JPS61130323A - ポリアミドイミド樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

ポリアミドイミド樹脂組成物の製造方法

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JPS61130323A
JPS61130323A JP59252350A JP25235084A JPS61130323A JP S61130323 A JPS61130323 A JP S61130323A JP 59252350 A JP59252350 A JP 59252350A JP 25235084 A JP25235084 A JP 25235084A JP S61130323 A JPS61130323 A JP S61130323A
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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】 [発明の技術分野] 本発明は電気絶縁ワニス等として有用なポリアミドイミ
ド樹脂組成物およびその製造方法に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 省資源、省エネルギーの必要性と周辺機器の小型化、軽
量化に伴ない電気機器自体の高性能、小型化が進められ
ている近年において、耐熱性、機械的特性、電気的特性
、経済性のバランスのとれているポリアミドイミド樹脂
は電気絶縁ワニスを始めとする絶縁材料の分野において
その重要性が増大している。
従来、トリメリット酸無水物と芳香族ジイソシアネート
を、例えばN−メチル−2−ビOリドン、ジメチルアセ
トアミド等の非プロトン系極性溶媒中で反応させること
により高重合度のポリアミドイミド樹脂組成物が得られ
ることは公知である(例えば特公昭44−19274号
)。
しかし、この方法は用いられる極性溶媒の吸湿性が強い
ため疑似ゲル化現象、白濁現象等がワニス使用時に起り
易いことからワニスの保管、管理が困難であるという難
点を有していた。さらに特殊な非プロトン系極性溶媒を
用いるためワニスの価格が高くなり工業的有用性に乏し
いという難点もあった。
このため電気絶縁ワニスの溶媒として極めて一般的に用
いられているフェノール系溶媒を用いたポリアミドイミ
ド樹脂の提案が多くなされている(例えば特公昭51−
23999号、特公昭56−17374号、特公昭56
−22330号、特公昭56−34210号)。
しかし、単にトリメリット酸無水物と4.4’ −ジフ
ェニルメタンジイソシアネートのような芳香族ジイソシ
アネートをフェノール系溶媒中で反応させポリアミドイ
ミド樹脂を得ようとしても白濁沈澱してしまうか又は均
一溶液を得ようとしてフェノール系溶媒の沸点以上の高
温下で反応させても末端にアリールエステル等が生成し
てしまい実用的な絶縁ワニスに供しうる高分子量ポリマ
ーが得られないのが実状である。
ま、た脂肪族ジカルボン酸、ラクタム等を用いた場合、
フェノール系溶媒に対する溶解性は向上するものの耐熱
性、特に絶縁電線とした時の耐熱軟化温度が芳香族ポリ
アミドイミド樹脂と比較して劣るという難点を有してい
る。
ポリアミドイミド樹脂組成物を得る方法として、四塩基
酸無水物又はその誘導体と二塩基酸又はその誘導体との
混合物からなる多価カルボン酸成分と、ポリイソシアネ
ート又はその誘導体を反応させる方法は公知であるが、
二塩基酸又はその誘導体として芳香族二塩基酸を用いる
と、その低い反応性のため実用に供しつる高分子の樹脂
組成物を得られないのが実状である。
[発明の目的] 本発明者は二塩基酸と四塩基11[水物と芳香族ポリイ
ソシアネートの反応を種々検討したところ、ポリアミド
樹脂共存下の反応において極めて高重合度のポリマーが
得られること、および共存するポリアミド樹脂と生成、
した芳香族ポリアミドイミド樹脂が一体となり耐熱性、
溶解性に優れた新規なポリアミドイミド樹脂が得られる
こと、および該樹脂のフェノール系溶液中にフェノール
類でマスクされた芳香族ポリイソシアネートを配合する
ことにより製膜性の優れた樹脂が得られることを見出し
た。
本発明はかかる知見に基づいてなされたもので、上記の
欠点の解消されたポリアミドイミド樹脂組成物およびそ
の製造方法を提供することを目的と′する。
[発明の概要] すなわち本発明は、(イ)四塩基酸無水物又はその誘導
体および二塩基酸又はその誘導体からなる多価カルボン
酸成分と、(ロ)ポリイソシアネート又はその誘導体と
を、ポリアミド樹脂共存下において反応させてなるポリ
アミドイミド樹脂組成物、並びにli7記のポリアミド
イミド樹脂tlIIi物に、更にフェノール類でマスク
された芳香族ポリイソシアネートを配合してなるポリア
ミドイミド樹脂組成物およびこれらの製造方法を提供し
ようとするものである。
本発明に使用される四基MM無水物又はその誘導体は、
例えばビロメット酸無水物、 3.3’ 、4.4’ −ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸無水物、3.3’ 、4.4’ −ジフェニルテト
ラカルボン酸無水物、ナフタレンテトラカルボン酸無水
物、ブタンテトラカルボン酸無水物等の酸無水物又は酸
、エステル等の誘導体がある。
また、四塩基酸無水物又はその誘導体と併用して使用さ
れる二塩基酸又はその誘導体としては、例えばシュウ酸
および(丁)式で示される二塩基酸、二塩基酸エステル
等がある。
R100C−R2−GOOR+  ・−・(I)これら
二塩基酸又はその誘導体の中でも耐熱性の観点より芳香
族二塩基酸又はその誘導体が特に好適である。
四塩基酸無水物又はその誘導体と二塩基酸又はその誘導
体との使用割合は、ポリアミドイミド樹脂組成物の使用
目的に応じて変えることができるが、電気絶縁ワニスと
して好適な範囲は四塩基酸無水物又はその誘導体が30
〜70モル%、二塩基酸又はその誘導体が70〜30モ
ル%の範囲である。
すなわち、四塩基酸無水物又はその誘導体が70モル%
を越えるとイミド成分過剰となり溶解性が低下する反面
、二塩基酸又はその誘導体が70モル%を越えるとアミ
ド結合が増加し耐熱性が低下するようになる。
本発明に使用するポリイソシアネート又はその誘導体と
しては、脂肪族、脂環族、芳香族のジイソシアネートが
主に用いられる。
適当なジイソシアネートとしては、例えばエチレンジイ
ソシアネート、トリメチレンジイソシアネートテトラメ
チレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネ
ートヘキサメチレンジイソシアネート、ヘプタメチレン
ジイソシアネートオクタメチレンジイソシアネートノナ
メチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネ
ートトリメチルへキサメチレンジイソシアネート、モル
フォリンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシア
ネート 3.9−ビス(3−イソシアン酸プロピル) 
2,4,8.10−テトラオキサスピロ[5・ 5]ウ
ンデカン、4.4′ −ジフェニルメタンジイソシアネ
ート、4,4′ −ジフェニルエーテルジイソシアネー
ト、4.4′ −ジフェニルプロパンジイソシアネート
、4.4′ −ジフェニルスルホンジイソシアネート、
3.3′ −ジフェニルスルホンジイソシアネート、4
.4′ −ジフェニルスルフイツトジイソシアネート、
3.3′ −ジメチル−4,4′ −ジフェニルメタン
ジイソシアネート、3.3′ −ジクロロ−4,4′ 
−ジフェニルメタンジイソシアネート、3.3′ −ジ
メチル−4,4′ −ビスフェニルジイソシアネート、
3.3′ −ジメトキシ−4,4′ −ごスフェニルジ
イソシアネート、4.4′−ビスフェニルジイソシアネ
ート、m−フェニレンジインシアネート、p−フェニレ
ンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネー
ト、2.6− トリレンジイソシアネート、l−キシリ
レンジイソシアネート、p−キシリレンジイソシアネー
ト等があり、これらは単独又は混合して使用することが
できる。
ジイソシアネート以外のポリイソシアネートとしては、
例えば、−ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネー
ト、4.4’ 、4“−トリイソシアネートトリフェニ
ルメタン、2.2’ 、5.5’ −テトライソシアネ
ート−4,4’ −ジメチルジフェニルメタン、2,4
.4’ −ジフェニルエーテルトリイソシアネート、ト
リス(4−メチル−3−イソシアネートフェニル)イソ
シアヌレート等をあげることができる。
また゛、ポリイソシアネートのイソシアネート基をフェ
ノール、クレゾール、キシレノール等でマスクしたポリ
イソシアネート誘導体も使用することができる。
これらのポリイソシアネートは得られるポリアミドイミ
ド樹脂組成物の耐熱性、機械的性質等の要求特性により
適宜選択されるが、電気絶縁ワニスとして特に要求され
る絶縁皮膜の耐熱性、機械的特性、経済性の点から芳香
族ジイソシアネート類が好ましく、更にその中で4,4
′ −ジフェニルメタンジイソシアネート、2.4−ト
リレンジイソシアネート、2.6− トリレンジイソシ
アネート、層−キシリレンジイソシアネート、p−キシ
リレンジイソシアネート、4.4′ −ジフェニルエー
テルジイソシアネート又はこれらのジイソシアネートが
フェノール類でマスクされた誘導体を単独又は混合して
使用することが前記特性を具現化する上で特に好ましい
四層M酸無水物又はその誘導体と二塩基酸又はその誘導
体とポリイソシアネート又はその誘導体との反応に際し
一共存されるポリアミド樹脂としては、ポリマー鎖の主
要な一部分としてアミド基が繰返されていて、かつアル
キレン基が結合されたものが多数集まってできた線状合
成高分子である通常分子m io、ooo以上のナイロ
ンを使用することができる。
そのようなナイロンとしては、例えばナイロン6、ナイ
ロン66、ナイロン610、ナイロン11、ナイロン1
2、および2種以上のホモナイロンのモノマーを混合し
て重合させることにより得られる共重合ナイロン等があ
り、これらは単独又は混合して使用される。
四塩基酸無水物又はその誘導体と二塩基酸又はその誘導
体とポリイソシアネート又はその誘導体とのポリアミド
樹脂共存下における反応は、有機溶媒の存在下において
 150〜250℃の温度で2〜20時間反応せしめる
ことにより行なわれる。
本発明に好適な有機溶媒としては、フェノール、0−ク
レゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、各種のキ
シレノール酸、各種のクロルフェノール類、ニトロベン
ゼン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムア
ミド、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホルア
ミド、ジメチルスルホオキサイド等があり、これらと併
用できる溶媒としては、ベンゼン、トルエン、^沸点炭
化水素類(例えば丸善石油製スワゾール1000、スワ
ゾール1500、日本石油製日石ハイゾール100、等
〉、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート
等がある。
特に好ましい反応溶媒は、出発物質に対する溶解性、お
よび得られる樹脂溶液の安定性、成膜性、経済性等の見
地からフェノール、クレゾール、キシレノール等のフェ
ノール系溶媒であり、電気絶縁ワニスとして用いられる
場合の溶媒には、前記フェノール系溶媒と高沸点の芳香
族炭化水素系溶媒の混合物が好適である。
(イ)の四塩基酸無水物又はその誘導体と二塩基酸又は
その誘導体と、(ロ)のポリイソシアネート又はその誘
導体との使用割合は、四塩基酸無水物又はその誘導体お
よび二基N酸又はその誘導   □体をそれぞれ2当饅
として、ポリイソシアネート又はその誘導体のイソシア
ネート基当り1当量とした場合、酸成分とイソシアネー
ト成分が当量化で1対1が好ましい。
しかし、いずれか一方の10当量%以下の過剰は許容さ
れる範囲である。
本反応におけるポリアミド樹脂の働きは明確ではないが
、四塩基酸無水物又はその誘導体と二塩基酸又はその誘
導体とポリイソシアネート又はその誘導体との反応を著
るしく促進すること、得られた樹脂が優れた溶解性を示
すこと、および赤外チャート、熱重量分析等から生成し
た芳香族ポリアミドイミド樹脂と合成時に使用したポリ
アミド樹脂が相互に反応し一体化していることが推測さ
れることから、四塩基酸無水物又はその誘導体と二塩基
酸又はその誘導体とポリイソシアネート又はその誘導体
との反応において、ポリアミド樹脂がマトリックス効果
を示すと同時にポリアミド樹脂のアミド基を中心に高分
子反応が起っているものと考えられる。
このため、ポリアミド樹脂の使用割合はマトリックス効
果を発現させるのに充分な量又は得られる樹脂の使用目
的、要求特性に応じて変えることができる。例えば電気
絶縁ワニスとして使用する場合、樹脂分全体に対し3〜
40重量%が好適である。3重量%未満であると充分な
マトリックス効果を示さず、40重量%を越えると絶縁
ワニスより得られるエナメル線の耐熱性が低下する。
一方、フィルム又は成型品として使用する場合にはポリ
アミド樹脂を401 ff1%以上使用することも要求
特性に応じて可能となる。
(イ)の四塩基酸無水物又はその誘導体と二塩基酸又は
その誘導体と、(ロ)のポリイソシアネート又はその誘
導体と、ポリアミド樹脂は反応開始時に同時に仕込んで
も良く、また一方を溶剤に溶解させておき他方を一時に
、または数回に分けて仕込むことも出来、特に仕込方法
について制限はない。
しかしながら、ポリアミド樹脂は反応開始時から仕込む
のが高分子量ポリアミドイミド樹脂を得るためには特に
好ましい。
一方、電気絶縁ワニスとして用いる場合には、エナメル
皮膜となる焼付工程においても反応が進行するので、ワ
ニス合成段階においては比較的反応の後半にポリアミド
樹脂を加えるようにしてもよい。
前記反応は無触媒下おいて充分に進行するがイソシアネ
ートの反応に通常用いられる触媒により本発明の反応を
促進することができる。適当な触媒の例としては、−酸
化鉛、ホウ酸、ナフテン酸鉛、亜鉛等のナフテン酸の金
属塩、リン酸、ポリリン酸、トリエチルアミン等があり
、好適な使用量は仕込時の固型分当り0.01〜5%で
ある。
フェノール系溶媒中での反応は10℃付近から脱炭酸ガ
スの発泡を伴ないながら始まり、通常は180〜210
℃、3〜12時間の反応条件で実用的な高分子量ポリア
ミドイミド樹脂が得られる。
このようにしで得られたポリアミドイミド樹脂組成物は
、そのまま電気絶縁ワニス等として使用することが出来
るが、特にエナメル線製造用の゛電気絶縁ワニスとして
近年の高線速、高能率的な焼付機に使用する場合製線時
において発泡しやすいという難点を有している。
これらの問題につき検討を進めたところ、前記ポリアミ
ドイミド樹脂溶液にフェノール類でマスクさた芳香族ポ
リイソシアネートを配合することにより、前記難点が大
巾に改善されることが見出された。
フェノール類でマスクされた芳香族ポリイソシアネート
は前記芳香族ポリアミドイミド合成時に使用される材料
をそのまま使用出来る。使用割合は樹脂全体に対しポリ
イソシアネートとして3〜40重量%が好適である。3
重口%未満であると発泡しやすくなり、40重量%を越
えるとエナメル線としての可撓性、耐摩擦性が低下する
また、マスクされた芳香族ポリイソシアネートを加える
時の温度は特に制限はないが、200℃付近で長時間攪
拌を続けると樹脂溶液が一部不透明、。
沈澱を生ずることがあるので、加える温度は140℃以
下が好ましい。
本発明の樹脂組成物は必要に応じ他のamをブレンドす
ることもできる。また他の官能性化合物、例えばポリオ
ール、ポリアミン、ポリカルボン酸を加えて更に反応さ
せることにより変性ポリアミドイミド樹脂組成物を作る
こともできる。
〔発明の実施例J 以下実施例により本発明を詳述する。
実施例1 温度計、攪拌器、冷却管、窒素導入管をつけた314ツ
ロフラスコに3.3’ 、4.4’ −ベンゾフェノン
テトラカルボン酸無水物161g(0,5モル)、イソ
フタル酸83り  (0,5モル)、4.4′ −ジフ
ェニルメタンジイソシアネート255Q  (LO2モ
ル)、ナイロン6(東しアミランCM1007) 46
a 、m−クレゾール酸(JISK2451メタクレゾ
ール酸1号相当品)  6001Jを仕込み、窒素気流
中で約1時間かけて200℃まで昇温させた。70℃付
近より200℃まで脱炭酸ガスに基づく多くの発泡が見
られた。発泡は200〜205℃の濃度で約1時間継続
した。発泡終了後さらに4時間反応させ、クレゾールを
7709加え反応を停止し、粘度(30℃)55ボイズ
、不揮発分(200℃x 1.5H) 25.0重量%
の特性を有する赤褐色透明な樹脂溶液を得た。
常法に従い、炉長7a+、炉温430〜380〜280
(上→下)線速12e / Winの条件で、得られた
樹脂溶液を用い1.0iiφの#IIIm上に7回塗布
焼付を行ない皮膜要約38μ閾の絶縁電線を得た。JI
SC3003に準じて測定した特性は第1表の通りであ
った。
絶縁電線の皮膜のIRスペクトル図には1780CI−
’、1720(ml−’のイミド吸収帯および1660
C1l−’ 、15300m−1のアミド吸収帯がそれ
ぞれ見られ、また10℃/分の昇温速度で空気中で測定
したTG凸曲線10%減量点440℃を有する票−分解
曲線を示した。
実施例2 実施例1と同一の装置を用い、3.3’ 、4.4’ 
−ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物225g、イ
ソフタルM49.8Q 、トリレンジイソシアネート1
74(J 、ナイロン6(東しアミランCM 1007
) 40Q、l−クレゾール酸(JISK2451メタ
クレゾール酸1号相当品)  500aを仕込み、脱炭
酸ガスを除去しながら200℃で5時間反応させた。ク
レゾール400g加え反応を停止し、樹脂溶液が80℃
になったところでマスクされた芳香族ポリイソシアネー
ト(日本ポリウレタン社製MS−50,4,4′ −ジ
フェニルメタンジイソシアネートとして約50重量%含
有)  120Qを加え充分攪拌し均一な溶液とした。
30℃での粘度が52ボイズとなるよう■−クレゾール
酸(JISK2451メタクレゾール酸1号相当品)で
希釈したところ、不揮発分23.3重置%を有する赤褐
色透明な溶液が得られた。
実施例1と同様にして得られた皮膜7約38μm絶縁1
線の特性は第3表に示す通りであった。
実施例3〜5 実施例1と同一の装置を用い、第2表に示す出発原料、
合成条件で、いずれも赤褐色透明な樹脂溶液を得た。
得られた樹脂溶解溶液を用い実施例1と同様に炉長71
の焼付炉により炉温430−3J30−280 (上→
下)線速121/分の条件で1.0aua中の銅線上に
7回塗布焼付を行ない皮膜7約38μmの絶縁電線を得
た。JIS  C3003に準じて測定した特性結果は
第3表に示す通りであった。
(以下余白) 注  *1 BTDA;ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物 PMDA :ビOメリット酸無水物 DPTDA ニジフェニルテトラカルボン酸無水物8T
S  ニブタンテトラカルボン酸 IPA  ;イソフタル酸 TPA  ;テレフタル酸 MDr  ;  4,4’ −ジフェニルメタンジイソ
シアネート TD■ ;トリレンジイソシアネート CMD I ;ポリメチレンポリフェニルポリイソシア
ネート (化成アップジョン社製PAP■ 135使用)ナイロ
ン6;束し社製アミランCMLOG7使用ナイロン66
;東し社製アミランCM 3001使用ナイロン610
:東し社製アミランCM 2001使用ナイロン12:
東し社製アミランX5001T使用共重合ナイロン:東
し社製アミランCM 4001使用*2 BMD r ;日本ポリウレタン社製MS−50使用B
IDI:バイエル社製ディスモジュールCTステーブル
使用 いずれもブロックしない以前のポリイソシアネート分と
して計算した添加量 (以下余白) (以下余白) [発明の効果] 以上の実施例からも明らかなように、本発明のポリアミ
ドイミド樹脂組成物は、耐熱性が良好であり、高分子量
の機械的特性の優れた被膜を形成することができる。
代理人弁理士   須 山 佐 − (ほか1名)

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(イ)四塩基酸無水物又はその誘導体および二塩
    基酸又はその誘導体からなる多価カルボン酸成分と、(
    ロ)ポリイソシアネート又はその誘導体とを、当量化で
    ほぼ1対1の割合で、ポリアミド樹脂共存下に反応させ
    てなることを特徴とするポリアミドイミド樹脂組成物。
  2. (2)四塩基酸無水物又はその誘導体と二塩基酸又はそ
    の誘導体の配合割合は、四塩基酸無水物又はその誘導体
    が30〜10モル%、二塩基酸又はその誘導体が70〜
    30モル%の範囲である特許請求の範囲第1項記載のポ
    リアミドイミド樹脂組成物。
  3. (3)二塩基酸又はその誘導体が芳香族二塩基酸又はそ
    の誘導体である特許請求の範囲第1項又は第2項記載の
    ポリアミドイミド樹脂組成物。
  4. (4)ポリイソシアネート又はその誘導体が芳香族ポリ
    イソシアネート又はその誘導体である特許請求の範囲第
    1項ないし第3項のいずれか1項記載のポリアミドイミ
    ド樹脂組成物。
  5. (5)ポリアミド樹脂がナイロン6、ナイロン66、ナ
    イロン610、ナイロン11、ナイロン12又は共重合
    ナイロンから選ばれた1種または2種以上から成る特許
    請求の範囲第1項ないし第4項のいずれか1項記載のポ
    リアミドイミド樹脂組成物。
  6. (6)(イ)四塩基酸無水物又はその誘導体および二塩
    基酸又はその誘導体からなる多価カルボン酸成分と、(
    ロ)ポリイソシアネート又はその誘導体とを、当量化で
    ほぼ1対1の割合で、フェノール系溶媒中でポリアミド
    樹脂共存下に反応させてなる樹脂組成物にフェノール類
    でマスクされた芳香族ポリイソシアネートを配合してな
    ることを特徴とするポリアミドイミド樹脂組成物。
  7. (7)四塩基酸無水物又はその誘導体と二塩基酸又はそ
    の誘導体の配合割合は、四塩基酸無水物又はその誘導体
    が30〜70モル%、二塩基酸又はその誘導体が70〜
    30モル%の範囲である特許請求の範囲第6項記載のポ
    リアミドイミド樹脂組成物。
  8. (8)二塩基酸又はその誘導体が芳香族二塩基酸又はそ
    の誘導体である特許請求の範囲第6項又は第7項記載の
    ポリアミドイミド樹脂組成物。
  9. (9)ポリイソシアネート又はその誘導体が芳香族ポリ
    イソシアネート又はその誘導体である特許請求の範囲第
    6項ないし第8項のいずれか1項記載のポリアミドイミ
    ド樹脂組成物。
  10. (10)ポリアミド樹脂がナイロン6、ナイロン66、
    ナイロン610、ナイロン11、ナイロン12又は共重
    合ナイロンから選ばれた1種または2種以上から成る特
    許請求の範囲第6項ないし第9項のいずれか1項記載の
    ポリアミドイミド樹脂組成物。
  11. (11)(イ)30〜70モル%の四塩基酸無水物又は
    その誘導体と70〜30モル%の二塩基酸又はその誘導
    体よりなる多価カルボン酸成分と、(ロ)芳香族ジイソ
    シアネート又はその誘導体とを当量化でほぼ1対1の割
    合で、フェノール系溶媒中でポリアミド樹脂共存下に反
    応させた後、さらにフェノール類でマスクされた芳香族
    ポリイソシアネートを配合することを特徴とするポリア
    ミドイミド樹脂組成物の製造方法。
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