JPH0725885B2 - ポリイミドチオエ−テルの製造方法 - Google Patents

ポリイミドチオエ−テルの製造方法

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JPH0725885B2
JPH0725885B2 JP61266685A JP26668586A JPH0725885B2 JP H0725885 B2 JPH0725885 B2 JP H0725885B2 JP 61266685 A JP61266685 A JP 61266685A JP 26668586 A JP26668586 A JP 26668586A JP H0725885 B2 JPH0725885 B2 JP H0725885B2
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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、エレクトロニクス,輸送機器および航空機材
料等の分野で使用可能なポリイミドチオエーテルの製造
方法に関する。
[従来の技術] 従来、ポリイミド樹脂は優れた耐熱性とともに、優れた
電気的,機械的特性を有し、広く工業材料として使用さ
れてきた。しかしこれらの多くのポリイミド樹脂、たと
えばピロメリット酸無水物または、その同族体とジアミ
ンから得られる公知の耐熱性ポリイミド樹脂は耐熱性に
優れるが熱的に不融であり、通常の成形加工機を用いて
加工することは困難であった。
このため、溶融状態で加工できることをめざし、種々の
ポリマー構造の分子設計が検討され、種々のポリエーテ
ルイミドおよびポリイミドチオエーテルが提案されてい
る。(たとえば、H.D.BurksらJournal of Applied Poly
mer Science、30巻、2401ページ、1985年) ポリイミドチオエーテルを製造する方法としてEvans等
(Polymer Preprints、25巻、268ページ、1984年)は、
3−ニトロフタル酸無水物および4−ニトロフタル酸無
水物を出発原料に例えば以下に示す様な5段階のプロセ
スを経由する方法を提案している。
(1)第1プロセス(4−ニトロ−N−フェニルフタル
イミドの合成) (2)第2プロセス(4,4′−ビス(N−フェニルフタ
ルイミド)スルフィドの合成) (3)第3プロセス(加水分解反応) (4)第4プロセス(酸無水物化反応) (5)第5プロセス(ポリイミドチオエーテルの製造) このようにして製造されたポリイミドチオエーテルは、
熱的および耐酸化性がきわめて良好であり、かつ加工性
の1つの目安となるガラス転移温度がジアミンの種類に
より118℃〜280℃の範囲にあることから工業的に使用で
きる材料として期待されるものである。
しかしながら該報告による方法では、5段階のプロセス
を経るため、例えば各プロセスの収率を90%と仮定して
も最終収率は59%まで低下するとか、設備および作業が
複雑になるとかの工業的に製造する上で不利な点があっ
た。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明の目的は、エレクトロニクス,輸送機および航空
機材料等の分野で使用可能なポリイミドチオエーテルを
製造するに際し工業的に製造する上で不利な点がある従
来の5段階プロセスにかわり、2段階に簡便な製造方法
を提供することにある。
[問題点を解決するための手段] 本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意努力し、
3−ニトロフタル酸無水物または4−ニトロフタル酸無
水物と芳香族ジアミンまたは芳香族ジイソシアナートか
ら合成されるジニトロ化合物とスルフィド化剤とを有機
溶媒で反応させることによりわずか2段階のプロセスで
合成できることを見い出し本発明を完成するに至った。
即ち本発明は、一般式(1) (式中、Arは芳香族化合物を、−S−の結合位置は3,
3′−位または、4,4′−位を、nは3以上の整数を表わ
す) で表わされる主鎖にイミド環構造と硫黄を含有する芳香
族系ポリイミドチオエーテルを合成するに際し、3−ニ
トロフタル酸無水物または、4−ニトロフタル酸無水物
と芳香族ジアミンまたは芳香族ジイソシアナートから合
成される一般式(2) (式中、Arは芳香族化合物を、−NO2−の結合位置は3,
3′−位または、4,4′−位を表わす) で表わされるジニトロ化合物とスルフィド化剤とを、有
機溶媒中で反応させることにより、一般式(1)で表わ
されるポリイミドチオエーテルを2段階という短縮され
たプロセスで製造することを可能とするものである。
本発明で用いられるスルフィド化剤としては、硫化アル
カリ金属化合物およびイオウ源と水酸化アルカリ金属化
合物の併用等が挙げられる。
硫化アルカリ金属化合物としては、硫化リチウム,硫化
ナトリウム,硫化カリウム,硫化ルビジウム,硫化セシ
ウムおよびこれらの混合物が含まれる。
イオウ源としては、水硫化アルカリ金属化合物,硫化水
素チオアミド,チオ尿素,チオカルバネート,チオカル
ボン酸,二硫化炭素,チオカルボキシレート,イオウ,
五硫化リン等が挙げられる。特に水硫化アルカリ金属化
合物としては、水硫化リチウム,水硫化ナトリウム,水
硫化カリウム,水硫化ルビジウム,水硫化セシウムおよ
びこれらの混合物が含まれる。
又水酸化アルカリ金属化合物としては、水酸化カリウ
ム,水酸化ナトリウム,水酸化リチウム,水酸化セシウ
ムおよびこれらの混合物が挙げられ、水酸化ナトリウム
が特に好ましい。
本発明に使用される芳香族ジアミンとしては、メタフェ
ニレンジアミン,パラフェニレンジアミン,3,3′−ジア
ミノビフェニル、4,4′−ジアミノビフェニル,3,3′−
メチレンジアニリン,4,4′−メチレンジアニリン,4,4′
−エチレンジアニリン,3,3′−オキシジアニリン,4,4′
−オキシジアニリン,3,4′−オキシドアニリン,3,3′−
チオジアニリン,4,4′−チオジアニリン,3,3′−カルボ
ニルジアニリン,4,4′−カルボニルジアニリン,3,3′−
スルホニルジアニリン,4,4′−スルホニルジアニリン,
1,4−ナフタレンジアミン,1,5−ナフタレンジアミン,2,
6−ナフタレンジアミン等を例示することができる。
芳香族ジイソシアナートとしては前記芳香族ジアミンの
ジイソシアナート等を例示することができる。
[作用] 本発明の方法による3−ニトロフタル酸無水物または、
4−ニトロフタル酸無水物と芳香族ジアミンまたは、芳
香族ジイソシアナートから一般式(2)で表わされるジ
ニトロ化合物の合成は、一般には無水の有機溶媒中で、
不活性ガス、例えば、窒素の気流化あるいは減圧下で副
生するH2OガスまたはCO2ガスを除去しながら約20〜300
℃、好ましくは50〜250℃の温度で約1〜20時間加熱し
て行われる。
3−ニトロフタル酸無水物または4−ニトロフタル酸無
水物に対する芳香族ジアミンまたは芳香族ジイソシアナ
ートのモル比は特に制限はないが1/2モル等量使用する
のが合理的である。
このようにして得られた一般式(2)で表わされるジニ
トロ化合物とスルフィド化剤から一般式(1)で表わさ
れるポリイミドチオエーテルを得る反応は、一般に無水
の有機溶媒中で、不活性ガス、たとえば窒素の気流下20
〜200℃の温度で約1時間〜20時間加熱して行われる。
スルフィド化剤の使用量は、ジニトロ化合物1モルに対
してイオウ元素が0.7〜1.3モルであることが好ましく、
特に0.9〜1.10の範囲が好ましい。
一般には、重合反応開始時における原料モノマー(ジニ
トロ化合物+スルフィド化剤)濃度は50〜400g/溶媒
の範囲が選択される。
一般式(1)および(2)で表わされる物質を製造する
際に使用される有機溶媒としては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
ロリドン等のアミド系溶媒、ジメチルスルホキシド,ジ
フェニルスルホン,スルホラン等のイオウ系溶媒、ニト
ロベンゼン,クレゾール等のベンゼン系溶媒等を例示す
ることができる。
[実施例] 以下に本発明の方法を実施例によって示すがこれらによ
って本発明が限定されるものではない。
実施例1 一般式(2)で表わされるジニトロ化合物の製造は、以
下の様に行った。
攪拌機,温度計,窒素導入管を備えた500mlフラスコに
4−ニトロフタル酸無水物19.30g(0.10モル),m−フェ
ニレンジアミン5.40g(0.05モル),N−メチル−2−ピ
ロリドン200mlを加え、窒素雰囲気下190℃で6時間加熱
攪拌し、析出してきた黄色結晶をロ過し、メタノールで
洗浄後真空乾燥しジニトロ化合物を得た。収量21.95g
(収率96%)。
一般式(1)で表わされるポリイミドチオエーテルの製
造は前記のジニトロ化合物を用い以下の様に行った。
攪拌機,温度計,窒素導入管を備えた200mlフラスコ
に、硫化ナトリウム9水塩.40g(0.01モル)およびN−
メチル−2−ピロリドン80mlを加え窒素雰囲気下200℃
まで加熱し共沸蒸留により水を除去した。
続いて60℃まで冷却した後、先に得たジニトロ化合物4.
58g(0.01モル)を加え、6時間60℃で加熱攪拌した。
室温まで冷却したのち、1のメタノール溶液に投入し
ポリマーを沈澱させ、沈澱物を水,アセトンで洗浄し、
100℃で12時間真空乾燥して淡黄色の粉末を得た。収量
3.65g(収率92%)。
このポリマーの固有粘度は0.50(0.5g/dl−H2SO4,25
℃)であり、赤外線吸収スペクトル(KBr錠剤法)は178
0cm-1,1720cm-1(イミド基にもとずく)および750cm-1
(チオエーテル基にもとずく)にポリイミドチオエーテ
ルの特性吸収を示した。
実施例2 m−フェニルジアミンのかわりに4,4′−オキシジアニ
リンを使用した以外は全く実施例1と同様の方法で行い
淡黄色のポリマーを得た。収量4.30g(収率88%)。
このポリマーの固有粘度は0.62(0.5g/dl−m−クレゾ
ール,25℃)であり、赤外線吸収スペクトル(KBr錠剤
法)は1780cm-1,1720cm-1および750cm-1にポリイミドチ
オエーテルにもとずく特性吸収を示した。
実施例3 4−ニトロフタル酸無水物のかわりに3−ニトロフタル
酸無水物を使用した以外は全く、実施例1と同様の方法
で行い褐色のポリマーを得た。収量3.30g(収率83
%)。
このポリマーの固有粘度は0.56(0.5g/dl−H2SO4,25
℃)であり、赤外線吸収スペクトル(KBr錠剤法)は178
0cm-1,1720cm-1およい750cm-1にポリイミドチオエーテ
ルにもとずく特性吸収を示した。
実施例4 実施例1と同様の装置,方法によって、3−ニトロフタ
ル酸無水物19.30g(0.10モル),P−フェニレンジイソシ
アナート8.00g(0.05モル)をN−メチル−2−ピロリ
ドン200ml中で窒素気流下140℃で4時間反応させ、ジニ
トロ化合物を得た。収量22.45g(収率98%)。
続いて硫化ナトリウム・9水塩2.40g(0.01モル)およ
びN−メチル−2−ピロリドン80mlを加え実施例1と同
様に水を除去したのち、先に得たジニトロ化合物4.58g
(0.01モル)を加え、180℃で6時間反応させ実施例1
と同様にして褐色の粉末を得た。
収量3.37g(収率85%)。
このポリマーの固有粘度は0.35(0.5g/dl−H2SO4・25
℃)であり、赤外線吸収スペクトル(KBr錠剤法)は178
0cm-1,1720cm-1および750cm-1にポリイミドチオエーテ
ルにもとずく特性吸収を示した。
実施例5 3−ニトロフタル酸無水物のかわりに4−ニトロフタル
酸無水物を使用した以外は全く実施例4と同様の方法で
行い淡黄色のポリマーを得た。収量3.70g(収率93
%)。
このポリマーの固有粘度は0.62(0.5g/dl−H2SO4,25
℃)であり、赤外線吸収スペクトル(KBr錠剤法)は178
0cm-1,1720cm-1および750cm-1にポリイミドチオエーテ
ルにもとずく特性吸収を示した。
実施例6 実施例1と同様の装置方法を用いて、4−ニトロフタル
酸無水物と4,4′−オキシジアニリンからジニトロ化合
物を得た。
このジニトロ化合物5.50g(0.01モル),硫化水素ナト
リウム0.48g(0.01モル),水酸化ナトリウム0.40g(0.
01モル)およびジメチルホルムアミド60mlをフラスコに
加え窒素気流下60℃で24時間反応させ、実施例1と同様
に処理して淡黄色の粉末を得た。収量4.67g(収率95
%)。
このポリマーの固有粘度は0.72(0.5g/dl−m−クレゾ
ール,25℃)であり、赤外線吸収スペクトル(KBr錠剤
法)は1780cm-1,1720cm-1および750cm-1にポリイミドチ
オエーテルにもとずく特性吸収を示した。
実施例7 4−ニトロフタル酸無水物のかわりに3−ニトロフタル
酸無水物を使用した以外は実施例6と全く同様の方法で
行に褐色のポリマーを得た。収量4.44g(収率91%)。
このポリマーの固有粘度は0.42(0.5g/dl−m−クレゾ
ール,25℃)であり、赤外線吸収スペクトル(KBr錠剤
法)は1780cm-1,1720cm-1および750cm-1にポリイミドチ
オエーテルにもとずく特性吸収を示した。
[発明の効果] 本発明の方法によれば従来、5段階の反応プロセスを経
て製造されていたポリイミドチオエーテルがわずか2段
階の短縮された簡便な方法により収率よく製造すること
が可能になった。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(1) (式中、Arは芳香族化合物を、−S−の結合位置は3,
    3′−位または4,4′−位を、nは3以上の整数を表わ
    す) で表わされる主鎖にイミド環構造と硫黄を含有する芳香
    族系ポリイミドチオエーテルを合成するに際し、3−ニ
    トロフタル酸無水物または、4−ニトロフタル酸無水物
    と芳香族ジアミンまたは芳香族ジイソシアナートから合
    成される一般式(2) (式中、Arは芳香族化合物を、−NO2の結合位置は3,3′
    −位または、4,4′−位を表わす) で表わされるジニトロ化合物とスルフィド化剤とを有機
    溶媒中で反応させることを特徴とするポリイミドチオエ
    ーテルの製造方法。
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