JPH07100694B2 - 不飽和イミド化合物 - Google Patents

不飽和イミド化合物

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JPH07100694B2
JPH07100694B2 JP62282125A JP28212587A JPH07100694B2 JP H07100694 B2 JPH07100694 B2 JP H07100694B2 JP 62282125 A JP62282125 A JP 62282125A JP 28212587 A JP28212587 A JP 28212587A JP H07100694 B2 JPH07100694 B2 JP H07100694B2
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浩 井上
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、付加重合性(架橋性)のアリル末端基を有
する特定の不飽和イミド化合物に係るものであり、各種
の熱硬化成形品などの原材料としての用途を有し、また
この不飽和イミド化合物が有機溶媒に溶解した溶液組成
物は、種々の材料を接合することができる耐熱性接着
剤、種々の充填材、補強材などを含有する複合材料に使
用するマトリックス樹脂としての用途を有し、この発明
の不飽和イミド化合物を硬化して得られた各種の製品
は、耐熱性が極めて良好である。
〔従来技術の説明〕
低分子量のポリイミド樹脂は、優れた耐熱性を有するこ
とから、成形品や繊維強化複合材料のマトリックス樹脂
として従来から使用されている。
しかし、従来公知のポリイミド樹脂(特に芳香族ポリイ
ミド)は、一般に有機溶媒に対する溶解性が低いので、
ポリイミド前駆体であるポリアミック酸の溶液として種
々の用途に使用されていたが、そのポリアミック酸は、
縮合タイプのポリマーであり、製品の製造におけるポリ
マーの硬化時の生成水(反応水)などの脱ガスのために
種々の問題が生じていた。
それらの問題を解決するために、最近、例えば、(a)
ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸二無水物などの芳香族テトラカルボン酸二無水物
と、(b)芳香族ジアミンと、(c)不飽和型の反応性
化合物とを反応させて得られた、不飽和末端基を有する
付加型のポリイミド樹脂が、特開昭59−167569号公報、
特開昭60−250030号公報、特開昭60−260624号公報、特
開昭60−260625号公報、特開昭61−247733号公報、特開
昭62−29584号公報などにおいて、提案された。
しかしながら、前記の公知のポリイミド樹脂は、特殊で
高価な特定のジアミン化合物を使用して製造しなければ
ならなかったり、そのポリマーの有機溶媒への溶解性が
必ずしも高くないものであったり、また、ポリイミド溶
液の調製において特殊な高沸点の有機溶媒を使用しなけ
ればならなかったり、あるいは、ポリイミド樹脂の硬化
物が二次転移温度が低かったりとの問題を有していたの
である。
また、特開昭56−118061号公報にはビフェニルテトラカ
ルボン酸ジイミド化合物〔末端はアリル基(allyl)ま
たはグリシジル基〕が提案されているが、イミド化合物
の硬化温度が高かったり、硬化速度が遅かったり、硬化
物の耐熱性が低かったりする問題を有していたのであ
る。
〔発明が解決しようとする問題点」 本発明の目的は、前述の種々の問題点を有さない、二次
転移温度の高い硬化物を形成することができる付加重合
型イミド化合物(不飽和イミド化合物)を、新らたに提
供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、2,3,3′,4′−ビフェニルテトラカルボン
酸類及び/または3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカル
ボン酸類と、ビニル基含有芳香族モノアミンとを有機溶
媒中で反応させて得られる、一般式(I)または一般式
(II) 〔Rは2価の芳香族基を表わす〕 で示される不飽和イミド化合物に関する。
この発明の不飽和イミド化合物は、2,3,3′,4′‐ビフ
ェニルテトラカルボン酸類お′‐および/または3,3′,
4,4′‐ビフェニルテトラカルボン酸類とビニル基含有
芳香族モノアミンとを概略等しい当量となるように使用
して、有機極性溶媒中で反応させて得られる末端にビニ
ル基を有するイミド化合物である。
前記の2,3,3′,4′‐ビフェニルテトラカルボン酸類
は、2,3,3′,4′‐ビフェニルテトラカルボン酸、2,3,
3′,4′‐ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(a-BPD
A)、あるいは、それらの酸化合物の低級アルコールエ
ステル又は塩などの酸誘導体であり、特に、2,3,3′,
4′‐ビフェニルテトラカルボン酸二無水物が最適であ
る。
また、前記の3,3′,4,4′‐ビフェニルテトラカルボン
酸類は、3,3′,4,4′‐ビフェニルテトラカルボン酸、
3,3′,4,4′‐ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(s
-BPDA)、あるいは、それらの酸化合物の低級アルコー
ルエステル又は塩などの酸誘導体であり、特に、3,3′,
4,4′‐ビフェニルテトラカルボン酸二無水物が最適で
ある。
この発明においては、前記3,3′,4,4′‐ビフェニルテ
トラカルボン酸類の一部(好ましくは30モル%以下、特
に好ましくは20モル%以下、さらに好ましくは10モル%
以下)が、他の芳香族テトラカルボン酸類、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
(BTDA)、ピロメリット酸二無水物(PMDA)、2,2-ビス
(3′,4′‐ジカルボキシフェニル)プロパン二無水
物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)メタン二無水
物、ビス(3,4-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)チオエーテル二
無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ホスフィン
二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン
二無水物など、あるいは、脂肪族テトラカルボン酸類、
例えば、ブタンテトラカルボン酸二無水物などと置換さ
れていてもよい。
前記のビニル基含有芳香族モノアミン化合物は、炭素−
炭素二重結合(エチレン基)からなる付加重合性の不飽
和基(架橋基)、モノアミノ基(第1級アミノ基)、並
びに、芳香核を同時に有しており、隣接する一対のカル
ボキシル基と反応してイミド結合を形成しうる反応性不
飽和芳香族モノアミン化合物である。
その不飽和芳香族モノアミン化合物の例として、例え
ば、m-アミノスチレン、p-アミノスチレン、m-アミノ−
α−メチルスチレン、1-イソプロペニル−3-(2-アミノ
イソプロピル)ベンゼン、1-イソプロペニル−4-(2-ア
ミノイソプロピル)ベンゼンなどの芳香族モノアミノ化
合物を好適に挙げることができ、この発明では、前記の
不飽和芳香族モノアミン化合物が単独で使用されてもよ
く、また、それらのモノアミノ化合物が複数の種類につ
いて併用されていてもよい。
本発明の不飽和イミド化合物を製造する際に使用される
有機極性溶媒は、例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、
N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル−2-ピロリドン
(NMP)、N-メチルカプロラクタムなどのアミド系溶
媒、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルフォスホルア
ミド、ジメチルスルホン、テトラメチレンスルホン、ジ
メチルテトラメチレンスルホンなどの硫黄原子を含有す
る溶媒、クレゾール、フェノールなどのフェノール系溶
媒、ピリジン、エチレングリコール、テトラメチル尿素
などの其の他の溶媒を挙げることができる。
この発明の不飽和イミド化合物は、例えば、前述のよう
な2,3,3′,4′‐および/または3,3′,4,4′‐ビフェニ
ルテトラカルボン酸(特に、この酸二無水物)と、不飽
和モノアミンとが、酸無水基(または隣接するジカルボ
ン酸基)の当量とアミノ基の当量とにおいてほぼ等量と
なるように使用して、各成分を、前述の有機極性溶媒中
で約100℃以下、特に80℃以下の反応温度で反応させて
『アミド−酸結合を有する反応物』を生成し、次いで、
そのアミド−酸結合を有する化合物(アミック酸化合物
ともいう)を、約0〜140℃の低温でイミド化剤を添加
する方法によるか、あるいは140〜250℃の高温に加熱す
る方法によるかして、脱水・環化させて、末端に付加重
合性の不飽和基を有する不飽和イミド化合物を生成する
方法で得ることができる。
不飽和イミド化合物の特に好ましい製法は、例えば、2,
3,3′,4′‐および/または3,3′,4,4′‐ビフェニルテ
トラカルボン酸二無水物と、不飽和モノアミン化合物と
を前述のアミド系の有機極性溶媒中に均一に溶解し、約
5〜60℃の反応温度で1〜120分間攪拌しながら反応さ
せてアミック酸化合物を生成した後、その反応液を140
〜250℃、特に好ましくは150〜200℃の温度まで昇温さ
せて、その温度で5〜180分間攪拌して、前記のアミッ
ク酸化合物をイミド化反応させて不飽和イミド化合物を
生成させ、最後に、反応液を室温付近まで冷却する方法
を挙げることができる。前記の反応において、全反応工
程を窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガスの雰囲気
で行うことが好適である。
この発明の不飽和イミド化合物としては、N,N′−ジ
(3−ビニルフェニル)−2,3,3′,4′−ビフェニルテ
トラカルボン酸ジイミド、N,N′−ジ(3−ビニルフェ
ニル)−3,4,3′,4′−ビフェニルテトラカルボン酸ジ
イミドなどを挙げることができる。
前述のようにして生成した不飽和イミド化合物は、粉末
状の生成物として単離するか、または反応液を水等に注
ぎ込んで、粉末状の生成物として単離する。単離した粉
末をそのまま使用してもよく、また、その反応液をその
まま、あるいは、適宜濃縮または希釈して、不飽和イミ
ド化合物の溶液組成物として使用してもよい。
この溶液組成物は、成形品の製造、積層品の製造などに
おける原料として使用したり、接着剤として使用した
り、あるいは、適当な強化繊維材料に含浸させて複合材
料を製造するための原料として使用することができる。
この不飽和イミド化合物は、不飽和イミド化合物の融点
より高い温度、好ましくは200〜400℃、特に好ましくは
220〜380℃の温度で、0〜50kg/cm2の圧力下で、約1〜
30時間、特に1.5〜25時間、高温熱処理することによっ
て、熱硬化された物品を得ることができる。
この不飽和イミド化合物は、前述の反応に使用された有
機極性溶媒などに均一に溶解された溶液組成物となし、
そして、その溶液組成物を繊維などの基材に含浸させた
り、基材に塗布したりして、次いで、その溶液組成物か
ら約50〜200℃の温度で溶媒を除去した後、または溶媒
を除去しながら、好ましくは200〜400℃、特に好ましく
は220〜380℃の温度で、約1〜30時間、特に1.5〜25時
間、高温熱処理することによって、熱硬化された物品を
得ることができる。
この発明の不飽和イミド化合物から形成された熱硬化さ
れた物品は、熱分解開始温度が360℃以上であり、しか
も、二次転移温度(Tg)が250℃以上であるので、優れ
た耐熱性を有している。
なお、この発明の不飽和イミド化合物は、熱硬化する際
に、ラジカル重合触媒、カチオン重合触媒または有機金
属触媒の存在下に熱硬化させることもできる。
また、この発明の不飽和イミド化合物は、末端に不飽和
基を有する末端変性イミドオリゴマーの溶液組成物に適
当な量添加して、その末端変性イミドオリゴマーの架橋
助剤として使用することもできる。
〔実施例〕
以下、実施例を示し、この発明をさらに詳しく説明す
る。
実施例1 200mlのフラスコに、 (a)2,3,3′,4′‐ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物(a−BPDA)14.62g(0.05モル) (b)4−アミノスチレン(SA)11.9g (0.1モル)、および、 (c)N-メチル−2-ピロリドン(NMP)106g を仕込み、窒素気流中、50℃で1時間攪拌して、アミッ
ク酸化合物を生成させ、次いで、その反応液を185℃に
昇温し、その温度で1時間攪拌して不飽和イミド化合物
を生成させた。
その反応液を室温(約25℃)まで冷却した後、水中に投
じて粉末状の不飽和イミド化合物を析出させ、その析出
した不飽和イミド化合物をろ別した後、25℃のメタノー
ルで2回洗浄し、減圧・乾燥して、精製された不飽和イ
ミド化合物を得た。
この不飽和イミド化合物は、赤外線吸収分析のチャート
が第1図に示す。1780cm-1と1720cm-1にイミド基に由来
する吸収を、1645cm-1にビニル基に由来する吸収を示し
た。核磁気共鳴スペクトル(1H、270Hz)において5.2〜
6.9ppmにビニル基にプロトン(6H),7.1〜8.3ppmに芳香
族のプロトン(14H)の吸収を示した。元素分析は、C
=77.2%,H=3.9%、N=5.8%,O=13.1%の値を示し
た。その物性(溶解性、融点など)を第1表に示す。
前述のようにして得られたN,N′−ジ(3−ビニルフェ
ニル)−2,3,3′,4′−ビフェニルテトラカルボン酸ジ
イミド(粉末)を、箱型の金型(長さ;100mm、幅;20m
m)に入れ、250℃に加熱し、不飽和イミド化合物を融解
させた後、10kg/cm2で加圧し、その加圧下に330℃まで
昇温し、15分間その温度に維持して熱処理してから冷却
して、成形品(長さ;100mm、幅;20mm、厚さ;0.3mm)を
取り出した。
この成形品の熱分解開始温度および二次転移温度などを
第1表に示す。
実施例2 酸二無水物として3,3′,4,4′‐ビフェニルテトラカル
ボン酸二無水物(s−BPDA)を使用したほかは、実施例
1と同様にして、不飽和イミド化合物を製造した。
この不飽和イミド化合物であるN,N′−ジ(3−ビニル
フェニル)−3,4,3′,4′−ビフェニルテトラカルボン
酸ジイミドは、赤外線吸収分析のチャートを第1図に示
す。1780cm-1と1720cm-1にイミド基に由来する吸収を、
1645cm-1にビニル基に由来する吸収を示した。元素分析
は、C=77.5%,H=4.1%,N=5.5%,O=12.9%の値を示
した。その物性(溶解性、融点など)を第1表に示す。
また、実施例1と同様にして成形品を成形した。その成
形品の熱分解開始温度および二次転位点などを第1表に
示す。
〔本発明の作用効果〕 この発明の不飽和イミド化合物は、その融点が比較的低
いので、種々の用途に好適に使用することができ、この
不飽和イミド化合物を熱硬化して得られた成形物の耐熱
性も極めて優れているのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例1で得られた不飽和イミド化合物の赤
外線吸収分析のチャートであり、、第2図は、実施例2
で得られた不飽和イミド化合物の赤外線吸収分析のチャ
ートである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2,3,3′,4′−ビフェニルテトラカルボン
    酸類及び/または3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカル
    ボン酸類と、ビニル基含有芳香族モノアミンとを、有機
    溶媒中で反応させて得られる、一般式(I)または一般
    式(II) 〔Rは2価の芳香族基を表わす〕 で示される不飽和イミド化合物。
JP62282125A 1987-11-10 1987-11-10 不飽和イミド化合物 Expired - Lifetime JPH07100694B2 (ja)

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US6958192B2 (en) 2002-04-05 2005-10-25 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Polyimides from 2,3,3′,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and aromatic diamines

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