WO2015020020A1 - ポリイミド樹脂組成物及びポリイミド樹脂-繊維複合材 - Google Patents

ポリイミド樹脂組成物及びポリイミド樹脂-繊維複合材 Download PDF

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fiber
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勇希 佐藤
三田寺 淳
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三菱瓦斯化学株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a polyimide resin composition and a polyimide resin-fiber composite material.
  • Polyimide resin is a useful engineering plastic that has high thermal stability, high strength, and high solvent resistance due to molecular chain rigidity, resonance stabilization, and strong chemical bonding, and is applied in a wide range of fields. Moreover, since the polyimide resin which has crystallinity can further improve the heat resistance, intensity
  • Patent Document 1 Highly heat-resistant resin Vespel (registered trademark) or the like is known as a polyimide molding material (Patent Document 1), but it is difficult to mold because of its extremely low fluidity even at high temperatures, and it is difficult for a long time under high temperature and high pressure conditions. Since it is necessary to perform molding, it is disadvantageous in terms of cost. On the other hand, if the resin has a melting point and is flowable at a high temperature like a crystalline resin, it can be molded easily and inexpensively.
  • thermoplastic polyimide resins having thermoplasticity have been reported.
  • Thermoplastic polyimide resins are excellent in moldability in addition to the heat resistance inherent in polyimide resins. Therefore, the thermoplastic polyimide resin can be applied to a molded body used in a harsh environment where nylon or polyester, which are general-purpose thermoplastic resins, cannot be applied.
  • Aurum registered trademark
  • Non-patent Document 1 thermoplastic polyimide resins
  • One method of improving the moldability of the polyimide resin is a method of using a long-chain aliphatic diamine as a raw material diamine (Non-patent Document 2).
  • Non-patent Document 2 a method of using a long-chain aliphatic diamine as a raw material diamine.
  • the rigidity of the polyimide resin is lowered, and the melting point is lowered.
  • the glass transition temperature also decreases with a decrease in the melting point, and particularly the strength decreases at high temperatures.
  • thermoplastic polyimide resin is imparted with various performances, for example, excellent mechanical strength, flame retardancy, designability, slidability, heat aging resistance, conductivity, and the like depending on the application.
  • the thermoplastic polyimide resin can be reinforced with various fillers such as glass fiber and carbon fiber.
  • various fillers such as glass fiber and carbon fiber.
  • materials made of high heat resistance resin reinforced with fillers such as glass fiber and carbon fiber are high strength and high heat resistance such as electronic components for surface mounting, automotive and aircraft engine parts and duct members.
  • High performance and long-term heat resistance have been widely adopted in fields where high performance and long-term heat resistance are required.
  • the demand for strength and heat resistance has increased with the progress of technology, and the improvement of various properties such as strength and heat resistance by the addition of various fillers has been remarkable, so the proportion of compound resins in the market is also high.
  • a filler is added to Aurum, it is expected that the fluidity is further lowered and the molding processability is lowered.
  • Aurum is a wholly aromatic polyimide, and therefore exhibits high flame retardancy at the V-0 level in the UL94 standard.
  • Aurum has a problem that its melting point is high and molding processability is low as described above.
  • the aliphatic site of the polyimide resin reduces the heat decomposability, so that it is like a wholly aromatic polyimide resin Such extremely high flame retardancy is not exhibited (Non-patent Document 3).
  • the polyimide resin is usually colored brown. This is due to the occurrence of charge transfer between molecules and within molecules.
  • the coloring of the polyimide resin may be a problem in fields where excellent hue is required, and fields where design properties are required, such as medical machines, food manufacturing machines, solar cell substrates, and the like. Such coloring can be improved by various coloring agents.
  • the polyimide resin has a brown color in which red and yellow are mixed, but it is considered that the brown color can be canceled by a blue or green colorant that is a complementary color of these colors. Moreover, it is thought that coloring derived from a polyimide resin can be suppressed by adding about several tens of mass% of a white colorant.
  • Thermoplastic polyimide resin is useful because a colorant can be added at the time of heating and melting, and at the same time, molded articles having various shapes can be produced.
  • Aurum has a high melting point as described above and the molding temperature is usually 400 ° C. or higher, the colorant that can be used is limited.
  • polyimide resins In terms of imparting slidability, polyimide resins generally exhibit good high-temperature sliding characteristics, but it is possible to aim for even higher high-temperature sliding characteristics by adding a slidability improving agent.
  • a slidable material with a slidability improving agent added to a high heat resistance resin is processed into gears, bearings, bearings, bushes, etc. Its usefulness is high.
  • the aforementioned Aurum is a wholly aromatic polyimide, and wholly aromatic polyimide generally exhibits high heat aging resistance.
  • Aurum has a problem that its melting point is high and molding processability is low as described above.
  • the aliphatic site of the polyimide resin becomes the starting point of thermal degradation, so the heat aging resistance is completely It is greatly inferior to aromatic polyimide (Non-patent Document 3).
  • polyimide resin is excellent in heat resistance, mechanical strength, etc., so it is used in copiers, printers, laser printers, facsimiles, and their combined devices by blending conductive materials such as carbon black.
  • conductive materials such as carbon black.
  • ordinary polyimide resins that do not exhibit thermoplasticity have a problem that they are likely to aggregate when carbon black is added because synthesis and film formation are complicated processes (see, for example, Patent Document 4).
  • the aforementioned Aurum is a thermoplastic polyimide resin, but has a problem that the melting point is high and the molding processability is low.
  • thermoplastic resin in which a thermoplastic resin and a fiber material are combined is also known.
  • Composite materials combining fiber materials such as glass fiber, carbon fiber, and aramid fiber and resin are lightweight and highly rigid, so the molded products using them are mechanical parts, electrical / electronic equipment parts, vehicle parts. -It has been widely used as components, aircraft / space equipment parts, etc.
  • thermosetting resins such as unsaturated polyester resins and epoxy resins, and thermoplastic resins such as polyolefin resins and polyamide resins are usually used.
  • a composite material using a thermosetting resin has an advantage that it is excellent in physical properties such as mechanical strength, but has a drawback that it cannot be re-molded once heated and molded. For this reason, composite materials (see Patent Documents 2 and 3) using thermoplastic resins that can be reheated and remolded are attracting attention, but further improvements in physical properties such as mechanical strength are expected. Yes.
  • Polyimide resin is known as a resin having excellent mechanical strength.
  • Polyimide resin is a useful engineering plastic that has excellent mechanical strength due to molecular chain rigidity, resonance stabilization, and strong chemical bonds, and also has excellent thermal stability and solvent resistance.
  • a polyimide resin does not have a melting point at a temperature lower than the decomposition temperature, and does not exhibit thermoplasticity. Therefore, compared with the thermoplastic resin mentioned above, the polyimide resin is difficult to be combined with the fiber material, and even if the composite material can be manufactured, there is a problem that the moldability of the composite material is low.
  • Non-Patent Document 1 Among polyimide resins, polyimide resins exhibiting thermoplasticity also exist, and as such polyimide resins, Aurum (registered trademark) and the like are known (see Non-Patent Document 1). By having a flexible ether bond and multiple meta structures in the structure, it has succeeded in giving a melting point lower than the decomposition temperature, which is difficult to be observed normally, although it is a rigid wholly aromatic polyimide. . However, although it incorporates many flexible structures, its melting point is a high value unique to polyimide (388 ° C), especially when molding requires a high temperature exceeding 400 ° C, restrictions on equipment and handling properties It can be said that there are still difficulties.
  • Non-patent Document 2 a method using a long linear aliphatic diamine as a raw material diamine.
  • Non-patent Document 2 a method using a long linear aliphatic diamine as a raw material diamine.
  • the rigidity of the polyimide resin is lowered, and the melting point is lowered.
  • the glass transition temperature is greatly lowered with the lowering of the melting point, and the characteristic of the high glass transition temperature peculiar to polyimide is lost.
  • the first object of the present invention is that molding processing is easy and excellent in heat resistance, and desired performance such as mechanical strength, flame retardancy, designability, slidability, heat aging resistance, conductivity, etc. It is providing the polyimide resin composition which can produce the molded object which has.
  • the second object of the present invention is to provide a novel polyimide resin-fiber composite material that solves the above-mentioned problems in the prior art.
  • the present inventors have found that the first problem can be solved by using a polyimide resin composition containing a specific polyimide resin and an additive. That is, the first invention includes a repeating structural unit represented by the following formula (1) and a repeating structural unit represented by the following formula (2), and the repeating structural unit of the formula (1) and the repeating structural unit of the formula (2).
  • a polyimide resin composition containing a polyimide resin (A) in which the content ratio of the repeating structural unit of the formula (1) with respect to the total of 40 to 70 mol% and an additive (B) is included.
  • R 1 is a divalent group having 6 to 22 carbon atoms containing at least one alicyclic hydrocarbon structure.
  • R 2 is a divalent chain aliphatic group having 5 to 20 carbon atoms.
  • X 1 And X 2 each independently represents a tetravalent group having 6 to 22 carbon atoms and containing at least one aromatic ring.
  • the second invention includes the repeating structural unit represented by the formula (1) and the repeating structural unit represented by the formula (2), and the repeating structural unit represented by the formula (1) and the repeating structural unit represented by the formula (2).
  • the polyimide resin contains specific different polyimide structural units at a specific ratio, for example, it has a low melting point of 360 ° C. or lower and a high glass transition temperature of 170 ° C. or higher (preferably 200 ° C. or higher).
  • the polyimide resin has such a unique performance, it is possible to provide a polyimide resin composition that can be molded easily and can produce a molded article having excellent heat resistance.
  • desired performance for example, mechanical strength, flame retardancy, designability, slidability, heat aging resistance, conductivity, etc., can be imparted by adding various additives to the polyimide resin composition.
  • the composite material of the present invention is very excellent in heat resistance and mechanical strength.
  • FIG. 6 is a diagram showing an FD-MS spectrum of an oligoimide cyclic product of Production Example 5.
  • the polyimide resin composition of the present invention which is the first invention includes a repeating structural unit represented by the following formula (1) and a repeating structural unit represented by the following formula (2), and the repeating structural unit represented by the formula (1): It contains a polyimide resin (A) in which the content ratio of the repeating structural unit of the formula (1) with respect to the total repeating structural unit of the formula (2) is 40 to 70 mol%, and an additive (B).
  • R 1 is a divalent group having 6 to 22 carbon atoms containing at least one alicyclic hydrocarbon structure.
  • R 2 is a divalent chain aliphatic group having 5 to 20 carbon atoms.
  • X 1 And X 2 each independently represents a tetravalent group having 6 to 22 carbon atoms and containing at least one aromatic ring.
  • the polyimide resin (A) includes a repeating structural unit represented by the formula (1) and a repeating structural unit represented by the formula (2), and the repeating structural unit represented by the formula (1) and the repeating structural unit represented by the formula (2).
  • the content ratio of the repeating structural unit of the formula (1) to the total of is 40 to 70 mol%. Since the polyimide resin (A) is formed by combining specific different polyimide structural units at a specific ratio, for example, a high glass transition temperature of 170 ° C. or higher (preferably 200 ° C. or higher) while having a low melting point of 360 ° C. or lower. Have unique performance.
  • polyimide resin (A) unlike ordinary polyimide resin that does not have thermoplasticity or thermoplastic resin with a low glass transition temperature, resin that has both easy moldability and high heat resistance. A composition is obtained.
  • the polyimide resin (A) is excellent in moldability, and the additive (B) can be added at the time of heating and melting. Therefore, a resin composition containing the additive (B) can be easily prepared.
  • an additive (B) contains a filler (b1)
  • the molded object obtained using this resin composition has high mechanical strength, and can maintain high mechanical strength even at high temperature.
  • the additive (B) contains the flame retardant (b2)
  • the molded product obtained using the resin composition has excellent flame retardancy.
  • the additive (B) contains the colorant (b3)
  • the polyimide resin (A) can be molded at a relatively low temperature, so that the selection range of the colorant is wide, and hue adjustment and designability are imparted. Is easy. Furthermore, since the polyimide resin (A) is less colored than the wholly aromatic polyimide resin, it is excellent in color reproducibility.
  • the additive (B) contains the slidability improving agent (b4)
  • the molded product obtained using the resin composition has high sliding properties.
  • an additive (B) contains antioxidant (b5)
  • the molded object obtained using this resin composition will also be excellent in heat aging resistance.
  • the additive (B) contains a conductive agent (b6)
  • a molded product obtained using the resin composition has desired conductivity.
  • R 1 is a divalent group having 6 to 22 carbon atoms and containing at least one alicyclic hydrocarbon structure.
  • the alicyclic hydrocarbon structure means a ring derived from an alicyclic hydrocarbon compound, and the alicyclic hydrocarbon compound may be saturated or unsaturated. It may be a ring or a polycycle.
  • Examples of the alicyclic hydrocarbon structure include, but are not limited to, cycloalkane rings such as cyclohexane ring, cycloalkene rings such as cyclohexene, bicycloalkane rings such as norbornane ring, and bicycloalkene rings such as norbornene. Do not mean.
  • a cycloalkane ring is preferable, a cycloalkane ring having 4 to 7 carbon atoms is more preferable, and a cyclohexane ring is more preferable.
  • R 1 has 6 to 22 carbon atoms, preferably 8 to 17 carbon atoms.
  • R 1 contains at least one alicyclic hydrocarbon structure, preferably 1 to 3.
  • R 1 is preferably a divalent group represented by the following formula (R1-1) or (R1-2).
  • M 11 and m 12 are each independently an integer of 0 to 2, preferably 0 or 1.
  • m 13 to m 15 are each independently an integer of 0 to 2, preferably 0. Or 1.
  • R 1 is particularly preferably a divalent group represented by the following formula (R1-3).
  • the positional relationship between the two methylene groups with respect to the cyclohexane ring may be cis or trans, and the ratio of cis to trans is Any value is acceptable.
  • X 1 is a tetravalent group having 6 to 22 carbon atoms and containing at least one aromatic ring.
  • the aromatic ring may be a single ring or a condensed ring, and examples thereof include, but are not limited to, a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, and a tetracene ring. Among these, a benzene ring and a naphthalene ring are preferable, and a benzene ring is more preferable.
  • X 1 has 6 to 22 carbon atoms, preferably 6 to 18 carbon atoms.
  • X 1 contains at least one aromatic ring, preferably 1 to 3 aromatic rings.
  • X 1 is preferably a tetravalent group represented by any of the following formulas (X-1) to (X-4).
  • R 11 to R 18 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • P 11 to p 13 are each independently an integer of 0 to 2, preferably 0.
  • p 14 , P 15 , p 16 and p 18 are each independently an integer of 0 to 3, preferably 0.
  • p 17 is an integer of 0 to 4, preferably 0.
  • L 11 to L 13 independently represents a single bond, an ether group, a carbonyl group or an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
  • X 1 is a tetravalent group having 6 to 22 carbon atoms and containing at least one aromatic ring
  • R 12 , R 13 , p 12 and p 13 in the formula (X-2) are represented by the formula (X—
  • the tetravalent group represented by 2) is selected so that the number of carbon atoms falls within the range of 6-22.
  • L 11 , R 14 , R 15 , p 14 and p 15 in formula (X-3) are such that the carbon number of the tetravalent group represented by formula (X-3) is in the range of 6-22.
  • L 12 , L 13 , R 16 , R 17 , R 18 , p 16 , p 17 and p 18 in formula (X-4) are tetravalents represented by formula (X-4) Is selected so that the number of carbons in the group falls within the range of 6-22.
  • X 1 is particularly preferably a tetravalent group represented by the following formula (X-5) or (X-6).
  • R 2 is a divalent chain aliphatic group having 5 to 20 carbon atoms (preferably 5 to 16 carbon atoms, more preferably 5 to 12 carbon atoms).
  • the chain aliphatic group means a group derived from a chain aliphatic compound, and the chain aliphatic compound may be saturated or unsaturated, Or may be branched, and may contain a heteroatom such as an oxygen atom.
  • R 2 is preferably an alkylene group having 5 to 20 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 5 to 16 carbon atoms, still more preferably an alkylene group having 5 to 12 carbon atoms, and particularly preferably an alkylene group having 6 to 10 carbon atoms.
  • An alkylene group; The alkylene group may be a linear alkylene group or a branched alkylene group, but is preferably a linear alkylene group.
  • R 2 is particularly preferably a hexamethylene group.
  • R 2 is a divalent chain aliphatic group having 5 to 20 carbon atoms (preferably 5 to 16 carbon atoms, more preferably 5 to 12 carbon atoms) including an ether group. It is done. Among these, a divalent group represented by the following formula (R2-1) or (R2-2) is preferable.
  • M 21 and m 22 are each independently an integer of 1 to 19, preferably 1 to 15, more preferably 1 to 11, and still more preferably 2 to 6.
  • m 23 to m 25 are respectively Independently, it is an integer of 1 to 18, preferably 1 to 14, more preferably 1 to 10, and still more preferably 2 to 4.
  • R 2 is a divalent chain aliphatic group having 5 to 20 carbon atoms (preferably 5 to 16 carbon atoms, more preferably 5 to 12 carbon atoms)
  • m 22 so that the carbon number of the divalent group represented by the formula (R2-1) falls within the range of 5 to 20 (preferably 5 to 16 carbon atoms, more preferably 5 to 12 carbon atoms). Selected.
  • m 21 + m 22 is 5 to 20 (preferably 5 to 16, more preferably 5 to 12).
  • the divalent group represented by the formula (R2-2) has 5 to 20 carbon atoms (preferably 5 to 16 carbon atoms, more preferably It is selected to fall within the range of 5 to 12 carbon atoms. That is, m 23 + m 24 + m 25 is 5 to 20 (preferably 5 to 16, more preferably 5 to 12).
  • X 2 is defined in the same manner as X 1 in formula (1), and the preferred embodiment is also the same.
  • the content ratio of the repeating structural unit of the formula (1) to the total of the repeating structural unit of the formula (1) and the repeating structural unit of the formula (2) is 40 to 70 mol%.
  • the crystallization time of the polyimide resin (A) is 60 seconds or less, and the crystallization speed is fast. Even in a general injection molding cycle, the present invention
  • the polyimide resin (A) in can be sufficiently crystallized.
  • the content ratio of the repeating structural unit of the formula (1) to the total of the repeating structural unit of the formula (1) and the repeating structural unit of the formula (2) is preferably 40 to 60 mol%.
  • the total content ratio of the repeating structural unit of the formula (1) and the repeating structural unit of the formula (2) with respect to all the repeating units constituting the polyimide resin (A) is preferably 50 to 100 mol%, more preferably 75 to It is 100 mol%, more preferably 80 to 100 mol%, still more preferably 85 to 100 mol%.
  • the polyimide resin (A) may further contain a repeating structural unit of the following formula (3).
  • the content ratio of the repeating structural unit of the formula (3) to the total of the repeating structural unit of the formula (1) and the repeating structural unit of the formula (2) is preferably 25 mol% or less.
  • the lower limit is not particularly limited as long as it exceeds 0 mol%.
  • the content ratio is preferably 5 mol% or more, more preferably 10 mol% or more, while from the viewpoint of maintaining crystallinity, it is preferably 20 mol% or less. Preferably it is 15 mol% or less.
  • R 3 is a C 6-22 divalent group containing at least one aromatic ring.
  • X 3 is a C 6-22 tetravalent group containing at least one aromatic ring.
  • R 3 is a C 6-22 divalent group containing at least one aromatic ring.
  • the aromatic ring may be a single ring or a condensed ring, and examples thereof include, but are not limited to, a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, and a tetracene ring. Among these, a benzene ring and a naphthalene ring are preferable, and a benzene ring is more preferable.
  • R 3 has 6 to 22 carbon atoms, preferably 6 to 18 carbon atoms.
  • R 3 contains at least one aromatic ring, preferably 1 to 3 aromatic rings.
  • a monovalent or divalent electron withdrawing group may be bonded to the aromatic ring.
  • the monovalent electron withdrawing group include nitro group, cyano group, p-toluenesulfonyl group, halogen, halogenated alkyl group, phenyl group, acyl group and the like.
  • the divalent electron withdrawing group include a fluorinated alkylene group (for example, —C (CF 3 ) 2 —, — (CF 2 ) p — (wherein p is an integer of 1 to 10)).
  • a fluorinated alkylene group for example, —C (CF 3 ) 2 —, — (CF 2 ) p — (wherein p is an integer of 1 to 10).
  • —CO—, —SO 2 —, —SO—, —CONH—, —COO— and the like can be mentioned.
  • R 3 is preferably a divalent group represented by the following formula (R3-1) or (R3-2).
  • M 31 and m 32 are each independently an integer of 0 to 2, preferably 0 or 1.
  • m 33 and m 34 are each independently an integer of 0 to 2, preferably 0.
  • R 21 , R 22 , and R 23 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms, or an alkynyl group having 2 to 4 carbon atoms.
  • p 21 , p 22 and p 23 are integers of 0 to 4, preferably 0.
  • L 21 is a single bond, an ether group, a carbonyl group or an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.) Note that since R 3 is a C 6-22 divalent group containing at least one aromatic ring, m 31 , m 32 , R 21 and p 21 in the formula (R3-1) are represented by the formula (R3- The divalent group represented by 1) is selected so that the number of carbon atoms is in the range of 6-22. Similarly, L 21 , m 33 , m 34 , R 22 , R 23 , p 22 and p 23 in formula (R3-2) are the same as those in which the carbon number of the divalent group represented by formula (R3-2) is It is selected to fall within the range of 12-22.
  • X 3 is defined in the same manner as X 1 in formula (1), and the preferred embodiment is also the same.
  • the content ratio of the repeating structural unit of the formula (3) with respect to all repeating structural units constituting the polyimide resin (A) is preferably 25 mol% or less.
  • the lower limit is not particularly limited as long as it exceeds 0 mol%.
  • the content ratio is preferably 5 mol% or more, more preferably 7 mol% or more, while from the viewpoint of maintaining crystallinity, it is preferably 20 mol% or less. Preferably it is 15 mol% or less.
  • the polyimide resin (A) may further contain a repeating structural unit represented by the following formula (4).
  • R 4 is a divalent group containing —SO 2 — or —Si (R x ) (R y ) O—, and R x and R y are each independently a chain aliphatic group having 1 to 3 carbon atoms.
  • X 4 is a tetravalent group having 6 to 22 carbon atoms and containing at least one aromatic ring.
  • the polyimide resin (A) preferably has, for example, a melting point of 360 ° C. or lower and a glass transition temperature of 170 ° C. or higher (preferably 200 ° C. or higher).
  • the polyimide resin (A) preferably has a calorific value of a crystallization exothermic peak of 5 mJ / mg or more observed when the polyimide resin (A) is cooled by a differential scanning calorimeter after cooling at a cooling rate of 10 ° C./min or more. .
  • the polyimide resin (A) can be produced by reacting a tetracarboxylic acid component with a diamine component, and the tetracarboxylic acid component contains a tetracarboxylic acid containing at least one aromatic ring and / or a derivative thereof.
  • the diamine component contains a diamine containing at least one alicyclic hydrocarbon structure and a chain aliphatic diamine.
  • the tetracarboxylic acid containing at least one aromatic ring is preferably a compound in which four carboxyl groups are directly bonded to the aromatic ring, and may contain an alkyl group in the structure.
  • the tetracarboxylic acid preferably has 6 to 26 carbon atoms.
  • Examples of the tetracarboxylic acid include pyromellitic acid, 2,3,5,6-toluenetetracarboxylic acid, 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic acid, and 3,3 ′, 4,4′-biphenyl. Tetracarboxylic acid, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid and the like are preferable. Among these, pyromellitic acid is more preferable.
  • Examples of the derivative of tetracarboxylic acid containing at least one aromatic ring include an anhydride or an alkyl ester of tetracarboxylic acid containing at least one aromatic ring.
  • the tetracarboxylic acid derivative preferably has 6 to 38 carbon atoms.
  • tetracarboxylic acid anhydrides include pyromellitic monoanhydride, pyromellitic dianhydride, 2,3,5,6-toluenetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-diphenyl Sulfonetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 1,4,5, And 8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride.
  • alkyl ester of tetracarboxylic acid examples include dimethyl pyromellitic acid, diethyl pyromellitic acid, dipropyl pyromellitic acid, diisopropyl pyromellitic acid, dimethyl 2,3,5,6-toluenetetracarboxylic acid, 3,3 ′, 4 Dimethyl 4,4'-diphenylsulfonetetracarboxylate, dimethyl 3,3 ', 4,4'-benzophenone tetracarboxylate, dimethyl 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylate, 1,4,5,8 -Dimethyl naphthalene tetracarboxylate and the like.
  • the alkyl group preferably has 1 to 3 carbon atoms.
  • At least one compound selected from the above may be used alone, or two or more compounds may be used in combination.
  • the diamine containing at least one alicyclic hydrocarbon structure preferably has 6 to 22 carbon atoms, such as 1,2-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1,4- Bis (aminomethyl) cyclohexane, 1,2-cyclohexanediamine, 1,3-cyclohexanediamine, 1,4-cyclohexanediamine, 4,4'-diaminodicyclohexylmethane, 4,4'-methylenebis (2-methylcyclohexylamine) , Carboxylic diamine, limonene diamine, isophorone diamine, norbornane diamine, bis (aminomethyl) tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane, 3,3′-dimethyl-4,4′-diaminodicyclohexylmethane, 4,4′-diaminodicyclohexylpropane and the like
  • the chain aliphatic diamine may be linear or branched, and the carbon number is preferably 5 to 20, more preferably 5 to 16, and still more preferably 5 to 12. Further, when the chain portion has 5 to 20 carbon atoms, an ether bond may be included therebetween.
  • chain aliphatic diamines examples include 1,5-pentamethylenediamine, 1,6-hexamethylenediamine, 1,7-heptamethylenediamine, 1,8-octamethylenediamine, 1,9-nonamethylenediamine, 1,10 -Decamethylenediamine, 1,11-undecamethylenediamine, 1,12-dodecamethylenediamine, 1,13-tridecamethylenediamine, 1,14-tetradecamethylenediamine, 1,16-hexadecamethylenediamine, 2 2,2 '-(ethylenedioxy) bis (ethyleneamine) and the like are preferable.
  • a chain aliphatic diamine may be used alone or in combination as long as it is within the scope of the present invention. Of these, chain aliphatic diamines having 6 to 10 carbon atoms can be preferably used, and 1,6-hexamethylenediamine can be particularly preferably used.
  • the molar amount of the diamine containing at least one alicyclic hydrocarbon structure relative to the total amount of the diamine containing at least one alicyclic hydrocarbon structure and the chain aliphatic diamine is used.
  • the ratio is preferably 40 to 70 mol%.
  • the diamine component may contain a diamine containing at least one aromatic ring.
  • the number of carbon atoms of the diamine containing at least one aromatic ring is preferably 6 to 22, for example, orthoxylylenediamine, metaxylylenediamine, paraxylylenediamine, 1,2-diethynylbenzenediamine, 1,3-diethynyl.
  • the molar ratio of the charged amount of the diamine containing at least one aromatic ring to the total amount of the diamine containing at least one alicyclic hydrocarbon structure and the chain aliphatic diamine is 25 mol% or less.
  • the lower limit is not particularly limited as long as it exceeds 0 mol%.
  • the molar ratio is preferably 5 mol% or more, more preferably 10 mol% or more from the viewpoint of improving heat resistance, and preferably 20 mol% or less from the viewpoint of maintaining crystallinity. Preferably it is 15 mol% or less.
  • the molar ratio is preferably 12 mol% or less, more preferably 10 mol% or less, still more preferably 5 mol% or less, and still more preferably 0 mol from the viewpoint of reducing the coloration of the polyimide resin (A). %.
  • the charge ratio of the tetracarboxylic acid component and the diamine component is preferably 0.9 to 1.1 mol of the diamine component with respect to 1 mol of the tetracarboxylic acid component.
  • terminal blocker other than the said tetracarboxylic-acid component and the said diamine component.
  • the end capping agent is preferably at least one selected from monoamines and dicarboxylic acids.
  • the amount of terminal blocking agent to be introduced is preferably 0.0001 to 0.1 mol, more preferably 0.001 to 0.06 mol, per mol of aromatic tetracarboxylic acid and / or derivative thereof. .
  • Examples of monoamine end-capping agents include methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, benzylamine, 4-methylbenzylamine, 4-ethylbenzylamine, 4-dodecylbenzylamine, 3-methylbenzylamine, 3- Examples thereof include ethylbenzylamine, aniline, 3-methylaniline, 4-methylaniline and the like. Of these, benzylamine and aniline are preferred.
  • dicarboxylic acid end-capping agent dicarboxylic acids are preferable, and a part thereof may be ring-closed.
  • phthalic acid for example, phthalic acid, phthalic anhydride, 4-chlorophthalic acid, tetrafluorophthalic acid, 2,3-benzophenone dicarboxylic acid, 3,4-benzophenone dicarboxylic acid, cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid, cyclopentane-1,2 -Dicarboxylic acid, 4-cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid and the like.
  • phthalic acid and phthalic anhydride are preferred.
  • a known polymerization method for producing a polyimide resin can be applied, and is not particularly limited.
  • solution polymerization, melt polymerization, solid phase polymerization, suspension polymerization method Etc a known polymerization method for producing a polyimide resin
  • suspension polymerization under high temperature conditions using an organic solvent is particularly preferable.
  • the polymerization is preferably performed at 150 ° C. or higher, and more preferably at 180 to 250 ° C.
  • the polymerization time is appropriately changed depending on the monomer used, but it is preferably about 0.5 to 6 hours.
  • the method for producing the polyimide resin (A) includes a step of reacting the tetracarboxylic acid component and the diamine component in the presence of a solvent containing an alkylene glycol solvent represented by the following formula (I). preferable. Thereby, a powdery polyimide resin can be obtained.
  • the solvent containing the alkylene glycol solvent represented by the above formula (I) generally satisfies these two characteristics.
  • the alkylene glycol solvent preferably has a boiling point of 140 ° C. or higher, more preferably 160 ° C. or higher, and still more preferably 180 ° C. or higher, from the viewpoint of enabling a polymerization reaction under normal pressure and high temperature conditions.
  • Ra 1 in formula (I) is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a methyl group or an ethyl group.
  • Ra 2 in the formula (I) is a linear alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, preferably a linear alkylene group having 2 to 3 carbon atoms, and more preferably an ethylene group.
  • N in the formula (I) is an integer of 1 to 3, preferably 2 or 3.
  • alkylene glycol solvent examples include ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether (also known as 2- (2-methoxyethoxy) ethanol), triethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether (also known as 2- (2-ethoxyethoxy) ethanol), ethylene glycol monoisopropyl ether, diethylene glycol monoisopropyl ether, triethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monoisobutyl Ether, diethylene glycol mono Seo ether, ethylene glycol monoisobutyl ether, ethylene glycol, 1,3-propane diol.
  • solvents may be used alone, or two or more solvents selected from these may be used in combination.
  • 2- (2-methoxyethoxy) ethanol, triethylene glycol monomethyl ether, 2- (2-ethoxyethoxy) ethanol and 1,3-propanediol are preferable, and 2- (2- Methoxyethoxy) ethanol and 2- (2-ethoxyethoxy) ethanol.
  • the content of the alkylene glycol solvent in the solvent is preferably 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, still more preferably 75% by mass or more, and particularly preferably 95% by mass or more.
  • the solvent may consist only of the alkylene glycol solvent.
  • the solvent includes the alkylene glycol solvent and other solvents
  • specific examples of the “other solvents” include water, benzene, toluene, xylene, acetone, hexane, heptane, chlorobenzene, methanol, ethanol, n -Propanol, isopropanol, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N-methylcaprolactam, hexamethylphosphor Amide, tetramethylene sulfone, dimethyl sulfoxide, o-cresol, m-cresol, p-cresol, phenol, p-chlorophenol, 2-chloro-4-hydroxytoluene, diglyme, triglyme, tetraglyme, dioxane, ⁇ Butyrolactone,
  • solvents may be used alone, or two or more solvents selected from these may be used in combination. It is preferable that 5 to 35% by mass of ⁇ -butyrolactone is contained in the solvent from the viewpoint of improving the hue of the resulting polyimide resin (A).
  • a solution (a) containing a tetracarboxylic acid component in a solvent containing the above-mentioned alkylene glycol solvent and a solvent containing the alkylene glycol solvent are used.
  • the solution (b) is added to the solution (a) or the solution (a) is added to the solution (b), and the polyamic acid is added.
  • a method of preparing a polyimide resin is prepared by preparing a solution (c) containing, and then imidizing the polyamic acid by heating the solution (c).
  • the reaction between the tetracarboxylic acid component and the diamine component can be carried out under normal pressure or under pressure, but it is preferably carried out under normal pressure in that no pressure-resistant container is required under normal pressure.
  • the method for producing the polyimide resin (A) includes a tetracarboxylic acid component containing a tetracarboxylic dianhydride;
  • the solution (b) containing the diamine component and the alkylene glycol solvent is added to the solution (a) containing the tetracarboxylic acid component and the alkylene glycol solvent.
  • the addition amount of the diamine component per unit time with respect to 1 mol of the tetracarboxylic acid component is 0.1 mol / mi; So that following the addition of solution (b) to the solution (a), it is preferable.
  • the polyimide resin composition of the present invention contains an additive (B) from the viewpoint of imparting desired performance to the polyimide resin (A).
  • the additive (B) Is preferably at least one selected from fillers (b1), flame retardants (b2), colorants (b3), slidability improvers (b4), antioxidants (b5), and conductive agents (b6). .
  • the content of the additive (B) in the polyimide resin composition is preferably 0.0001 to from the viewpoint of developing the effect of the additive and maintaining the moldability and heat resistance of the polyimide resin (A). 80% by mass, more preferably 0.001 to 70% by mass, still more preferably 0.01 to 65% by mass.
  • the “content of additive (B)” means the total content of (b1) to (b6).
  • the polyimide resin composition of the present invention can reinforce the polyimide resin (A) and impart excellent heat resistance and mechanical strength by using the filler (b1) as the additive (B).
  • the shape of the filler (b1) is not particularly limited, and any of granular, plate-like, and fibrous fillers can be used.
  • the particle size of the granular or plate-like filler can be appropriately selected according to the use of the polyimide resin composition, etc., but from the viewpoint of the molding processability of the polyimide resin composition and the improvement of the mechanical strength of the molded body,
  • the average particle size is preferably in the range of 0.1 to 200 ⁇ m, more preferably 0.5 to 100 ⁇ m.
  • the fiber shape of the fibrous filler is not particularly limited, and examples thereof include a cloth shape, a mat shape, a convergent cut shape, a short fiber, a filament shape, and a whisker. Further, from the viewpoint of imparting excellent heat resistance and mechanical strength, the fiber shape is preferably in the range of an average fiber length of 0.005 to 6 mm and an average fiber diameter of 0.005 to 100 ⁇ m.
  • the filler (b1) both inorganic fillers and organic fillers can be used, but inorganic fillers are preferable from the viewpoint of heat resistance and mechanical strength.
  • the method for measuring the average fiber length of the fibrous filler is not particularly limited.
  • HFIP hexafluoroisopropanol
  • SEM scanning electron microscope
  • granular or plate-like inorganic fillers include silica, alumina, kaolinite, wollastonite, mica, talc, clay, sericite, magnesium carbonate, magnesium sulfate, calcium oxide, silicon carbide, and trisulfide.
  • examples include antimony, tin sulfide, copper sulfide, iron sulfide, bismuth sulfide, zinc sulfide, metal powder, glass powder, glass flake, and glass beads.
  • fibrous inorganic filler examples include glass fiber, carbon fiber, metal fiber, graphite fiber, silica fiber, silica / alumina fiber, alumina fiber, zirconia fiber, boron nitride fiber, silicon nitride fiber, boron fiber, potassium titanate whisker, Examples thereof include aluminum borate whiskers, magnesium-based whiskers, and silicon-based whiskers.
  • the carbon fiber examples include polyacrylonitrile-based carbon fiber and pitch-based carbon fiber.
  • examples of the granular organic filler include crosslinked acrylic resin particles, wholly aromatic polyamide particles, and polyimide resin particles other than the polyimide resin (A) of the present invention.
  • examples of the fibrous organic filler include organic synthetic fibers and natural fibers, and organic synthetic fibers are preferable from the viewpoint of heat resistance and mechanical strength.
  • examples of the organic synthetic fibers include acrylic fibers, polyamide fibers, wholly aromatic polyamide fibers, and polyimide fibers other than the polyimide resin (A) of the present invention. From the viewpoint of improving heat resistance and mechanical strength, at least one selected from acrylic fiber, poly (benzimidazole) fiber, and wholly aromatic polyimide fiber is preferable.
  • the said filler (b1) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the filler (b1) used in the present invention is silica, alumina, kaolinite, wollastonite, mica, talc, clay, sericite, magnesium carbonate, magnesium sulfate, glass beads, glass fiber, carbon fiber. It is preferably at least one selected from alumina fibers, potassium titanate whiskers, aluminum borate whiskers, magnesium-based whiskers, silicon-based whiskers, acrylic fibers, poly (benzimidazole) fibers, and wholly aromatic polyimide fibers.
  • At least one selected from silica, alumina, kaolinite, wollastonite, mica, talc, clay, sericite, magnesium carbonate, magnesium sulfate, glass beads, glass fiber, carbon fiber, and alumina fiber is more preferable, talc, Gala Fibers, carbon fibers, and at least one more preferably selected from mica, talc, at least one selected from glass fibers, and carbon fibers are even more preferred.
  • the content of the filler (b1) in the polyimide resin composition is preferably 0.1 to 70% by mass, more preferably 1 to 50% by mass, and further preferably 5 to 30% by mass in the polyimide resin composition. is there. If content of the filler (b1) in a polyimide resin composition is 0.1 mass% or more, heat resistance and mechanical strength can be provided to a polyimide resin composition. Moreover, if it is 70 mass% or less, the moldability of a polyimide resin composition can be maintained, providing the outstanding heat resistance and mechanical strength.
  • the polyimide resin composition of this invention can provide the outstanding flame retardance by using a flame retardant (b2) as an additive (B).
  • the flame retardant (b2) can be used without any particular limitation.
  • halogen flame retardant, phosphorus flame retardant, metal oxide flame retardant, metal hydroxide flame retardant, metal salt flame retardant, nitrogen-based flame retardant Examples include flame retardants, silicone flame retardants, and boron compound flame retardants.
  • the shape of the flame retardant (b2) is not particularly limited, and a solid or liquid flame retardant can be used at room temperature.
  • the polyimide resin composition of the present invention is useful in that it can be easily added and mixed even with a solid flame retardant. There is no restriction
  • halogen flame retardants examples include brominated flame retardants (tetrabromobisphenol A (TBA), hexabromobenzene, decabromodiphenyl ether, tetrabromoethane (TBE), tetrabromobutane (TBB), hexabromocyclodecane (HBCD), etc. ), Chlorinated flame retardants (chlorinated paraffin, chlorinated polyphenyl, diphenyl chloride, perchloropentacyclodecane, chlorinated naphthalene, etc.).
  • brominated flame retardants tetrabromobisphenol A (TBA), hexabromobenzene, decabromodiphenyl ether, tetrabromoethane (TBE), tetrabromobutane (TBB), hexabromocyclodecane (HBCD), etc.
  • Chlorinated flame retardants chlorin
  • the phosphorus flame retardant either inorganic or organic can be used.
  • the inorganic phosphorus flame retardant include ammonium phosphates such as red phosphorus, monoammonium phosphate, diammonium phosphate, triammonium phosphate, and ammonium polyphosphate, and phosphate amides.
  • organic phosphorus flame retardants include phosphazene compounds, phosphate ester compounds, and condensed phosphate esters.
  • phosphazene compounds include cyclic phenoxyphosphazene compounds, chain phenoxyphosphazene compounds, and crosslinked phenoxyphosphazene compounds.
  • phosphate ester compounds include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tributyl phosphate, triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, trixylenyl phosphate, diphenyl cresyl phosphate, diphenyl-2-ethyl cresyl phosphate, tri (isopropyl Phenyl) phosphate, 2-naphthyl diphenyl phosphate and the like.
  • the condensed phosphate ester an aromatic condensed phosphate ester is preferable. Is mentioned.
  • aromatic condensed phosphates are preferable from the viewpoint of flame retardancy and heat resistance.
  • organophosphorus flame retardants include, for example, CR-733S, CR-741, PX-200, PX-201, PX-202 (trade name, all manufactured by Daihachi Chemical Industry Co., Ltd., all of which are aromatic. Condensed phosphate ester), SPS-100 (manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd., trade name, phosphazene compound) and the like.
  • Metal oxide flame retardants include zinc molybdate, molybdenum trioxide, antimony trioxide, antimony pentoxide, tin oxide, zinc trioxide, iron oxide, manganese oxide, zirconium oxide, zinc oxide, molybdenum oxide, cobalt oxide Bismuth oxide, chromium oxide, nickel oxide, copper oxide, tungsten oxide and the like.
  • metal hydroxide flame retardant include aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, hydrotalcite, zinc zinc hydroxide, barium hydroxide, calcium hydroxide, zirconium hydroxide and the like.
  • organic metal salt flame retardant examples include alkali metal salts and alkaline earth metal salts such as perfluoroalkanesulfonic acid, alkylbenzenesulfonic acid, halogenated alkylbenzenesulfonic acid, alkylsulfonic acid, and naphthalenesulfonic acid.
  • nitrogen flame retardants examples include melamine compounds, triazine compounds, cyanuric acid compounds, isocyanuric acid compounds, phenothiazine compounds, and the like.
  • Any silicone-based flame retardant can be used without particular limitation as long as it is an organic compound containing a silicon atom. Examples thereof include organosiloxane and polyorganosiloxane. Examples of the organosiloxane include dimethylsiloxane, phenylmethylsiloxane, and diphenylsiloxane.
  • Examples of the polyorganosiloxane include homopolymers (polydimethylsiloxane, polyphenylmethylsiloxane, etc.) and copolymers of the organosiloxane.
  • the polyorganosiloxane may be an oligomer.
  • Organosiloxanes and polyorganosiloxanes include epoxy groups, hydroxyl groups, alkoxy groups, carboxyl groups, amino groups or substituted amino groups (such as dialkylamino groups), ether groups, vinyl groups, ) Modified products having a substituent such as an acryloyl group are also included.
  • Examples of the boron compound flame retardant include zinc borate, zinc metaborate, and barium metaborate.
  • the said flame retardant (b2) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the flame retardant (b2) used in the present invention is preferably at least one selected from halogen-based flame retardants, phosphorus-based flame retardants, and metal oxide-based flame retardants from the viewpoint of improving flame retardancy. From the viewpoint of the heat resistance of the flame retardant itself and the reduction of environmental burden, at least one selected from a phosphorus flame retardant and a metal oxide flame retardant is more preferable.
  • the content of the flame retardant (b2) in the polyimide resin composition is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 1 to 30% by mass, and further preferably 5 to 30% by mass in the polyimide resin composition. is there. If content of a flame retardant (b2) is 0.1 mass% or more in a polyimide resin composition, the flame retardance of a polyimide resin can be improved. Moreover, if it is 50 mass% or less, the outstanding characteristics, such as a moldability, heat resistance, and mechanical strength, can be maintained, improving the flame retardance of a polyimide resin.
  • the polyimide resin composition of this invention can adjust a hue and can provide desired designability by using a coloring agent (b3) as an additive (B). Since the polyimide resin composition of the present invention can be molded at a relatively low temperature, the selection range of the colorant is wide, and it is useful in that it is easy to adjust the hue and impart design properties.
  • the colorant (b3) is not particularly limited, and a pigment, a dye, and the like can be appropriately selected according to the use and the purpose of coloring. You may use together a pigment and dye.
  • the organic pigment is not particularly limited as long as it is a compound classified as a pigment in the color index (published by The Society of Dyer's and Colorists).
  • the organic pigment is not particularly limited as long as it is a compound classified as a pigment in the color index (published by The Society of Dyer's and Colorists).
  • the inorganic pigment is not particularly limited, but black inorganic pigments such as carbon black, lamp black, acetylene black, bone black, thermal black, channel black, furnace black, titanium black; titanium dioxide, barium sulfate, barium carbonate, calcium sulfate , Calcium carbonate, muscovite, lithopone, alumina white, molybdenum white, lead white (zinc carbonate), zinc sulfide, zinc sulfate, silica antimony trioxide, titanium phosphate, lead carbonate, lead hydroxide, basic zinc molybdate, base And white inorganic pigments such as calcium oxide molybdate, zinc oxide / titanium dioxide composite oxide, aluminum oxide / magnesium oxide composite oxide, and calcium oxide / zirconium oxide composite oxide.
  • black inorganic pigments such as carbon black, lamp black, acetylene black, bone black, thermal black, channel black, furnace black, titanium black
  • titanium dioxide barium sulfate, barium carbonate, calcium s
  • graphite and carbon black are preferable from the viewpoints of black colorability and hiding properties.
  • Examples of commercially available graphite include BF-1AT, BF-3KT, G-6S, G-3, CMW-350, SMF, EMF, WF-15C (manufactured by Chuetsu Graphite Co., Ltd.).
  • the shape of the graphite is not limited to a scale shape, a soil shape, a spherical shape, or the like, and may be expanded graphite expanded by heating.
  • the graphite may be natural graphite or artificial graphite.
  • titanium dioxide examples include TA series, TR series (manufactured by Fuji Titanium Industry Co., Ltd.); R series, PF series, CR series, PC series (manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) and the like.
  • the organic pigment and inorganic pigment may be subjected to a surface treatment such as a hydrophilic treatment or a graft treatment as necessary.
  • the dye is not particularly limited and may be a compound classified as a dye in the color index (published by The Society of Dyers and Colorists). For example, red, blue, green, yellow, orange, purple, brown, black water-soluble acid dyes and metal-containing dyes, basic dyes, cationic dyes, direct dyes, reactive dyes, water-insoluble disperse dyes and sulfur dyes And vat dyes.
  • the dye may be either an organic dye or an inorganic dye.
  • the said coloring agent (b3) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the colorant (b3) is preferably at least one selected from blue, green, black, and white colorants. Blue dye, green dye, black pigment, And at least one selected from white pigments is more preferred. If a blue or green colorant is used, the brown color derived from the polyimide resin (A) can be canceled and a good hue can be obtained. Moreover, if a black or white colorant is used, the color derived from the polyimide resin (A) can be concealed. As the blue or green colorant, a blue or green color among the aforementioned pigments or dyes can be used.
  • examples of the blue or green dye include monoazo dyes, triarylmethane dyes, phthalocyanine dyes, and anthraquinone dyes. Of these, anthraquinone dyes are preferred.
  • Commercially available blue or green anthraquinone dyes include Macrolex Blue RR (manufactured by LANXESS, trade name), Dial Resin Green C, Dial Resin Blue G, Dial Resin Blue J, Dial Resin Blue N (Mitsubishi Chemical) Co., Ltd., trade name), Tetrazole Blue RLS (Sand, trade name), Solvent Blue 45, Solvent Blue 87, and the like.
  • black or white colorant black or white among the above-mentioned pigments or dyes can be used.
  • the black or white colorant black or white among the above-mentioned pigments or dyes.
  • at least one selected from graphite, carbon black, titanium dioxide, calcium sulfate, and calcium carbonate is preferable, and at least one selected from graphite and titanium dioxide is more preferable.
  • graphite slidability and light shielding properties can be further imparted.
  • the improvement effect of a reflectance can be further provided by using titanium dioxide.
  • a polyimide resin composition capable of producing a molded article having a high reflectance is suitable for a reflector application.
  • the colorant (b3) is at least one selected from blue dyes, green dyes, graphite, carbon black, titanium dioxide, calcium sulfate, and calcium carbonate. More preferably.
  • the colorant (b3) is preferably a pigment from the viewpoint of color developability, weather resistance, and heat resistance.
  • the pigment any of the aforementioned organic pigments and inorganic pigments can be used.
  • a blue or green pigment it is preferable to use a blue or green pigment as the colorant (b3).
  • the content of the colorant (b3) in the polyimide resin composition is preferably 0.0001 to 50% by mass, more preferably 0.01 to 40% by mass, and still more preferably 0.1 to 0.1% by mass in the polyimide resin composition. 30% by mass. If content of the coloring agent (b3) in a polyimide resin composition is 0.0001 mass% or more, a desired hue or design property can be provided to a polyimide resin composition. Moreover, if it is 50 mass% or less, the outstanding characteristics, such as the moldability of a polyimide resin composition, heat resistance, and mechanical strength, can be maintained, providing designability.
  • the polyimide resin composition of this invention can provide the outstanding sliding characteristic by using a sliding property improving agent (b4) as an additive (B).
  • the slidability improver (b4) is not particularly limited as long as it can improve slidability, and a known slidability improver can be used. Examples thereof include at least one selected from a solid lubricant, a liquid lubricant, and a lubricious polymer.
  • the polyimide resin composition of the present invention is useful in that it can be easily added and mixed even with a solid slidability improver.
  • the average particle size of the solid slidability improving agent is not particularly limited, but the average particle size is 0.001 to 200 ⁇ m from the viewpoint of the expression of slidability and the molding processability of the polyimide resin composition. It is preferable that the thickness is 0.01 to 100 ⁇ m.
  • the solid lubricant include molybdenum disulfide and metal soap
  • examples of the liquid lubricant include mineral oil, synthetic oil, and wax.
  • Lubricating polymers include fluororesins, polyolefins, and spherical phenols.
  • the metal soap examples include a metal salt of a saturated or unsaturated long-chain fatty acid having 8 or more carbon atoms; a metal salt of dodecylbenzenesulfonic acid; and the like.
  • Saturated or unsaturated long chain fatty acids having 8 or more carbon atoms include octylic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, behenic acid, serotic acid, montanic acid, melicic acid, lauroleic acid, myristolein Examples include acid, oleic acid, elaidic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid, gadoleic acid, and erucic acid.
  • Examples of the metal constituting the metal soap include lithium, magnesium, calcium, barium, and zinc.
  • Examples of the metal soap include zinc octylate, zinc laurate, lithium stearate, magnesium stearate, calcium stearate, zinc stearate, zinc ricinoleate and the like.
  • Examples of the mineral oil include paraffinic mineral oil, naphthenic mineral oil, aromatic mineral oil, and mixed oils thereof.
  • Synthetic oils include oxygen-containing organic compounds containing at least one group selected from an ether group, an ester group, a ketone group, a carbonate group and a hydroxy group in the molecule, and S, P, F, Cl, Examples thereof include oxygen-containing organic compounds containing hetero atoms such as Si and N.
  • Examples of the oxygen-containing organic compound as the synthetic oil include polyalkylene glycol, polyvinyl ether, polyether, polyester, polyol ester, carbonate derivative, polyether ketone, and fluorinated oil.
  • wax examples include paraffin wax having 24 or more carbon atoms, olefin wax having 26 or more carbon atoms, alkylbenzene having 28 or more carbon atoms, hydrocarbon wax such as crystalline microcrystalline wax, plant-derived carnauba wax, and the like. Can be mentioned.
  • fluororesin examples include polytetrafluoroethylene (PTFE), polytetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer, polytetrafluoroethylene-polyhexafluoropropylene copolymer, and the like. Of these, polytetrafluoroethylene is preferred from the viewpoint of improving slidability.
  • KT-300M, KT-400M, KT-600M, KTL-450, KTL-610, KTL-620, KTL-20N, KTL-10N, KTL-8N, KTL-4N, KTL-2N, KTL-1N, KTL-8F, KTL-500F (trade name, manufactured by Kitamura Co., Ltd.), TF9201Z, TF9205, TF9207 (trade name, manufactured by Sumitomo 3M Limited), and the like.
  • the fluororesin can be either liquid or solid, but it is preferable to use a solid fluororesin from the viewpoint of slidability.
  • polystyrene resin examples include homopolymers and copolymers of ethylene and ⁇ -olefin, and modified polyolefins such as oxidized polyethylene.
  • the polyolefin is preferably at least one selected from polyethylene and polypropylene, more preferably polyethylene.
  • the molecular weight of the polyolefin is not particularly limited, and either liquid or solid can be used, but from the viewpoint of slidability, it is preferable to use a solid polyolefin.
  • spherical phenol a product obtained by curing a spherical phenol resin obtained by suspension polymerization of a phenol compound and an aldehyde compound in the presence of a catalyst can be suitably used.
  • the phenol compound is not particularly limited, but phenol; cresol, xylenol, ethylphenol, isopropylphenol, butylphenol, p-tert-butylphenol, p-tert-amylphenol, p-octylphenol, p-nonylphenol, p-cumylphenol, etc.
  • Monohydric phenolic compounds such as halogenated phenol, p-phenylphenol, aminophenol, nitrophenol, dinitrophenol, trinitrophenol, 1-naphthol, 2-naphthol; resorcin, alkylresorcin, pyrogallol, catechol, alkyl Catechol, hydroquinone, alkylhydroquinone, phloroglucin, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, Polyhydric phenol compounds such as hydroxynaphthalene and the like.
  • aldehydes examples include formaldehyde, paraformaldehyde, trioxane, acetaldehyde, propionaldehyde, polyoxymethylene, chloral, hexamethylenetetramine, furfural, glyoxal, n-butyraldehyde, caproaldehyde, allylaldehyde, benzaldehyde, crotonaldehyde, acrolein, Examples include tetraoxymethylene, phenylacetaldehyde, o-tolualdehyde, and salicylaldehyde.
  • the catalyst used for the reaction between the phenol compound and the aldehyde compound is usually an alkaline catalyst.
  • the alkaline catalyst is not particularly limited.
  • amine compounds such as ammonia, primary amine compounds, secondary amine compounds, and tertiary amine compounds, and alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide. Thing etc. are mentioned.
  • the particle size of the spherical phenol is not particularly limited, but the preferable average particle size is as described above.
  • the said slidability improving agent (b4) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the slidability improver (b4) used in the present invention is preferably at least one selected from molybdenum disulfide, metal soap, mineral oil, synthetic oil, wax, fluororesin, polyolefin, and spherical phenol. From the viewpoint of improving slidability, at least one selected from fluorine-based resins and polyolefins is more preferable, fluorine-based resins are more preferable, and polytetrafluoroethylene is still more preferable.
  • the content of the slidability improving agent (b4) in the polyimide resin composition is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 5 to 40% by mass, and further preferably 7 to 25% in the polyimide resin composition. % By mass. If content of the slidability improving agent (b4) in a polyimide resin composition is 0.1 mass% or more, the slidability of a polyimide resin composition can be improved. Moreover, if it is 50 mass% or less, the moldability of a polyimide resin composition and mechanical strength can be maintained, providing the outstanding slidability.
  • the polyimide resin composition of the present invention can impart excellent heat aging resistance by using the antioxidant (b5) as the additive (B).
  • the antioxidant (b5) can be used without particular limitation, and examples thereof include phenol-based antioxidants, sulfur-based antioxidants, phosphorus-based antioxidants, copper-based antioxidants, and amine-based antioxidants. Can be mentioned.
  • the shape of the antioxidant (b5) is not particularly limited, and a solid or liquid antioxidant at normal temperature can be used.
  • the polyimide resin composition of the present invention is useful in that it can be easily added and mixed even with a solid antioxidant.
  • phenolic antioxidant There is no restriction
  • the well-known compound which has a phenol structure and has a function as antioxidant can be used.
  • hindered phenol antioxidants having a di-tert-butyl-hydroxyphenyl structure are preferred.
  • examples of commercially available phenolic antioxidants include Irganox 1010, Irganox 1098, Irganox 1035, Irganox 1078, Irganox 1135, Irganox 1330, Irganox 1425, Irganox 259, Irganox 3114, Irgax 3114, Irgax 3114, Irgax 3114, Irgax 3114, Irgax 3114, Irgax 3114, Irgax 3114, Irgax 3114, Irgax 3114, Irgax 3114, Irgax 3114, Irgax 3114, Irgax 3114, Irgax 3114, Irgax 3114, Irgax 3114, Irgax 3114, Irgax 3
  • dialkylthiodipropionate and polyhydric alcohol ester of alkylthiopropionic acid are preferable.
  • dialkylthiodipropionate and polyhydric alcohol ester of alkylthiopropionic acid are preferable.
  • sulfur-based antioxidants include SUMILIZER TP-D (pentaerythritol tetrakis (3-laurylthiopropionate)), SUMILIZER TPS (distearyl-3,3′-thiodipropionate), SUMILIZERMTPM. (Dimyristyl-3,3′-thiodipropionate), SUMILIZER TPL-R (dilauryl-3,3′-thiodipropionate), and the like (trade name, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.).
  • Phosphorus antioxidants include triphenyl phosphite, trioctadecyl phosphite, tridecyl phosphite, trinonylphenyl phosphite, diphenylisodecyl phosphite, bis (2,6-di-tert-butyl-4-methyl) Phenyl) pentaerythritol diphosphite, bis (2,4-di-tert-butylphenyl) pentaerythritol diphosphite, tris (2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite, distearyl pentaerythritol diphosphite , Phosphites such as tetra (tridecyl) -4,4′-isopropylidene diphenyl diphosphite, 2,2-methylenebis (4,6-di-tert-butylpheny
  • Examples of commercially available phosphorus antioxidants include Irgafos 168, Irgafos 12, Irgafos 38 (above, trade name, manufactured by BASF), Adeka Stub 329K, Adeka Stub PEP36 (above, made by ADEKA, trade name), and the like.
  • copper-based antioxidant examples include cuprous oxide, cuprous chloride, and copper dimethyldithiocarbamate.
  • the amine-based antioxidant is not particularly limited, and a known amine-based antioxidant can be used, but a hindered amine-based antioxidant is preferable from the viewpoint of improving heat aging resistance.
  • hindered amine antioxidants include bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, bis (N-methyl-2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, N, N'-bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) -1,6-hexamethylenediamine, 2-methyl-2- (2,2,6,6-tetramethyl-4 -Piperidyl) amino-N- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) propionamide, tetrakis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) -1,2,3 4-butanetetracarboxylate, poly [ ⁇ 6- (1,1,3,3-tetramethylbutyl) imino-1,
  • hindered amine antioxidants examples include CHIMASSORB 2020 FDL, CHIMASSORB 944 FDL, TINUVIN PA144, TINUVIN 765, and TINUVIN 770 DF (trade name, manufactured by BASF).
  • amine antioxidants include monoalkyldiphenylamine compounds such as monooctyldiphenylamine and monononyldiphenylamine; 4,4′-dibutyldiphenylamine, 4,4′-dipentyldiphenylamine, 4,4′-dihexyldiphenylamine, 4 Dialkyldiphenylamine compounds such as 4,4'-diheptyldiphenylamine, 4,4'-dioctyldiphenylamine, 4,4'-dinonyldiphenylamine; polyalkyls such as tetrabutyldiphenylamine, tetrahexyldiphenylamine, tetraoctyldiphenylamine, tetranonyldiphenylamine And naphthylamine compounds such as alkyl-substituted phenyl- ⁇ -naphthylamine.
  • monoalkyldiphenylamine compounds such
  • the said antioxidant (b5) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the antioxidant includes a primary antioxidant that captures radicals generated in the initial stage of the reaction (for example, a phenol-based antioxidant) and a secondary antioxidant that decomposes hydroperoxide generated from the primary antioxidant (for example, sulfur).
  • a combination of a series of antioxidants) is preferred because higher heat aging resistance tends to be obtained.
  • the antioxidant (b5) used in the present invention is from a phenol-based antioxidant, a sulfur-based antioxidant, a phosphorus-based antioxidant, and an amine-based antioxidant from the viewpoint of improving heat aging resistance.
  • At least one selected is preferable, and at least one selected from phenol-based antioxidants, sulfur-based antioxidants, and phosphorus-based antioxidants is more preferable, and selected from phenol-based antioxidants and sulfur-based antioxidants. At least one is more preferable, and it is particularly preferable to use a phenol-based antioxidant and a sulfur-based antioxidant in combination.
  • the content of the antioxidant (b5) in the polyimide resin composition is preferably 0.01 to 10 parts by mass, more preferably 0.05 to 5 parts by mass, and more preferably 100 parts by mass of the polyimide resin (A).
  • the amount is preferably 0.1 to 3 parts by mass. If content of antioxidant (b5) is 0.01 mass part or more with respect to 100 mass parts of polyimide resins (A), heat aging resistance can be provided to a polyimide resin composition. Moreover, if it is 10 mass parts or less, the outstanding characteristics, such as the moldability of a polyimide resin composition, heat resistance, and mechanical strength, can be maintained, providing the outstanding heat aging property.
  • the content ratio of the phenolic antioxidant and the sulfurous antioxidant is preferably in the range of 0.5 to 2 in terms of mass ratio.
  • the polyimide resin composition of this invention can provide desired electroconductivity according to a use and the objective by using a electrically conductive agent (b6) as an additive (B).
  • a electrically conductive agent (b6) as an additive (B).
  • any conductive agent (b6) can be used without particular limitation as long as it can impart desired conductivity. Examples thereof include a carbon-based conductive agent, a metal-based conductive agent, a metal oxide-based conductive agent, and a surfactant.
  • Examples of the carbon-based conductive agent include carbon nanotubes and fullerenes.
  • the metal constituting the metal conductive agent include Au, Ag, Cu, Al, Fe, Ni, Pd, and Pt.
  • the metal oxide constituting the metal oxide conductive agent examples include antimony tin oxide (ATO), indium tin oxide (ITO), aluminum zinc oxide (AZO), and fluorinated tin oxide (FTO).
  • Surfactants that can be used as the conductive agent (b6) include quaternary ammonium, sorbitan laurate, fatty acid monoglyceride, glycerol borate alkylate, polyglycerol ester, alkyltrimethylammonium bromide, polyoxyethylene alkylamine, Examples include stearyltrimethylammonium chloride, polyoxyethylene dodecylamine, and a betaine amphoteric surfactant.
  • the conductive agent (b6) used in the present invention is preferably a carbon-based conductive agent or a metal-based conductive agent from the viewpoints of conductivity and heat resistance.
  • the said electrically conductive agent (b6) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the content of the conductive agent (b6) in the polyimide resin composition is not particularly limited as long as it can impart desired conductivity.
  • a polyimide resin composition is used for a fixing belt or an intermediate transfer belt used in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a laser printer, a facsimile machine, and a composite device thereof, a molded product obtained is obtained.
  • the amount is such that the surface resistance is 1 ⁇ 10 8 to 1 ⁇ 10 13 [ ⁇ / ⁇ ] and the volume resistance is 1 ⁇ 10 6 to 1 ⁇ 10 12 [ ⁇ ⁇ cm]. .
  • the content of the conductive agent (b6) in the polyimide resin composition is preferably 0.1 to 60% by mass, more preferably 1 to 40% by mass, and still more preferably 5% in the polyimide resin composition. Is 35% by mass. If content of the electrically conductive agent (b6) in a polyimide resin composition is 0.1 mass% or more, electroconductivity can be provided to a polyimide resin composition. Moreover, if it is 60 mass% or less, the moldability of a polyimide resin composition and mechanical strength can be maintained, providing desired electroconductivity.
  • the polyimide resin composition of this invention it is desirable by using what has electroconductivity among various additives (B), such as the filler (b1) mentioned above, a flame retardant (b2), and a coloring agent (b3). It does not prevent imparting electrical conductivity.
  • additives (B) such as the filler (b1) mentioned above, a flame retardant (b2), and a coloring agent (b3). It does not prevent imparting electrical conductivity.
  • B additives
  • a polyimide resin composition used for a fixing belt or an intermediate transfer belt for an electrophotographic image forming apparatus by adding carbon black exemplified as a colorant (b3) in the additive (B). You may provide electroconductivity.
  • the additive (B) selected from the above (b1) to (b6) can be used alone or in combination of two or more depending on the desired performance.
  • the resin examples include polyetheretherketone, polyetherimide, polysulfone, polyphenylene sulfide, polyamide, polyamideimide, polyphenylene ether, polyarylate, polyester, polycarbonate, liquid crystal polymer, and polyimide other than polyimide resin (A).
  • the polyimide resin composition of the present invention includes a matting agent, a crystal nucleating agent, a plasticizer, an antistatic agent, an anticoloring agent, an antigelling agent, and a resin modifier as long as the characteristics are not hindered.
  • An arbitrary component such as can be blended as necessary.
  • the resin modifier include an oligoimide ring described later.
  • the filler (b1) is used as the additive (B)
  • the flame retardant (b2) is used as the additive (B)
  • the colorant (b3) is used as the additive (B)
  • at least one selected from an ultraviolet absorber and an antioxidant (b5) is used in combination from the viewpoint of suppressing color change due to alteration of the polyimide resin or the like. It is preferable.
  • the slidability improving agent (b4) is used as the additive (B), it is preferable to use a crystal nucleating agent in combination from the viewpoint of improving the short-term high-temperature sliding characteristics of the polyimide resin. From the viewpoint of ensuring sliding properties, it is preferable to use an antioxidant (b5) in combination.
  • the ultraviolet absorber is not particularly limited, and 2- (2-hydroxy-5-methylphenyl) benzotriazole, 2- (2-hydroxy-5-butylphenyl) benzotriazole, 2- (2-hydroxy-5-octyl) Phenyl) benzotriazole, 2- (3-t-butyl-2-hydroxy-5-methylphenyl) -5-chlorobenzotriazole, 2- (3,5-di-t-amyl-2-hydroxyphenyl) benzotriazole Benzotriazole ultraviolet absorbers such as 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-n-octyloxybenzophenone and other benzophenone ultraviolet absorbers; 2- [4,6-bis (2,4- Dimethylphenyl) -1,3,5-triazin-2-yl] -5- (octyloxy) pheno , Triazine ultraviolet absorbers such as 2- (4,6-diphenyl-1,3,5-tria
  • the molded object of this invention contains the polyimide resin composition containing the above-mentioned various components. Since the polyimide resin (A) essentially melts at a temperature of 360 ° C. or lower, a molded body can be produced by thermoforming the polyimide resin composition of the present invention containing the polyimide resin (A). Examples of thermoforming methods include injection molding, extrusion molding, blow molding, hot press molding, vacuum molding, pressure forming, laser molding, welding, welding, etc. Any molding method can be used as long as it is a thermal melting process. Is possible.
  • the method for producing a molded article of the present invention preferably includes a step of thermoforming the polyimide resin composition of the present invention at 300 to 400 ° C.
  • Specific examples of the procedure include the following methods. First, the additive (B) and various optional components as necessary are added to the polyimide resin (A) and dry blended, and then introduced into an extruder, preferably melt-kneaded at 300 to 400 ° C. Extrusion is performed to produce pellets made of the polyimide resin composition of the present invention. Alternatively, the polyimide resin (A) is introduced into an extruder and preferably melted at 300 to 400 ° C., and then the additive (B) is introduced therein and melted and kneaded with the polyimide resin (A) in the extruder.
  • thermoforming such as extrusion molding at a relatively low temperature of 300 to 400 ° C., it is excellent in molding processability and easily produces a molded product having a desired shape. can do.
  • the temperature during thermoforming is preferably 320 to 380 ° C., more preferably 330 to 370 ° C.
  • the molded product of the present invention preferably has a bending strength of 60 to 300 MPa, more preferably 80 mm ⁇ 10 mm ⁇ 4 mm. It can be in the range of 100 to 250 MPa.
  • the flexural modulus can be preferably in the range of 2.5 to 35 GPa, more preferably 10 to 30 GPa.
  • the molded article of the present invention preferably has a tensile strength of 50 to 280 MPa, more preferably 60 when formed into a JIS K7139 type A test piece. It can be in the range of ⁇ 260 MPa.
  • the tensile elastic modulus can be preferably in the range of 2.4 to 30 GPa, more preferably 10 to 30 GPa.
  • the bending strength and bending elastic modulus can be measured according to JIS K7171, and the tensile strength and tensile elastic modulus can be measured according to JIS K7113.
  • the molding of the present invention can have a bending strength of preferably 50 to 170 MPa, more preferably 70 to 160 MPa when formed into a plate having a thickness of 80 mm ⁇ 10 mm ⁇ 4 mm.
  • the flexural modulus can be preferably in the range of 2.4 to 3.5 GPa, more preferably 2.6 to 3.2 GPa.
  • the molded article can have a tensile strength of preferably 50 to 160 MPa, more preferably 60 to 140 MPa when formed into a JIS K7139 type A test piece.
  • the tensile elastic modulus can be preferably in the range of 2.4 to 3.5 GPa, more preferably 2.6 to 3.2 GPa.
  • the bending strength and bending elastic modulus can be measured according to JIS K7171, and the tensile strength and tensile elastic modulus can be measured according to JIS K7113.
  • the molded article of the present invention is excellent in flame retardancy.
  • the oxygen index represents the oxygen concentration required to continue combustion, and when it exceeds 21, combustion in air is not continued under normal conditions. In general, when the oxygen index exceeds 26, flame retardancy is indicated.
  • the molded article of the present invention containing the flame retardant (b2) as the additive (B) can have an oxygen index of preferably 27 or more, more preferably 29 or more when the oxygen index is measured. Specifically, it can be measured by the method described in the examples.
  • the molded article of the present invention has high slidability.
  • the molded article of the present invention containing the slidability improver (b4) as the additive (B) preferably has a static friction coefficient of 0.50 or less when the molding method and measurement method described in the present specification are used. More preferably, it can be 0.40 or less, and still more preferably 0.20 or less. Specifically, the static friction coefficient can be measured by the method described in Examples.
  • the molded article of the present invention is excellent in heat aging resistance.
  • a molded body containing a polyimide resin may undergo thermal aging such as coloring due to oxidative degradation due to application of heat or reduction in mechanical strength.
  • thermal aging such as coloring due to oxidative degradation due to application of heat or reduction in mechanical strength.
  • an increase in the YI value associated with the oxidative deterioration can be suppressed.
  • the heat aging resistance can be specifically evaluated by the method described in the examples.
  • the conductive agent (b6) is included as the additive (B)
  • the molded article of the present invention has desired conductivity according to the use and purpose.
  • the shape of the molded product of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include films, sheets, strands, pellets, fibers, round bars, square bars, spheres, pipes, tubes, and seamless belts.
  • the use of the molded article of the present invention is not particularly limited, and representative examples thereof include films, fibers, heat-resistant adhesives, color filters, solar cell substrates, automobile bearings, copier bearings, and copying machines. And fixing belts and intermediate transfer belts for various electrophotographic image forming apparatuses such as printers, facsimiles, and composite apparatuses thereof.
  • the molded article of the present invention containing the filler (b1) as an additive (B) is excellent in heat resistance and mechanical strength, and is an automotive member such as a washer, a needle bearing, a seal ring, a gear, an ABS part, a clutch ring; Electronic components for mounting; Gaskets for capacitors; Relay switch housings; Bearings for copiers; IC chip trays, liquid crystal display (LCD) transport rollers; Silicon wafer carriers; Mobile phone components; For compressors such as pumps, valves, seals and hoses It is suitably used for parts; power generation devices; and ball bearings.
  • an automotive member such as a washer, a needle bearing, a seal ring, a gear, an ABS part, a clutch ring
  • Electronic components for mounting Gaskets for capacitors; Relay switch housings; Bearings for copiers; IC chip trays, liquid crystal display (LCD) transport rollers; Silicon wafer carriers; Mobile phone components; For compressors such as pumps, valves, seals and hoses It is
  • the molded product of the present invention containing the flame retardant (b2) as an additive (B) is excellent in heat resistance and flame retardancy, and is an optical connector, an optical pickup, a surface mounting member, a lamp socket, a transformer, a heat dissipation spacer, a power module, Electrical and electronic members such as reflectors; automotive parts such as engine attachments, hoses, hydraulic lines, clutch lines, and brake lines; household electrical appliance members; and bearings.
  • the polyimide resin composition of the present invention containing the flame retardant (b2) as an additive (B) can be used as a heat-resistant adhesive by heating and pressing, it can be used for flexible substrates, copper-clad laminates, etc. Is possible.
  • the molded article of the present invention containing the colorant (b3) as the additive (B) is suitably used for lighting reflectors, automobile reflectors, solar cell substrates, color filters, electronic component coating materials, bearings, and the like.
  • the molded article of the present invention containing the slidability improving agent (b4) as an additive (B) has excellent sliding characteristics, and particularly various bearings such as automobile bearings and copier bearings, gears, and bearings. , Bushing, mechanical seal, transmission seal and the like.
  • the polyimide resin composition of the present invention containing the antioxidant (b5) as an additive (B) can be used as a heat-resistant adhesive by heating and pressing, it can be applied to flexible substrates, copper-clad laminates, etc. It can be used.
  • the polyimide resin composition of the present invention containing the conductive agent (b6) as the additive (B) has conductivity, a conductive film, a fixing belt or an intermediate transfer belt for various electrophotographic image forming apparatuses, It is suitably used for battery electrodes or separators, electromagnetic shielding materials, various electronic devices and the like.
  • the composite material of the present invention which is the second invention includes a repeating structural unit represented by the following formula (1) and a repeating structural unit represented by the following formula (2).
  • the fiber material (C) is impregnated with a polyimide resin (A) having a content ratio of the repeating structural unit of the formula (1) of 40 to 70 mol% with respect to the total of the repeating structural units of 2).
  • R 1 is a divalent group having 6 to 22 carbon atoms containing at least one alicyclic hydrocarbon structure.
  • R 2 is a divalent chain aliphatic group having 5 to 20 carbon atoms.
  • X 1 And X 2 each independently represents a tetravalent group having 6 to 22 carbon atoms and containing at least one aromatic ring.
  • the polyimide resin (A) used for the composite material of the present invention is the same as described above.
  • fiber material (C) used in the composite material of the present invention examples include inorganic fibers such as glass fiber, carbon fiber, alumina fiber, boron fiber, ceramic fiber, and metal fiber (steel fiber); aramid fiber, polyoxymethylene fiber, And synthetic fibers such as aromatic polyamide fiber, polyparaphenylene benzobisoxazole fiber, ultrahigh molecular weight polyethylene fiber, and aromatic polyimide fiber.
  • inorganic fibers such as glass fiber, carbon fiber, alumina fiber, boron fiber, ceramic fiber, and metal fiber (steel fiber); aramid fiber, polyoxymethylene fiber, And synthetic fibers such as aromatic polyamide fiber, polyparaphenylene benzobisoxazole fiber, ultrahigh molecular weight polyethylene fiber, and aromatic polyimide fiber.
  • carbon fibers are preferably used because they have excellent characteristics of high strength and high elastic modulus while being lightweight.
  • polyacrylonitrile-based carbon fiber and pitch-based carbon fiber can be preferably used.
  • the fiber material (C) may be in various forms such as a monofilament or a multifilament simply arranged in one direction or alternately intersecting, a fabric such as a knitted fabric, a nonwoven fabric or a mat. Of these, the form of monofilament, fabric, nonwoven fabric or mat is preferable. Furthermore, a prepreg in which these are mounted or laminated and impregnated with a binder or the like is also preferably used.
  • the average fiber diameter of the fiber material (C) is preferably 1 to 100 ⁇ m, more preferably 3 to 50 ⁇ m, still more preferably 4 to 20 ⁇ m, and particularly preferably 5 to 10 ⁇ m. When the average fiber diameter is within this range, processing is easy, and the resulting molded article has excellent elasticity and strength.
  • the average fiber diameter can be measured by observation with a scanning electron microscope (SEM) or the like. More than 50 fibers can be selected at random, the length can be measured, and the average fiber diameter of the number average can be calculated.
  • the fineness of the fiber material (C) is preferably 20 to 3,000 tex, more preferably 50 to 2,000 tex. When the fineness is within this range, processing is easy, and the resulting molded article has excellent elastic modulus and strength.
  • the fineness can be obtained by obtaining the weight of a long fiber having an arbitrary length and converting it to a weight per 1,000 m. Usually, carbon fibers having a filament number of about 500 to 30,000 can be preferably used.
  • the fiber length of the fiber material (C) present in the composite material of the present invention is an average fiber length, preferably 1 cm or more, more preferably 1.5 cm or more, still more preferably 2 cm or more, particularly preferably. 3 cm or more.
  • the upper limit of the average fiber length varies depending on the use, but is preferably 500 cm or less, more preferably 300 cm or less, and still more preferably 100 cm or less.
  • the method for measuring the average fiber length in the composite material is not particularly limited. For example, the fiber remaining after the composite material is placed in hexafluoroisopropanol (HFIP) or concentrated sulfuric acid to dissolve the polyimide resin. Can be measured by visual observation or, in some cases, observation with an optical microscope, a scanning electron microscope (SEM), or the like. One hundred fibers can be selected at random and the length can be measured to calculate a number average average fiber length.
  • HFIP hexafluoroisopropanol
  • SEM scanning electron microscope
  • the average fiber length of the raw material before use of the fiber material to be used is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 10,000 m, more preferably 100 to 10,000 m from the viewpoint of improving moldability. It is about 7,000 m, more preferably about 1,000 to 5,000 m.
  • the fiber material (C) used in the present invention does not need to be used in the form of chopped strands in which bundled fiber strands are collected and cut to a certain length as conventionally used in fiber reinforced composites. .
  • the fiber material (C) is such that a longer fiber is used, and a chopped strand that has been frequently used is melt-kneaded with a resin and pelletized. Unlike those, a long fiber material is used as it is, superimposed on the polyimide resin (A), heated and pressurized, and impregnated to obtain a composite material.
  • the elastic modulus and strength of the obtained molded body are improved as compared with a molding material using a chopped strand of a conventional type or a so-called long fiber such as a broken fiber material. be able to.
  • it becomes possible to give anisotropy to the strength of the molded body for example, by improving the strength in a specific direction of the molded body by using a long fibrous fiber material.
  • the process which manufactures a chopped strand can be skipped and manufacturing cost can be reduced.
  • the present invention does not exclude the use of the short fibers (D) of the fiber material (C).
  • the average fiber diameter of a short fiber (D) is shorter than the average fiber diameter of a fiber material (C).
  • those having a functional group having affinity or reactivity with the polyimide resin on the surface of the fiber material are preferable.
  • a surface treated with a surface treating agent or a sizing agent is preferably mentioned.
  • Examples of the surface treatment agent include those composed of a functional compound such as an epoxy compound, an acrylic compound, an isocyanate compound, a silane compound, and a titanate compound, such as a silane coupling agent and a titanate cup.
  • Examples of the ring agent include silane coupling agents.
  • Silane coupling agents include trialkoxy or triallyloxysilane compounds such as aminopropyltriethoxysilane, phenylaminopropyltrimethoxysilane, glycidylpropyltriethoxysilane, methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, and ureido Examples include silane, sulfide silane, vinyl silane, and imidazole silane.
  • an epoxy resin such as a bisphenol A type epoxy resin, an epoxy acrylate resin having an acrylic group or a methacryl group in one molecule, a bisphenol A type vinyl ester resin, a novolac type vinyl ester resin, Preferred examples include vinyl ester resins such as brominated vinyl ester resins. Further, it may be a urethane-modified resin such as epoxy resin or vinyl ester resin.
  • the polyimide resin (A) is superposed on the fiber material (C), and then heated or pressurized to melt the whole amount or at least a part of the polyimide resin (A) to form the fiber material (C) layer. Impregnation, and the impregnated body is heated and pressurized to be consolidated (densified) to form a composite material.
  • the polyimide resin (A) can be combined with the fiber material (C) in any form such as film, fiber, powder and pellet, but from the viewpoint of moldability, impregnation and the like. Is preferably in the form of a film, fiber, or powder, and particularly preferably in the form of a film or fiber.
  • the polyimide resin (A) into a film or fiber
  • a known method can be employed. For example, it is produced by a method in which fibers are produced from polyimide resin pellets by melt spinning, a resin is extruded from an extruder to continuously form a film, or a film is formed by a hot press.
  • the polyimide resin (A) When the polyimide resin (A) is processed into a film shape, it is also preferable to employ a method of applying a graining process to the film surface and form the film. In particular, it is effective in the case where it is easy to break when trying to process thinly due to the application of minute stress or uneven stress during molding.
  • the film When the film is formed with a textured surface, that is, a film having a textured surface with fine irregularities on the surface, the frictional resistance between the film surface and the take-up machine, i.e. It is considered that the film can be prevented from being broken because the stress applied to the film is reduced and can be controlled uniformly.
  • a wrinkle may be provided on only one side of the film or on both sides, but are preferably provided on both the front and back sides.
  • a wrinkle is a wrinkle pattern in a broad sense, and includes a fine uneven surface having a height difference such as a leather wrinkle, a satin texture, a wood grain, a grain pattern, a wrinkle pattern, and a rock pattern.
  • the thickness of the polyimide resin (A) film thus obtained is preferably 5 to 200 ⁇ m, more preferably 10 to 150 ⁇ m, and further preferably 10 to 120 ⁇ m.
  • the thickness exceeds 200 ⁇ m the thickness of the resulting polyimide resin film is too large, the impregnation property to the subsequent fiber material (C) becomes worse, and the amount of warpage is increased, and the intended composite material is obtained.
  • the lower limit is preferably 5 ⁇ m from the viewpoint of productivity.
  • the polyimide resin (A) As a fibrous material, fibers, monofilaments, multifilaments, yarns, twists, twists, strings, drawn yarns, ropes, those having a denier change in the length direction, and the fiber surface is rough Or a woven material, a yarn, a non-woven fabric, or the like.
  • the fineness of the polyimide resin (A) fiber is preferably 10 to 200 tex.
  • the total fineness is more preferably 20 to 150 tex, further 30 to 100 tex.
  • the single yarn fineness is preferably 0.1 to 3 tex, more preferably 0.3 to 2 tex, and still more preferably 0.5 to 1 tex.
  • the total fineness can be obtained by measuring the weight of a multifilament having an arbitrary length and converting it to a weight per 1,000 m.
  • the single yarn fineness can be determined by dividing the total fineness by the number of multifilament fibers.
  • the fiber has a tensile strength of preferably 1 to 20 gf / d, more preferably 2 to 15 gf / d, and further preferably 3 to 10 gf / d.
  • the fibers of the polyimide resin (A) are preferably multifilaments having a tensile strength of 2 to 10 gf / d.
  • the tensile strength can be obtained as the strength per unit fineness by carrying out a tensile test using a tensile tester under conditions of 23 ° C. and 50% RH, dividing the maximum stress by the fineness.
  • the step of impregnating the fiber material (C) with the polyimide resin (A) is preferably performed by continuously pressing with a plurality of rolls in a heated atmosphere when the polyimide resin (A) is a film or a fiber. .
  • the air contained between the fiber materials (C) can be extruded to the outside of the composite material or a molded body obtained by further molding the composite material and obtained by molding the composite material. The voids in the molded body can be reduced.
  • the roll which coated the roll surface with the fluororesin can be used preferably.
  • the polyimide resin (A) is a powder
  • the polyimide resin (A) powder is dispersed on the surface of the fiber material (C) and then melted by pressurization with a roll in a heated atmosphere or laser irradiation. Can be impregnated.
  • the said pressurization process takes the process pressurized while opening the film or fiber of a polyimide resin (A), and the fiber material (C) wound around the bobbin, or the monofilament-like shape wound around the bobbin
  • the average fiber diameter of the fiber material (C) is preferably 1 to 100 ⁇ m, more preferably 3 to 50 ⁇ m, still more preferably 4 to 20 ⁇ m, and 5 to 10 ⁇ m. Particularly preferred.
  • the heating and pressurization may be performed by superimposing a plurality of sheets of fiber material (C) superimposed or laminated on a polyimide resin (A) film or fiber.
  • a plurality of sheets for example, at least two, preferably five or more of the polyimide resin (A) film / fiber material (C) laminate are superposed so that both outer sides thereof become polyimide resin layers. It is desirable to heat and press the superposed material.
  • the temperature for the impregnation of the polyimide resin (A) into the fiber material (C) layer and their integration needs to be equal to or higher than the temperature at which the polyimide resin (A) is softened and melted.
  • the temperature at which the polyimide resin (A) is softened and melted is preferably 340 to 400 ° C, more preferably 350 to 380 ° C.
  • the press pressure during pressurization is preferably 0.1 MPa or more.
  • the heating and pressurization is preferably performed under reduced pressure, particularly under vacuum. When performed under such conditions, it is preferable that air bubbles hardly remain in the obtained composite material.
  • the heat of crystallization of the polyimide resin (A) in the composite material is preferably 5 J / g or more. Within such a range, the moldability when the composite material is processed into a molded body is improved. Moreover, when winding up and storing a composite material in roll shape, a composite material has moderate softness
  • the composite material of the present invention produced in this way may be solid, semi-solid or viscous, and the form is not particularly limited, but is usually solid or semi-solid.
  • the composite material can be wound around a roll and stored.
  • the polyimide resin (A) is thermoplastic, the composite material can be further heat processed to form a molded body by various molding methods.
  • the area ratio of the polyimide resin (A) / fiber material (C) in the cross section is preferably 20/80 to 80/20.
  • the area ratio in the cross section is more preferably 30/70 to 70/30, and further 40/60 to 60/40.
  • a cross section here means a cross section orthogonal to the longitudinal direction of a fiber material (C), when the fiber material (C) orientates in one direction.
  • the fiber material (C) is oriented in a plurality of directions, one direction is arbitrarily selected from the plurality of orientation directions, and a plane perpendicular to the longitudinal direction of the oriented fiber material (C) Is a cross section.
  • any one direction of the composite material is taken as a cross section.
  • the area ratio of polyimide resin (A) / fiber material (C) can be determined by observing the cross section with a scanning electron microscope (SEM).
  • SEM scanning electron microscope
  • the polyimide resin may melt and flow out, so that it is not necessarily the same as the area ratio calculated from the mass of the polyimide resin (A) and the mass of the fiber material (C) and their density, although the area ratio of the cross section of the composite material may not be achieved, the strength of the molded article is improved by setting the area ratio in the above range.
  • Both surfaces of the composite material obtained by the above-described method are preferably formed of a polyimide resin (A) layer.
  • the composite material of the present invention is made of a thermoplastic resin material, the composite material is used as it is or cut into a desired shape and size and used as a molding material, preferably heated, and then preferably It is possible to obtain various types of molded articles by putting them in a heated molding mold and removing them from the mold.
  • molding is not restricted to the method of using the type
  • the heating temperature when the composite material is heated during molding is preferably 300 to 400 ° C., more preferably 330 to 380 ° C.
  • molding becomes like this.
  • it is 0.1 MPa or more, More preferably, it is 0.5 MPa or more, More preferably, it is 1 MPa or more.
  • the temperature of the mold (preferably mold) at the time of molding is preferably 150 to 260 ° C, more preferably 170 to 250 ° C.
  • the method for forming the composite material of the present invention into a molded body is not particularly limited, and known techniques can be applied, and a compression molding method, a vacuum molding method, a vacuum compression molding method, a pressure molding method, and the like can be used.
  • the molded body obtained by molding the composite material may be further heat-treated.
  • the heat treatment temperature is preferably 190 to 250 ° C.
  • the molded body obtained by molding the composite material preferably has an area ratio of 20/80 to 80/20 in the cross section of the polyimide resin (A) / fiber material (C).
  • the area ratio in the cross section is more preferably 30/70 to 70/30, and further 40/60 to 60/40.
  • the cross-sectional area ratio of the polyimide resin (A) / fiber material (C) in a molded object can be calculated
  • the molded body obtained by molding the composite material is a dense body with few voids.
  • the void area ratio in the cross section is preferably 5% or less, more preferably 3% or less, and further 2% or less.
  • the cross-sectional void area ratio in a molded object can be calculated
  • the fiber length of the fiber material (C) present in the molded body obtained by molding the composite material is an average fiber length, preferably 1 cm or more, more preferably 1.5 cm or more, and further preferably 2 cm or more. Yes, particularly preferably 3 cm or more.
  • the upper limit of the average fiber length varies depending on the use, but is preferably 500 cm or less, more preferably 300 cm or less, and still more preferably 100 cm or less.
  • the method for measuring the average fiber length in the molded product is not particularly limited. For example, the fiber remaining after the composite material is put into hexafluoroisopropanol (HFIP) or concentrated sulfuric acid to dissolve the polyimide resin.
  • HFIP hexafluoroisopropanol
  • the surface smoothness and high-quality feeling of the molded body are particularly required, it is preferable to further provide a polyimide resin layer on the surface of the obtained molded body.
  • the thickness of the polyimide layer is preferably 1 to 1,000 ⁇ m, more preferably 3 to 500 ⁇ m, particularly 5 to 100 ⁇ m.
  • resin used for a polyimide resin layer a polyimide resin (A) is preferable.
  • the polyimide resin (A) contains the short fiber (D) of the fiber material (C).
  • the short fibers (D) of the fiber material (C) are those having an average fiber length shorter than that of the fiber material (C), and those having an average fiber diameter smaller than the fiber material (C) are preferred.
  • so-called chopped strands can be mentioned as representative examples.
  • Preferred examples thereof include those having an average fiber diameter of 1 to 100 ⁇ m, particularly 3 to 50 ⁇ m, and an average fiber length of 0.02 to 30 mm, particularly 0.1 to 20 mm.
  • the short fiber (D) is preferably compounded in advance with the polyimide resin (A).
  • the short fiber (D) may be the same type as or different from the fiber material (C), but it is preferable to use the same type as the fiber material (C).
  • the polyimide resin (A) includes a stabilizer such as an antioxidant and a heat stabilizer, a weather resistance stabilizer, a matting agent, and an ultraviolet absorber, as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • Additives such as an agent, a nucleating agent, a plasticizer, a dispersant, a flame retardant, an antistatic agent, an anti-coloring agent, an anti-gelling agent, a coloring agent, and a release agent can be added.
  • a stabilizer antioxidant, heat stabilizer
  • the stabilizer include phosphorus-based, hindered phenol-based, hindered amine-based, oxalic acid anilide-based, organic sulfur-based, aromatic secondary amine-based organic stabilizers, amine-based antioxidants, copper compounds, and the like.
  • Inorganic stabilizers such as halides are preferred.
  • a phosphorus stabilizer a phosphite compound and a phosphonite compound are preferable.
  • amine antioxidants inorganic, organic sulfur, aromatic first Secondary amine stabilizers are particularly preferred.
  • the content of the stabilizer is usually 0.01 to 1 part by mass, preferably 0.01 to 0.8 part by mass with respect to 100 parts by mass of the polyimide resin (A).
  • the content is usually 0.01 to 1 part by mass, preferably 0.01 to 0.8 part by mass with respect to 100 parts by mass of the polyimide resin (A).
  • oligoimide ring This specification discloses the oligoimide cyclic body and its manufacturing method.
  • the said oligoimide cyclic body can be mix
  • Aromatic polyimide resin is a useful engineering plastic having high thermal stability, high strength, and high solvent resistance. This excellent property is due to the rigidity of the molecular chain derived from the imide bond, resonance stabilization, and strong chemical bond. However, polyimides are often insoluble and infusible due to their strong structural stability, and there are many cases where use and shape are limited when handled.
  • imide oligomers are limited to single use, but it is easy to impart solubility, so use as a heat-resistant filler is assumed.
  • JP-A-10-195195 an imide oligomer is synthesized and used as a resin additive.
  • Japanese Patent Publication No. 9-509928 has succeeded in synthesizing and isolating the desired macrocyclic imide oligomers.
  • terminal carboxylic acids and amines are susceptible to oxidative degradation in polyimide, and oligoimide having a low molecular weight has a plurality of terminals, so there are concerns about influence on heat resistance and hue deterioration at high temperatures.
  • the oligoimide cyclic product is expected to have advantages such as improved chemical stability due to the absence of terminals and improved dispersibility when used as a filler.
  • the thermal stability is also higher than that of general organic oligomers. In order to have special physical properties in this way, the use as a heat-resistant additive and certain selective complexing materials are assumed.
  • JP-A-9-509928 has succeeded in synthesizing and isolating macrocyclic imide oligomers.
  • this method requires a plurality of synthesis steps, and thus the productivity is poor.
  • the oligoimide ring can be obtained easily and selectively, the applicable range of application is estimated to be wide.
  • This specification discloses providing an oligoimide cyclic body that can impart heat resistance by blending with various resins, a method for producing the same, and a resin modifier comprising the oligoimide cyclic body. Further, it is disclosed to provide a resin modification method of modifying the resin by blending the oligoimide cyclic body with various resins.
  • the present inventors have found that the above problems can be solved by an oligoimide ring having a specific structure.
  • the said oligoimide cyclic body is an oligoimide cyclic body represented by following formula (5).
  • n is an integer of 1 to 3.
  • n is an integer of 1 to 3, but is preferably 1 from the viewpoint of ensuring sufficient solvent solubility during isolation and production.
  • the decomposition temperature is high. Therefore, the heat resistance of various resins can be improved by using this as a resin modifier.
  • the said oligoimide cyclic body can be manufactured by the following simple methods. That is, pyromellitic acid and 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane are mixed in a polymerization solvent and reacted at 120 to 180 ° C. In order to make it react efficiently, it is preferable to carry out under pressure.
  • the pressure at this time is preferably normal pressure to 1.0 MPa.
  • the temperature when the reaction is carried out at normal pressure is preferably 120 to 160 ° C., and it is preferably carried out at a relatively low temperature of 120 to 160 ° C.
  • a pressure-resistant apparatus or container capable of increasing the pressure inside such as an autoclave. After the reaction, the solid substance is filtered to separate the solid substance and the filtrate, and then the oligoimide ring is extracted from the organic solvent and purified to produce the oligoimide ring.
  • the molar ratio of pyromellitic acid and 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane is preferably 0.5 to 2.0 from the viewpoint of efficiently obtaining an oligoimide cyclic product, and preferably 0.5 to 0. 1.9 and 1.1 to 2.0, more preferably 0.6 to 0.9 and 1.1 to 1.5.
  • the total concentration of pyromellitic acid and 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane is preferably 5 to 30% by mass, and 5 to 20% by mass. % Is more preferable.
  • a polymerization solvent water, benzene, toluene, xylene, acetone, hexane, heptane, chlorobenzene, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, methyl glycol, methyl triglycol, hexyl glycol, phenyl glycol, ethylene glycol, Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monoisobutyl ether, 2- (2-methoxyethoxy) ethanol, methylpropylene glycol, methylpropylene diglycol, propylpropylene glycol, phenylpropylene glycol, 2- (2-methoxy Ethoxy) ethanol, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethyla Toamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethyl
  • the charged molar ratio of pyromellitic acid and 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane is 0.5 to 2.0 for 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane with respect to 1 mol of pyromellitic acid. It is preferably 0.5 to 0.9 and 1.1 to 2.0, more preferably 0.6 to 0.9 and 1.1 to 1.5.
  • the oligoimide cyclic body can be preferably applied to a resin modifier and a resin modification method for modifying the resin by blending with the resin.
  • heat resistance for example, heat-resistant slidability
  • the white color attributed to the oligoimide cyclic body is imparted, the color deterioration can be suppressed even at high temperatures.
  • the resin to be blended examples include polyether ether ketone, polyether imide, polysulfone, polyphenylene sulfide, polyamide, polyamide imide, polyphenylene ether, polyarylate, polyester, polycarbonate, liquid crystal polymer, and polyimide.
  • the oligoimide cyclic compound to be blended in the resin is preferably 1 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin, depending on the type of resin.
  • the resin composition material that requires high-temperature characteristics such as automobile parts, industrial machine parts, and electrical and electronic parts parts. It can be used as one.
  • ⁇ Melting point, glass transition temperature, crystallization temperature> The melting point, glass transition temperature, and crystallization temperature of the polyimide resin were measured using a differential scanning calorimeter (“DSC-6220” manufactured by SII Nanotechnology Co., Ltd.). Under a nitrogen atmosphere, a thermal history under the following conditions was imposed on the polyimide resin. The conditions for the thermal history are the first temperature increase (temperature increase rate 10 ° C./min), then cooling (cooling rate 20 ° C./min), and then the second temperature increase (temperature increase rate 10 ° C./min). The melting point was determined by reading the peak top value of the endothermic peak observed at the first temperature increase or the second temperature increase.
  • the glass transition temperature was determined by reading the value observed at the first temperature increase or the second temperature increase.
  • the crystallization temperature was determined by reading the peak top value of the exothermic peak observed at the first temperature drop.
  • the melting point for the first temperature rise is Tm 0
  • the melting point for the second temperature rise is Tm
  • the glass transition temperature for the first temperature rise is Tg 0
  • the glass transition temperature for the second temperature rise is Tg
  • the crystallization temperature at the first temperature increase was described as Tc 0
  • the crystallization temperature at the first temperature decrease was described as Tc.
  • ⁇ Semi-crystallization time> The half crystallization time of the polyimide resin was measured using a differential scanning calorimeter (“DSC-6220” manufactured by SII Nanotechnology Co., Ltd.).
  • the measurement conditions for the polyimide resin with a semi-crystallization time of 20 seconds or less are as follows: when held at 420 ° C. for 10 minutes in a nitrogen atmosphere, the polyimide resin is completely melted, and then a rapid cooling operation is performed at a cooling rate of 70 ° C./min. The time taken to reach the peak top from the appearance of the observed crystallization peak was calculated and determined.
  • IR measurement ⁇ Infrared spectroscopic analysis (IR measurement)> IR measurement of the polyimide resin and the oligoimide ring was performed using “JIR-WINSPEC50” manufactured by JEOL Ltd.
  • ⁇ 1% decomposition temperature The 1% decomposition temperature of the polyimide resin and the oligoimide ring was measured using a differential heat / thermogravimetric simultaneous measurement apparatus (“TG / DTA-6200” manufactured by SII Nanotechnology Co., Ltd.). When the measurement was performed at an elevated temperature of 10 ° C./min in an air atmosphere, the temperature at which a 1% weight reduction occurred with respect to the initial weight was defined as the 1% decomposition temperature.
  • ⁇ FD-MS measurement> The molecular weight of the oligoimide ring was measured using “JMS-700” manufactured by JEOL Ltd. At the time of measurement, the oligoimide ring was dissolved in chloroform and measured as a dilute solution.
  • the oxygen index was measured according to the method of JIS K7201-2 using Examples 2-1 to 2-2 and Reference Example 2-1, using a test piece of 80 mm ⁇ 10 mm ⁇ 4 mm thickness.
  • the measuring device was a candle burning tester D type (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho).
  • Example 3-5 The pellets obtained in Example 3-5 were hot press molded at a press machine temperature of 350 ° C., a press pressure of 5 kN, and a press time of 30 seconds using a vacuum press apparatus (manufactured by Kodaira Manufacturing Co., Ltd.), and the thickness was 97 ⁇ m. A film was prepared. The total light transmittance of this film was measured with a color difference meter (“ZE2000” manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.).
  • ⁇ Surface roughness> The surface roughness (arithmetic average roughness: Ra) was measured using a laser microscope (VK-X210) manufactured by Keyence Corporation.
  • the films prepared in Examples 4-1 to 4-2 and Reference Example 4-1 were measured twice for each of the front and back surfaces, and the average value of a total of four measurements was obtained.
  • the Ra of the produced film is approximately the same, the lower the static friction coefficient measured by the following method, the higher the slidability. means.
  • Tc was observed at 308 ° C. (calorific value 12.0 mJ / mg), and it was confirmed that the film had high crystallinity.
  • Tg was observed at 226 ° C.
  • Tm was observed at 335 ° C.
  • the 1% decomposition temperature was 411 ° C., and the logarithmic viscosity was 0.63 dL / g.
  • characteristic absorption of the imide ring was observed at ⁇ (C ⁇ O) 1771 and 1699 (cm ⁇ 1 ).
  • the obtained polyimide resin powder was washed with 300 g of 2- (2-methoxyethoxy) ethanol and 300 g of methanol, filtered, and then dried at 190 ° C. for 10 hours with a dryer to obtain 360 g of white powder of polyimide resin 2. Obtained.
  • Tm 0 was only observed at 342 ° C. at the first temperature increase, and Tg 0 and Tc 0 were not clearly observed (that is, had high crystallinity). .
  • Tc was observed at 294 ° C. (a calorific value of 11.6 mJ / mg), and it was confirmed to have high crystallinity.
  • Tg was observed at 224 ° C.
  • Tm was observed at 341 ° C. Furthermore, when the half crystallization time was measured, it was determined to be 20 seconds or less. The logarithmic viscosity was 0.69 dL / g. Further, when the IR spectrum was measured, characteristic absorption of the imide ring was observed at ⁇ (C ⁇ O) 1771 and 1699 (cm ⁇ 1 ).
  • the obtained polyimide resin powder was washed with 300 g of 2- (2-methoxyethoxy) ethanol and 300 g of methanol, filtered, and then dried at 190 ° C. for 10 hours in a dryer to obtain 247 g of a white powder of polyimide resin 3. Obtained.
  • Tg was only observed at 184 ° C. and Tm 0 was observed at 272 ° C. at the first temperature increase, and Tc 0 was not clearly observed (that is, having a high crystallinity).
  • Tc was observed at 225 ° C. (calorific value 17.7 mJ / mg), and it was confirmed that the film had high crystallinity.
  • Tg was observed at 187 ° C. and Tm was observed at 267 ° C. and 277 ° C. Furthermore, when the half crystallization time was measured, it was determined to be 20 seconds or less. The logarithmic viscosity was 0.71 dL / g. Further, when the IR spectrum was measured, characteristic absorption of the imide ring was observed at ⁇ (C ⁇ O) 1771 and 1699 (cm ⁇ 1 ).
  • the obtained polyimide resin powder was washed with 300 g of 2- (2-methoxyethoxy) ethanol and 300 g of methanol, filtered, and then dried at 190 ° C. for 10 hours in a dryer to obtain 260 g of polyimide resin 4 white powder. Obtained.
  • Tm 0 was only observed at 249 ° C. at the first temperature increase, and Tg 0 and Tc 0 were not clearly observed (that is, had high crystallinity). .
  • Tc was observed at 212 ° C. (a calorific value of 22.8 mJ / mg), and it was confirmed to have high crystallinity.
  • Tg was observed at 173 ° C.
  • Tm was observed at 253 ° C. Furthermore, when the half crystallization time was measured, it was determined to be 20 seconds or less. The logarithmic viscosity was 0.73 dL / g. Further, when the IR spectrum was measured, characteristic absorption of the imide ring was observed at ⁇ (C ⁇ O) 1771 and 1699 (cm ⁇ 1 ).
  • Example 1-1 Reference Example 1-1; Resin composition containing filler (b1)> [Example 1-1] 14000 g of talc (“MICRON WHITE # 5000S” manufactured by Hayashi Kasei Co., Ltd., average particle size of 2.8 ⁇ m) is added as filler 1 to 4000 g of the polyimide resin 1 powder obtained in Production Example 1. And thoroughly mixed by dry blending. The obtained mixed powder was extruded at a barrel temperature of 350 ° C. and a screw rotation speed of 254 rpm using the same-direction twin screw extruder (“TEM37BS” manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.).
  • TEM37BS twin screw extruder
  • glass fiber (“T-275H” manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd., diameter 10.5 ⁇ m, fiber length 3 mm) is introduced into the extruder as filler 2 and mixed and extruded during melting. did. Glass fiber was introduced so that it might become 25 mass% with respect to the whole quantity of a polyimide resin composition.
  • the strand extruded from the extruder was cooled with water and then pelletized with a pelletizer (“SCF-150” manufactured by Isuzu Chemical Industries). The obtained pellets were dried at 190 ° C. for 10 hours and then used for injection molding. The 1% decomposition temperature of the dried pellets was 447 ° C.
  • Injection molding is performed using an injection molding machine (“ROBOSHOT ⁇ -S50iA” manufactured by FANUC CORPORATION) with a barrel temperature of 355 ° C., a mold temperature of 210 ° C., and a molding cycle of 60 seconds, and a molded product (JIS K7139 type A).
  • ROBOSHOT ⁇ -S50iA manufactured by FANUC CORPORATION
  • a bending test and a tensile test were performed by the method described above. The results are shown in Table 1.
  • Example 2-1 ⁇ Examples 2-1 and 2-2, Reference Example 2-1; Resin composition containing flame retardant (b2)> [Example 2-1]
  • tin tin oxide (“Flamtard S” manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd.) as a metal oxide flame retardant was added and mixed well by dry blending.
  • the obtained mixed powder was extruded using a Labo Plast Mill (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) at a barrel temperature of 350 ° C. and a screw rotation speed of 70 rpm.
  • the strand extruded from the extruder was air-cooled and then pelletized by a pelletizer (“Fan Cutter FC-Mini-4 / N” manufactured by Hoshi Plastic Co., Ltd.).
  • the obtained pellets were dried at 190 ° C. for 10 hours and then used for injection molding.
  • Injection molding is performed using an injection molding machine (“HAAKE MiniJet II” manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd.) at a barrel temperature of 360 ° C. and a mold temperature of 170 ° C., and a molded body (80 mm ⁇ 10 mm ⁇ 4 mm thick) is formed. Produced. Using this molded body as a test piece, the oxygen index was measured by the method described above to be 30.4.
  • Example 2-2 In Example 2-1, except that 60 g of an aromatic condensed phosphate ester flame retardant (“PX-202” manufactured by Daihachi Chemical Industry Co., Ltd.) was used in place of Framted S, Example 2-1 A molded body was produced in the same manner as described above. Using this molded body as a test piece, the oxygen index was measured by the method described above to be 29.7.
  • PX-202 aromatic condensed phosphate ester flame retardant manufactured by Daihachi Chemical Industry Co., Ltd.
  • Example 2-1 A molded body was produced in the same manner as in Example 2-1, except that no flame retardant was added. Using this molded body as a test piece, the oxygen index was measured by the method described above, and it was 26.2.
  • Example 3-1 2 g of an anthraquinone green organic dye ("Diaresin Green C” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was added as a colorant to 198 g of the polyimide resin 1 powder obtained in Production Example 1, and thoroughly mixed by dry blending.
  • the obtained mixed powder was extruded at a barrel temperature of 350 ° C. and a screw rotation speed of 30 rpm using Labo Plast Mill ⁇ (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho). After the strand extruded from the extruder was air-cooled, pellets were produced in the same manner as in Reference Example 3-1. The appearance of the obtained pellet was deep green. Lab and YI of this pellet were measured by the method described above. The results are shown in Table 2. As compared with Reference Example 3-1, it was confirmed that the values of a, b and YI were remarkably reduced.
  • Example 3-1 pellets were prepared in the same manner as in Reference Example 3-1, except that the colorant was changed to 2 g of an anthraquinone blue organic dye ("Diaresin Blue N" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). did. The appearance of the obtained pellet was deep blue. Lab and YI of this pellet were measured by the method described above. The results are shown in Table 2. As compared with Reference Example 3-1, it was confirmed that the values of a, b and YI were remarkably reduced.
  • Example 3-3 To 240 g of the polyimide resin 1 powder obtained in Production Example 1, 60 g of titanium oxide (“CR-60” manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) as a white inorganic pigment was added and thoroughly mixed by dry blending. The obtained mixed powder was extruded at a barrel temperature of 360 ° C. and a screw rotation speed of 30 rpm using Labo Plast Mill ⁇ (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho). After the strand extruded from the extruder was air-cooled, pellets were produced in the same manner as in Reference Example 3-1. The appearance of the obtained pellets was milky white. Lab and YI of this pellet were measured by the method described above. The results are shown in Table 2. Since L increased and YI decreased compared to Reference Example 3-1, it was confirmed that whiteness (brightness) was improved and yellowishness was reduced.
  • CR-60 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.
  • Example 3-4 To 240 g of the polyimide resin 2 powder obtained in Production Example 2, 60 g of titanium oxide (“CR-60” manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) as a white inorganic pigment was added and mixed well by dry blending. The obtained mixed powder was extruded at a barrel temperature of 360 ° C. and a screw rotation speed of 30 rpm using Labo Plast Mill ⁇ (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho). After the strand extruded from the extruder was air-cooled, pellets were produced in the same manner as in Reference Example 3-1. The appearance of the obtained pellet was white. Lab and YI of this pellet were measured by the method described above. The results are shown in Table 2. Since L increased and YI decreased compared to Reference Example 3-2, it was confirmed that whiteness (brightness) was improved and yellowishness was reduced.
  • CR-60 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.
  • Example 3-5 30 g of scaly graphite (“BF-10AK” manufactured by Chuetsu Graphite Industries Co., Ltd.) was added to 270 g of the polyimide resin 2 powder obtained in Production Example 2, and mixed well by dry blending.
  • the obtained mixed powder was extruded at a barrel temperature of 360 ° C. and a screw rotation speed of 30 rpm using Labo Plast Mill ⁇ (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho). After the strand extruded from the extruder was air-cooled, pellets were produced in the same manner as in Reference Example 3-1. The appearance of the obtained pellet was black.
  • a film having a thickness of 97 ⁇ m was produced by the method described above. The appearance of the obtained film was black. When the total light transmittance of this film was measured, it was 0%, and it was confirmed that the transmitted light was completely blocked.
  • Example 3-6 2 g of an anthraquinone green organic dye ("Diaresin Green C” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was added as a colorant to 198 g of the polyimide resin 3 powder obtained in Production Example 3, and mixed well by dry blending.
  • the obtained mixed powder was extruded at a barrel temperature of 310 ° C. and a screw rotation speed of 30 rpm using Labo Plast Mill ⁇ (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho). After the strand extruded from the extruder was air-cooled, pellets were produced in the same manner as in Reference Example 3-1. The appearance of the obtained pellet was deep green. Lab and YI of this pellet were measured by the method described above. The results are shown in Table 2. Compared with Reference Example 3-3, it was confirmed that the values of a, b, and YI were remarkably reduced.
  • Example 3-7 2 g of an anthraquinone green organic dye (“Diaresin Green C” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was added as a colorant to 198 g of the polyimide resin 4 powder obtained in Production Example 4 and mixed well by dry blending.
  • the obtained mixed powder was extruded at a barrel temperature of 300 ° C. and a screw rotation speed of 30 rpm using Labo Plast Mill ⁇ (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho). After the strand extruded from the extruder was air-cooled, pellets were produced in the same manner as in Reference Example 3-1. The appearance of the obtained pellet was deep green. Lab and YI of this pellet were measured by the method described above. The results are shown in Table 2. As compared with Reference Example 3-4, it was confirmed that the values of a, b and YI were remarkably reduced.
  • Example 4-1 ⁇ Examples 4-1 to 4-2, Reference Example 4-1; Resin composition containing slidability improver (b4)> [Example 4-1]
  • PTFE lubricant (“KT-300M” manufactured by Kitamura Co., Ltd.) as a slidability improver was added and thoroughly mixed by dry blending.
  • the obtained mixed powder was extruded using a Labo Plast Mill (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) at a barrel temperature of 350 ° C. and a screw rotation speed of 70 rpm.
  • the strand extruded from the extruder was air-cooled and pelletized by a pelletizer (“Fan Cutter FC-Mini-4 / N” manufactured by Hoshi Plastic Co., Ltd.).
  • the obtained pellets were dried at 190 ° C. for 10 hours and then used for hot press molding.
  • the pellets were spread so as not to overlap on a fluororesin-impregnated glass cloth having a thickness of 25 cm ⁇ 25 cm ⁇ 0.115 mm (“FGF-400-6” manufactured by Chukoh Chemical Industry Co., Ltd.), and further 25 cm ⁇ 25 cm on the pellets, A fluororesin-impregnated glass cloth having a thickness of 0.115 mm was installed.
  • a vacuum press apparatus manufactured by Kodaira Seisakusho Co., Ltd.
  • aluminum plates having a thickness of 25 cm ⁇ 25 cm ⁇ 0.5 mm were placed on the top and bottom of the press. After cooling, the fluororesin-impregnated glass cloth was removed to obtain a film having a thickness of 110 ⁇ m.
  • the film obtained had a surface roughness (Ra) of 6.01 ⁇ m and a static friction coefficient of 0.191.
  • Example 4-2 In Example 4-1, except that the powder of polyimide resin 1 was changed to 480 g and the sliding property improving agent was changed to 120 g of PTFE-based lubricant (“KTL-610” manufactured by Kitamura Co., Ltd.), Example 4-1. A film having a thickness of 102 ⁇ m was produced in the same manner as described above. The surface roughness (Ra) of the film was 6.36 ⁇ m, and the coefficient of static friction was 0.183.
  • Example 5-1 ⁇ Examples 5-1 to 5-2, Reference Example 5-1; Resin Composition Containing Antioxidant (b5)> [Example 5-1]
  • a hindered phenol antioxidant (“Irganox 1010” manufactured by BASF) and pentaerythritol tetrakis (3-laurylthiopro) which is a sulfur antioxidant
  • 2.5 g of Pionate (“SUMILIZER TP-D” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was added and thoroughly mixed by dry blending.
  • the obtained mixed powder was extruded at a barrel temperature of 350 ° C.
  • Example 5-2 In Example 5-1, instead of 2.5 g of hindered phenol antioxidant ("Irganox 1010” manufactured by BASF) as an antioxidant, hindered phenol antioxidant ("Irganox 1098” manufactured by BASF) 2. Except for using 5 g, pellets were prepared in the same manner as in Example 5-1, and the YI value was measured by the method described above. The YI value was 67.98.
  • Example 5-1 Pellets were prepared in the same manner as in Example 5-1, except that the antioxidant was not added, and the YI value was measured by the method described above. The YI value was 83.89.
  • Example 6-1 The powder of polyimide resin 1 obtained in Production Example 1 was extruded at a barrel temperature of 350 ° C. and a screw rotation speed of 70 rpm using a lab plast mill (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.). The strand extruded from the extruder was air-cooled and then pelletized by a pelletizer (“Fan Cutter FC-Mini-4 / N” manufactured by Hoshi Plastic Co., Ltd.).
  • the pellets were spread so as not to overlap on a fluororesin-impregnated glass cloth having a thickness of 25 cm ⁇ 25 cm ⁇ 0.115 mm (“FGF-400-6” manufactured by Chukoh Chemical Industry Co., Ltd.), and further 25 cm ⁇ 25 cm on the pellets, A fluororesin-impregnated glass cloth having a thickness of 0.115 mm was installed.
  • FGF-400-6 manufactured by Chukoh Chemical Industry Co., Ltd.
  • a fluororesin-impregnated glass cloth having a thickness of 0.115 mm was installed.
  • This was hot press-molded using a vacuum press apparatus (manufactured by Kodaira Seisakusho Co., Ltd.) at a press machine temperature of 350 ° C., a press pressure of 5 kN and a press time of 30 seconds.
  • the film is laid on a fluororesin impregnated glass cloth (manufactured by Chuko Kasei Kogyo Co., Ltd.) having a size of 25 cm ⁇ 25 cm and a thickness of 0.115 mm, and a carbon fiber spread yarn fabric (manufactured by Sakai Obec Co., Ltd.) BUS-070G24WH ”) cut to 20 cm ⁇ 20 cm was placed.
  • the film was spread on the carbon fiber spread yarn fabric, and finally, a fluororesin-impregnated glass cloth having a size of 25 cm ⁇ 25 cm and a thickness of 0.115 mm was placed on the top.
  • “fluorine resin impregnated glass cloth—resin film—carbon fiber spread yarn fabric—resin film—fluorine resin impregnated glass cloth” was laminated in this order.
  • This laminate is subjected to a press machine temperature of 350 ° C., a press pressure of 10 kN, a press time of 40 seconds, cooled, and the fluororesin-impregnated glass cloth is removed to remove both surfaces of the polyimide resin 1 plate.
  • a shaped composite was obtained.
  • the obtained composite material was cut into a shape of 1 cm ⁇ 15 cm. At this time, the warp yarn and the weft yarn of the carbon fiber spread yarn fabric were cut so as to go straight to the long side and the short side of the test piece, respectively.
  • the obtained test piece was measured for tensile strength and tensile modulus by the method of JIS K7127.
  • the measurement was performed with a tensile tester (“Strograph EII” manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.), and the tensile strength was 127 MPa and the tensile modulus was 15.2 GPa.
  • Example 6-2 The polyimide resin 2 powder obtained in Production Example 2 was pelletized, formed into a film, and composited with a carbon fiber spread yarn fabric in the same manner as in Example 6-1. The obtained composite material was subjected to a tensile test in the same manner as in Example 6-1. The tensile strength was 119 MPa and the tensile modulus was 13.1 GPa.
  • a white nylon salt slurry liquid was obtained.
  • the internal temperature was raised to 150 ° C.
  • the mixture was allowed to cool to room temperature and filtered.
  • the obtained white solid was extracted from 100.0 g of N-methyl-2-pyrrolidone (Mitsubishi Chemical Corporation). The extract was concentrated with a rotary evaporator RE-301 (manufactured by Yamato Kagaku Co., Ltd.) until the amount of the liquid became about 20 g, and the precipitated solid was removed by filtration.
  • the filtrate obtained by filtration was concentrated by a rotary evaporator until the liquid volume became about 10 g, and the solid that precipitated again was removed by filtration.
  • To the solid obtained by drying the obtained filtrate was added 20 g of methanol (Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), stirred, filtered, and dried at 150 ° C. for 5 hours to obtain 1.6 g of a white solid. .
  • the above-mentioned oligoimide ring can improve heat resistance by blending with various resins, it can be used for materials of resin compositions that require high-temperature characteristics such as automobile members, industrial machine members, and electrical and electronic component members. It can be used as one.
  • the polyimide resin contains specific different polyimide structural units at a specific ratio, for example, it has a low melting point of 360 ° C. or lower and a high glass transition temperature of 170 ° C. or higher (preferably 200 ° C. or higher).
  • the polyimide resin has such a unique performance, it is possible to provide a polyimide resin composition that can be molded easily and can produce a molded article having excellent heat resistance.
  • desired performance for example, mechanical strength, flame retardancy, designability, slidability, heat aging resistance, conductivity, etc., can be imparted by adding various additives to the polyimide resin composition.
  • the composite material of the present invention is very excellent in heat resistance and mechanical strength.

Abstract

 [1]下記式(1)で示される繰り返し構成単位及び下記式(2)で示される繰り返し構成単位を含み、式(1)の繰り返し構成単位と式(2)の繰り返し構成単位の合計に対する式(1)の繰り返し構成単位の含有比が40~70モル%であるポリイミド樹脂(A)と、添加剤(B)とを含有するポリイミド樹脂組成物、[2]下記式(1)で示される繰り返し構成単位及び下記式(2)で示される繰り返し構成単位を含み、式(1)の繰り返し構成単位と式(2)の繰り返し構成単位の合計に対する式(1)の繰り返し構成単位の含有比が40~70モル%であるポリイミド樹脂(A)を繊維材料(C)に含浸してなる複合材である。(R1は少なくとも1つの脂環式炭化水素構造を含む炭素数6~22の2価の基である。R2は炭素数5~20の2価の鎖状脂肪族基である。X1及びX2は、それぞれ独立に、少なくとも1つの芳香環を含む炭素数6~22の4価の基である。)

Description

ポリイミド樹脂組成物及びポリイミド樹脂-繊維複合材
 本発明はポリイミド樹脂組成物及びポリイミド樹脂-繊維複合材に関する。
 ポリイミド樹脂は分子鎖の剛直性、共鳴安定化、強い化学結合によって、高熱安定性、高強度、高耐溶媒性を有する有用なエンジニアリングプラスチックであり、幅広い分野で応用されている。また結晶性を有しているポリイミド樹脂はその耐熱性、強度、耐薬品性をさらに向上させることができることから、金属代替等としての利用が期待されている。しかしながらポリイミド樹脂は高耐熱性である反面、熱可塑性を示さず、成形加工性が低いという問題がある。
 ポリイミド成形材料としては高耐熱樹脂ベスペル(登録商標)等が知られているが(特許文献1)、高温下でも流動性が極めて低いため成形加工が困難であり、高温、高圧条件下で長時間成形を行う必要があることからコスト的にも不利である。これに対し、結晶性樹脂のように融点を有し、高温での流動性がある樹脂であれば容易にかつ安価で成形加工が可能である。
 そこで近年、熱可塑性を有するポリイミド樹脂が報告されている。熱可塑性ポリイミド樹脂はポリイミド樹脂が本来有している耐熱性に加え、成形加工性にも優れる。そのため熱可塑性ポリイミド樹脂は、汎用の熱可塑性樹脂であるナイロンやポリエステルは適用できなかった過酷な環境下で使用される成形体への適用も可能である。
 熱可塑性のポリイミド樹脂としては、Aurum(登録商標)等が知られている(非特許文献1)。しかしながらAurumは融点が高く、成形温度は通常400℃以上となるため使用できる装置が制限される。
 ポリイミド樹脂の成形加工性を向上させる方法、すなわちポリイミド樹脂の融点を低くする方法の一つとしては、原料ジアミンとして長直鎖の脂肪族ジアミンを使用する方法がある(非特許文献2)。これによりポリイミド樹脂の剛直性が低下するため、融点も低くなる。しかしながらこの方法では、融点の低下とともにガラス転移温度も低下し、特に高温時の強度低下が起こる懸念がある。更に、脂肪族ジアミンを主成分とする原料ジアミンを用いたポリイミド樹脂の合成は困難であるという問題もある。
 熱可塑性ポリイミド樹脂には、その用途に応じて各種性能、例えば、優れた機械的強度、難燃性、意匠性、摺動性、耐熱老化性、導電性等を付与することが望まれる。
 機械的強度の付与に関して、熱可塑性ポリイミド樹脂はガラス繊維や炭素繊維等の各種充填剤により強化することも可能である。コンパウンド樹脂の中でも、高耐熱樹脂をガラス繊維や炭素繊維等の充填剤によって強化した材料は、表面実装用の電子部材、自動車や航空機のエンジン回り用部材やダクト用部材等、高強度、高耐熱性、及び長期耐熱性が要求される分野で広く採用が進んでいる。近年では技術の進歩とともに強度や耐熱への要求も高まっており、各種充填剤の添加による強度や耐熱性等の各種特性の向上は顕著であるため、市場においてもコンパウンド樹脂が占める割合は高い。しかしながらAurumに充填剤を添加すると更に流動性が低下し、成形加工性が低くなると予想される。
 難燃性の付与に関して、Aurumは全芳香族ポリイミドであるため、UL94規格でV-0レベルの高い難燃性を示す。しかしながらAurumは前述のように融点が高く、成形加工性が低いという問題がある。一方で、ポリイミド樹脂の成形加工性を向上させるために原料ジアミンとして長直鎖の脂肪族ジアミンを使用すると、ポリイミド樹脂の脂肪族部位が耐熱分解性を低下させるため、全芳香族ポリイミド樹脂のような極めて高い難燃性は発現しない(非特許文献3)。
 意匠性の付与に関して、ポリイミド樹脂は、通常褐色に着色している。これは分子間、分子内で電荷移動が発生することに起因する。ポリイミド樹脂の着色は、優れた色相を要求される分野や、医療用機械、食品製造用機械、太陽電池用基板等、意匠性を要求される分野においては問題となる場合がある。
 このような着色は各種着色剤による改善が可能である。ポリイミド樹脂は赤味と黄色味が混ざったような褐色を呈しているが、これらの色の補色である青や緑の着色剤により褐色を打ち消すことが可能であると考えられる。また、白色の着色剤を数十質量%程度添加することでも、ポリイミド樹脂由来の着色を抑えることが可能と考えられる。
 しかしながら、通常のポリイミド樹脂は分解温度以前に融点を示さないため、着色剤が均一に分散されたポリイミド樹脂を得るためには、その前駆体であるポリアミド酸溶液の段階で着色剤を添加する必要がある。この場合、最終成形品はフィルムやシート形状に限られる。可溶性ポリイミド樹脂においてもポリイミド樹脂溶液の状態で着色剤を添加する必要があるため、同様に最終成形品の形状が限定される。
 熱可塑性ポリイミド樹脂は、加熱溶融時に着色剤を添加できると同時に、各種形状を有する成形体の製造が可能であるため有用である。しかしながらAurumは前述のように融点が高く、成形温度は通常400℃以上となるため使用できる着色剤が制限される。
 摺動性の付与に関して、ポリイミド樹脂は一般的に良好な高温摺動特性を示すが、摺動性改良剤を添加することで更に高い高温摺動特性を目指すことが可能となる。
 高耐熱樹脂に摺動性改良剤を添加した摺動性材料は歯車、軸受け、ベアリング、ブッシュなどに加工され、特に輸送機のような高耐熱が要求される分野で広く使用が進んでおり、その有用性は高い。
 耐熱老化性の付与に関して、前述のAurumは全芳香族ポリイミドであり、全芳香族ポリイミドは、一般には高い耐熱老化性を示す。しかしながらAurumは前述のように融点が高く、成形加工性が低いという問題がある。またポリイミド樹脂の成形加工性を向上させるために原料ジアミンとして長直鎖の脂肪族ジアミンを使用すると、該ポリイミド樹脂の脂肪族部位が熱劣化の開始点となってしまうため、耐熱老化性は全芳香族ポリイミドに大きく劣る(非特許文献3)。
 導電性の付与に関して、ポリイミド樹脂は耐熱性、機械的強度等に優れることから、カーボンブラック等の導電性材料を配合して、複写機、プリンター、レーザープリンター、ファクシミリ及びこれらの複合装置等に用いられる定着ベルト、中間転写ベルトに使用することが検討されている。しかしながら熱可塑性を示さない通常のポリイミド樹脂は合成、製膜が複雑な工程を経ることから、カーボンブラックを添加すると凝集しやすいという問題がある(例えば特許文献4を参照)。また前述のAurumは熱可塑性ポリイミド樹脂であるが、融点が高く、成形加工性が低いという問題がある。
 また、熱可塑性樹脂と繊維材料と組み合わせた複合材も知られている。
 ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の繊維材料と樹脂とを組み合わせた複合材は、軽量で剛性が高いことから、それを使用した成形体は、機械部品、電気・電子機器部品、車両用部品・部材、航空・宇宙用機器部品等として広く用いられてきている。前記複合材の樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂が通常用いられている。熱硬化性樹脂を用いた複合材は、機械的強度等の物性に優れるといった利点がある一方で、一度加熱して成形すると再成形できないという欠点がある。このため、何度でも加熱して再成形可能な熱可塑性樹脂を用いた複合材(特許文献2及び3参照)が注目されているが、機械的強度等の物性の更なる向上が期待されている。
 機械的強度に優れた樹脂としてはポリイミド樹脂が知られている。ポリイミド樹脂は分子鎖の剛直性、共鳴安定化、強い化学結合によって、機械的強度に優れ、さらに熱安定性及び耐溶媒性にも優れる有用なエンジニアリングプラスチックである。しかしながら、一般的にポリイミド樹脂は分解温度より低い温度には融点を有しておらず、熱可塑性を示さない。したがって、上述した熱可塑性樹脂と比較すると、ポリイミド樹脂は繊維材料との複合化が難しく、複合材が製造できたとしても、その複合材の成形加工性が低いという難点がある。
 ポリイミド樹脂の中には熱可塑性を示すポリイミド樹脂も存在し、そのようなポリイミド樹脂としてはAurum(登録商標)等が知られている(非特許文献1参照)。構造中に柔軟なエーテル結合とメタ構造を複数持たせることで、剛直な全芳香族ポリイミドでありながら、通常観測されることは難しい融点を分解温度より低い温度に付与することに成功している。しかしながら柔軟な構造を多数取り入れているものの、その融点はポリイミド特有の高い値(388℃)であり、特に成形の際には400℃を超えるような高温を必要とし、装置上の制約やハンドリング性としては未だ難点があると言える。
 成形性の改善のため、ポリイミドの融点を下げる取り組みは幾つかあるが、実際問題としては、融点を低下させるとガラス転移温度も低下し、ポリイミド特有の高ガラス転移温度という特徴は失われることとなる。融点とガラス転移温度は経験則として、ある一定の関係を持つために(一般的には絶対温度表記で、『ガラス転移温度/融点=2/3』、程度に該当するものが多い)、成形性を上げるために融点を下げると耐熱性の基本要因の一つであるガラス転移温度も低下するのが通常である。
 例えば、ポリイミド樹脂の融点を低くする方法の一つとして、原料ジアミンとして長直鎖の脂肪族ジアミンを使用する方法がある(非特許文献2)。これによりポリイミド樹脂の剛直性が低下するため、融点も低くなる。しかしながら、先述した一般則に従い、融点の低下とともにガラス転移温度も大きく低下し、ポリイミド特有の高ガラス転移温度という特徴は失われることとなる。更に、脂肪族ジアミンを主成分とする原料ジアミンを用いたポリイミド樹脂の合成は困難であるという問題もある。
特開2005-28524号公報 特開平7-173300号公報 特開2013-10255号公報 特開2005-249952号公報
"オーラム技術資料/G-06 AURUMの射出成形条件"、[online]、2004年1月15日、[平成25年6月28日検索]、インターネット<URL:http://jp.mitsuichem.com/info/aurum/aurum#pdf/G#06.pdf> Macromol.Rapid.Commun.,885,26,2005 日本ポリイミド・芳香族系高分子研究会編「新訂 最新ポリイミド 基礎と応用」、株式会社エヌ・ティー・エス、2010年8月発行、p.175-176
 本発明の第一の目的は、成形加工が容易であり、かつ耐熱性に優れ、所望の性能、例えば機械的強度、難燃性、意匠性、摺動性、耐熱老化性、導電性等を有する成形体を作製しうるポリイミド樹脂組成物を提供することにある。
 本発明の第二の目的は、従来技術における上記したような課題を解決する、新規なポリイミド樹脂-繊維複合材を提供することにある。
 本発明者らは、特定のポリイミド樹脂と、添加剤とを含有するポリイミド樹脂組成物とすることで、上記第一の課題を解決できることを見いだした。
 すなわち第一の発明は、下記式(1)で示される繰り返し構成単位及び下記式(2)で示される繰り返し構成単位を含み、式(1)の繰り返し構成単位と式(2)の繰り返し構成単位の合計に対する式(1)の繰り返し構成単位の含有比が40~70モル%であるポリイミド樹脂(A)と、添加剤(B)とを含有するポリイミド樹脂組成物を提供する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
(R1は少なくとも1つの脂環式炭化水素構造を含む炭素数6~22の2価の基である。R2は炭素数5~20の2価の鎖状脂肪族基である。X1及びX2は、それぞれ独立に、少なくとも1つの芳香環を含む炭素数6~22の4価の基である。)
 また本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、特定の異なるポリイミド構成単位を特定の比率で組み合わせてなるポリイミド樹脂を繊維材料に含浸してなる複合材が、上記第二の課題を解決できることを見出した。
 すなわち第二の発明は、前記式(1)で示される繰り返し構成単位及び前記式(2)で示される繰り返し構成単位を含み、式(1)の繰り返し構成単位と式(2)の繰り返し構成単位の合計に対する式(1)の繰り返し構成単位の含有比が40~70モル%であるポリイミド樹脂(A)を繊維材料(C)に含浸してなる複合材、を提供する。
 本発明においては、ポリイミド樹脂が特定の異なるポリイミド構成単位を特定の比率で含むため、例えば、360℃以下の低融点かつ170℃以上(好ましくは200℃以上)の高ガラス転移温度を有する。ポリイミド樹脂がこのような特異な性能を有することにより、成形加工が容易であり、かつ耐熱性に優れる成形体を作製しうるポリイミド樹脂組成物を提供できる。また該ポリイミド樹脂組成物に各種添加剤を添加することで、所望の性能、例えば機械的強度、難燃性、意匠性、摺動性、耐熱老化性、導電性等を付与することができる。
 また本発明においては、上記特定のポリイミド樹脂を用いることで、従来の一般的なポリイミド樹脂を用いた場合と比較して、繊維材料との複合化が容易であり、かつ、複合材にリサイクル性及び成形加工性を付与することが可能となる。さらに、ポリオレフィン樹脂やポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂を用いた複合材と比較すると、本発明の複合材は、耐熱性と機械的強度に非常に優れている。
製造例5のオリゴイミド環状体のFD-MSスペクトルを示す図である。
[ポリイミド樹脂組成物]
 第一の発明である本発明のポリイミド樹脂組成物は、下記式(1)で示される繰り返し構成単位及び下記式(2)で示される繰り返し構成単位を含み、式(1)の繰り返し構成単位と式(2)の繰り返し構成単位の合計に対する式(1)の繰り返し構成単位の含有比が40~70モル%であるポリイミド樹脂(A)と、添加剤(B)とを含有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(R1は少なくとも1つの脂環式炭化水素構造を含む炭素数6~22の2価の基である。R2は炭素数5~20の2価の鎖状脂肪族基である。X1及びX2は、それぞれ独立に、少なくとも1つの芳香環を含む炭素数6~22の4価の基である。)
<ポリイミド樹脂(A)>
 ポリイミド樹脂(A)は、前記式(1)で示される繰り返し構成単位及び前記式(2)で示される繰り返し構成単位を含み、式(1)の繰り返し構成単位と式(2)の繰り返し構成単位の合計に対する式(1)の繰り返し構成単位の含有比が40~70モル%である。ポリイミド樹脂(A)は特定の異なるポリイミド構成単位を、特定の比率で組み合わせてなるため、例えば、360℃以下の低融点でありながら、170℃以上(好ましくは200℃以上)の高ガラス転移温度を有する特異な性能を有する。したがってポリイミド樹脂(A)を用いると、熱可塑性を有さない通常のポリイミド樹脂や、ガラス転移温度の低い熱可塑性樹脂を用いた場合とは異なり、易成形加工性及び高耐熱性を兼ね備えた樹脂組成物が得られる。
 ポリイミド樹脂(A)は成形加工性に優れ、加熱溶融時に添加剤(B)を添加できる。そのため添加剤(B)を含む樹脂組成物を容易に調製することができる。
 また、添加剤(B)が充填剤(b1)を含む場合には、該樹脂組成物を用いて得られる成形体は機械的強度が高く、高温でも高い機械的強度を維持できる。添加剤(B)が難燃剤(b2)を含む場合には、該樹脂組成物を用いて得られる成形体は難燃性にも優れるものとなる。添加剤(B)が着色剤(b3)を含む場合には、ポリイミド樹脂(A)が比較的低温での成形が可能であることから着色剤の選択範囲も広く、色相調整や意匠性の付与が容易である。更に、ポリイミド樹脂(A)は全芳香族系ポリイミド樹脂と比較して着色が少ないため、色再現性にも優れる。
 添加剤(B)が摺動性改良剤(b4)を含む場合には、該樹脂組成物を用いて得られる成形体は高い摺動特性を有するものとなる。また添加剤(B)が酸化防止剤(b5)を含む場合には、該樹脂組成物を用いて得られる成形体は耐熱老化性にも優れるものとなる。添加剤(B)が導電剤(b6)を含む場合には、該樹脂組成物を用いて得られる成形体は所望の導電性を有する。
 式(1)の繰り返し構成単位について、以下に詳述する。
 R1は少なくとも1つの脂環式炭化水素構造を含む炭素数6~22の2価の基である。ここで、脂環式炭化水素構造とは、脂環式炭化水素化合物から誘導される環を意味し、該脂環式炭化水素化合物は、飽和であっても不飽和であってもよく、単環であっても多環であってもよい。
 脂環式炭化水素構造としては、シクロヘキサン環等のシクロアルカン環、シクロヘキセン等のシクロアルケン環、ノルボルナン環等のビシクロアルカン環、及びノルボルネン等のビシクロアルケン環が例示されるが、これらに限定されるわけではない。これらの中でも、好ましくはシクロアルカン環、より好ましくは炭素数4~7のシクロアルカン環、さらに好ましくはシクロヘキサン環である。
 R1の炭素数は6~22であり、好ましくは8~17である。
 R1は脂環式炭化水素構造を少なくとも1つ含み、好ましくは1~3個含む。
 R1は、好ましくは下記式(R1-1)又は(R1-2)で表される2価の基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(m11及びm12は、それぞれ独立に、0~2の整数であり、好ましくは0又は1である。m13~m15は、それぞれ独立に、0~2の整数であり、好ましくは0又は1である。)
 R1は、特に好ましくは下記式(R1-3)で表される2価の基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 なお、上記の式(R1-3)で表される2価の基において、2つのメチレン基のシクロヘキサン環に対する位置関係はシスであってもトランスであってもよく、またシスとトランスの比は如何なる値でもよい。
 X1は少なくとも1つの芳香環を含む炭素数6~22の4価の基である。前記芳香環は単環でも縮合環でもよく、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、及びテトラセン環が例示されるが、これらに限定されるわけではない。これらの中でも、好ましくはベンゼン環及びナフタレン環であり、より好ましくはベンゼン環である。
 X1の炭素数は6~22であり、好ましくは6~18である。
 X1は芳香環を少なくとも1つ含み、好ましくは1~3個含む。
 X1は、好ましくは下記式(X-1)~(X-4)のいずれかで表される4価の基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
(R11~R18は、それぞれ独立に、炭素数1~4のアルキル基である。p11~p13は、それぞれ独立に、0~2の整数であり、好ましくは0である。p14、p15、p16及びp18は、それぞれ独立に、0~3の整数であり、好ましくは0である。p17は0~4の整数であり、好ましくは0である。L11~L13は、それぞれ独立に、単結合、エーテル基、カルボニル基又は炭素数1~4のアルキレン基である。)
 なお、X1は少なくとも1つの芳香環を含む炭素数6~22の4価の基であるので、式(X-2)におけるR12、R13、p12及びp13は、式(X-2)で表される4価の基の炭素数が6~22の範囲に入るように選択される。
 同様に、式(X-3)におけるL11、R14、R15、p14及びp15は、式(X-3)で表される4価の基の炭素数が6~22の範囲に入るように選択され、式(X-4)におけるL12、L13、R16、R17、R18、p16、p17及びp18は、式(X-4)で表される4価の基の炭素数が6~22の範囲に入るように選択される。
 X1は、特に好ましくは下記式(X-5)又は(X-6)で表される4価の基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 次に、式(2)の繰り返し構成単位について、以下に詳述する。
 R2は炭素数5~20(好ましくは炭素数5~16、より好ましくは炭素数5~12)の2価の鎖状脂肪族基である。ここで、鎖状脂肪族基とは、鎖状脂肪族化合物から誘導される基を意味し、該鎖状脂肪族化合物は、飽和であっても不飽和であってもよく、直鎖状であっても分岐状であってもよく、酸素原子等のヘテロ原子を含んでいてもよい。
 R2は、好ましくは炭素数5~20のアルキレン基であり、より好ましくは炭素数5~16、更に好ましくは炭素数5~12のアルキレン基であり、なかでも好ましくは炭素数6~10のアルキレン基である。前記アルキレン基は、直鎖アルキレン基であっても分岐アルキレン基であってもよいが、好ましくは直鎖アルキレン基である。
 R2は、特に好ましくはヘキサメチレン基である。
 また、R2の別の好適な様態として、エーテル基を含む炭素数5~20(好ましくは炭素数5~16、より好ましくは炭素数5~12)の2価の鎖状脂肪族基が挙げられる。その中でも好ましくは下記式(R2-1)又は(R2-2)で表される2価の基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(m21及びm22は、それぞれ独立に、1~19の整数であり、好ましくは1~15、より好ましくは1~11、更に好ましくは2~6である。m23~m25は、それぞれ独立に、1~18の整数であり、好ましくは1~14、より好ましくは1~10、更に好ましくは2~4である。)
 なお、R2は炭素数5~20(好ましくは炭素数5~16、より好ましくは炭素数5~12)の2価の鎖状脂肪族基であるので、式(R2-1)におけるm21及びm22は、式(R2-1)で表される2価の基の炭素数が5~20(好ましくは炭素数5~16、より好ましくは炭素数5~12)の範囲に入るように選択される。すなわち、m21+m22は5~20(好ましくは5~16、より好ましくは5~12)である。
 同様に、式(R2-2)におけるm23~m25は、式(R2-2)で表される2価の基の炭素数が5~20(好ましくは炭素数5~16、より好ましくは炭素数5~12)の範囲に入るように選択される。すなわち、m23+m24+m25は5~20(好ましくは5~16、より好ましくは5~12)である。
 X2は、式(1)におけるX1と同様に定義され、好ましい様態も同様である。
 式(1)の繰り返し構成単位と式(2)の繰り返し構成単位の合計に対する、式(1)の繰り返し構成単位の含有比は40~70モル%である。式(1)の繰り返し構成単位の含有比が上記範囲である場合、ポリイミド樹脂(A)の半結晶化時間は60秒以下と結晶化速度が速く、一般的な射出成型サイクルにおいても、本発明におけるポリイミド樹脂(A)を十分に結晶化させ得ることが可能となる。式(1)の繰り返し構成単位と式(2)の繰り返し構成単位の合計に対する、式(1)の繰り返し構成単位の含有比は、好ましくは40~60モル%である。
 ポリイミド樹脂(A)を構成する全繰り返し単位に対する、式(1)の繰り返し構成単位と式(2)の繰り返し構成単位の合計の含有比は、好ましくは50~100モル%、より好ましくは75~100モル%、更に好ましくは80~100モル%、より更に好ましくは85~100モル%である。
 ポリイミド樹脂(A)は、さらに、下記式(3)の繰り返し構成単位を含有してもよい。その場合、式(1)の繰り返し構成単位と式(2)の繰り返し構成単位の合計に対する、式(3)の繰り返し構成単位の含有比は、好ましくは25モル%以下である。一方で、下限は特に限定されず、0モル%を超えていればよい。
 前記含有比は、耐熱性の向上という観点からは、好ましくは5モル%以上、より好ましくは10モル%以上であり、一方で結晶性を維持する観点からは、好ましくは20モル%以下、より好ましくは15モル%以下である。
(R3は少なくとも1つの芳香環を含む炭素数6~22の2価の基である。X3は少なくとも1つの芳香環を含む炭素数6~22の4価の基である。)
 R3は少なくとも1つの芳香環を含む炭素数6~22の2価の基である。前記芳香環は単環でも縮合環でもよく、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、及びテトラセン環が例示されるが、これらに限定されるわけではない。これらの中でも、好ましくはベンゼン環及びナフタレン環であり、より好ましくはベンゼン環である。
 R3の炭素数は6~22であり、好ましくは6~18である。
 R3は芳香環を少なくとも1つ含み、好ましくは1~3個含む。
 また、前記芳香環には1価もしくは2価の電子求引性基が結合していてもよい。1価の電子求引性基としてはニトロ基、シアノ基、p-トルエンスルホニル基、ハロゲン、ハロゲン化アルキル基、フェニル基、アシル基などが挙げられる。2価の電子求引性基としては、フッ化アルキレン基(例えば-C(CF32-、-(CF2p-(ここで、pは1~10の整数である))のようなハロゲン化アルキレン基のほかに、-CO-、-SO2-、-SO-、-CONH-、-COO-などが挙げられる。
 R3は、好ましくは下記式(R3-1)又は(R3-2)で表される2価の基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
(m31及びm32は、それぞれ独立に、0~2の整数であり、好ましくは0又は1である。m33及びm34は、それぞれ独立に、0~2の整数であり、好ましくは0又は1である。R21、R22、及びR23は、それぞれ独立に、炭素数1~4のアルキル基、炭素数2~4のアルケニル基、又は炭素数2~4のアルキニル基である。p21、p22及びp23は0~4の整数であり、好ましくは0である。L21は、単結合、エーテル基、カルボニル基又は炭素数1~4のアルキレン基である。)
 なお、R3は少なくとも1つの芳香環を含む炭素数6~22の2価の基であるので、式(R3-1)におけるm31、m32、R21及びp21は、式(R3-1)で表される2価の基の炭素数が6~22の範囲に入るように選択される。
 同様に、式(R3-2)におけるL21、m33、m34、R22、R23、p22及びp23は、式(R3-2)で表される2価の基の炭素数が12~22の範囲に入るように選択される。
 X3は、式(1)におけるX1と同様に定義され、好ましい様態も同様である。
 ポリイミド樹脂(A)を構成する全繰り返し構成単位に対する、式(3)の繰り返し構成単位の含有比は、25モル%以下であることが好ましい。一方で、下限は特に限定されず、0モル%を超えていればよい。
 前記含有比は、耐熱性の向上という観点からは、好ましくは5モル%以上、より好ましくは7モル%以上であり、一方で結晶性を維持する観点からは、好ましくは20モル%以下、より好ましくは15モル%以下である。
 本発明において、ポリイミド樹脂(A)は、さらに、下記式(4)で示される繰り返し構成単位を含有してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
(R4は-SO2-又は-Si(Rx)(Ry)O-を含む2価の基であり、Rx及びRyはそれぞれ独立に、炭素数1~3の鎖状脂肪族基又はフェニル基を表す。X4は少なくとも1つの芳香環を含む炭素数6~22の4価の基である。)
 ポリイミド樹脂(A)は、例えば360℃以下の融点を有し、かつ170℃以上(好ましくは200℃以上)のガラス転移温度を有することが好ましい。
 ポリイミド樹脂(A)は、示差走査型熱量計にて溶融後に10℃/min以上の冷却速度で降温させた際に観測される結晶化発熱ピークの熱量が、5mJ/mg以上であることが好ましい。
 ポリイミド樹脂(A)は、テトラカルボン酸成分とジアミン成分とを反応させることにより製造することができ、該テトラカルボン酸成分は少なくとも1つの芳香環を含むテトラカルボン酸及び/又はその誘導体を含有し、該ジアミン成分は少なくとも1つの脂環式炭化水素構造を含むジアミン及び鎖状脂肪族ジアミンを含有する。
 少なくとも1つの芳香環を含むテトラカルボン酸は4つのカルボキシル基が直接芳香環に結合した化合物であることが好ましく、構造中にアルキル基を含んでいてもよい。また前記テトラカルボン酸は、炭素数6~26であるものが好ましい。前記テトラカルボン酸としては、ピロメリット酸、2,3,5,6-トルエンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸等が好ましい。これらの中でもピロメリット酸がより好ましい。
 少なくとも1つの芳香環を含むテトラカルボン酸の誘導体としては、少なくとも1つの芳香環を含むテトラカルボン酸の無水物又はアルキルエステル体が挙げられる。前記テトラカルボン酸誘導体は、炭素数6~38であるものが好ましい。テトラカルボン酸の無水物としては、ピロメリット酸一無水物、ピロメリット酸二無水物、2,3,5,6-トルエンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。テトラカルボン酸のアルキルエステル体としては、ピロメリット酸ジメチル、ピロメリット酸ジエチル、ピロメリット酸ジプロピル、ピロメリット酸ジイソプロピル、2,3,5,6-トルエンテトラカルボン酸ジメチル、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸ジメチル、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジメチル、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸ジメチル、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸ジメチル等が挙げられる。上記テトラカルボン酸のアルキルエステル体において、アルキル基の炭素数は1~3が好ましい。
 少なくとも1つの芳香環を含むテトラカルボン酸及び/又はその誘導体は、上記から選ばれる少なくとも1つの化合物を単独で用いてもよく、2つ以上の化合物を組み合わせて用いてもよい。
 少なくとも1つの脂環式炭化水素構造を含むジアミンの炭素数は6~22が好ましく、例えば、1,2-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,2-シクロヘキサンジアミン、1,3-シクロヘキサンジアミン、1,4-シクロヘキサンジアミン、4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,4’-メチレンビス(2-メチルシクロヘキシルアミン)、カルボンジアミン、リモネンジアミン、イソフォロンジアミン、ノルボルナンジアミン、ビス(アミノメチル)トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,4’-ジアミノジシクロヘキシルプロパン等が好ましい。これらの化合物を単独で用いてもよく、これらから選ばれる2つ以上の化合物を組み合わせて用いてもよい。これらのうち、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサンが好適に使用できる。なお、脂環式炭化水素構造を含むジアミンは一般的には構造異性体を持つが、シス体/トランス体の比率は限定されない。
 鎖状脂肪族ジアミンは、直鎖状であっても分岐状であってもよく、炭素数は5~20が好ましく、5~16がより好ましく、5~12が更に好ましい。また、鎖部分の炭素数が5~20であれば、その間にエーテル結合を含んでいてもよい。鎖状脂肪族ジアミンとして例えば1,5-ペンタメチレンジアミン、1,6-ヘキサメチレンジアミン、1,7-ヘプタメチレンジアミン、1,8-オクタメチレンジアミン、1,9-ノナメチレンジアミン、1,10-デカメチレンジアミン、1,11-ウンデカメチレンジアミン、1,12-ドデカメチレンジアミン、1,13-トリデカメチレンジアミン、1,14-テトラデカメチレンジアミン、1,16-ヘキサデカメチレンジアミン、2,2’-(エチレンジオキシ)ビス(エチレンアミン)等が好ましい。
 鎖状脂肪族ジアミンは本発明の範囲内であれば1種類あるいは複数を混合して使用してもよい。これらのうち、炭素数が6~10の鎖状脂肪族ジアミンが好適に使用でき、特に1,6-ヘキサメチレンジアミンが好適に使用できる。
 ポリイミド樹脂(A)を製造する際、少なくとも1つの脂環式炭化水素構造を含むジアミンと鎖状脂肪族ジアミンの合計量に対する、少なくとも1つの脂環式炭化水素構造を含むジアミンの仕込み量のモル比は40~70モル%であることが好ましい。
 また、上記ジアミン成分中に、少なくとも1つの芳香環を含むジアミンを含有してもよい。少なくとも1つの芳香環を含むジアミンの炭素数は6~22が好ましく、例えば、オルトキシリレンジアミン、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン、1,2-ジエチニルベンゼンジアミン、1,3-ジエチニルベンゼンジアミン、1,4-ジエチニルベンゼンジアミン、1,2-ジアミノベンゼン、1,3-ジアミノベンゼン、1,4-ジアミノベンゼン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、α,α’-ビス(4-アミノフェニル)1,4-ジイソプロピルベンゼン、α,α’-ビス(3-アミノフェニル)-1,4-ジイソプロピルベンゼン、2,2-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,6-ジアミノナフタレン、1,5-ジアミノナフタレン等が挙げられる。
 上記において、少なくとも1つの脂環式炭化水素構造を含むジアミンと鎖状脂肪族ジアミンの合計量に対する、少なくとも1つの芳香環を含むジアミンの仕込み量のモル比は、25モル%以下であることが好ましい。一方で、下限は特に限定されず、0モル%を超えていればよい。
 前記モル比は、耐熱性の向上という観点からは、好ましくは5モル%以上、より好ましくは10モル%以上であり、一方で結晶性を維持する観点からは、好ましくは20モル%以下、より好ましくは15モル%以下である。
 また、前記モル比は、ポリイミド樹脂(A)の着色を少なくする観点からは、好ましくは12モル%以下、より好ましくは10モル%以下、更に好ましくは5モル%以下、より更に好ましくは0モル%である。
 ポリイミド樹脂(A)を製造する際、前記テトラカルボン酸成分と前記ジアミン成分の仕込み量比は、テトラカルボン酸成分1モルに対してジアミン成分が0.9~1.1モルであることが好ましい。
 またポリイミド樹脂(A)を製造する際、前記テトラカルボン酸成分、前記ジアミン成分の他に、末端封止剤を混合してもよい。末端封止剤としては、モノアミン類及びジカルボン酸類から選ばれる1種以上が好ましい。導入される末端封止剤の仕込み量としては、芳香族テトラカルボン酸及び/又はその誘導体1モルに対して0.0001~0.1モルが好ましく、0.001~0.06モルがより好ましい。
 モノアミン類末端封止剤としては、例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ベンジルアミン、4-メチルベンジルアミン、4-エチルベンジルアミン、4-ドデシルベンジルアミン、3-メチルベンジルアミン、3-エチルベンジルアミン、アニリン、3-メチルアニリン、4-メチルアニリン等が挙げられる。これらのうち、ベンジルアミン、アニリンが好ましい。
 ジカルボン酸類末端封止剤としては、ジカルボン酸類が好ましく、その一部が閉環していてもよい。例えば、フタル酸、無水フタル酸、4-クロロフタル酸、テトラフルオロフタル酸、2,3-ベンゾフェノンジカルボン酸、3,4-ベンゾフェノンジカルボン酸、シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸、シクロペンタン-1,2-ジカルボン酸、4-シクロへキセン-1,2-ジカルボン酸等が挙げられる。これらのうち、フタル酸、無水フタル酸が好ましい。
 ポリイミド樹脂(A)を製造するための重合方法としては、ポリイミド樹脂を製造するための公知の重合方法が適用でき、特に限定されないが、例えば溶液重合、溶融重合、固相重合、懸濁重合法等が挙げられる。この中で特に有機溶媒を用いた高温条件下における懸濁重合が好ましい。高温条件下における懸濁重合を行う際は、150℃以上で重合を行うのが好ましく、180~250℃で行うのがより好ましい。重合時間は使用するモノマーにより適宜変更するが、0.5~6時間程度行うのが好ましい。
 ポリイミド樹脂(A)の製造方法としては、前記テトラカルボン酸成分と前記ジアミン成分とを、下記式(I)で表されるアルキレングリコール系溶媒を含む溶媒の存在下で反応させる工程を含むことが好ましい。これにより、粉末状のポリイミド樹脂を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
(Ra1は水素原子又は炭素数1~4のアルキル基であり、Ra2は炭素数2~6の直鎖のアルキレン基であり、nは1~3の整数である。)
 均一な粉末状のポリイミド樹脂を得るには、ワンポットの反応において(1)ポリアミド酸を均一に溶解させる、あるいはナイロン塩を均一に分散させる、(2)ポリイミド樹脂を全く溶解、膨潤させない、の二つの特性が溶媒に備わっていることが望ましいと考えられる。上記式(I)で表されるアルキレングリコール系溶媒を含む溶媒はこの2つの特性を概ね満たしている。
 前記アルキレングリコール系溶媒は、常圧において高温条件で重合反応を可能にする観点から、好ましくは140℃以上、より好ましくは160℃以上、さらに好ましくは180℃以上の沸点を有する。
 式(I)中のRa1は水素原子又は炭素数1~4のアルキル基であり、好ましくは炭素数1~4のアルキル基であり、より好ましくはメチル基又はエチル基である。
 式(I)中のRa2は炭素数2~6の直鎖のアルキレン基であり、好ましくは炭素数2~3の直鎖のアルキレン基であり、より好ましくはエチレン基である。
 式(I)中のnは1~3の整数であり、好ましくは2又は3である。
 前記アルキレングリコール系溶媒の具体例としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(別名:2-(2-メトキシエトキシ)エタノール)、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(別名:2-(2-エトキシエトキシ)エタノール)、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノイソブチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、エチレングリコールモノイソブチルエーテル、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール等が挙げられる。これら溶媒を単独で用いてもよく、これらから選ばれる2つ以上の溶媒を組み合わせて用いてもよい。これら溶媒のうち、好ましくは2-(2-メトキシエトキシ)エタノール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、2-(2-エトキシエトキシ)エタノール及び1,3-プロパンジオールであり、より好ましくは2-(2-メトキシエトキシ)エタノール及び2-(2-エトキシエトキシ)エタノールである。
 溶媒中における前記アルキレングリコール系溶媒の含有量は、好ましくは30質量%以上、より好ましくは50質量%以上、さらに好ましくは75質量%以上、特に好ましくは95質量%以上である。溶媒は、前記アルキレングリコール系溶媒のみからなっていてもよい。
 溶媒が、前記アルキレングリコール系溶媒とそれ以外の溶媒を含む場合、当該「それ以外の溶媒」の具体例としては水、ベンゼン、トルエン、キシレン、アセトン、ヘキサン、ヘプタン、クロロベンゼン、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジエチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジエチルホルムアミド、N-メチルカプロラクタム、ヘキサメチルホスホルアミド、テトラメチレンスルホン、ジメチルスルホキシド、o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール、フェノール、p-クロルフェノール、2-クロル-4-ヒドロキシトルエン、ジグライム、トリグライム、テトラグライム、ジオキサン、γ-ブチロラクトン、ジオキソラン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2-ジクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタン、ジブロモメタン、トリブロモメタン、1,2-ジブロモエタン、1,1,2-トリブロモエタン等が挙げられる。これら溶媒を単独で用いてもよく、これらから選ばれる2つ以上の溶媒を組み合わせて用いてもよい。
 なお、溶媒中にγ-ブチロラクトンが5~35質量%含まれると、得られるポリイミド樹脂(A)の色相が改善される点で好ましい。
 ポリイミド樹脂(A)の好適な製造方法としては、例えば、上記アルキレングリコール系溶媒を含む溶媒中にテトラカルボン酸成分を含ませてなる溶液(a)と、前記アルキレングリコール系溶媒を含む溶媒中にジアミン成分を含ませてなる溶液(b)を別々に調製した後、溶液(a)に対し溶液(b)を添加して又は溶液(b)に対し溶液(a)を添加して、ポリアミド酸を含有する溶液(c)を調製し、次いで、前記溶液(c)を加熱することにより前記ポリアミド酸をイミド化して、ポリイミド樹脂を合成する方法が挙げられる。
 テトラカルボン酸成分とジアミン成分との反応は、常圧下又は加圧下のいずれで行うこともできるが、常圧下であれば耐圧性容器を必要としない点で、常圧下で行われることが好ましい。
 また、ポリイミド樹脂(A)中の副生成物の量を低減する観点からは、ポリイミド樹脂(A)の製造方法は、テトラカルボン酸成分がテトラカルボン酸二無水物を含み;前記のテトラカルボン酸成分とジアミン成分とを反応させる工程が、前記テトラカルボン酸成分と前記アルキレングリコール系溶媒とを含む溶液(a)に、前記ジアミン成分と前記アルキレングリコール系溶媒とを含む溶液(b)を添加することで、ポリアミド酸を含有する溶液(c)を調製する工程(i)、及び前記溶液(c)を加熱して前記ポリアミド酸をイミド化することにより、ポリイミド樹脂を得る工程(ii)を含み;前記工程(i)において、前記テトラカルボン酸成分1molに対する単位時間当たりの前記ジアミン成分の添加量が0.1mol/min以下となるように、前記溶液(a)に前記溶液(b)を添加する、ことが好ましい。
<添加剤(B)>
 本発明のポリイミド樹脂組成物は、ポリイミド樹脂(A)に所望の性能を付与する観点から、添加剤(B)を含有する。ポリイミド樹脂(A)が本来有する性質を利用しつつ、機械的強度、難燃性、意匠性、摺動性、耐熱老化性、導電性等の各種性能を付与する観点から、添加剤(B)は、充填剤(b1)、難燃剤(b2)、着色剤(b3)、摺動性改良剤(b4)、酸化防止剤(b5)、及び導電剤(b6)から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
 ポリイミド樹脂組成物中の添加剤(B)の含有量は、添加剤の効果を発現させ、かつポリイミド樹脂(A)が有する成形加工性及び耐熱性を維持する観点から、好ましくは0.0001~80質量%、より好ましくは0.001~70質量%、更に好ましくは0.01~65質量%である。なお「添加剤(B)の含有量」とは、(b1)~(b6)の合計含有量を意味する。
〔充填剤(b1)〕
 本発明のポリイミド樹脂組成物は、添加剤(B)として充填剤(b1)を用いることで、ポリイミド樹脂(A)を強化し、優れた耐熱性及び機械的強度を付与することができる。
 充填剤(b1)の形状は特に限定されるものではなく、粒状、板状、及び繊維状の充填剤のいずれも用いることができる。粒状又は板状充填剤の粒径は、ポリイミド樹脂組成物の用途等に応じて適宜選択することができるが、ポリイミド樹脂組成物の成形加工性、及び成形体の機械的強度向上の観点から、平均粒径は好ましくは0.1~200μm、より好ましくは0.5~100μmの範囲である。
 繊維状充填剤の繊維形状としては特に制限はないが、クロス状、マット状、集束切断状、短繊維、フィラメント状、及びウィスカー等が挙げられる。また、優れた耐熱性及び機械的強度を付与する観点から、繊維形状としては平均繊維長さ0.005~6mm、平均繊維径0.005~100μmの範囲のものが好ましい。
 充填剤(b1)としては、無機充填剤及び有機充填剤のいずれも用いることができるが、耐熱性及び機械的強度の観点からは無機充填剤が好ましい。
 なお、繊維状充填剤の平均繊維長の測定方法は、特に限定されるものではないが、例えば樹脂組成物をヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)、濃硫酸等に溶解させ、ポリイミド樹脂を溶解させた後に残る繊維の長さを測ればよい。目視あるいは光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡(SEM)等により観察し、直接又は間接的に測定することが可能である。
 無機充填剤のうち粒状又は板状の無機充填剤としては、シリカ、アルミナ、カオリナイト、ワラストナイト、マイカ、タルク、クレー、セリサイト、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、酸化カルシウム、炭化ケイ素、三硫化アンチモン、硫化錫、硫化銅、硫化鉄、硫化ビスマス、硫化亜鉛、金属粉末、ガラスパウダー、ガラスフレーク、ガラスビーズ等が挙げられる。繊維状無機充填剤としては、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、グラファイト繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化ホウ素繊維、窒化珪素繊維、ホウ素繊維、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウイスカー、マグネシウム系ウィスカー、珪素系ウィスカー等が挙げられる。炭素繊維としてはポリアクリロニトリル系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等が挙げられる。
 これらの無機充填剤は、表面処理を施したものでもよい。
 有機充填剤のうち粒状の有機充填剤としては、架橋アクリル樹脂粒子、全芳香族ポリアミド粒子、本発明のポリイミド樹脂(A)以外のポリイミド樹脂粒子等が挙げられる。
 繊維状有機充填剤としては、有機合成繊維、天然繊維等が挙げられ、耐熱性及び機械的強度の点から、有機合成繊維が好ましい。有機合成繊維としては、アクリル繊維、ポリアミド繊維、全芳香族ポリアミド繊維、本発明のポリイミド樹脂(A)以外のポリイミド繊維等が挙げられる。耐熱性及び機械的強度を向上させる観点から、アクリル繊維、ポリ(ベンズイミダゾール)繊維及び全芳香族ポリイミド繊維から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
 上記充填剤(b1)は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
 上記のうち、本発明に用いられる充填剤(b1)は、シリカ、アルミナ、カオリナイト、ワラストナイト、マイカ、タルク、クレー、セリサイト、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、ガラスビーズ、ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウイスカー、マグネシウム系ウィスカー、珪素系ウィスカー、アクリル繊維、ポリ(ベンズイミダゾール)繊維、及び全芳香族ポリイミド繊維から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、シリカ、アルミナ、カオリナイト、ワラストナイト、マイカ、タルク、クレー、セリサイト、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、ガラスビーズ、ガラス繊維、炭素繊維、及びアルミナ繊維から選ばれる少なくとも1種がより好ましく、タルク、ガラス繊維、炭素繊維、及びマイカから選ばれる少なくとも1種が更に好ましく、タルク、ガラス繊維、及び炭素繊維から選ばれる少なくとも1種がより更に好ましい。
 ポリイミド樹脂組成物中の充填剤(b1)の含有量は、ポリイミド樹脂組成物中、好ましくは0.1~70質量%、より好ましくは1~50質量%、更に好ましくは5~30質量%である。ポリイミド樹脂組成物中の充填剤(b1)の含有量が0.1質量%以上であれば、ポリイミド樹脂組成物に耐熱性及び機械的強度を付与できる。また、70質量%以下であれば、優れた耐熱性及び機械的強度を付与しつつ、ポリイミド樹脂組成物の成形加工性を維持できる。
〔難燃剤(b2)〕
 本発明のポリイミド樹脂組成物は、添加剤(B)として難燃剤(b2)を用いることで、優れた難燃性を付与することができる。難燃剤(b2)としては特に制限なく用いることができ、例えば、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤、金属酸化物系難燃剤、金属水酸化物系難燃剤、金属塩系難燃剤、窒素系難燃剤、シリコーン系難燃剤、及びホウ素化合物系難燃剤等が挙げられる。
 難燃剤(b2)の形状は特に限定されるものではなく、常温で固体又は液体の難燃剤を用いることができる。本発明のポリイミド樹脂組成物は、固体状の難燃剤でも容易に添加・混合できる点で有用である。固体状の難燃剤の形状、粒径、及び平均粒子径等には特に制限はない。
 ハロゲン系難燃剤としては、臭素系難燃剤(テトラブロモビスフェノールA(TBA)、ヘキサブロモベンゼン、デカブロモジフェニルエーテル、テトラブロモエタン(TBE)、テトラブロモブタン(TBB)、ヘキサブロムシクロデカン(HBCD)等)、塩素系難燃剤(塩素化パラフィン、塩素化ポリフェニル、塩化ジフェニル、パークロロペンタシクロデカン、塩素化ナフタレン等)が挙げられる。
 リン系難燃剤としては、無機系、有機系のいずれも使用することができる。
 無機リン系難燃剤としては、赤リン、リン酸一アンモニウム、リン酸二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム等のリン酸アンモニウム類、リン酸アミド等が挙げられる。
 有機リン系難燃剤としては、ホスファゼン系化合物、リン酸エステル系化合物、縮合リン酸エステル等が挙げられる。
 ホスファゼン系化合物としては、環状フェノキシホスファゼン化合物、鎖状フェノキシホスファゼン化合物及び架橋フェノキシホスファゼン化合物が挙げられる。
 リン酸エステル系化合物としては、例えば、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、ジフェニルクレジルホスフェート、ジフェニル-2-エチルクレジルホスフェート、トリ(イソプロピルフェニル)ホスフェート、2-ナフチルジフェニルホスフェート等が挙げられる。
 縮合リン酸エステルとしては、芳香族縮合リン酸エステルが好ましく、例えば、1,3-フェニレンビス(ジキシレニルホスフェート)、ビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)及び1,3-フェニレンビス(ジフェニルホスフェート)等が挙げられる。
 上記リン系難燃剤のうち、難燃性及び耐熱性の観点から、芳香族縮合リン酸エステルが好ましい。
 市販されている有機リン系難燃剤としては、例えば、CR-733S、CR-741、PX-200、PX-201、PX-202(以上大八化学工業株式会社製、商品名、いずれも芳香族縮合リン酸エステル)、SPS-100(大塚化学株式会社製、商品名、ホスファゼン化合物)等が挙げられる。
 金属酸化物系難燃剤としては、モリブデン酸亜鉛、三酸化モリブデン、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、酸化スズ、三酸化スズ亜鉛、酸化鉄、酸化マンガン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化モリブデン、酸化コバルト、酸化ビスマス、酸化クロム、酸化ニッケル、酸化銅、酸化タングステン等が挙げられる。
 金属水酸化物系難燃剤としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト、水酸化スズ亜鉛、水酸化バリウム、水酸化カルシウム、水酸化ジルコニウム等が挙げられる。
 有機金属塩系難燃剤としては、パーフルオロアルカンスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸、ハロゲン化アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルスルホン酸、又はナフタレンスルホン酸等のアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩等が挙げられる。
 窒素系難燃剤としては、メラミン系化合物、トリアジン系化合物、シアヌル酸系化合物、イソシアヌル酸系化合物、フェノチアジン系化合物等が挙げられる。
 シリコーン系難燃剤としては、ケイ素原子を含有する有機化合物であれば特に制限がなく使用でき、例えば、オルガノシロキサン、ポリオルガノシロキサン等が挙げられる。オルガノシロキサンとしては、ジメチルシロキサン、フェニルメチルシロキサン、ジフェニルシロキサン等が挙げられる。また、ポリオルガノシロキサンとしては、前記オルガノシロキサンの単独重合体(ポリジメチルシロキサン、ポリフェニルメチルシロキサン等)及び共重合体が挙げられる。ポリオルガノシロキサンは、オリゴマーであってもよい。また、オルガノシロキサンやポリオルガノシロキサンには、分子末端や主鎖にエポキシ基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、カルボキシル基、アミノ基又は置換アミノ基(ジアルキルアミノ基など)、エーテル基、ビニル基、(メタ)アクリロイル基などの置換基を有する変性体も含まれる。
 ホウ素化合物系難燃剤としては、ホウ素酸亜鉛、メタホウ素酸亜鉛、メタホウ素酸バリウム等が挙げられる。
 上記難燃剤(b2)は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
 上記のうち、本発明に用いられる難燃剤(b2)は、難燃性向上の観点から、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤、及び金属酸化物系難燃剤から選ばれる少なくとも1種が好ましく、難燃剤自身の耐熱性、及び環境負荷低減の観点から、リン系難燃剤及び金属酸化物系難燃剤から選ばれる少なくとも1種がより好ましい。
 ポリイミド樹脂組成物中の難燃剤(b2)の含有量は、ポリイミド樹脂組成物中、好ましくは0.1~50質量%、より好ましくは1~30質量%、更に好ましくは5~30質量%である。難燃剤(b2)の含有量がポリイミド樹脂組成物中0.1質量%以上であれば、ポリイミド樹脂の難燃性を向上させることができる。また、50質量%以下であれば、ポリイミド樹脂の難燃性を向上しつつ、成形加工性、耐熱性、機械強度等の優れた特性を維持できる。
〔着色剤(b3)〕
 本発明のポリイミド樹脂組成物は、添加剤(B)として着色剤(b3)を用いることで、色相を調整し、及び所望の意匠性を付与することができる。本発明のポリイミド樹脂組成物は、比較的低温での成形が可能であることから着色剤の選択範囲も広く、色相調整や意匠性の付与が容易である点で有用である。
 着色剤(b3)は特に限定されるものではなく、顔料及び染料等を、用途及び着色目的に応じて適宜選択することができる。顔料と染料とは併用してもよい。
 顔料としては、有機顔料、無機顔料のいずれも用いることができる。
 有機顔料としては特に限定はなく、カラーインデックス(The Society of Dyers and Colourists社発行)において顔料に分類されている化合物であればよい。例えば、C.I.ピグメントイエロー1、C.I.ピグメントイエロー3、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー150、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー185等のイエロー系顔料;C.I.ピグメントレッド1、C.I.ピグメント2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド254、C.I.ピグメントレッド177等のレッド系顔料;C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー15:6等のブルー系顔料;C.I.ピグメントバイオレット23:19、C.I.ピグメントグリーン36;等が挙げられる。
 無機顔料としては特に限定はないが、カーボンブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、ボーンブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、チタンブラック等の黒色無機顔料;二酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、白雲母、リトポン、アルミナ白、モリブデン白、鉛白(炭酸亜鉛)、硫化亜鉛、硫酸亜鉛、シリカ三酸化アンチモン、燐酸チタン、炭酸鉛、水酸化鉛、塩基性モリブデン酸亜鉛、塩基性モリブデン酸カルシウム、酸化亜鉛/二酸化チタン複合酸化物、酸化アルミニウム/酸化マグネシウム複合酸化物、酸化カルシウム/酸化ジルコニウム複合酸化物等の白色無機顔料;等が挙げられる。
 黒色無機顔料の中では、黒色着色性、隠蔽性等の点から黒鉛、カーボンブラックが好ましい。黒鉛の市販品としては、BF-1AT、BF-3KT、G-6S、G-3、CMW-350、SMF、EMF、WF-15C(以上(株)中越黒鉛工業所製)等が挙げられる。黒鉛の形状としては、鱗状、土状、球状等に制限はなく、加熱により膨張化した膨張黒鉛であってもよい。また、黒鉛は天然黒鉛であっても人造黒鉛であってもよい。
 カーボンブラックの市販品としては、MAシリーズ(三菱化学(株)製);Printexシリーズ、SpecialBlackシリーズ、Color Blackシリーズ(以上エポニックデグサジャパン(株)製);Monarchシリーズ、REGALシリーズ、BLACK PEARLS480、PEARLS130、VULCAN XC72R、ELFTEX-8(以上キャボットジャパン(株)製);RAVENシリーズ(コロンビヤンカーボン社製);等が挙げられる。
 白色無機顔料の中では、白色着色性、隠蔽性等の点から二酸化チタン、硫酸カルシウム、炭酸カルシウムから選ばれる少なくとも1種が好ましく、二酸化チタンがより好ましい。二酸化チタンは、ルチル型、アナターゼ型等のいずれでもよい。
 二酸化チタンの市販品としては、TAシリーズ、TRシリーズ(以上富士チタン工業(株)製);Rシリーズ、PFシリーズ、CRシリーズ、PCシリーズ(以上石原産業(株)製)等が挙げられる。
 上記有機顔料及び無機顔料は、必要に応じ親水化処理やグラフト処理等の表面処理が行われたものでもよい。
 染料としては特に限定はなく、カラーインデックス(The Society of Dyers and Colourists社発行)において染料に分類されている化合物であればよい。例えば、赤色や青色、緑色、黄色、橙色、紫色、茶色、黒色の水溶性の酸性染料や含金属染料、塩基性染料、カチオン染料、直接染料、反応染料、及び水不溶性の分散染料や硫化染料、建染染料等が挙げられる。該染料は、有機染料、無機染料のいずれでもよい。
 上記着色剤(b3)は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
 ポリイミド樹脂組成物の色相調整及び着色付与の観点からは、着色剤(b3)は青色、緑色、黒色、及び白色の着色剤から選ばれる少なくとも1種が好ましく、青色染料、緑色染料、黒色顔料、及び白色顔料から選ばれる少なくとも1種がより好ましい。青色又は緑色の着色剤を用いれば、ポリイミド樹脂(A)由来の褐色の着色を打ち消し、良好な色相を得ることができる。また、黒色又は白色の着色剤を用いれば、ポリイミド樹脂(A)由来の着色を隠蔽することができる。
 青色又は緑色の着色剤としては、前述の顔料又は染料のうち青色又は緑色のものを用いることができる。このうち青色又は緑色の染料としては、例えば、モノアゾ系染料、トリアリールメタン系染料、フタロシアニン系染料、及びアントラキノン系染料等が挙げられる。上記のうちアントラキノン系染料が好ましい。
 青色又は緑色のアントラキノン系染料の市販品としては、マクロレックスブルーRR(ランクセス社製、商品名)、ダイアレジングリーンC、ダイアレジンブルーG、ダイアレジンブルーJ、ダイアレジンブルーN(以上三菱化学(株)製、商品名)、テトラゾールブルーRLS(サンド社製、商品名)、Solvent Blue45、Solvent Blue87等が挙げられる。
 黒色又は白色の着色剤としては、前述の顔料又は染料のうち黒色又は白色のものを用いることができる。中でも、ポリイミド樹脂(A)由来の着色を隠蔽する観点から、黒鉛、カーボンブラック、二酸化チタン、硫酸カルシウム、炭酸カルシウムから選ばれる少なくとも1種が好ましく、黒鉛及び二酸化チタンから選ばれる少なくとも1種がより好ましい。黒鉛を用いることで、更に摺動性や遮光性を付与することができる。また、二酸化チタンを用いることで、更に反射率の向上効果を付与することができる。高反射率の成形体を作製しうるポリイミド樹脂組成物はリフレクター用途などに好適である。
 以上より、ポリイミド樹脂組成物の色相調整及び着色付与の観点からは、着色剤(b3)は青色染料、緑色染料、黒鉛、カーボンブラック、二酸化チタン、硫酸カルシウム、及び炭酸カルシウムから選ばれる少なくとも1種であることが更に好ましい。
 一方、ポリイミド樹脂組成物に所望の意匠性を付与するためには、着色剤(b3)は発色性、耐候性及び耐熱性の観点から、顔料が好ましい。顔料としては前述の有機顔料、無機顔料のいずれも用いることができる。
 例えばポリイミド樹脂組成物を太陽電池基板用途に用いる場合には、着色剤(b3)として青色又は緑色の顔料を用いることが好ましい。
 ポリイミド樹脂組成物中の着色剤(b3)の含有量は、ポリイミド樹脂組成物中、好ましくは0.0001~50質量%、より好ましくは0.01~40質量%、更に好ましくは0.1~30質量%である。ポリイミド樹脂組成物中の着色剤(b3)の含有量が0.0001質量%以上であれば、ポリイミド樹脂組成物に所望の色相又は意匠性を付与できる。また、50質量%以下であれば、意匠性を付与しつつ、ポリイミド樹脂組成物の成形加工性、耐熱性、機械強度等の優れた特性を維持できる。
〔摺動性改良剤(b4)〕
 本発明のポリイミド樹脂組成物は、添加剤(B)として摺動性改良剤(b4)を用いることで、優れた摺動特性を付与することができる。
 摺動性改良剤(b4)は摺動性を改良できるものであれば特に制限はなく、公知の摺動性改良剤を用いることができる。例えば、固体潤滑剤、液体潤滑剤、及び潤滑性ポリマーから選ばれる少なくとも1種が挙げられる。本発明のポリイミド樹脂組成物は、固体状の摺動性改良剤でも容易に添加・混合できる点で有用である。
 固体状の摺動性改良剤の平均粒径は特に制限はないが、摺動性の発現、及びポリイミド樹脂組成物の成形加工性の観点から、平均粒径が0.001~200μmであることが好ましく、0.01~100μmであることがより好ましい。
 固体潤滑剤としては二硫化モリブデン、金属石鹸等が挙げられ、液体潤滑剤としては鉱油、合成油、ワックス等が挙げられる。潤滑性ポリマーとしてはフッ素系樹脂、ポリオレフィン、及び球状フェノール等が挙げられる。
 金属石鹸としては、炭素数8以上の飽和又は不飽和長鎖脂肪酸の金属塩;ドデシルベンゼンスルホン酸金属塩;等が挙げられる。炭素数8以上の飽和又は不飽和長鎖脂肪酸としては、オクチル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラウロレイン酸、ミリストレイン酸、オレイン酸、エライジン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、ガドレイン酸、及びエルカ酸等が挙げられる。また金属石鹸を構成する金属としては、リチウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、及び亜鉛等が挙げられる。
 上記金属石鹸としては、例えば、オクチル酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、リシノール酸亜鉛等が挙げられる。
 鉱油としては、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油、芳香族系鉱油、及びこれらの混合油等が挙げられる。合成油としては、分子中にエーテル基、エステル基、ケトン基、カーボネート基、ヒドロキシ基から選ばれる少なくとも1種の基を含有する含酸素有機化合物や、前記基と共にS、P、F、Cl、Si、N等のヘテロ原子を含有する含酸素有機化合物が挙げられる。合成油としての含酸素有機化合物としては、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリエーテル、ポリエステル、ポリオールエステル、カーボネート誘導体、ポリエーテルケトン、フッ素化油等が挙げられる。
 ワックスとしては、炭素数24以上のパラフィン系ワックス、炭素数26以上のオレフィン系ワックス、炭素数28以上のアルキルベンゼン、結晶質のマイクロクリスタリンワックス等の炭化水素系ワックス、植物由来のカルナウバワックス等が挙げられる。
 フッ素系樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリテトラフルオロエチレン-パーフルオロアルコキシエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン-ポリヘキサフルオロプロピレン共重合体等が挙げられる。これらのうち、摺動性向上の点から、ポリテトラフルオロエチレンが好ましい。ポリテトラフルオロエチレンの市販品としては、KT-300M、KT-400M、KT-600M、KTL-450、KTL-610、KTL-620、KTL-20N、KTL-10N、KTL-8N、KTL-4N、KTL-2N、KTL-1N、KTL-8F、KTL-500F(以上(株)喜多村製、商品名)、TF9201Z、TF9205、TF9207(以上住友スリーエム(株)製、商品名)等が挙げられる。
 フッ素系樹脂は液状あるいは固体状のいずれも用いることができるが、摺動性発現の観点からは固体状のフッ素系樹脂を用いることが好ましい。
 ポリオレフィンとしては、エチレンやα-オレフィンの単独重合体及び共重合体、酸化型ポリエチレン等の変性ポリオレフィン等が挙げられる。汎用性及び摺動性の観点から、ポリオレフィンとしてはポリエチレン及びポリプロピレンから選ばれる少なくとも1種が好ましく、ポリエチレンがより好ましい。
 ポリオレフィンの分子量には特に制限はなく、液状あるいは固体状のいずれも用いることができるが、摺動性発現の観点からは固体状のポリオレフィンを用いることが好ましい。
 球状フェノールとしては、フェノール化合物とアルデヒド化合物とを、触媒の存在下で懸濁重合させて得られた球状フェノール樹脂を硬化させたものを好適に用いることができる。
 フェノール化合物としては特に限定されないが、フェノール;クレゾール、キシレノール、エチルフェノール、イソプロピルフェノール、ブチルフェノール、p-tert-ブチルフェノール、p-tert-アミルフェノール、p-オクチルフェノール、p-ノニルフェノール、p-クミルフェノール等のアルキルフェノール;ハロゲン化フェノール、p-フェニルフェノール、アミノフェノール、ニトロフェノール、ジニトロフェノール、トリニトロフェノール、1-ナフトール、2-ナフトール等の1価のフェノール化合物;レゾルシン、アルキルレゾルシン、ピロガロール、カテコール、アルキルカテコール、ハイドロキノン、アルキルハイドロキノン、フロログルシン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ジヒドロキシナフタリン等の多価フェノール化合物が挙げられる。
 アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ポリオキシメチレン、クロラール、ヘキサメチレンテトラミン、フルフラール、グリオキザール、n-ブチルアルデヒド、カプロアルデヒド、アリルアルデヒド、ベンズアルデヒド、クロトンアルデヒド、アクロレイン、テトラオキシメチレン、フェニルアセトアルデヒド、o-トルアルデヒド、サリチルアルデヒド等が挙げられる。
 フェノール化合物とアルデヒド化合物との反応に用いられる触媒は、通常、アルカリ性触媒である。アルカリ性触媒としては特に限定されないが、例えば、アンモニア、1級アミン化合物、2級アミン化合物、及び3級アミン化合物のようなアミン系化合物、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのようなアルカリ金属の水酸化物等が挙げられる。
 球状フェノールの粒径は特に限定されないが、好ましい平均粒径は前述の通りである。
 上記摺動性改良剤(b4)は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
 上記のうち、本発明に用いられる摺動性改良剤(b4)は、二硫化モリブデン、金属石鹸、鉱油、合成油、ワックス、フッ素系樹脂、ポリオレフィン、及び球状フェノールから選ばれる少なくとも1種が好ましく、摺動性向上の観点から、フッ素系樹脂及びポリオレフィンから選ばれる少なくとも1種がより好ましく、フッ素系樹脂が更に好ましく、ポリテトラフルオロエチレンがより更に好ましい。
 ポリイミド樹脂組成物中の摺動性改良剤(b4)の含有量は、ポリイミド樹脂組成物中、好ましくは0.1~50質量%、より好ましくは5~40質量%、更に好ましくは7~25質量%である。ポリイミド樹脂組成物中の摺動性改良剤(b4)の含有量が0.1質量%以上であれば、ポリイミド樹脂組成物の摺動性を向上できる。また、50質量%以下であれば、優れた摺動性を付与しつつ、ポリイミド樹脂組成物の成形加工性、機械強度を維持できる。
〔酸化防止剤(b5)〕
 本発明のポリイミド樹脂組成物は、添加剤(B)として酸化防止剤(b5)を用いることで、優れた耐熱老化性を付与することができる。酸化防止剤(b5)としては特に制限なく用いることができ、例えば、フェノール系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、銅系酸化防止剤、及びアミン系酸化防止剤等が挙げられる。
 酸化防止剤(b5)の形状は特に限定されるものではなく、常温で固体又は液体の酸化防止剤を用いることができる。本発明のポリイミド樹脂組成物は、固体状の酸化防止剤でも容易に添加・混合できる点で有用である。
 フェノール系酸化防止剤としては特に制限はなく、フェノール構造を有し、酸化防止剤としての機能を有する公知の化合物を用いることができる。例えば、n-オクタデシル-β-(4’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-tert-ブチルフェル)プロピオネート、2-tert-ブチル-6-(3’-tert-ブチル-5’-メチル-2’-ヒドロキシベンジル)-4-メチルフェニルアクリレート、2,6-ジ-tert-ブチル-4-(N,N-ジメチルアミノメチル)フェノール、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジルホスホネートジエチルエステル、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-エチル-6-tert-ブチルフェノール)、4,4’-メチレンビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-シクロヘキシルフェノール)、2,2’-ジメチレン-ビス(6-α-メチル-ベンジル-p-クレゾール)、2,2’-エチリデン-ビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェノール)、2,2’-ブチリデン-ビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、4,4’-ブチリデンビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、トリエチレングリコール-N-ビス-3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオネート、1,6-へキサンジオールビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)]プロピオネート、ビス[2-tert-ブチル-4-メチル6-(3-tert-ブチル-5-メチル-2-ヒドロキシベンジル)フェニル]テレフタレート、3,9-ビス{2-[3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ]-1,1,-ジメチルエチル}-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、4,4’-チオビス(6-tert-ブチル-m-クレゾール)、4,4’-チオビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2’-チオビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)スルフィド、4,4’-ジ-チオビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)、4,4’-トリ-チオビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)、2,4-ビス(n-オクチルチオ)-6-(4-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-tert-ブチルアニリノ)-1,3,5-トリアジン、N,N’-ヘキサメチレンビス-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナミド)、N,N’-ビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン、1,1,3-トリス(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-tert-ブチルフェニル)ブタン、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)イソシアヌレート、トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、1,3,5-トリス(4-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルベンジル)イソシアヌレート、1,3,5-トリス-2-[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]エチルイソシアヌレート、テトラキス[メチレン-3-(3’,5’-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、ビタミンE等が挙げられる。これらのうち、ジ-tert-ブチル-ヒドロキシフェニル構造を有するヒンダードフェノール系酸化防止剤が好ましい。
 フェノール系酸化防止剤の市販品としては、Irganox1010、Irganox1098、Irganox1035、Irganox1078、Irganox1135、Irganox1330、Irganox1425、Irganox259、Irganox3114、Irgamod295、等が挙げられる(以上BASF社製、商品名)。
 硫黄系酸化防止剤としては、ジアルキルチオジプロピオネート及びアルキルチオプロピオン酸の多価アルコールエステルが好ましい。例えば、ジラウリル-3,3’-チオジプロピオネート、ジミリスチル-3,3’-チオジプロピオネート、ジステアリル-3,3’-チオジプロピオネート、ラウリルステアリル-3,3’-チオジプロピオネート、ジオクタデシルサルファイド、ペンタエリスリトールテトラキス(3-ラウリルチオプロピオネート)等が挙げられる。市販されている硫黄系酸化防止剤としては、SUMILIZER TP-D(ペンタエリスリトールテトラキス(3-ラウリルチオプロピオネート))、SUMILIZER TPS(ジステアリル-3,3’-チオジプロピオネート)、SUMILIZER TPM(ジミリスチル-3,3’-チオジプロピオネート)、SUMILIZER TPL-R(ジラウリル-3,3’-チオジプロピオネート)等が挙げられる(以上住友化学工業(株)製、商品名)。
 リン系酸化防止剤としては、トリフェニルホスファイト、トリオクタデシルホスファイト、トリデシルホスファイト、トリノニルフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、ビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、テトラ(トリデシル)-4,4’-イソプロピリデンジフェニルジホスファイト、2,2-メチレンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェニル)オクチルホスファイト等のホスファイト類;9,10-ジヒドロ-9-オキサ-10-ホスファフェナントレン-10-オキサイド、10-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-9,10-ジヒドロ-9-オキサ-10-ホスファフェナントレン-10-オキサイド、10-デシロキシ-9,10-ジヒドロ-9-オキサ-10-ホスファフェナントレン-10-オキサイド等のオキサホスファフェナントレンオキサイド類;等が挙げられる。
 市販されているリン系酸化防止剤としては、Irgafos168、Irgafos12、Irgafos38(以上BASF社製、商品名)、アデカスタブ329K、アデカスタブPEP36(以上ADEKA製、商品名)等が挙げられる。
 銅系酸化防止剤としては、酸化第一銅、塩化第一銅、ジメチルジチオカルバミン酸銅等が挙げられる。
 また、アミン系酸化防止剤としては、特に制限はなく、公知のアミン系酸化防止剤を用いることができるが、耐熱老化性向上の観点からはヒンダードアミン系酸化防止剤が好ましい。
 ヒンダードアミン系酸化防止剤としては、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(N-メチル-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、N,N′-ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)-1,6-ヘキサメチレンジアミン、2-メチル-2-(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)アミノ-N-(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)プロピオンアミド、テトラキス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)-1,2,3,4-ブタンテトラカルボキシレート、ポリ〔{6-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)イミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジイル}{(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ}ヘキサメチル{(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ}〕、ポリ〔(6-モルホリノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジイル){(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ}ヘキサメチン{(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ}〕、コハク酸ジメチルと1-(2-ヒドロキシエチル)-4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジンとの重縮合物、N,N′-4,7-テトラキス〔4,6-ビス{N-ブチル-N-(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)アミノ}-1,3,5-トリアジン-2-イル〕-4,7-ジアザデカン-1,10-ジアミン等が挙げられる。
 市販されているヒンダードアミン系酸化防止剤としては、CHIMASSORB 2020 FDL、CHIMASSORB 944 FDL、TINUVIN PA144、TINUVIN 765、TINUVIN 770 DF(以上BASF社製、商品名)等が挙げられる。
 その他のアミン系酸化防止剤としては、モノオクチルジフェニルアミン、モノノニルジフェニルアミン等のモノアルキルジフェニルアミン系化合物;4,4’-ジブチルジフェニルアミン、4,4’-ジペンチルジフェニルアミン、4,4’-ジヘキシルジフェニルアミン、4,4’-ジヘプチルジフェニルアミン、4,4’-ジオクチルジフェニルアミン、4,4’-ジノニルジフェニルアミン等のジアルキルジフェニルアミン系化合物;テトラブチルジフェニルアミン、テトラヘキシルジフェニルアミン、テトラオクチルジフェニルアミン、テトラノニルジフェニルアミン等のポリアルキルジフェニルアミン系化合物;及びアルキル置換フェニル-α-ナフチルアミン等のナフチルアミン系化合物等が挙げられる。
 上記酸化防止剤(b5)は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。特に酸化防止剤は、反応初期に発生するラジカルを捕捉する一次酸化防止剤(例えばフェノール系酸化防止剤)と、一次酸化防止剤から発生したハイドロパーオキサイドを分解する二次酸化防止剤(例えば硫黄系酸化防止剤)を組み合わせて使用するとより高い耐熱老化性が得られる傾向があるため好ましい。
 上記のうち、本発明に用いられる酸化防止剤(b5)は、耐熱老化性向上の観点から、フェノール系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、及びアミン系酸化防止剤から選ばれる少なくとも1種が好ましく、フェノール系酸化防止剤、及び硫黄系酸化防止剤、リン系酸化防止剤から選ばれる少なくとも1種がより好ましく、フェノール系酸化防止剤及び硫黄系酸化防止剤から選ばれる少なくとも1種が更に好ましく、フェノール系酸化防止剤及び硫黄系酸化防止剤を併用することが特に好ましい。
 ポリイミド樹脂組成物中の酸化防止剤(b5)の含有量は、ポリイミド樹脂(A)100質量部に対し、好ましくは0.01~10質量部、より好ましくは0.05~5質量部、更に好ましくは0.1~3質量部である。酸化防止剤(b5)の含有量がポリイミド樹脂(A)100質量部に対し0.01質量部以上であれば、ポリイミド樹脂組成物に耐熱老化性を付与できる。また、10質量部以下であれば、優れた耐熱老化性を付与しつつ、ポリイミド樹脂組成物の成形加工性、耐熱性、機械強度等の優れた特性を維持できる。
 フェノール系酸化防止剤及び硫黄系酸化防止剤を併用する場合には、その合計含有量が上記範囲であることが好ましい。また、フェノール系酸化防止剤と硫黄系酸化防止剤の含有比(フェノール系酸化防止剤/硫黄系酸化防止剤)は、好ましくは質量比で0.5~2の範囲である。
〔導電剤(b6)〕
 本発明のポリイミド樹脂組成物は、添加剤(B)として導電剤(b6)を用いることで、用途及び目的に応じた所望の導電性を付与することができる。
 導電剤(b6)としては、所望の導電性を付与できるものであれば特に制限なく用いることができる。例えば、炭素系導電剤、金属系導電剤、金属酸化物系導電剤、及び界面活性剤等が挙げられる。
 炭素系導電剤としては、カーボンナノチューブ、フラーレン等が挙げられる。
 金属系導電剤を構成する金属としては、Au、Ag、Cu、Al、Fe、Ni、Pd、Pt等が挙げられる。金属酸化物系導電剤を構成する金属酸化物としては、アンチモン錫酸化物(ATO)、インジウム錫酸化物(ITO)、アルミニウム亜鉛酸化物(AZO)、フッ素化酸化スズ(FTO)等が挙げられる。
 導電剤(b6)として使用できる界面活性剤としては、第4級アンモニウム、ソルビタン・ラウリン酸エステル、脂肪酸モノグリセライド、グリセロール・ボレート・アルキレート、ポリグリセリンエステル、アルキルトリメチルアンモニウムブロマイド、ポリオキシエチレンアルキルアミン、塩化ステアリルトリメチルアンモニウム、ポリオキシエチレンドデシルアミン、ベタイン系両性界面活性剤等が挙げられる。
 上記のうち、本発明に用いられる導電剤(b6)は、導電性及び耐熱性の観点から、炭素系導電剤あるいは金属系導電剤が好ましい。
 上記導電剤(b6)は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
 ポリイミド樹脂組成物中の導電剤(b6)の含有量は、所望の導電性を付与できる量であれば特に制限はない。例えばポリイミド樹脂組成物が複写機、プリンター、レーザープリンター、ファクシミリ及びこれらの複合装置等の電子写真式画像形成装置に用いられる定着ベルトや中間転写ベルト等に用いられる場合には、得られる成形体が、好ましくは表面抵抗で1×108~1×1013[Ω/□]、体積抵抗で1×106~1×1012[Ω・cm]程度の導電性を発現できる量であればよい。
 上記観点からは、ポリイミド樹脂組成物中の導電剤(b6)の含有量は、ポリイミド樹脂組成物中、好ましくは0.1~60質量%、より好ましくは1~40質量%、更に好ましくは5~35質量%である。ポリイミド樹脂組成物中の導電剤(b6)の含有量が0.1質量%以上であれば、ポリイミド樹脂組成物に導電性を付与できる。また、60質量%以下であれば、所望の導電性を付与しつつ、ポリイミド樹脂組成物の成形加工性、機械強度を維持できる。
 なお本発明のポリイミド樹脂組成物においては、前述した充填剤(b1)、難燃剤(b2)や着色剤(b3)等の各種添加剤(B)のうち導電性を有するものを用いることで所望の導電性を付与することを妨げない。例えば電子写真式画像形成装置用の定着ベルトや中間転写ベルト等に用いるポリイミド樹脂組成物であれば、添加剤(B)のうち着色剤(b3)として例示されているカーボンブラックを添加することにより導電性を付与してもよい。
 例えば上記(b1)~(b6)から選ばれる添加剤(B)は、所望の性能に応じて1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
<その他成分>
 本発明のポリイミド樹脂組成物には、目的に応じて他の樹脂を混合して使用してもよい。上記樹脂としては、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリアリレート、ポリエステル、ポリカーボネート、液晶ポリマー、及びポリイミド樹脂(A)以外のポリイミド等が挙げられる。
 また、本発明のポリイミド樹脂組成物には、その特性が阻害されない範囲で、艶消剤、結晶核剤、可塑剤、帯電防止剤、着色防止剤、ゲル化防止剤、及び、樹脂改質剤等の任意成分を、必要に応じて配合することができる。樹脂改質剤としては後述するオリゴイミド環状体等が挙げられる。
 添加剤(B)として充填剤(b1)を用いる場合には、上記任意成分のうち、結晶化度を向上させるため、結晶核剤を併用することが好ましい。
 添加剤(B)として難燃剤(b2)を用いる場合には、充填剤(b1)、酸化防止剤(b5)、及び結晶核剤から選ばれる少なくとも1種を併用することが好ましい。
 添加剤(B)として着色剤(b3)を用いる場合には、ポリイミド樹脂の変質等による色調変化を抑制する観点から、紫外線吸収剤及び酸化防止剤(b5)から選ばれる少なくとも1種を併用することが好ましい。
 添加剤(B)として摺動性改良剤(b4)を用いる場合には、ポリイミド樹脂の短期的な高温摺動特性を改善する観点からは結晶核剤を併用することが好ましく、長期的な高温摺動特性を確保する観点からは酸化防止剤(b5)を併用することが好ましい。
 結晶核剤は公知のものを用いることができる。
 紫外線吸収剤としては特に制限はなく、2-(2-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-5-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-5-オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(3-t-ブチル-2-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(3,5-ジ-t-アミル-2-ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤;2-ヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-n-オクチルオキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系紫外線吸収剤;2-[4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン-2-イル]-5-(オクチルオキシ)フェノール、2-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)-5-(ヘキシルオキシ)フェノール等のトリアジン系紫外線吸収剤;p-tert-ブチルフェニルサリシレート、フェニルサリシレート等のサリシレート系紫外線吸収剤;等を用いることができる。
 紫外線吸収剤の添加量は、樹脂組成物中、通常0.1~5質量%の範囲である。
 上記紫外線吸収剤は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
[成形体]
 本発明の成形体は、前述の各種成分を含有するポリイミド樹脂組成物を含む。ポリイミド樹脂(A)は本質的に360℃以下の温度で溶融するため、該ポリイミド樹脂(A)を含有する本発明のポリイミド樹脂組成物を熱成形することにより成形体を製造できる。熱成形方法としては射出成形、押出成形、ブロー成形、熱プレス成形、真空成形、圧空成形、レーザー成形、溶接、溶着等が挙げられ、熱溶融工程を経る成形方法であればいずれの方法でも成形が可能である。
 本発明の成形体の製造方法は、本発明のポリイミド樹脂組成物を300~400℃で熱成形する工程を有することが好ましい。具体的な手順としては、例えば以下の方法が挙げられる。
 まず、ポリイミド樹脂(A)に添加剤(B)、及び必要に応じて各種任意成分を添加してドライブレンドした後、これを押出機内に導入して、好ましくは300~400℃で溶融混練及び押出し、本発明のポリイミド樹脂組成物からなるペレットを作製する。あるいは、ポリイミド樹脂(A)を押出機内に導入して、好ましくは300~400℃で溶融し、ここに添加剤(B)を導入して押出機内でポリイミド樹脂(A)と溶融混練し、押出すことで前述のペレットを作製してもよい。
 上記ペレットを乾燥させた後、各種成形機に導入して好ましくは300~400℃で熱成形し、所望の形状を有する成形体を製造することができる。
 本発明のポリイミド樹脂組成物は300~400℃という比較的低い温度で押出成形等の熱成形を行うことが可能であるため、成形加工性に優れ、所望の形状を有する成形品を容易に製造することができる。熱成形時の温度は、好ましくは320~380℃、より好ましくは330~370℃である。
 添加剤(B)として充填剤(b1)を含む場合には、本発明の成形体は、80mm×10mm×4mm厚の板状に成形した際の曲げ強度を好ましくは60~300MPa、より好ましくは100~250MPaの範囲とすることができる。また、曲げ弾性率を好ましくは2.5~35GPa、より好ましくは10~30GPaの範囲とすることができる。
 また添加剤(B)として充填剤(b1)を含む場合には、本発明の成形体は、JIS K7139タイプAの試験片に成形した際の引張強度を好ましくは50~280MPa、より好ましくは60~260MPaの範囲とすることができる。また、引張弾性率を好ましくは2.4~30GPa、より好ましくは10~30GPaの範囲とすることができる。
 曲げ強度、曲げ弾性率はJIS K7171に準拠して、引張強度、及び引張弾性率はJIS K7113に準拠して測定することができる。
 添加剤(B)が難燃剤(b2)、着色剤(b3)、摺動性改良剤(b4)、及び酸化防止剤(b5)から選ばれる少なくとも1種である場合には、本発明の成形体は、80mm×10mm×4mm厚の板状に成形した際の曲げ強度を好ましくは50~170MPa、より好ましくは70~160MPaの範囲とすることができる。また、曲げ弾性率を好ましくは2.4~3.5GPa、より好ましくは2.6~3.2GPaの範囲とすることができる。
 また添加剤(B)が難燃剤(b2)、着色剤(b3)、摺動性改良剤(b4)、及び酸化防止剤(b5)から選ばれる少なくとも1種である場合には、本発明の成形体は、JIS K7139タイプAの試験片に成形した際の引張強度を好ましくは50~160MPa、より好ましくは60~140MPaの範囲とすることができる。また、引張弾性率を好ましくは2.4~3.5GPa、より好ましくは2.6~3.2GPaの範囲とすることができる。
 曲げ強度、曲げ弾性率はJIS K7171に準拠して、引張強度、及び引張弾性率はJIS K7113に準拠して測定することができる。
 また添加剤(B)として難燃剤(b2)を含む場合には、本発明の成形体は、難燃性に優れる。難燃性の指標として、簡易的には酸素指数を測定することで難燃性の度合いを確認することができる。酸素指数とは燃焼を継続させるのに必要となる酸素濃度を表しており、21を超える場合には通常の条件において空気中での燃焼が継続されない。また、一般的には酸素指数が26を超える場合には難燃性を示すとされている。添加剤(B)として難燃剤(b2)を含む本発明の成形体は酸素指数を測定した際、酸素指数を好ましくは27以上、より好ましくは29以上の範囲とすることができる。具体的には実施例に記載の方法により測定できる。
 また添加剤(B)として摺動性改良剤(b4)を含む場合には、本発明の成形体は、高い摺動特性を有する。例えば添加剤(B)として摺動性改良剤(b4)を含む本発明の成形体は、本明細中に記載の成形方法及び測定方法を用いた場合に、静摩擦係数を好ましくは0.50以下、より好ましくは0.40以下、さらに好ましくは0.20以下することができる。静摩擦係数は、具体的には実施例に記載の方法により測定できる。
 また添加剤(B)として酸化防止剤(b5)を含む場合には、本発明の成形体は、耐熱老化性に優れる。通常、ポリイミド樹脂を含む成形体は、熱が加えられることにより酸化劣化に伴う着色が生じたり、機械強度が低下したりするなどの熱老化が起こる場合がある。しかしながら添加剤(B)として酸化防止剤(b5)を含む本発明のポリイミド樹脂組成物を用いて成形体を作製した場合には、上記酸化劣化に伴うYI値の上昇等を抑えることができる。耐熱老化性は、具体的には実施例に記載の方法により評価することができる。
 さらに添加剤(B)として導電剤(b6)を含む場合には、本発明の成形体は、用途及び目的に応じた所望の導電性を有する。
 本発明の成形体の形状としては特に限定はなく、フィルム、シート、ストランド、ペレット、繊維、丸棒、角棒、球状、パイプ、チューブ、シームレスベルト等が挙げられる。
 本発明の成形体の用途にも特に制限はなく、代表的なものとして、例えば、フィルム、繊維、耐熱接着剤、カラーフィルター、太陽電池基板、自動車用軸受け、コピー機用軸受け、及び、複写機、プリンター、ファクシミリ及びこれらの複合装置などの各種電子写真式画像形成装置用の定着ベルトや中間転写ベルト等が挙げられる。
 添加剤(B)として充填剤(b1)を含む本発明の成形体は耐熱性及び機械的強度に優れ、ワッシャー、ニードルベアリング、シールリング、ギア、ABSパーツ、クラッチリング等の自動車用部材;表面実装用電子部材;コンデンサー用ガスケット;リレースイッチハウジング;コピー機用軸受;ICチップトレイ、液晶ディスプレイ(LCD)搬送ローラー;シリコンウェハキャリア;携帯電話用部材;ポンプ、バルブ、シール、ホース等のコンプレッサー用部品;発電装置;及びボールベアリング等に好適に用いられる。
 添加剤(B)として難燃剤(b2)を含む本発明の成形体は耐熱性及び難燃性に優れ、光コネクタ、光ピックアップ、表面実装部材、ランプソケット、変圧器、放熱スペーサ、パワーモジュール、反射器等の電気・電子部材;エンジン取付物、ホース、油圧ライン、クラッチライン、ブレーキライン等の自動車部材;家庭電化部材;及びベアリング等に好適に用いられる。
 また、添加剤(B)として難燃剤(b2)を含む本発明のポリイミド樹脂組成物は加熱、加圧により耐熱接着剤として使用することができるため、フレキシブル基板、銅張積層板等への利用が可能である。
 添加剤(B)として着色剤(b3)を含む本発明の成形体は、照明用リフレクター、自動車用リフレクター、太陽電池基板、カラーフィルター、電子部品被覆材、ベアリング等に好適に用いられる。
 添加剤(B)として摺動性改良剤(b4)を含む本発明の成形体は、優れた摺動特性を有し、特に自動車用軸受け、コピー機用軸受け等の各種軸受けや、歯車、ベアリング、ブッシュ、メカニカルシール、トランスミッション用シール等に好適に用いられる。
 また、添加剤(B)として酸化防止剤(b5)を含む本発明のポリイミド樹脂組成物は加熱、加圧により耐熱接着剤として使用することができるため、フレキシブル基板、銅張積層板等への利用が可能である。
 また、添加剤(B)として導電剤(b6)を含む本発明のポリイミド樹脂組成物は導電性を有することから、導電性フィルム、各種電子写真式画像形成装置用の定着ベルトや中間転写ベルト、電池用電極又はセパレータ、電磁シールド材、各種電子デバイス等に好適に用いられる。
[複合材]
 第二の発明である本発明の複合材は、下記式(1)で示される繰り返し構成単位及び下記式(2)で示される繰り返し構成単位を含み、式(1)の繰り返し構成単位と式(2)の繰り返し構成単位の合計に対する式(1)の繰り返し構成単位の含有比が40~70モル%であるポリイミド樹脂(A)を繊維材料(C)に含浸してなる。
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(R1は少なくとも1つの脂環式炭化水素構造を含む炭素数6~22の2価の基である。R2は炭素数5~20の2価の鎖状脂肪族基である。X1及びX2は、それぞれ独立に、少なくとも1つの芳香環を含む炭素数6~22の4価の基である。)
 本発明の複合材に用いられるポリイミド樹脂(A)は、前記と同じである。
<繊維材料(C)>
 本発明の複合材に用いる繊維材料(C)としては、ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、セラミック繊維、金属繊維(スチール繊維等)等の無機繊維;アラミド繊維、ポリオキシメチレン繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、芳香族ポリイミド繊維等の合成繊維;などが挙げられる。なかでも、軽量でありながら、高強度、高弾性率であるという優れた特徴を有するため、炭素繊維が好ましく用いられる。炭素繊維はポリアクリロニトリル系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維を好ましく用いることができる。
 繊維材料(C)は、例えば単にモノフィラメントまたはマルチフィラメントを一方向または交互の交差するように並べたもの、編織物等の布帛、不織布あるいはマット等の種々の形態であり得る。これらのうちモノフィラメント、布帛、不織布あるいはマットの形態が好ましい。さらに、これらを載置または積層し、バインダー等を含浸したプリプレグも好ましく用いられる。
 繊維材料(C)の平均繊維径は、1~100μmであることが好ましく、3~50μmがより好ましく、4~20μmであることがさらに好ましく、5~10μmが特に好ましい。平均繊維径がこの範囲であると、加工が容易であり、得られる成形体の弾性率及び強度が優れたものとなる。なお、平均繊維径は走査型電子顕微鏡(SEM)などによる観察によって測定することが可能である。50本以上の繊維を無作為に選んで長さを測定し、個数平均の平均繊維径を算出することができる。
 繊維材料(C)の繊度は、20~3,000texが好ましく、50~2,000texがより好ましい。繊度がこの範囲であると、加工が容易であり、得られる成形体の弾性率及び強度が優れたものとなる。なお、繊度は任意の長さの長繊維の重量を求めて、1,000m当りの重量に換算して求めることができる。フィラメント数は通常、500~30,000程度の炭素繊維を好ましく用いることができる。
 本発明の複合材中に存在する繊維材料(C)の繊維長は、平均繊維長で、好ましくは1cm以上であり、より好ましくは1.5cm以上、さらに好ましくは2cm以上であり、特に好ましくは3cm以上である。平均繊維長の上限としては、用途によって異なるが、好ましくは500cm以下、より好ましくは300cm以下、さらに好ましくは100cm以下である。
 なお、複合材中における平均繊維長の測定方法は、特に限定されるものではないが、たとえば複合材をヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)あるいは濃硫酸中に入れて、ポリイミド樹脂を溶解させた後に残る繊維の長さを測ればよく、目視、場合によっては光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡(SEM)などによる観察によって測定することが可能である。100本の繊維を無作為に選んで長さを測定し、個数平均の平均繊維長を算出することができる。
 また、使用する繊維材料の使用前の原料の平均繊維長に特に制限はないが、成形加工性を良好にする観点から、1~10,000mの範囲であることが好ましく、より好ましくは100~7,000m程度、さらに好ましくは1,000~5,000m程度である。
 本発明で使用する繊維材料(C)は、従来から繊維強化複合材に使用されるような、集束された繊維ストランドを集めて一定の長さに切断したチョップドストランドの形態で使用する必要はない。本発明でのより好ましい態様としては、繊維材料(C)が、このようにより長い繊維のものを用いることであって、従来から多用されるチョップドストランドを樹脂と溶融混練してペレット化するようなものとは異なり、長い繊維材料はそのまま使用し、ポリイミド樹脂(A)と重ね合わせて、これを加熱加圧して、含浸して複合材を得る。長い繊維状態の繊維材料(C)を用いることで、従来型のチョップドストランドや所謂、長繊維といった破断された繊維材料を用いた成形材料よりも、得られる成形体の弾性率や強度を向上させることができる。また、長い繊維状の繊維材料を用いることで成形体の特定の方向の強度を向上させるなど、成形体の強度に異方性を持たせることも可能になる。また、チョップドストランドを製造する工程を省略することができ、製造コストを低減させることができる。
 しかし、当然のことであるが、本発明が、繊維材料(C)の短繊維(D)を合わせて用いることを排除するものではない。短繊維(D)を併用する場合は、短繊維(D)の平均繊維径が、繊維材料(C)の平均繊維径よりも短いことが好ましい。
 ポリイミド樹脂(A)との濡れ性、界面密着性を向上させるために、繊維材料表面にポリイミド樹脂と親和性や反応性を有する官能基を有するものが好ましい。
 ポリイミド樹脂(A)と親和性や反応性を有する官能基を有する例として、表面処理剤または収束剤等で表面処理したものが好ましく挙げられる。
 表面処理剤としては、例えば、エポキシ系化合物、アクリル系化合物、イソシアネート系化合物、シラン系化合物、チタネート系化合物等の官能性化合物からなるものが挙げられ、例えば、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤等であり、シラン系カップリング剤が好ましい。
 シラン系カップリング剤としては、アミノプロピルトリエトキシシラン、フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、グリシジルプロピルトリエトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等のトリアルコキシまたはトリアリロキシシラン化合物、ウレイドシラン、スルフィドシラン、ビニルシラン、イミダゾールシラン等が挙げられる。
 収束剤としては、ビスフェノールA型のエポキシ樹脂等のエポキシ系樹脂、1分子中にアクリル基またはメタクリル基を有するエポキシアクリレート樹脂であって、ビスフェノールA型のビニルエステル樹脂、ノボラック型のビニルエステル樹脂、臭素化ビニルエステル樹脂等のビニルエステル系樹脂が好ましく挙げられる。またエポキシ系樹脂やビニルエステル系樹脂のウレタン変性樹脂であってもよい。
[ポリイミド樹脂-繊維複合材の製造]
 ポリイミド樹脂(A)は繊維材料(C)と重ね合わせられ、次いで、加熱、加圧されることにより、ポリイミド樹脂(A)の全量あるいは少なくとも一部は溶融して、繊維材料(C)層に含浸し、該含浸体は加熱、加圧されることにより、圧密(緻密)化して、複合材となる。
 ポリイミド樹脂(A)はフィルム状、繊維状、粉末状、およびペレット状などの如何なる形態であっても繊維材料(C)と複合することが可能であるが、成形性、含浸性などの観点からはフィルム状、繊維状、粉末状であることが好ましく、特にフィルム状、繊維状であることが好ましい。
 ポリイミド樹脂(A)をフィルム状または繊維状にするには、公知の方法が採用できる。例えば、ポリイミド樹脂ペレットから溶融紡糸により繊維を製造する、樹脂を押出機より押し出して連続的にフィルムを成形する、熱プレス機によりフィルムを成形するといった方法により製造される。
 ポリイミド樹脂(A)をフィルム状に加工する際は、フィルム表面にシボ加工を施す方法を採用し、フィルムを成形することも好ましい。特に、成形加工時の微細な応力や不均等な応力がかかることによって、薄く加工しようとする際に破断しやすい場合に有効である。表面にシボ加工されていること、すなわち表面に微細な凹凸を有する凹凸状シボ表面を有するフィルムとすることにより、フィルムを成形する際にフィルム表面と引取り機、すなわちロール等との摩擦抵抗が少なくなり、フィルムにかかる応力を少なくかつ均一に制御できるため、フィルムの破断を防ぐことができるものと考えられる。また、ロール状に巻き取る際には、フィルム表面同士の摩擦を低減しシワなく巻き取ることが可能であり、巻取り時の応力を緩和し、フィルムの破断を防ぐことができる。さらに、フィルムロールを任意の幅にスリット加工することやドライラミネーションにより他のフィルムと張り合わせるなどの後加工する際に、装置との摩擦を防止し破断を防ぐことから生産性を向上させることができる。
 シボは、フィルムの片面のみに設けてあっても、また両面に設けてあってもよいが、表裏両面に設けることが好ましい。
 なお、シボとは、広義の意味でのシボ模様であり、皮シボ、梨地、木目、砂目、しわ模様、岩目等、高低差のある微細な凹凸状表面が含まれる。
 このようにして得られたポリイミド樹脂(A)のフィルムは、その厚みが5~200μmであることが好ましく、より好ましくは10~150μm、さらに好ましくは10~120μmである。200μmを超えると、得られるポリイミド樹脂フィルムの厚みが大きすぎて、後の繊維材料(C)への含浸性が悪くなったり、そり量が多くなったりして、目的とする複合材が得られにくくなり、また下限は生産性の点から5μmであることが好ましい。
 ポリイミド樹脂(A)を繊維状物として使用する場合は、繊維、モノフィラメント、マルチフィラメント、糸、より糸、撚糸、ひも、延伸糸、ロープ、長さ方向にデニール変化を有するもの、繊維表面を粗面化したもの、あるいは、これらを織成したもの、ヤーン、不織布等であってもよい。
 またポリイミド樹脂(A)繊維の繊度としては、トータル繊度は10~200texであることが好ましい。トータル繊度は、より好ましくは20~150tex、さらには30~100texである。単糸繊度は0.1~3texが好ましく、より好ましくは0.3~2tex、さらに好ましくは0.5~1texである。
 トータル繊度は任意の長さのマルチフィラメントの重量を測定し、1,000mあたりの重量に換算することによって求めることができる。単糸繊度はトータル繊度をマルチフィラメントの繊維の本数で除して求めることができる。
 また、繊維の引張強度は1~20gf/dであるものが好ましく、より好ましくは2~15gf/d、さらには3~10gf/dである。
 ポリイミド樹脂(A)の繊維としては、これらのなかでも、マルチフィラメントであって、引張強度が2~10gf/dであるものが好ましい。
 引張強度は、マルチフィラメントを23℃、50%RHの条件下で、引張試験機を用いて引張試験を実施し、最大応力を繊度で除し、単位繊度あたりの強度として求めることができる。
 ポリイミド樹脂(A)を繊維材料(C)に含浸させる工程は、ポリイミド樹脂(A)がフィルム、繊維状である場合は加熱雰囲気下で複数のロールで連続的に加圧することによって行うことが好ましい。連続的に加圧することで、繊維材料(C)間に含まれる空気を複合材あるいはさらにこれを成形して得られる成形体の外側に押し出すことが出来、複合材やこれを成形して得られる成形体中の空隙を少なくすることが出来る。
 なお、ロールの材質に特に制限は無いが、加熱加圧時にポリイミド樹脂(A)のロールへの粘着を防ぐために、ロール表面をフッ素樹脂でコーティングしたロールを好ましく用いることができる。
 ポリイミド樹脂(A)が粉体である場合は、繊維材料(C)の表面にポリイミド樹脂(A)の粉体を分散させたのち、加熱雰囲気下でのロールによる加圧、あるいはレーザー照射によって溶融、含浸させることができる。
 また、上記加圧工程が、ポリイミド樹脂(A)のフィルムまたは繊維と、ボビンに巻かれた繊維材料(C)を開繊しながら加圧する工程をとる場合、あるいはボビンに巻かれたモノフィラメント状の繊維材料(C)を繰出しながら加圧する工程を取る場合は、繊維材料(C)の平均繊維径は1~100μmが好ましく、3~50μmがより好ましく、4~20μmがさらに好ましく、5~10μmが特に好ましい。
 加熱加圧は、ポリイミド樹脂(A)のフィルムまたは繊維に繊維材料(C)を重ね合わせ又は積層したものを、複数枚以上重畳して行ってもよい。複数枚以上重畳する場合は、例えば、ポリイミド樹脂(A)フィルム/繊維材料(C)積層物の少なくとも2枚、好ましくは5枚以上を、その両外側がポリイミド樹脂層になるように重ね合わせた重畳物に対して加熱加圧するのが望ましい。
 加熱加圧において、繊維材料(C)層へのポリイミド樹脂(A)の含浸、これらの一体化のための温度は、ポリイミド樹脂(A)が軟化溶融する温度以上とする必要があり、ポリイミド樹脂(A)の種類や分子量によっても異なるが、340~400℃が好ましく、より好ましくは350~380℃である。このような温度範囲で加熱加圧することで、ポリイミド樹脂(A)の繊維材料(C)への含浸がより良く行われ、複合材さらには複合材を成形して得られる成形体の物性が向上する傾向にある。
 また、加圧の際のプレス圧力は0.1MPa以上が好ましい。加熱加圧は、減圧下、特には真空下で行うのが好ましく、このような条件で行うと、得られる複合材に気泡が残存しにくくなり好ましい。
 また、本発明の複合材をさらに加熱溶融して成形体に加工する場合には、複合材中のポリイミド樹脂(A)の結晶化熱量は5J/g以上であることが好ましい。このような範囲であると、複合材を成形体に加工する際の成形性が良好になる。また、複合材をロール状に巻き取って保管する際に、複合材は適度な柔軟性を有し、巻取り性が良好となる。
 このようにして製造された本発明の複合材は、固体、半固体状または粘性体状であってもよく、その形態は特に限定されないが、通常は固体ないし半固体である。好ましくは、複合材をロールに巻き取って保管することができる。また、ポリイミド樹脂(A)が熱可塑性であるので、複合材をさらに加熱加工して各種の成形法により成形体とすることができる。
 また、本発明における複合材は、ポリイミド樹脂(A)/繊維材料(C)の、断面における面積比率が20/80~80/20であることが好ましい。断面における面積比率は、より好ましくは30/70~70/30、さらには40/60~60/40である。なお、ここでいう断面とは、繊維材料(C)が一方向に配向しているような場合には、繊維材料(C)の長手方向に直角な断面をいう。繊維材料(C)が複数の方向に配向しているような場合には、複数の配向方向から任意に一方向を選択し、その配向している繊維材料(C)の長手方向に直角な面を断面とする。繊維材料(C)が配向していない場合は、複合材の任意の一方向を断面とする。ポリイミド樹脂(A)/繊維材料(C)の面積比率は、断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察することにより求めることができる。
 なお、加熱加圧する際に、ポリイミド樹脂が溶融し流れ出すことがあるので、必ずしも用いたポリイミド樹脂(A)の質量と繊維材料(C)の質量とそれらの密度から計算される面積比率どおりに、複合材断面の面積比率がならないことがあるが、上記範囲の面積比率にすることによって、成形体の強度が良好となる。
[複合材からの成形体の製造]
 上述の方法で得られた複合材は、その両表面は、好ましくはポリイミド樹脂(A)層で形成される構成となっている。
 本発明の複合材は、熱可塑性樹脂材料からなるので、これをそのまま、あるいは所望の形状・サイズに切断して、これを成形用材料として使用し、好ましくはこれを加熱し、次いで、好ましくは加熱された成形用の型に入れて成形し、型から取り外して各種の成形体を得ることが可能である。また、上記の成形は、成形用の型を用いる方法に限らず、例えば、ロールを用いて行うこともできる。複合材を好ましくは加熱し、次いで、好ましくは加熱されたロールにより加圧し、成形することも可能である。
 成形時に複合材を加熱する場合の加熱温度は、好ましくは300~400℃であり、より好ましくは330~380℃である。また、成形時の圧力は好ましくは0.1MPa以上、より好ましくは0.5MPa以上、さらに好ましくは1MPa以上である。成形時の型(好ましくは金型)の温度は、好ましくは150~260℃、より好ましくは170~250℃である。
 本発明の複合材を成形体とする方法には特に制限はなく、公知の技術が適用でき、圧縮成形法、真空成形法、真空圧縮成形法、加圧成形法等を利用できる。
 また、複合材を成形して得られた成形体は、さらに熱処理を行っても良い。成形体を熱処理することによって、反りが少なくなり、寸法安定性をより向上させることができる。熱処理温度は190~250℃が好ましい。
 また、複合材を成形して得られる成形体は、ポリイミド樹脂(A)/繊維材料(C)の、断面における面積比率が20/80~80/20であることが好ましい。このような範囲とすることにより、成形体の強度がより向上する傾向にある。断面における面積比率は、より好ましくは30/70~70/30、さらには40/60~60/40である。なお、成形体におけるポリイミド樹脂(A)/繊維材料(C)の断面面積比率は、複合材の面積比率の測定と同様の方法で求めることができる。
 また、複合材を成形して得られる成形体は、空隙の少ない緻密なものとすることが好ましい。断面における空隙面積率は5%以下であることが好ましく、より好ましくは3%以下、さらには2%以下である。なお、成形体における断面空隙面積率は、複合材の空隙面積比率の測定と同様の方法で求めることができる。
 複合材を成形して得られる成形体中に存在する繊維材料(C)の繊維長は、平均繊維長で、好ましくは1cm以上であり、より好ましくは1.5cm以上、さらに好ましくは2cm以上であり、特に好ましくは3cm以上である。平均繊維長の上限としては、用途によって異なるが、好ましくは500cm以下、より好ましくは300cm以下、さらに好ましくは100cm以下である。
 なお、成形体中における平均繊維長の測定方法は、特に限定されるものではないが、たとえば複合材をヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)あるいは濃硫酸に入れて、ポリイミド樹脂を溶解させた後に残る繊維の長さを測れば良く、目視、場合によっては光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡(SEM)などによる観察によって測定することが可能である。100の繊維を無作為に選んで長さを測定し、個数平均の平均繊維長を算出することができる。
 成形体の表面平滑性や高級感が特に要求されるような用途向けの場合は、得られた成形体の表面にさらにポリイミド樹脂層を設けることが好ましい。ポリイミド樹脂層を設けるには成形体の表面にポリイミド樹脂フィルムを積層して加熱融着させる方法、成形体を溶融したポリイミド樹脂に浸漬する方法、あるいはポリイミド樹脂の粉体を塗布した後融解させる方法等が挙げられる。
 成形体の表面にさらにポリイミド樹脂層を設ける場合は、ポリイミド層の厚みとしては1~1,000μmが好ましく、より好ましくは3~500μm、特には5~100μmである。
 ポリイミド樹脂層に使用する樹脂としては、ポリイミド樹脂(A)が好ましい。
<ポリイミド樹脂(A)へのその他成分>
 ポリイミド樹脂(A)は、繊維材料(C)の短繊維(D)を含有することも好ましい。繊維材料(C)の短繊維(D)としては、繊維材料(C)より平均繊維長が短いものをいい、またその平均繊維径が繊維材料(C)より小さいものが好ましい。具体的にはいわゆるチョップトストランドが代表的なものとして挙げられる。このようなものとしては、平均繊維径1~100μm、特には3~50μm、平均繊維長0.02~30mm、特には0.1~20mmのものが好ましく挙げられる。短繊維(D)は、好ましくはポリイミド樹脂(A)に予めコンパウンドされていることが好ましい。短繊維(D)は、繊維材料(C)と同じ種類のものであっても異なっていてもよいが、繊維材料(C)と同じ種類のものを用いることが好ましい。
 さらに、本発明の複合材の場合、ポリイミド樹脂(A)には、本発明の効果を損なわない範囲で、酸化防止剤、熱安定剤等の安定剤、耐候安定剤、艶消剤、紫外線吸収剤、核剤、可塑剤、分散剤、難燃剤、帯電防止剤、着色防止剤、ゲル化防止剤、着色剤、離型剤等の添加剤等を加えることができる。
 上記の中でも安定剤(酸化防止剤、熱安定剤)を配合することが好ましい。安定剤としては、例えば、リン系、ヒンダードフェノール系、ヒンダードアミン系、シュウ酸アニリド系、有機硫黄系、芳香族第2級アミン系などの有機系安定剤、アミン系酸化防止剤、銅化合物やハロゲン化物などの無機系安定剤が好ましい。リン系安定剤としては、ホスファイト化合物およびホスホナイト化合物が好ましい。
 本発明においては、上記の安定剤のうち、加熱加圧時の加工安定性、耐熱老化性、フィルム外観、着色防止の点から、アミン系酸化防止剤、無機系、有機硫黄系、芳香族第2級アミン系の安定剤が特に好ましい。
 前記の安定剤の含有量は、ポリイミド樹脂(A)100質量部に対し、通常0.01~1質量部、好ましくは0.01~0.8質量部である。含有量を0.01質量部以上とすることにより、熱変色改善、耐候性/耐光性改善効果を十分に発揮することが出来、含有量を1質量部以下とすることにより、機械的物性低下を抑制することが出来る。
[オリゴイミド環状体]
 本明細書は、オリゴイミド環状体及びその製造方法を開示する。当該オリゴイミド環状体は、樹脂改質剤として本発明のポリイミド樹脂組成物及び複合材に配合することができる。
 芳香族ポリイミド樹脂は、高熱安定性、高強度、高耐溶媒性を有する有用なエンジニアリングプラスチックである。この優れた特性はイミド結合に由来する分子鎖の剛直性、共鳴安定化、強い化学結合によるものである。しかしながらポリイミドはその強い構造安定性のため不溶・不融である場合が多く、取り扱われる際には用途、形状に制限が掛かる場合が多い。
 一方で、イミドオリゴマー類であれば、単独使用用途は限られるものの、溶解性の付与が容易であるため、耐熱性充填剤としての使用などが想定される。特開平10-195195号公報ではイミドオリゴマーを合成し、樹脂添加剤として使用している。また、特表平9-509928号公報では目的とする大環状イミドオリゴマー類を合成、単離することに成功している。
 しかしながら、特開平10-195195号公報において、導入後の樹脂組成物に関しての耐熱性付与に関する知見はない。
 また、一般的にはポリイミドは末端のカルボン酸やアミンが酸化劣化を受けやすく、分子量の低いオリゴイミドはより複数の末端が存在するため耐熱性への影響や高温時の色相悪化が懸念される。
 オリゴイミド環状体は直鎖のオリゴイミドに比較して、末端が存在しないことによる化学的安定性向上、充填剤として使用した場合の分散性向上、といったメリットが想定される。
 さらに、モノマー同士の結合は全てイミド基により行われているため、熱安定性も一般的な有機オリゴマー類に比較して高い。このように特殊な物性を持ち合わせるため、耐熱添加剤としての使用や、ある種の選択的錯形成材料といった用途が想定される。
 特表平9-509928号公報では既述のとおり、大環状イミドオリゴマー類を合成、単離することに成功しているが、この方法では複数の合成工程を必要とするため生産性が悪く、また環状体中にアミド構造が含まれることによる物性、特に耐熱性の低下が懸念される。
 オリゴイミド環状体を簡便に、かつ選択的に得ることができれば適用できる用途範囲は広いと推定される。
 本明細書は、種々の樹脂に配合することで耐熱性を付与しうるオリゴイミド環状体及びその製造方法、ならびに当該オリゴイミド環状体からなる樹脂改質剤を提供することを開示する。また、当該オリゴイミド環状体を種々の樹脂に配合して当該樹脂の改質を行う樹脂改質方法を提供することを開示する。
 本発明者らは、特定の構造を有するオリゴイミド環状体により、上記課題を解決できることを見いだした。
 当該オリゴイミド環状体は、下記式(5)で表されるオリゴイミド環状体である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
(上記式中、nは1~3の整数である。)
 上記式中nは1~3の整数であるが、単離生成する際の溶剤溶解性を十分に確保するという観点からは、1であることが好ましい。
 当該オリゴイミド環状体は、イミド構造を有しているため分解温度が高い。そのため、これを樹脂改質剤とすることで、種々の樹脂の耐熱性を向上させることができる。
 当該オリゴイミド環状体は、下記のような簡便な方法で製造することができる。
 すなわち、ピロメリット酸と、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサンとを重合溶媒中で混合し、120~180℃で反応を行う。効率よく反応させるために加圧下にて行うことが好ましい。このときの圧力としては、常圧~1.0MPaであることが好ましい。
 反応を常圧で行う場合の温度は、120~160℃と比較的低温で行うことが好ましく、加圧下にて行う場合も120~160℃と比較的低温で行うことが好ましい。
 加圧する際には、オートクレーブのような内部を高圧にすることが可能な耐圧性の装置や容器を用いることが好ましい。
 反応後、固形物の濾過を行い、固形物とろ液を分離したのち、固形物中のオリゴイミド環状体を有機溶媒から抽出して精製を行うことでオリゴイミド環状体が製造される。
 ここで、ピロメリット酸と1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサンのモル比は、オリゴイミド環状体を効率よく得る観点から、0.5~2.0とすることが好ましく、0.5~0.9および1.1~2.0とすることがより好ましく、0.6~0.9および1.1~1.5とすることがさらに好ましい。
 また、オリゴイミド環状体を効率よく得ることを考慮して、ピロメリット酸と1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサンとの合計濃度は、5~30質量%とすることが好ましく、5~20質量%とすることがより好ましい。
 ここで、重合溶媒としては、水、ベンゼン、トルエン、キシレン、アセトン、ヘキサン、ヘプタン、クロロベンゼン、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、メチルグリコール、メチルトリグリコール、ヘキシルグリコール、フェニルグリコール、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノイソブチルエーテル、2-(2-メトキシエトキシ)エタノール、メチルプロピレングリコール、メチルプロピレンジグリコール、プロピルプロピレングリコール、フェニルプロピレングリコール、2-(2-メトキシエトキシ)エタノール、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジエチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジエチルホルムアミド、N-メチルカプロラクタム、ヘキサメチルホスホルアミド、テトラメチレンスルホン、ジメチルスルホキシド、o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール、フェノール、p-クロルフェノール、2-クロル-4-ヒドロキシトルエン、ジグライム、トリグライム、テトラグライム、ジオキサン、γ-ブチロラクトン、ジオキソラン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2-ジクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタン、ジブロモメタン、トリブロモメタン、1,2-ジブロモエタン、1,1,2-トリブロモエタンあるいはこれらのうち2種類以上の混合物による溶媒等が推奨される。これらのうち、2-(2-メトキシエトキシ)エタノールが好適に使用できる。
 ピロメリット酸と、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサンとの仕込みモル比は、ピロメリット酸1モルに対して1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサンが0.5~2.0とすることが好ましく、0.5~0.9および1.1~2.0とすることがより好ましく、0.6~0.9および1.1~1.5とすることがさらに好ましい。
 当該オリゴイミド環状体は、樹脂に配合して当該樹脂を改質する樹脂改質剤及び樹脂改質方法に好ましく適用することができる。当該方法により、耐熱性(例えば、耐熱摺動性)を向上させたり、オリゴイミド環状体に起因する白色を付与した際に高温でもその色味の低下を抑えたりすることができる。
 配合される樹脂としては、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリアリレート、ポリエステル、ポリカーボネート、液晶ポリマー、ポリイミド等が例示できる。
 樹脂中に配合する当該オリゴイミド環状体は、樹脂の種類にもよるが樹脂100質量部に対して1~30質量部とすることが好ましい。
 当該オリゴイミド環状体は種々の樹脂に配合することで耐熱性を向上させることができるので、自動車用部材、工業用機械部材、電気電子部品用部材といった高温特性を必要とする樹脂組成物の材料の1つとして利用することができる。
 次に実施例を挙げて本発明をより詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、各製造例、実施例及び参考例における各種測定及び評価は以下のように行った。
<対数粘度μ>
 ポリイミド樹脂の対数粘度μは、得られたポリイミド樹脂を190~200℃で2時間乾燥した後、ポリイミド樹脂0.100gを濃硫酸(96%、関東化学(株)製)20mLに溶解し、キャノンフェンスケ粘度計を使用して30℃において測定を行った。対数粘度μは下記式により求めた。
μ=ln(ts/t0)/C
0:濃硫酸の流れる時間
ts:ポリイミド樹脂溶液の流れる時間
C:0.5g/dL
<融点、ガラス転移温度、結晶化温度>
 ポリイミド樹脂の融点、ガラス転移温度、及び結晶化温度は、示差走査熱量計装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製「DSC-6220」)を用いて測定した。窒素雰囲気下、ポリイミド樹脂に下記条件の熱履歴を課した。熱履歴の条件は、昇温1度目(昇温速度10℃/min)、その後冷却(冷却速度20℃/min)、その後昇温2度目(昇温速度10℃/min)である。
 融点は昇温1度目、あるいは昇温2度目で観測された吸熱ピークのピークトップ値を読み取り決定した。ガラス転移温度は昇温1度目、あるいは昇温2度目で観測された値を読み取り決定した。また、結晶化温度は降温1度目で観測された発熱ピークのピークトップ値を読み取り決定した。
 なお、本実施例中では、昇温1度目の融点をTm0、昇温2度目の融点をTm、昇温1度目のガラス転移温度をTg0、昇温2度目のガラス転移温度をTg、昇温1度目の結晶化温度をTc0、降温1度目の結晶化温度をTcとして記載した。
<半結晶化時間>
 ポリイミド樹脂の半結晶化時間は、示差走査熱量計装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製「DSC-6220」)を用いて測定した。
 半結晶化時間が20秒以下のポリイミド樹脂の測定条件は窒素雰囲気下、420℃で10分保持し、ポリイミド樹脂を完全に溶融させたのち、冷却速度70℃/分の急冷操作を行った際に、観測される結晶化ピークの出現時からピークトップに達するまでにかかった時間を計算し、決定した。
<赤外線分光分析(IR測定)>
 ポリイミド樹脂及びオリゴイミド環状体のIR測定は日本電子(株)製「JIR-WINSPEC50」を用いて行った。
<1%分解温度>
 ポリイミド樹脂及びオリゴイミド環状体の1%分解温度は示差熱・熱重量同時測定装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製「TG/DTA-6200」)を用いて測定した。空気雰囲気下、昇温10℃/minで測定を行った際に、初期重量に対して1%の重量減少が起こった温度を1%分解温度とした。
<FD-MS測定>
 オリゴイミド環状体の分子量は日本電子(株)製「JMS-700」を用いて行った。測定時はオリゴイミド環状体をクロロホルムに溶解し、希薄溶液として測定した。
<機械的強度>
 実施例1-1及び参考例1-1で作製したポリイミド樹脂及びポリイミド樹脂組成物の成形体を試験片として用いた。引張試験にはJIS K7139 タイプA試験片、曲げ試験にはJIS K7139 タイプA試験片から切り出した80×10×4mm厚の試験片を使用した。曲げ試験機(東洋精機工業(株)製「ベンドグラフII」)及び引張試験機(東洋精機工業(株)製「ストログラフAPIII」)を用いて曲げ試験及び引張試験を行い、曲げ強度、曲げ弾性率、引張強度、及び引張弾性率を測定した。曲げ試験はJIS K7171、引張試験はJIS K7113に準拠して測定を行った。
<酸素指数>
 酸素指数はJIS K7201-2の方法に従い、実施例2-1~2-2及び参考例2-1において、80mm×10mm×4mm厚の試験片を用いて測定を行った。測定装置はキャンドル燃焼試験機D型(東洋精機製作所製)により行った。
<Lab値及びYI値(色相評価)>
 参考例3-1~3-4、実施例3-1~3-4、及び実施例3-6~3-7において、長さ3~4mm、直径0.7~1.2mmのペレットを作製した。このペレットを190℃で10時間乾燥した後、色差計(日本電色工業(株)製「ZE2000」)を用いて反射法によりLab値とYI値を測定した。
 ここで、Lは明度を表し、値が大きいほど白色度が高いことを示す。aは赤-緑の程度を表し、値が大きいほど赤みが強く、値が小さいほど緑味が強いことを示す。bは黄-青の程度を表し、値が大きいほど黄色味が強く、値が小さいほど青みが強いことを示す。また、YIは黄色度であり、値が小さいほど黄色味が弱く、色相が良好であることを意味する。
<全光線透過率>
 実施例3-5で得られたペレットを、真空プレス装置((株)小平製作所製)を使用して、プレス機温度350℃、プレス圧5kN、プレス時間30秒で熱プレス成形し、厚み97μmのフィルムを作製した。このフィルムの全光線透過率を色差計(日本電色工業(株)製「ZE2000」)により測定した。
<表面粗さ>
 表面粗さ(算術平均粗さ:Ra)の測定は(株)キーエンス製のレーザー顕微鏡(VK-X210)を用いて行った。実施例4-1~4-2及び参考例4-1で作製したフィルムに対して表裏それぞれ2回ずつ測定を行い、合計4回の測定の平均値を求めた。
 以下の実施例4-1~4-2及び参考例4-1において、作製されたフィルムのRaが同程度であれば、下記方法により測定される静摩擦係数が低いほど摺動性が高いことを意味する。
<静摩擦係数>
 静摩擦係数はポータブル摩擦計(新東科学(株)製「3Dミューズ」TYPE:37)を用いて測定を行った。実施例4-1~4-2及び参考例4-1で作製したフィルム2枚に対して表裏それぞれ3回ずつ、合計12回測定を行い、平均値を求めた。
<YI値(耐熱老化性の評価)>
 実施例5-1~5-2及び参考例5-1において、長さ3~4mm、直径0.7~1.2mmのペレットを作製した。このペレットを190℃で10時間乾燥した後、色差計(日本電色工業(株)製「ZE2000」)を用いて反射法によりYI値を測定した。
 ここで、YIは黄色度であり、YI値が低い方が、加熱による酸化劣化に伴う着色が抑制され、耐熱老化性に優れているものとした。
[製造例1]ポリイミド樹脂1の製造
 ディーンスターク装置、リービッヒ冷却管、熱電対、4枚パドル翼を設置した2Lセパラブルフラスコ中に2-(2-メトキシエトキシ)エタノール(日本乳化剤(株)製)650gとピロメリット酸二無水物(三菱ガス化学(株)製)257.75g(1.180mol)を導入し、窒素フローとした後、均一な懸濁溶液になるように150rpmで撹拌した。一方で、500mLビーカーを用いて、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン(三菱ガス化学(株)製)83.96g(0.5902mol)、1,6-ヘキサメチレンジアミン(和光純薬工業(株)製)54.86g(0.4722mol)、4,4'-ジアミノジフェニルエーテル(和歌山精化工業(株)製)23.64g(0.1180mol)を2-(2-メトキシエトキシ)エタノール250gに溶解させ、混合ジアミン溶液を調製した。この混合ジアミン溶液を、プランジャーポンプを使用して徐々に加えた。混合ジアミン溶液の滴下中はすべて窒素フロー状態とし、撹拌翼回転数は250rpmとした。滴下が終わったのちに、2-(2-メトキシエトキシ)エタノール100gとベンジルアミン(関東化学(株)製)1.897g(0.0177mol)を加えさらに撹拌した。この段階で、黄色透明な均一ポリアミド酸溶液が得られた。次に、撹拌速度を200rpmとした後に、2Lセパラブルフラスコ中のポリアミド酸溶液を190℃まで昇温した。昇温を行っていく過程において、液温度が130~150℃の間にポリイミド樹脂粉末の析出と、イミド化に伴う脱水が確認された。190℃で30分保持した後、室温まで放冷を行い、濾過を行った。得られたポリイミド樹脂粉末は2-(2-メトキシエトキシ)エタノール300gとメタノール300gにより洗浄、濾過を行った後、乾燥機で190℃、10時間乾燥を行い、360gのポリイミド樹脂1の粉末を得た。
 DSC測定した結果、昇温1度目にはTm0が338℃に観測されるのみであり、Tg0、Tc0は明確には観測されなかった(すなわち、高い結晶化度を有していた)。冷却時にはTcが308℃(発熱量12.0mJ/mg)に観測され、高い結晶性を有していることが確認された。また、昇温2度目ではTgが226℃、Tmが335℃に観測された。更に、半結晶化時間を測定したところ20秒以下と決定された。1%分解温度は411℃、対数粘度は0.63dL/gであった。またIRスペクトルを測定したところ、ν(C=O)1771、1699(cm-1)にイミド環の特性吸収が認められた。
[製造例2]ポリイミド樹脂2の製造
 ディーンスターク装置、リービッヒ冷却管、熱電対、4枚パドル翼を設置した2Lセパラブルフラスコ中に2-(2-メトキシエトキシ)エタノール(日本乳化剤(株)製)650gとピロメリット酸二無水物(三菱ガス化学(株)製)260.97g(1.197mol)を導入し、窒素フローとした後、均一な懸濁溶液になるように150rpmで撹拌した。一方で、500mLビーカーを用いて、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン(三菱ガス化学(株)製)100.94g(0.7096mol)、1,6-ヘキサメチレンジアミン(和光純薬工業(株)製)54.96g(0.4730mol)を2-(2-メトキシエトキシ)エタノール250gに溶解させ、混合ジアミン溶液を調製した。この混合ジアミン溶液を、プランジャーポンプを使用して徐々に加えた。混合ジアミン溶液の滴下中はすべて窒素フロー状態とし、撹拌翼回転数は250rpmとした。滴下が終わったのちに、2-(2-メトキシエトキシ)エタノール100gとベンジルアミン(関東化学(株)製)3.17g(0.0296mol)を加えさらに撹拌した。この段階で、黄色透明な均一ポリアミド酸溶液が得られた。次に、撹拌速度を200rpmとした後に、2Lセパラブルフラスコ中のポリアミド酸溶液を190℃まで昇温した。昇温を行っていく過程において、液温度が130~150℃の間にポリイミド樹脂粉末の析出と、イミド化に伴う脱水が確認された。190℃で30分保持した後、室温まで放冷を行い、濾過を行った。得られたポリイミド樹脂粉末は2-(2-メトキシエトキシ)エタノール300gとメタノール300gにより洗浄、濾過を行った後、乾燥機で190℃、10時間乾燥を行い、360gのポリイミド樹脂2の白色粉末を得た。
 DSC測定した結果、昇温1度目にはTm0が342℃に観測されるのみであり、Tg0、Tc0は明確には観測されなかった(すなわち、高い結晶化度を有していた)。冷却時にはTcが294℃(発熱量11.6mJ/mg)に観測され、高い結晶性を有していることが確認された。また、昇温2度目ではTgが224℃、Tmが341℃に観測された。更に、半結晶化時間を測定したところ20秒以下と決定された。対数粘度は0.69dL/gであった。またIRスペクトルを測定したところ、ν(C=O)1771、1699(cm-1)にイミド環の特性吸収が認められた。
[製造例3]ポリイミド樹脂3の製造
 ディーンスターク装置、リービッヒ冷却管、熱電対、4枚パドル翼を設置した2Lセパラブルフラスコ中に2-(2-メトキシエトキシ)エタノール(日本乳化剤(株)製)650gとピロメリット酸二無水物(三菱ガス化学(株)製)163.59g(0.750mol)を導入し、窒素フローとした後、均一な懸濁溶液になるように150rpmで撹拌した。一方で、500mLビーカーを用いて、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン(三菱ガス化学(株)製)42.36g(0.2978mol)、1,10-デカメチレンジアミン(小倉合成(株)製)76.967g(0.4467mol)を2-(2-メトキシエトキシ)エタノール250gに溶解させ、混合ジアミン溶液を調製した。この混合ジアミン溶液を、プランジャーポンプを使用して徐々に加えた。混合ジアミン溶液の滴下中はすべて窒素フロー状態とし、撹拌翼回転数は250rpmとした。滴下が終わったのちに、2-(2-メトキシエトキシ)エタノール100gとベンジルアミン(関東化学(株)製)1.19g(0.0112mol)を加えさらに撹拌した。この段階で、黄色透明な均一ポリアミド酸溶液が得られた。次に、撹拌速度を200rpmとした後に、2Lセパラブルフラスコ中のポリアミド酸溶液を190℃まで昇温した。昇温を行っていく過程において、液温度が130~150℃の間にポリイミド樹脂粉末の析出と、イミド化に伴う脱水が確認された。190℃で30分保持した後、室温まで放冷を行い、濾過を行った。得られたポリイミド樹脂粉末は2-(2-メトキシエトキシ)エタノール300gとメタノール300gにより洗浄、濾過を行った後、乾燥機で190℃、10時間乾燥を行い、247gのポリイミド樹脂3の白色粉末を得た。
 DSC測定した結果、昇温1度目にはTgが184℃、Tm0が272℃に観測されるのみであり、Tc0は明確には観測されなかった(すなわち、高い結晶化度を有していた)。冷却時にはTcが225℃(発熱量17.7mJ/mg)に観測され、高い結晶性を有していることが確認された。また、昇温2度目ではTgが187℃、Tmが267、277℃に観測された。更に、半結晶化時間を測定したところ20秒以下と決定された。対数粘度は0.71dL/gであった。またIRスペクトルを測定したところ、ν(C=O)1771、1699(cm-1)にイミド環の特性吸収が認められた。
[製造例4]ポリイミド樹脂4の製造
 ディーンスターク装置、リービッヒ冷却管、熱電対、4枚パドル翼を設置した2Lセパラブルフラスコ中に2-(2-メトキシエトキシ)エタノール(日本乳化剤(株)製)650gとピロメリット酸二無水物(三菱ガス化学(株)製)163.59g(0.750mol)を導入し、窒素フローとした後、均一な懸濁溶液になるように150rpmで撹拌した。一方で、500mLビーカーを用いて、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン(三菱ガス化学(株)製)42.36g(0.2978mol)、1,12-ドデカメチレンジアミン(東京化成(株)製)89.50g(0.4467mol)を2-(2-メトキシエトキシ)エタノール250gに溶解させ、混合ジアミン溶液を調製した。この混合ジアミン溶液を、プランジャーポンプを使用して徐々に加えた。混合ジアミン溶液の滴下中はすべて窒素フロー状態とし、撹拌翼回転数は250rpmとした。滴下が終わったのちに、2-(2-メトキシエトキシ)エタノール100gとベンジルアミン(関東化学(株)製)1.19g(0.0112mol)を加えさらに撹拌した。この段階で、黄色透明な均一ポリアミド酸溶液が得られた。次に、撹拌速度を200rpmとした後に、2Lセパラブルフラスコ中のポリアミド酸溶液を190℃まで昇温した。昇温を行っていく過程において、液温度が130~150℃の間にポリイミド樹脂粉末の析出と、イミド化に伴う脱水が確認された。190℃で30分保持した後、室温まで放冷を行い、濾過を行った。得られたポリイミド樹脂粉末は2-(2-メトキシエトキシ)エタノール300gとメタノール300gにより洗浄、濾過を行った後、乾燥機で190℃、10時間乾燥を行い、260gのポリイミド樹脂4の白色粉末を得た。
 DSC測定した結果、昇温1度目にはTm0が249℃に観測されるのみであり、Tg0、Tc0は明確には観測されなかった(すなわち、高い結晶化度を有していた)。冷却時にはTcが212℃(発熱量22.8mJ/mg)に観測され、高い結晶性を有していることが確認された。また、昇温2度目ではTgが173℃、Tmが253℃に観測された。更に、半結晶化時間を測定したところ20秒以下と決定された。対数粘度は0.73dL/gであった。またIRスペクトルを測定したところ、ν(C=O)1771、1699(cm-1)にイミド環の特性吸収が認められた。
<実施例1-1、参考例1-1;充填材(b1)を含有する樹脂組成物>
[実施例1-1]
 製造例1で得られたポリイミド樹脂1の粉末4000gに、充填剤1としてタルク10.7g(林化成(株)製「ミクロンホワイト(MICRON WHITE)#5000S」、平均粒子径2.8μm)を添加し、ドライブレンドにより十分混合した。得られた混合粉末を同方向二軸押出機(東芝機械(株)製「TEM37BS」)を用いてバレル温度350℃、スクリュー回転数254rpmで押し出した。この際、サイドフィーダーを用いて、充填剤2としてガラス繊維(日本電気硝子(株)製「T-275H」、直径10.5μm、繊維長3mm)を押出機内に導入し、溶融時に混合、押出しした。ガラス繊維はポリイミド樹脂組成物の全量に対して25質量%となるように導入した。
 押出機より押し出されたストランドを水冷後、ペレタイザー(いすず化工機製「SCF-150」)によってペレット化した。得られたペレットは190℃、10時間乾燥を行った後、射出成形に使用した。また、乾燥したペレットの1%分解温度は447℃であった。射出成形は射出成形機(ファナック(株)製「ROBOSHOT α-S50iA」)を使用して、バレル温度355℃、金型温度210℃、成形サイクル60秒として行い、成形体(JIS K7139 タイプA)を作製した。この成形体を試験片として用いて、前述の方法で曲げ試験及び引張試験を行った。結果を表1に示す。
[参考例1-1]
 製造例1で得られたポリイミド樹脂1の粉末を同方向二軸押出機(東芝機械(株)製「TEM37BS」)を用いてバレル温度350℃、スクリュー回転数254rpmで押し出した。押出機より押し出されたストランドを水冷後、ペレタイザー(いすず化工機製「SCF-150」)によってペレット化した。得られたペレットは190℃、10時間乾燥を行った後、射出成形に使用した。また、乾燥したペレットの1%分解温度は430℃であった。実施例1-1と同様の方法及び条件で射出成形を行い、試験片を作製して、曲げ試験及び引張試験を行った。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
<実施例2-1~2-2、参考例2-1;難燃剤(b2)を含有する樹脂組成物>
[実施例2-1]
 製造例1で得られたポリイミド樹脂1の粉末540gに、金属酸化物系難燃剤として三酸化スズ亜鉛(日本軽金属(株)製「フラムタードS」)60gを添加し、ドライブレンドにより十分混合した。得られた混合粉末をラボプラストミル((株)東洋精機製作所製)を用いてバレル温度350℃、スクリュー回転数70rpmで押し出した。押出し機より押し出されたストランドを空冷後、ペレタイザー((株)星プラスチック製「ファンカッターFC-Mini-4/N」)によってペレット化した。得られたペレットは190℃、10時間乾燥を行った後、射出成形に使用した。射出成形は射出成形機(サーモフィッシャーサイエンティフィック(株)製「HAAKE MiniJet II」)を使用し、バレル温度360℃、金型温度170℃で行い、成形体(80mm×10mm×4mm厚)を作製した。この成形体を試験片として用いて、前述の方法で酸素指数を測定したところ30.4であった。
[実施例2-2]
 実施例2-1において、フラムタードSの代わりに、芳香族縮合リン酸エステル系難燃剤(大八化学工業(株)製「PX-202」)60gを用いたこと以外は、実施例2-1と同様にして成形体を作製した。この成形体を試験片として用いて、前述の方法で酸素指数を測定したところ29.7であった。
[参考例2-1]
 難燃剤を添加しなかったこと以外は、実施例2-1と同様にして成形体を作製した。この成形体を試験片として用いて、前述の方法で酸素指数を測定したところ26.2であった。
<参考例3-1~3-4、実施例3-1~3-7;着色剤(b3)を含有する樹脂組成物>
[参考例3-1]
 製造例1で得られたポリイミド樹脂1の粉末をラボプラストミルμ((株)東洋精機製作所製)を用いてバレル温度350℃、スクリュー回転数30rpmで押し出した。
 押出機より押し出されたストランドを空冷後、ペレタイザー((株)星プラスチック製「ファンカッターFC-Mini-4/N」)によってペレット化した。得られたペレットの外観は褐色半透明となっていた。このペレットのLab、YIを前述の方法で測定した。結果を表2に示す。
[参考例3-2]
 製造例2で得られたポリイミド樹脂2の粉末をラボプラストミルμ((株)東洋精機製作所製)を用いてバレル温度350℃、スクリュー回転数30rpmで押し出した。押出機より押し出されたストランドを空冷後、参考例3-1と同様の方法でペレットを作製した。得られたペレットの外観は淡褐色半透明となっていた。このペレットのLab、YIを前述の方法で測定した。結果を表2に示す。
[参考例3-3]
 製造例3で得られたポリイミド樹脂3の粉末をラボプラストミルμ((株)東洋精機製作所製)を用いてバレル温度310℃、スクリュー回転数30rpmで押し出した。押出機より押し出されたストランドを空冷後、参考例3-1と同様の方法でペレットを作製した。得られたペレットの外観は淡褐色不透明となっていた。このペレットのLab、YIを前述の方法で測定した。結果を表2に示す。
[参考例3-4]
 製造例4で得られたポリイミド樹脂4の粉末をラボプラストミルμ((株)東洋精機製作所製)を用いてバレル温度300℃、スクリュー回転数30rpmで押し出した。押出機より押し出されたストランドを空冷後、参考例3-1と同様の方法でペレットを作製した。得られたペレットの外観は微褐色不透明となっていた。このペレットのLab、YIを前述の方法で測定した。結果を表2に示す。
[実施例3-1]
 製造例1で得られたポリイミド樹脂1の粉末198gに、着色剤としてアントラキノン系緑色有機染料(三菱化学(株)製「ダイアレジングリーンC」)2gを添加し、ドライブレンドにより十分混合した。得られた混合粉末をラボプラストミルμ((株)東洋精機製作所製)を用いてバレル温度350℃、スクリュー回転数30rpmで押し出した。
 押出機より押し出されたストランドを空冷後、参考例3-1と同様の方法でペレットを作製した。得られたペレットの外観は深い緑色となっていた。このペレットのLab、YIを前述の方法で測定した。結果を表2に示す。参考例3-1と比較して、a、b、YIの値が著しく小さくなったことが確認された。
[実施例3-2]
 実施例3-1において、着色剤をアントラキノン系青色有機染料(三菱化学(株)製「ダイアレジンブルーN」)2gに変更したこと以外は、参考例3-1と同様の方法でペレットを作製した。得られたペレットの外観は深い青色となっていた。このペレットのLab、YIを前述の方法で測定した。結果を表2に示す。参考例3-1と比較して、a、b、YIの値が著しく小さくなったことが確認された。
[実施例3-3]
 製造例1で得られたポリイミド樹脂1の粉末240gに、白色無機顔料として酸化チタン(石原産業(株)製「CR-60」)60gを添加し、ドライブレンドにより十分混合した。得られた混合粉末をラボプラストミルμ((株)東洋精機製作所製)を用いてバレル温度360℃、スクリュー回転数30rpmで押し出した。
 押出機より押し出されたストランドを空冷後、参考例3-1と同様の方法でペレットを作製した。得られたペレットの外観は乳白色となっていた。このペレットのLab、YIを前述の方法で測定した。結果を表2に示す。参考例3-1と比較してLが増加し、かつYIが低下したことから、白色度(明度)が向上し、黄色味も少なくなったことが確認された。
[実施例3-4]
 製造例2で得られたポリイミド樹脂2の粉末240gに、白色無機顔料として酸化チタン(石原産業(株)製「CR-60」)60gを添加し、ドライブレンドにより十分混合した。得られた混合粉末をラボプラストミルμ((株)東洋精機製作所製)を用いてバレル温度360℃、スクリュー回転数30rpmで押し出した。
 押出機より押し出されたストランドを空冷後、参考例3-1と同様の方法でペレットを作製した。得られたペレットの外観は白色となっていた。このペレットのLab、YIを前述の方法で測定した。結果を表2に示す。参考例3-2と比較してLが増加し、かつYIが低下したことから、白色度(明度)が向上し、黄色味も少なくなったことが確認された。
[実施例3-5]
 製造例2で得られたポリイミド樹脂2の粉末270gに、鱗状黒鉛((株)中越黒鉛工業所製「BF-10AK」)30gを添加し、ドライブレンドにより十分混合した。得られた混合粉末をラボプラストミルμ((株)東洋精機製作所製)を用いてバレル温度360℃、スクリュー回転数30rpmで押し出した。
 押出機より押し出されたストランドを空冷後、参考例3-1と同様の方法でペレットを作製した。得られたペレットの外観は黒色となっていた。
 また、前述の方法で厚み97μmのフィルムを作製した。得られたフィルムの外観は黒色であった。このフィルムの全光線透過率を測定したところ0%であり、透過光が完全に遮光されることが確認された。
[実施例3-6]
 製造例3で得られたポリイミド樹脂3の粉末198gに、着色剤としてアントラキノン系緑色有機染料(三菱化学(株)製「ダイアレジングリーンC」)2gを添加し、ドライブレンドにより十分混合した。得られた混合粉末をラボプラストミルμ((株)東洋精機製作所製)を用いてバレル温度310℃、スクリュー回転数30rpmで押し出した。
 押出機より押し出されたストランドを空冷後、参考例3-1と同様の方法でペレットを作製した。得られたペレットの外観は深い緑色となっていた。このペレットのLab、YIを前述の方法で測定した。結果を表2に示す。参考例3-3と比較して、a、b、YIの値が著しく小さくなったことが確認された。
[実施例3-7]
 製造例4で得られたポリイミド樹脂4の粉末198gに、着色剤としてアントラキノン系緑色有機染料(三菱化学(株)製「ダイアレジングリーンC」)2gを添加し、ドライブレンドにより十分混合した。得られた混合粉末をラボプラストミルμ((株)東洋精機製作所製)を用いてバレル温度300℃、スクリュー回転数30rpmで押し出した。
 押出機より押し出されたストランドを空冷後、参考例3-1と同様の方法でペレットを作製した。得られたペレットの外観は深い緑色となっていた。このペレットのLab、YIを前述の方法で測定した。結果を表2に示す。参考例3-4と比較して、a、b、YIの値が著しく小さくなったことが確認された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
<実施例4-1~4-2、参考例4-1;摺動性改良剤(b4)を含有する樹脂組成物>
[実施例4-1]
 製造例1で得られたポリイミド樹脂1の粉末540gに、摺動性改良剤としてPTFE系潤滑剤((株)喜多村製「KT-300M」)60gを添加し、ドライブレンドにより十分混合した。得られた混合粉末をラボプラストミル((株)東洋精機製作所製)を用いてバレル温度350℃、スクリュー回転数70rpmで押し出した。
 押出機より押し出されたストランドを空冷後、ペレタイザー((株)星プラスチック製「ファンカッターFC-Mini-4/N」)によってペレット化した。得られたペレットは190℃、10時間乾燥を行った後、熱プレス成形に使用した。
 該ペレットを25cm×25cm×0.115mm厚のフッ素樹脂含浸ガラスクロス(中興化成工業(株)製「FGF-400-6」)上に重ならないように敷き詰め、そのペレット上にさらに25cm×25cm、厚さ0.115mmのフッ素樹脂含浸ガラスクロスを設置した。これを真空プレス装置((株)小平製作所製)を使用して、プレス機温度345℃、プレス圧5kN、プレス時間30秒で熱プレス成形した。プレスの際には成形後の搬送を容易にするため、25cm×25cm×0.5mm厚のアルミ板をプレス機の上下に設置した。冷却後、フッ素樹脂含浸ガラスクロスを取り除き、厚み110μmのフィルムを得た。得られたフィルムの表面粗さ(Ra)は6.01μmであり、静摩擦係数は0.191であった。
[実施例4-2]
 実施例4-1において、ポリイミド樹脂1の粉末を480g、摺動性改良剤をPTFE系潤滑剤((株)喜多村製「KTL-610」)120gに変更したこと以外は、実施例4-1と同様の方法で厚み102μmのフィルムを作製した。フィルムの表面粗さ(Ra)は6.36μmであり、静摩擦係数は0.183であった。
[参考例4-1]
 製造例1で得られたポリイミド樹脂1の粉末をラボプラストミル((株)東洋精機製作所製)を用いてバレル温度350℃、スクリュー回転数70rpmで押し出した。押出機より押し出されたストランドを空冷後、実施例4-1と同様の方法で厚み97μmのフィルムを作製した。フィルムの表面粗さ(Ra)は6.26μmであり、静摩擦係数は0.204であった。
<実施例5-1~5-2、参考例5-1;酸化防止剤(b5)を含有する樹脂組成物>
[実施例5-1]
 製造例1で得られたポリイミド樹脂1の粉末495gに、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(BASF社製「Irganox1010」)2.5g及び硫黄系酸化防止剤であるペンタエリスリトールテトラキス(3-ラウリルチオプロピオネート)(住友化学工業(株)製「SUMILIZER TP-D」)2.5gを添加し、ドライブレンドにより十分混合した。得られた混合粉末をラボプラストミルμ((株)東洋精機製作所製)を用いてバレル温度350℃、スクリュー回転数30rpmで押し出した。押出し機より押し出されたストランドを空冷後、ペレタイザー((株)星プラスチック製「ファンカッターFC-Mini-4/N」)によってペレット化した。得られたペレットは190℃、10時間乾燥を行った後、YI値を前述の方法で測定した結果、YI値は66.26であった。酸化防止剤を導入しない場合(参考例5-1)と比較してYI値が低くなり、加熱による酸化劣化が抑制されたことを確認した。
[実施例5-2]
 実施例5-1において、酸化防止剤としてヒンダードフェノール系酸化防止剤(BASF社製「Irganox1010」)2.5gの代わりに、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(BASF社製「Irganox1098」)2.5gを用いたこと以外は、実施例5-1と同様にしてペレットを作製し、YI値を前述の方法で測定した。YI値は67.98であった。
[参考例5-1]
 酸化防止剤を添加しなかったこと以外は、実施例5-1と同様にしてペレットを作製し、YI値を前述の方法で測定した。YI値は83.89であった。
<実施例6-1~6-2、参考例6-1~6-2;複合材>
[実施例6-1]
 製造例1で得られたポリイミド樹脂1の粉末をラボプラストミル((株)東洋精機製作所製)を用いてバレル温度350℃、スクリュー回転数70rpmで押し出した。押出し機より押し出されたストランドを空冷後、ペレタイザー((株)星プラスチック製「ファンカッターFC-Mini-4/N」)によってペレット化した。
 該ペレットを25cm×25cm×0.115mm厚のフッ素樹脂含浸ガラスクロス(中興化成工業(株)製「FGF-400-6」)上に重ならないように敷き詰め、そのペレット上にさらに25cm×25cm、厚さ0.115mmのフッ素樹脂含浸ガラスクロスを設置した。これを真空プレス装置((株)小平製作所製)を使用して、プレス機温度350℃、プレス圧5kN、プレス時間30秒で熱プレス成形した。プレスの際には成形後の搬送を容易にするため、25cm×25cm×0.5mm厚のアルミ板をプレス機の上下に設置した。冷却後、フッ素樹脂含浸ガラスクロスを取り除き、厚み108μmのフィルムを得た。同様の操作を行いさらにもう一枚の厚み102μmのフィルムを得た。
 続いて、25cm×25cm、厚さ0.115mmのフッ素樹脂含浸ガラスクロス(中興化成工業(株)製)上に前記フィルムを敷き、そのフィルム上に炭素繊維開繊糸織物(サカイオーベック製『BUS-070G24WH』)を20cm×20cmに切断したものを載せた。その炭素繊維開繊糸織物上に前記フィルムを敷いた後、最後に25cm×25cm、厚さ0.115mmのフッ素樹脂含浸ガラスクロスを最上部においた。すなわちこの時点で『フッ素樹脂含浸ガラスクロス-樹脂フィルム-炭素繊維開繊糸織物-樹脂フィルム-フッ素樹脂含浸ガラスクロス』の順に積層させた。この積層体を真空プレス装置を使用して、プレス機温度350℃、プレス圧10kN、プレス時間40秒で行い、冷却してフッ素樹脂含浸ガラスクロスを取り除くことで、両表面がポリイミド樹脂1の板状の複合材を得た。
 得られた複合材は1cm×15cmの形状に切り取った。この際、炭素繊維開繊糸織物の縦糸と横糸がそれぞれ試験片の長辺と短辺に直行するように切り取った。得られた試験片はJIS K7127の方法により引張強度、引張弾性率を測定した。測定は引張試験機((株)東洋精機製作所製『ストログラフEII』)により行い、引張強度127MPa、引張弾性率15.2GPaとなった。
[実施例6-2]
 製造例2で得られたポリイミド樹脂2の粉末を実施例6-1と同様の方法でペレット化、フィルム化、炭素繊維開繊糸織物との複合化を行った。得られた複合材は実施例6-1と同様の方法で引張試験を行った。引張強度119MPa、引張弾性率13.1GPaとなった。
[参考例6-1]
 製造例1で得られたポリイミド樹脂1の粉末を実施例6-1と同様の方法でペレット化、フィルム化を行った。得られたポリイミド樹脂1のフィルムは実施例6-1と同様の方法で引張試験を行った。引張強度65MPa、引張弾性率2.5GPaとなった。
[参考例6-2]
 ポリイミド樹脂1をポリイミド樹脂2に変えた以外は参考例6-1と同様の方法でポリイミド樹脂2のペレット化、フィルム化を行った。
 得られたポリイミド樹脂2のフィルムは実施例6-1と同様の方法で引張試験を行った。引張強度62MPa、引張弾性率2.5GPaとなった。
[製造例5]オリゴイミド環状体の製造
 熱電対、4枚パドル翼を設置した200mLオートクレーブ中に2-(2-メトキシエトキシ)エタノール(日本乳化剤(株)製)100gとピロメリット酸(三菱ガス化学(株)製)10.0g(0.0393mol)、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン(三菱ガス化学(株)製)3.91g(0.02751mol)、を導入し、窒素フローとした後、均一な懸濁溶液になるように150rpmで撹拌した。この段階で、白色のナイロン塩スラリー液が得られた。次に、オートクレーブを密閉状態、撹拌速度を100rpmとした後に、内温を150℃まで昇温した。150℃で60分保持した後、室温まで放冷を行い、濾過を行った。得られた白色固体をN-メチル-2-ピロリドン(三菱化学(株)製)100.0gから抽出を行った。この抽出液をロータリーエバポレーター RE-301(ヤマト科学(株)製)で液量が20g程度になるまで濃縮し、析出する固体を濾過により取り除いた。さらに、濾過により得られたろ液をロータリーエバポレーターにより液量が10g程度になるまで濃縮し、再度析出する固体を濾過により取り除いた。得られたろ液を乾固して得た固体に、メタノール(三菱ガス化学(株)製)20gを加え撹拌したのち濾過、150℃で5時間乾燥することで白色固体、1.6gを得た。
 得られた白色固体のIR測定を行うと1701cm-1、1770cm-1にイミド環の特性吸収が見られた。
 また、FD-MS測定を行うと大部分が分子量648.2であるピークが観測され(図1参照)、目的とするオリゴイミド環状体が単離されたことが確認された。
 さらに、TG-DTAにより空気雰囲気での1%分解温度を測定したところ359℃と高い値が得られた。
 上記オリゴイミド環状体は種々の樹脂に配合することで耐熱性を向上させることができるので、自動車用部材、工業用機械部材、電気電子部品用部材といった高温特性を必要とする樹脂組成物の材料の1つとして利用することができる。
 本発明においては、ポリイミド樹脂が特定の異なるポリイミド構成単位を特定の比率で含むため、例えば、360℃以下の低融点かつ170℃以上(好ましくは200℃以上)の高ガラス転移温度を有する。ポリイミド樹脂がこのような特異な性能を有することにより、成形加工が容易であり、かつ耐熱性に優れる成形体を作製しうるポリイミド樹脂組成物を提供できる。また該ポリイミド樹脂組成物に各種添加剤を添加することで、所望の性能、例えば機械的強度、難燃性、意匠性、摺動性、耐熱老化性、導電性等を付与することができる。
 また本発明においては、上記特定のポリイミド樹脂を用いることで、従来の一般的なポリイミド樹脂を用いた場合と比較して、繊維材料との複合化が容易であり、かつ、複合材にリサイクル性及び成形加工性を付与することが可能となる。さらに、ポリオレフィン樹脂やポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂を用いた複合材と比較すると、本発明の複合材は、耐熱性と機械的強度に非常に優れている。

Claims (37)

  1.  下記式(1)で示される繰り返し構成単位及び下記式(2)で示される繰り返し構成単位を含み、式(1)の繰り返し構成単位と式(2)の繰り返し構成単位の合計に対する式(1)の繰り返し構成単位の含有比が40~70モル%であるポリイミド樹脂(A)と、添加剤(B)とを含有するポリイミド樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (R1は少なくとも1つの脂環式炭化水素構造を含む炭素数6~22の2価の基である。R2は炭素数5~20の2価の鎖状脂肪族基である。X1及びX2は、それぞれ独立に、少なくとも1つの芳香環を含む炭素数6~22の4価の基である。)
  2.  添加剤(B)が、充填剤(b1)、難燃剤(b2)、着色剤(b3)、摺動性改良剤(b4)、酸化防止剤(b5)、及び導電剤(b6)から選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載のポリイミド樹脂組成物。
  3.  R1が下記式(R1-1)又は(R1-2)で表される2価の基である、請求項1又は2に記載のポリイミド樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (m11及びm12は、それぞれ独立に、0~2の整数である。m13~m15は、それぞれ独立に、0~2の整数である。)
  4.  R1が下記式(R1-3)で表される2価の基である、請求項1~3のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
  5.  R2が炭素数5~12のアルキレン基である、請求項1~4のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物。
  6.  R2が下記式(R2-1)又は(R2-2)で表される2価の基である、請求項1~4のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004

    (m21及びm22は、それぞれ独立に、1~19の整数である。m23~m25は、それぞれ独立に、1~18の整数である。)
  7.  X1及びX2が、それぞれ独立に、下記式(X-1)~(X-4)のいずれかで表される4価の基である、請求項1~6のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    (R11~R18は、それぞれ独立に、炭素数1~4のアルキル基である。p11~p13は、それぞれ独立に、0~2の整数である。p14、p15、p16及びp18は、それぞれ独立に、0~3の整数である。p17は0~4の整数である。L11~L13は、それぞれ独立に、単結合、エーテル基、カルボニル基又は炭素数1~4のアルキレン基である。)
  8.  ポリイミド樹脂(A)が、さらに下記式(3)で示される繰り返し構成単位を含み、式(1)の繰り返し構成単位と式(2)の繰り返し構成単位の合計に対する式(3)の繰り返し構成単位の含有比が25モル%以下である、請求項1~7のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
    (R3は少なくとも1つの芳香環を含む炭素数6~22の2価の基である。X3は少なくとも1つの芳香環を含む炭素数6~22の4価の基である。)
  9.  ポリイミド樹脂(A)が、360℃以下の融点を有し、かつ200℃以上のガラス転移温度を有する、請求項1~8のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物。
  10.  充填剤(b1)が、シリカ、アルミナ、カオリナイト、ワラストナイト、マイカ、タルク、クレー、セリサイト、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、ガラスビーズ、ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウイスカー、マグネシウム系ウィスカー、珪素系ウィスカー、アクリル繊維、ポリ(ベンズイミダゾール)繊維、及び全芳香族ポリイミド繊維から選ばれる少なくとも1種である、請求項2~9のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物。
  11.  難燃剤(b2)が、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤、及び金属酸化物系難燃剤から選ばれる少なくとも1種である、請求項2~9のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物。
  12.  着色剤(b3)が、青色染料、緑色染料、黒鉛、カーボンブラック、二酸化チタン、硫酸カルシウム、及び炭酸カルシウムから選ばれる少なくとも1種である、請求項2~9のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物。
  13.  摺動性改良剤(b4)が、二硫化モリブデン、金属石鹸、鉱油、合成油、ワックス、フッ素系樹脂、ポリオレフィン、及び球状フェノールから選ばれる少なくとも1種である、請求項2~9のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物。
  14.  酸化防止剤(b5)が、フェノール系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、及びアミン系酸化防止剤から選ばれる少なくとも1種である、請求項2~9のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物。
  15.  導電剤(b6)が、炭素系導電剤、金属系導電剤、金属酸化物系導電剤、及び界面活性剤から選ばれる少なくとも1種である、請求項2~9のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物。
  16.  ポリイミド樹脂組成物中の添加剤(B)の含有量が、0.0001~80質量%である、請求項1~15のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物。
  17.  ポリイミド樹脂組成物中の充填剤(b1)の含有量が、0.1~70質量%である、請求項2~16のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物。
  18.  ポリイミド樹脂組成物中の難燃剤(b2)の含有量が、0.1~50質量%である、請求項2~16のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物。
  19.  ポリイミド樹脂組成物中の着色剤(b3)の含有量が、0.0001~50質量%である、請求項2~16のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物。
  20.  ポリイミド樹脂組成物中の摺動性改良剤(b4)の含有量が、0.1~50質量%である、請求項2~16のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物。
  21.  酸化防止剤(b5)の含有量が、ポリイミド樹脂(A)100質量部に対し0.01~10質量部である、請求項2~16のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物。
  22.  ポリイミド樹脂組成物中の導電剤(b6)の含有量が、0.1~60質量%である、請求項2~16のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物。
  23.  請求項1~22のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物を含む成形体。
  24.  請求項1~22のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物を300~400℃で熱成形する工程を有する、成形体の製造方法。
  25.  請求項1~22のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物を含むフィルム。
  26.  請求項1~22のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物を含む繊維。
  27.  請求項1~22のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物を含む耐熱接着剤。
  28.  請求項1~22のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物を含むカラーフィルター。
  29.  請求項1~22のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物を含む太陽電池基板。
  30.  請求項1~22のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物を含む自動車用軸受け。
  31.  請求項1~22のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物を含むコピー機用軸受け。
  32.  請求項1~22のいずれかに記載のポリイミド樹脂組成物を含む電子画像形成装置用定着ベルト又は中間転写ベルト。
  33.  下記式(1)で示される繰り返し構成単位及び下記式(2)で示される繰り返し構成単位を含み、式(1)の繰り返し構成単位と式(2)の繰り返し構成単位の合計に対する式(1)の繰り返し構成単位の含有比が40~70モル%であるポリイミド樹脂(A)を繊維材料(C)に含浸してなる複合材。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    (R1は少なくとも1つの脂環式炭化水素構造を含む炭素数6~22の2価の基である。R2は炭素数5~20の2価の鎖状脂肪族基である。X1及びX2は、それぞれ独立に、少なくとも1つの芳香環を含む炭素数6~22の4価の基である。)
  34.  繊維材料(C)が、無機繊維、合成繊維からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項33に記載の複合材。
  35.  繊維材料(C)が、平均繊維長1cm以上である請求項33又は34に記載の複合材。
  36.  請求項33~35のいずれかに記載の複合材を含む成形体。
  37.  請求項33~35のいずれかに記載の複合材を300~400℃で熱成形する工程を有する、成形体の製造方法。
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