JPH08165428A - 耐熱性樹脂組成物 - Google Patents

耐熱性樹脂組成物

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JPH08165428A
JPH08165428A JP31054094A JP31054094A JPH08165428A JP H08165428 A JPH08165428 A JP H08165428A JP 31054094 A JP31054094 A JP 31054094A JP 31054094 A JP31054094 A JP 31054094A JP H08165428 A JPH08165428 A JP H08165428A
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JP
Japan
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weight
polyimide
resole
parts
resistant resin
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Pending
Application number
JP31054094A
Other languages
English (en)
Inventor
Eiichiro Takiyama
栄一郎 滝山
Hiroshi Nakajima
博史 中島
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Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Highpolymer Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 [a](1)スルファニルアミド;(2)ビ
スマレイミド;および(3)1分子中にアミノ基とフェ
ノール性水酸基とを共有するアミノフェノール類;の3
成分を反応して得られる、フェノール性水酸基を分子中
に有するポリイミド、[b]多価フェノール、および
[c]フェノール類とアルデヒド類とを触媒下で反応し
て得られるレゾールを含有してなる、耐熱性樹脂組成
物。 【効果】 本発明によれば、良好な物性、成形性、耐熱
性を示し、成形材料、積層板、砥石、ブレーキなどの各
分野に有用な耐熱性樹脂組成物が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性樹脂組成物に関
するものである。さらに詳しくは本発明は、硬化可能
で、良好な物性、耐熱性を示し、成形材料、積層板、砥
石、ブレーキ、などの各分野に有用な耐熱性樹脂組成物
に関するものである。
【0002】
【従来の技術および課題】プラスチック工業の需要が高
度化するにつれ、様々な物性を有する樹脂が各分野で必
要とされるようになってきており、耐熱性樹脂もそのう
ちの一つであるといえる。従来、数多くの耐熱性樹脂が
提案されてきた。例えばビスマレイミドと芳香族ジアミ
ンとの反応により得られる耐熱性樹脂が知られている
が、硬化に高温、長時間を必要とし、製品形態も液状
(溶剤溶液)が中心となっている。本発明は、耐熱性の
みならず成形性や物性にも優れた耐熱性樹脂組成物を提
供することを目的とするものである。
【0003】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、主として
粉末樹脂を用いる用途を対象として、耐熱性および成形
性に優れた樹脂を得るために検討を重ねた結果、スルフ
ァニルアミドおよびビスマレイミド、並びに第3成分と
して1分子中にアミノ基とフェノール性水酸基とを共有
するアミノフェノール類を反応させることにより、末端
がフェノール性水酸基であるポリイミドを合成し、これ
に多価フェノール類およびレゾールを併用することで上
記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させる
ことができた。
【0004】すなわち本発明は、 [a] (1)スルファニルアミド; (2)ビスマレイミド;および(3)1分子中にアミノ
基とフェノール性水酸基とを共有するアミノフェノール
類;の3成分を反応して得られる、フェノール性水酸基
を分子中に有するポリイミド、 [b]多価フェノール(ビスフェノール類およびビフェ
ノールを含む)、および [c]フェノール類とアルデヒド類とを触媒下で反応し
て得られるレゾールを含有してなる、耐熱性樹脂組成物
を提供するものである。
【0005】また本発明は、[a]ポリイミド10〜9
0重量部および[b]多価フェノールと[c]レゾール
との混合物90〜10重量部を含有してなる、前記の組
成物を提供するものである。
【0006】さらに本発明は、[a]ポリイミド30〜
70重量部および[b]多価フェノールと[c]レゾー
ルとの混合物70〜30重量部を含有してなる、前記の
組成物を提供するものである。
【0007】さらにまた本発明は、混合物が、[b]多
価フェノール10〜70重量%および[c]レゾール3
0〜90重量%からなる、前記の組成物を提供するもの
である。
【0008】以下、本発明をさらに詳細に説明する。[a]ポリイミド 本発明の組成物の1成分であるポリイミドは、上記のよ
うに(1)、(2)および(3)の各成分を反応させる
ことにより得られるものである。以下、それぞれの成分
について説明する。 (1)スルファニルアミド スルファニルアミドは、下記化学式により示されるもの
である。
【0009】
【化1】
【0010】(2)ビスマレイミド ビスマレイミドとは、分子中にマレイミド基を2個有す
る化合物であり、本発明においては様々な種類のものを
利用することができる。具体的には、N,N'−ジフェニ
ルメタンビスマレイミド、N,N'−ジフェニルエーテル
ビスマレイミド、N,N'−パラフェニレンビスマレイミ
ド、N,N'−(2−メチルメタフェニレン)ビスマレイ
ミド、N,N'−メタフェニレンビスマレイミド、N,N'
−(3,3−ジメチルジフェニルメタン)ビスマレイミ
ド、N,N'−(3,3−ジフェニルスルホン)ビスマレ
イミド等が挙げられ、好ましくはN,N'−ジフェニルメ
タンビスマレイミドである。
【0011】(3)1分子中にアミノ基とフェノール性
水酸基とを共有するアミノフェノール類 上記のアミノフェノール類は、様々な種類の中から適宜
選択すればよいが、具体的には、パラアミノフェノー
ル、オルトアミノフェノール、4−アミノ−4'−ヒド
ロキシフェニルプロパン等が挙げられ、入手性、コスト
等の実用性の点でパラアミノフェノールが優れている。
【0012】上記(1)、(2)および(3)成分の反
応は、公知の方法により行うことができる。例えば、各
成分を熔融し混合し、適当な温度で反応を維持する方法
等が挙げられる。また、有機溶媒中、例えばジメチルヒ
ルムアミド溶液中でも各成分の反応を行うことができ
る。上記(1)、(2)および(3)成分の使用割合
は、要求される組成物の物性に応じて異なるものである
が、例えば(3)成分のアミノフェノール類1モルに対
して、(1)および(2)成分のそれぞれ3〜30モル
が適当である。
【0013】このようにし、[a]ポリイミドが合成さ
れる。この[a]ポリイミドは、次式で示すことができ
る(なお、ビスマレイミドとしてN,N'−ジフェニルメ
タンビスマレイミド、アミノフェノールとしてパラアミ
ノフェノールを用いた場合の例である)。
【0014】
【化2】
【0015】また上式の[a]ポリイミドに、[b]多
価フェノールおよび[c]レゾールを反応させた場合の
硬化樹脂のモデルは次のようになる。
【0016】
【化3】
【0017】[b]多価フェノール 本発明の組成物の1成分である多価フェノールとは、同
一ベンゼン環内にヒドロキシル基を2個以上もつものを
意味する。なお本発明においては、多価フェノールとし
て、ビスフェノール類およびビフェノールを含むものと
する。多価フェノールとしては、各種のものが使用でき
るが、一般的には、ビスフェノールF、ビスフェノール
A、ビスフェノールS、レゾルシン、ハイドロキノン、
ビフェノール等が挙げられる。中でも好ましくは、取り
扱い性、価格、物性の観点からビスフェノールFが好ま
しい。
【0018】この多価フェノールの役割の一つとして
は、レゾールのメチロール基と反応して耐熱性のあるメ
チレン結合によりポリマー中に導入することである。こ
の反応機構の例示を次に示す。
【0019】
【化4】
【0020】また別の役割としては、レゾール同士の反
応により形成される耐熱性の乏しいメチレンエーテル結
合の生成を極力少なくすることも挙げられる。参考のた
めに、メチレンエーテル結合を有するレゾール同士の反
応化合物の一例を以下に示す。
【0021】
【化5】
【0022】[c]レゾール 本発明の組成物の1成分であるレゾールとは、フェノー
ル類とアルデヒド類を触媒下で反応して得られるもので
ある。すなわち、レゾールは、一般に水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウ
ム等のアルカリ金属、アルカリ土金属の水酸化物、ある
いはアンモニア、第三アミン、第4級アンモニウム等の
塩基性触媒の存在下、フェノール類(多価フェノール類
を含む)とアルデヒド類(一般にはホルムアルデヒドの
水溶液であるホルマリン)とを反応させることにより得
られる。
【0023】上記レゾールを製造するために使用される
フェノール類としては、例えばフェノール、クレゾー
ル、キシレノール、レゾルシン、ハイドロキノン、te
rt−ブチルフェノール、フェニルフェノール、ビフェ
ノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフ
ェノールS等を挙げることができる。中でも3官能また
はそれ以上の化合物が好ましい。さらに好ましくは、取
り扱い性、価格、物性の点からビスフェノールFがよ
い。これらは、単独または2種以上の混合物として使用
することができる。
【0024】またアルデヒド類としては、ホルムアルデ
ヒド、パラホルムアルデヒド、ポリオキシメチレン、ト
リオキサン等が挙げられる。
【0025】フェノール類およびアルデヒド類の使用割
合は、一般には当モル比またはアルデヒド類を過剰に用
いることができる。
【0026】レゾールを製造するための製造方法は、と
くに制限されないが、例えば、フェノール類としてフェ
ノールを用いた場合、フェノール1モルに対してホルム
アルデヒド1.5〜3モル、さらにはフェノール類とし
てビスフェノールFを用いる場合には、ビスフェノール
F1モルに対してホルムアルデヒド3または4モルを反
応させる方法が挙げられる。また本発明においては、市
販されているレゾールも好適に使用することができ、例
えば昭和高分子社製の商品名ショウノールBRN−21
20(アルカリ金属触媒の存在下、フェノールとホルム
アルデヒドとを反応させて得られたもの)等を挙げるこ
とができる。さらにレゾールは、液状またはこれを濃縮
したもの、さらには部分的にメチロールを反応させた固
型物も用いることができる(例えば昭和高分子社製の商
品名ショウノールBLS−455N、ビスフェノールF
のテトラメチロール体、固型分約75%、酢酸エチル溶
液)。
【0027】配合割合 本発明の組成物の上記[a]ポリイミド、[b]多価フ
ェノールおよび[c]レゾールの配合割合を、以下に明
記する。 [a]ポリイミド10〜90重量部;および[b]多価
フェノールおよび[c]レゾールの混合物90〜10重
量部がよい。より望ましくは[a]ポリイミド30〜7
0重量部、および[b]多価フェノールおよび[c]レ
ゾールの混合物70〜30重量部がよい。[b]多価フ
ェノールおよび[c]レゾールの混合物の配合割合が1
0重量部よりも少ない場合、架橋構造をとり難くなり、
十分な耐熱性が発現しにくくなり、逆に90重量部を超
えて配合しても長期にわたる耐熱性や靭性に欠けること
があり好ましくない。
【0028】ここで、[b]多価フェノールおよび
[c]レゾールの混合物における各成分の配合割合は、
該混合物の重量に対して、[b]多価フェノール10〜
70重量%および[c]レゾール30〜90重量%がよ
い。さらに望ましくは[b]20〜60重量%および
[c]40〜80重量%がよい。
【0029】なお、本発明の組成物の物性は、上記配合
割合の範囲内において、(1)スルファニルアミドおよ
び(2)ビスマレイミド並びに(3)アミノフェノール
類の使用割合、さらには[b]多価フェノールおよび
[c]レゾールの種類と使用割合により、大幅に変化す
るものであり、従って、本発明の組成物は、用途の多様
性に対応できるものである。例えばレゾールの使用割合
が多くなれば硬化性は速やかになるが、長期耐熱性が乏
しくなる傾向があり、また多価フェノールの多量使用は
硬化性が悪くなり、成形性、機械的物性を損なう。
【0030】本発明の組成物の製造方法としては、
[a]ポリイミドと[b]多価フェノールと[c]レゾ
ールとを単に混合するだけでもよい。これとは別に、
[a]ポリイミドが[b]多価フェノールおよび[c]
レゾールで完全に架橋されない程度の温度で加熱または
加熱混練して得ることもできる。しかしながら、粉末樹
脂を用いる用途を対象とした場合は、取り扱いが容易で
成形性の良好な後者の方法が好ましい。
【0031】上記の[a]ポリイミドが[b]多価フェ
ノールおよび[c]レゾールで完全に架橋されない程度
の温度で加熱または加熱混練する方法において、加熱ま
たは加熱混練する際の温度は80〜130℃であること
が好ましい。加熱または加熱混練することによって、ポ
リイミドと多価フェノールとレゾールが部分的に反応
し、必要な軟化点および加熱流動性を有する成形性の良
好な組成物が得られる。
【0032】本発明の組成物の成形は、一般のフェノー
ル樹脂と同様に、例えば温度150〜200℃、50〜
200kg/cm2の圧力下で行うことができる。
【0033】本発明の組成物はその実用化に当って、有
機または無機質のフィラー、繊維補強材、離型剤、着色
剤、熱可塑性ポリマー、カップリング剤などを併用でき
ることは勿論である。
【0034】
【作用】本発明の組成物は、ポリイミドの長期耐熱性と
レゾールの酸化防止作用および短期昇温に対する抵抗性
とを兼ね備えた優れた耐熱性を示す。
【0035】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。実施例 1 撹拌機、還流コンデンサー、温度計を付した1リットル
の4ツ口セパラブルフラスコに、スルファニルアミド1
55g、パラアミノフェノール22g、フェノチアジン
0.5g、N,N'−ジフェニルメタンビスマレイミド3
58gを仕込み、170〜180℃で2時間反応させ
た。末端にフェノール性水酸基を有するポリイミド
(a)が濃茶褐色、融点140〜150℃で得られた。
【0036】次に、レゾールとして、昭和高分子社製シ
ョウノールBLS−455N(ビスフェノールFのテト
ラメチロール体、固型分75%、酢酸エチル溶液)を用
い、下記表1の配合割合において、110〜120℃の
熱ロールを用いて約6分間混練し、粉砕して成形材料
(A)を得た。
【0037】
【表1】 ポリイミド(a) 100重量部 ビスフェノールF 40重量部 レゾール(BLS−455N)(固型分) 60重量部 ミルドファイバー 400重量部 ステアリン酸亜鉛 6重量部
【0038】成形材料(A)を、成形温度170〜17
5℃、成形圧力70kg/cm2で5分間加熱加圧してテス
トピースを成形し、150℃で12時間、さらに180
℃で6時間後硬化した後、JIS K−6911に従っ
て物性を測定した。得られた結果を表2に示す。
【0039】
【表2】 曲げ強さ(kg/mm2) 20.5 曲げ弾性係数(kg/mm2) 3040 熱変形温度(℃) 250以上 シャルピー衝撃値(kg・cm/cm2) 11 硬度(バーコル934−1) 75 90%重量保持率温度(℃) 421 500℃重量保持率(%) 76
【0040】実施例 2 実施例1のポリイミド(a)およびレゾールを用い、多
価フェノールとしてハイドロキノンを用い、次の表3に
示される配合割合において、110〜120℃のロール
混練により、実施例1と同じ条件により成形材料(B)
を製造した。
【0041】
【表3】 ポリイミド(a) 120重量部 レゾール 60重量部 ハイドロキノン 20重量部 ミルドファイバー 400重量部 ステアリン酸亜鉛 6重量部
【0042】成形材料(B)を、成形温度170〜17
5℃、成形圧力70g/cm2で5分間加熱加圧してテスト
ピースを成形した。続いて150℃で12時間、さらに
180℃で6時間後硬化を行った。得られた成形品の物
性を表4に示す。
【0043】
【表4】 曲げ強さ(kg/mm2) 18.9 曲げ弾性係数(kg/mm2) 2860 熱変形温度(℃) 250以上 シャルピー衝撃値(kg・cm/cm2) 8.6 硬度(バーコル934−1) 77 90%重量保持率温度(℃) 408 500℃重量保持率(%) 74
【0044】
【発明の効果】本発明によれば、良好な物性、成形性、
耐熱性を示し、成形材料、積層板、砥石、ブレーキなど
の各分野に有用な耐熱性樹脂組成物が提供される。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】[a] (1)スルファニルアミド; (2)ビスマレイミド;および (3)1分子中にアミノ基とフェノール性水酸基とを共
    有するアミノフェノール類;の3成分を反応して得られ
    る、フェノール性水酸基を分子中に有するポリイミド、 [b]多価フェノール(ビスフェノール類およびビフェ
    ノールを含む)、および [c]フェノール類とアルデヒド類とを触媒下で反応し
    て得られるレゾールを含有してなる、耐熱性樹脂組成
    物。
  2. 【請求項2】 [a]ポリイミド10〜90重量部およ
    び[b]多価フェノールと[c]レゾールとの混合物9
    0〜10重量部を含有してなる、請求項1に記載の組成
    物。
  3. 【請求項3】 [a]ポリイミド30〜70重量部およ
    び[b]多価フェノールと[c]レゾールとの混合物7
    0〜30重量部を含有してなる、請求項1に記載の組成
    物。
  4. 【請求項4】 混合物が、[b]多価フェノール10〜
    70重量%および[c]レゾール30〜90重量%から
    なる、請求項2または3に記載の組成物。
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