド部のそれぞれにおける芳香族ジアミン成分が
特定の芳香族ジアミンの混合物である共重合体が、目的
とする物性を有する熱可塑性芳香族ポリアミド−ポリイ
ミド共重合体であることを見出し、本発明に到達した。
【0005】すなわち、本発明は、芳香族ジアミンと芳
香族テトラカルボン酸二無水物とを反応させて芳香族ポ
リアミド酸溶液を得、ついでこの溶液に芳香族ジアミン
とイソおよび/またはテレフタル酸ジクロライドを加え
て反応させて得られる芳香族ポリアミド−ポリアミド酸
共重合体を引き続きイミド化させて、芳香族ポリアミド
−ポリイミド共重合体を製造するに際して、芳香族ジア
ミンとして、10−90モル%の4,4´‐ジアミノジ
フェニルエーテルと90−10モル%のm−フェニレン
ジアミンの混合物を使用することを特徴とする溶融成形
時の流動性の優れたポリアミド−ポリイミド共重合体の
製造法である。
【0006】
【0007】
【0008】
【0009】本発明の方法に用いられる芳香族テトラカ
ルボン酸二無水物は一般式(II)
【化5】 で表わされるもので、式中2価の連結基としてのYが
【化6】 等であるものがあげられる。また2個のベンゼン核は置
換基を有してもよい。
【0010】具体的には例えば、ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸二無水物、ビス‐ジカルボキシフェニルエー
テル二無水物、ビス‐ジカルボキシフェニルチオエーテ
ル二無水物、ビス‐ジカルボキシフェニルメタン二無水
物、ビス‐ジカルボキシフェニルスルホン二無水物、ヘ
キサフルオロベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水
物、ビス‐ジカルボキシフェニルプロパン二無水物、ビ
ス‐ジカルボキシフェニルヘキサフルオロプロパン二無
水物、テトラカルボキシベンゾイルオキシベンゼン二無
水物、アゾベンゼンテトラカルボン酸二無水物、アゾキ
シベンゼンテトラカルボン酸二無水物、N,N‐(3,
4‐ジカルボキシフェニル)‐N‐メチルアミン二無水
物、ビス‐(3,4‐ジカルボキシフェニル)‐フェニ
ルホスホネート二無水物、ビス‐(3,4‐ジカルボキ
シフェニル)‐フェニルホスフインオキシド二無水物、
ビス‐(3,4‐ジカルボキシフェニル)‐テトラメチ
ルジシロキサン二無水物、ビス‐(3,4‐ジカルボキ
シフェニル)‐ジエチルシラン二無水物、等があげら
れ、これらは単独または2種以上を混合して用いられ
る。
【0011】本発明の方法では、通常、Yが
【化7】 である化合物が多用され、これらの基を有する芳香族テ
トラカルボン酸二無水物を使用して十分本発明の目的が
達せられる。特に好ましくは、3,3′,4,4′‐ベ
ンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物及び3,3′,
4,4′‐ビス−ジカルボキシフェニルエーテル二無水
物を用いる。
【0012】
【0013】
【0014】本発明の方法における芳香族ポリアミド酸
は、前記の2種の芳香族ジアミンと前記の芳香族テトラ
カルボン酸二無水物のなかから選ばれた1種以上とを次
のように反応させて末端酸無水物または末端アミンであ
る芳香族ポリアミド酸として得られる。
【0015】すなわち、芳香族テトラカルボン酸無水
物を、極性溶媒中に懸濁させ、芳香族ジアミン溶液を添
加して、0〜100℃の温度、好ましくは0〜40℃の
温度で反応させる。
【0016】使用する溶媒は、N,N′‐ジメチルアセ
トアミド、N‐メチルピロリドン、N,N′‐ジエチル
アセトアミド、N,N′‐ジメチルメトキシアセトアミ
ド、N‐アセチル‐2‐ピロリドン、ジメチルスルホキ
シド、N‐メチル‐ε‐カプロラクタム、ヘキサメチル
リン酸トリアミド、N,N,N′,N′‐テトラメチル
尿素、ジメチルホルムアミド、スルホラン等の極性溶媒
で、これらは無水のものを使用する。またその使用量は
ポリマー濃度が5〜40重量%、好ましくは10〜25
重量%の範囲になるよう定められる。
【0017】この反応において、芳香族テトラカルボン
酸二無水物に対して、0.5〜0.99モル比の芳香族
ジアミンを使用すれば、末端酸無水物ポリアミド酸、一
方、芳香族ジアミンに対して、0.5〜0.99モル比
の芳香族テトラカルボン酸無水物を使用すれば末端アミ
ンポリアミド酸を得ることができる。本発明の方法にお
いては、芳香族ポリアミド酸はいずれであってもよい。
【0018】以上のような方法により合成して得られた
芳香族ポリアミド酸含有の溶液に、前記の2種の芳香族
ジアミンの混合物とイソおよび/またはテレフタル酸ジ
クロライドを加えて共重合を行なう。通常、芳香族ポリ
アミド酸溶液に芳香族ジアミンの混合物を加え、充分均
一に撹拌した後、上記酸ジクロライドを、徐々に添加
し、−20〜40℃の温度、好ましくは、−10〜20
℃の温度で実施される。
【0019】共重合に際しては、先に合成した芳香族ポ
リアミド酸が末端アミンの場合にはイソおよび/または
テレフタル酸ジクロライドに対して0.5〜0.99モ
ル比の芳香族ジアミンを使用する。また、芳香族ポリア
ミド酸が末端酸無水物の場合には芳香族ジアミンに対し
て0.5〜0.99モル比の上記酸ジクロライドを使用
する。
【0020】反応の過程で生ずる塩酸の除去にはトリメ
チルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、
トリブチルアミンのような脂肪族第3級アミン類、ピリ
ジン、ピコリン、ルチジンのような環状有機塩基、エチ
レンオキシド、プロピレンオキシドなどのような有機オ
キシド化合物類が使用される。反応は、添加した上記
ジクロライドの全量が溶解したのち10分から2時間で
終了する。共重合反応は本質的に芳香族ジアミン混合物
および末端アミンのポリアミド酸と上記酸ジクロライド
との反応、または芳香族ジアミンと末端酸無水物のポリ
アミド酸および上記酸ジクロライドとの反応である。
【0021】上記の芳香族ポリアミド酸論平均分子
量は原料である芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン
酸二無水物のモル比によって定められる。好ましい理論
平均分子量は800〜20,000の範囲である。しか
し、実際に得られる芳香族ポリアミド酸の固有粘度はそ
れらを合成する条件によって異なる。一般的には、高純
度原料の使用、適切な原料モル比、適切な反応温度等
は、目的ポリマーの固有粘度を高める主因子である。芳
香族ポリアミド酸の固有粘度は理論計算に基づく平均分
子量が3,000のとき、ポリマー構造および合成条件
により変化するが、0.25〜0.32の範囲にある。
さらに共重合反応後の目的ポリマーの固有粘度は芳香族
ポリアミド−ポリアミド酸共重合体合成時の条件および
それらの構造に依存するが通常0.5〜2.0の範囲に
ある。一般的には高純度原料の使用、適切なポリアミド
−ポリアミド酸共重合体を合成する時の原料モル比、低
反応温度等により高くなる。ついで、得られた芳香族ポ
リアミド−ポリアミド酸共重合体のポリアミド酸部のイ
ミド化は溶液中における液相イミド化または固相で加熱
する固相熱イミド化のいずれかで行なわれる。さらに、
液相イミド化には化学的脱水剤を用いる液相化学的イミ
ド化と、共沸溶媒を用いて行なう共沸イミド化とがあ
る。
【0022】化学的イミド化は無水酢酸または無水プロ
ピオン酸をポリアミド−ポリアミド酸共重合体溶液に添
加し、反応温度0〜120℃、好ましくは0〜80℃で
触媒存在下もしくは無触媒で実施される。この際使用さ
れる触媒としてはトリエチルアミン、トリブチルアミ
ン、ピリジン、ピコリン、ルチジン、N,N′‐ジエチ
ルアニリン等の第3級有機塩基が挙げられる。
【0023】共沸イミド化はポリアミド−ポリアミド酸
共重合体溶液を40〜200℃に加熱し、常圧もしくは
減圧下にトルエン、キシレン、クロルベンゼン等の存在
下で共沸により水を除去することにより実施される。
【0024】以下、実施例および比較例により本発明を
説明する。 (実施例1)3,3′,4,4′‐ベンゾフェノンテト
ラカルボン酸二無水物37.48g(0.1164モ
ル)を、撹拌器、内部温度計、圧力平衡装置を有する滴
下漏斗および窒素導入管を取付けた容量1lの反応容器
中で窒素雰囲気下に無水のN,N′‐ジメチルアセトア
ミド80g中に懸濁させた。次に無水のN,N′‐ジメ
チルアセトアミド80g中に4,4′‐ジアミノジフェ
ニルエーテル10.0g(0.05モル)およびm‐フ
ェニレンジアミン5.4g(0.05モル)を溶解した
液を10〜20℃で滴下し、その際3,3′,4,4′
‐ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物は徐々に溶
解し粘稠な溶液となる。その後で、反応混合物を20〜
25℃で1時間撹拌する。理論計算に基づく平均分子量
3000のポリアミド酸溶液が得られる。このポリアミ
ド酸の固有粘度は0.29であった。更に得られたポリ
アミド酸溶液の1部を抜き取り無水酢酸と処理しイミド
化したものを分離乾燥し赤外吸収スペクトルの測定を行
ない1775cm-1にイミド基に起因する明瞭な吸収を得
た。これは芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸二
無水物との反応により芳香族ポリアミド酸が生成し、脱
水反応後芳香族ポリイミドに変化したことを示してい
る。
【0025】次いで無水のN,N′‐ジメチルアセトア
ミド140gに溶解した4,4′‐ジアミノジフェニル
エーテル18.10g(0.0905モル)およびm‐
フェニレンジアミン9.77g(0.0905モル)を
添加し充分混合したのち反応器を冷却し固体状のイソフ
タル酸ジクロライド33.41g(0.165モル)を
−5°〜0℃で添加した。0〜5℃にて1時間撹拌を続
けた後、無水のN,N′‐ジメチルアセトアミド50g
に溶解したプロピレンオキサイド22.90g(0.3
95モル)を添加しさらに4時間20〜25℃で撹拌し
た。途中粘度調整のため70gの無水のN,N′‐ジメ
チルアセトアミドを加えた。得られたポリアミド−ポリ
アミド酸共重合体の固有粘度は0.82であった。理論
計算に基づくポリアミドの平均分子量は3000であ
る。
【0026】上記ポリアミド−ポリイミド酸共重合体溶
液に無水酢酸35.62g(0.349モル)およびβ
‐ピコリン1.62g(0.0175モル)を添加した
後、40℃〜50℃にて6時間撹拌してポリアミド−ポ
リイミド共重合体の懸濁液を得た。得られた懸濁液を高
速撹拌下の水中に徐々に投入して重合体を充分に粉砕し
た後、水洗、脱水を行ない、続いて120℃、12時間
減圧乾燥したポリアミドとポリイミドの重量比が1であ
るポリアミド−ポリイミド共重合体の黄色粉末100.
0gを得た。得られた重合体粉末の350℃における高
下式フローテスターによる溶媒粘度の測定結果は7.0
×104 ポイズで、溶媒成形用樹脂として充分実用レベ
ルにあった。
【0027】(比較例1)実施例1と同様の方法で3,
3′,4,4′‐ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物38.03g(0.118モル)と4,4′‐ジア
ミノジフェニルエーテル20.00g(0.100モ
ル)からポリアミド酸溶液を合成し、さらに4,4′‐
ジアミノジフェニルエーテル34.42g(0.172
モル)を加えた後、イソフタル酸ジクロライド31.2
6g(0.154モル)を加えて単一芳香族ジアミンか
らなる固有粘度0.80のポリアミド−ポリアミド酸共
重合体を合成しさらにイミド化を行ないポリアミドとポ
リイミドの重量比が1であるポリアミド−ポリイミド共
重合体を合成し、350℃にて高下式フローテスターに
よる溶融粘度を測定し、1.70×104 ポイズを得
た。この値は溶融成形用樹脂としては不適当である。
【0028】(比較例2)実施例1と同様の方法でm‐
フェニレンジアミンを単一芳香族ジアミンとするポリア
ミド−ポリイミド共重合体を合成した。得られたポリア
ミド−ポリイミド共重合体の固有粘度および溶融粘度を
表1に示す。表1において η inh:固有粘度を示し、次式により算出される。
【数1】 上式において ln 自然対数 η1 =溶液(N,N′‐ジメチルアセトアミド中の重合
体の0.5重量%)の粘度 ηo =溶剤(N,N′‐ジメチルアセトアミド)の粘度 C =溶剤100ml当りの重合体のgで表わされた重合
体溶液濃度 粘度測定は35℃で行なわれる。 η:350℃において高下式フローテスターで測定した
溶融粘度(単位:ポイズ)
【0029】 (実施例2〜) 実施例1と同様の方法で、芳香族ポリアミド酸を表1に
示すようにそれぞれ混合して得た芳香族ジアミンの混合
物と芳香族テトラカルボン酸二無水物の混合物から合成
し、さらに表1に示すようにそれぞれ混合して得た芳香
族ジアミンの混合物と混合しさらにイソおよび/または
テレフタル酸ジクロライドを反応させ芳香族ポリアミド
−ポリアミド酸共重合体となし、次いでイミド化して芳
香族ポリアミド−ポリイミド共重合体を得た。得られた
芳香族ポリアミド酸ブロックおよび芳香族ポリアミド−
ポリアミド酸共重合体の固有粘度および得られた芳香族
ポリアミド−ポリイミド共重合体の溶融粘度を表1に示
す。
【表1】
【0030】(比較例3)比較例1および2と同一の組
成である4,4′‐ジアミノジフェニルエーテルおよび
m‐フェニレンジアミンを単一芳香族ジアミンとするポ
リアミド−ポリアミド酸共重合体を合成した両者のモル
組成が1:1になるように混合し、充分に撹拌して均一
なポリアミド−ポリアミド酸共重合体の均一混合液を得
た。これを無水酢酸にて処理して芳香族ジアミンが単一
でありポリアミドとポリイミドの重量比で1であるポリ
アミド−ポリイミド共重合体の混合物を得た。4,4′
‐ジアミノジフェニルエーテルを単一芳香族ジアミン成
分とするポリアミド−ポリアミド酸の固有粘度は0.8
1であり、m‐フェニレンジアミンよりなる共重合体の
それは0.63であった。混合物であるポリアミド−ポ
リイミド共重合体の350℃における高下式フローテス
ターによる溶融粘度は250×104 ポイズであった。
【0031】
【発明の効果】本発明の方法で得られた芳香族ポリアミ
ド−ポリイミド共重合体は300〜400℃の温度領域
において良好な熱安定性および流動性を有し、押出また
は射出成形に適する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン
    酸二無水物とを反応させて芳香族ポリアミド酸溶液を
    得、ついでこの溶液に芳香族ジアミンとイソおよび/ま
    たはテレフタル酸ジクロライドを加えて反応させて得ら
    れる芳香族ポリアミド−ポリアミド酸共重合体を引き続
    きイミド化させて、芳香族ポリアミド−ポリイミド共重
    合体を製造するに際して、芳香族ジアミンとして、10
    −90モル%の4,4´‐ジアミノジフェニルエーテル
    と90−10モル%のm−フェニレンジアミンの混合物
    を使用することを特徴とする溶融成形時の流動性の優れ
    たポリアミド−ポリイミド共重合体の製造法。
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