JP7083587B2 - ポリマレイミド組成物、その製造方法及びそれを用いた硬化性組成物、並びに硬化物の製造方法 - Google Patents
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Description
まずは、本発明のポリマレイミド組成物の一実施形態について説明する。本発明のポリマレイミド組成物は、下記一般式(1)で表す化合物群から選択される2種以上のポリマレイミド化合物を含み、アモルファス固体であることを特徴とする。マレイミド基を2つ備えたビスマレイミド化合物を初めとして、マレイミド基を複数備えたポリマレイミド化合物は結晶性が高く、結晶状態となった状態で化学品原料として市場で取引されるのが一般的である。こうして取引されるポリマレイミド化合物は、上記の通り、ポリアミン化合物等の硬化剤と反応することにより高い耐熱性を備えた硬化物となるので、硬化性組成物の原料として重要である。しかしながら、ポリマレイミド化合物の結晶は、高い融点と有機溶媒に対する溶解性の低さから、硬化性組成物として用いる際の成形性を確保するために溶融や溶解を行うのが難しいという問題を有する。
次に、本発明の硬化性組成物の一実施形態について説明する。本発明の硬化性組成物は、上記ポリマレイミド組成物を含み、加熱によりポリマレイミド化合物が重合して硬化する。この硬化性組成物は、上記ポリマレイミド組成物に加えて硬化剤やエポキシ樹脂等の成分を含んでもよい。この場合、本発明の硬化性組成物は、上記本発明の固体状態のポリマレイミド組成物に固体状態の硬化剤等の成分を加えた固体混合物であってもよいし、本発明のポリマレイミド組成物に硬化剤の成分を加えて一旦液状化してから再度固体状態にしたものであってもよいし、液状の混合物のままであってもよい。
次に、本発明の硬化物の製造方法の一実施態様について説明する。本発明の硬化物の製造方法は、上記本発明の硬化性組成物を硬化させる工程を備えることを特徴とする。
次に、本発明のポリマレイミド組成物の製造方法の第一実施態様について説明する。本実施態様では、溶媒中で2種以上のポリマレイミド化合物を合成し、その後、その溶媒を留去してアモルファス固体であるポリマレイミド組成物を得る。
まずは、反応工程について説明する。これは、2以上のアミノ基を備えたポリアミン化合物からなる群より選択される2種以上の化合物、及び無水マレイン酸を溶媒の存在下で同時に反応させる工程である。
固形化工程は、上記反応工程を経た反応混合物から溶媒を留去して2以上のポリマレイミド化合物の混合物からなるアモルファス固体を得る工程である。
次に、本発明のポリマレイミド組成物の製造方法の第二実施態様について説明する。本実施態様では、下記一般式(1)で表す化合物群から選択される2種以上の化合物の混合物を溶融させて溶融物とし、次いでその溶融物を冷却することにより上記混合物を含むアモルファス固体であるポリマレイミド組成物を得る。
次に、本発明のポリマレイミド組成物の製造方法の第三実施態様について説明する。本実施態様では、下記一般式(1)で表す化合物群から選択される2種以上の化合物の混合物を溶媒に溶解させて溶液とし、次いでその溶液から溶媒を留去することにより上記混合物を含むアモルファス固体であるポリマレイミド組成物を得る。
撹拌機、冷却コンデンサー、温度計、窒素ガス導入管及び滴下ロートを備えた500mLのガラス製四つ口フラスコに、無水マレイン酸50.0g及びクロロベンゼン250.0gを仕込んだ。次に、4,4’-ジアミノジフェニルメタン(富士フイルム和光純薬株式会社製)14.7g、メチレンビス(2-エチル-6-メチルアニリン)(富士フイルム和光純薬株式会社製、以下同様)17.0g、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(日本純良薬品株式会社製、以下同様)18.9g及びN-メチル-2-ピロリドン5.2gをクロロベンゼン120.0gに溶解させた溶液を、反応系内の温度を85~95℃に保ちながら反応系内へ2時間かけて滴下した。滴下終了後、同温度で2時間反応を行い、p-トルエンスルホン酸2.4gを反応系内へ加えて、還流条件で共沸してくる縮合水とクロロベンゼンとを冷却及び分液した後、有機層であるクロロベンゼンだけを系内に戻して脱水を行いながら2時間反応させた。反応終了後、水洗を繰り返してp-トルエンスルホン酸、N-メチル-2-ピロリドン及び過剰の無水マレイン酸を除去した。次いで、反応溶液を濃縮することでアモルファス固体のビスマレイミド組成物77.5gを得た。このポリマレイミド組成物には、3種のビスマレイミド化合物(上記BMI、BMI-70及びBMI-80)が含まれることになる。
撹拌機、冷却コンデンサー、温度計、窒素ガス導入管及び滴下ロートを備えた500mLのガラス製四つ口フラスコに、無水マレイン酸50.0g及びトルエン200.0gを仕込んだ。次に、メチレンビス(2-エチル-6-メチルアニリン)29.7g、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン33.4g及びN-メチル-2-ピロリドン5.0gをトルエン100.0gに溶解させた溶液を、反応系内の温度を85~95℃に保ちながら反応系内へ2時間かけて滴下した。滴下終了後、同温度で2時間反応を行い、p-トルエンスルホン酸2.4gを反応系内へ加えて、還流条件で共沸してくる縮合水とクロロベンゼンとを冷却及び分液した後、有機層であるトルエンだけを系内に戻して脱水を行いながら2時間反応させた。反応終了後、水洗を繰り返してp-トルエンスルホン酸、N-メチル-2-ピロリドン及び過剰の無水マレイン酸を除去した。次いで、反応溶液を濃縮することでアモルファス固体のビスマレイミド組成物91.1gを得た。このポリマレイミド組成物には、2種のビスマレイミド化合物(上記BMI-70及びBMI-80)が含まれることになる。
撹拌機、冷却コンデンサー、温度計、窒素ガス導入管及び滴下ロートを備えた500mLのガラス製セパラブルフラスコに、上記BMI-80(ケイ・アイ化成株式会社製、以下同様)を50.0g投入し、180℃で加熱した。投入したBMI-80が溶融したことを確認し、上記BMI-70(ケイ・アイ化成株式会社製、以下同様)50.0gを徐々に加え、混合溶融させた。次に、上記BMI(ケイ・アイ化成株式会社製、以下同様)50.0gを徐々に加え、混合溶融させた。溶融液を水浴中のステンレス製バットにあけ、急冷した。50℃まで冷却後、バットから固化物を取り外し、アモルファス固体のポリマレイミド組成物140.3gを得た。
撹拌機、冷却コンデンサー、温度計、窒素ガス導入管及び滴下ロートを備えた500mLのガラス製セパラブルフラスコに、上記BMI-80を75.0g投入し、180℃で加熱した。投入したBMI-80が溶融したことを確認し、上記BMI 75.0gを徐々に加え、混合溶融させた。溶融液を水浴中のステンレス製バットにあけ、急冷した。50℃まで冷却後、バットから固化物を取り外し、アモルファス固体のポリマレイミド組成物143.0gを得た。
撹拌機、冷却コンデンサー、温度計、窒素ガス導入管及び滴下ロートを備えた500mLのガラス製セパラブルフラスコに、上記BMI-80を75.0g投入し、180℃で加熱した。投入したBMI-80が溶融したことを確認し、上記BMI-70 75.0gを徐々に加え、混合溶融させた。溶融液を水浴中のステンレス製バットにあけ、急冷した。50℃まで冷却後、バットから固化物を取り外し、アモルファス固体のポリマレイミド組成物141.4gを得た。
撹拌機、冷却コンデンサー、温度計、窒素ガス導入管及び滴下ロートを備えた500mLのガラス製セパラブルフラスコに、上記BMI-80を50.0g投入し、180℃で加熱した。上記BMI-70 50.0gを徐々に加え、混合溶融させた。次に、上記BMI-50P 50.0gを徐々に加え、混合溶融させた。溶融液を水浴中のステンレス製バットにあけ、急冷した。50℃まで冷却後、バットから固化物を取り外し、アモルファス固体のポリマレイミド組成物139.4gを得た。
撹拌機、冷却コンデンサー、温度計、窒素ガス導入管及び滴下ロートを備えた500mLのガラス製セパラブルフラスコに、上記BMI-70を75.0g投入し、180℃で加熱した。投入したBMI-70が溶融したことを確認し、上記BMI-50P 75.0gを徐々に加え、混合溶融させた。溶融液を水浴中のステンレス製バットにあけ、急冷した。50℃まで冷却後、バットから固化物を取り外し、アモルファス固体のポリマレイミド組成物140.5gを得た。
撹拌機、冷却コンデンサー、温度計、窒素ガス導入管及び滴下ロートを備えた500mLのガラス製セパラブルフラスコに、上記BMI-80を75.0g投入し、180℃で加熱した。投入したBMI-80が溶融したことを確認し、上記BMI-50P 75.0gを徐々に加え、混合溶融させた。溶融液を水浴中のステンレス製バットにあけ、急冷した。50℃まで冷却後、バットから固化物を取り外し、アモルファス固体のポリマレイミド組成物139.8gを得た。
実施例1~8で得たポリマレイミド組成物、BMIの結晶(比較例1)、BMI-70の結晶(比較例2)、及びBMI-80の結晶(比較例3)のそれぞれについて、DSC(示差走査熱量計)による分析を行った。その結果を図1及び図2に示す。図1は、本発明の実施例1~6のポリマレイミド組成物についてのDSCチャートである。図2は、本発明の実施例1及び2のポリマレイミド組成物、並びに比較例1~3のビスマレイミド化合物の結晶についてのDSCチャートである。
実施例1~8で得たポリマレイミド組成物、BMIの結晶(比較例1)、BMI-70の結晶(比較例2)、及びBMI-80の結晶(比較例3)のそれぞれについて、融点測定用毛細管内に少量の固体を入れ、融点測定機により融点(又は溶融点)を測定した。融点の測定に際しては、融け始めの温度と融け終わりの温度を記録し、その範囲を融点として評価した。その結果を表1に示す。
Claims (8)
- 請求項1記載のポリマレイミド組成物を含むことを特徴とする硬化性組成物。
- 請求項2記載の硬化性組成物を硬化させる工程を備えることを特徴とする硬化物の製造方法。
- 2以上のアミノ基を備えたポリアミン化合物からなる群より選択される2種以上の化合物、及び無水マレイン酸を溶媒の存在下で同時に反応させる反応工程と、
前記反応工程を経た反応混合物から溶媒を留去して2種以上のポリマレイミド化合物の混合物からなるアモルファス固体を得る固形化工程と、を備えることを特徴とするポリマレイミド組成物の製造方法。 - 前記ポリアミン化合物が、下記一般式(1a)で表す化合物である請求項4記載のポリマレイミド組成物の製造方法。
(上記一般式(1a)中、各Rはそれぞれ独立に水素原子、又は分枝を有してもよい炭素数1~9のアルキル基であり、各Xはそれぞれ独立に単結合、途中に分枝又は環構造を有してもよい炭素数1~15のアルキレン基、スルホニル基(-SO2-)、硫黄原子、又は酸素原子であり、各Yはそれぞれ独立に単結合、途中に分枝又は環構造を有してもよい炭素数1~15のアルキレン基、スルホニル基(-SO2-)、硫黄原子、又は酸素原子であり、mは0~3の整数であり、nは0~3の整数であり、jは0~4の整数であり、kは0~4の整数であり、pは0~4の整数であり、qは0~4の整数である。)
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