JP2009185204A - Polyimide oligomer and polyimide resin formed by heating/curing the same - Google Patents
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- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
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Abstract
Description
本発明は、熱硬化性のポリイミドオリゴマー、特に成形性に優れ、且つ加熱硬化することで耐熱性に優れたポリイミド樹脂を得ることのできるポリイミドオリゴマーに関する。 The present invention relates to a thermosetting polyimide oligomer, particularly a polyimide oligomer that is excellent in moldability and can obtain a polyimide resin excellent in heat resistance by heat curing.
ポリイミド樹脂は耐熱性に優れており、非常に高い熱分解温度を示すことから、ロケットや人工衛星分野のカーボンファイバー強化構造材マトリックスとして用いられている(例えば、非特許文献1参照)。また、近年,Siウエハーを利用するLSIの分野では、情報の高密度化高速化に伴いSi−Cを用いた電子部品が盛んに研究されており、Si−Cを用いたLSI等では400℃を超える温度での動作が想定されているものの、耐熱性に優れているといわれる従来のポリイミド樹脂を用いたとしても対応することができない。そこで、ポリイミド樹脂に限らず、様々な耐熱性高分子フィルムの使用も検討されている(例えば、非特許文献2参照)。 Polyimide resin is excellent in heat resistance and exhibits a very high thermal decomposition temperature, and is therefore used as a carbon fiber reinforced structural material matrix in the fields of rockets and artificial satellites (for example, see Non-Patent Document 1). In recent years, in the field of LSIs using Si wafers, electronic parts using Si-C have been actively researched as information is densified and increased in speed, and LSIs using Si-C are 400 ° C. Although operation at a temperature exceeding is assumed, even if a conventional polyimide resin, which is said to be excellent in heat resistance, is used, it cannot be handled. Therefore, use of various heat-resistant polymer films as well as polyimide resins has been studied (for example, see Non-Patent Document 2).
一方で、ポリイミド樹脂は高耐熱性であるが故、結晶構造が強固であり、溶解・溶融特性に欠け、成形が困難であるという問題がある。このような問題に対して、近年、熱硬化性を有するポリイミドオリゴマーの研究開発が進められている。すなわち、4−フェニルエチニィルフタル酸無水化物等の架橋反応性官能基をポリイミドオリゴマーの末端に付加することで、ポリイミドオリゴマーを成形した後に、加熱によりポリマー鎖間の架橋反応を進行して樹脂を硬化し、高耐熱性を有するポリイミド樹脂成形体を得ようとするものである。 On the other hand, the polyimide resin has high heat resistance, so that there is a problem that the crystal structure is strong, the melting / melting characteristics are lacking, and the molding is difficult. In recent years, research and development of polyimide oligomers having thermosetting properties have been promoted for such problems. That is, by adding a crosslinking reactive functional group such as 4-phenyl ethynyl phthalic anhydride to the end of the polyimide oligomer, the polyimide oligomer is molded and then the crosslinking reaction between the polymer chains proceeds by heating. It is intended to obtain a polyimide resin molded body which is cured and has high heat resistance.
さらに、このようなポリイミドオリゴマーの溶解・溶融特性、あるいは得られるポリイミド樹脂の物性を改善する目的で、例えば、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物のような非軸対称性のビフェニル酸二無水化物を導入したポリイミドオリゴマーが提案されている(例えば、特許文献1参照)。なお、通常のポリイミド構造は直線性が高く分子間相互作用が非常に大きいのに対して、このような非軸対称性分子を導入することによってポリイミド鎖が螺旋性を示すため、分子間相互作用が小さくなり、熱溶融性や着色性が改善されることが明らかとなっている(例えば、非特許文献3参照)。 Further, for the purpose of improving the dissolution / melting characteristics of such polyimide oligomers or the properties of the resulting polyimide resin, for example, non-axial such as 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride. A polyimide oligomer into which a symmetric biphenyl dianhydride is introduced has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In addition, the normal polyimide structure has high linearity and very large intermolecular interaction, but by introducing such a non-axisymmetric molecule, the polyimide chain exhibits spirality, so intermolecular interaction It becomes clear that heat melting property and coloring property are improved (see, for example, Non-Patent Document 3).
しかしながら、特許文献1において用いられているような非軸対称性の酸二無水化物モノマーは、合成が難しく比較的高価であることから、このようにして得られた高耐熱性・易熱成形性のポリイミドオリゴマーを様々な分野へと応用することは、事実上困難であった。
すなわち、本発明は、優れた熱成形性、及び加熱硬化後のポリイミド樹脂として優れた耐熱性を有するとともに、容易且つ安価に得ることのできるポリイミドオリゴマーを提供することを目的とするものである。
However, the non-axisymmetric acid dianhydride monomer used in Patent Document 1 is difficult to synthesize and is relatively expensive, and thus the high heat resistance and thermoformability obtained in this way. It was practically difficult to apply these polyimide oligomers to various fields.
That is, an object of the present invention is to provide a polyimide oligomer that has excellent thermoformability and excellent heat resistance as a polyimide resin after heat curing, and can be obtained easily and inexpensively.
本発明者らが、前記従来技術の課題に鑑み鋭意検討を行った結果、2つのアミノ基が同一軸上に導入されていない非軸対称性芳香族ジアミンをジアミン成分として用いることで、得られたポリイミドオリゴマーが螺旋性を有し、熱成形性に優れており、さらにこのポリイミドオリゴマーを加熱硬化して得られたポリイミド樹脂が、優れた耐熱性を示すことを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies in view of the problems of the prior art, the present inventors obtained a non-axisymmetric aromatic diamine in which two amino groups are not introduced on the same axis as a diamine component. In order to complete the present invention, it is found that the polyimide oligomer having a helical property is excellent in thermoformability, and that the polyimide resin obtained by heat curing the polyimide oligomer exhibits excellent heat resistance. It came.
すなわち、本発明にかかるポリイミドオリゴマーは、下記一般式(1)により表される非軸対称性芳香族ジアミンを少なくとも1種以上含むジアミン成分と、酸二無水化物成分とを構成モノマーとして含有することを特徴とするものである。
また、前記ポリイミドオリゴマーにおいて、両末端に架橋性反応基を有することが好適である。
また、前記ポリイミドオリゴマーにおいて、平均重合度が2〜12であり、且つ平均分子量が8000以下であることが好適である。
The polyimide oligomer preferably has a crosslinkable reactive group at both ends.
In the polyimide oligomer, it is preferable that the average degree of polymerization is 2 to 12 and the average molecular weight is 8000 or less.
また、前記ポリイミドオリゴマーにおいて、前記非軸対称性ジアミンが、3,4’−ジアミノフェニルエーテル、3,4’−ジアミノフェニルメタン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’−ベンジジンから選ばれる少なくとも1種以上であることが好適である。
また、前記ポリイミドオリゴマーにおいて、前記ジアミン成分が、前記ジアミン成分全量中の前記非軸対称性芳香族ジアミンの比率が90モル%以上であることが好適である。
In the polyimide oligomer, the non-axisymmetric diamine is selected from 3,4'-diaminophenyl ether, 3,4'-diaminophenylmethane, 3,4'-diaminobenzophenone, and 3,4'-benzidine. It is preferred that there are at least one or more.
In the polyimide oligomer, the diamine component preferably has a ratio of the non-axisymmetric aromatic diamine in the total amount of the diamine component of 90 mol% or more.
また、前記ポリイミドオリゴマーにおいて、前記非軸対称性芳香族ジアミン以外のジアミン成分が、4,4'−ジアミノジフェニルエーテル,1、3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4−アミノフェニル)スルフォン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、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,3,3'−ビス(4−アミノフェニル)フルオレンから選ばれる少なくとも1種以上であることが好適である。 In the polyimide oligomer, the diamine component other than the non-axisymmetric aromatic diamine is 4,4′-diaminodiphenyl ether, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4- Aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, bis (4-aminophenyl) sulfone, 2,2-bis [4- (4-Aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane, α, α′-bis (4-aminophenyl) -1,4-diisopropylbenzene, 3,3′-bis (4-aminophenyl) fluorene It is suitable that it is a seed or more.
また、前記ポリイミドオリゴマーにおいて、前記酸二無水化物成分が、ピロメリット酸二無水化物、3,3',4,4'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水化物、4,4'−ビフタリック酸二無水化物、3,3',4,4'−ジフェニルスルフォン酸、4,4'−(ヘキサフルオロイソピリデン)ジフタリック酸二無水化物、4,4'−オキシジフタル酸二無水化物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水化物、ナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水化物、4,4'−(ヘキサフルオロイソプロピィデン)ジフタル酸二無水化物、2,2−ビス(4−カルボン酸フェニル)プロパン酸二無水化物から選ばれる少なくとも1種以上であることが好適である。 In the polyimide oligomer, the acid dianhydride component is pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 4,4′-biphthalic acid dianhydride. 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfonic acid, 4,4 ′-(hexafluoroisopyridene) diphthalic dianhydride, 4,4′-oxydiphthalic dianhydride, 3,4,9, 10-perylenetetracarboxylic dianhydride, naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic dianhydride, 4,4 '-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic dianhydride, 2,2-bis It is preferable that it is at least one selected from (4-carboxylic acid phenyl) propanoic acid dianhydride.
また、前記ポリイミドオリゴマーにおいて、前記架橋性反応基が、4−フェニルエチニィルフタル酸無水化物、無水フタル酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水化物、2,5−ノルボルナジエン−2,3−ジカルボン酸無水化物、マレイン酸無水物、プロパギルアミン、フェニルエチニルアニリン、エチニルアニリン、アミノスチレン、ビニルアニリンから選ばれる少なくとも1種以上の化合物に由来することが好適である。 In the polyimide oligomer, the crosslinkable reactive group is 4-phenylethynylphthalic anhydride, phthalic anhydride, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid anhydride, 2,5-norbornadiene-2,3. -It is preferably derived from at least one compound selected from dicarboxylic anhydride, maleic anhydride, propargylamine, phenylethynylaniline, ethynylaniline, aminostyrene, and vinylaniline.
また、本発明にかかるポリアミック酸オリゴマーは、上記一般式(1)により表される非軸対称性芳香族ジアミンを少なくとも1種以上含むジアミン成分と、酸二無水化物成分とを構成モノマーとして含有することを特徴とするものである。
また、本発明にかかるポリイミド樹脂は、前記ポリイミドオリゴマーを加熱硬化させてなることを特徴とする。
The polyamic acid oligomer according to the present invention contains a diamine component containing at least one non-axisymmetric aromatic diamine represented by the general formula (1) and an acid dianhydride component as constituent monomers. It is characterized by this.
In addition, the polyimide resin according to the present invention is obtained by heat-curing the polyimide oligomer.
本発明によれば、2つのアミノ基が同一軸上に導入されていない非軸対称性芳香族ジアミンをジアミン成分として用いることで、得られたポリイミドオリゴマーが螺旋性を有し、この結果、熱成形性に優れ、且つ加熱硬化後のポリイミド樹脂として優れた耐熱性を有するポリイミドオリゴマーを得ることができる。 According to the present invention, by using a non-axisymmetric aromatic diamine in which two amino groups are not introduced on the same axis as a diamine component, the obtained polyimide oligomer has a helical property. A polyimide oligomer having excellent moldability and excellent heat resistance as a polyimide resin after heat curing can be obtained.
本発明にかかるポリイミドオリゴマーは、下記一般式(1)により表される非軸対称性芳香族ジアミンを少なくとも1種以上含むジアミン成分と、酸二無水化物成分とを構成モノマーとして含有することを特徴とするものである。
ここで、上記一般式(1)により表される化合物は、直接あるいは特定の官能基を介して結合した2つのベンゼン環上のそれぞれ3位と4位にアミノ基が結合したものであり、各アミノ基の結合位置がXを中心とした軸対称位置をとらない、すなわち、非軸対称性の芳香族ジアミンである。 Here, the compound represented by the general formula (1) is one in which an amino group is bonded to each of the 3-position and 4-position on two benzene rings bonded directly or via a specific functional group, The bonding position of the amino group is not an axially symmetric position around X, that is, it is a non-axisymmetric aromatic diamine.
上記一般式(1)中、Xは、直接結合、−O−、−CH2−、−C2H4−、−C(CH3)2−、−CF2−、−C2F4−、−C(CF3)2−、−C(=O)−、−NH−、−S−、−S(=O)−、又は−S(=O)2−である。 In the general formula (1), X represents a direct bond, —O—, —CH 2 —, —C 2 H 4 —, —C (CH 3 ) 2 —, —CF 2 —, —C 2 F 4 —. , -C (CF 3) 2 - , - C (= O) -, - NH -, - S -, - S (= O) -, or -S (= O) 2 - a.
上記一般式(1)により表される非軸対称性芳香族ジアミンは、より具体的には、3,4’−ベンジジン(Xが直接結合)、3,4’−ジアミノフェニルエーテル(Xが−O−)、3,4’−ジアミノフェニルメタン(Xが−CH2−)、3,4’−ジアミノフェニルエタン(Xが−C2H4−)、3,4’−ジアミノフェニルイソプロパン(Xが−C(CH3)2−)、3,4’−ジアミノフェニルジフルオロメタン(Xが−CF2−)、3,4’−ジアミノフェニルテトラフルオロエタン(Xが−C2F4−)、3,4’−ジアミノフェニルヘキサフルオロイソプロパン(Xが−C(CF3)2−)、3,4’−ジアミノベンゾフェノン(Xが−C(=O)−)、3,4’−ジアミノフェニルアミン(Xが−NH−)、3,4’−ジアミノフェニルスルフィド(Xが−S−)、3,4’−ジアミノフェニルスルフォキシド(Xが−S(=O)−)、3,4’−ジアミノフェニルスルフォン(Xが−S(=O)2−)となる。これらのうち、3,4’−ジアミノフェニルエーテル、3,4’−ジアミノフェニルメタン3,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’−ベンジジンを好適に用いることができ、特に3,4’−ジアミノフェニルエーテル、又は3,4’−ジアミノフェニルメタンを好適に用いることができる。なお、これらの非軸対称性芳香族ジアミンは、1種を単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いてよい。 More specifically, the non-axisymmetric aromatic diamine represented by the general formula (1) is 3,4'-benzidine (X is directly bonded), 3,4'-diaminophenyl ether (X is- O -), 3,4'-diaminodiphenyl methane (X is -CH 2 -), 3,4'- diaminodiphenyl phenylethane (X is -C 2 H 4 -), 3,4'- diaminophenyl isopropane ( X is —C (CH 3 ) 2 —), 3,4′-diaminophenyldifluoromethane (X is —CF 2 —), 3,4′-diaminophenyltetrafluoroethane (X is —C 2 F 4 —) 3,4′-diaminophenylhexafluoroisopropane (X is —C (CF 3 ) 2 —), 3,4′-diaminobenzophenone (X is —C (═O) —), 3,4′-diamino Phenylamine (X is —NH—), 3,4′-diamino Phenyl sulfide (X is -S -), 3,4'-diaminodiphenyl phenyl sulfoxide (X is -S (= O) -), 3,4'- diaminophenyl sulfone (X is -S (= O) 2 −). Of these, 3,4′-diaminophenyl ether, 3,4′-diaminophenylmethane 3,4′-diaminobenzophenone, and 3,4′-benzidine can be preferably used. Phenyl ether or 3,4'-diaminophenylmethane can be preferably used. In addition, you may use these non-axisymmetric aromatic diamines individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
本発明のポリイミドオリゴマーに用いるジアミン成分としては、前記非軸対称性芳香族ジアミン以外のジアミン成分を組み合わせて用いてもよい。前記非軸対称性芳香族ジアミンは、その少なくとも1分子がジアミン成分として含まれていればよく、ジアミン成分全量中の非軸対称性芳香族ジアミンの比率は、特に限定されるものではないが、好ましくはジアミン成分全量中80モル%以上、より好ましくは90モル%以上である。さらに好ましくは、ジアミン成分の全量が前記非軸対称性芳香族ジアミンのみからなっていてもよい。 As a diamine component used for the polyimide oligomer of this invention, you may use combining diamine components other than the said non-axisymmetric aromatic diamine. The non-axisymmetric aromatic diamine is only required to contain at least one molecule as a diamine component, and the ratio of the non-axisymmetric aromatic diamine in the total amount of the diamine component is not particularly limited, Preferably, it is 80 mol% or more, more preferably 90 mol% or more in the total amount of the diamine component. More preferably, the total amount of the diamine component may consist only of the non-axisymmetric aromatic diamine.
前記非軸対称性芳香族ジアミン以外のジアミン成分(すなわち、軸対称性ジアミン成分)を本発明に用いる場合、酸二無水化物と縮合反応してポリイミド構造を形成し得るものであればよく、特に限定されるものではない。このようなジアミン成分としては、例えば、4,4'−ジアミノジフェニルエーテル,1、3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4−アミノフェニル)スルフォン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、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,3,3'−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン等が挙げられる。なお、これらの軸対称性芳香族ジアミンは2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうち、特に4,4'−ジアミノジフェニルエーテル、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼンを好適に用いることができる。これら軸対称性のジアミン成分の比率は、特に限定されるものではないが、ジアミン成分全量中、好ましくは20モル%未満、より好ましくは10モル%未満の範囲で用いることが好ましい。 When a diamine component other than the non-axisymmetric aromatic diamine (that is, an axially symmetric diamine component) is used in the present invention, it may be anything as long as it can form a polyimide structure by condensation reaction with an acid dianhydride. It is not limited. Examples of such a diamine component include 4,4′-diaminodiphenyl ether, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis ( 4-aminophenoxy) benzene, 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, bis (4-aminophenyl) sulfone, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane , Α, α′-bis (4-aminophenyl) -1,4-diisopropylbenzene, 3,3′-bis (4-aminophenyl) fluorene, and the like. In addition, you may use these axially symmetric aromatic diamines in combination of 2 or more types. Of these, 4,4′-diaminodiphenyl ether and 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene can be preferably used. The ratio of these axially symmetric diamine components is not particularly limited, but is preferably less than 20 mol%, more preferably less than 10 mol% in the total amount of diamine components.
また、本発明のポリイミドオリゴマーに用いる酸二無水化物成分は、ジアミンと縮合反応してポリイミド構造を形成し得るものであればよく、特に限定されるものではない。本発明に用いる酸二無水化物としては、例えば、ピロメリット酸二無水化物、3,3',4,4'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水化物、4,4'−ビフタリック酸二無水化物、3,3',4,4'−ジフェニルスルフォン酸、4,4'−(ヘキサフルオロイソピリデン)ジフタリック酸二無水化物、4,4'−オキシジフタル酸二無水化物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水化物、ナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水化物、4,4'−(ヘキサフルオロイソプロピィデン)ジフタル酸二無水化物、2,2−ビス(4−カルボン酸フェニル)プロパン酸二無水化物等が挙げられる。また、酸二無水化物成分としては、公知の非軸対称性の酸二無水化物成分を用いてもよく、このような非軸対称性の酸二無水化物成分としては、例えば、3,4'−ビフタリック酸二無水化物、3,4'−(ヘキサフルオロイソピリデン)ジフタリック酸二無水化物、3,4'−オキシジフタル酸二無水化物等が挙げられる。なお、これらの酸二無水化物成分は2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これら酸二無水化物成分のうち、特に4,4'−オキシジフタル酸二無水化物、4,4'−ビフタリック酸二無水化物を好適に用いることができる。 The acid dianhydride component used for the polyimide oligomer of the present invention is not particularly limited as long as it can form a polyimide structure by condensation reaction with diamine. Examples of the acid dianhydride used in the present invention include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 4,4′-biphthalic acid dianhydride, 3 , 3 ′, 4,4′-diphenylsulfonic acid, 4,4 ′-(hexafluoroisopyridene) diphthalic dianhydride, 4,4′-oxydiphthalic dianhydride, 3,4,9,10- Perylenetetracarboxylic dianhydride, naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic dianhydride, 4,4 ′-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic dianhydride, 2,2-bis (4 -Carboxylic acid phenyl) propanoic acid dianhydride and the like. In addition, as the acid dianhydride component, a known non-axisymmetric acid dianhydride component may be used, and as such a non-axisymmetric acid dianhydride component, for example, 3, 4 ′ -Biphthalic dianhydride, 3,4 '-(hexafluoroisopyridene) diphthalic dianhydride, 3,4'-oxydiphthalic dianhydride, etc. are mentioned. In addition, you may use these acid dianhydride components in combination of 2 or more types. Of these acid dianhydride components, 4,4′-oxydiphthalic acid dianhydride and 4,4′-biphthalic acid dianhydride can be preferably used.
また、本発明のポリイミドオリゴマーにおいて、両末端に架橋性反応基を有することが好ましい。架橋性反応基を有する化合物により末端を修飾することで、熱硬化性が付与される。本発明に用いる架橋性反応基を有する化合物としては、例えば、4−フェニルエチニィルフタル酸無水化物、無水フタル酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水化物、2,5−ノルボルナジエン−2,3−ジカルボン酸無水化物、マレイン酸無水物、プロパギルアミン、フェニルエチニルアニリン、エチニルアニリン、アミノスチレン、ビニルアニリン等が挙げられる。これらのうち、特に4−フェニルエチニィルフタル酸無水化物、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水化物を好適に用いることができる。 The polyimide oligomer of the present invention preferably has a crosslinkable reactive group at both ends. Thermosetting is imparted by modifying the terminal with a compound having a crosslinkable reactive group. Examples of the compound having a crosslinkable reactive group used in the present invention include 4-phenylethynylphthalic anhydride, phthalic anhydride, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid anhydride, and 2,5-norbornadiene-2. , 3-dicarboxylic acid anhydride, maleic acid anhydride, propargylamine, phenylethynylaniline, ethynylaniline, aminostyrene, vinylaniline and the like. Of these, 4-phenylethynylphthalic acid anhydride and 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid anhydride can be preferably used.
本発明のポリイミドオリゴマーにおいては、ジアミン成分と酸二無水化物成分との交互結合により形成され、このポリイミド繰り返し単位を一単位とする平均重合度は2〜20である。なお、この平均重合度は、ポリイミドオリゴマーの製造に用いるジアミン成分、酸二無水化物成分の量や反応時間を変化させることで適宜調整することが可能である。本発明のポリイミドオリゴマーにおいて、平均重合度が20を超えると、熱溶融性に劣り、成形が困難になる場合がある。ポリイミドオリゴマーの成形性の観点から、平均重合度は2〜12であることが好ましく、さらに好ましくは4〜10である。平均重合度が前記範囲内であると、特に成形性に優れたポリイミドオリゴマーが得られる。 In the polyimide oligomer of this invention, it forms by the alternating bond of a diamine component and an acid dianhydride component, and the average degree of polymerization which makes this polyimide repeating unit one unit is 2-20. In addition, this average degree of polymerization can be suitably adjusted by changing the quantity and reaction time of the diamine component and acid dianhydride component used for manufacture of a polyimide oligomer. If the average degree of polymerization exceeds 20 in the polyimide oligomer of the present invention, the heat meltability may be inferior and molding may be difficult. From the viewpoint of the moldability of the polyimide oligomer, the average degree of polymerization is preferably 2 to 12, and more preferably 4 to 10. When the average degree of polymerization is within the above range, a polyimide oligomer particularly excellent in moldability can be obtained.
本発明にかかるポリイミドオリゴマーにおいては、上記一般式(1)により表される非軸対称性芳香族ジアミンをオリゴマー鎖中に有することによって、オリゴマー鎖は全体として螺旋構造を示している。このため、本発明にかかるポリイミドオリゴマーは比較的低い温度で熱溶融するため、熱成形が容易であり、また、加熱硬化後のポリイミド樹脂の熱分解温度が500℃以上に達し、耐熱性においても非常に優れている。 In the polyimide oligomer concerning this invention, the oligomer chain | strand has shown the helical structure as a whole by having the non-axisymmetric aromatic diamine represented by the said General formula (1) in an oligomer chain | strand. For this reason, since the polyimide oligomer according to the present invention is thermally melted at a relatively low temperature, thermoforming is easy, and the thermal decomposition temperature of the polyimide resin after heat curing reaches 500 ° C. or higher, and also in heat resistance. Very good.
なお、例えば、特許文献1に記載されているような従来の螺旋性ポリイミドオリゴマーは、熱成形性及び加熱硬化後のポリイミド樹脂の耐熱性に優れてはいるものの、比較的高価な非軸対称化合物を有しているため、製造において多大なコストがかかってしまうという問題があった。これに対し、本発明にかかる螺旋性のポリイミドオリゴマーは、比較的安価で入手可能な非軸対称性芳香族ジアミンを使用することによって製造コストを大幅に削減でき、優れた熱成形性及び加熱硬化後のポリイミド樹脂の耐熱性を有するポリイミドオリゴマーを、容易且つ安価に得ることができる。 Note that, for example, the conventional helical polyimide oligomer described in Patent Document 1 is excellent in thermoformability and heat resistance of the polyimide resin after heat curing, but is a relatively expensive non-axisymmetric compound. Therefore, there has been a problem that a great deal of cost is required in production. On the other hand, the helical polyimide oligomer according to the present invention can greatly reduce the manufacturing cost by using a non-axisymmetric aromatic diamine which is available at a relatively low cost, and has excellent thermoformability and heat curing. A polyimide oligomer having heat resistance of the subsequent polyimide resin can be obtained easily and inexpensively.
なお、本発明にかかるポリイミドオリゴマーは、例えば、下記の工程によって調製することができる。
(A)上記一般式(1)により表される非軸対称性芳香族ジアミンを少なくとも1種以上含むジアミン成分と、酸二無水化物成分とを反応させ、ポリアミック酸を調製する。
ここで、ジアミン成分及び酸二無水化物成分の添加割合及び反応時間を変化させることで、重合度を適宜調整することができる。本発明においては、ポリイミド繰り返し単位の平均重合度が2〜20となるように、上記各成分の添加割合を調整する必要がある。
In addition, the polyimide oligomer concerning this invention can be prepared by the following process, for example.
(A) A diamine component containing at least one non-axisymmetric aromatic diamine represented by the general formula (1) is reacted with an acid dianhydride component to prepare a polyamic acid.
Here, the polymerization degree can be appropriately adjusted by changing the addition ratio and reaction time of the diamine component and the acid dianhydride component. In this invention, it is necessary to adjust the addition ratio of each said component so that the average degree of polymerization of a polyimide repeating unit may be 2-20.
また、反応に用いる溶媒としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルホルムアミド、N−N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、γ−ブチロラクタム等の非プロトン性溶媒が挙げられる。非プロトン性溶媒中で重合反応を行なった場合、通常、分子内にアミド部位とカルボン酸部位とを有するポリアミック酸オリゴマーとして得られる。このポリアミック酸オリゴマーは、例えば、低温でイミド化剤を添加するか、あるいは高温で加熱還流することによって、前記アミド部位とカルボン酸部位とを脱水・環化(イミド化)させ、ポリイミドオリゴマーとすることができる。 Examples of the solvent used in the reaction include aprotic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N-dimethylformamide, NN-dimethylacetamide (DMAc), and γ-butyrolactam. It is done. When the polymerization reaction is carried out in an aprotic solvent, it is usually obtained as a polyamic acid oligomer having an amide moiety and a carboxylic acid moiety in the molecule. This polyamic acid oligomer is, for example, added to an imidizing agent at a low temperature, or heated and refluxed at a high temperature to dehydrate and cyclize (imidize) the amide moiety and the carboxylic acid moiety to form a polyimide oligomer. be able to.
(B)さらに、以上で得られたポリイミドオリゴマー又はポリアミック酸オリゴマーの末端に、架橋性反応基を有する化合物を付加する。
この架橋性反応基は加熱によって反応基同士が架橋構造を形成するため、これにより、ポリイミドオリゴマーに熱硬化性を付与することができる。
ここで、架橋性反応基含有化合物は、酸二無水化物における未反応カルボン酸基、ジアミンにおける未反応アミノ基のいずれかと反応し得るものであればよい。架橋性反応基含有化合物の添加量は、反応可能なカルボン酸基あるいはアミノ酸基の当量に合わせて適宜調整すればよい。
(B) Furthermore, the compound which has a crosslinkable reactive group is added to the terminal of the polyimide oligomer or polyamic acid oligomer obtained above.
Since this crosslinkable reactive group forms a cross-linked structure by heating, the thermosetting property can be imparted to the polyimide oligomer.
Here, the crosslinkable reactive group-containing compound may be any compound that can react with either the unreacted carboxylic acid group in the acid dianhydride or the unreacted amino group in the diamine. What is necessary is just to adjust the addition amount of a crosslinkable reactive group containing compound suitably according to the equivalent of the reactive carboxylic acid group or amino acid group.
上記(B)工程の反応は(A)工程と連続して行なうことができ、通常、(A),(B)の全工程をポリアミック酸オリゴマーの状態で行い、最後にポリイミドオリゴマーへと変換させる。すなわち、(A)工程により得られたポリアミック酸オリゴマーの状態で(B)工程による架橋性反応基含有化合物の付加を行い、つづいて、例えば、低温でイミド化剤を添加するか、あるいは高温で加熱還流することによって、アミド部位とカルボン酸部位とを脱水・環化(イミド化)させ、分子末端に架橋性反応基を有するポリイミドオリゴマーを得る。 The reaction in the above step (B) can be carried out continuously with the step (A). Usually, all steps (A) and (B) are carried out in the state of polyamic acid oligomer, and finally converted into a polyimide oligomer. . That is, in the state of the polyamic acid oligomer obtained in the step (A), the crosslinkable reactive group-containing compound is added in the step (B), followed by, for example, adding an imidizing agent at a low temperature, or at a high temperature. By heating to reflux, the amide moiety and the carboxylic acid moiety are dehydrated and cyclized (imidized) to obtain a polyimide oligomer having a crosslinkable reactive group at the molecular end.
なお、上記(A),(B)工程において、イミド化を行っていないポリアミック酸オリゴマーについても、本発明の範疇である。このようなポリアミック酸オリゴマーは、加熱による脱水・環化反応によって、容易にポリイミドオリゴマーへと変換することができる。例えば、本発明のポリアミック酸オリゴマー溶液を、150〜245℃程度の高温で加熱還流することによって、本発明のポリイミドオリゴマーとすることができる。あるいは、例えば、ポリアミック酸オリゴマー溶液を、ガラス板等の剥離性の良好な支持体上へと塗布し、250〜350℃程度に加熱することによってイミド化し、本発明のポリイミドオリゴマーを得ることもできる。 In addition, the polyamic acid oligomer which has not been imidized in the steps (A) and (B) is also within the scope of the present invention. Such a polyamic acid oligomer can be easily converted into a polyimide oligomer by dehydration and cyclization reaction by heating. For example, the polyimide oligomer of the present invention can be obtained by heating and refluxing the polyamic acid oligomer solution of the present invention at a high temperature of about 150 to 245 ° C. Alternatively, for example, the polyimide oligomer of the present invention can be obtained by applying a polyamic acid oligomer solution onto a support having good releasability such as a glass plate and heating to about 250 to 350 ° C. .
また、上記(A),(B)の反応工程においては、いずれもアルゴンあるいは窒素のような不活性ガスの存在下、又は真空中で行うことが好ましい。 In the reaction steps (A) and (B), both are preferably performed in the presence of an inert gas such as argon or nitrogen, or in a vacuum.
なお、予め非軸対称性芳香族ジアミンと、これに対して大過剰量の酸二無水化物とを反応させることによって、非軸対称性芳香族ジアミン1分子を中心とした両側鎖に酸二無水化物を縮合したオリゴマー前駆体を調製することができる。そして、このようにして得られたオリゴマー前駆体(未反応の酸二無水化物を含む)に、他のジアミン成分を添加し、さらに重縮合反応を行なうことによって、非軸対称性の芳香族ジアミンをオリゴマー鎖の中心部のみに配置したポリイミドオリゴマーを得ることも可能である。 In addition, by reacting a non-axisymmetric aromatic diamine in advance with a large excess of acid dianhydride, acid dianhydride is formed on both side chains centered on one molecule of non-axisymmetric aromatic diamine. It is possible to prepare an oligomer precursor condensed with a compound. Then, by adding another diamine component to the oligomer precursor (including unreacted acid dianhydride) thus obtained and further performing a polycondensation reaction, a non-axisymmetric aromatic diamine is obtained. It is also possible to obtain a polyimide oligomer in which is disposed only at the center of the oligomer chain.
以上のようにして得られたポリイミドオリゴマーは、反応後の溶液をそのまま用いることも可能であるが、例えば、反応終了後の溶液を多量の水中に攪拌しながら投入し、ろ過により単離した後、100℃程度で乾燥させることで、粉末状のポリイミドオリゴマーとして用いるができる。また。このようにして得られたポリイミドオリゴマー粉末は、必要に応じて適当な溶媒中に溶解した溶液として使用することもできる。 The polyimide oligomer obtained as described above can be used as it is after the reaction. For example, after the reaction is completed, the solution after the reaction is stirred into a large amount of water and isolated by filtration. By drying at about 100 ° C., it can be used as a powdered polyimide oligomer. Also. The polyimide oligomer powder thus obtained can also be used as a solution dissolved in an appropriate solvent, if necessary.
また、以上のようにして得られたポリイミドオリゴマーは、オリゴマー単独で、あるいは炭素繊維等の繊維状補強材に含浸させた状態で加熱硬化することで、耐熱性に優れたポリイミド樹脂とすることができる。加えて、本発明にかかるポリイミドオリゴマーは、螺旋構造を示すため、成形性に優れていることから、例えば、金型等により容易に成形することが可能であり、あるいは繊維状補強材等への含浸も比較的容易に行うことができる。 In addition, the polyimide oligomer obtained as described above can be made into a polyimide resin having excellent heat resistance by heating and curing the oligomer alone or impregnating a fibrous reinforcing material such as carbon fiber. it can. In addition, since the polyimide oligomer according to the present invention exhibits a spiral structure and is excellent in moldability, for example, it can be easily molded by a mold or the like, or can be applied to a fibrous reinforcing material or the like. Impregnation can also be performed relatively easily.
また、ポリイミドオリゴマーの加熱硬化に際し、加熱温度及び加熱時間については、所望のポリイミド樹脂の物性に合わせて適宜調整することができる。なお、本発明にかかるポリイミドオリゴマーは、架橋性反応基含有化合物の種類等によっても異なるが、通常、約300〜370℃程度で熱硬化を生じる。より具体的には、例えば、予備的に210〜320℃程度の温度で一定時間加熱することでポリイミドオリゴマーを熱溶融し、その後、350〜400℃の温度で一定時間加熱して架橋反応を行い、ポリイミド樹脂硬化物を得る。それぞれの加熱工程における加熱温度を高くするか、あるいは加熱時間を長くすることによって、通常、ポリイミド樹脂硬化物の耐熱性が向上する。 Further, when the polyimide oligomer is heat-cured, the heating temperature and the heating time can be appropriately adjusted according to the desired physical properties of the polyimide resin. In addition, although the polyimide oligomer concerning this invention changes also with the kind etc. of a crosslinkable reactive group containing compound, it thermosets normally at about 300-370 degreeC. More specifically, for example, the polyimide oligomer is thermally melted by preliminary heating at a temperature of about 210 to 320 ° C. for a certain period of time, and then the crosslinking reaction is performed by heating at a temperature of 350 to 400 ° C. for a certain period of time. A polyimide resin cured product is obtained. Usually, the heat resistance of the cured polyimide resin is improved by increasing the heating temperature in each heating step or increasing the heating time.
なお、本発明のポリイミドオリゴマーを用いたポリイミド樹脂成形体の製造は、公知の方法にしたがって行なえばよい。例えば、本発明のポリイミドオリゴマーの粉末を金型内に充填し、250〜370℃、0.5〜5MPa程度で、1〜5時間程度加熱圧縮成形して、ポリイミド樹脂成形体を得ることができる。また、例えば、本発明のポリイミドオリゴマー溶液を炭素繊維等の繊維状補強材に含浸させ、180〜260℃で1〜5時間程度加熱乾燥した後、さらに加圧下、250〜370℃で1〜5時間程度加熱して、ポリイミド樹脂の繊維含有複合体を得ることができる。また、例えば、本発明のポリイミドオリゴマー溶液を、ガラス板等の剥離性の良好な支持体上へと塗布し、250〜350℃で1〜5時間程度加熱して、ポリイミド樹脂フィルムを得ることができる。 In addition, what is necessary is just to perform manufacture of the polyimide resin molding using the polyimide oligomer of this invention according to a well-known method. For example, the polyimide oligomer powder of the present invention is filled in a mold, and heat compression molding is performed at 250 to 370 ° C. and about 0.5 to 5 MPa for about 1 to 5 hours to obtain a polyimide resin molded body. . Further, for example, after impregnating a fibrous reinforcing material such as carbon fiber with the polyimide oligomer solution of the present invention and heating and drying at 180 to 260 ° C. for about 1 to 5 hours, further under pressure, at 1 to 5 at 250 to 370 ° C. By heating for about an hour, a fiber-containing composite of polyimide resin can be obtained. Moreover, for example, the polyimide oligomer solution of the present invention is applied onto a support having good peelability such as a glass plate and heated at 250 to 350 ° C. for about 1 to 5 hours to obtain a polyimide resin film. it can.
以下、実施例の記載に基づいて、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
アルゴン気流下3,4’−ジアミノジフェニルエーテル23.15gと4,4’−オキシジフタリック酸無水化物26.80gをN,N−ジメチルアセトアミド200mlに溶解させ、約30分間室温下で撹拌した。その後4−フェニルエチニィルフタル酸無水化物14.29gを加え、室温下約1時間撹拌後、約12時間溶媒を還流させ、灰白色の懸濁液を得た。イオン交換水800mlに懸濁液を投入し、濾過後水洗を数回繰り返し、メタノールで洗浄濾過後、120℃で一晩乾燥させ、灰白色の粉末状ポリイミドオリゴマーを得た。なお、得られたポリイミドオリゴマーについて、GPC(Aliance2695:Waters社製)により測定した結果、数平均分子量(Mn)は5.2x103g/molであった(NMP溶媒)。 Under a stream of argon, 23.15 g of 3,4′-diaminodiphenyl ether and 26.80 g of 4,4′-oxydiphthalic anhydride were dissolved in 200 ml of N, N-dimethylacetamide and stirred at room temperature for about 30 minutes. Thereafter, 14.29 g of 4-phenylethynylphthalic anhydride was added, and the mixture was stirred at room temperature for about 1 hour, and then the solvent was refluxed for about 12 hours to obtain an off-white suspension. The suspension was poured into 800 ml of ion-exchanged water, and after filtration, washing with water was repeated several times, washing with methanol, filtration, and drying overnight at 120 ° C. to obtain an off-white powdery polyimide oligomer. The obtained polyimide oligomer was measured by GPC (Aliance 2695: manufactured by Waters), and as a result, the number average molecular weight (Mn) was 5.2 × 10 3 g / mol (NMP solvent).
つづいて、以上のようにしてポリイミドオリゴマー粉末をポリイミドフィルムに所要量とり、ホットプレス上230℃で1時間溶融・脱泡した後、さらに350℃,2Mpaで1時間加圧し、ポリイミド樹脂硬化物を得た。 Next, after taking the required amount of polyimide oligomer powder on the polyimide film as described above, after melting and defoaming at 230 ° C. for 1 hour on a hot press, pressurizing at 350 ° C. and 2 Mpa for 1 hour to obtain a cured polyimide resin Obtained.
以上で得られたポリイミド樹脂硬化物について、窒素気流下、TG−DTA(EASTAR6000:SII社製)により分析した結果、5%熱分解温度(τ5)は563.3℃(窒素気流下,昇温速度10度/分)であった。また、TMA(EASTAR6000:SII社製)による測定では、ポリイミド樹脂硬化物のガラス転移温度(Tg)は316.4℃(窒素気流下,昇温速度:10℃/分)であった。
また、TMA(EASTAR6000:SII社製)により測定したポリイミド樹脂硬化物の熱膨張係数(CTE)は31ppmであった。また、ポリイミド樹脂硬化物を厚さ約75μmのフィルムとして、初期弾性率を測定(EZGraph:shimadzu社製)した結果、3.2GPaであった。
The polyimide resin cured product obtained above was analyzed by TG-DTA (EASTAR6000: manufactured by SII) under a nitrogen stream. As a result, the 5% thermal decomposition temperature (τ 5 ) was 563.3 ° C. (in a nitrogen stream, rising) The temperature rate was 10 degrees / minute). Further, TMA: the measurement by (EASTAR6000 manufactured by SII), the glass transition temperature of the cured polyimide resin (T g) is 316.4 ° C. (under nitrogen stream, heating rate: 10 ° C. / min) was.
Moreover, the thermal expansion coefficient (CTE) of the polyimide resin cured product measured by TMA (EASTAR6000: manufactured by SII) was 31 ppm. Moreover, it was 3.2 GPa as a result of measuring an initial stage elasticity modulus (EZGraph: made by Shimadzu) as a polyimide resin hardened | cured material as a film about 75 micrometers thick.
アルゴン気流下3,4’−ジアミノジフェニルエーテル18.97gと3,3’、4,4’−ベンゾフェノンテレフタリック二酸無水化物22.82gをN,N−ジメチルアセトアミド200mlに溶解させ、約30分間室温下撹拌した。その後4−フェニルエチニィルフタル酸無水化物11.72gを加え、室温下約1時間撹拌後、約12時間溶媒を還流させ、緑白色の懸濁液を得た。イオン交換水800mlに懸濁液を投入し、濾過後水洗を数回繰り返し、メタノールで洗浄濾過後、120℃で一晩乾燥させ、緑白色の粉末状ポリイミドオリゴマーを得た。なお、得られたポリイミドオリゴマーについて、GPC(Aliance2695:Waters社製)により測定した結果、数平均分子量(Mn)は5.2x103g/mol(NMP)であった。 Under an argon stream, 18.97 g of 3,4′-diaminodiphenyl ether and 22.82 g of 3,3 ′, 4,4′-benzophenone terephthalic dianhydride were dissolved in 200 ml of N, N-dimethylacetamide, and the room temperature was about 30 minutes. Stirring under. Thereafter, 11.72 g of 4-phenylethynylphthalic anhydride was added and stirred at room temperature for about 1 hour, and then the solvent was refluxed for about 12 hours to obtain a greenish white suspension. The suspension was poured into 800 ml of ion-exchanged water, filtered and washed with water several times, washed with methanol and filtered, and dried overnight at 120 ° C. to obtain a greenish white powdery polyimide oligomer. In addition, about the obtained polyimide oligomer, as a result of measuring by GPC (Aliance2695: made by Waters), the number average molecular weight (Mn) was 5.2x10 < 3 > g / mol (NMP).
つづいて、以上のようにしてポリイミドオリゴマー粉末をポリイミドフィルムに所要量とり、ホットプレス上250℃で0.5時間溶融・脱泡した後、さらに350℃,2Mpaで1.5時間加圧し、飴色透明のポリイミド樹脂硬化物を得た。 Next, after taking the required amount of polyimide oligomer powder to the polyimide film as described above, after melting and defoaming at 250 ° C. for 0.5 hours on hot press, further pressurizing at 350 ° C. and 2 Mpa for 1.5 hours to discolor A transparent polyimide resin cured product was obtained.
以上で得られたポリイミド樹脂硬化物について、窒素気流下、TG−DTA(EASTAR6000:SII社製)により分析した結果、5%熱分解温度(τ5)は563.3℃(窒素気流下,昇温速度10度/分)であった。また、TMA(EASTAR6000:SII社製)による測定では、ポリイミド樹脂硬化物のガラス転移温度(Tg)は316.4℃(窒素気流下,昇温速度:10℃/分)であった。
また、TMA(EASTAR6000:SII社製)により測定したポリイミド樹脂硬化物の熱膨張係数(CTE)は31ppmであった。また、ポリイミド樹脂硬化物を厚さ約75μmのフィルムとして、初期弾性率を測定(EZGraph:shimadzu社製)した結果、3.2GPaであった。
The polyimide resin cured product obtained above was analyzed by TG-DTA (EASTAR6000: manufactured by SII) under a nitrogen stream. As a result, the 5% thermal decomposition temperature (τ 5 ) was 563.3 ° C. (in a nitrogen stream, rising) The temperature rate was 10 degrees / minute). Further, TMA: the measurement by (EASTAR6000 manufactured by SII), the glass transition temperature of the cured polyimide resin (T g) is 316.4 ° C. (under nitrogen stream, heating rate: 10 ° C. / min) was.
Moreover, the thermal expansion coefficient (CTE) of the polyimide resin cured product measured by TMA (EASTAR6000: manufactured by SII) was 31 ppm. Moreover, it was 3.2 GPa as a result of measuring an initial stage elasticity modulus (EZGraph: made by Shimadzu) as a polyimide resin hardened | cured material as a film about 75 micrometers thick.
3,4’−ジアミノジフェニルメタン4.73gをアルゴン気流下N,N−ジメチルアセトアミド100mlに溶解させ、3,3’,4,4’−ジフェニルスルフォンテトラカルボン酸二無水化物6.84gを加え約60分間室温下撹拌した。その後4−フェニルエチニィルフタル酸無水化物2.37gを加え、室温下約1時間撹拌後、約12時間溶媒を還流させた。イオン交換水500mlに反応液を投入し、濾過後水洗を数回繰り返し、メタノールで洗浄濾過後、120度で一晩乾燥させ、乳白色の粉末状ポリイミドオリゴマーを得た。なお、得られたポリイミドオリゴマーについて、GPC(Aliance2695:Waters社製)により測定した結果、数平均分子量(Mn)は4.5x103g/molであった(NMP溶媒)。 In a stream of argon, 4.73 g of 3,4′-diaminodiphenylmethane was dissolved in 100 ml of N, N-dimethylacetamide, and 6.84 g of 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfone tetracarboxylic dianhydride was added to obtain about 60 Stir for a minute at room temperature. Thereafter, 2.37 g of 4-phenylethynylphthalic anhydride was added and stirred at room temperature for about 1 hour, and then the solvent was refluxed for about 12 hours. The reaction solution was poured into 500 ml of ion-exchanged water, filtered and washed with water several times, washed with methanol and filtered, and then dried overnight at 120 degrees to obtain a milky white powdery polyimide oligomer. In addition, about the obtained polyimide oligomer, as a result of measuring by GPC (Aliance2695: made by Waters), the number average molecular weight (Mn) was 4.5x10 < 3 > g / mol (NMP solvent).
つづいて、以上のようにしてポリイミドオリゴマー粉末をサンプル瓶に所要量とり、窒素気流下250℃で2時間、280℃で5時間、320℃で2時間、350℃で2.5時間加熱し、飴色透明のポリイミド樹脂硬化物を得た。 Subsequently, the polyimide oligomer powder was taken in a sample bottle as described above, and heated under a nitrogen stream at 250 ° C. for 2 hours, 280 ° C. for 5 hours, 320 ° C. for 2 hours, and 350 ° C. for 2.5 hours. An amber transparent polyimide resin cured product was obtained.
以上で得られたポリイミド樹脂硬化物について、窒素気流下、TG−DTA(EASTAR6000:SII社製)により分析した結果、5%熱分解温度(τ5)は557.3℃(窒素気流下,昇温速度10度/分)であった。また、TMA(EASTAR6000:SII社製)による測定では、ポリイミド樹脂硬化物のガラス転移温度(Tg)は330.0℃(窒素気流下,昇温速度:10℃/分)であった。
また、TMA(EASTAR6000:SII社製)により測定したポリイミド樹脂硬化物の熱膨張係数(CTE)は38ppmであった。また、ポリイミド樹脂硬化物を厚さ約75μmのフィルムとして、初期弾性率を測定(EZGraph:shimadzu社製)した結果、2.8GPaであった。
The polyimide resin cured product obtained above was analyzed by TG-DTA (EASTAR 6000: manufactured by SII) under a nitrogen stream. As a result, the 5% thermal decomposition temperature (τ 5 ) was 557.3 ° C. (ascended under a nitrogen stream). The temperature rate was 10 degrees / minute). Further, TMA: the measurement by (EASTAR6000 manufactured by SII), the glass transition temperature of the cured polyimide resin (T g) is 330.0 ° C. (under nitrogen stream, heating rate: 10 ° C. / min) was.
Moreover, the thermal expansion coefficient (CTE) of the polyimide resin hardened | cured material measured by TMA (EASTAR6000: SII company make) was 38 ppm. Moreover, it was 2.8 GPa as a result of measuring an initial stage elasticity modulus (EZGraph: made by Shimadzu) as a polyimide resin hardened | cured material as a film about 75 micrometers thick.
3,4’−ジアミノジフェニルメタン3.92gをアルゴン気流下N,N−ジメチルアセトアミド200mlに溶解させ、3,4’−オキシジフタリック酸無水化物36.29gを加え約30分間室温下撹拌した。その後9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン40.78gを加え約1時間撹拌すると粘調な溶液を得た。さらに、4−フェニルエチニィルフタル酸無水化物9.68gを加え、室温下約1時間撹拌後、約12時間溶媒を還流させた。イオン交換水800mlに反応液を投入し、濾過後水洗を数回繰り返し、メタノールで洗浄濾過後、120度で一晩乾燥させ、白色の粉末状ポリイミドオリゴマーを得た。なお、得られたポリイミドオリゴマーについて、GPC(Aliance2695:Waters社製)により測定した結果、数平均分子量(Mn)は5.2x103g/molであった(NMP溶媒)。 3.92 g of 3,4'-diaminodiphenylmethane was dissolved in 200 ml of N, N-dimethylacetamide under an argon stream, 36.29 g of 3,4'-oxydiphthalic anhydride was added, and the mixture was stirred for about 30 minutes at room temperature. Thereafter, 40.78 g of 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene was added and stirred for about 1 hour to obtain a viscous solution. Further, 9.68 g of 4-phenylethynylphthalic anhydride was added, and the mixture was stirred at room temperature for about 1 hour, and then the solvent was refluxed for about 12 hours. The reaction solution was poured into 800 ml of ion-exchanged water, filtered and washed with water several times, washed with methanol and filtered, and dried overnight at 120 ° C. to obtain a white powdery polyimide oligomer. The obtained polyimide oligomer was measured by GPC (Aliance 2695: manufactured by Waters), and as a result, the number average molecular weight (Mn) was 5.2 × 10 3 g / mol (NMP solvent).
つづいて、以上のようにしてポリイミドオリゴマー粉末をサンプル瓶に所要量とり、窒素気流下250℃で0.5時間加熱後、さらに2Mpa加圧条件下、350℃,1.5時間加圧し、250℃で2時間、280℃で5時間、320℃で1.5時間、350℃で1.5時間加熱し、黄色透明のポリイミド樹脂硬化物を得た。 Subsequently, as described above, a required amount of polyimide oligomer powder is taken into a sample bottle, heated at 250 ° C. for 0.5 hours under a nitrogen stream, and further pressurized at 350 ° C. for 1.5 hours under 2 Mpa pressure condition. C. for 2 hours, 280.degree. C. for 5 hours, 320.degree. C. for 1.5 hours, and 350.degree.
以上で得られたポリイミド樹脂硬化物について、窒素気流下、TG−DTA(EASTAR6000:SII社製)により分析した結果、5%熱分解温度(τ5)は563.3℃(窒素気流下,昇温速度10度/分)であった。また、TMA(EASTAR6000:SII社製)による測定では、ポリイミド樹脂硬化物のガラス転移温度(Tg)は316.4℃(窒素気流下,昇温速度:10℃/分)であった。
また、TMA(EASTAR6000:SII社製)により測定したポリイミド樹脂硬化物の熱膨張係数(CTE)は31ppmであった。また、ポリイミド樹脂硬化物を厚さ約75μmのフィルムとして、初期弾性率を測定(EZGraph:shimadzu社製)した結果、3.2GPaであった。
The polyimide resin cured product obtained above was analyzed by TG-DTA (EASTAR6000: manufactured by SII) under a nitrogen stream. As a result, the 5% thermal decomposition temperature (τ 5 ) was 563.3 ° C. (in a nitrogen stream, rising) The temperature rate was 10 degrees / minute). Further, TMA: the measurement by (EASTAR6000 manufactured by SII), the glass transition temperature of the cured polyimide resin (T g) is 316.4 ° C. (under nitrogen stream, heating rate: 10 ° C. / min) was.
Moreover, the thermal expansion coefficient (CTE) of the polyimide resin cured product measured by TMA (EASTAR6000: manufactured by SII) was 31 ppm. Moreover, it was 3.2 GPa as a result of measuring an initial stage elasticity modulus (EZGraph: made by Shimadzu) as a polyimide resin hardened | cured material as a film about 75 micrometers thick.
上記各実施例において示したように、2つのアミノ基が同一軸上に導入されていない非軸対称性芳香族ジアミンをジアミン成分として用いることで、得られたポリイミドオリゴマーが熱成形性に優れており、また、このポリイミドオリゴマーを加熱硬化して得られたポリイミド樹脂が、優れた耐熱性、機械特性を示すことが確認された。 As shown in each of the above examples, by using a non-axisymmetric aromatic diamine in which two amino groups are not introduced on the same axis as a diamine component, the obtained polyimide oligomer has excellent thermoformability. Moreover, it was confirmed that the polyimide resin obtained by heat-curing this polyimide oligomer exhibits excellent heat resistance and mechanical properties.
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