JPS58154726A - 新規なスルホンアミド化合物重合体の製造方法 - Google Patents

新規なスルホンアミド化合物重合体の製造方法

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JPS58154726A
JPS58154726A JP57170779A JP17077982A JPS58154726A JP S58154726 A JPS58154726 A JP S58154726A JP 57170779 A JP57170779 A JP 57170779A JP 17077982 A JP17077982 A JP 17077982A JP S58154726 A JPS58154726 A JP S58154726A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、新規なビス−N−シアノスルホンアミドの付
加重合によって生成されるポリスルホンアミドの製造方
法に関するものである。
本発明によれば、被覆、積層、成形および流し込み成形
応用に使用される新規な一群のポリスルホンアミドが発
見された。これらの樹脂は、製造の容易性、原料物質の
低廉性、および例外的な高温および電気特性において特
色を有する。
これらの樹脂は、シアノ基の部分の三量化を包含すると
信じられる付加重合反応を受けるととが思いがけず見出
された式 %式% で表わされる有機基を含有する重合可能な組成物から製
造される。
上記の重合可能な組成物は、その分子中に1個またはそ
れ以上の2価の芳香族、脂肪族、11式脂肪族またば複
mia式基に結合し次2個また1 はそれ以上のCN−N−802−を含有する。
本発明の重合体は、下記の式■: (式中、Rは2価の芳香族、脂肪族または環式脂肪族基
であり、そして舎凡°は独立して1価の芳香族、脂肪族
1また#i環式脂肪族基である。)Kよって特徴づゆら
れるビス−N−シアノスルホンアミドにより製造される
。2価の芳香族基のよう1に2価の基。
0  0 0 および 0     0     0 のような2価のイミド構造およ5びアミド構造によって
連結されたものでもよい。
2価の基はまた。チアジアゾリル、ピロニル。
ベンズイミダゾリル等の複素環式基であってもよい、2
価の芳香族基は、よりいっそう耐火性とするためにハロ
ゲンで置換されてもよい。
本発明の実施例における化合物の一例は、下記の式で示
される。
2価の脂肪族および環式脂肪族基は、縦素原子数1ない
し18個、望ましくは1ないし7個のアルキレン基、炭
素原子数51にいし7個のシクロアルキレン基で番って
もよく、そしてそれらの基はハロゲン、殊にフッ素のよ
うな電気的陰性置換基を有する。
式Iで表わされる化合物を含有する組成物は、次式履: NC−NH−賜−NH−CN       (1)(式
中のRlti 2価の芳香族、脂肪族、環式脂肪族また
は複素環式基を表わす、) で表わされる化合物を含有する組成物と共重合すること
ができる。その2価の基は、−8−および上記のものの
ような2価の基によって結合されてもよい0式1て褒わ
される化合物の一例は1次式によって与えられる。
重合可能1kIii成物#i純粋な化合物であるか、ま
たは付加重合機構に1多硬化して高いガラス転移温度及
び約240Cまでの温gKおける嵐好1111化安定性
を有する橋かけ樹脂を生成するオリゴマーであって4L
v%、a路用基板、電気的用途のための封入樹脂(ボッ
ティングコンパウンド)、高温接着剤、圧縮差に移送成
形用組成物、粉末砿榎およびガラス、ホウ素、ポリアミ
ドおよび黒鉛繊維との積層物のような無機および有機繊
維集成物のための樹脂マトリックスのような応用が具体
化される。
本発明に用いられる次式■: (式中、Rは2価の芳香族、脂肪族または環式脂肪族基
であり、そして各R′は独立して1価の芳香族、脂肪族
tari脂壌式基である)で表わされるビス−N−シア
ノスルホンアミド化合物は次式璽: 几’−NH,(劃 (式中、R′は前記の意味を有する) で嵌わされるアミンを、tずハロゲン化シアンと反応さ
せ、続いて次式■: Cl5O−R−80,CI             
 <’11)(式中、Rは前記の意味を有する) で表わされるジスルホニルクロリドと反応させるか、ま
たは逆の願序で反応させ、何れの場合にもアミン、ハロ
ゲン化シアンおよびジスルホニルクロリドli2:2:
1のモル比で使用することからなる方法によって製造さ
れる。
−分子中に含有される基BI#iすべて同一ても異なっ
てもよく、そして同様に一分子中に含有される基R′は
すべて同一て44なってもよい。
基8お工びR’dまたハロゲン化されてもよい。
N−シアノスルホンアミド化合物の望ましい構造は。
(オルト、メタ1尺はパラ) OU   L:R。
0     0     0 である) で置き換えても1本発明の概念を妨げない、同様にこれ
らのベンゼノイド基中の水素原子はすべて塩素、臭素ま
たはフッ素で置換されても。
有用性社低減しない・ 式1によって示されるN−シアノスルホンアミド化合物
の合成(おいては、ジスルホニルクロリドはアニリンの
ようなアミンと反応して対応するスルホンアミドを生成
し、次に生成物はハロゲン化シアンと反応してtxはシ
アナミドと反応して所望の化合物を得ることができる。
何れの過@においても全収率11180−以上である0
本発明において使用される望まし一芳香族ジスルホニル
ハライドの個々の例は、ベン(ソー1,5−ジスルホニ
ルクロリド、ベンゼン−1,3−ジスルホニルプロミド
、2,4,5゜6−f ト5クロロベンゼンー1.5−
’/スルホニルクロリド、ナフタリン−1,5−ジスル
ホニルクロリド、O−キシレン−3,5−ジスルホニル
クロリド%p−キシレン−2,6−ジスルホニルクロリ
ド、ナフタリン−2,7−ジスルホニルクロ13)’、
ジフェニルー4.4’−シ、XルホニルクロIJ)”、
ジフェニルエーテル−4゜a+−ジスルホニルタロリド
、ジフェニルスルフィド−4,4′−ジスルホニルクロ
リドおよびベンゾフェノン−4,4′−ジスルホニルク
ロリドを包含する。脂肪族および脂濃族のジスルホニル
ハライドの例扛、メタンジスルホニルクロリド、エタ7
−1.2−ジスルホニルクロリド、シクロヘキサンジス
ルホニルクロリド、プロパン−1,3−ジスルホニルク
ロリド、およびイソブタン−1,3−ジスルホニルクロ
リドである。複素環式ジスルホニルハライドの例は、ジ
ヘンソテオ7エンー3.6−ジスルホニルクロ17 )
”、kLびジyエニルー2.2−スルホニル−4,4’
−ジスルホニルクロリドである。
上記のビス−N−シアノスルホンアミド化合物がそれら
の融点以上に加熱されると、流動融成物は次IIK粘稠
性を増し、そして最後に#i、熱硬化して硬−プラスチ
ックを生成し、このものは構造材料としての応用すなわ
ち成形品、流し込み品、複合物および保護的用途すなわ
ち被覆等として有用である。
弐iで示されるビス−N−シアノスルホンアミド化合物
を240℃でS時間加熱すると、赤外線吸収により$−
トリアジ/lIの存在および2220az  における
ニトリル基吸収の不存在を示す化合物を生成した。気相
浸透圧法による分子量測定は、約3倍の分子量を示し、
それは三量化反応が生起したことを指示する。
N−シアノスルホンアミド化合物に対する可能であるが
必ずしも唯一の重合機構ではないものを以下に例示する (式中の8社、既述の意味を有する。)上に例示の重合
体は高分子量で三次元の橋か叶構造式を有し、そして循
環する芳香族および複素環式環が為度の熱安定性、化学
的不活性および水と溶剤に対する抵抗性を与える。これ
らの重合体はそれらの分解温度以下では軟化せず、そし
て一般に500℃以上のガラス転移温度(Tg)t−有
する。多くの用途のためKは、経済的理由によって、で
きるだけ低温度で、かつできるだけ迅速に熱硬化性重合
体を加工および製作することが望ましい0式IK示され
る構造式管有する2個またはそれ以上の基を含有する芳
香族ビスシアナミドの重合は、一点に達する温度より低
い温度における固体状llにおいてさえも、普通は低温
gK>いて非常に迅速に生起する。この事実は、芳香族
ビスシアナミドから製造される重合体が最終的部品に成
形または制作されるための充分な時間にわたって融解状
@TIC維持されえないから、それら重合体の有用性を
非常に制限している。事実、脂肪族基を含有しない芳香
族ビスシアナミドの融点は、測定することができない。
思いもかゆず、これらの問題すなわち芳香族ビスシアナ
ミドが融解しないこと、おヨヒ中位の温度においてN−
シアノスルホンアンド化合物の緩慢升重合と両問題は、
N−シアノスルホ/アミド化合物tS々の分子比におい
て芳香族ビスシアナミドと共重合させることKよって解
決されることが判明し友、下限において、180℃にお
いて重合速度を感知できるほど促進する大めKは%NN
−シアノスルノンアミド化合物1モルり芳香族ビスタア
ナミド約a1モル必要とする。上限においては、N−シ
アノスルホンアミド化合物1モル当夛芳香族ビスシアナ
ミド約3モルによって140℃において極端に迅速に熱
硬化する組成物が得られる。140〜180℃の関て加
工する場合、融解流動状態を十分な時間にわたって保持
し、かつ若し溶剤が存在するならそれt除去することを
可能にするためKは、N−シアノスルホンアミド1モル
轟夛約α5モルないし40モルの芳香族ビスシアノスル
ホンアミド化合物という望ましい範囲が最適であること
が判明した。
N−シアノスルホンアミドとビスシアナミドとの混合物
中におけるビスシアナミドのモル議度の増大は、組aS
り試験(よるガラス転移温度の測定によって示されるよ
う罠、より迅速な硬化をもたらすことが判明した。
N−シアノスルホンアミドとビスシアナミドとの混合物
の代表的化合物間の反応について研究したところ、両者
はホモポリマーの混合物を生成するよpも、むしろ優先
的に相互に反応する(共重合する)ことが立証され皮。
例えば200℃で加熱すると、生成物は赤外線分析&C
よってイソメラミン置の存在を示した。
ビスシアナミドとN−シアノスルホンアミドとの間の共
重合反応が生起する可能な機構を以下に例示する: ビスシアナミドとN−シアノスルホンアイド化合物との
間の反応は、二段階に生起することが判明した。第一段
階では、可溶性で可融性の前駆物質が形成され、その前
駆物質は上記の構造式A[よって表示される。Atにつ
の反応物を溶液中で高められた温度に加熱すると生成さ
れる。この目的のための溶剤として判明し皮ものの中K
Fi、脂肪族ケトン、アルコールおよびエステルがある
0反応物を低沸点溶剤中で約15ないし3時間還流温度
で加熱すると、7゜Istでの固体樹脂amを有する積
層用ワニスが低い溶液粘度で調車される。これらの積層
用ワニスの製造のための望ましい溶剤#i、メチルエテ
ルケトン、アセトン、メタノール、エタノール、酢酸メ
チル、酢酸エチル、アセトニトリルおよびギ酸メチルで
ある。これらの溶鋼の混合物も、共沸混合−14含めて
種々の1合割合で使用される。成形用粉末は上記溶液か
ら溶剤をm尭させるか、Toるいは樹脂の非溶剤中に上
記Sat注入して単一される。成形用粉末を単一するた
めの望ましい非溶剤は、ペンタン、インペンタン、シク
ロペンタン、n−ヘキすン、ヘプタ/、シクロヘキサン
のような炭化水素および低沸点石油エーテルのような炭
化水素ε合物である0本発明の成形用粉末は75ないし
140℃の温度範囲において一般に融解する。
これらの樹脂を上記、温度範囲内て加熱すると。
樹脂の融解粘度が時間と共に増大する叶れどもなお可溶
性と可融性を維持するように樹脂を向上させる。この段
階において、樹脂は圧縮成形あるいはオートクレーブ成
形技術VCよって最終製品に加工または1作するために
最も有用である。樹脂管約150ないし500℃の間の
温度範囲内で加熱すると、樹脂に@かけまたは硬化させ
、そして上記のBで示される構造式と同様の構造式に達
する。この状態に8おいて、樹脂は不溶性かつ不融性で
あり、そして構造材料として応用するための卓越した機
械的Ijt度および良好な電気的性質を有する。
本発明のN−シアノスルニンアミドおよびビスジアナミ
ドから皇透された樹脂の赤外−スペクトルは、約200
℃以上の温fKおける硬化KIIjシて6−トリアジン
環の形成を指示する。
3−トリアジンのような芳香族および複素穣式積のみを
含有する重合体の好都合な加工方法を提供することは1
重合体化学者の長年Kheる希望であった。なぜならば
、そのような樹脂は熱安定性、高温における物理的性質
および良好な電気的性質が知られているからである。従
来の研究者たち(米国特許第1694.408号。
同第4654,192号および1ift纂430亀10
1号明−書参照)は、ジメチルアセトアミドまたはトリ
フルオロメタンスルホン酸のような高沸点溶剤中におい
てのみ重合可能性を有する前駆物質の溶箪を得ることが
でIたのであって、その濤液から調定のための薄いフィ
ルムを流し込むことができた。これらの樹脂て厚い部分
品を製作することは、もしできるとしても、溶剤除去の
間IIToるいは所望の形態を形成する以前における樹
脂の早期ゲル化の間層のゆえに、龜わめて困難であった
。しかし、本発明の新規な重合可能な前駆物質Fi、低
沸点のケトン、アルコールあるい社エステルに70哄ま
でのIallに溶解することができ、こうして積層及び
接着用の高樹脂含量のプレプレラグ製造の実用的方法を
提供する。これらのプレプレラグおよびテープは。
型や工具を塁取りをするために良好にドレープ性及び粘
着性を有し、そして大型の空隙のない構造部材を得るた
め減圧バッグまたはオートクレーブ加工することができ
る。他面(おいて。
これらの溶剤が低沸点であるため、樹脂の早期前進及び
ゲル化を起こさすに、低温で溶剤を除去することができ
る。*剤を含有しない状IIにおいて、乾燥プレプレフ
グ。II着テープおよび成形用粉末が圧縮成形されて空
隙のない部材を形成する仁とができる。
非常に多種類のビスシアナミドがN−シアノスルホンア
ミド化合物と共重合体を形成するのに有用であることが
見出された。望ましい芳香族ビスシアナミドには1m−
フェニレンビスシアナミド、p−フェニレンビスシアナ
ミド%S。
3′−ビスシアナミドジフェニルメタン、4.4’−ビ
スシアナiドジフエニルメタン、4.4’−ビスシアナ
イドジフェニルエーテル、IEl−キシリレンビスシア
ナミド、p−キシリレンビスシアナミド、2.4−トリ
レンビスシアナミド。
2.6−)リレノビスジアナミド、4.4′−ビスシア
ナミドジフェニル、3.5’−および4゜41−ヒスシ
アナミドベンゾフェノン、4−10x−1,5−フェニ
レンビスシアナミド、ジシアナミドデュレン、4.6−
ジメテルー1,5−フェニレンビスシアナミド、2.5
−’//ロルー1.4−フェニレンビスシアナミド、2
゜S、S、6−チトラクak−1,4−フェニレンビス
シアナミド、!、!’−ジメチルー4.41−t’スジ
アナミドジフェニルメタン、4.4’−ビスシアナミド
ジフェニルスにフイ)’、4.4’−ヒスシアナミドジ
フェニルスルホン、4.4’−ビスシアナミドジフエニ
ルメタ7,4.4’−ビスシアナミドジフェニルスルフ
ィド、4.4’ビスシアナミド1ジフエニルスルホン、
1.4−ビス(3′−シアナミドベンゾイル)ベンゼン
、1.3−ビスシアナミドナフタリン、1.5−ビスシ
アナミドナフタリン、トリス(4−シアナミドフェニk
)メタンおよび3.3°−ジクロル−4,4′−ビスシ
アナミドフェニルメタンが包含される。他の適当なビス
シアナミドは、下記の構造式から誘導される。
これらのベンゼノイド基の水素原子はすべて。
樹脂の耐火性管増大するために塩素、臭素またはフッ素
で置換されてもよい。
適当な脂肪族および環式脂肪族のビスシアナミドは、ペ
ンタメチレンビスシアナζド、テF51 f しy i
:’スシアナンド、ビス(4,4’−ジシアナミドシク
ロヘキシル)メタン、1.4−シクロヘキシレンビスシ
アナンド、ヘキナメチレンヒスシアナミド、ドデカメチ
レンビスシアナミド、オクタメチレンビスシアナイドを
包tする。
適当な豪素環式ビスシアナンドは、2,5−ビス(m−
シアナミドフェニル)−1,S、4−オキサジアゾール
、2.5−ビス(5−シアナミドフェニル)−チアゾa
(4,5−d)チアゾール%4,4′−ビス(m−シア
ナミドフェニル)−2,21−ビ1チアゾールおよび2
.2’−ビン(m−シアナミドフェニル)−5,5’−
ビペンズイ建ダゾールを包含する。
本発明の重含組成物はすべて、より一層低廉な全原価あ
るいは増強された物理的あるいは電気的性質の何れかを
有する補強された複合物を得るために%無機の充てん剤
および繊維または有機繊維と混合することができる。
N−シアノスルホンアミド樹脂の溶液を炭化水素非溶剤
に添加すると、微細に分割された粉末が得られ、この粉
末は静電荷を与えられ、そして加熱された面に対して癒
合可能な粉末被覆として応用される。
本発明の重合性前駆物質は、75℃ないし約150℃の
温度範囲内において融解するから、低摩な工具および駿
詰め材料(baggtngmaterial)を使用す
る容易に入手される市販加工装置によって組立てること
ができる。加工サイクルを速くも遅くもすることができ
るようK。
組立て温度にお妙るゲル化時間tjL好に制御すること
ができる。この制御はN−シアノスルホンアミド化合物
に対するビスシアナミドの比を変えるととKよって達成
される−すなわち、この比が高ければ高いなど重合性組
成物は迅速に熱硬化する。高い混合比は迅速な成形サイ
クルに望ましく、そして低い混合比灯一層緩慢な減圧バ
ッグおよびオートクレーブ加工サイクルに対し望ましい
組立てのための融解流れ社、早期ゲル化の徴候なし、[
178℃において20分または240℃において5分間
維持することができることが立証された。
組立てらねた成形品、複合物および被覆は。
それらの物理的性質を最大のものとする友めに、260
℃までの温tにおいて炉中で数時間俵硬化させることが
できる。完全に硬化されえ樹脂Fi、有機溶剤によって
攻隼されることなく、低い吸水性と低い誘電率(dia
l@ctric eonstant)會有し、燃焼を支
持せず、そして260℃まで良好な機械的性質管有する
。これらの樹脂の260℃で09気中における酸化安定
性は良好であり、空気中における高められた温fにおい
て長時間にわ喪って機械的性質が維持される。
回路基板、ボッティングコンパウンド、峰の巣板、重量
の軽減が重畳な飛行機の構造部材。
ホットメルト接着剤および保譲被wKおける応用は、こ
れらの樹脂の重畳な応用範囲として具体化される。
本発明の目的および利益は、ド記の実施例によってさら
に説明されるが、これらの実施例中に列挙された個々の
材料と量は、他の条件や細部と同様に本発明を制限する
ものと解釈貞れるべきではない。
参考例1 かきまぜ機、添加用F斗、温度計および乾燥管を装着し
た200−の5つロフラスコに7エニルシアナミド(ア
ニリン1モルと塩化シアン1モルから全知の方法で製造
される)134t(a02モル)、トリエチレンジアミ
ン1.23f(α011モル)及びアセトン25g1l
f装入し良、アセトン55−中のp、p’−オキシビス
ベンゼンスルホニルクロ!J)”&67r(α01 砂
)の溶液を反応混合液に加えた。生じた懸濁液を室温で
5時間かきまぜた彼、1oチ炭酸水素ナトリウム溶液7
50−中に注いだ、沈でんした生成物kip別し、水洗
し乾燥した。 m5tiiA体管アセトンに溶かし濾過
した。そのPi[1に水に添加し、生じた沈#を集め水
洗し真空炉中で乾燥したら%p、p’−オキシビス−(
ベンゼンスルホニル−N−フェニルシアナミド)tOf
が得られた。融点160〜161℃。
実施例1 p、p’−オキシビス−(ベンゼンスルホニルN−フェ
ニルシアナンド)(参考例1によって製造)の1ffア
ルミ=ウムflliK入れて硬化炉中で215℃で加熱
した。その化合物ij融解して無色の筐体を形成し、そ
れはt5時間以内に橋架けして硬い熱硬化した樹脂を形
成し、そしてそれは熱DMFおよびその他の拵剤に不溶
性であった。
参考例2(比較) メチルエチルケトン12f中の4.41−メチレンビス
フェニルシアナンドL2tf1@*Fja還流させた0
反応フラスコの底に不溶性流が形成された。それtP別
し、65℃/1■圧力で乾燥した。この重合体は不溶性
で、300℃に加熱されたとき融解も軟化もせず、構造
部材に組立てることができなかった。
実施例2 参考例1から得られたp、p’−オキシビス−(ベンゼ
ンスルホニルN−フェニルシアカミ)” )を差動走査
熱量計中で加熱した。融点は164℃で観察され、21
0℃で1合の開始t−観察された。そして265℃で重
合発熱が最高に達した。熱重量分析装置において空気中
で加熱した時、硬化樹脂は400℃でその最初の重量の
90チ金保持した。
実施例5 p、p’−オキシビス−(ベンゼンスルホニルN−フェ
ニルジアナ〉ド)5,319(α01モル)と嶋4′−
メチレンビスフェニルジアナ建ドt24f(α005モ
ル)をメチルエチルケトン2〇−中に溶解させた。その
溶lIlを16時間加熱して還流した。そのプレポリマ
ーは激しくかきまぜられたヘキす7500m中に注ぐこ
とKよって微細粉末として沈澱しえ、その乾燥したプレ
ポリマーは12(1℃で溶解し、215℃の温tt−保
った後15分以内で熱硬化した。
この粉末管500℃で加熱した後、〃ラス転移温fは2
90℃であった・ 実施例4 p、p’−オキシビス−(ベンゼンスルホニルN−フェ
ニルシアナミド)29f(1015モル)ト4.4’−
オキシビスフェニルシアナミド1、89 t ((L 
O075モル)をメチルエチルケトン12fKII解し
、その溶液管加熱して16時間還流した。この溶液を流
し込んでフィルム會形成し、そのフィルA1240℃で
1時間硬化させた。そのフィルムは強制通風空気炉で2
60℃の温度で等温的に老化させられ、そしてとの温緻
で空気中で846時間老化した後、そのもとのwitの
68%を保有することが判明した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 次式I: (式中、Rti2価の芳香族、脂肪族または環式脂肪族
    基であり、そして各R’#i独立して1fIの芳香族、
    脂肪族また#1Ill1式基である)で表わされるビス
    −N−シアノスルホンアミドの付加ホモ重合によるか、
    または、上記式Iで表わされるビス−N−シアノスルホ
    ンアミド1モルと次式l; NC−NH4,−NH−CN            
    (璽)(式中、8.は芳香族、脂肪族、l1式ml#族
    または複嵩置式基で番る。) で表わされるビス−シアナミド1な−し10モルと付加
    共重合させることを梼黴とする重合体の製造方法。
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