JPS63172736A - ポリイミド用末端封止剤 - Google Patents

ポリイミド用末端封止剤

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JPS63172736A
JPS63172736A JP403787A JP403787A JPS63172736A JP S63172736 A JPS63172736 A JP S63172736A JP 403787 A JP403787 A JP 403787A JP 403787 A JP403787 A JP 403787A JP S63172736 A JPS63172736 A JP S63172736A
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polyimide
formula
varnish
terminating agent
tables
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Nobuyuki Odagiri
小田切 信之
Kuniaki Tobukuro
戸袋 邦朗
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular 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
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08G73/1003Preparatory processes
    • C08G73/1007Preparatory processes from tetracarboxylic acids or derivatives and diamines
    • C08G73/101Preparatory processes from tetracarboxylic acids or derivatives and diamines containing chain terminating or branching agents
    • C08G73/1017Preparatory processes from tetracarboxylic acids or derivatives and diamines containing chain terminating or branching agents in the form of (mono)amine

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  • Medicinal Chemistry (AREA)
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  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Indole Compounds (AREA)
  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (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1 本発明は、保存安定性の優れたPMR型ポリイミドに関
するものである。さらに詳しくは、ワニスの保存安定性
が良好でかつ繊維強化複合材料のa械的物性が高い7ト
リツクス樹脂として好適なP M R型ポリイミドに関
するものである。 [従来の技術] 縮合重合型ポリイミドは重合度を増すにつれてする方法
で用いられてきた。しかし、この方法では成形の際に閉
環に伴って発生する縮合水や、高沸点溶媒の除去が困難
であり、そのためこれらの揮発分が成形品に残り、ボイ
ドが生成して物性が低下するなどの問題点があった。そ
こでこの問題を解決するために付加硬化型ポリイミドが
開発された。イ41加硬化撃ポリイミドは、分子311
500程度のオリゴマで末端に付加反応性のナジック酸
を有するものであり、アミド酸プレポリマを経てポリイ
ミドポリマとなり、次いで末端のナジック酸の開環付加
反応により架橋する熱硬化性樹脂である。しかし、f・
j加硬化型ポリイミドもNMP、D M l”等のρi
沸点溶媒にしか溶解しないという問題点を有していた。 そこで、溶解性を向上させる研究が進められた結果、無
水カルボン酸型のモノマをアルコールでエステル化し、
アルコールを溶媒として使用するP M R型ポリイミ
ド(1n−situPoly■erizatio1+ 
of Monomeric Reactants)が米
国ティーアールダブリュー °システムズ(TRW9 
y s L e 1118 )社で開発された
【ケヤー
ナルオ7″77@て3,3°4.4°−ベンゾフェノン
テトラカルボン酸ジメチルエステル(BTDE) 、ナ
ジック酸モノメチルエステル(NE)および4.4′−
ジアミノジフェニルメタン(DDM)を直接メタノール
に溶解してワニスを調製し、このワニスを用いて湿式法
にてプリプレグを製造している。しかしながら、NEは
BTDEのような芳香族のテトラカルボン酸ジエステル
と比べるとDDMのようなジアミンとの反応性が高くそ
のためワニスの保存中にNEと1)DMとの反応が優先
的に進行し、低分子量のビスナジイミド(BNI)が生
成するという問題点をイf していた 【ニーシーニス
 オーカ9ニック コーチインク9ス アンビア°ラス
チフクス (AC3Organic  Coating
s  and  Plastics)。 40、(1979)、935  ;  シゝヤーナル 
オフ9 ア7°ライビ tI0リン−サイエンス (J
、Appl、Polym、Sci、)、27.(198
2)、4295]、  このように、調製した樹脂溶液
中のモノマ組成が保存中に変化するため、品質の安定し
たプリプレグを製造することが苦しく困難であった。 BNIが多量に生成すると残された七ツマが高分子量の
オリゴマを形成するため樹脂全体の分子下など耐熱性に
も悪影響を及ぼしていたけショナルブンヘ0 シンネ0
シ吻ム (National  SAMPE  53v
posiu11)、26゜(1981) 、89J。 【発明が解決しようとする問題点] そこで本発明者らは上記欠点のない保存安定性に優れた
I” M R型ポリイミドワニスについて鋭意倹Hした
結果、次の発明に到達したのである。 [問題を解決するための手段] 本発明はnII記特許請求範囲の欄に記載のとおりの構
成を有する。すなわち本発明のポリイミド用末端封止剤
は特許請求範囲の欄に記載のとおり式[1」で表わされ
るナシイミド構造を有することを特徴とする特 本発明によるポリイミド用末端封止剤はPMR型以外に
も使用できることは当然であるが、以下に述べるように
PMR型の場合゛に本発明の効果が最も大きい。 従来のナジック酸型末端封止剤であるナジック酸モノア
ルキルエステル(NE)が保存中にBNに対してNEが
指環族ジカルボン酸モノアルキルエステルであるという
化学構造上の違いを有することに根本的な原因があった
。芳香族ジカルボン酸モノアルキルエステルと芳香族ア
ミンとの反応が100@C以上で始るのに対して脂環族
ジカルボン酸モノアルキルエステルは反応性が高いため
室温でも芳香族アミンとの反応が容易に進行する。 したがって、この問題を解決するためには末端封止剤の
反応性を低下させ、PMR型ポリイミドの主鎖を構成す
る他のモノマと同等の反応性にする必要がある。 そこで本発明者らは反応性のコントロールされた末端封
止剤について鋭意検討を行った結果、式[11に示され
るような芳香族アミンを反応部分にもつナシイミド型末
端封止剤がこの要求を満たすものであることを見出した
。すなわち末端封止剤の反応性部分として反応性の高い
指環族ジカルボン酸モノエステルを使用するのに代えて
芳香族アミンを導入することにより、他の七ツマと同等
ベンゼンを合成し、次いでこれを塩化第一スズを用いて
還元する(1)の反応式に示す方法で合成できる。 この池にもあらかじめマレイミドニトロベンゼンを合成
したのちシクロペンタジェンを付加させてnf&にニト
ロ基を還元する(2)の反応式に示す方法などもあるた
め、合成法は(1)に限定されるものではない。 次に前記特許17求範囲の(2)の欄に記載のPMR型
ポリイミドワニスは、式[1]で表わされ得られるポリ
イミドオリゴマは、オリゴマ化したときの経返し単位数
を!lとすると、ジアミン:テトラカルボン酸ジアルキ
ルエステル:末端封止剤のモル比が、+−二 (n+1
):2になるように調整することによって、任意の平均
分子量を持たせることができる。 また1本発明によるP M R型ポリイミドワニスでは
、シフ′ミン型モノマとテトラカルボン酸ジアルキルエ
ステル型モノマの化学構造やオリゴマ化したときの平均
分子量をコントロールすることによって、耐熱性や物性
、成形性等の異なる樹脂が得られる。 P M I? aツボリイミドワニスからfi蚕られる
樹脂はオリゴマ化したときのの平均分子量が大きくなる
ほど機械的1.V性は向上するが、宵・1熱性や成形性
が低下する。そのため、オリゴマ化したときのの平均繰
返しりt位薮口は0〜10の範囲が適しており特にnM
o、4〜2の範囲が耐熱性、成形性、物性の点でバラン
スがとれておりP M R型ポリイミドワニスとして好
適である。 これを硬化して得られる樹脂は優れた耐熱性と機械的特
性を有するため、繊維強化複合材料用マトリックスIn
 Bliとして優れて°いる。このほか、接着剤や成形
材f’)としても好適である。 本発明によるI】M R型ポリイミドワニスを繊維強化
複合材料として用いる場合には、強化繊維として炭素w
4維を用いる場合、とくに高強度の炭素繊維の場合に最
も優れた効果が得られる。このほか強化41組としては
炭素繊維の池にガラス繊維なども使用でさるし、また種
類の異なった繊維を混合便用してもさしつかえない、繊
維の形態も長媚剃1、織1勿、編物、マット、カットフ
ァイバーなど1ii1れの形態であってもさしつかえな
い。 〔実施例〕 以下の′A施例によって本発明をさらに詳細に説明する
。 実施例1 1−アミノ−4−ナシイミドベンゼンの合成a、  1
−ニトロ−4−ナシイミドベンゼンl−アミノ−4−ニ
トロベンゼン138gをジメチルアセトアミド500m
1に溶解し、これに164gのナジック酸無水物を50
0m1のジメチルアセトアミドに溶湯で放置した。水に
投入し、オレンジ色の沈殿物を濾過し水で洗い真空乾燥
した。 収量236g(83K) 元素分析結果(計算値) C;63.98(63,38)  )に4.11(4,
23)  N;10.02(9,86)b、  1−ア
ミノ−4−ナシイミドベンゼン1−二!・ロー4−リー
ジイミドベンゼン200gをアセトニトリル を加えて60°Cで2時間反応させた. 室温まで冷却
後、反応溶液を水に投入し炭酸ナトリウムで中和した.
沈殿物を濾過し、真空乾燥後、アセトニトリルでソック
スレー抽出した.7′セトニトリルを減圧留去し、白色
の固体を得た。 収i 130g(752) 元素分析結果(計算値) C;70.32(70.87)  H;5.68(5.
51)  N;1G.8?(11.02)実施(i42 3、3’,4,4°−ベンゾフェノンテ)・ラカルボン
酸4゛ージアミノジフェニルメタン(DDM)を溶解さ
せた.この時、ANB : BTDE : DDMのモ
ル比は2:3:2になるよう添加した.この溶液から過
剰のエタノールを減圧留去してPMR型ポリイミドフェ
ワニ76な。 このワニスを20°Cで保存しながら経時的に高速液体
クロマトグラフィー分析を行ったところ、60日、経過
した後もその成分に全く変化はなく保存安定性は良好で
あった。 20°Cで60日保存したワニスと東し株式会社製′°
トレカ” ’I’ 4 0 Uを用いてホットメルト法
でプリプレグを作成した.得られたプリプレグの樹11
合有星は39.6%であった.そこで得られたプリプレ
グを長さ3 0 c m、ril 2 0 c tnに
切断し、これを積層してオートクレーブ中で160℃で
14 J/ci2に加圧したのち290°Cまで昇温し
、2時間保持した1&室温まで冷却してからオートクレ
ーブから成形品を取り出した.得られた成形品を3 1
 (i ’Cで6時間アフターキュアーして成形品を1
7#た.l:)られた成形品中の炭素a維の体17iさ
有量は60.2%で、LJSC法で測定したガラス転移
温度は332°Cで良好な耐熱性を有していること1 
3 、8 t/em2で優れた機械特性を有していた。 比較例 末端封止剤としてナジック酸毫ツメチルエステル(N 
E)を使用し、NE : B’rDE : DDMのモ
ル比を2:2:3にした以外は実施例2と同様の方法で
I) M l !!2ポリイミドワニスを調製した。 このワニスを20°c−C−tz存しながら経時的に高
速液体クロマトグラフィー分析を行ったところ、60日
、経過した後には13%のビスナジイミドが生成してお
りワニスの組成が変化していた。このワニスを用いて実
施例2と同様の方法でプリプレグを作成し、成形して複
合材料の曲げ特性の測定を11つなところ曲げ強度16
2 kg/mm2、曲げ弾性率13.6 t/mm”で
あり低い物性を示した。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)式[1]で表わされるポリイミド用末端封止剤。 ▲数式、化学式、表等があります▼[1]
  2. (2)式[1]で表わされる末端封止剤および一般式[
    2]で表されるテトラカルボン酸ジアルキルエステルお
    よび一般式[3]で表されるジアミンからなるPMR型
    ポリイミドワニス。 ▲数式、化学式、表等があります▼[1] ▲数式、化学式、表等があります▼[2] ▲数式、化学式、表等があります▼[3] R_1:nil、CH_2、O、CO、SO_2、S、
    C(CH_3)_2R_2:nil、CH_2、O、C
    O、SO_2、S、C(CH_3)_2X:炭素数1〜
    4のアルキル基
  3. (3)式[1]で表わされる末端封止剤および一般式[
    2]で表されるテトラカルボン酸ジアルキルエステルお
    よび一般式[3]で表されるジアミンからなるPMR型
    ポリイミドを含浸させたことを特徴とする繊維強化複合
    材料用中間素材。 ▲数式、化学式、表等があります▼[1] ▲数式、化学式、表等があります▼[2] ▲数式、化学式、表等があります▼[3] R_1:nil、CH_2、O、CO、SO_2、S、
    C(CH_3)_2R_2:nil、CH_2、O、C
    O、SO_2、S、C(CH_3)_2X:炭素数1〜
    4のアルキル基
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