JPH0759663B2 - 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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JPH0759663B2 JP10908388A JP10908388A JPH0759663B2 JP H0759663 B2 JPH0759663 B2 JP H0759663B2 JP 10908388 A JP10908388 A JP 10908388A JP 10908388 A JP10908388 A JP 10908388A JP H0759663 B2 JPH0759663 B2 JP H0759663B2
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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、機械的強度などにすぐれ、かつ成形加
工性にすぐれたポリイミド系成形用樹脂組成物に関す
る。
〔従来の技術〕
従来からテトラカルボン酸二無水物とジアミンの反応に
よって得られる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、電気絶縁性などを
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、今後共耐熱性が要求
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、成形加工性を改良した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、熱可塑性ポリイミドと特定量の芳香族ポリ
エーテルイミ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、
耐溶剤性などにすぐれ、かつ耐熱性を有する熱可塑性ポ
リイミドとして 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
また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
開昭62−076095号)。
上記の熱可塑性ポリイミドは、ポリイミドに特有の多く
の良好な物性を有する耐熱性樹脂である。
本発明の目的は、これらの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す
ぐ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 (式中、Rは前と同じ) で表わされる繰り返し単位を有する熱可塑性ポリイミド
99.9〜50重量%と、特定の繰り返し単位を有する芳香族
ポリエーテルイミド0.1〜50重量%とからなるポリイミ
ド系樹脂組成物である。
特定の繰り返し単位を有する芳香族ポリエーテルイミド
としては、次の(1)〜(8)に示すものから選ばれた
少なくとも1種の芳香族ポリエーテルイミドである。
本発明で使用されるポリイミドは、ジアミン成分として
で表わされるエーテルジアミン即ち、ビス〔4−{3−
(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル}フェニル〕エー
テルを使用したものであり、これら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得られるポリアミド
酸を、イミド化して得られる。
この時用いられるテトラカルボン酸二無水物は、式 (式中Rは前に同じ) で表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、ブタンテトラカル
ボン酸に無水物、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物、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(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3,
ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジ
カルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3,ヘキサフルオロプ
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(3,4−ジカルボキシフェ
ニル)エーテル二無水物、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−ベリレンテトラカル
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熱可塑性ポリイミド
は、前記の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
囲内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−アミノフェノキシ)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,−ヘキサフルオ
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−(4−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〕エーテルなどが挙げられる。
本発明で流動化促進剤として用いられる芳香族ポリエー
テルイミドは、エーテル結合とイミド結合の両者を必須
の結合単位として構成される重合体であり、一般式 で表わされる繰り返しが主要単位となっている。
ここでZは三官能基のうち二官能基が隣接炭素に結合し
ている三官能性芳香族残基、Arは二価の芳香族残基、Y
は2価の芳香族ジアミン残基である。そして、具体例と
してつぎのようなものを例挙することができる。すなわ
ち、 などを基本骨格としてもつものである。
これらの芳香族ポリエーテルイミドは、米国ジー・イー
社から、ウルテム−1000、ウルテム−4000、ウルテム−
6000等の名称で市販されている。
これらの芳香族ポリエーテルイミドは各種重合度のもの
を自由に製造することができ、目的のブレンド物に適切
な溶融粘度特性を有するものを任意に選択することがで
きる。
本発明の成形用組成物は、前記熱可塑性ポリイミド99.9
〜50重量%、芳香族ポリエーテルイミド0.1〜50重量%
の範囲にあるように調整される。
本発明の熱可塑性ポリイミド/芳香族ポリエーテルイミ
ド複合樹脂系は、熱可塑性ポリイミド単独の場合に比較
して、高温域、特に350℃以上において熔融粘度が著し
く低くなる。この効果は芳香族ポリエーテルイミドが少
量でも認められ、その効果の下限は0.1重量%である
が、好ましくは0.5重量%以上である。
また芳香族ポリエーテルイミドの高温時の機械的強は耐
熱性樹脂の中でも優れた部類に属するが、機械的強度
は、熱可塑性ポリイミドに比べて劣るので、該組成物中
の芳香族ポリエーテルイミ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。
又、芳香族ポリエーテルイミドは塩化メチレン、クロロ
ホルム等のハロゲン化炭化水素、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剤等に
容易に溶解するため該組成物中の芳香族ポリエーテルイ
ミドの量を余り多くすると、ポリイミド本来の耐薬品性
が維持できなくなり、好ましくない。
以上の理由により、芳香族ポリエーテルイミドの組成割
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整するにあたっては、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)熱可塑性ポリイミド粉末と芳香族ポリエーテルイ
ミド粉末を乳鉢、ヘンシェルミキサー、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粉状とする。
(2)熱可塑性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芳香
族ポリエーテルイミドを添加し、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)熱可塑性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、芳香族ポリエーテルイミドを溶解
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整するに当り、
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、
バンバリーミキサー、ブラベンダー、押出機などを利用
す5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280〜420℃、好ましくは300〜4
00℃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
などを適用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
流化モリブデン、グラファイト、窒化ホウ酸、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、着色材、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〕
以下本発明を合成例、実施例および比較例によりさらに
詳細に説明する。
合成例−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
容器に、ビス〔4−{3−(4−アミノフェノキシ)ベ
ンゾイル}フェニル〕エーテル5.92kg(10モル)と、N,
N,−ジメチルアセトアミド18.8kgを装入し、室温で窒素
雰囲気下にピロメリット酸二無水物2.14kg(9.8モル)
を、溶液温度の上昇に注意しながら加え、室温で約24時
間かきまぜてポリアミド酸溶液を得た。
このポリアミド酸溶液に、N,N,−ジメチルアセトアミド
5.37kgを加え、室温、窒素雰囲気下でかきまぜながら4.
08kg(40モル)のトリエチルアミンおよび6.03kg(60モ
ル)の無水酢酸を滴下した。さらに室温で約24時間かき
まぜた後、この溶液を激しくかきまぜている水250中
に排出した。得られた析出物をろ別し、メタノールで洗
浄した後、150℃で24時間減圧乾燥して7.47kg(収率約9
7.0%)の淡黄色ポリイミド粉末を得た。
このポリイミド粉末の対数粘度は0.86dl/gであった。こ
こに対数粘度はポリイミド粉末0.5gをp−クロロフェノ
ールとフェノールの混合溶媒(p−クロロフェノール:
フェノール=90:10重量比)100gに加熱溶解し、35℃に
冷却して測定した値である。
またこの粉末のDSC測定によるガラス転移温度は235℃で
あった。
合成例−2〜5 各種ジアミンと、各種テトラカルボン酸二無水物とを組
み合わせ、合成例−1と同様に行なって各種ポリイミド
粉末を得た。表−1にポリイミド樹脂合成条件と生成ポ
リイミド粉末の対数粘度を示す。
実施例1〜12、比較例1〜5 合成例1〜5で得られた熱可塑性ポリイミド粉末と芳香
族ポリエーテルイミド(米国ジー・イー社製;商標名ウ
ルテム1000)とを表2〜4に示す割合で乾式混合した
後、二軸溶融押出器用いて370〜400℃で押出して造粒
し、得られたペレットを射出成形機(シリンダー温度36
0〜390℃、金型温度150℃)に供給し、試験片を成形し
て成形物の物理的、熱的性質を測定した。
結果を表2〜3に、実施例1〜12として示す。なお、表
中には成形製の目安となる最低射出成形圧力も併せて記
した。
表中、引張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−256、熱変形温度はASTM D−648に拠
る。
又、本発明の範囲外の組成物を用い、実施例1〜12と同
様の操作で得られた成形物を測定し、表2〜3に併せて
比較例1〜5として記す。
〔発明の効果〕
本発明の方法により、熱可塑性ポリイミドが本来有する
優れた特性に加え、熔融流動製に優れたポリイミド系樹
脂組成物が提供される。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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
    また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価の基を表す。) で表される繰り返し単位を有する熱可塑性ポリイミド9
    9.9〜50重量%と、次式(1)〜(8)で表される繰り
    返し単位を有するものから選ばれた少なくとも1種の芳
    香族ポリエーテルイミド0.1〜50重量%とからなるポリ
    イミド系樹脂組成物。
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