DE1901028A1 - Hochmolekulare Polyimide - Google Patents
Hochmolekulare PolyimideInfo
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
- C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
- C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
- C08G73/16—Polyester-imides
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Description
- Hochmolekulare Polyimide Gegenstand der Erfindung sind hochmolekulare Polyimide, die Oxyphthalsäureeinheiten enthalten, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
- Polyimide hoher Temperaturbeständigkeit, hergestellt aus aromatischen Dianhydriden wie Pyromellitsiuredianhydrid und aromatischen Diaminen über Polyamidocarbonsäuren, die durch Erhitzen in die Polyimide überführt werden, sind bekannt.
- Ein Nachteil der bisher bekannten Polyimide besteht darin, daß ihre Vorstufe, die Polyamidocarbonsäuren, im allgemeinen nur mäßig löslich sind.
- Es wurden nun neue Polyimide gefunden, deren Vorstufe, die Polyamidocarbonsäuren, besonders leicht löslich ist. Die neuen Polyimide besitzen folgende wiederkehrende Struktureinheit: worin X für einen bivalenten Rest der Formel steht, und R1 und R2 aromatische, aliphatische oder cycloaliphatische bivalente Reste bedeuten.
- Die neuen Polyimide werdeii erhalten, wenn man Dianhydride der allgemeinen Formel mit etwa äquivalenten Mengen Diaminen der allgemeinen Formel H2N-R2-NH2 III worin X und R2 die oben angegebene Bedeutung haben, in einem organischen Lösungsmittel bei Temperaturen zwischen 0 und 40 0C zu den Polyamidocarbonsäuren mit der wiederkehrenden Struktureinheit umsetzt, das Lösungsmittel entfernt und die erhaltenen Polyamidocarbonsäuren durch Erhitzen auf Temperaturen oberhalb etwa 200 °C in die entsprechenden Polyimide überführt.
- Die für die Herstellung der Polyamidocarbonsäuren verwendeten Dianhydride der Formel II sind bisher in der Literatur nicht beschrieben.
- Sie lassen sich am besten durch Umesterung aus den Estern der Oxyphthalsäureanhydride mit Dicarbonsäuren gemäß folgender Gleichung oder mit einer Anhydridcarbonsäure gemäß folgender Gleichung jeweils unter Säureabspaltung herstellen.
- Der Rest R3 stellt vorzugsweise einen Kohlenwasserstoffrest mit weniger als 6 Koblenstoffatomen dar, d. h. es werden vorzugsweise die Essigsäure-, Propionsäure-, Buttersäureester der Oxyphthalsäureanhydride verwendet. Die gemäß Gleichung 1 verwendeten Dicarbonsäuren können aliphatische, aromatische oder cycloaliphatische Dicarbonsäuren sein. Vorzugsweise werden Adipinsäure, Glutarsäure, Iso- oder Terephthalsäure und Benzophenondicarbonsäuren verwendet. R4 ist der trivslente Rest einer Dioarbonsäureanhydridcarbonsäure.
- Beispiele fllr Dicarbonsäureanhydridcarbonsäuren in Gleichung 2 sind Triieilitsäuranhydrid und 4-PhenoxyphthalsKureanhydrid-4 -carbonsäure. Vorzugsweise wird Trimellitsäureanhydrid verwendet.
- Die Umesterung kann in Anwesenheit der üblichen sauren oder alkalischen Katalysatoren durchgeführt werden wie Alkaliacetate, Imidazol, Toluolsulfonsäure. Als besonders geeignet hat sich Magnesium erwiesen. Die entstehende Säure R3COOH wird zweckmäßigerweise während der Reaktion abdestilliert.
- Wenn Ester höherer Carbonsäuren eingesetzt werden, empfiehlt es sich, unter reduziertem Druck zu arbeiten. Das zurückbleibende Dianhydrid kann durch Umkristallisation gereinigt werden.
- Die Dianhydride der Formel II können auch aus Oxyphthalsäure und Dicarbonsäurechloriden wie Terephthalsäurechlorid, Isophthalsäurechlorid und Adipinsäurechlorid in Anwesenheit säurebindender Mittel wie tert. Amine, z. B. Diäthylanilin oder Pyridin, und anschließender Wasserabspaltung hergestellt werden. Die Aufarbeitung der auf diese Weise hergestellten Produkte ist aber relativ umständlich, Aus den Dianhydriden der Formel II werden die Poiyamidocarbonsäuren der Formel IV in bekannter Weite durch Umsetzung mit einem Diamin der Formel m hergestellt.
- Als Diamine der Formel III eignen sich aliphatische, aromatische und cycloaliphatische Diamine. Vorzugsweise werden aromatische Diamine verwendet, von denen sich wiederum 4,4' -Diaminodiphenyläther, m-Phenylendiamin und Benzidin besonders bewährt haben.
- Zur Durchführung der Polykondensation der Dianhydride der Formel II mit den Diaminen der Formel III werden die Diamine zweckmäßigerweise in einem polaren Lösungsmittel wie Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Pyridin, N-Methylpyrrolidon gelöst und eine stöchiometrische Menge der Dianhydride langsam eingerührt. Es ist darauf zu achten, daß die entstehende Reaktionswärme abgeführt wird. Wenn hochmolekulare Polyamidocarbonsäuren hergestellt werden sollen, muß die Reaktionstemperatur unter 400C gehalten werden. Bevorzugt sind Temperaturen unter 150C. Es entstehen viskose Lösungen der Polyamidocarbonsäuren. Diese können z. B. zu Filmen vergossen werden.
- Durch Erhitzen auf Temperaturen oberhalb etwa 20000 oder mit dehydratisierenden Mitteln wie Essigsäureanhydrid in Pyridin werden die Polyamidocarbonsäuren nach Entfernung des Lösungsmittels in die entsprechenden Polyimide überführt. Diese Filme können als temperaturbeständige Isolierfolie eingesetzt werden. Mit den Polyamidocarbonsäurelösungen können auch z. 3. Drähte überzogen werden und der Überzug durch Erhitzen in temperaturbeständige Polyimide überführt werden.
- Herstellung der Dianhydride Beispiel 1 a) Eine Mischung aus 164 g 4-Oxyphthalsäureanhydrid, 300 ml Acetanhydrid und 0,5 g Imidazol wird 3 Stunden auf Rückflußtemperatur erhitzt. Darauf wird huber eine 30 cm lange Füllkörperkolonne die gebildete Essigsäure langsam abdestilliert. Das überschüssige Acetanhydrid wird abgezogen und der Rückstand aus Tetrachlorkohlenstoff umkristallisiert. Man erhält die Verbindung der Formel Fp. 91 - 920C, Ausbeute 180 g.
- Analyse: berechnet: 58,2 % C; 3,9 ffi H; 38,8 % 0 gefunden: 58,1 % C; 3,5 ffi H; 38,6 % 0 b) Eine Mischung aus 41,2 g (V), 16,6 g Terephthalsäure und 0,1 g Magnesium wird unter Rühren auf 2500C erhitzt. Innerhalb von 2 Stunden destillieren 12 g Essigsäure ab. Der Rückstand wird aus Nitrobenzol umkristallisiert, mit Benzol gewaschen und getrocknet. Ausbeute 42 g der Verbindung der Formel Analyse: berechnet: 62,9 % C; 2,18 % H; 44,9 % 0 gefunden: 62,8 % C; 2,11 % H; 34,8 % 0 Beispiel 2 Durchführung wie Beispiel 1, statt Terephthalsäure wird die gleiche Menge Isophthalsäure eingesetzt. Ausbeute 40 g der Verbindung der Formel Fp. 172°C.
- Analyse: berechnet: 62,9 % C; 2,18 % H; 34,9 % 0 gefunden: 62,4 % C; 1,90 % H; 35,1 % O Beispiel 3 Eine Mischung aus 25,75 g (V) und 24,0 g Trimellitsäureanhydrid und 0,1 g Magnesiumspänen wird auf 200°C erhitzt bis 7,5 g Essigsäure abgespalten sind. Ausbeute nach Umkristallisation 36 g der Verbindung der Formel Fp. 203 - 2050C.
- Analyse: berechnet: 60,3 % C; 1,8 H; 37,8 ffi 0 gefunden: 60,0 % C; 1,8 % H; 37,7 % 0 Beispiel 4 Eine Mischung aus 20,6 g (V), 7,3 g Adipinsäure und 0,1 g Magnesium wird auf 2000C erhitzt. Nach 3,5 Stunden ist die Reaktion beendet. Der Rückstand wird aus Acetanhydrid umkristallisiert, Fp. 168 - 1700C. Ausbeute 18 g der Verbindung der Formel Analyse: berechnet: 60,2 % C; 3,2 % H; 36,5 % 0 gefunden: 59,6 % C; 3,3 % H; 36,5 % 0 Herstellung der Polyamidocarbonsäuren und Polyimide Die in den folgenden Beispielen angegebenen relativen Lösungsviskositäten rel. wurden an Lösungen von 0,5 g des Polymeren in 100 ml Dimethylformamid bei 200C bestimmt.
- Beispiel 5 2,00 g 4,4'-Diaminodiphenyläther werden unter Stickstoff in 10 ml Dimethylformamid gelöst. Innerhalb von 20 Minuten werden bei Temperaturen zwischen 15 und 200C 3,38 g des in Beispiel 3 hergestellten Dianhydrids zugegeben. Die viskose Lösung ( # rel. = 2,72) wird nach 30 Minuten mit 10 ml Dimethylformamid verdünnt, ein Film gezogen und dieser 2 Stunden auf 100 C erhitzt. Der Film hat eine Bruchdehnung von 2%, sowie einen E-Modul von 34800 kp/cm2. Durch Erhitzen auf 2500C wird der Film nach Entfernung des Lösungsmittels in das Polyimid Uberführt.
- Beispiel 6 Durchführung wie Beispiel 5. Als Dianhydrid werden 4,58 g des in Beispiel 1b) hergestellten Produktes eingesetzt. rel.
- der Polyamidocarbonsäure = 2,0. Durch Erhitzen auf etwa 2000C wird die Polyamidocarbonsäure in das Polyimid überführt.
- Beispiel 7 DurchfÜhrung wie Beispiel 5. Als Dianhydrid werden 4,58 g des in Beispiel 3 hergestellten Produktes eingesetzt. n rel der Polyamidocarbonsäure = 2,8. Durch Erhitzen auf etwa 210 wird die Polyamidocarbonsäure in das Polyimid Überführt.
Claims (6)
1. Hochmolekulare Polyimide, bestehend aus wiederkehrenden Struktureinheiten
der allgemeinen Formel
worin X ein bivalenter Rest der Formel
und R1 und R2 aromatische, aliphatische oder cycloaliphatische Reste sind.
2. Hochmolekulare Polyimide, bestehend aus wiederkehrenden Struktureinheiten
der allgemeinen Formel
worin X ein bivalenter Rest der Formel
R1 ein bivalenter aliphatischer oder aromatischer Rest und R2 ein bivalenter aromatischer
Rest sind.
3. Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen Polyimiden durch
Umsetzung von Dianhydriden mit etwa äquivalenten Mengen Diaminen in organischen
Lösungsmitteln zu Polyamidocarbonsäuren und anschließendes Erhitzen der Polyamidocarbonsäuren
nach Entfernung des Lösungsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Dianhydrid
der allgemeinen Formel
worin X ein Rest der Formel
ist, wobei R1 ein bivalenter aliphatischer, aromatischer oder cycloaliphatischer
Rest ist, mit etwa äquivalenten Mengen eines Diamins der allgemeinen Formel H2N-R2-NH2
worin R2 ein aliphatischer, aromatischer oder cycloaliphatischer Rest ist, in einem
organischen Lösungsmittel bei Temperaturen zwischen 0 und 40°C, vorzugsweise zwischen
0 und 15 0C, umsetzt und nach Entfernung des Lösungsmittels die erhaltenen Polyamidocarbonsäuren
auf Temperaturen oberhalb etwa 2000C erhitzt.
4. Dianhydride der allgemeinen formel
worin X ein bivalenter Rest der Formel
ist, wobei R1 ein bivalenter aliphatischer, aromatischer oder cycloaliphatischer
Rest ist.
5. Verfahren zur Herstellung von Dianhydriden, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Monocarbonsäureester des Hydroxyphthalsäureanbydrids der allgemeinen Formel
worin R3 ein Kohlenwasserstoffrest mit weniger als 6 C-Atomen ist, mit Dicarbonsäuren
der allgemeinen Formel HOOC-R1 COOH worin R1 ein bivalenter aliphatischer, aromatischer
oder cycloaliphatischer Rest ist, oder mit Trirellitsäureanhydrid, gegebenenfalls
in Anwesenheit üblicher Umesterungskatalysatoren, unter Abspaltung der Honocarbonsäure
umestert.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Umesterungskatalysator
Magnesium verwendet wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19691901028 DE1901028A1 (de) | 1969-01-10 | 1969-01-10 | Hochmolekulare Polyimide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19691901028 DE1901028A1 (de) | 1969-01-10 | 1969-01-10 | Hochmolekulare Polyimide |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1901028A1 true DE1901028A1 (de) | 1970-08-06 |
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ID=5722060
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19691901028 Pending DE1901028A1 (de) | 1969-01-10 | 1969-01-10 | Hochmolekulare Polyimide |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1901028A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5153335A (en) * | 1990-06-08 | 1992-10-06 | Occidental Chemical Corporation | Process for the preparation of oxydiphthalic anhydride and acyloxyphthalic anhydrides |
US5229039A (en) * | 1988-11-11 | 1993-07-20 | International Business Machines Corporation | Color liquid crystal display and method of manufacture |
JP2007314443A (ja) * | 2006-05-24 | 2007-12-06 | Manac Inc | エステル基含有テトラカルボン酸化合物、ポリエステルイミド前駆体、ポリエステルイミドおよびこれらの製造方法 |
CN115232093A (zh) * | 2022-08-22 | 2022-10-25 | 陕西泰合利华工业有限公司 | 一种制备高纯度(4-邻苯二甲酸酐)甲酰氧基-4-邻苯二甲酸酯的方法 |
-
1969
- 1969-01-10 DE DE19691901028 patent/DE1901028A1/de active Pending
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CN115232093B (zh) * | 2022-08-22 | 2023-10-27 | 陕西泰合利华工业有限公司 | 一种制备高纯度(4-邻苯二甲酸酐)甲酰氧基-4-邻苯二甲酸酯的方法 |
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