JPS6178835A - ポリアミドイミド樹脂の製造法 - Google Patents

ポリアミドイミド樹脂の製造法

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JPS6178835A
JPS6178835A JP20109484A JP20109484A JPS6178835A JP S6178835 A JPS6178835 A JP S6178835A JP 20109484 A JP20109484 A JP 20109484A JP 20109484 A JP20109484 A JP 20109484A JP S6178835 A JPS6178835 A JP S6178835A
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iii
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西沢 廣
Toichi Sakata
坂田 淘一
Yoshiyuki Mukoyama
向山 吉之
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は耐熱性、溶融流動性1機械強度および経済性に
すぐれたポリアミドイミド樹脂の製造法に関する (従来技術) 従来、射出成形が可能な熱可塑性ポリアミトイSF−″
樹脂としては、アモコ社製の商品名「トークン」が知ら
れている。これは耐熱性(熱軟化温度:約285 ’C
)にすぐれているが、溶融流動性に乏しく、特殊な成形
機が必要とされるなど使用上の制約がある。この溶融流
動性を著しく改善した射出成形用ポリエーテルイミドと
して、ジェネラル・エレクトリック社製の商品名「ウル
テム」があるが、耐熱性(熱軟化温度:約210℃)が
不十分であり、250℃徨度の耐熱ハンダ性が要求され
る用途に使用できない。したがって、耐熱性は「トーロ
ン」に近く、溶融流動性は「ウルテム」に近い熱可塑性
成形材料が待望されている。
上記したバランスのとれた耐熱性と溶融流動性をめざし
た熱可塑性ポリアミドイミド樹脂として。
特開昭55−129421号公報、特開昭56−112
933号公報、特開昭58−79019号公報、特開昭
58−79020号公報、特開昭58−91723号公
報、特開昭58−91724号公報、特開昭58−91
727号公報などに提案されている。しかしながら、こ
れらはポリアミドイミド樹脂の主要な構成材料として高
価なジアミノジフェニルエーテル、ポリエーテルジアミ
ン又はンアミノジブエニルスルホンなどを使用スルため
経済性の面で極めて不利であり、したがって。
汎用の用途には不適である。
安価なポリアミドイミド樹脂の製造法としては特に熱可
塑性樹脂に限定しなければ、古くから数多く知られてい
る。安価なポリアミドイミド樹脂の代表的な製造法とし
ては次の2つの方法が知られている。
(1)インシアネート法 : トリメリット酸無水物と
ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネートとを反
応させる方法(たとえば、特公昭44−19274号公
報、特開昭54−44719号公報9%開昭50−70
452号公報、特開昭57−125220号公報)。
(2)アミン法 ; トリメリット酸無水物と4.4′
−ジアミノジフェニルメタンを反応させる方法(たとえ
ば、′#公昭49−4077号公報、特開昭57−14
622号公報、特開昭52−104596号公報)。
上記の(I、(21の法で得られるポリアミドイミド樹
脂を熱可塑性成形材料として検討し次結果、双方とも汎
用な芳香族二成分系で得られる之め耐熱性と経済性は十
分であるが、溶融流動性が極めて低いレベルのものしか
得られないことがわかった。
また、トリメリット酸クロライドと4.4′−ジアミノ
ジフェニルメタンとを反応させる酸クロライド法は不十
分な溶融流動性に加えて、副生ずる塩化水素の除去s製
に極めて不経済なプロセスを必要とする点で、経済性に
欠ける(たとえば、特公昭42−15637号公報、特
開昭57−182323号公報)。
本発明者らは、(2)のアミン法におけるトリメリット
酸無水物又はその誘導体と4,4′−ジアミノジフェニ
ルメタンの二成分に加えて、特定量のイソフタル酸とラ
クタムの二成分を特定の割合で併用することにより、x
くべきことに、イン7タル酸とラクタムのそれぞれ単独
成分で変性したものでは得られない、高度な溶融流動性
が得られること。
その結果、上記した耐熱性、溶融流動性9機械強度およ
び経済性のバランスにすぐれた熱可塑性ポリアミドイミ
ド樹脂が得られることを見いだした。
イソフタル酸とラクタムは工業的に安価な材料であって
、経済性の不利をもたらさない。
(1)のイソシアネート法で得られるポリアミドイミド
樹脂にラクタムの単独成分を併用することは知られてい
る(たとえば、特公昭46−29730号公報、特公昭
56−34209号公報、特公昭58−18926号公
報1特開昭56−412t8号公報)。
また、(1)のイソシアネート法で得られるポリアミド
イミド樹脂にイソフタル酸とラクタムの二成分を併用す
ることも既に知られている(たとえば。
特公昭53−47157号公報、特開昭50−2569
8号公報1%開昭53−106795号公報、特開昭5
8−208323号公報、特開昭58−80326号公
報)。
しかし、(1)のインシアネート法で得られるポリアミ
ドイミド樹脂は溶液重合法で得られ1合成溶媒としては
クレゾールなどの酸性溶媒かN−メチルピロリドンなど
の塩基性溶媒が用いられる。酸性溶媒が用いられる場合
には高分子量のボリアSトイミド樹脂ができないため、
耐熱性1機械的特性に劣る。また、塩基性溶媒が用いら
れる場廿には好ましくない副反応が生起するため溶融流
動性が著しく損なわれる欠点がある。
(2)のアミン法で得られるポリアミドイミド樹脂にイ
ソフタル酸の単独成分を併用することは知られている(
特公昭49−4077号公報、特開昭57−14622
号公報)。(2)のアミン法は副反応が比較的生起しに
りく、すぐれた溶融流動性の発現が可能であるが、しか
し、イソフタル酸の単独成分の変性では本発明の目的と
するバランスのとれた性能(とくに溶融流動性)が得ら
れない。
また、(2)のアミン法でインフタル酸と特定量のラク
タムの二成分を併用することも知られている(特公昭5
6−17374号公報)。しかし、用いるラクタムの使
用量が多過ぎるため、熱軟化温度の低い重合体しか得ら
れないという問題がある。
(発明の目的) 本発明は、上記した欠点のない耐熱性(熱軟化温度)、
溶融流動性1機械強度および経済性のバランスにすぐれ
たポリアミドイミド樹脂の製造法を提供することを目的
とするものである。
(発明の構成) 本発明は。
(I)トリメリット酸無水物又はその誘導体([14,
4’−ノアSノンフェニルメタン(II)4,>  イ
ソフタル酸 (IV)  ラクタム 0.08〜0.25(モル比)および+1l−HI[l
に対ffβtm>feはぼ等モルとなる割合で反応させ
て、lL重粘度を0.40以上とするポリアミドイミド
樹脂の製造法に関する。
本発明におけるトリメリット酸無水物の誘導体としては
、トリメリット酸、トリメリット酸無水物とアルコール
とのエステル化物9例えばトリメリット酸無水物のメタ
ノールノ・−7エステル化物などが用いられる。
トリメリット酸無水物又はその誘導体としてはトリメリ
ット酸無水物が好ましく用いられる。
本発明におけるラクタムとしては一般式(式中、nは2
〜20の整数を負わす)のラクタムが用いられる。好壕
しくは、ε−カプロラクタムが用いられる。
本発明における極性溶媒としては、生成するポリアミド
イミド側脂をよく溶解し、沸点が180℃以上のものが
好ましく用いられる。列えばN−メチルピロリドン、N
−エチルピロリドン、N−ブチルピロリド/、フェノー
ル、クレゾール、キシレノール、スルホラyなどが用い
られる。N−メチルピロリドンが好ましく用いられる。
本発明における脱水触媒としては9例えば3価又は5価
の有機ないし無機のシん化合物、−酸化鉛、ホウ酸、無
水ホウ酸などが用いられる。りん酸、トリフェニルホス
フェート、ホウ酸、無水ホウ酸が好ましく用いられる。
(モル比)lはトリメリット酸無水物又はその誘導体で
ある)となる割合で用いられる。0.03未満では溶融
流動性が低下し、0.25を越えると耐熱性が低下する
比)となる割合で用いられる。O,OS未満では溶融流
動性が低下し、0.25を越えると耐熱性が著しく低下
する。特に、耐熱性と溶融流動性のバラ比)となる割合
で用いることが好ましい。
酸成分((I+(I[Il )とアミン成分(II)4
,の使用割合は(I+(I[[lに対するIllをほぼ
等モルとなるように用いとなる割合で用いることが好ま
しい。
脱水触媒は(Il++1111に対して0.1〜10重
量−の範囲、とくに1〜5重量%の範囲が好ましく用い
られる。
重合は反応系から副生ずる水を留去しながら進めること
が好ましい。
重合濃度は反応初期では40〜50重量%程度でよく9
反応後期は高温を保持するために65重量%付近に高濃
度化することが好ましい。
重合は、第一段階のイミド化、lX二段階の高分子量化
によって行なわれるが9重合温度は、第一段階のイミド
化には160〜180℃糧度で行ない、第二段階の高分
子量化には205〜210℃付近で行なうのが好ましい
本発明によって製造されるポリアミドイミド樹脂の還元
粘度(ジメチルホルムアミド、 Q、5 g/di。
30’C)は0.40以上とされる。0.40未満であ
ると機械強度が劣る。
本発明によって製造されるポリアミドイミド樹脂は重合
反応が終了後、末端基封鎖剤で末端基を封鎖することが
できる。
このような末端基封鎖剤としては無水7タル酸。
安息香酸、無水酢酸、アニリン、n−ブチルアミン、フ
ェニルイソシアネートなどが用いられる。
末端基を封鎖することにより、成形時の熱安定性が向上
する。
本発明の製造法によって得られるポリアミドイミド樹脂
は重合終了後の溶液に必要に応じて更に上記した極性溶
媒か低沸点の一般有機溶媒9例えば、クロロホルム、テ
トラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、キ7レンな
どを加えて希釈される。
本発明の製造法によって得られるポリアミドイミド樹脂
は溶液の状態でもちるいは粉末の状態でも使用できる。
また、必要に応じて異種重合体。
添加剤、充填剤、補強剤などをブレンドすることができ
る。
本発明におけるポリアミドイミド樹脂は必要に応じて成
形後に熱処理(200〜300℃で1〜24時間)する
ことにより、物性を著しく向上させることかできる。
本発明の製造法によって得られるポリアミドイミド樹脂
は、主に熱可塑性成形材料としての用途に適しているが
、池の用途に供することももちろん可能である。例えば
、耐熱塗料、耐熱シート。
耐熱接着剤、耐熱積層材料、耐熱摺動材料、耐熱繊維、
耐熱フィルムなどに有用でちる。
(発明の効果) 本発明によって、耐熱性、溶融流動性1機械強度及び経
済性のバランスにすぐれたポリアミドイミド樹脂を得る
ことができる。
(実施例) 以下1本9発明を実施例1及び比較例によって説明する
実施例1 トリメリット酸無水物     188.10゜954
.4′−ジアミノジフェニルメタン 202.0 1.
02イソフタル酸            8.3 0
.05、−カブ。ラクタエ       11.3 0
.10無水ホウ酸            3.5 0
.05N−メチルピロリドン     515上記成分
を温度計、かきまぜ機、窒素導入管。
水分定量器をつけた四つロフラスコにおくはんしながら
入れ、窒素ガスを通しながら160°Cに昇温した。徐
々に温度を上げ、留出する水を系外に除去しながら、4
時間で175℃に昇温した。次いで205℃に昇温し、
205〜210℃の温度範囲で反応を進めた。反応終点
をガードナー粘度で管理し、還元粘度(ジメチルホルム
アミド。
0.5/dl!、 30℃、以下同様)0.41のボリ
アSトイミド樹脂を得た。得られたポリアミドイミド樹
脂溶液iN−メチルピロリドンで約25重量%になるよ
うに希釈し、この溶液をミキサーで強力にかくはんした
水中に投下し、固形のポリアミドイミド樹脂を回収した
。この固形樹脂を熱水でよく洗浄した後、多量の水で煮
沸洗浄した。これをf取した後、130℃の熱風乾燥機
で6時間乾燥させて粉末のボリアSトイミド樹脂を得た
実施例2 成   分      ダラム  モルトリメリット酸
無水物     158.4 0.804.4′−ジア
ミノジフェニルメタン 20L0 1.02イソフタル
酸           33.2 0.20C−カグ
ロラクタム       11.3 0.1ON−メチ
ルピロリドン      412上記成分を用いた以外
は実施例1と全く同様の装置、操作で行ない、還元粘度
0.43の粉末ポリアミドイミド樹脂を得た。
実施例3 成    分       ダラム  モルトリメリッ
ト酸無水物     17Z8 0.94.4′−ジア
ミノジフェニルメタン 202.0 1.02インフタ
ル酸           16.6 0.106−カ
グロラクタム       17.0 0.15N−メ
チルピロリドン      415上記成分を用いた以
外は実施例1と全く同様の装置、操作で行ない、還元粘
度0.49の粉末ポリアミドイミド樹脂を得た。
実施例4 成   分      ダラム  モルトリメリット酸
無水物     153.6 0.84.4′−ジアミ
ノジフェニルメタン 202−0 1.02イソフタル
酸           33.2 0.206−カグ
ロラクタム       11.3 0.10無水ホウ
酸            3.50.05N−メチル
ピロリドン     400上記成分を用いた以外は実
施例1と全く同様の装置、操作で行ない、還元粘度0.
41の粉末ポリアミドイミド樹脂を得た。
実施例5 成   分      ダラム  モルトリメリット酸
無水物     178.2 0.904.4′−ジア
ミノジフェニルメタン 2([01,02イソフタル酸
           16.6 0.106−カグロ
ラクタム      1695 0.15無水ホウ酸 
           3.5N−メチルピロリドン 
    414上記成分を用いた以外は実施例1と全く
同様の装置、操作で行ない、還元粘度0.45の粉末ポ
リアミドイミド樹脂を得た。
実施例6 トリメリット酸無水物     158.4 0.80
4.41−ジアミノジフェニルメタン 2([01,0
2イソフタル酸          33.2 0.2
06−カグロラクタム       2λ60.20無
水ホウ酸            3.5 0゜N−メ
チルピロリドン     425上記成分を用いた以外
は実施例1と全く同様の装置、操作で行ない、還元粘度
0.43の粉末ポリアミドイミド樹脂を得た。
実施例7 トリメリット酸無水物     178.2 0.90
4.4′−ジアミノジフェニルメタン 202..0 
1.02イソフタル酸           16.6
 0.10ε−カグロラクタム       11.3
 0.1ON−メチルピロリドン     408上記
成分を用いた以外は実施例1と全く同様の装置、操作で
行ない、還元粘度0.53の粉末ポリアミドイミド樹脂
を得た。
比較例1 成    分       ダラム  モルトリメリッ
ト酸無水物     192  1.04.4′−ジア
ミノジフェニルメタン 202  1.02N−メチル
ピロリドン      400上記成分を用いた以外は
実施例1と全く同様の装置、操作で行ない、還元粘度0
.50の粉末ポリアミドイミド樹脂を得た。
比較例2 成   分      ダラム  モルトリメリット酸
無水物     172.8 0.904.4′−ジア
ミノジフェニルメタン 202  1.02イソフタル
酸          16.6 0.1ON−メチル
ピロリドン      400上記成分を用いた以外は
実施例1と全く同様の装置、操作で行ない、還元粘度0
.47の粉末ポリアミドイミド樹脂を得た。
比較例3 トリメリット酸無水物     192  1.04.
41−ジアミノジフェニルメタン 198  1.02
6−カグロラクタム       22.6 0.2O
N−メチルピロリドン     419上記成分を用い
た以外は実施例1と全く同様の装置、操作で行ない、還
元粘度0.53の粉末ポリアミドイミド樹脂を得た。
比較例4 トリメリット酸無水物     153.6 0.80
4.4′−ジアミノジフェニルメタン 202  1.
02イン7タル酸          33.2 0.
206−カグロラクタム       33.9 0.
30上紀成分を用いた以外は実施例1と全く同様の装置
、操作で行ない、還元粘度0.47の粉末ポリアミドイ
ミド樹脂を得た。
比較例5 トリメリット酸無水物     134.4 0.70
4.4′−ジアミノジフェニルメタン 202に0 1
.02イソフタル酸           49゜80
.30ε−カグロラクタム        5.7 0
.05無水ホウ酸            3.5 0
.05N−メチルピロリドン      392上記成
分を用いた以外は実施例1と全く同様の装置、操作で行
ない、還元粘度0.43の粉末ポリアミドイミド樹脂を
得九。
比較例6 トリメリット酸無水物     17L8 0.904
.4′−ジアミノジフェニルメタン 202.0 1.
02イソフタル酸          16.6 0.
106−カグロラクタム      16.95 0.
15無水ホウ酸           3.5 0.−
05N−メチルピロリドン      390上記成分
を用いた以外は実施例1と全く同様の装置、操作で行な
い、還元粘度0.35の粉末ポリアミドイミド樹脂を得
た。
比較例7 トリメリット酸無水物     17Z8 0.904
.4′−ジアミノジフェニルメタy  2010 1.
02イソフタル酸          16.6 0.
10ξ−カグロラクタム       3.39 0.
3ON−メチルピロリドン      430上記成分
を用いた以外は実施例1と全く同様の装置、操作で行な
い、還元粘度0.35の粉末ポリアミドイミド樹脂を得
た。
比較例8 トリメリット酸無水物     1718 0.904
.4′−ジアミノジフェニルメタン 20LO1,02
イソフタル酸           16.6 0.1
0ε−カグロラクタム      16.9.5 1.
5ON−メチルピロリドン       56.8上記
成分を用いた以外は実施例1と全く同様の装置、操作で
行ない、還元粘度0.48の粉末ポリアミドイミド樹脂
を得た。
比較例9 成   分      グラム  モルトリメリット酸
無水物     172.8 0.9ジフェニルメfi
7−4.4’−255,01,02ンイソシアネート インフタル酸          16.6 0.16
−カプロラクタム       17.0 0.15N
−メチルピロリドン      692上記成分を温度
計、かきまぜ機、窒素導入管をつけた四つロフラスコに
かくはんしながら入れ。
窒素ガスを通しながら100℃に昇温し、この温度で1
時間9次いで125℃で2時間、140’Cで2時間、
さらに175℃で4時間反応を進めた。
得られ次ポリアミドイミド樹脂溶液を実施例1と全く同
様な操作をして、還元粘度0.35の粉末ポリアミドイ
ミド樹脂を得念。
比較例10 成    分       グラム  モルトリメリッ
ト酸無水物     1718 0.9ジフェニルメタ
ン−4,4’−255,01,02ンインシアネート イソフタル酸           16.6 0.1
6−カプロラクタム       17.0 0.15
クレゾール          461.0上記成分を
@度肝、かきまぜ機、窒素導入管をつけた四つロフラス
コにかくはんしながら入れ。
窒素ガスを通しながら150℃に昇温し、この温度で2
時間1次いで170℃で2時間、さらに200℃で12
時間反応を進めた。得られたポリアミドイミド樹脂溶液
をクレゾールで約25重量%になるように希釈し、この
溶液をミキサーで強力にかくはんし九メタノール中に投
下し、固形のポリアミドイミド樹脂を回収した。この固
形樹脂を多量のメタノールで煮沸洗浄した。これをP取
した後、減圧下、80℃で6時間乾燥させて、還元粘度
0.12の粉末ポリアミドイミド樹脂を得た。
比較例11 アモコ社製の商品名「トーロンJ40QOT  (粉末
ポリアミドイミド樹脂)の耐熱性(熱軟化温度)と溶融
流動性を評価し、結果を我2に示した。
比較例12 ジェネラル・エレクトリック社規の商品名[ウルテムJ
100O(ペレット状のポリエーテルイミド樹脂)の耐
熱性(熱軟化温度)と溶融流動性を評価し、結果を表2
に示した。
実施例の1〜7及び比較例1〜12のポリアミドイミド
樹脂の耐熱性(熱軟化温度)、溶融流動性及び機械強度
を評価し念。結果を表11表2及び表3に示した。
熱軟化温度はパーキンエルマー社製rTMs−1型」熱
物理試験機を用い、荷重1009・f、ペネトレーショ
ン法で測定した。
溶融流動性は島津製作所社製の「高化式フローテスター
、CFT−500」を用いて測定した。十分〈乾燥した
試料1.5gを300℃に加熱したシリンダー内に入れ
て3分間半部させ之後、300kg・fの荷重でダイス
中央ノズル(直径1.0 m 。
長さ2mm)から押出す方法で測定した。
機械強度(アイゾツト衝撃値)はアイゾツト衝撃試験機
(東洋精機製)を用い、ハンマー荷重λ742に9・f
、打上角150°で測定した。試料は2=5rrmφの
押出し樺を用い北。
以下余白 ffl、表2及び表3から実施例1〜7のポリアミドイ
ミド樹脂は耐熱性と溶融流動性が「ウルテム」と「トー
ロン」の中間的な値を示しており。
とくに耐熱性成形材料としてパラ/スにすぐれているこ
とが示される。
また、還元粘度fc0.4以上とすることにより。
機械強度に優れ、アイゾツト衝撃値が0.5以上となる
ことが示される。
また9本発明の製造法によって得られるポリアミドイミ
ド樹脂は汎用で安価な材料で構成されるので、経済性に
もすぐれている。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、( I )トリメリット酸無水物又はその誘導体(II
    )4,4’−ジアミノジフェニルメタン(III)イソフ
    タル酸 (IV)ラクタム を極性溶媒中、脱水触媒の存在下で、(III)を(III)
    /( I )+(III)=0.03〜0.25(モル比)、
    (IV)を(IV)/( I )+(III)0.08〜0.25
    (モル比)および(I)+(III)に対して(II)をほ
    ぼ等モルとなる割合で反応させて、還元粘度を0.40
    以上とすることを特徴とするポリアミドイミド樹脂の製
    造法。 2、ラクタムがε−カプロラクタム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の製造法。 3、極性溶媒がN−メチルピロリドンである特許請求の
    範囲第1項又は第2項記載のポリアミドイミド樹脂の製
    造法。 4、(II)を(II)/( I )+(III)=1.02〜0
    .98(モル比)、(III)を(III)/( I )+(II
    I)=0.08〜0.15(モル比)、(IV)を(IV)
    /( I )+(III)=0.10〜0.18(モル比)と
    なる割合で用いる特許請求の範囲第1項、第2項又は第
    3項記載のポリアミドイミド樹脂の製造法。
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