JPS5941453B2 - 側鎖にスルホンアミド基を有するポリアミドおよびその製造法 - Google Patents

側鎖にスルホンアミド基を有するポリアミドおよびその製造法

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JPS5941453B2
JPS5941453B2 JP7773276A JP7773276A JPS5941453B2 JP S5941453 B2 JPS5941453 B2 JP S5941453B2 JP 7773276 A JP7773276 A JP 7773276A JP 7773276 A JP7773276 A JP 7773276A JP S5941453 B2 JPS5941453 B2 JP S5941453B2
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【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は側鎖にスルホンアミド基を有する新規なポリア
ミドスルホンアミドに関する。
〔発明の背景〕
芳香族核にアミド結合が直接結合したいわゆる芳香族ポ
リアミドは、その分子鎖の剛直な故に、機械的特性、高
温での形状安定性、耐熱分解性、電気絶縁性などにすぐ
れ、耐熱性繊維や絶縁用フイルムとして工業的に−きわ
めて価値の高いものである。
しかし一般に芳香族ポリアミドは有機溶媒に対する溶解
性が悪く、例えばポリ(m−フエニレンイソフタルアミ
ド)などはN,N−ジメチルアセトアミドなどの極性溶
媒にも、数%の無機塩(例えば塩化リチウム、硝酸リチ
ウム、塩化カルシウムなど)の存在でのみ溶解するにす
ぎない。それ故それら芳香族ポリアミドからのフイルム
製造には種々の制限を免れなかつた。またそれら従来の
芳香族ポリアミドフイルムを半透膜として使用する際に
、その顕著な疎水性のため透水性が不充分であるなど特
性上の欠点も指摘された。〔発明の目的〕本発明は前記
従来の芳香族ポリアミドの欠点に鑑みなされたもので、
その目的は、芳香族ポリアミドが本来有する機械的強度
と耐熱性を保持し、有機溶媒に対する溶解性に優れ成膜
し易い材料を提供することであり、さらに水透過性の良
好な半透膜として有用な材料を提供することである。
〔発明の概要〕本発明の芳香族ポリアミドは、側鎖にス
ルホンアミド基を有するポリアミドで、その特徴は、少
なくとも0.5dt/gの還元粘度(溶媒、ジメチルア
セトアミド、濃度0.1g/Dtl3O℃)を有しかつ
下記の一般式で示される反復単位からなることである。
(式中Arは芳香族核に結合するn個の SO2NH2基を有し、そのSO2NH2基のそれぞれ
が結合するn個の炭素原子のそれぞれと非隣接の関係に
ある2個の炭素原子それぞれにおいてNH基に結合して
いる2価の芳香族残基を表わし、Qは2価の芳香族もし
くは脂肪族の残基を表わす。
)具体的にはArは―桑≦ 〜▼VC轟?番轟
C′ 会―(nは0または1、Xは−0−,−S−,一
SO2−または−CH2−である。
)から選ばれる2価の基であり、またQはm−フエニレ
ン基、(Yは−0−,−SO2−または−CO−である
)、+CH2》2〜8から選ばれる2価の基である。上
記した側鎖にスルホンアミド基を有する芳香族ポリアミ
ドは、対応する芳香族ジアミノスルホンアミド(H2N
−Ar−NH2)と二塩基酸ハロゲン化物とを、不活性
溶媒中室温以下の温度において、重縮合させることによ
つて製造することができる。そのような芳香族ジアミノ
スルホンアミド(H2N−Ar−NH2)を具体的に示
すと次の通りである。
3,5−ジアミノベンゼンスルホンアミドベンジジン一
2−スルホンアミド(4,4′−ジアミノジフエニル一
2−スルホンアミドと同義)これらのアミノスルホンア
ミドは2種以上併用することができる。
また他の原料成分(含Q化合物)である二塩基酸ハロゲ
ン化物を具体的に示すと次の通りである。
イソフタル酸ハロゲン化物これらの二塩基酸ハロゲン化
物も2種以上併用することができる。
特に脂肪族ジカルボン酸ハロゲン化物には、芳香族ジカ
ルボン酸ハロゲン化物を併用することが膜の強度上有利
である。本発明の芳香族ポリイミドを製造する際に反応
媒体として、例えばN−メチル−2−ピロリドンN,N
−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミ
ド、ヘキサメチルホスホルアミド、N,N−ジエチルホ
ルムアミドなど反応成分に対し不活性の溶媒が用いられ
る。
また、発生するハロゲン化水素を捕獲するために酸受容
体を使用してもよい。
酸受容体としては種々のものがあるが、一般には例えば
ピリジントリエチルアミン トリ−n−ブチルアミン、
N,N−ジメチルアニリン、キノリン、N−メチルモル
ホリン、N−エチルモリホリンなどの3級アミンが有用
である。本発明の芳香族ポリアミドは、前記芳香族ジア
ミノスルホンアミドと二塩基酸ハロゲン化物とを、不活
性溶媒中室温付近もしくはそれ以下の温度において反応
させることによつて製造される。
その際両反応成分を実質上等モルの比率(実際には、0
.2モル以下の範囲で増減があつても何ら差し支えない
。)で使用することが望ましく、かくすることによつて
高分子量の、すなわち高い還元粘度を示す芳香族ポリア
ミドを得ることができる。低分子量の芳香族ポリアミド
は成膜しがたく、たとえフイルムにできても機械的性質
に劣る。本発明においては、少なくとも0.5dt/g
、なるべくは0.8dt/g以上の還元粘度(溶媒、N
,N一ジメチルアセトアミド、濃度0.1g/Dt.3
O℃測定)を有する芳香族ポリアミドが好適であり、充
分に反応させることが望ましい。前記に従い得られた芳
香族ポリアミドは、その赤外線吸収スペクトルの波数3
400〜3200an−1の領域にアミド基による吸収
、波数1350〜1320および1170〜1150α
−1の領域にスルホンアミド基による吸収を示し、元素
分析値も計算に合致した。
本発明の芳香族ポリアミドは、側鎖として極性の強いス
ルホンアミド基を有しており、この基によつて選択透過
性を膜に発現させ、また、芳香族核を含むポリアミド主
鎖の剛直性によつて膜に高い機械的強度をもたせてすぐ
れた耐王性を釘与している点で極めて特徴的である。
本発明の芳香族ポリアミドは、アミド類などの極性溶媒
に溶け易く、その溶液から慣性の手段により成膜するこ
とができる。
またそのフイルムは良好な水透過性、塩排除率を示し半
透膜として有用である。次に実施例によつて本発明を説
明する。〔発明の実施例〕実施例 1 温度計、撹拌器、滴下ろう斗および塩化カルシウム管つ
き空冷管を備えた容量1tの四ロフラスコに、4,4′
−ジアミノジフエニルエーテル一2,2′−ジスルホン
アミド71.6gsN−メチル−2−ピロリドン500
gおよび塩化リチウム25gを入れ、内容物を撹拌し、
フラスコを氷浴で冷却する。
イソフタル酸クロライド40.6gを徐々に加え、内容
物の温度を10℃以下に保つた。添加終了後、反応温度
を7℃に保ち、6時間反応させた。その間溶液の粘度は
上昇した。この生成溶液を氷水中に注ぎ、生じたポリア
ミドの沈澱を粉砕し、液の酸性が認められなくなるまで
充分に水で洗浄した。最後にメタノールで洗浄し、淡灰
色をおびた白色の粉末を120℃で減圧乾燥した。収量
は95gであつた。生成物の元素分析結果(かつこ内は
計算値)。
C5O.O%(49.18%)、H3.9%(3.28
%)、Nll.5%(11.48%)、Sl2.l%(
13.11%)上記芳香族ポリアミドは300℃まで軟
化しなかつた。
またその赤外吸収イベクトルは図の如くである。
波数3300?−1にアミド基による吸収、波数132
0an−1および1150?−1にスルホンアミ jド
による吸収が認められる。実施例 2 実施例1で得た芳香族ポリアミド粉末はN−メチル−2
−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N
−ジメチルホルムアミド、N,Nl−ジエチルホルムア
ミド、ジメ子ルスルホキサィドに可溶である。
この芳香族ポリアミドの還元粘度は1.5dt/g(溶
媒ジメチルアセトアミド、濃度0.1g/Dt溶液、温
度30℃、以下測定条件同じ)であつた。
,この芳香族ポリアミドのジメチルアセトアミド20%
溶液を作り、ガラス板上に流延し、180〜200℃で
乾燥したフイルム(厚さ50μ)を作製した。このフイ
ルムの引張り強度は15k9/M7il伸び率は10%
であつた。またこのフイルム Cは空気中で熱重量分析
(昇温速度5℃/MOしたところ、400℃まで減量し
なかつた。また芳香族ポリアミドを、塩化リチウム5%
を含むジメチルアセトアミドに溶解した]0%溶液をガ
ラス板上に流延し、110℃で15分溶媒を蒸発させた
後氷水中に浸漬してゲル化させ透明な膜を得た。
この膜についてフイードとして5000PI]10)N
act水溶液を用い、操作圧力50kg/dの条件下で
逆浸透実験を行つた。水透過量は1.7m′/M゜・D
ay、塩排除率65%であつた。実施例 3実施例1と
同様の装置を2組用意し、その各々に4,4−ジアミノ
ジフエニルエーテル一2,2′−ジスルホンアミド71
.6、N−メチル−2−ピロリドン500gおよび塩化
リチウム25gを人右、内容物を撹拌し、一つのフラス
コは20℃、他のフラスコは40℃に保温する。
このフラスコ各々にイソフタル酸クロライド40.6g
を徐々に加え、6時間所定の温度に保つて反応を完結さ
せる。以下実施例1、並びに実施例2と同様にして、上
記芳香族ポリアミドの還元粘度、並びに形成させた乾燥
フイルムの引張り強度、伸びを測定した。その結果を表
に示す。実施例 4 実施例1と同様の装置に4,4′ジアミノジフエニルメ
タン一2,2′−ジスルホンアミド71.2g,N−メ
チル−2−ピロリドン250g..N,N−ジメチルア
セトアミド250g、塩化リチウム25gを入れ、内容
物を撹拌し、フラスコを氷浴で冷却しておく。
この中にイソフタル酸クロライド28.42gとテレフ
タル酸クロライド12.18gを徐々に加える。添加終
了後、8℃で5時間反応させた。生成溶液を実施例1と
同様に処理して芳香族ポリアミド粉末94gを得た。こ
の芳香族ポリアミドの還元粘度は2.4dt/gであつ
た。また熱重量分析による減量開始温度は350℃であ
つた。元素分析結果(かつこ内は計算値) C5O.5%(49.18%)、H4.O%(3.28
(:F6)、Nll.O%(11.4801))、Sl
l,5%(13.11%)この芳香族ポリアミドはN−
メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミ
ド、N,N−ジメ手ルホルムアミド、N,N−ジエチル
ホルムアミド、ジメチルスルホキシドに可溶であつた。
実施例 5実施例1と同様の装置をとりつけた四ロフラ
スコに、3,5−ジアミノベンゼンスルホンアミド18
.7g1N−メチル−2−ピロリドン200g1塩化リ
チウム10gを入八内容物を撹拌し、フラスコを氷浴で
冷却しておく。
4,4′−ジフエニルエーテルジカルボン酸クロライド
29.5gを徐徐に加え、添加終了後、7℃で5時間反
応させた。
この溶液を実施例1と同様に処理して、芳香族ポリアミ
ド粉末39gを得た。この芳香族ポリアミドの還元粘度
は2.05dt/gであつた。赤外分光分析の結果、波
数3300cm−1はアミド基の吸収1150cfn−
1並びに1320c1n−1にスルホンアミドの吸収が
認められた。実施例 6 実施例1と同様の装置に、4,4′−ジアミノジフエニ
ル一2−スルホンアミド132.5g,.N−メチルピ
ロリドン500g1塩化リチウム25gを人れ内容物を
撹拌し、フラスコを氷浴で冷却しておく。
この中にアジピン酸クロライド91gを徐々に加える。
添加終了後. 10℃以下の温度で5時間反応させた。
生成溶液を実施例1と同様に処理して芳香族ポリアミド
粉末120gを得た。この芳香族ポリアミドの還元粘度
は1.05dt/gであつた。元素分析結果(かつこ内
は計算値) C58.5%(57.9%)、H5.O%(5.1%)
、NlO.9%(11.3%)、S8.O%(8.6%
)赤外分光分析の結果、波数3300an−1のアミド
基吸収、1150an−1および1330an−1にス
ルホンアミドの吸収が認められた。
このポリアミドはN−メチル−2−ピロリドン、N,N
−ジメ手ルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルスルホキシドに可溶であつた。この芳香族
ポリアミドのフイルムの引張り強度は12k9/m丈伸
びは6%であつた。実施例 7 実施例1と同様のフラスコに、4,4′−ジアミノジフ
エニルエーテル一2−スルホンアミド27.9g,.N
−メチル−2−ピロリドン200g、塩化リチウム10
gを人れて、内容物を撹拌し、フラスコを氷浴で冷却し
ておく。
この中にイソフタル酸クロライド20.3gを徐々に加
え、添加終了後、7℃で6時間反応させた。実施例1と
同様に処理し、芳香族ポリアミド粉末38gを得た。こ
の芳香族ポリアミドの還元粘度は1.65dt/gであ
つた。そのN,N−ジメチルアセトアミド溶液から実施
例1と同様にして調製した。フイルムの引張強度は11
kg/MilS伸び率は13%であつた。実施例 8 実施例1と同様のフラスコに、4,4′−ジアミノジフ
エニルエーテル一2,2′−ジスルホンアミド71.6
g..N−メチル−2−ピロリドン500g、塩化リチ
ウム25gを人れ、内容物を撹拌し、フラスコを氷浴で
冷却しておく、4,4′−ジフエニルスルホンジカルボ
ン酸クロライド68.4gを徐々に加え、添加終了後、
7℃で5時間反応させた。
この溶液を実施例1と同様に処理した、芳香族ポリアミ
ド粉末130gを得た。この芳香族ポリアミドはN−メ
チルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,
N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムア
ミド、ジメチルスルホキサイドに可溶である。
このポリアミドの還元粘度は1.3dt/gであつた。
赤外分光分析の結果、波数3300an−1はアミド基
の吸収1150?−1並びに1320a1−1にスルホ
ンアミドの吸収が認められた。このポリアミドのN−メ
チルピロリドン15%溶液をつくり、ガラス板上に流延
し、150〜200℃で乾燥したフイルム(厚さ40μ
m)を作製した。
このフイルムの引張り強度は12k9/砥伸び率は8%
であつた。またこのフイルムは空気中で熱重量分析した
ところ、380℃まで減量しなかつた。実施例 9 実施例1と同様のフラスコに、4,4′−ジアミノジフ
エニルエーテル一2,2′−ジスルホンアミド71.6
g.N−メチル−2−ピロリドン500g、塩化リチウ
ム25gを入れ、内容物を撹拌し、フラスコを氷浴で冷
却しておく、4,4′−ジフエニルスルホンジカルボン
酸クロライド61.2gを徐々に加え、添加終了後、7
℃で5時間反応させた。
この溶液を実施例1と同様に処理して、芳香族ポリアミ
ド粉末120gを得た。この芳香族ポリアミドはN−メ
チルピロリドンN,N−ジメチルアセトアミド、N,N
−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミ
ド、ジメチルスルホキサイドに可溶である。
このポリアミドの還元粘度は1.8dt/gであつた。
赤外分光分析の結果、波数3300CTL−1はアミド
基の吸収1150c1n−1並びに13200n−1に
スルホンアミドの吸収が認められた。このポリアミドの
N−メチルピロリドン15%溶液をつくり、ガラス板上
に流延し、150〜200℃で乾燥してフイルム(厚さ
40〃m)を作製した。
このフイルムの引張り強度は13k9/CII!.伸び
率は9%であつた。またこのフイルムは空気中で熱重量
分析したところ、380℃まで減量Lなかつた。実施例
10 実施例1と同様の装置に、4,4−ジアミノジフエニル
エーテル一2−スルホンアミド279g..N−メチル
−2−ピロリドン200g1塩化り千ウム10gを入わ
内容物を撹拌し、フラスコを氷浴で冷却しておく。
この中にコハク酸クロライド15.4gを徐々に加える
。添加終了後、10℃以下の温度で5時間反応させた。
生成溶液を実施例1と同様に処理して芳香族ポリアミド
粉末40gを得た。この芳香族ポリアミドの還元粘度は
1.0dt/gであつた。元素分析結果(かつこ内は計
算値) C54.O%(53.2%)、H4.O%(4.2%)
、Nll.5%(11。
6%)、S8.l%(8.9%)赤外分光分析の結果、
波数3300an−1のアミド基吸収、1150an−
1および1330C7!L−1にスルホンアミドの吸収
が認められた。
このポリアミドはN−メチル−2−ピロリドン、N,N
−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミ
ド、ジメ手ルスルホキシドに可溶であつた。この芳香族
ポリアミドのフイルムの引張り強度は12k9/Mi7
L、伸びは5%であつた。実施例 11 実施例1と同様の装置に、4,4′−ジアミノジフエニ
ルエーテル一2−スルホンアミド27.9g,N−メチ
ルピロリドン200g、塩化リチウム10gを入れ内容
物を撹拌し、フラスコを氷浴で冷却しておく。
この中にセバシン酸クロライド23.8gを徐々に加え
る。添加終了後、10℃以下の温度で5時間反応させた
。生成溶液を実施例1と同様に処理して芳香族ポリアミ
ド粉末45gを得た。この芳香族ポリアミドの還元粘度
は1.5dt/gであつた。元素分析結果(かつこ内は
計算値) C6O.O%(59.3%)、H6,O%(6.1%)
、N9.l%(9。
4%)、S6.9%(7.2%)赤外分光分析の結果、
波数3300an−1のアミド基吸晩1150an−1
および1330an−1にスルホンアミドの吸収が認め
られた。
このポリアミドはN−メチル−2−ピロリドン N,N
−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルスルホキシドに可溶であつた。この芳香族
ポリアミドのフイルムの引張り強度は9k9/m丈伸び
は8%であつた。実施例 12 実施例1と同様のフラスコに、4,4′−ジアミノジフ
エニルサルフアイド一2,2′−ジスルホンアミド74
.8g.N−メチル−2−ピロリドン500g、塩化リ
チウム25gを人れ、内容物を撹拌し、フラスコを氷浴
で冷却しておく。
このフラスコに、イソフタル酸クロライド40.6gを
徐徐に加え、添加終了後、7℃で5時間反応させた。こ
の溶液を実施例1と同様に処理して、芳香族ポリアミド
粉末132gを得た。この芳香族ポリアミドはN−メチ
ルピロリドンN−N−ジメチルアセトアミド、N,N−
ジメチルホルムアミド N−N−ジエチルホルムアミド
ジメチルスルホキサイドに可溶である。
このポリアミドの還元粘度は1.5dt/gであつた。
赤外分光分析の結果、波長3300CTII−1にアミ
ド基の吸収、1150an−1並びに1320aL−1
にスルホンアミドの吸収が認められた。この芳香族ポリ
アミドのN−メチルピロリドン15%溶液をつくり、ガ
ラス板上に流延し、150〜200℃で乾燥してフイル
ム(厚さ35μm)を作製した。このフイルムの引張り
強度は16kg/Cml、伸び率は5%であつた。また
このフイルムに空気中で加熱したところ、410℃まで
減量しなかつた。〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば芳香族ポリアミド
が本来有する機械的強度と耐熱性を保持し、有機溶媒に
対する溶解性に優れ成膜し易い材料が得られるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
図は赤外吸収スペクトルである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 少なくとも0.5dl/gの還元粘度(溶媒、ジメ
    チルアセトアミド、濃度0.1g/dl、30℃)を有
    しかつ下記の一般式で示される反復単位からなる芳香族
    ポリアミド。 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中Arは ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
    表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼ (nは0または1、XはO、S、SO_2またはCH_
    2である)から選ばれる2価の基であり、またQはm−
    フェニレン基、p−フェニレン基、▲数式、化学式、表
    等があります▼(Yは、O、SO_2またはCOである
    )、▲数式、化学式、表等があります▼から選ばれる2
    価の基である。 )2 (A)一般式H_2N−Ar−NH_2(式中A
    rは▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学
    式、表等があります▼、(nは0または1、XはO、S
    、SO_2またはCH_2である)から選ばれる2価の
    基である)で示される芳香族ジアミノスルホンアミドと
    、(B)二塩基酸ハロゲン化物とを、不活性溶媒中室温
    以下の温度において重縮合させることを特徴とする、少
    なくとも0.5dl/gの還元粘度(溶媒、ジメチルア
    セトアミド、濃度0.1g/dl、30℃)を有しかつ
    下記の一般式で示される反復単位からなる芳香族ポリア
    ミドの製造法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中Ar、nは上記(A)の定義の通りであり、また
    Qはm−フェニレン基、p−フェニレン基▲数式、化学
    式、表等があります▼(YはO、SO_2またはCOで
    ある)、▲数式、化学式、表等があります▼から選ばれ
    る2価の基である。 )
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