JPS6195028A - 耐熱性樹脂粉末の製造方法及び該樹脂粉末を用いる接着方法 - Google Patents

耐熱性樹脂粉末の製造方法及び該樹脂粉末を用いる接着方法

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JPS6195028A
JPS6195028A JP21434984A JP21434984A JPS6195028A JP S6195028 A JPS6195028 A JP S6195028A JP 21434984 A JP21434984 A JP 21434984A JP 21434984 A JP21434984 A JP 21434984A JP S6195028 A JPS6195028 A JP S6195028A
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aromatic
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tetracarboxylic dianhydride
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Akira Itoi
井樋 明
Takushi Sato
拓志 佐藤
Teruhiro Yamaguchi
彰宏 山口
Shigeru Takahashi
茂 高橋
Shigeyuki Shishido
重之 宍戸
Masaji Tamai
正司 玉井
Hisae Nakajima
中嶋 久恵
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は耐熱性の成形品、積層成形物、接着剤、塗料等
の用途に幅広く使用される耐熱性の良好な芳香族ポリイ
ミド樹脂粉末製造方法及び該樹脂粉末を用いた接着方法
に関するものである。
〔従来の技術〕
エレクトロエックス、宇宙航空機器、輸送機器、原子力
産業等の分野では各種材料の高性能化、軽量化等が計ら
れ、そのためより高温特性に優れた材料が求められてい
る。
従来成形品、積層成形物、接着剤等として用いられてい
るエポキシ系、フェノリック系、ポリアミド系、ポリエ
ステル系、ポリエーテル系等の樹脂は耐熱性に欠点があ
り、特に熱時の信頼性が要求される分野での使用には制
限があった。
この欠点を改良した材料として芳香族ポリイミド樹脂が
用いられている。然し、通常のポリイミド樹脂は耐熱性
は良好であるが、完全に環化した状態では熔融流動性が
非常に乏しい。溶剤や多くのアミド酸基が残っている状
態では、熔融流動性は良いが、環化の際発生する水分或
いは溶剤により空隙が発生し、物性を低下させる原因と
なる。
熔融流動性を示す芳香族ポリイミド樹脂として3.3 
’ 、 4.4 ’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸
二無水物(以下、BTDAと略記する。)、無水ピロメ
リット酸(以下、PMOAと略記する。)等の芳香族テ
トラカルボン酸二無水物と、3,3′−ジアミノベンゾ
フェノン(以下、3.3 ’ −DABPと略記する。
)等の芳香族ジアミン化合物を有機溶剤中で反応させて
得られる芳香族ポリアミド酸を加熱イミド化して得られ
る芳香族ポリイミド樹脂が米国航空宇宙局(NASA)
により開発されている。(例えば、米国特許第4.06
5,345号、米国特許第4゜094、862号) 然しこのポリイミド樹脂もまだ熔融流動性は充分満足で
きるものではなく、使用にあたっては制  −−□限が
多いと云う問題点があった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、ポリイミドの溶融流動性を向上し、耐
熱性の成形品、積層物、接着材等として幅広く充分に使
用されうる材料及びその材料を用いた接着方法を提供す
ることである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは前記目的を達成するために鋭意検討した結
果本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の耐熱性樹脂粉末の製造方法は、3゜3 
’ 、 4.4 ’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸
二無水物50〜100モル%及び無水ピロメリット酸0
〜50モル%からなる芳香族テトラカルボン酸二無水物
と3,3′−ジアミノベンゾフェノンとから得られた芳
香族ポリアミド酸樹脂粉末を加熱イミド化することを特
徴とする芳香族ポリイミド樹脂粉末の製造方法である。
更には、該芳香族ポリイミド樹脂粉末を用いる接着方法
は、該芳香族ポリイミド樹脂粉末の層を被着材表面に形
成して接着層とし、他の被着材と重ねるか、或いは該樹
脂粉末の層を表面に形成して成る被着材を互いに樹脂粉
末層側で重ねた後加圧状態で該ポリイミド樹脂のガラス
転移点以上に加熱して接着することを特徴とする方法で
ある。
本発明に於て用いる芳香族ポリアミド酸の粉末は、87
0650〜100モル%及びPMDA 0〜50モル%
からなる芳香族テトラカルボン酸二無水物と3.3′−
DABPをポリアミド酸可溶性の有機溶剤中で公知の方
法で反応させてポリアミド酸溶液を得、この溶液を貧溶
剤と接触させて沈澱させたり、或いはこの溶液を濃縮後
ゲル化したものを粉砕することにより得られる。PMD
A分が50モル%を越える場合得られた樹脂の熔融流動
性が低下するので好ましくない。
使用する有機溶剤としては、N、N−ジメチルアセトア
ミド、N−メチル−2−ピロリドン、N+N−ジメチル
ホルムアミド、ジエチレングリコールジメチルエーテル
等があげられる。
具体的には、例えば3.3 ’ −DABPを有機溶剤
に溶解或いは懸濁させ窒素気流下0〜50℃でBTDA
を徐々に添加することにより行なう。またその逆の方法
でも良い。
得られたポリアミド酸溶液は、通常4〜45%の樹脂分
を含むものが、溶液の取り扱い易さから望ましい。また
、ポリアミド酸の固有粘度は0.2〜2.0dl/g範
囲にあることが、得られたるポリイミド樹脂の機械的強
度、溶融流動性、耐熱性等から好ましい。
なお、固有粘度は次の式で算出する。
vinh = (1/C)  in(η/77o)(上
式に於て、 In=自然対数。
η=N、N−ジメチルアセトアミド100 ml中にポ
リアミド酸0.5 gを熔かした溶液の粘度。
(35℃) η。=N、N−ジメチルアセトアミドの粘度。
(35℃) C=溶剤100 ml当りポリアミド酸のgで表された
重合体溶液濃度。
である。) ポリアミド酸粉末は好ましくはポリアミド酸溶液をポリ
アミド酸の貧溶剤と接触することにより析出させて得ら
れる。ここに用いる貧溶剤としては水、メタノール、エ
タノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、
アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、1,2−
ジクロルエタン。
1.1.2−トリクロルエチレン等のハロゲン化炭化水
素又はヘキサン、オクタン、トルエン、キシレン等の炭
化水素等があげられる。またこれらは単独で使用される
が、混合して使用しても良い。
析出用の貧溶剤を選択するにあたっては、ポリアミド酸
の貧溶剤であり且つポリマー溶液に含まれる溶剤に対し
ては良溶剤であることが望ましい。
また、析出させるための具体的方法としては、ポリアミ
ド酸溶液を貧溶剤中に少しづつ添加して析出させる方法
が好ましい。
得られたポリアミド酸の粉末は濾別し、更にポリアミド
酸粉末を加熱イミド化する。ポリナミド酸粉末の加熱イ
ミド化は140℃から300℃の範囲で行なうことが望
ましい。また、ポリアミド酸の      ゛乾燥及び
加熱イミド化は、常圧で行なっても、減圧下で行なって
もよい。
得られたポリイミドの粉末は淡黄色の微粉で、成形品、
積層物等の材料として幅広く利用される。
成形に際しては加圧下該ポリイミド樹脂のガラス転移点
以上に加熱することにより容易に所望の成形品を得るこ
とができる。なお、成形に際しては、ポリイミドの物性
に悪影響を及ぼさない範囲の可塑剤、滑剤、難燃剤等を
添加して成形することは何等差し支えない。
なお、このポリイミド粉末中に、物性に大きな影響を及
ぼさない範囲の未環化のアミド酸基が残っていても何等
差し支えない。
該芳香族ポリイミド樹脂粉末は耐熱性の接着剤としても
特に有用である。接着は該樹脂粉末を塗布して接着層と
し、他の被着材と重ねるか或いは樹脂粉末を塗布してな
る被着材を互いに樹脂粉末層側で重ねた後加圧状態で加
熱することにより行なう。芳香族ポリイミド樹脂粉末の
塗布は公知の方法、例えば粉末を直接スプーン等で被着
材に乗せたり、或いは均一に塗布するためには静電気的
に行なう等の方法で行なわれる。また、樹脂粉末を溶剤
に懸濁して塗布する方法も可能で、溶媒としては、水、
アセトン、メタノール、エタノール、プロピルアルコー
ル、ベンゼン、キシレン等の一般的な溶剤が使用される
溶剤に懸濁して塗布した場合には、塗布後、溶剤を除去
して接着することが好ましい。
接着に於ては該ポリイミドのガラス転移点以上に加熱し
て接着することが高い接着強度を得るためには必要で、
加熱温度は180℃〜450℃の範囲が好ましい。加熱
方法は、熱プレス、熱ロール、高周波による誘導加熱、
ダブルベルトプレス、オートクレーブ等の公知の方法が
可能である。また、接着圧力は0〜500 kg / 
cnl、特に0.1〜20kg/caIの範囲が望まし
い。
なお、ポリイミド樹脂粉末の前駆体であるポリアミド酸
粉末を塗布しておいても接着の時点でポリイミド樹脂粉
、末となるので接着は可能であり、この場合も本発明の
方法に含まれる。ポリアミド酸粉末を用いた場合は加圧
する前に略完全にイミド化しておく事が肝要である。
〔実施例〕
本発明を実施例及び比較例により具体的に説明する。
実施例;1 (alポリアミド酸粉末の製造 500 ml四つロフラスコにN、N−ジメチルアセト
アミド300 ml、 BTD448.3g (0,1
5モル)を入れ、15℃、乾燥窒素気流下、攪拌しなが
ら3.3’−DABP粉末31.8g  (0,15モ
ル)を徐々に添加した。
添加に従って溶液の粘土が増大する。添加終了後も更に
4時間攪拌を続けて反応を終了させた。得られたポリア
ミド酸溶液は淡褐色透明であり、ポリアミド酸の固有粘
度は0.69#/g  (0,5g/N。
N7ジメチルアセトアミド溶媒100 ml、35℃)
であった。ミキサー中に水を入れ激しく攪拌している中
に得られたポリアミド酸溶液を徐々に添加してポリアミ
ド酸を粉末状に析出させた。析出した白色樹脂粉末を濾
別し、メタノールで洗滌した後、80、”cで減圧乾燥
した。
得られたポリアミド酸の5%熱減量温度は221℃であ
った。
(b)ポリイミド樹脂粉末の製造 (a)で得られたポリアミド酸粉末を減圧下に180℃
で1時間加熱し、更に減圧下に230℃で12時間加熱
してイミド化してポリイミド樹脂粉末を得た。
このポリイミドの5%熱減量温度は552°Cであった
このポリイミド樹脂粉末を圧縮成形機を用いて350℃
、 300 kg/c+Jで成形した。得られた成形体
は褐色透明で強靭なものであった。
この成形体の引張強度は4.9kg/m璽2(ASTM
D−638)であり、曲げ強度は、6.7kg/m2(
ASTM D−790”) 、アイゾツト衝撃強度(ノ
ツチ付)は 2.01gcm/col (ASTM D
  256 )であった。(いずれも23°Cで測定。
) (C)接着試験                  
     5゛(11(a)で得られたポリアミド酸樹
脂粉末を冷間圧延鋼板(JIS −G3141,5PC
C,SD)に塗布し、340℃+ 20 kg / a
m 2で接着した。
引張剪断強さは室温で140 kg/cm2.250°
Cで131 kg / oa 2であった。  (7A
11定方法はJISK−6848及びK −6850に
1処る。) +2)  (blで得られたポリイミド樹脂粉を用いて
f1+と同様の条件で接着を行なった結果引張剪断強さ
は室温で136 kg10n2.250℃で129ki
r/em2であった。
実施例−2〜3及び比較例−1 実施例:1と同様の方法で種々のポリアミド酸及びポリ
イミドを製造し、表−1の結果を得た。
表−1 表−1の続き 表−1の続き 〔発明の効果〕 本発明の方法によれば、耐熱性が優れ且つ完全に環化し
た状態でも熔融流動性が非常に優れ、通常の加熱熔融成
形方法で成形することが可能である芳香族ポリイミド樹
脂粉末が得られる。また、本発明の方法により得られた
樹脂粉末は、高温に於て特に高い接着強度を示す接着剤
として有効に用いられるものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボ
    ン酸二無水物50〜100モル%及び無水ピロメリット
    酸0〜50モル%からなる芳香族テトラカルボン酸二無
    水物と3,3′−ジアミノベンゾフェノンとから得られ
    た芳香族ポリアミド酸樹脂粉末を加熱イミド化すること
    を特徴とする芳香族ポリイミド樹脂粉末の製造方法。 2)芳香族ポリアミド酸樹脂粉末が3,3′,4,4′
    −ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物50〜10
    0モル%及び無水ピロメリット酸0〜50モル%からな
    る芳香族テトラカルボン酸二無水物と3,3′−ジアミ
    ノベンゾフェノンを有機溶剤中で反応させて得られた芳
    香族ポリアミド酸溶液を芳香族ポリアミド酸の貧溶剤と
    接触して析出させたものである特許請求の範囲第1項記
    載の芳香族ポリイミド樹脂粉末の製造方法。 3)3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボ
    ン酸二無水物50〜100モル%及び無水ピロメリット
    酸0〜50モル%からなる芳香族テトラカルボン酸二無
    水物と3,3′−ジアミノベンゾフェノンとから得られ
    た芳香族ポリアミド樹脂粉末を加熱イミド化して得られ
    る芳香族ポリイミド樹脂粉末の層を被着材表面に形成し
    て接着層とし、他の被着材と重ねるか、或いは該樹脂粉
    末の層を表面に形成して成る被着材を互いに樹脂粉末層
    側で重ねた後加圧状態で該ポリイミド樹脂のガラス転移
    点以上に加熱して接着することを特徴とする接着方法。 4)芳香族ポリアミド酸樹脂粉末が3,3′,4,4′
    −ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物50〜10
    0モル%及び無水ピロメリット酸0〜50モル%からな
    る芳香族テトラカルボン酸二無水物と3,3′−ジアミ
    ノベンゾフェノンを有機溶剤中で反応させて得られる芳
    香族ポリアミド酸溶液を芳香族ポリアミド酸の貧溶剤と
    接触し析出させて得られたものである特許請求の範囲第
    3項記載の接着方法。
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