JPS62223205A - N−(ヒドロキシフエニル)マレイミド類共重合体の製法 - Google Patents

N−(ヒドロキシフエニル)マレイミド類共重合体の製法

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JPS62223205A
JPS62223205A JP6636486A JP6636486A JPS62223205A JP S62223205 A JPS62223205 A JP S62223205A JP 6636486 A JP6636486 A JP 6636486A JP 6636486 A JP6636486 A JP 6636486A JP S62223205 A JPS62223205 A JP S62223205A
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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、N−(ヒドロキシフェニル)マレイミド類共
重合体の製法、詳しくは、無水マレイン酸と不飽和炭化
水素化合物とを共重合して得られた共重合体と、アミノ
フェノール類とを有機溶媒中で反応させて、」1記共重
合体を変性させることにより、N−(ヒドロキシフェニ
ル)マレイミド類共重合体を製造する方法に関するもの
である。
本発明の製法で得られるN−(ヒドロキシフェニル)マ
レイミド類共重合体は、ジメチルホルムアミド、シクロ
ヘキサノン、テトラヒドロフラン、エチルセロソルブな
どの有機溶媒に可溶であるため、薄膜コーティング樹脂
として有用であり、またフェノール性水酸基を有するこ
とからアルカリ水溶液に可溶であるため、感光性樹脂等
のヘースボリマーとして有用であり、さらに耐熱性樹脂
としての広範囲な用途に利用することができる。
〔従来の技術〕
N−(ヒドロキシフェニル)マレイミドを一成分とする
共重合体の製法としては、高分子化学、第26巻598
頁(1969年)に、水酸基がエステル化されたマレイ
ミドを経てエステル交換反応により合成したN−(p−
ヒドロキシフェニル)マレイミドモノマーとスチレンと
を共重合して、N−(p−ヒドロキシフェニル)マレイ
ミドに基づく構成単位がやや多いN−(p−ヒドロキシ
フェニル)マレイミド−スチレン共重合体を合成する方
法が示され、また、第7回フォトポリマーコンファレン
ス(SPE主催、於[111enville、 N、Y
、)予稿集35頁(1985年)に、パラ位の水酸基が
エステル化されたN−(p−アセトキシフェニル)マレ
イミドモノマーとスチレンとを共重合し、その後、エス
テル交換反応する、N−(II)−ヒドロキシフェニル
)マレイミド−スチレン共重合体(Mi成比1:1)の
合成法が示されている。
上記の従来公知のN−(p−ヒドロキシフェニル)マレ
イミド−スチレン共重合体の製法においては、モノマー
又はポリマーの段階でエステル化された水酸基をエステ
ル交換反応により水酸基にもどす工程が必要であるが、
それは、通常のイミド化合物の製法のみでは、上記のN
−(p−ヒドロキシフェニル)マレイミドモノマーなど
のように水酸基を有するイミド化合物を製造することが
できないためである。
一般に、イミド化合物の製法としては、触媒としてピリ
ジン、トリエチルアミン、酢酸ナトリウムなどの塩基、
及び脱水剤として無水酢酸、無水プロピオン酸、無水安
息香酸などの酸無水物を用いて、アミノ化合物と無水マ
レイン酸などの酸無水物とを反応させる方法がよ(知ら
れているが、この方法を、例えばアミノフェノール類と
無水マレイン酸とのマレイミドモノマー類の製造に適用
すると、アミノフェノール類の水酸基がエステル化され
、水酸基を有するイミド化合物を高い収率で製造するこ
とができない。
そこで、従来公知のN−(p−ヒドロキシフェニル)マ
レイミド−スチレン共重合体の製法においては、モノマ
ー又はポリマーの段階でエステル化された水酸基をエス
テル交換反応により水酸基にもどすために、通常、例え
ばベルギー特許第613801号明細書に開示されてい
る如き、水酸基がエステル化されたマレイミドのエステ
ル交換反応の方法が保用されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記の従来公知のN−(p−ヒドロキシフェニル)マレ
イミド−スチレン共重合体の製法は、前述した如くモノ
マー又はポリマーの段階でエステル化された水酸基をエ
ステル交換反応により水酸基にもどす工程が必要であり
、このエステル交換反応に長時間を要するため、経済性
等の点から工業的に非常に不利な方法であり、しかも、
アミノフェノールと無水マレイン酸とからマレイミドモ
ノマーを製造する際に無水マレイン酸の不飽和二重結合
がアミノフェノールにより攻撃されるため、該マレイミ
ドモノマーとスチレンとの共重合体を高収率で合成する
ことができないなどの問題がある。
従って、本発明の目的は、N−(ヒドロキシフェニル)
マレイミド類共重合体を、エステル交換反応工程を経ず
に水酸基を保持したまま極めて容易に、しかも高収率で
合成することができる、N−(ヒドロキシフェニル)マ
レイミド類共重合体の製法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、前記目的を、無水マレイン酸と不飽和炭化水
素化合物との共重合体と、 (式中、Rはハロゲン原子又は1〜5個の炭素原子を有
する低級アルキル基であり、nは1〜4の数である。) で示されるアミノフェノール類とを有機溶媒中で反応さ
せて、 (式中、R及びnは式(1)の場合と同じ、)、(式中
、R,はアリール基、1〜16個の炭素原子を有するア
ルキル基又はシクロアルキル基であり、R1は水素又は
低級アルキル基である。また、nと(1+m)との割合
及びiと(j!+m)との割合は、それぞれ 11 +m          1 +m好ましくは 1+m          1+m である。) で示される構成単位を存するN−(ヒドロキシフェニル
)マレイミド類共重合体を得ることを特徴とするN−(
ヒドロキシフェニル)マレイミド類共重合体の製法を提
供することにより達成したものである。
以下に本発明のN−(ヒドロキシフェニル)マレイミド
類共重合体の製法について詳述する。
本発明の製法で用いられる無水マレイン酸と不飽和炭化
水素化合物との共重合体(以下、無水マレイン酸共重合
体という)は、 (式中、R,はアリール基、1〜16個の炭素原子を有
するアルキル基又はシクロアルキル基であり、R2は水
素又は低級アルキル基である。また、aとbとの割合は
、o、oi <□≦10、好ましくは0.1<□≦5で
ある。) で示される構成単位を有する共重合体であり、適当な上
記不飽和炭化水素化合物としては、例えば、スチレン、
α−メチルスチレン、ビニルナフタレン、イソブチレン
、3−メチルブテン−11ヘキセン−1、ビニルシクロ
ヘキセンなどを挙げることができる。
上記無水マレイン酸共重合体において、上記式(V)で
示される構成単位と上記式(VT)で示される構成単位
の割合(b/a)は、目的とするN−(ヒドロキシフェ
ニル)マレイミド類共重合体における前記式(II)及
び前記式(I[[)でそれぞれ示される構成単位と前記
式(IV)で示される構成単位の割合(n / (12
+m) )と同一である。
この割合が10を超えると、不飽和炭化水素化合物のホ
モポリマーと殆ど変わらない性質となり、耐熱性がなく
、また感光性ポリマーのヘースボリマーとしても使用で
きないようなN−(ヒドロキシフェニル)マレイミド類
共重合体しか製造できないので適当ではない。また、上
記b / aの割合が余り小さくなると、N−(ヒドロ
キシフェニル)マレイミド類共重合体の被膜が弱くなっ
たり脆くなったりするので適当ではない。
また、上記無水マレイン酸共重合体としては、数平均分
子it(マ下)が1,000〜500.000のものを
用いることが好ましい。
また、本発明の方法で用いられる前記式(1)で表され
るアミノフェノール類としては、例えば、3−メチル−
p−アミノフェノール、2−メチル−p−アミノフェノ
ール、4−クロロ−〇−アミノフェノール、2−クロロ
−p−アミノフェノール、4−アミノカテコール、5−
アミノ−2−ヒドロキシ−p−キシレン−3,5−ジブ
ロム−4−アミンフェノールなどを挙げることができ、
前記式(1)におけるnが1〜2のものが好ましい。
上記無水マレイン酸共重合体と上記アミノフェノール類
との使用比率は、無水マレイン酸共重合体中の無水マレ
イン酸成分〔前記式(V)で示される構成単位〕 1モ
ルに対して、好ましくはアミノフェノール類10モル以
下、さらに好ましくは2モル以下である。
また、本発明で反応溶媒として用いられる有機溶媒とし
ては、種々の極性溶媒を使用することができ、具体的に
はジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−
メチル−2−ピロリドン、ヘキサメチレンホスホルアミ
ド、シクロヘキサノンなどを挙げることができる。
上記有機溶媒の使用量は、用いる無水マレイン酸共重合
体の分子量や溶媒への溶解度などにより異なるが、無水
マレイン酸共重合体10gに対して、通常10〜200
n+1、好ましくは20〜100m1である。
而して、本発明の製法の好ましい実施態様としては、例
えば、 (1)無水マレイン酸共重合体とアミノフェノール類と
をジメチルホルムアミドなどの有機溶媒中、40〜15
0℃、好ましくは50〜100℃の反応温度で1〜20
時間反応させて、無水マレイン酸成分の一部または全部
をN−(ヒドロキシフェニル)マレアミック酸類成分に
変化させた後、第3級アミン触媒を添加し、さらに環化
脱水で生成した水を除去するためのトルエン、キシレン
などの共沸溶媒を添加し、80〜200℃、好ましくは
100〜150℃の反応温度で1〜20時間環化脱水反
応して、N−(ヒドロキシフェニル)マレイミド類共重
合体を得る方法、 +21 fi 水マレイン酸共重合体と7ミノフエノー
ル類とをジメチルホルムアミドなどの有a溶媒中、第3
級アミン触媒の存在下40〜150℃、好ましくは50
−100℃の反応温度で1〜20時間反応させ、次いで
トルエン、キシレンなどの共沸溶媒を添加し、80〜2
00℃、好ましくは100℃〜150℃の反応温度で1
〜20時間反応させて、無水マレイン酸成分の一部また
は全部を、N−(ヒドロキシフェニル)マレアミック酸
類を経て環化脱水反応して、N−(ヒドロキシフェニル
)マレイミド類共重合体を得る方法、及び、(3)無水
マレイン酸共重合体とアミノフェノール類とをジメチル
ホルムアミドなどの有機溶媒中、第3級アミン触媒とト
ルエン、キシレンなどの共沸溶媒の存在下80〜200
℃、好ましくは100℃〜150℃の反応温度で1〜2
0時間反応させて無水マレイン酸成分の一部または全部
を、N−(ヒドロキシフェニル)マレアミック酸類を経
て環化脱水反応して、N−(ヒドロキシフェニル)マレ
イミド類共重合体を得る方法 などを挙げることができる。
なお、上記実施態様(1)〜(3)のいずれの方法にお
いても、環化脱水反応時、共沸溶媒を使用せず100〜
200℃の反応温度で生成した水を除去することができ
、また窒素ガスの流通により効果的に脱水反応を行うこ
とができる。
上記の無水マレイン酸共重合体とアミノフェノール類と
の反応において使用される第3級アミン触媒としては、
例えば、トリエチルアミン、トリーn−プロピルアミン
、トリーn−ブチルアミン、トリーミーブチルアミン、
トリーn−ペンチルアミン、トリーn−ヘキシルアミン
、トリーn−オクチルアミン、ピリジン、N−エチルモ
ルホリン、N−ジメチルベンジルアミン、イソキノリン
などを挙げることができる。
これらの第3級アミン触媒の使用量は、無水マレイン酸
共重合体中の無水マレイン酸成分1モルに対して、0.
01〜2モル、特に0.1〜1モルとすることが好まし
い。
また、上記の環化脱水反応において生成した水を除去す
るために使用される共沸溶媒としては、ベンゼン、トル
エン、キシレンなどを挙げることができる。
これらの共沸溶剤の使用量は、無水マレイン酸共重合体
中の無水マレイン酸成分とアミノフェノール類とが反応
して生成したN−(ヒドロキシフェニル)マレアミック
酸類成分1モルから水1モルが生成するため、該生成水
を共沸除去するに足る量であればよく、通常、共沸除去
された水と分離し、還流して使用することが好ましく、
反応溶媒と共沸溶媒の容積比は好ましくは1;1以下、
さらに好ましくはX:O,S以下である。
上記共沸溶剤は、反応の進行に合わせて必要量を数回に
分割添加するか、水を共沸除去しながら還流させればよ
い。
本発明の製法において、前記実施態様(1)及び(2)
の場合のように無水マレイン酸共重合体とアミノフェノ
ール類との反応を2段階で行う場合、無水マレイン酸共
重合体とアミノフェノール類の反応によりN−(ヒドロ
キシフェニル)マレアミック酸類の共重合体を生成する
第1段目の反応の反応温度は、40〜150℃の範囲、
特に50〜100℃の範囲にするのが好ましい、40℃
未満では反応速度が極めて小さく、はとんど反応は進行
せず、また150℃を超えると、一部生成したN−(ヒ
ドロキシフェニル)マレアミック酸類の環化脱水により
生じた水が未反応の無水環と反応しやすく、また水酸基
による副反応も生じやすく、好ましくない。
また、N−(ヒドロキシフェニル)マレアミック酸類の
共重合体を環化脱水する第2段目の反応の反応温度、及
び前記実施態様(3)の場合のように無水マレイン酸共
重合体とアミノフェノール類との反応を第3級アミンと
脱水のための共沸溶媒の存在下に1段階で行う場合の反
応温度は、それぞれ、80〜200℃の範囲、特に10
0〜150℃の範囲にするのが好ましい、80℃未満で
は反応速度が極めて小さく、はとんど反応は進まず、ま
た200℃を超えると、水酸基による副反応や分子間反
応が生じやすく好ましくない。
また、本発明の製法において、無水マレイン酸共重合体
とアミノフェノール類との反応時間は、反応温度、アミ
ノフェノール類の使用量、及び目的とする反応率〔無水
マレイン酸共重合体中の無水マレイン酸成分のN−(ヒ
ドロキシフェニル)マレイミド類への変性率〕などによ
り異なるが、通常、N−(ヒドロキシフェニル)マレア
ミック酸類の共重合体を生成する第1段目の反応では1
〜20時間、該共重合体を環化脱水反応する第2段目の
反応では1〜20時間とするとよい。
また、第3級アミンと共沸溶媒の存在下、1段で反応を
行う場合の反応時間は、通常、1〜20時間とするとよ
い。
本発明の製法において、目的とするN−(ヒドロキシフ
ェニル)マレイミド類共重合体のN−(ヒドロキシフェ
ニル)マレイミド類の構成単位の含有率のコントロール
は、アミノフェノール類の使用量、反応温度及び反応時
間を適宜選択することによって容易に行うことができる
反応終了後、反応溶液からのN−(ヒドロキシフェニル
)マレイミド類共重合体の回収は、例えば、水やエーテ
ル類などの不活性溶剤を用いてポリマーを析出させるこ
とにより容易に行うことができる。
上述の如くして得られる本発明のN−(ヒドロキンフェ
ニル)マレイミド類共重合体は、ジメチルホルムアミド
、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、エチルセロ
ソルブなどの有機溶媒に可溶であるため、薄膜コーティ
ング樹脂としてを用であり、またフェノール性水酸基を
有することからアルカリ水溶液に可溶であるため、感光
性樹脂等のベースポリマーとして有用であり、さらに耐
熱性樹脂としての広範囲な用途に利用することができる
〔実施例〕
以下に本発明の実施例を挙げ、本発明をさらに詳細に説
明する。なお、下記の実施例において、無水マレイン酸
共重合体中の無水マレイン酸成分のN−(ヒドロキシフ
ェニル)マレイミド類への変性率は、元素分析の窒素全
量を求め、無水マレイン酸共重合体中の無水マレイン酸
成分に対する! 割合(即ち、−X 100 )で示した。まj++m た、赤外吸収スペクトルはKBr錠剤法により、数平均
分子1 (T/Vn )はテトラヒドロフランを溶媒と
してGPC法により、標準ポリスチレンの検量線により
求めたポリスチレン換算の値である。また、ガラス転移
温度(Tg)はデュポン990熱分析装置DSCにより
測定した。
実施例1 攪拌機、温度計、水分定量受器及び窒素導入管を備えた
200m1容量の4つロフラスコに無水マレイン酸−ス
チレン共重合体(共重合比1:1、川原油化社製の商品
名sMA−tooo)10gと脱水ジメチルホルムアミ
ド50m1を入れ、攪拌して溶解した後、3−メチル−
p−アミノフェノール9.1gを添加して溶解させ、第
1段反応として80℃で攪拌下に2時間反応させ、N−
(2−メチル−p−ヒドロキシフェニル)マレアミック
酸共重合体を生成し、次いで、第2段反応として、トリ
ーn−ブチルアミン3.1gとトルエン15閘lを加え
、140℃で窒素ガスを通じながら環化脱水反応で生じ
た水をトルエンと共沸させて反応系外へ取り出しながら
1時間後にトルエン10m1を添加しその後は水分定量
受器からオーバーフローすることによりトルエンを還流
させて、環化脱水反応を4時間行った。
反応終了後、溶液の温度を40℃以下に冷却してから、
エチルエーテル300n+1中へ添加し、ポリマーを析
出させた。静置後、上澄を除去し、析出したポリマーを
エチルエーテル200m1で洗浄後、THF150n+
1に溶解し、次いで該溶液をエチルエーテル700m1
中に徐々に滴下して粉末状のポリマーを析出させた1次
いで、該ポリマーを日別し再度THF−エチルエーテル
による溶解、析出精製を行い、100℃で24時間真空
乾燥させ、N−(2−メチル−p−ヒドロキシフェニル
)マレイミド−スチレン共重合体を得た。
ポリマー収量は11.6gであり、元素分析値はC73
,35%   H5,80%   N4.60%(74
,24)     (5,59)     (4,56
)〔括弧内の数値は変性率100%の場合の理論値〕で
あり、無水マレイン酸−スチレン共重合体の無水マレイ
ン酸成分の100%がN−(2−メチル−p−ヒドロキ
シフェニル)マレイミド類分に変性されていた。また、
口は4,890.Tgは220℃であった。
また、赤外吸収スペクトルは第1図に示した。
第1図に示す通り、3400cm−’にフェノール性O
H,1700(至)−1にイミドのカルボニル基、70
0cm−’にスチレン成分のフェニル基の吸収が観察さ
れた。
実施例2 攪拌機、温度計、水分定量受器及び窒素専入管を備えた
200m1容量の4つロフラスコに実施例1で用いたも
のと同様の無水マレイン酸−スチレン共重合体20gと
脱水ジメチルホルムアミド100m1を入れ、攪拌して
溶解した後、4−クロロローアミノフェノール21.3
gを添加して溶解させ、第1段反応として80℃で攪拌
下に9時間反応させ、N−(3−クロロ−〇−ヒドロキ
シフェニル)マレアミック酸共重合体を生成し、次いで
、第2段反応として、トリーn−ブチルアミン6.1g
とトルエン30m1を加え、140℃で窒素ガスを通じ
ながら環化脱水反応で生じた水をトルエンと共沸させて
反応系外へ取り出しながら1時間後にトルエン20m1
を添加しその後は水分定量受器からオーバーフローする
ことによりトルエンを還流させて、環化脱水反応を4時
間行った。
反応終了後、実施例1と同様に処理してN−(3−クロ
ロ−〇−ヒドロキシフェニル)マレイミド−無水マレイ
ン酸−スチレン共重合体を得た。
この共重合体の収量及び各種物性の測定結果を下記表1
に示し、赤外吸収スペクトルを第2図に示した。
第2図に示す通り、3400cm−’にフェノール性O
H,l 700aa−’にイミドの力JL/ 、If 
二JL/基、700aa−’にスチレン成分のフェニル
基の吸収が観察された。
実施例3 無水マレイン酸−スチレン共重合体を無水マレイン酸−
イソブチレン共重合体(共重合比1:1、クラレイソプ
レンケミカル社製の商品名イソパン=04)に代え、且
つ3−メチル−p−アミノフェノールの使用量を12g
とした以外は実施例1と同様にしてN−(2−メチル−
p−ヒドロキシフェニル)マレイミド−無水マレイン酸
−イソブチレン共重合体を得た。
この共重合体の収量及び各種物性の測定結果を下記表1
に示し、赤外吸収スペクトルを第3図に示した。
第3図に示す通り、 3400a1−’にフェノール性
0 H,1700cs−’にイミドのカルボニル基、2
950aa−’にイソブチレンのメチル基の吸収が観察
された。
実施例4 アミノフェノール類として2.6−ジクロル−4−アミ
ノフェノール17.3 gを用いた以外は実施例3と同
様にしてN−(3,5−ジクロル−p−ヒドロキシフェ
ニル)マレイミド−無水マレイン酸−イソブチレン共重
合体を得た。
この共重合体の収量及び各種物性の測定結果を下記表1
に示し、赤外吸収スペクトルを第4図に示した。
第4図に示す通り、3400am−’にフェノール性0
HS1700cm−’にイミドのカルボニル基、295
0cm−’にイソブチレンのメチル基の吸収が観察され
た。
表  1 〔発明の効果〕 本発明のN−(ヒドロキシフェニル)マレイミド類共重
合体の製法によれば、感光性権脂等のベースポリマーな
どとして有用であり、さらに耐熱性樹脂としての広範囲
な用途に利用することができる、N−(ヒドロキシフェ
ニル)マレイミド類共重合体を、エステル交換反応工程
を経ずに水酸基を保持したまま極めて容易に、しかも高
収率で合成することができ、また、N−(ヒドロキシフ
ェニル)マレイミド類共重合体のN−(ヒドロキシフェ
ニル)マレイミド類の構成単位の含打率のコントロール
も容易であり、本発明の製法は、工業的に極めて有利な
製造方法である。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1で得られたN−(2−メチル−p−ヒ
ドロキシフェニル)マレイミド−スチレン共重合体の赤
外吸収スペクトルのチャートを示し、第2図は実施例2
で得られたN−(3−クロロ−0−ヒドロキシフェニル
)マレイミド−無水マレイン酸−スチレン共重合体の赤
外吸収スペクトルのチャートを示し、第3図は実施例3
で得られたN−(2−メチル−p−ヒドロキシフェニル
)マレイミド−無水マレイン酸−イソブチレン共重合体
の赤外吸収スペクトルのチャートを示し、第4図は実施
例4で得られたN−(3,5−ジクロル−p−ヒドロキ
シフェニル)マレイミド−無水マレイン酸−イソブチレ
ン共重合体の赤外吸収スペクトルのチャートを示す。 特許出願人   宇部興産株式会社 塑 盟 ・呻と

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)無水マレイン酸と不飽和炭化水素化合物との共重
    合体と、 式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、Rはハロゲン原子又は1〜5個の炭素原子を有
    する低級アルキル基であり、nは1〜4の数である。) で示されるアミノフェノール類とを有機溶媒中で反応さ
    せて、 式(II)▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、R及びnは式( I )の場合と同じ。)、式(
    III)▲数式、化学式、表等があります▼ 及び式(IV)▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、R_1はアリール基、1〜16個の炭素原子を
    有するアルキル基又はシクロアルキル基であり、R_2
    は水素又は低級アルキル基である。また、nと(l+m
    )との割合及び、と(l+m)との割合は、それぞれ 0.01<n/(l+m)≦10及び0.1<l/(l
    +m)≦1である。) で示される構成単位を有するN−(ヒドロキシフェニル
    )マレイミド類共重合体を得ることを特徴とするN−(
    ヒドロキシフェニル)マレイミド類共重合体の製法。
  2. (2)不飽和炭化水素化合物がスチレンである特許請求
    の範囲第(1)項記載のN−(ヒドロキシフェニル)マ
    レイミド類共重合体の製法。
  3. (3)不飽和炭化水素化合物がイソブチレンである特許
    請求の範囲第(1)項記載のN−(ヒドロキシフェニル
    )マレイミド類共重合体の製法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPWO2005054311A1 (ja) * 2003-12-02 2007-12-06 株式会社カネカ イミド樹脂、並びにその製造方法及び利用
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