JPS62151414A - ビスマレイミド組成物及びその製造方法 - Google Patents

ビスマレイミド組成物及びその製造方法

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JPS62151414A
JPS62151414A JP29208885A JP29208885A JPS62151414A JP S62151414 A JPS62151414 A JP S62151414A JP 29208885 A JP29208885 A JP 29208885A JP 29208885 A JP29208885 A JP 29208885A JP S62151414 A JPS62151414 A JP S62151414A
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村井 信之
Tadashi Kobayashi
忠 小林
Hiroaki Matsuno
博明 松野
Takaisa Iguchi
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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】 キレン基、−〇−1−so2−1−CO−である。〕 で表わされるビスマレイミドを主成分とした、熱硬化性
に優れたビスマレイミド組成物及びその製造方法に関す
る。
N、  N’−(4,4’−ジフェニルメタン)ビスマ
レイミドに代表されるビスマレイミドは、とくに耐熱性
および寸法安定性が要求される熱硬化性樹脂、例えば電
気および機械分野における含浸漬層板成形品など広範囲
に使用されているイミド系樹脂原料として有用な化合物
である。
′来の 術及び 明が解 しようとする問題点従来より
、例えばN、 N’ −(4,4’−ジフェニルメタン
)ビスマレイミドは、下式 ルと無水マレイン酸を2モル以上の過剰量用いて、アセ
トンやN、N−ジメチルホルムアミドのような有機溶媒
中で、開環性1111反応させ、N、N’−(4,4−
ジフェニルメタン)ビスマレアミド酸とし、次にトリエ
チルアミンのような塩基性触媒、酢酸コバルトのような
金属塩触媒の存在下に脱水剤として無水酢酸を用いて脱
水環化させてN、N′−(4,4’−ジフェニルメタン
)ビスマレイミドが得られている。
しかしながら、一般にビスマレイミドは、二重結合を有
するイミド基を分子内に2個有するものの重合活性は非
常に低い。したがってビスマレイミドを熱硬化樹脂に成
形する場合、その重合硬化反応が迅速かつ、均一に充分
に進行することが、成形物製造の生産性を高め、成形物
の良好な耐熱性を付与する上からも要求される。また均
一な硬化速度を有するものでなければ、成形品の歩留も
悪くなり品質管理が困難となる。
そのため1重合活性が高く均一な硬化成形物が飽和基を
有するジアミンなどを用いて変性したり。
ビスマレイミドに架橋剤となる官能基fヒ金物を添DQ
して変性組成物として用いる方法などが知られている。
また通常、品質管理の上から反応終了後の粗ビスマレイ
ミドは、水洗後回結晶精製して樹脂原料に使用されてい
る。
しかしながらこれらの方法はコスト高となり、またビス
マレイミドを精製して用いれば、それだけ不純物が少な
く良好な成形物は得られるものの、精製ロスによる収率
低下だけでなく、硬化速度が低下し生産性が悪くなり、
また精製条件によってはその都度硬化時間も大巾に変化
する。
ビスマレイミ・ド成形加工時の作業においてはS簡単な
処決が要求されるだけでなく、得られる製品の性能のと
からも一定の適度な熱硬化速度を持たすことが重要な問
題となっている。
本発明者らは、これらの問題を踏まえ鋭意検討中に、驚
くべきことに特定条件下で反応して得られた前記一般式
(I)の粗ビスマレイミドを精製することなく用いたら
、一定の迅速な硬化速度を有し、得られた硬化成形物も
均一に硬化されて、耐熱性などの物性にも何ら影響しな
いイミド樹脂が得られることを見い出した。さらにこの
原因を詳細に追跡し、これは粗ビスマレイミド中に含有
している不純物中の下式に示される 〔Rは前記一般式(I)のRと同一〕 及び 〔Rは前記一般式(I)のRと同一〕 化合物によるものであることがわかり、これらの化合物
を不純物から単離して式(I)化合物のビスマレイミド
に添加して用いたら、硬化速度を自由に調整でき、これ
らを特定範囲内に含有させた組成物は、適度の硬化速度
を有し、熱硬化成形時の重合処決が容易となることがわ
かり本発明に到達したものである。
4題点を 決するための 段 本発明は、一般式(I) レン基、−〇−1−SO2−1−CO−である。〕で表
わされるビスマレイミドに、硬化促進剤として一般式(
n) レン基、−0−1−3O2−1−CO−であり、一般式
(I)のRと同じ意味を表わす。〕で表わされる化合物
を全体量の1〜15重1L及び一般式(IV) レン基、−〇−1−SO2−1−CO−であり、一般式
(I)のRと同じ意味を表わす。〕で表わされる化合物
を全体量のo、 3〜5重量係含むビスマレイミド組成
物、及び該組成物の製造法を提供するものである。
本発明において、一般式(n)及び一般式(IV)で表
わされる化合物は、いまだ知られていない新規なビスマ
レイミド化合物であり、例えば式(n)化黄色の結晶で
あり、NMR(溶媒CD2C1z  )及びIRスペク
トルは、図−2及び図−3に示されるとおりである。ま
た元素分析値は以下の通りであった。
分析値 C: 62.51係I(:3.02係N:10
.62係理論値 C:62.70係)I : 2.99
係N:10.45係また、式(n)化合物のRがメチレ
ンジp−フエ二つ、そのNMRスペクトル(溶媒CDC
II 3)は図−4に示されるとおりである。
これらの一般式(n)及び一般式([V)で表わされる
化合物はそれぞれ合成することもでき、また粗ビスマレ
イミド中にこれらは不純物としても含まれるので、夫々
を単離して必要量を添加させてもよい。しかしビスマレ
イミド製造時に適切な反応条件下で行うと、特定範囲内
に副生成物として混入させることができるので、精製を
しなければ特定範囲内に式(n)及び式av)化合物を
含有させた反応物組成物として得ることができる。
本発明組成物は、一般式(n)化合物が、全体のビスマ
レイミドに対し、1〜15重量%、一般式(IV)化合
物が0.3〜5重量係含有されていることが必要であり
、この範囲に維持することにより、硬化時間を1〜8分
内に制御できる。硬化時間が1分以内のものは成形El
l工時の作業が困難となるだけでなく、品質にばらつき
を生じる。また8分以北も長く硬化時間を設ければ生産
性が悪くなる。
したがって本発明においては4〜5分程度の硬化時間を
設けるのが最適である。
本発明組成物においては、硬化剤としての効果は、式(
n)化合物が式低)化合物に対して劣っており、したが
って式(IV)化合物を併用しなければ式(Ill)化
合物を15重量%以とに多量含有させねば成形時の所望
の硬化時間範囲内での実施はできない。しかしながら1
5%以上の式(n)化合物の含量は、イミド樹脂に硬化
させた場合耐熱性が低下する。また式(n)化合物が1
係以下では式([V)化合物を必要量以上増やさねばな
らず、式QV)化合物を5重量係以上にすれば、硬化時
間が極端に短くなり、成形物にばらつきも生じる。また
式(I)のビスマレイミド化合物の製造工程において、
式(n)化合物及び式GV)化合物の含量は本発明特定
範囲内に維持できるので、粗ビスマレイミドをそのまま
使用する場合は有利となる。
したがって本発明組成物の式(IF)化合物及び式(I
V)化合物の含量は、成形時の硬化時間に合せて製造工
程において適宜調整できる。
本発明組成物をビスマレイミド製造における常法に準じ
た方法によって得る場合には、弐佃)化合物のジアミン
と無水マレイン酸とを特定反応条件下に反応させる必要
があり、ジアミン1モルに対し無水マレイン酸42.0
〜2.4モルを用いる。
これらを常法にしたがいアセトンやN、N’−ジメチル
ホルムアミドのような有機溶媒中開環付加反応させてビ
スマレアミド酸とし、次に、例えばトリエチルアミンの
ような塩基性触媒、酢酸コバルトのような金属塩触媒存
在下、脱水剤として無水酢酸を用い30〜80″Cに脱
水環化させる。ジアミンに対する無水マレイン酸のモル
比は2.0〜2.4モル倍に維持して行わない限り、脱
水条件で若干の調整はできるものの、本発明組成物は製
造工程そのままからでは得られない。
本発明においては、この割合で原料を用いて式(n)化
合物と、式(間化合物が、式(I)化合物のビスマレイ
ミド組成物中に所望の組成比で得られるよう主に、環化
反応温度及び反応時間で調整される。脱水環化反応は通
常2〜5時間で行い、2時間以内では環化していない未
反応物が残る。反応時間が長くなれば式(n)化合物が
漸増し、式(IV)化合物が若干減少する傾向となる。
また反応温度は溶媒によっても異り、通常20〜100
°Cと広い範囲で行われているが、本発明においては溶
媒にアセトンを用い30〜80°C1好ましくは50〜
65°Cで反応させるのがよい。反応温度が低くなれば
未反応物が残り1反応温度が高くなれば式(n)化合物
が漸増し、また式(IV)化合物が若干減少する傾向と
なる。また、触媒、特にトリエチルアミンなどの塩基性
触媒使用量を増力口または減少させると、若干式(n)
化合物が増加または減少する傾向が認められる。したが
って、脱水環化反応時の反応時間および反応温度、塩基
性触媒使用量の反応条件を適宜法めることにより、所望
の式(n)化合物及び式(IV)化合物を含有させるこ
とができる。
本発明においては、ビスマレイミドのぶ料に用いる一般
式(III)で示されるジアミンとしては、メタフェニ
レンジアミン、2,4−ジアミノトルエン、4,4.’
−ジアミノジフェニルメタン、3.3’−ジアミノジフ
エニルスルホン、4.4’−ジアミノジフェニルエーテ
ル、3.3’−ジアミノベンゾフェノンなどが挙げられ
、これらのジアミンを用いて得られたビスマレイミドは
、例えば液体クロマトグラフィー分析法では全て同じパ
ターンのピークが得られるので、これよりビスマレイミ
ド中の式(n)及び式QV)に相当する副生物の定性、
定量が確認できる。
実施例1〜9 フラスコ中無水マレインiL43.zg(0,441m
ol)をアセトン120pに溶解し、内温を25〜30
℃に保ちながら撹拌し、4.4’−ジアミノジフェニル
メタン40.0 g(0,202mol)をアセトン8
0gに溶解した溶液を1時間かけて滴下した。滴下と同
時に黄色の結晶が析出し、滴下終了後さらに3時間25
℃で反応液を撹拌後、トリエチルアミン(Et3N )
 9.6 gを添加し、30分間撹拌した。更に酢酸コ
バルト(Co(OAC)2)0、20.9、無水酢酸5
2.0.9添加し、15分かけて内温を55°Cまで上
昇した。温度と昇後、55゛Cに保ちながら2時間撹拌
後1反応液を35°Cまで冷却し、さらに撹拌を続けな
がら500m1の水を20分かけて滴下した。その後さ
らに1時間撹拌を続けて析出させてから析出物を濾過し
、500m1の水で2回スラッジを行ない、60’Cで
2時間乾燥し、目的とするビスマレイミド粉を得た。
このようにして得られたビスマレイミド粉(N、  N
’−(4,4’−ジフェニルメタン)ビスマレイミド)
の組成分析及び200℃における熱硬化時 時間(ゲル比類間)を以下のようにして測定した。
◎組成物の分析法 高速液体クロマトグラフィー(HLC)を用いて以下の
条件下で行った。
カラム二日本分光■ Ftne Ge110116m 
X  500tnx 移動層:テトラヒドロフラン 流 t : o、5mg7分 検出器二日本分光■ 紫外分光光度計(吸光度254n
mで測定) これより、図−1のようなチャートが得られ、これより
保持時間及び含有量を計算した。
◎ゲル化時間の測定 約1gのビスマレイミドを200°C±1℃に保持した
ステンレス熱盤上にのせ、ステンレスのヘラで練り、試
料が寒天状となり、糸を引かなくなった点を終点として
ゲル化時間とした。
このようにして得た結果を、脱水環化反応時間、温度、
トリエチルアミンの使用量を変えて製造した組成物(実
施例2〜9)の場合とともに表−1に示す。
尚、比較のため実施例1で得られた反応終了後のビスマ
レイミド粉をメチルエチルケトンで2回再結晶したら、
この精ビスマレイミド組成物中には式(II)化合物が
0.02%、式(IV)化合物がo、 o O] %含
まれていた。これをゲル化させたら20分以上要した。
また実施例1で得られた組成物のNM’Rチャートと再
結晶後のチャートは図−5、図−6のとおりであった。
再結晶前の組成物チャート(図−5溶媒DMS O−d
 s )では、式(I)化合物のN、N’−(4,4’
−ジフェニルメタン)ビスマレイミドのシグナルに混ざ
って、前記図−2のNMRに示されたN、N’−メタフ
ェニレンビスマレイミド副生物相当の式(II)化合物
のシグナルが、S−2,05゜3.0.3.9.5.6
 ppmに見られたが、再結晶後のチャー1− (図−
6、溶媒DMSO−ds)では式(II)及び式QV)
化合物相当のシグナルは見られなかった。
また実施例1で得られたビスマレイミド扮と、これを1
晶したこの精ビスマレイミド粉をそれぞれ20rn!q
採取し、空気中開放で昇温速度10°C/分、DTA感
度250μvFSの条件下で、示差熱挙動を測定した結
果は、それぞれの5係熱減量(200°C基点)は、5
02°C及び505°Cで、殆んど差は見られず、耐熱
性も情ビスマレイミドに対して遜色なかった。
(以下余白) 実施例10 表−2のジアミンを用いて実施例1と全く同様にして、
種々のビスマレイミドを得、これを実施グ11に記載し
た1(LC分析と同じ条件下で組成分析をした。
チャートは図−1に示されたチャートと類似し含量は実
施例1とほぼ同程度であった。また、HLCの呆持時間
は表−2のとおりであった。
表−2
【図面の簡単な説明】
図−1は、本発明の実施例]により得られたN、  N
’−(4,4’−ジフェニルメタン)ビスマレイミド反
応組成物を高速液体クロマトグラフィー分析した時のチ
ャートである。 図−2は、本発明組成物の一般式(I)に示される化合
物メタフェニレンビスマレイミドに含まれのNMRチャ
ートであり、 図−3は同じ化合物の赤外線吸収スペクトル(IR)チ
ャートである。 図−4は本発明組成物の一般式(IV)に示されるのN
MRチャー1−である。 図−5及び図−6は、実施例1で得られたN。 N’−(4,4’−ジフェニルメタン)ビスマレイミド
及びその再桔品品のNMHのチャートである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) 〔式中、Rは▲数式、化学式、表等があります▼、▲数
    式、化学式、表等があります▼、または ▲数式、化学式、表等があります▼基を示す。ここでX
    は低級アル キレン基、−O−、−SO_2−、−CO−である〕で
    表わされるビスマレイミドに、一般式(II)▲数式、化
    学式、表等があります▼(II) 〔式中、Rは▲数式、化学式、表等があります▼、▲数
    式、化学式、表等があります▼、または ▲数式、化学式、表等があります▼基を示す。ここでX
    は低級アル キレン基、−O−、−SO_2−、−CO−であり、一
    般式( I )のRと同じ意味を表わす。〕 で表わされる化合物を全体量の1〜15重量%、及び一
    般式(IV) ▲数式、化学式、表等があります▼(IV) 〔式中、Rは▲数式、化学式、表等があります▼、▲数
    式、化学式、表等があります▼、または ▲数式、化学式、表等があります▼基を示す。ここでX
    は低級アル キレン基、−O−、−SO_2−、−CO−であり、一
    般式( I )のRと同じ意味を表わす。〕 で表わされる化合物を全体量の0.3〜5重量%含むビ
    スマレイミド組成物。
  2. (2)一般式(III) ▲数式、化学式、表等があります▼(III) 〔式中、Rは▲数式、化学式、表等があります▼、▲数
    式、化学式、表等があります▼、または ▲数式、化学式、表等があります▼基を示す。ここでX
    は低級アル キレン基、−O−、−SO_2−、−CO−である。〕 で表わされる芳香族ジアミンに対し、無水マレイン酸を
    2.0〜2.4モル比用いて反応させて得られた一般式
    ( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) 〔式中、Rは▲数式、化学式、表等があります▼、▲数
    式、化学式、表等があります▼、または ▲数式、化学式、表等があります▼基を示す。ここでX
    は低級アル キレン基、−O−、−SO_2−、−CO−であり、一
    般式(III)のRと同じ意味を表わす。〕で表わされる
    ビスマレイミド反応物を精製することなく、一般式(I
    I) ▲数式、化学式、表等があります▼(II) 〔式中、Rは一般式( I )及び一般式(III)中のRと
    同じ意味を表わす。〕 で表わされる化合物を全体量の1〜15重量%、及び一
    般式(IV) ▲数式、化学式、表等があります▼(IV) 〔式中、Rは一般式( I )及び一般式(III)中のRと
    同じ意味を表わす。〕 で表わされる化合物を全体量の0.3〜5重量%含むビ
    スマレイミド組成物の製造方法。
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