JPH0822957B2 - 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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JPH0822957B2 JP13820487A JP13820487A JPH0822957B2 JP H0822957 B2 JPH0822957 B2 JP H0822957B2 JP 13820487 A JP13820487 A JP 13820487A JP 13820487 A JP13820487 A JP 13820487A JP H0822957 B2 JPH0822957 B2 JP H0822957B2
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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の成形用樹脂組成物に関
する。
〔従来の技術〕
従来から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、今後も耐熱性が要求され
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、著るしく成形加工性の良好なポリイミド系樹脂
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、新規ポリイミドと特定量のポリフェニレ
ンスルフィ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、芳香族基が直接又
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62−50372号公報参照)。
上記のポリイミドは、ポリイミドに特有の多くの良好
な物性を有する新規な耐熱性樹脂である。しかしながら
ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレ
ート、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリフェ
ニレンスルフィドなどに代表される通常のエンジニアリ
ングプラスチックに比較すると耐熱性やその他の特性に
おいてはるかに優れているものの、成形加工性はそれら
の樹脂にいまだ及ばない。
本発明の目的は、ポリイミドが本来有する特性を損う
ことなく、溶融時流動性の面において極めて優れた成形
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 からなる群から選ばれる少なくとも一種の4価の基を表
わす。) で表わされる繰り返し単位を有するポリイミド99.9〜50
重量%とポリフェニレンスルフィド0.1〜50重量%とか
らなる樹脂組成物である。
本発明で使用されるポリイミドは、ジアミン成分とし
て式 で表わされるエーテルジアミン、すなわち、1,4−ビス
〔4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル〕ベンゼン
および/または1,3−ビス〔4−(3−アミノフェノキ
シ)ベンゾイル〕ベンゼンを使用したものであり、これ
と一種以上のテトラカルボン酸二無水物とを有機溶媒中
で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) で表わ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は、エチ
レンテトラカルボン酸二無水物、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(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(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−(3,4−ジカル
ボキシフェノキシ)フェノキシ〕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−ペリレンテト
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ポリイミドは、前
記のエーテル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ポリフェニレ
ンスルフィドは一般式 で示される樹脂であって、その製造方法は例えば米国特
許第3354129号および特公昭45−3368号に開示されてお
り、かつ、例えば“ライトン”(RYTON)(米国フィリ
ップス.ペトローリアム社商標)などとして市販されて
いる。それによるとポリフェニレンスルフィドはN−メ
チルピロリドン溶媒中、160〜250℃、加圧条件下にp−
クロロベンゼンと硫化ナトリウム・1水塩とを反応させ
ることにより製造される。ポリフェニレンスルフィドは
全く交叉結合のないものから、部分的交叉結合を有する
ものまで、各種重合度のものを後熱処理工程にかけるこ
とにより自由に製造することができる。またこれらのも
のは市販されており、したがって目的のブレンド物に適
正な溶融粘度特性を有するものを任意に製造し、または
市場で選択することができる。
本発明の成形用樹脂組成物は前記ポリイミド99.9〜50
重量%、ポリフェニレンスルフィドが0.1〜50重量%の
範囲にあるように調整される。
本発明のポリイミド/ポリフェニレンスルフィド樹脂
系は、320℃以上の高温域において著しく低い溶融粘度
を示す。ポリフェニレンスルフィドの良好な流動化効果
は少量でも認められ、その組成割合の下限は0.1重量%
であるが、好ましくは、0.5重量%以上である。
またポリフェニレンスルフィドの耐薬品性、吸水性、
難燃性は、耐熱性樹脂の中でも非常に優れた部類に属す
るが、機械的強度、特に破断伸度および耐衝撃強度は劣
るので、該組成物中のポリフェニレンスルフィドの量を
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。そのためポリフェニレンス
ルフィ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製するにあたっては、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)ポリイミド粉末とポリフェニレンスルフィド粉末
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)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ポリフェニレ
ンスルフィドを添加し、均一に分散させた后、溶媒を除
去し、粉状とする。
(3)本発明の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、ポリフェニレンスルフィドを懸濁
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后、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製するにあたり、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
利用することができる。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300〜420℃、好ましくは32
0〜400℃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
二硫化モリブデン、グラファイト、窒化ホウ素、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、チタン酸カリウム繊維、ガラスビーズを一種以上
添加することができる。
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、1,3−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)
ベンゾイル〕ベンゼン5kg(10モル)と、N,N−ジメチル
アセトアミド40.5kgを装入し、0℃付近まで冷却し、窒
素雰囲気下にピロメリット酸二無水物2.147kg(9.85モ
ル)を溶液温度の上昇に注意しながら5分割して加え約
2時間かきまぜた。次に上記溶液を室温に戻し、引続き
窒素雰囲気下に約20時間かきまぜた。
かくして得られたポリアミド酸溶液に、室温で窒素雰
囲気下に2.02kg(20モル)のトリエチルアミンおよび2.
55kg(25モル)の無水酢酸を滴下した。室温で約20時間
かきまぜて、黄色スラリーを得た。このスラリーをろ別
し、淡黄色ポリイミド粉を得た。このポリイミド粉をメ
タノールでスラッジした後ろ別し、150℃で8時間減圧
乾燥して6.6kg(収率約97.5%)の淡黄色ポリイミド粉
末を得た。この粉末のDSC測定によるガラス転移温度は2
35℃であった。
またこのポリイミド粉の対数粘度は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)に加熱溶解し、35℃
に冷却して測定した値である。
ここに得られたポリイミド粉の赤外吸収スペクトル図
を第1図に示す。
このスペクトル図では、イミドの特性吸収帯である17
80cm-1付近と1720cm-1付近およびエーテル結合の特性吸
収帯である1240cm-1付近の吸収が顕著に認められた。
実施例−1〜3 合成例−1で得られたポリイミド粉末とポリフェニレ
ンスルフィドの粉末“ライトン−P4"(RYTON−P4)(フ
ィリップス社商標)を第1表のように各種の組成でドラ
イブレンドした后、二軸溶融押出機を用いて、270〜310
℃で押し出して造粒した。
得られたペレットを通常の射出成形機にかけて、成形
温度280〜320℃、金型温度150℃で射出成形し、成形物
の物理的、熱的性質を測定した。
結果を表1に、実施例−1〜3として示す。なお表1
には成形性の目安となる最低射出圧力も併せて示す。
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、アイゾッド衝撃値はAST
M D−256、熱変形温度はASTM D−648に拠る。
比較例−1 本発明の範囲外の組成物を用い、実施例−1〜3と同
様の操作で得られた成形物の物理的、熱的性質を測定し
た結果を、表1に併せて比較例−1として示す。
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の
組み合せにより、合成例−1と同様に行い、各種ポリイ
ミド粉末を得た。表−2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及びガラス転移温度を示
す。
実施例−4〜12、及び比較例−2〜5 合成例−2で得られたポリイミド粉を用い、実施例−
1〜3と同様に均一配合ペレットを得、次いで同様に射
出成形し、成形物の物理的、熱的性質を測定した。
本発明の範囲内の組成物の結果を実施例−4〜12に、
範囲外の組成物を比較例−2〜5として、併せて表−3
〜4に示す。
〔発明の効果〕 本発明の方法によればポリイミドが本来有する優れた
特性に加え、著るしく成形加工性の良好なポリイミド系
樹脂組成物が提供される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のポリイミド系樹脂組成物に用いられる
ポリイミドの1例の赤外吸収スペクトル図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】式 (式中、Rは からなる群から選ばれる少なくとも一種の4価の基を表
    わす。)で表わされる繰り返し単位を有するポリイミド
    99.9〜50重量%と一般式 で示されるポリフェニレンスルフィド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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