JPS59223725A - ポリアミド酸の化学閉環法 - Google Patents

ポリアミド酸の化学閉環法

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JPS59223725A
JPS59223725A JP9853283A JP9853283A JPS59223725A JP S59223725 A JPS59223725 A JP S59223725A JP 9853283 A JP9853283 A JP 9853283A JP 9853283 A JP9853283 A JP 9853283A JP S59223725 A JPS59223725 A JP S59223725A
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JP
Japan
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polyamic acid
aralkyl
cycloalkyl
dianhydride
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JP9853283A
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English (en)
Inventor
Seiichi Nozawa
清一 野沢
Fumitoshi Sakaguchi
坂口 文敏
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Mitsubishi Kasei Corp
Original Assignee
Mitsubishi Kasei Corp
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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

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】 本発明はポリアミド酸を閉環させて、ポリイミドにする
新しい方法に関する。ポリアミド酸を閉環してポリイミ
ドを製造する方法としては熱閉環法と化学閉環法が知ら
れているが、熱閉環法は一般に/gOC以上でなければ
イミド化反応が遅く、その場合ポリアミド酸のイミド化
とポリアミド酸の加水分解が協奏反応であるため、生成
したポリイミドの重合度は著しく低下する。そのため、
熱閉環法で作成したポリイミドフィルムは機械的性質が
著しくそこなわれる。
一方化学閉環法では/70C以下で反応させるため、ポ
リアミド酸の加水分解反応の進行が遅いので生成したポ
リイミドの重合度の低下は少なく、そのため化学閉環法
で作成したポリイミドフィルムは機誠的性質は良好であ
るが、大量の第三級アミン化合物およびポリアミド酸の
アミド結合に対して等モル以上のカルボン酸無水物が、
必要である。第三級アミン化合物の中ではイソキノリン
およびピリジンがその使用量炒\゛。
を比較的少量で有効であるがその使用量はポリアミド酸
のアミド酸結合に対して一モル以−ヒ必要とされている
。しかもこのような化学閉環の場合カルボン酸熱水物と
第三級アミンの両方が必要であり、どちらか一方のみで
はイミド化はほとんど進行しない。
本発明者等は、前記のようにカルボン酸無水物と第三級
アミンのような二成分系化学閉環剤に代る一成分系の化
学閉環剤を見出すべく、鋭意検討した結果、−成分系で
二成分系とほぼ同レベルのイミド化率に出来る化学閉環
斉11を見出すことが出来、本発明に達した。従来−成
分系ではほとんど化学閉環出来ないことが知られており
、またカルボン酸−無水物−第三級アミン系をポリアミ
ック酸溶液に加え室温での混合を70分間行なうと完全
にゲル化するがイミダゾール系のみの場合にはポリアミ
ック酸に加えた後室温で一昼夜攪拌してもゲル化せず、
本発明は驚くべきことである。
すなわち本発明の要旨は、ジアミンとテトラカルボン酸
二無水物との反応によって得られるポリアミド酸の有機
溶媒溶液を一般式(1)または/および[II) 2 (式中R1,;R2、R3およびR4は水素原子、脂肪
族基、芳香族基、シクロアルキル基またはアラルキル基
を示す。但し、シクロアルキル基およびアラルキル基の
水素原子の7個以上がハロゲン原子寸たけアルコキシ−
店でl?Vl−l:Jされていてもよい。) 7 (式中R5およびR6は水素原子、脂肪族基、芳香族基
、シクロアルキル基またはアラルキル基を示し、R7、
R8、RoおよびRIOは水素原子、)・ロゲン原子、
脂肪族基、芳香族基、シクロアルキル基またはアラルキ
ル基を示す。但し、シクロアルキル基およびアラルキル
基の水素原子の7個以上は、ハロゲン原子またはアルコ
キシ基で置換されていてもよい) で表わされるイミダゾール類の存在下で/70C以下で
反応させ、ポリアミド酸を化学閉環させイミド化する方
法に存する。
本発明をさらに詳細に説明するに本発明に用いられるポ
リアミド酸をIJ!!!造するために用いられるジアミ
ンとしてはどのよう力芳香族ジアミン、脂肪族ジアミン
および複素憚ジアミンを使用することも可能であるが、
その具体例としてはメタフェニレンジアミン、パラフェ
ニレンジ7 ミy、<t、q’ −ジアミノジフェニル
プロパン、り、q′−ジアミノジフェニルメタン、ベン
ジジン、’%、ll’−ジアミノジフェニルスルフィド
、z、p’−ジアミノジフェニルスルホン、3..3’
−ジアミノジフェニルスルホン、p4’−ジアミノジフ
ェニルエーテル、コ、6−ジアミツピリジン、ビス−(
p−アミノフェニル)ジエチルシラン、ビス−(グーア
ミノフェニル)ホスフィンオキナイト、ヒス−(グーア
ミノフェニル)−N−メfルアミン、/、S−ジアミノ
ナフタリン1.3.3’−ジメチル−ベンジジン、 3
.3’−ジメトキシ−ベンゼン、コ、グービス−(β−
アミノ−t−ブチル)トルエン、ビス−(ハラ−β−ア
ミン−t−ブチルフェニル)エーテル、パラ−ビス(ス
ーメチルーq−アミノベンジル)ベンゼン、パラ−ビス
(/、/−ジメチル−ターアミノペンチル)ベンゼン、
m−キシレンジアミン、p−キシリレンジアミン、ビス
(パラ−アミノ−シクロヘキシル)メタン、ヘキサメチ
レンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレ
ンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジア
ミン、3−メチル−ヘプタメチレンジアミン、t、t 
、ll/−ジメチルへブタメチレンジアミン、a、//
−ジアミノドデカン、/、スービスー(3−アミノプロ
ポキシ)−エタン、λ、2−ジメチルプロピレンジアミ
ン、3−メトキシ−へキサメチレンジアミン、λ、左左
−メチルへキサメチレンジアミン、λ、S−ジメチルへ
ブタメチレンジアミン、3−メチルノナメチレンジアミ
ン、/、’%−ジアミノーシクロヘキサン、/、/2−
ジアミノオクタデカン、2.!−ジアミノーi、、y、
ti−オキサジアゾール等が挙げられ、これらは単独も
しくは混合物として使用する。これらの中でダ、弘′−
ジアミノジフェニルエーテルおよび3.3′−ジメチル
−ベンジジンおよび両者のl14合物が特に好ましい。
寸だ本発明に用いられるポリアミド「Iψを夛11造す
るために用いられるテトラカルボン酸二無水物としては
、どのような芳香族テトラカルボン酸二無水物および脂
肪族テトラカルボン酸二無水物および複素環テトラカル
ボン酸無水物を使用することも可能であるが、その具体
例としてはピロメリット酸無水物、λ、3.b、クーナ
フタリンテトラカルボン酸二無水物、3..3′、 4
1.’I’ −ジフェニルテトラカルボン酸二無水物、
/、、2.!r、A−ナフタリンテトラカルボン酸二無
水物、J、2’。
3.3′−ジフェニルテトラカルボン酸二無水物、コ、
コーピス(J、q−ジカルボキシフェニル)プロパンニ
無水物、ビス(y、t、t−ジカルボキシフェニル)ス
ルホンニm 水物、 3. xi 、 q 、 /θ−
ヘリレンチトラカルボン酸二無水物、ビス(3,<z−
ジカルボキシフェニル)エーテルニ無水物、:r−テレ
ンテトラカルボン酸二無水物、ナフタリン−i、2.q
、s−テトラカルボ/酸二無水物、ナフタリン−7、l
I、3.g−テトラカルボン酸二無水物、ビス(3,q
−ジカルボキシフェニル)ケトン二無水物、デカヒドロ
ナフタリン−/、Q、3.g−テトラカルボン酸二無水
物、ダ1g−ジメチル−/。
2.3.!;、b、クーヘキサヒドロナフタリン−/、
Jj。
6−テトラカルボン酸二無水物、コ、6−ジクロルナフ
タリン−/、’I、!;、g−テトラカルボン酸二無水
物、ユ、7−ジクロルナフタリン−/、4(、it、g
−テトラカルボン酸二無水物、2,3.b、7−テトラ
クロルナフタリンーi、q、s、g−テトラカルボ/酸
二無水物、フェナントレン−/、g、?、/ 0−テト
ラカルボ/酸二無水物、シクロベンクン−/、2..3
.!−テトラカルボン酸二無水物、ピロリジン−2,3
,’1,3;−テトラカルボン酸二無水物、ピラジン−
2,3,3,b−テトラカルボン酸二無水物、2.2−
ビス(,2,、?−ジカルボキシフェニル)プロパンニ
無水物、l、/−ビス(,2,、?−ジカルボキシフェ
ニル)エタンニ無水物、/、/−ビス(3,q−ジカル
ボキシフェニル)エタンニ無水物、ビス(2,3−ジカ
ルボキシフェニル)メタンニ無水物、ビス(、?、4(
−ジカルボキシフェニル)メタンニ無水物、ベンゼン−
/ 、 、2.3 、9−デトラカルボン酸二イ吸水物
、/ 、 2 、 、? 、 +−ブタンテトラカルボ
ン酸二無水物、チオフェン−2,,3,e。
S−テトラカルボン酸二無水物などが挙げられ、これら
は単独もしくは混合物として使用する。
これらの中でピロメリット酸無水物1.3.3’、’I
、’l’−ジフエニにテトラカルボン酸二無水物、ビス
(,7,4Zジ・カルボキシフェニル)ケトン二無水物
およびこれらの2種および3種の混合物が特に好ましい
ポリアミド酸の有機溶媒溶液を調製するために用いられ
る有機溶媒としてはポリアミド酸を合成するために使用
される有機溶媒で、その官能基は反応体ジアミンあるい
はテトラカルボン酸二無水物のどちらとも反応を行なわ
ないようなものである。またこの有機溶媒はポリアミッ
ク酸とも反応せず、ポリアミック酸を溶解するものでな
ければならガい。このような溶媒としては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、N−ジエチルアセトアミド、N、N−ジメチルメ
トキシアセトアミド、N−メチルカプロラクタム、ジメ
チルスルホキシド、N−メチルーコービロリドン、テト
ラメチルウレア、テトラメチルチオウレア、ピリジン、
ジメチルスルホン、ヘキサメチルボスホルアミト、テト
ラメチレンスルホン、ホルムアミド、N−メチルホルム
アミド、ブチロラクトンおよびN−アセテルー2−ピロ
リドンが挙げられるが必ずしもこれらに限定されるもの
ではない。
これらの中でポリアミド酸溶液からポリイミドフィルム
を製造する際の溶媒の蒸発しやすさ、拡散のしやすさの
点からN、N−ジメチルホルムアミド、およびN、N−
ジメチルアセトアミドが/+1に好ましい。溶媒は単独
でも使用出来るし、溶繰同志を組合せたシ、あるいはベ
ンゼン、ベンツニトリル、ジオキサン、キシレン、トル
エンおよびシクロヘキザンのごとき貧溶媒と組合せても
使用出来る。この場合のポリアミド酸の有轡溶媒溶液中
のポリアミド酸の濃度は、/〜30M:険チ好ましくけ
3〜20重−耽チである。
このような濃度のポリアミド酸に一般式〔1〕または/
および[[で表わされるイミダゾール化合物を加えて混
合攪拌し、770C以F好ましくはtio’6〜/6θ
Cで反応させ、ポリアミド酸を化学閉環によりイミド化
する。/70υを超えると、分子量が低下し、機械的物
性が悪化するので、好ましく々い。イミダゾール順とし
ては一般式〔■〕および〔■〕の化合物のいずれも使用
できる。脂肪族基、芳香族基としては、アルキル基、ヒ
ドロキシアルキル基、シアノアルキル基、アリール基等
が挙り゛られる。もちろん、これらの基は、シクロアル
キル基、アラルキル基と同様に、その水素原子の7個以
上がハロゲン原子またはアルコキシ基でe換されていて
もよい。その代表例としては、N−シアノエチル−2−
エチルグーメチル−イミダゾール、N−シアノエチルー
ーメチルイミダゾール、N−シアノエチルーコーフェニ
ルイミダゾール、コフェニルーダーメテルーS−ヒドロ
キシメチルイミダゾール、λフェニルーf、5−ジヒド
ロキシメチルイミダゾール、イミダゾール、コーメチル
イミダゾール、ノーエチル−t−メチルイミダゾール、
q−メチルイミダゾール、ユーウンデシルイ′ミダゾー
ル、J−フェニルーダーメテルイミダゾール、N−メチ
ルイミダゾール、λ−フェニルイミダゾール、S−メチ
ルイミダゾール、N−フェニルイミダゾール、コーペン
ジルイミダゾール、N−ベンジルイミダゾール、N−ペ
ンジルーコーメチルイミダゾール、ベンズイミダゾール
、9.、lt、/、、?−テトラクロルベンズイミダゾ
ール、左−メチルベンズイミダゾール、コーメチルペン
ズイミダゾール、6−ベンジルベンズイミダゾール等が
挙げられるが、必ずしもこれらに限定されるものではな
い。またこれらのイミダゾールを混合して使用してもよ
い。このようなイミダゾール類の使用母はポリアミド酸
のアミド結合1モルに対して0.1モル以上、々−fま
しくけ2モル以上である。
なおポリイミドフィルムを作成する場合にはポリアミド
酸溶液に一般式mtたけ/およびCTI)で表わされる
イミダゾール額を加え梢、拌混合後、ガードナー社製ド
クターナイフにてガラス板上に薄膜を形成し、lコor
b、lO分分間風乾す・■炉中にて乾燥し化学閉環さ4
すだ。次いで、この半乾燥フィルムを金属枠に固定し、
さらに/20Cよね2!OCまでlS分間で加熱昇温し
、最後に3A;OCで7分間熱処理を行ない10μのポ
リイミドフィルムを得た。このポリイミドフィルムは機
械的性質、耐熱性、熱分解開始湿度、電気的性質、寸法
安定性に優れ、透明である。
なお実施例において、ポリアミド酸のηinhはポリア
ミド酸をN−メチルスーピロリドン0・5y7dt溶液
に調整し1.30Cで測定した。
またイミド化率は赤外線吸収スペクトル法を用い72S
Crn−1のイミド基の吸収あるいは/ 7 g O(
1n−’のイミド基の吸収あるいは17g0crn−1
のイミド基の吸収を用い、イミドによる吸光iAを計算
し、他に定めたイミド化率/ 00係の薄膜のイミド基
吸収の吸光−ひに対する百分率として定義した。
またゲル化時間はB型粘度計による1llll定(コo
 r’)において、粘度が10θOボイズに達するまで
の時間を示す。
L−J、下に実施(pH金示す。
実施例/ ピロメリット【が無水物(以下PMDAと略す)7t、
!;g33 f (0,3!;!;t mob )、4
(、’7’−ジアミノジフェニルエーテル3S、ダコθ
7 P (0,/769moz )、3.3′−ジメチ
ルベンジジ7.37.、’r!39r (o、iり69
mot)、N、N−ジメ−F−# ホ/l/ ム7ミド
(以下DMFと略す)/グ33ccから調整したポリア
ミド酸溶液(ポリマー濃度〔P〕=/ 0.Owt噛)
を、コo、of(アミック酸嚇位で9.4”i’ X 
/ 0−1nloje相当)、ビーカー1c秤付した。
この時点でポリアミック酸の1inh値は14 dz/
fであった。
別に、ベンズイミダゾール2.2.303F(1g、g
 gOX / 0−3mot)をDMF/2.Occ中
に溶解し、このDMF溶液を、先に秤1.7シた。]シ
リアミドC1ν溶液に加え、2分間4岩4拌[2、充分
に混合した。(この時点で[1:P] = b、o w
t憾、PMDA(mo/)/ベンズイミダゾール(mo
り = :1./4  である。) (2θ℃で7日以−ヒ放置してもゲル化しなかった)こ
のポリアミド酸溶液を用いてガードナー社製ドクターナ
イフにて、フェロ板上に/左μフィルムをキーヤストし
、/、20C−10分間、PK(乾燥炉中で、イミド化
を行なった。工Rにて、イミド化率を叫宇したところ、
3左係であった。
次いで、この半乾燥フィルムを金属枠に固定し、更にコ
θo’6中でi2分間、3!rOC中で1分間熱処理を
行ない、最終的なイミド化率5りりの/θμフィルムを
イノ1だ。
実施例 ベンズイミダゾールの代わりに下記のイミダゾール誘導
体を用い、PMDAと化合物のモル比を変えた以外、実
施例/と同様の条件、方法で、/20Cで10分イミド
化を行ない、イミド化率を測定した。その結果を表−/
に示す。
比較例1 ベンズイミダゾールの代わ9に、無水酢酸をi、q、t
soり(1g、qqs x to−3moz )用い、
更に無水酢酸に対して3/λO倍モル骨(J 4 gm
?、ユ、g s X / o−” mot )  のイ
ソキノリンを用いた以外、実施例/と同様の方法で/2
0Cで10分イミド化を行ない、イミド化率、及びポリ
アミド酸溶液のゲル化時間を測定した。その結果イミド
化率は110係、ゲル化時間は20Cで70分であった
実施例10〜/2 下記のイミダゾール誘導体を用い、/ll0cで70分
イミド化した以外、実/A例1と同様の条件で行ない、
イミド化率を也]1定した。その結果を表−7に示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  ジアミンとテトラカルボン酸二無水物との反
    応によって得られるポリアミド酸の有機溶媒溶液を一般
    式〔I〕またU/および[11)2 (式中R1、R2、R3およびR4は水素原子、脂肪族
    ):11、芳香族基、シクロアルキル基またはアラルキ
    ル基を示す。但し、シクロアルキル基およびアラルキル
    基の水素原子の7個以上がハロゲン原子オたはアルコキ
    シ基で置換されていてもよい。) (式中R5およびR6は水素原子、脂肪族基、芳香族基
    、シクロアルキル基またはアラルキル基を示し、R7、
    R8、R9およびRIOは水素原子、ハロゲン原子、脂
    肪族基、芳香族基、シクロアルキル基またはアラルキル
    基を示す。 但し、シクロアルキル基およびアラルキル基の水素原子
    の1個以上は、ハロゲン原子またはアルコキシ基で置換
    されていてもよい)で表わされるイミダゾール類の存在
    下で770C以下で反応させ、ポリアミド酸を化学閉環
    させイミド化する方法。
JP9853283A 1983-06-02 1983-06-02 ポリアミド酸の化学閉環法 Pending JPS59223725A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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