JPS5952660B2 - ポリマレイミドの製造方法 - Google Patents

ポリマレイミドの製造方法

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JPS5952660B2
JPS5952660B2 JP51096948A JP9694876A JPS5952660B2 JP S5952660 B2 JPS5952660 B2 JP S5952660B2 JP 51096948 A JP51096948 A JP 51096948A JP 9694876 A JP9694876 A JP 9694876A JP S5952660 B2 JPS5952660 B2 JP S5952660B2
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acid
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貴達 下川
宗弘 河内
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明の目的は重合活性の優れたポリマレイミドを高収
率で得る製造方法に関する。
ポリマレイミドとは分子内にマレイミド基を2ケ以上含
む比較的低分子の化合物、いわゆるオリゴマ−であり、
単独又は他の適当なモノマーと組合せて、熱又は触媒に
より重合反応を起し、いわゆる三次元構造を主体とする
熱硬化性樹脂の硬化物を形成する。
このポリマレイミドを含む熱硬化性樹脂の硬化物は耐熱
性が優れており、耐熱性の要求される電気、機械分野に
おいてワニス、粉体塗料、積層板、成型物等として利用
されている。このような用途にポリマレイミドを含む熱
硬化性樹脂を使用する場合、その重合硬化反応が迅速且
つ充分に進行する事が硬化物製造の生産性を高める上で
も又、硬化物に良好な耐熱性を附与する上でも必要とさ
れるが、この条件を満たす為には、原料として用いるポ
リマレイミドの重合活性が高い事が必要とされる。ポリ
マレイミドはこのように有用であるので、従来より重合
活性の高いポリマレイミドを高収率で安価に製造する方
法の開発が望まれている。従来ポリマレイミドの一種で
あるビスマレイミドの製造法については、例えばNat
i0na15AMPE5ymp0siumExhib1
8284〜291(1973)に記載されているように
一例として4、4’−ジアミノジフェニルメタンの如き
第一級ジアミン1モルと無水マレイン酸2モルとをジメ
チルホルムアミドの如き有機溶媒中、1.1モルの酢酸
ナトリウム存在下に1式の如く開環附加させて、N、N
’一(メチレンジーP−フェニレン)ビスマレアミド酸
とし、次にこれに脱水剤として、2モルの無水酢酸を添
加して2式の如く脱水環化させてN、N’一(メチレン
ジーP−フェニレン)ビスマレイミドの如きビスマレイ
ミドが得られるフことは公知となつている。
この公知の方法により、例えば4,4″−ジアミノジフ
エニルメタンと無水マレイン酸とを反応させて得られる
N,N″一(メチレンジ一P−フエニレン)ビスマレア
ミド酸からN,N″−(メチレンジ一P−フエニレン)
ビスマレイミドを製造すると、淡黄色粉末で、重合活性
の高い前記ビスマレイミドが得られる。
しかしながら、この公知の方法によれば得られる前記ビ
スマレイミドの原料ビスマレアミド酸に対する収率(以
下、単に収率と称す)75〜80%と低く、工業的な実
用性に乏しかつた。この為ビスマレイミドの製造法に関
して種々の研究が行われ、その後触媒として可溶性ニツ
ケル化合物の存在下、ビスマレアミド酸と力ルボン酸無
水物を反応させる事により対応するビスマレイミドを製
造する方法が公知となつている。この公知の方法により
例えば4,4″−ジアミノジフエニルメタンに無水マレ
イン酸を附加して得られるN,N″−(メチレンジ一P
−フエニレ.ン)ビスマレインアミド酸からN,N″−
(メチレンジ一P−フエニレン)ビスマレイミドを製造
した場合、収率は約85%と比較的高いが得られた上記
ビスマレイミドは着色が著しく茶褐色を呈しており、酢
酸ナトリウム触媒による前記ビスマレ3イミドに較べて
重合活性が低い。又、触媒としてアルカリ土類金属化合
物を使用することを特徴とするビスマレイミドの製造法
が特開昭50−83368に開示されている。
本発明者らは上記製造法により4,4″−ジアミノジフ
エニル・メタンと無水マレイン酸を付加させて得たN,
N′一(メチレンジ一P−フエニレン)ビスマレアミド
酸に無水酢酸を脱水剤とし、触媒として酢酸カルシウム
を用いて反応を行なつたところ、91%の高収率でN,
N″−(メチレンジ一P−フエニレン)ビスマレイミド
が得られた。しかしながら、得られた上記ビスマレイミ
ドは黒褐色を呈しており、重合活性は非常に低かつた。
一般に熱硬化性樹脂の硬化物は、ビスマレイミドから得
られる硬化性樹脂の硬化物も含めて、架橋硬化反応を充
分に行わせた、いわゆる架橋密度の高い硬化物は硬化不
充分の硬化物に較べて機械的強度、耐薬品性、耐熱性が
優れていることは公知の事実であるが、本発明者らの研
究によれば重合活性の低いビスマレイミドから得られる
硬化性樹脂は、これを加熱硬化させても、硬化反応が充
分に進行しない為であろうか、得られる硬化物は、重合
活性の高いビスマレイミドを用いた場合に較べて、機械
的強度、耐薬品性、耐熱性が劣ることがわかつた。
又重合活性の低いビスマレイミドから得られる硬化性樹
脂の硬化を充分に進めるべく、より高温度で長時間の熱
処理を行つてみたが、熱劣化が起る為か、得られる硬化
物はやはり重合活性の高いビスマレイミドを用いた場合
に較べて、機械的強度、耐薬品性、耐熱性が劣ることが
わかつた。即ち、以上に述べた如く重合活性の優れたビ
スマレイミドを少なくとも85%、望ましくは90%以
上の収率で得られる製造法が見出され・ば、工業的価値
は非常に高いものである。
本発明者らは重合活性が優れ、かつ高収率でポリマレイ
ミドを製造する方法について鋭意研究した結果、触媒と
してコバルト化合物を使用することにより重合活性の優
れたポリマレイミドを高収率で得られる事を見出し、本
発明を達成した。
本発明はポリマレインアミド酸を脱水剤、コバルト化合
物、第三級アミンの存在下で反応させることを特徴とす
るポリマレイミドの製造方法である。本発明において脱
水環化反応の触媒として用いられるコバルト化合物とは
、反応媒体に可溶な2価又は3価のコバルト化合物を意
味し、その例としては、場合により水和した形の2価の
コバルト塩、例えば塩化物、臭化物、沃化物、フツ化物
、ギ酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、酪酸塩、ステアリ
ン酸塩、リノール酸塩、ナフテン酸塩、安息,香酸塩、
炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、燐酸塩、水酸化塩、過塩素酸
塩など、又場合により水和した形の3価コバルト塩、例
えば塩化物、臭化物、沃化物、フツ化物、ギ酸塩、酢酸
塩、プロピオン酸塩、硫酸塩など、又2価のコバルト錯
塩、例えばコバルト−ビスアセチルアセトナート、テト
ラキズ(ピリジン)コバルト塩化物など、および3価の
コバルト錯塩、例えばコバルトトリスアセチルアセトナ
ート、トリス(ジピリジル)コバルト塩化物などをあげ
ることができる。
反応後の精製の容易さの点で2価の酢酸コバルト、ナフ
テン酸コバルトまたは安息香酸コバルトを使用すること
が好ましい。触媒の使用量はマレアミド酸基1当量当り
2×10−5〜0.2当量の範囲、好ましくは2X10
−4〜2×10−2当量の範囲の極少量でよい。本発明
における脱水剤とはマレアミド酸基に作用してこれを脱
水環化させてマレイミド基に変え、自身は水和物となる
もので、例えば無水酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸
、無水吉草酸、等の低級モノカルボン酸無水物。又無水
コハク酸、無水グルタル酸、無水フタル酸等のジカルボ
ン酸無水物。又酸化カルシウム、酸化バリウム等の酸化
物をあげることができる。通常脱水剤としては無水酢酸
が経済性及び反応後ポリマレイミドの精製が容易な点で
好ましい。この脱水剤の使用量はマレアミド酸基1当量
当り脱水剤1〜5モル、好ましくは1.1〜2.2モル
の範囲である。本発明において使用される第三級アミン
としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミ
ン、トリ−n−ブチルアミン等の炭素数1〜10のアル
キル基を有するトリアルキルアミン類、又N,N″−ジ
メチルベンジルアミン、N,N−ジエチルベンジルアミ
ン等のN,N−ジアルキルベンジルアミン類、及び1,
8−ジアザビシクロ〔5,4,0〕 7ーウンデセン、
N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン等の環状
アミン類を用いることができる。特に好ましい第三級ア
ミンは、トリエチルアミンである。第三級アミンの使用
量は、マレインアミド酸基1当量当り0.01〜2.0
モルの範囲、好ましくは、0.1〜0.5モルの範囲で
゛ある。本発明における脱水環化反応は、20〜100
℃の範囲の温度で好ましくは40〜60℃の範囲の温度
で、反応系が液相になる圧力の下で行なわれる。
本発明において必要に応じて使用される有機溶媒として
は、例えばジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミ
ド、ジメチルスルホキシド、Nメチノレピロリドン、N
−メチノレカプロラクタムのような極性溶媒、又テトラ
ヒドロフラン、ジオキサンのような環状エーテル化合物
、又特に有利な溶媒はアセトン、メチルエチルケトンの
ようなジアルキルケトン類である。有機溶媒の使用量は
、ポリマレアミド酸重量の1.0〜4.0倍重量が好ま
しい。又脱水剤である無水酢酸、無水酪酸等の低級カル
ボン酸は溶媒としての機能を有するので、とくに有機溶
媒を使用せずに反応を進行させることが可能である。本
発明はこのように有機希釈剤を使用しない方法をも包含
するものである。本発明の方法において出発物質として
用いることが出来るポリマレインアミド酸とはマレイン
アミド酸基を分子内に2ケ以上含有する化合物を意味し
、例えば、N−N″−(m−フエニレン)ビスマレアミ
ド酸、N−N″−(メチレンジ一Pフエニレン)ビスマ
レアミド酸、N,N″−(オキシジ一P−フエニレン)
ビスマレアミド酸、N,N′一(スルホニルジ一m−フ
エニレン)ビスマレアミド酸、N,N″−(スルホニル
ジ一Pフエニレン)ビスマレアミド酸、N,N″(イソ
プロピリデンジ一P−フエニレン)ビスマレアミド酸、
N,N″−〔メチレンジ一(3−クロロ1,4−フエニ
レン)〕ビスマレアミド酸、N,N″−(4−メチル1
,3−フエニレンビスノマレアミド酸、N,N″−(2
−メチル−1,3フエニレン)ビスマレアミド酸等のビ
スマレアミド酸、又式(1)で示される2価より大きな
多価マレアミド酸をあげることが出来る。
本発明の出発原料であるポリマレアミド酸は公知の方法
に準じて無水マレイン酸に対応するポリアミンを適当な
有機溶剤の存在下に作用させることによつてほぼ理論量
の収量で製造することができる。
本発明の製造法を有利に実施するにはこのように有機溶
剤中で無水マレイン酸とポリアミンと付加反応させて得
られるポリマレアミド酸を分離することなく本発明の製
造法である脱水環化反応に直接用いることである。本発
明の製造方法によればポリマレイミドが収率90%以上
の高収率で製造する事が出来、しかも得られたポリマレ
イミドは淡黄色で重合活性が高く、特にビスマレイミド
を配合した硬化性樹脂は短時間で硬化でき、得られた硬
化物は機械的性質、電気的特性及び耐熱性の優れたもの
であつた。
以下本発明の態様を実施例により具体的に説明する。し
かし、本発明はこれに限定されるものではない。なお実
施例においてポリマレイミドのゲル化時間は次のように
して測定し、これを重合活性の指標とした。
ゲル化時間が短かい程重合活性が高いと云える。即ちポ
リマレイミド、サンプル1gを200℃±1℃に調節し
たステンレス盤上に載せ、ステンレス製ヘラで1秒間に
1回づつ練り、サンプルがゲル状になる迄の時間をゲル
化時間とした。ゲル化時間は3分以下であることが実用
上望.ましく更に望ましくは1分以下である。実施例
1 N,N″−(メチレンジ一P−フエニレン)ビスマレア
ミド酸98.5g(4).25モル)をアセトン250
gに溶解させた。
これにナフテン酸コバルト0.63g(2.0ミリモル
)、トリエチルアミン10g(4).1モル)、無水酢
酸71.4g(イ).7モル)を添加した後反応温度を
55℃に上げ60℃以下に保ちながら2時間反応させた
次に20℃に冷却し、この溶液に水250gを滴下し沈
澱する固体を濾別した。この沈澱を水洗し次に炭酸ソー
ダ水溶液で洗浄し、更に水洗し、最後にメタノールで洗
浄後乾燥し、N,N″−(メチレンジ一P−フエニレン
)ビスマレイミド81.5g(収率91%)の淡黄色粉
末を得た。この淡黄色粉末のゲル化時間を測定した所4
0秒でゲル化した。実施例 2 触媒として安息香酸コバルト0.6g(2.0ミリモル
)使用する以外実施例1と全く同じ方法及びスケールで
行つた。
N,N″−(メチレンジ一P−フエニレン)ビスマレイ
ミド80.6g(収率90%)の淡黄色粉末が得られ、
ゲル化時間を測定した所45秒でゲル化した。実施例
3 触媒としてコバルト(自)トリスアセチルアセトネート
0.72g(2.0ミリモル)使用する以外、実施例1
と全く同じ方法及びスケールで行つた。
N,N″−4,4″−ジフエニルメタンビスマレイミド
81.0g(収率90.5%)の淡黄色粉末が得られ、
ゲル化時間を測定した所35秒でゲル化した。実施例
4構造を有するポリマレアミド酸97g(4).1モル
)をアセトン350gに溶解させ、これにナフテン酸コ
バルト0.63g(2.0ミリモル)、トリエチルアミ
1ン10g(0.1モル)無水酢酸71.4g(0.7
モル)を添加した後、反応温度を55℃に上げ60℃以
下を保ちながら2.5時間反応させた。
次に20℃に冷却しこの溶液に水300gを滴下し、沈
澱する固体を炉別した。この沈澱を水洗し次に炭酸ソー
ダ水溶液,で洗浄し、更に水洗して、最後にメタノール
で洗浄後、乾燥し黄褐色の固体77.8g(収率88%
)を得た。赤外吸収スペクトルの測定によりマレイミド
環の存在が確認された。この生成物のゲル化時間を測定
した所32秒でゲル化した。実施例 5 N,N″−(オキシジ一P−フエニレン)ビスマレアミ
ド酸98.9g(イ).25モル)をアセトン300g
に溶解させ、これに酢酸コバルト四水和物0.5g(2
.0ミリモル)、トリエチルアミン10g(4).1、
モル)、無水酢酸71.4g(0.7モル)を添加した
後反応温度を55℃に上げ60℃以下を保ちながら2時
間反応させた。
次に20℃に冷却しこの溶液に水250gを滴下し、沈
澱する固体を濾別した。この沈澱を水洗し、次に炭酸ソ
ーダ水溶液で洗浄し、更に水洗して最後にメタノールで
洗浄後乾燥し、N,N″−(オキシジ一P−フエニレン
)ビスマレイミド82.0g(収率91%)の淡黄色粉
末が得られ、ゲル化時間を測定した所43秒でゲル化し
た。実施例 6N,N″−(メチレンジ一P−フエニレ
ン)ビスマレアミド酸98.5g(0.25モル)、ア
セトン250g、酢酸コバルト四水和物0.5g(2.
0ミリモル)、トリエチルアミン10g(0.1モル)
および無水酢酸71.4g(4).7モル)を混合した
後、反応温度を62℃に保持しつつ攪拌を2.5時間続
けた。
次に25℃に冷却した反応液に水250gを滴下し、沈
澱してきた固体を淵別した。この沈澱を水洗し、炭酸ナ
トリウムで中和し、更に水、およびメタノールで洗浄し
た後乾燥した。N,N″一(メチレンジ一P−フエニレ
ン)ビスマレイミドの淡黄色粉末80.3g(収率89
.6%)が得られ、このもののゲル化時間は42秒であ
つた。実施例 7 N,N′−(メチレンジ一P−フエニレン)ビスマレア
ミド酸98.5g(イ).25モル)、酢酸コバルト四
水和物0.5g(2.0ミリモル)、トリエチルアミン
2g(4).02モル)および無水酢酸21.5g(2
.1モル)を混合攪拌しながら65℃まで加熱し、さら
にトリエチルアミンを8g(イ).08モル)加えて7
2℃まで加熱したところ、暗褐色均一な溶液が得られた
72℃で1時間攪拌を続けた後、反応液を室温まで冷却
し、未反応の無水酢酸および生成した酢酸を減圧下に留
去した。
蒸留残渣に水300gを加え、得られた沈澱を濾別し、
水洗した後、さらに、炭酸ナトリウム溶液で中和し、水
およびメタノールで洗浄後乾燥した。N,N″−(メチ
レンジ一P−フエニレン)ビスマレイミドの淡黄色粉末
64.5g(収率72%)が得られた。ゲル化時間は4
5秒であつた。実施例8〜実施例11 実施例1で使用したN,N″−(メチレンジ一P−フエ
ニレン)ビスマレアミド酸のかわりに、表−1に示した
化合物を使用した他は実施例1と同様に反応を行ない、
表−1に記した結果が得られた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ポリマレアミド酸を脱水剤、コバルト化合物、第三
    級アミンの存在下に反応させることを特徴とするポリマ
    レイミドの製造方法。 2 コバルト化合物として2価のコバルト塩を使用する
    特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 コバルト化合物として酢酸コバルト、ナフテン酸コ
    バルト、または安息香酸コバルトより選ばれる1種また
    は2種以上を使用する特許請求の範囲第1項記載の方法
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