JPS6136010B2 - - Google Patents
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- JPS6136010B2 JPS6136010B2 JP52076669A JP7666977A JPS6136010B2 JP S6136010 B2 JPS6136010 B2 JP S6136010B2 JP 52076669 A JP52076669 A JP 52076669A JP 7666977 A JP7666977 A JP 7666977A JP S6136010 B2 JPS6136010 B2 JP S6136010B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
- C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
- C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
- C08G73/1042—Copolyimides derived from at least two different tetracarboxylic compounds or two different diamino compounds
-
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- C08G73/1003—Preparatory processes
- C08G73/1007—Preparatory processes from tetracarboxylic acids or derivatives and diamines
- C08G73/1028—Preparatory processes from tetracarboxylic acids or derivatives and diamines characterised by the process itself, e.g. steps, continuous
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- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
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Description
広い温度範囲に亘り物理的性質を保有し、引続
いて強度と靭性とを示す重合体材料に対する需要
が以前から存在している。本発明はこのような品
質をもつた交叉結合した芳香族ポリイミド重合体
材料に関する。さらに詳細には本発明は少くとも
2種の或種の前駆体ポリイミド樹脂がある割合で
交叉結合した化学的結合物としてつくられたこの
ような芳香族ポリイミド重合体に関する。 高温、高応力下において用いられる重合体材料
に対する工業的要求条件は従来フエノール化合物
及び或種のポリイミドによつて多少共不完全では
あるが満たされて来た。このような要求条件には
一般に、充填剤を混入でき、強度と靭性とが保存
され、非常に高い温度で充填剤に対する接着性が
あることが含まれる。上記の要求条件の例となる
一つの工業的用途はといし車のような研磨材料の
分野である。乾式研磨操作に用いられるといし車
では高温における強度、靭性及び接着性が特に重
要である。 本発明によれば線状芳香族ポリイミド重合体の
ベース樹脂と線状芳香族ポリイミド重合体の交叉
結合樹脂との交叉結合した化学的結合物から成る
交叉結合した芳香族ポリイミド重合体材料が提供
される。ベース樹脂は反覆単位当り少くとも1個
のケトン性カルボニル基を有するポリイミド重合
体であつて、交叉結合樹脂はアミン末端基を有す
るポリイミド重合体である。樹脂はベース樹脂1
モル当り交叉結合樹脂2より大、好ましくは6〜
40のモル比で用いる。 芳香族ポリイミド重合体材料においては、「芳
香族」という言葉は重合体の分子骨格構造が芳香
環と芳香環に融合したイミド環とから完全に成
り、但しこの際芳香環は(i)例えば ―U―、
いて強度と靭性とを示す重合体材料に対する需要
が以前から存在している。本発明はこのような品
質をもつた交叉結合した芳香族ポリイミド重合体
材料に関する。さらに詳細には本発明は少くとも
2種の或種の前駆体ポリイミド樹脂がある割合で
交叉結合した化学的結合物としてつくられたこの
ような芳香族ポリイミド重合体に関する。 高温、高応力下において用いられる重合体材料
に対する工業的要求条件は従来フエノール化合物
及び或種のポリイミドによつて多少共不完全では
あるが満たされて来た。このような要求条件には
一般に、充填剤を混入でき、強度と靭性とが保存
され、非常に高い温度で充填剤に対する接着性が
あることが含まれる。上記の要求条件の例となる
一つの工業的用途はといし車のような研磨材料の
分野である。乾式研磨操作に用いられるといし車
では高温における強度、靭性及び接着性が特に重
要である。 本発明によれば線状芳香族ポリイミド重合体の
ベース樹脂と線状芳香族ポリイミド重合体の交叉
結合樹脂との交叉結合した化学的結合物から成る
交叉結合した芳香族ポリイミド重合体材料が提供
される。ベース樹脂は反覆単位当り少くとも1個
のケトン性カルボニル基を有するポリイミド重合
体であつて、交叉結合樹脂はアミン末端基を有す
るポリイミド重合体である。樹脂はベース樹脂1
モル当り交叉結合樹脂2より大、好ましくは6〜
40のモル比で用いる。 芳香族ポリイミド重合体材料においては、「芳
香族」という言葉は重合体の分子骨格構造が芳香
環と芳香環に融合したイミド環とから完全に成
り、但しこの際芳香環は(i)例えば ―U―、
【式】―CR″2―、―S―、
【式】
但し式中R″は水素及び炭素数4以下のアルキ
ル及びフルオロアルキル基を表わす、 のような1個の架橋原子を含む基、及びその同等
物、そして(ii)2個の架橋基をもつ
ル及びフルオロアルキル基を表わす、 のような1個の架橋原子を含む基、及びその同等
物、そして(ii)2個の架橋基をもつ
【式】及び
【式】
のようないずれかの基で分離されうることを意味
する。芳香環はベンゼン、トリアジン、ピラジ
ン、ピリジン、チアゾール、ナフタレン環などを
含む。 線状芳香族ポリイミドは、一般に構造式 のジ無水物の少くとも1種と、構造式 H2N―R′―NH2 のジアミンの少くとも1種との反応によりつくら
れる。線状芳香族ポリイミドは、一般に構造式 によつて表わされる反覆単位によつて特徴付けら
れる。本発明の共反応物と得られたポリイミドは
上記の一般的な構造式の範囲内に入るが、但しR
及びR′は芳香基であり、R及びR′の少くとも1
種は少くとも1個のケトン性カルボニル基を含ん
でいなければならない。 線状ポリイミドの製造においては、先ずポリア
ミド酸材料をつくる。その反覆単位は構造式 で表わされる。(矢印は異性を表わす)。本発明の
目的に対してはポリアミド酸とポリイミドとを一
緒に考え、これをポリイミドと称することにす
る。 本発明のポリイミド重合体材料はベース樹脂と
交叉結合樹脂との交叉結合した化学的結合物とし
てつくられる。ベース樹脂は線状芳香族ポリイミ
ドであり、樹脂分子の各反覆単位当り少くとも1
個のケトン性カルボニルを含んでいなければなら
ない。ベース樹脂はジ無水物とジアミンとの反応
によりつくられ、この際単量体反応原料の少くと
も1種は少くとも1個のケトン性カルボニルを含
んでいる。ケトン性カルボニルは他のカルボニ
ル、例えばカルボキシルカルボニル、アミドカル
ボニル及びイミドカルボニルと区別しなければな
らない。 ポリイミド重合体の分子量は本発明方法におい
てはジ無水物単量体とジアミン単量体の相対量を
選ぶことによりコントロールされる。分子量は単
量体の重合度を用いて計算される。rを少量のモ
ル量で用いられる単量体対多量のモル量で用いら
れる単量体のモル比とすると、重合度は(1+
r)/(1−r)の比に等しい。ポリイミド重合
体材料の分子量の計算値は〔(重合度)×(マー単
位の平均分子量)〕+〔多量のモル量で使用される
単量体の分子量〕の和に等しい。マー(mer)単
位の平均分子量は水の1モル量より少ない単量体
の分子量の合計の半分である。ポリイミド重合体
反覆単位の分子量はマー単位の平均分子量の2倍
である。 ベース樹脂の製造は一定量の適当なジ無水物と
ジアミン単量体とを反応させ所望の分子量を得る
ことにより行なわれる。少くとも1種の単量体は
ケトン性カルボニル基を含んでいなければならな
い。必要に応じ2種以上のジ無水物又は2種以上
のジアミンを用いてポリイミド樹脂をつくること
ができる。どちらかの単量体を2種以上このよう
に組合わせ平均分子量を用いるようにすることが
できる。ポリイミドの製造は任意の既知方法によ
り行なうことができるが、例えば溶媒系重合は米
国特許第3179631号に記載されており、この場合
有機溶媒中において温度を約100℃以下、好まし
くは約50℃以下に保ち、撹拌しながらジアミンと
ジ無水物とを徐々に結合する。結合したジ無水物
とジアミンとはポリアミド酸とポリイミドとの混
合生成物であることができ、この重合体を低級脂
肪酸無水物と接触させて沈澱させて線状芳香族ポ
リイミドベース樹脂を得る。 交叉結合樹脂の製造は上記ベース樹脂の製造法
と同じ方法で行なわれる。交叉結合樹脂にはケト
ン性カルボニルが存在する必要はないが、交叉結
合樹脂は過剰のジアンを用いてつくり、アミン末
端基をもつようにしなければならない。ベース樹
脂に用いたのと同じ群から適当なジ無水物とジア
ミンとを選び、各単量体の量は所望の計算分子量
が得られるように上記式に従つて反応を行なう。
ポリアミド酸は実質的にポリイミドに変つて、線
状芳香族ポリイミド交叉結合樹脂が得られる。 撹拌して溶液から沈澱させ乾燥したポリイミド
樹脂は一般に粉末の形をしており、その表面積は
少くとも約0.1m2/g、粒度は約0.1〜100μmであ
る。 ベース樹脂はアミン末端基とケトン性カルボニ
ル基を有することができ、交叉結合樹脂はケトン
性カルボニル基とアミン末端基とを有することが
できる。事実、ベース樹脂と交叉結合樹脂は同じ
反覆単位をもつことができるが、唯一の相異は分
子量である。 ベース樹脂と交叉結合樹脂は分子量が異つてお
り、この2種の樹脂は高対低分子量の比が特定の
範囲内にあることが好ましい。ベース樹脂又は交
叉結合樹脂のいずれも本発明を実施する場合に高
分子量をもつことができるが、高分子量材料がベ
ース樹脂であることが好ましい。高分子量樹脂の
分子量計算値は3000〜300000であり、低分子量樹
脂の計算値は500〜15000である。使用するのに適
した高分子量及び低分子量樹脂は高分子量対低分
子量の計算値の比が2〜50である。即ち高分子量
樹脂の分子量計算値が150000である場合、低分子
量樹脂の分子量計算値は500〜7500であるように
選ぶ。 交叉結合樹脂及びベース樹脂は本発明の交叉結
合したポリイミド材料を得るために特定のモル比
の関係で使用される。交叉結合樹脂対ベース樹脂
の適当なモル比は2より大、好ましくは6〜40で
ある。さらに得られたポリイミド重合体材料の品
質を改善するためには、好適なモル比は約15〜36
である。乾式研磨操作に用いられるといし車の製
造に接合剤として用いられるポリイミド重合体材
料はこのモル比が6〜40であることが好ましい。
もつと需要の多い用途、例えば加工物切削速度の
大きいことを要する乾式研磨操作に用いられると
いし車の製造に最良の結果を得るためのポリイミ
ド結合材料ではこのモル比は15〜36である。 本発明のポリイミド重合体材料はベース樹脂と
交叉結合樹脂との交叉結合可能な混合物で交叉結
合化学反応を行なうことによりつくられる。ベー
ス樹脂と交叉結合樹脂とを微粉末にして実質的に
均質に混合して、交叉結合可能なポリイミド重合
用組成物とし、熱と圧力とをかけて成形して、本
発明の交叉結合した重合体材料とする。成形法は
一般に共反応樹脂粉末を混合、圧縮及び加熱する
工程から成つている。圧縮及び加熱工程は同時に
行なうことができる。 共反応樹脂粉末は実質的に均質に混合して、ベ
ース樹脂粒子及び交叉結合樹脂とに、圧縮及び加
熱工程中に接触し反応する最大の機会を与えるよ
うにしなければならない。樹脂粒子はすべて約
0.1〜100μmの粒度をもつていなければならな
い。といし車を製造する場合、樹脂粒子は約1.0
〜50μmの粒度をもつている。 交叉結合可能なポリイミド重合体組成物の圧縮
は一般に熱及び圧力のいくつかの組合わせによつ
て行なわれる。圧縮法はよく知られており、その
変形は数種あるが、本発明の共反応性材料に対す
る好適な圧縮操作の2種の例は次の通りである。 () 成形すべき交叉結合可能なポリイミド重合
体組成物を金型の中に入り、約15〜25分間約35
メガパスカル(5000psi)において約400〜420
℃で圧縮する。 () 成形すべき交叉結合可能ポリイミド重合体
組成物を金型に入れ、約10秒間690メガパスカ
ル(100000psi)において室温で圧縮する。 交叉結合可能なポリイミド重合用組成物を熱処
理し、本発明の交叉結合したポリイミド重合体材
料にする。本発明の交叉結合したポリイミドをつ
くる好適な熱処理方法には、圧縮した交叉結合可
能な組成物を約1〜100時間350〜450℃に加熱す
る方法が含まれる。好ましくは、この材料を約
375〜450℃の温度に1〜24時間加熱できる。加熱
工程のスケジユールの一つの例は約3時間約400
℃に加熱した後、さらに1時間約425〜435℃に加
熱する方法である。加熱温度が高いと加熱時間は
短くなることを理解すべきである。 研磨物品、例えばマトリツクス材料又は結合剤
として本発明の交叉結合したポリイミドを用いて
つくられるといし車は、結合剤としてフエノール
材料又は脂肪族構造を含む交叉結合したポリイミ
ド材料、或いは単一の重合構造からつくられた交
叉結合した芳香族ポリイミド材料を用いた従来の
といし車に比べ熱安定性と酸化安定性が改善され
ている。乾式研磨操作においては、本発明の交叉
結合したポリイミドを用いたといし車は、従来知
られたといし車で研磨する場合に比べ、使用寿命
が長く、熱の発生が少なく、よごれが少なく、エ
ネルギー消費量が少なく、負荷耐性が大である。
このようなといし車は湿式研磨操作にも利点があ
る。 研磨粒子以外の充填材料は本発明の交叉結合し
たポリイミドの結合剤を用いて充填物品をつくる
のに使用することができる。結合材の方向性強度
を増加し、充填物品と他の物品との間の摩擦係数
を変化させ、熱伝導度又は電気伝導度を増加さ
せ、或いは滑剤として作用する充填粒子を用いる
ことができる。 一般に充填粒子は充填物品の5〜95容量%を占
めることができる。研磨物品、特にといし車では
10〜75容量%の充填粒子が含まれる。広い範囲の
粒度をもつ充填粒子を用いて充填物品をつくるこ
とができるが、研磨物品は一般に平均直径約25〜
200μmの研磨充填粒子を用いると最良の結果が
得られる。充填粒子の粒度又は全容積を大にしす
ぎて、充填物品全体を保持することにおける交叉
結合したポリイミド重合体材料のマトリツクスの
品質を充填粒子が妨害することのないようにしな
ければならない。 本発明の交叉結合したポリイミド重合体材料を
用いる製造に適した他の充填物品には、ブレーキ
およびクラツチのライニング、軸受、ブシユなど
が含まれる。 本発明の交叉結合した芳香族ポリイミド重合体
材料の製造と、このポリアミド材料からといし車
を製造する方法を以下に述べる。特記しない限り
割合は容量による。加熱工程は不活性雰囲気中で
行なう。 共反応樹脂の製造―ベース樹脂及び交叉結合樹
脂を製造するため、4,4′―オキシジアニリン
(ODA)及び3,3′,4,4′―ベンゾフエノンテ
トラカルボン酸ジ無水物(BTDA)又はピロメリ
ト酸ジ無水物(PMDA)を適当量で反応させて線
状芳香族ポリアミド酸にし、これを次の特性をも
つポリイミド粉末にする。
する。芳香環はベンゼン、トリアジン、ピラジ
ン、ピリジン、チアゾール、ナフタレン環などを
含む。 線状芳香族ポリイミドは、一般に構造式 のジ無水物の少くとも1種と、構造式 H2N―R′―NH2 のジアミンの少くとも1種との反応によりつくら
れる。線状芳香族ポリイミドは、一般に構造式 によつて表わされる反覆単位によつて特徴付けら
れる。本発明の共反応物と得られたポリイミドは
上記の一般的な構造式の範囲内に入るが、但しR
及びR′は芳香基であり、R及びR′の少くとも1
種は少くとも1個のケトン性カルボニル基を含ん
でいなければならない。 線状ポリイミドの製造においては、先ずポリア
ミド酸材料をつくる。その反覆単位は構造式 で表わされる。(矢印は異性を表わす)。本発明の
目的に対してはポリアミド酸とポリイミドとを一
緒に考え、これをポリイミドと称することにす
る。 本発明のポリイミド重合体材料はベース樹脂と
交叉結合樹脂との交叉結合した化学的結合物とし
てつくられる。ベース樹脂は線状芳香族ポリイミ
ドであり、樹脂分子の各反覆単位当り少くとも1
個のケトン性カルボニルを含んでいなければなら
ない。ベース樹脂はジ無水物とジアミンとの反応
によりつくられ、この際単量体反応原料の少くと
も1種は少くとも1個のケトン性カルボニルを含
んでいる。ケトン性カルボニルは他のカルボニ
ル、例えばカルボキシルカルボニル、アミドカル
ボニル及びイミドカルボニルと区別しなければな
らない。 ポリイミド重合体の分子量は本発明方法におい
てはジ無水物単量体とジアミン単量体の相対量を
選ぶことによりコントロールされる。分子量は単
量体の重合度を用いて計算される。rを少量のモ
ル量で用いられる単量体対多量のモル量で用いら
れる単量体のモル比とすると、重合度は(1+
r)/(1−r)の比に等しい。ポリイミド重合
体材料の分子量の計算値は〔(重合度)×(マー単
位の平均分子量)〕+〔多量のモル量で使用される
単量体の分子量〕の和に等しい。マー(mer)単
位の平均分子量は水の1モル量より少ない単量体
の分子量の合計の半分である。ポリイミド重合体
反覆単位の分子量はマー単位の平均分子量の2倍
である。 ベース樹脂の製造は一定量の適当なジ無水物と
ジアミン単量体とを反応させ所望の分子量を得る
ことにより行なわれる。少くとも1種の単量体は
ケトン性カルボニル基を含んでいなければならな
い。必要に応じ2種以上のジ無水物又は2種以上
のジアミンを用いてポリイミド樹脂をつくること
ができる。どちらかの単量体を2種以上このよう
に組合わせ平均分子量を用いるようにすることが
できる。ポリイミドの製造は任意の既知方法によ
り行なうことができるが、例えば溶媒系重合は米
国特許第3179631号に記載されており、この場合
有機溶媒中において温度を約100℃以下、好まし
くは約50℃以下に保ち、撹拌しながらジアミンと
ジ無水物とを徐々に結合する。結合したジ無水物
とジアミンとはポリアミド酸とポリイミドとの混
合生成物であることができ、この重合体を低級脂
肪酸無水物と接触させて沈澱させて線状芳香族ポ
リイミドベース樹脂を得る。 交叉結合樹脂の製造は上記ベース樹脂の製造法
と同じ方法で行なわれる。交叉結合樹脂にはケト
ン性カルボニルが存在する必要はないが、交叉結
合樹脂は過剰のジアンを用いてつくり、アミン末
端基をもつようにしなければならない。ベース樹
脂に用いたのと同じ群から適当なジ無水物とジア
ミンとを選び、各単量体の量は所望の計算分子量
が得られるように上記式に従つて反応を行なう。
ポリアミド酸は実質的にポリイミドに変つて、線
状芳香族ポリイミド交叉結合樹脂が得られる。 撹拌して溶液から沈澱させ乾燥したポリイミド
樹脂は一般に粉末の形をしており、その表面積は
少くとも約0.1m2/g、粒度は約0.1〜100μmであ
る。 ベース樹脂はアミン末端基とケトン性カルボニ
ル基を有することができ、交叉結合樹脂はケトン
性カルボニル基とアミン末端基とを有することが
できる。事実、ベース樹脂と交叉結合樹脂は同じ
反覆単位をもつことができるが、唯一の相異は分
子量である。 ベース樹脂と交叉結合樹脂は分子量が異つてお
り、この2種の樹脂は高対低分子量の比が特定の
範囲内にあることが好ましい。ベース樹脂又は交
叉結合樹脂のいずれも本発明を実施する場合に高
分子量をもつことができるが、高分子量材料がベ
ース樹脂であることが好ましい。高分子量樹脂の
分子量計算値は3000〜300000であり、低分子量樹
脂の計算値は500〜15000である。使用するのに適
した高分子量及び低分子量樹脂は高分子量対低分
子量の計算値の比が2〜50である。即ち高分子量
樹脂の分子量計算値が150000である場合、低分子
量樹脂の分子量計算値は500〜7500であるように
選ぶ。 交叉結合樹脂及びベース樹脂は本発明の交叉結
合したポリイミド材料を得るために特定のモル比
の関係で使用される。交叉結合樹脂対ベース樹脂
の適当なモル比は2より大、好ましくは6〜40で
ある。さらに得られたポリイミド重合体材料の品
質を改善するためには、好適なモル比は約15〜36
である。乾式研磨操作に用いられるといし車の製
造に接合剤として用いられるポリイミド重合体材
料はこのモル比が6〜40であることが好ましい。
もつと需要の多い用途、例えば加工物切削速度の
大きいことを要する乾式研磨操作に用いられると
いし車の製造に最良の結果を得るためのポリイミ
ド結合材料ではこのモル比は15〜36である。 本発明のポリイミド重合体材料はベース樹脂と
交叉結合樹脂との交叉結合可能な混合物で交叉結
合化学反応を行なうことによりつくられる。ベー
ス樹脂と交叉結合樹脂とを微粉末にして実質的に
均質に混合して、交叉結合可能なポリイミド重合
用組成物とし、熱と圧力とをかけて成形して、本
発明の交叉結合した重合体材料とする。成形法は
一般に共反応樹脂粉末を混合、圧縮及び加熱する
工程から成つている。圧縮及び加熱工程は同時に
行なうことができる。 共反応樹脂粉末は実質的に均質に混合して、ベ
ース樹脂粒子及び交叉結合樹脂とに、圧縮及び加
熱工程中に接触し反応する最大の機会を与えるよ
うにしなければならない。樹脂粒子はすべて約
0.1〜100μmの粒度をもつていなければならな
い。といし車を製造する場合、樹脂粒子は約1.0
〜50μmの粒度をもつている。 交叉結合可能なポリイミド重合体組成物の圧縮
は一般に熱及び圧力のいくつかの組合わせによつ
て行なわれる。圧縮法はよく知られており、その
変形は数種あるが、本発明の共反応性材料に対す
る好適な圧縮操作の2種の例は次の通りである。 () 成形すべき交叉結合可能なポリイミド重合
体組成物を金型の中に入り、約15〜25分間約35
メガパスカル(5000psi)において約400〜420
℃で圧縮する。 () 成形すべき交叉結合可能ポリイミド重合体
組成物を金型に入れ、約10秒間690メガパスカ
ル(100000psi)において室温で圧縮する。 交叉結合可能なポリイミド重合用組成物を熱処
理し、本発明の交叉結合したポリイミド重合体材
料にする。本発明の交叉結合したポリイミドをつ
くる好適な熱処理方法には、圧縮した交叉結合可
能な組成物を約1〜100時間350〜450℃に加熱す
る方法が含まれる。好ましくは、この材料を約
375〜450℃の温度に1〜24時間加熱できる。加熱
工程のスケジユールの一つの例は約3時間約400
℃に加熱した後、さらに1時間約425〜435℃に加
熱する方法である。加熱温度が高いと加熱時間は
短くなることを理解すべきである。 研磨物品、例えばマトリツクス材料又は結合剤
として本発明の交叉結合したポリイミドを用いて
つくられるといし車は、結合剤としてフエノール
材料又は脂肪族構造を含む交叉結合したポリイミ
ド材料、或いは単一の重合構造からつくられた交
叉結合した芳香族ポリイミド材料を用いた従来の
といし車に比べ熱安定性と酸化安定性が改善され
ている。乾式研磨操作においては、本発明の交叉
結合したポリイミドを用いたといし車は、従来知
られたといし車で研磨する場合に比べ、使用寿命
が長く、熱の発生が少なく、よごれが少なく、エ
ネルギー消費量が少なく、負荷耐性が大である。
このようなといし車は湿式研磨操作にも利点があ
る。 研磨粒子以外の充填材料は本発明の交叉結合し
たポリイミドの結合剤を用いて充填物品をつくる
のに使用することができる。結合材の方向性強度
を増加し、充填物品と他の物品との間の摩擦係数
を変化させ、熱伝導度又は電気伝導度を増加さ
せ、或いは滑剤として作用する充填粒子を用いる
ことができる。 一般に充填粒子は充填物品の5〜95容量%を占
めることができる。研磨物品、特にといし車では
10〜75容量%の充填粒子が含まれる。広い範囲の
粒度をもつ充填粒子を用いて充填物品をつくるこ
とができるが、研磨物品は一般に平均直径約25〜
200μmの研磨充填粒子を用いると最良の結果が
得られる。充填粒子の粒度又は全容積を大にしす
ぎて、充填物品全体を保持することにおける交叉
結合したポリイミド重合体材料のマトリツクスの
品質を充填粒子が妨害することのないようにしな
ければならない。 本発明の交叉結合したポリイミド重合体材料を
用いる製造に適した他の充填物品には、ブレーキ
およびクラツチのライニング、軸受、ブシユなど
が含まれる。 本発明の交叉結合した芳香族ポリイミド重合体
材料の製造と、このポリアミド材料からといし車
を製造する方法を以下に述べる。特記しない限り
割合は容量による。加熱工程は不活性雰囲気中で
行なう。 共反応樹脂の製造―ベース樹脂及び交叉結合樹
脂を製造するため、4,4′―オキシジアニリン
(ODA)及び3,3′,4,4′―ベンゾフエノンテ
トラカルボン酸ジ無水物(BTDA)又はピロメリ
ト酸ジ無水物(PMDA)を適当量で反応させて線
状芳香族ポリアミド酸にし、これを次の特性をも
つポリイミド粉末にする。
【表】
上記樹脂を下記実施例に用いて交叉結合した芳
香族ポリイミド材料にし、成形してといし車に
し、そして一定の乾式研磨条件の多くのもとで特
定の加工物を研磨するのに用いることにより或種
の性質について、試験する。 といし車の製造―といし車は交叉結合したポリ
イミド組成物(ベース樹脂粉末と交叉結合樹脂粉
末)と充填粒子との実質的に均質な混合物をつく
り、この混合物を所望の形に成形することにより
製造する。下記実施例の試験の目的に対しては商
品名D11V9カツプ型として知られているといし車
用リムをつくつた。その寸法は9.53cm×3.8cm×
3.16cmである。 といし車の試験―「C―2」タングステンカー
バイドとして知られており、タングステンカーバ
イド94重量%とコバルト6重量%を含むタングス
テンカーバイド加工材料を用い、市販の研磨機で
乾式研磨操作によりといし車を試験する。試験条
件は次の通りである。
香族ポリイミド材料にし、成形してといし車に
し、そして一定の乾式研磨条件の多くのもとで特
定の加工物を研磨するのに用いることにより或種
の性質について、試験する。 といし車の製造―といし車は交叉結合したポリ
イミド組成物(ベース樹脂粉末と交叉結合樹脂粉
末)と充填粒子との実質的に均質な混合物をつく
り、この混合物を所望の形に成形することにより
製造する。下記実施例の試験の目的に対しては商
品名D11V9カツプ型として知られているといし車
用リムをつくつた。その寸法は9.53cm×3.8cm×
3.16cmである。 といし車の試験―「C―2」タングステンカー
バイドとして知られており、タングステンカーバ
イド94重量%とコバルト6重量%を含むタングス
テンカーバイド加工材料を用い、市販の研磨機で
乾式研磨操作によりといし車を試験する。試験条
件は次の通りである。
【表】
シンシナテイ(Cincinnati)#1及びシンシナ
テイ#2は米国オハイオ州シンシナテイ市のシン
シナテイ―ミリクロン(Cincinnati Millicron)
社によつて市販されている研磨機の型名である。
ウオルター(Walter)2―Cは西独テユービン
ゲン(Tuebingen)のモンタヴエルケ・ウオルタ
ー(Montawerke Wolter)社により市販された
といし車である。 といし車の試験結果―研磨試験の結果は試験と
いし車の研磨比として報告される。といし車の研
磨比は試験中研磨されて除去された加工物の容積
を試験中研磨されて失なわれたといし車の容積で
割つた値である。これらの試験中乾式研磨操作に
タングステンカーバイド加工物を用いた場合、研
磨比が約10〜15以上であるということは良好なと
いし車であることを示す。乾式研磨用として市販
されているフエノール樹脂の結合剤を使つた市販
のといし車の研磨比は上記試験条件で一般に15よ
り小さい。通常のポリイミド結合剤を有する市販
のといし車は、乾式研磨条件下でよごれ、直ちに
研磨できない状態になるので研磨比は低く、測定
が困難である。交叉結合した芳香族ポリイミドの
単一重合体からつくられたといし車でさえ多量の
熱を発生し、切削が困難であり、一般にフエノー
ル性樹脂を結合材とするといし車よりも乾式研磨
性能が劣る。本発明のといし車は研磨比が15より
大で、一般には20より大であつた。 実施例 1 本実施例においては、共反応樹脂及びを
夫々4.08及び5.92の重量比で混合して12:1のモ
ル比にする。予備実験として交叉結合可能なポリ
イミド組成物のチツプを金型中において20分間温
度約410℃、圧力35メガパスカル(5000psi)で圧
縮する。このチツプはガラス転移温度が約285℃
で交叉結合していない。次にこのチツプを約400
℃に約3時間加熱して成形を完了し、交叉結合反
応を完結させる。この加熱工程の結果ガラス転移
温度は約322℃に上昇する。これは交叉結合が起
つたことを示す。ガラス転移温度は熱機械的分析
法によつて決定される。 第二のチツプをつくり前と同じ圧力、同じ時間
約390℃で圧縮する。ガラス転移温度は圧縮温度
が低いために僅かに約212℃であつた。400℃にお
いて3時間熱処理を行なうと、ガラス転移温度が
約329℃の交叉結合したポリイミド材料が得られ
る。 といし車製造用の交叉結合したポリイミド組成
物をつくるためには、ベース樹脂及び交叉結合樹
脂の同じ混合物を、150グリツト(粒度88〜105μ
m)の銅被覆ダイヤモンド及び220グリツト(粒
度62〜74μm)のシリコンカーバイド結合して、
ダイヤモンド17%、銅被覆8%、シリコンカーバ
イド30%及び共反応樹脂混合物45%を含む成形し
たといし車リムをつくる。このリムを金型中で温
度約410℃、圧力35メガパスカル(5000psi)で約
20分間圧縮する。次に圧縮リムを金型から取出
し、放令し、約1.8C/分の速度で約400℃に加熱
する。400℃の温度に約3時間保つ。このリムを
アルミニウムの心に取付け、試験番号1の条件で
試験し、研磨比は1.8である。 といし車、リム及び心をさらに約1時間435℃
で熱処理して交叉結合を増加させる。試験番号1
によりこのといし車を再試験すると、研磨比は
17.9となる。 実施例 2 交叉結合可能なポリイミド組成物を実施例1と
同様にしてつくるが、ただし600グリツト(粒径
35μmより小)のシリコンカーバイドを用いる。
リムは約25℃、約690メガパスカル(100000psi)
で約10秒間圧縮する。このリムを金型から取出し
約1.8C/分の速度で400℃に加熱し、この温度に
約3時間保つ。次いでこのリムをさらに同じ速度
で約427℃に加熱し、約1時間この温度に保つ。
この実施例でつくられたといし車で自由切削し、
試験番号2の除件で試験して29.0、試験番号3の
条件で試験して22.4の研磨比を得る。同じような
研磨組成物をもつ市販のフエノール樹脂結合とい
し車(「B―56」と称するノートン(Norton)社
製といし車)を番号2及び3の条件で試験した結
果研磨比はそれぞれ7.0及び5.4である。 実施例 3 実施例2で用いられたのと同じ交叉結合可能ポ
リイミドベース樹脂および交叉結合樹脂を用いて
リムをつくる。その全組成物の25%がダイアモン
ド、11.5%が銅被覆、5%が二硫化モリブデン、
17%がシリコンカーバイド、41.5%が共反応樹脂
混合物である。二硫化モリブデンは樹脂の片方で
被覆されている。圧縮及び加熱の操作は実施例2
と同じである。試験操作番号2及び3を用いて試
験すると、このといし車の研磨比はそれぞれ29.6
及び17.4である。本実施例のといし車は自由切削
用である。 実施例 4 8.50重量%の樹脂と1.50重量%の樹脂との
混合物を用いて交叉結合可能ポリイミド組成物を
つくり、全成形組成物の組成がダイアモンド17
%、銅被覆8%、シリコンカーバイド30%、二硫
化モリブデン5%、ベース樹脂及び交叉結合樹脂
混合物40%になるようにする。共反応樹脂(/
)のモル比は24.9である。上記実施例2と同様
にリムを圧縮し成形し、番号3の試験操作を用
い、種々の研磨速度または除去速度で試験する。
試験結果は次の通りである。
テイ#2は米国オハイオ州シンシナテイ市のシン
シナテイ―ミリクロン(Cincinnati Millicron)
社によつて市販されている研磨機の型名である。
ウオルター(Walter)2―Cは西独テユービン
ゲン(Tuebingen)のモンタヴエルケ・ウオルタ
ー(Montawerke Wolter)社により市販された
といし車である。 といし車の試験結果―研磨試験の結果は試験と
いし車の研磨比として報告される。といし車の研
磨比は試験中研磨されて除去された加工物の容積
を試験中研磨されて失なわれたといし車の容積で
割つた値である。これらの試験中乾式研磨操作に
タングステンカーバイド加工物を用いた場合、研
磨比が約10〜15以上であるということは良好なと
いし車であることを示す。乾式研磨用として市販
されているフエノール樹脂の結合剤を使つた市販
のといし車の研磨比は上記試験条件で一般に15よ
り小さい。通常のポリイミド結合剤を有する市販
のといし車は、乾式研磨条件下でよごれ、直ちに
研磨できない状態になるので研磨比は低く、測定
が困難である。交叉結合した芳香族ポリイミドの
単一重合体からつくられたといし車でさえ多量の
熱を発生し、切削が困難であり、一般にフエノー
ル性樹脂を結合材とするといし車よりも乾式研磨
性能が劣る。本発明のといし車は研磨比が15より
大で、一般には20より大であつた。 実施例 1 本実施例においては、共反応樹脂及びを
夫々4.08及び5.92の重量比で混合して12:1のモ
ル比にする。予備実験として交叉結合可能なポリ
イミド組成物のチツプを金型中において20分間温
度約410℃、圧力35メガパスカル(5000psi)で圧
縮する。このチツプはガラス転移温度が約285℃
で交叉結合していない。次にこのチツプを約400
℃に約3時間加熱して成形を完了し、交叉結合反
応を完結させる。この加熱工程の結果ガラス転移
温度は約322℃に上昇する。これは交叉結合が起
つたことを示す。ガラス転移温度は熱機械的分析
法によつて決定される。 第二のチツプをつくり前と同じ圧力、同じ時間
約390℃で圧縮する。ガラス転移温度は圧縮温度
が低いために僅かに約212℃であつた。400℃にお
いて3時間熱処理を行なうと、ガラス転移温度が
約329℃の交叉結合したポリイミド材料が得られ
る。 といし車製造用の交叉結合したポリイミド組成
物をつくるためには、ベース樹脂及び交叉結合樹
脂の同じ混合物を、150グリツト(粒度88〜105μ
m)の銅被覆ダイヤモンド及び220グリツト(粒
度62〜74μm)のシリコンカーバイド結合して、
ダイヤモンド17%、銅被覆8%、シリコンカーバ
イド30%及び共反応樹脂混合物45%を含む成形し
たといし車リムをつくる。このリムを金型中で温
度約410℃、圧力35メガパスカル(5000psi)で約
20分間圧縮する。次に圧縮リムを金型から取出
し、放令し、約1.8C/分の速度で約400℃に加熱
する。400℃の温度に約3時間保つ。このリムを
アルミニウムの心に取付け、試験番号1の条件で
試験し、研磨比は1.8である。 といし車、リム及び心をさらに約1時間435℃
で熱処理して交叉結合を増加させる。試験番号1
によりこのといし車を再試験すると、研磨比は
17.9となる。 実施例 2 交叉結合可能なポリイミド組成物を実施例1と
同様にしてつくるが、ただし600グリツト(粒径
35μmより小)のシリコンカーバイドを用いる。
リムは約25℃、約690メガパスカル(100000psi)
で約10秒間圧縮する。このリムを金型から取出し
約1.8C/分の速度で400℃に加熱し、この温度に
約3時間保つ。次いでこのリムをさらに同じ速度
で約427℃に加熱し、約1時間この温度に保つ。
この実施例でつくられたといし車で自由切削し、
試験番号2の除件で試験して29.0、試験番号3の
条件で試験して22.4の研磨比を得る。同じような
研磨組成物をもつ市販のフエノール樹脂結合とい
し車(「B―56」と称するノートン(Norton)社
製といし車)を番号2及び3の条件で試験した結
果研磨比はそれぞれ7.0及び5.4である。 実施例 3 実施例2で用いられたのと同じ交叉結合可能ポ
リイミドベース樹脂および交叉結合樹脂を用いて
リムをつくる。その全組成物の25%がダイアモン
ド、11.5%が銅被覆、5%が二硫化モリブデン、
17%がシリコンカーバイド、41.5%が共反応樹脂
混合物である。二硫化モリブデンは樹脂の片方で
被覆されている。圧縮及び加熱の操作は実施例2
と同じである。試験操作番号2及び3を用いて試
験すると、このといし車の研磨比はそれぞれ29.6
及び17.4である。本実施例のといし車は自由切削
用である。 実施例 4 8.50重量%の樹脂と1.50重量%の樹脂との
混合物を用いて交叉結合可能ポリイミド組成物を
つくり、全成形組成物の組成がダイアモンド17
%、銅被覆8%、シリコンカーバイド30%、二硫
化モリブデン5%、ベース樹脂及び交叉結合樹脂
混合物40%になるようにする。共反応樹脂(/
)のモル比は24.9である。上記実施例2と同様
にリムを圧縮し成形し、番号3の試験操作を用
い、種々の研磨速度または除去速度で試験する。
試験結果は次の通りである。
【表】
実施例 5
本実施例においては、実施例2及び3の交叉結
合したポリイミドといし車を再試験する。試験操
作番号4において加工物の温度と引出しピーク電
力とを研磨比の他に測定する。この実施例におい
ては同様な研磨材組成をもつ西独ハンブルグ
(Hamburg)市エルンスト・ヴインダー(Ernst
Winter)アンド・ゾーン(Sohn)社製の「K+
888」フエノール樹脂使用といし車と比較する。
試験結果は次の通り。
合したポリイミドといし車を再試験する。試験操
作番号4において加工物の温度と引出しピーク電
力とを研磨比の他に測定する。この実施例におい
ては同様な研磨材組成をもつ西独ハンブルグ
(Hamburg)市エルンスト・ヴインダー(Ernst
Winter)アンド・ゾーン(Sohn)社製の「K+
888」フエノール樹脂使用といし車と比較する。
試験結果は次の通り。
【表】
脂といし車
実施例 6 樹脂4.76重量%及び樹脂5.24重量%の混合
物を実施例1の充填材と共に同様な種類と量で用
いて交叉結合可能ポリイミド組成物をつくる。共
反応樹脂のモル比(/)は2.48である。上記
実施例2と同じ方法でリムを圧縮し成形する。番
号3の試験操作を用いこのといし車の研磨比を決
定し、同様な研磨材含量をもちフエノール樹脂結
合剤を使つた市販のといし車(ノートン社製の実
施例2のといし車)と比較する。交叉結合したと
いし車は25.6の研磨比を示すが、フエノール樹脂
のといし車の研磨比は14.4である。 実施例 7 樹脂及び樹脂の混合物を用いて交叉結合可
能ポリイミド組成物をつくり、モル比の異つた共
反応樹脂の5種類をつくる。この混合物と充填材
とを混合し、得られた組成物を実施例2のように
成形してリムにした。番号5の試験操作を用いこ
の数種のリムの研磨比を決定する。市販の実施例
2に述べたノートン社製のフエノール樹脂といし
車を同じ試験条件で試験し、研磨比19.5を得る。 試験結果は次の通りである。
実施例 6 樹脂4.76重量%及び樹脂5.24重量%の混合
物を実施例1の充填材と共に同様な種類と量で用
いて交叉結合可能ポリイミド組成物をつくる。共
反応樹脂のモル比(/)は2.48である。上記
実施例2と同じ方法でリムを圧縮し成形する。番
号3の試験操作を用いこのといし車の研磨比を決
定し、同様な研磨材含量をもちフエノール樹脂結
合剤を使つた市販のといし車(ノートン社製の実
施例2のといし車)と比較する。交叉結合したと
いし車は25.6の研磨比を示すが、フエノール樹脂
のといし車の研磨比は14.4である。 実施例 7 樹脂及び樹脂の混合物を用いて交叉結合可
能ポリイミド組成物をつくり、モル比の異つた共
反応樹脂の5種類をつくる。この混合物と充填材
とを混合し、得られた組成物を実施例2のように
成形してリムにした。番号5の試験操作を用いこ
の数種のリムの研磨比を決定する。市販の実施例
2に述べたノートン社製のフエノール樹脂といし
車を同じ試験条件で試験し、研磨比19.5を得る。 試験結果は次の通りである。
【表】
【表】
本実施例のといし車は対照のフエノール樹脂と
いし車に比べ熱の発生が少なく、また音及び焔の
発生も少ない。加工物の除去速度が大きい場合、
フエノール樹脂といし車対照品は加工物を燃焼し
変色させるが、本実施例のといし車は加工物を損
うことなく使用できる。上記()のといし車は
加工物の除去速度が大きい場合に好適である。
いし車に比べ熱の発生が少なく、また音及び焔の
発生も少ない。加工物の除去速度が大きい場合、
フエノール樹脂といし車対照品は加工物を燃焼し
変色させるが、本実施例のといし車は加工物を損
うことなく使用できる。上記()のといし車は
加工物の除去速度が大きい場合に好適である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 (i) (a)構造式 式中、R及びR′は芳香族基であり、R及び
R′の少なくとも1種は反復単位1個当り少な
くとも1個のケトン性カルボニル基を含有す
る、 を有し分子量が3000〜300000の線状芳香族ポリ
イミド重合体の高分子量ベース樹脂の微粒子及
び(b)一般式 式中、R及びR′は上記定義の通りである、 を有し且つアミン末端基を有し、分子量が500
〜15000の線状芳香族ポリイミド重合体の低分
子量交叉結合樹脂の微粒子を、交叉結合樹脂対
ベース樹脂のモル比が2より大きく40までの範
囲となるように混合し、 (ii) 微粒子の混合物を圧縮し、 (iii) この混合物を1〜24時間375〜450℃に加熱す
る 工程から成ることを特徴とする交叉結合したポ
リイミド重合体材料の製造法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/702,356 US4107125A (en) | 1976-07-01 | 1976-07-01 | Crosslinked aromatic polyimides and articles made therefrom |
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|---|---|
| JPS535251A JPS535251A (en) | 1978-01-18 |
| JPS6136010B2 true JPS6136010B2 (ja) | 1986-08-15 |
Family
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| JP2009249454A (ja) * | 2008-04-03 | 2009-10-29 | Toyota Motor Corp | 摩擦材 |
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