JP3940119B2 - Polyimide precursor liquid composition and polyimide coating - Google Patents

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Description

本発明は、本質的に無色透明なポリイミド前駆体及びポリイミド被膜(フィルム、シート及び管状体を含む)に関する。さらに詳しくは、本発明は、光ファイバー、液晶表示面の基板、エレクトロルミネッセンスの基板、保護シート等に有用な本質的に無色透明なポリイミド被膜、及び耐熱性被膜のために有用な本質的に無色透明なポリイミドフィルムなどに関する。   The present invention relates to polyimide precursors and polyimide coatings (including films, sheets and tubular bodies) that are essentially colorless and transparent. More particularly, the present invention relates to an essentially colorless and transparent polyimide coating useful for optical fibers, liquid crystal display substrates, electroluminescent substrates, protective sheets, and the like, and essentially colorless and transparent useful for heat resistant coatings. Related to polyimide films and the like.

ポリイミド被膜及びフィルムは、熱安定性及び良好な電気的、機械的特性が必要であり、望ましいと考えられる多くの様々な製品用途において使用されている。この他に良好な透明特性を有するポリイミド被膜及びフィルムは、液晶ディスプレイ装置、エレクトロルミネッセンスの基板、光ファイバーケーブル被膜、導波管及び太陽電池用保護被膜等においてフィルムとして広範囲に用いられてきた。こうしたポリイミド被膜及びフィルムは良好な透明性を有するが、膜生成に至る過酷な熱履歴の結果として、黄色又は褐色に着色されることが多い。この着色は、着色が視野を暗くし、液晶ディスプレイ装置の機能を損なう、そうした液晶用フィルムなどの用途において問題があった。   Polyimide coatings and films require thermal stability and good electrical and mechanical properties and are used in many different product applications that are considered desirable. In addition, polyimide coatings and films having good transparency have been widely used as films in liquid crystal display devices, electroluminescent substrates, optical fiber cable coatings, waveguides, protective coatings for solar cells, and the like. Such polyimide coatings and films have good transparency but are often colored yellow or brown as a result of the severe thermal history leading to film formation. This coloring has a problem in applications such as a film for liquid crystal, in which coloring darkens the field of view and impairs the function of the liquid crystal display device.

前記した問題に対応して、低い着色度及び高い透明性を示す種々のポリイミド被膜及びフィルムが開発されてきた。こうした先行技術の被膜及びフィルムの開発は、透明ポリイミドフィルムの着色原因に的を絞った一連の研究により導かれてきた。これらの研究は、ポリイミドの着色が、ポリイミド用出発原料として用いるために選択される芳香族テトラカルボン酸二無水物及びジアミノ化合物のタイプに大きく依存することを報告している。とくに、これらの研究は、メタ位にアミノ基を有する芳香族ジアミンがジアミノ化合物としてとくに有効であり、これとビフェニルテトラカルボン酸二無水物との混合物が無色透明のポリイミドの生成に導くことができることを提案している(下記特許文献1)。こうした先行技術の被膜及びフィルムの開発は、より高い生成温度又は重合温度が、得られたポリイミドの着色度に悪影響を及ぼすというよく知られている原則によって導かれてきた。芳香族テトラカルボン酸二無水物及びジアミノ化合物を80℃以下の温度で重合してポリアミド酸溶液を生成させ、その後、ポリアミド酸を熱的又は化学的手段によってイミド化するという方法によって実際にこれらの先行技術のポリアミド酸は製造される。   In response to the problems described above, various polyimide coatings and films have been developed that exhibit low color and high transparency. The development of such prior art coatings and films has been guided by a series of studies focused on the cause of coloration of transparent polyimide films. These studies report that polyimide coloration is highly dependent on the type of aromatic tetracarboxylic dianhydride and diamino compound selected for use as the starting material for the polyimide. In particular, these studies show that aromatic diamines having an amino group at the meta position are particularly effective as diamino compounds, and that a mixture of this and biphenyltetracarboxylic dianhydride can lead to the formation of colorless and transparent polyimides. (Patent Document 1 below). The development of such prior art coatings and films has been guided by the well-known principle that higher production or polymerization temperatures adversely affect the degree of coloration of the resulting polyimide. The aromatic tetracarboxylic dianhydride and diamino compound are polymerized at a temperature of 80 ° C. or lower to form a polyamic acid solution, and then the polyamic acid is actually imidized by thermal or chemical means. Prior art polyamic acids are produced.

しかし、前記特許文献1では80℃以下の温度で重合するため、重合速度が低く、生産コストが高いという問題があった。この問題を解決するため、ディーツは下記特許文献2により、生産コストの安いポリイミドを提案している。
米国特許第4,876,330号、1欄64行-2欄〜6行、8欄25-39行 特開2000-313804号公報
However, in the said patent document 1, since it superposes | polymerizes at the temperature of 80 degrees C or less, there existed a problem that a superposition | polymerization rate was low and production cost was high. In order to solve this problem, Dietz proposes a polyimide with low production cost according to Patent Document 2 below.
U.S. Pat.No. 4,876,330, column 1, line 64, line 2 to line 6, column 8, lines 25-39 JP 2000-313804 A

しかし、近年の液晶素子、エレクトロルミネッセンス(EL)等の画像装置、光ファイバー、光導波路、太陽電池用保護被膜及びプリント基板等の電子部品では、さらに透明性の高いポリイミドが要請されている。   However, in recent electronic devices such as liquid crystal elements, image devices such as electroluminescence (EL), optical fibers, optical waveguides, protective coatings for solar cells, and printed boards, polyimides with higher transparency are required.

本発明は、前記従来の技術を改善し、透明性をさらに高くしたポリイミド被膜とこれに用いるポリイミド前駆体液を提供する。   The present invention provides a polyimide coating with improved transparency and higher transparency, and a polyimide precursor solution used therefor.

前記目的を達成するため、本発明のポリイミド前駆体液組成物は、少なくとも1種のテトラカルボン酸二無水物又はその誘導体と、少なくとも1種のジアミン又はその誘導体と、極性重合溶媒とを含むポリイミド前駆体液組成物であって、
さらに、前記極性重合溶媒とは別のカルボニル基(C=O結合)を含む5員環構造の環状構造化合物を含み、かつ前記環状構造化合物は200℃以上の沸点を有し、炭素、水素及び酸素原子で構成され、窒素、リン、硫黄のヘテロ原子を含まない炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン及びγ−ブチロラクトンから選ばれる少なくとも一つの環状構造化合物であり、
前記テトラカルボン酸二無水物は、下記の化学式(A)で示される化合物及び化学式(B)で示される化合物であり、
前記ジアミンは、下記の化学式(I)で示される化合物であることを特徴とする。

Figure 0003940119
Figure 0003940119
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In order to achieve the above object, a polyimide precursor liquid composition of the present invention comprises a polyimide precursor comprising at least one tetracarboxylic dianhydride or derivative thereof, at least one diamine or derivative thereof, and a polar polymerization solvent. A body fluid composition comprising:
Furthermore, it includes a cyclic structure compound having a 5-membered ring structure containing a carbonyl group (C═O bond) different from the polar polymerization solvent, and the cyclic structure compound has a boiling point of 200 ° C. or higher, and includes carbon, hydrogen and At least one cyclic structure compound selected from ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and γ-butyrolactone , which is composed of oxygen atoms and does not contain nitrogen, phosphorus, and sulfur heteroatoms;
The tetracarboxylic dianhydride is a compound represented by the compound represented by the following formula (A) and formula (B),
The diamine is a compound represented by the following chemical formula (I) .
Figure 0003940119
Figure 0003940119
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本発明のポリイミド被膜は、前記ポリイミド前駆体液組成物をイミド転化させたことを特徴とする。   The polyimide coating of the present invention is characterized in that the polyimide precursor liquid composition is imide-converted.

本発明は、少なくとも1種のテトラカルボン酸二無水物又はその誘導体と、少なくとも1種のジアミン又はその誘導体と、極性重合溶媒と、さらに200℃以上の沸点を有し、炭素、水素及び酸素原子で構成される環状構造化合物を含むポリイミド前駆体液組成物とすることにより、従来技術に比較して、透明性をさらに高くしたポリイミド被膜を提供できる。   The present invention comprises at least one tetracarboxylic dianhydride or derivative thereof, at least one diamine or derivative thereof, a polar polymerization solvent, a boiling point of 200 ° C. or higher, and carbon, hydrogen and oxygen atoms. By using a polyimide precursor liquid composition containing a cyclic structure compound constituted by the following, it is possible to provide a polyimide film having further increased transparency as compared with the prior art.

本発明において用いることができる好ましい原料組成は、前記の化学式(A)で示される化合物及び化学式(B)で示される化合物からなる芳香族テトラカルボン酸二無水物と、前記化学式(I)で示される芳香族ジアミンと、
極性重合溶媒と、
環状構造化合物を含み、前記環状構造化合物は200℃以上の沸点を有し、炭素、水素及び酸素原子で構成される環状構造化合物である。
A preferable raw material composition that can be used in the present invention is an aromatic tetracarboxylic dianhydride composed of the compound represented by the chemical formula (A) and the compound represented by the chemical formula (B), and the chemical formula (I). An aromatic diamine,
A polar polymerization solvent;
Including a cyclic structure compound, the cyclic structure compound is a cyclic structure compound having a boiling point of 200 ° C. or higher and composed of carbon, hydrogen, and oxygen atoms.

一般にポリイミド前駆体であるポリアミド酸の重合に用いられる極性有機溶媒である、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAC)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)などは、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸と強く溶媒和又は錯体を形成して、ポリアミド酸に付着し、300℃以上の焼成時において熱分解する場合がある。これら溶媒は、熱分解すると、窒素(N)、硫黄(S)原子などを含むため着色の原因になる。   Polar organic solvents generally used for polymerization of polyamic acid, which is a polyimide precursor, are N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMAC), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), Dimethyl sulfoxide (DMSO) or the like forms a strong solvation or complex with the polyamic acid which is a polyimide precursor, adheres to the polyamic acid, and may be thermally decomposed during baking at 300 ° C. or higher. When these solvents are thermally decomposed, they contain nitrogen (N), sulfur (S) atoms, and the like, which causes coloring.

本発明者らは、窒素、リン、硫黄などのヘテロ原子を含まない化合物で、かつ重合溶媒である極性有機溶媒より高沸点の化合物を添加すれば、低沸点の重合溶媒である極性有機溶媒と置き換わり、高温焼成時における着色を防止できるのではないかとの仮説を立て鋭意検討したところ、窒素、リン、硫黄などのヘテロ原子を含まない化合物で、かつ高沸点で、環状構造の化合物を使用すると着色防止に効果があることを見出した。とくに、カル
ボニル基(C=O結合)を含む5員環構造を有する化合物は、一般にポリアミド酸の重合に使用される極性有機溶媒より大きな双極子モーメント及び誘電率を有し、5員環由来の平面構造によりポリアミド酸と強く溶媒和するため、これら化合物を使用すると極性有機溶媒と置き換わり、高温焼成時における着色防止効果があることを見出した。
The present inventors added a compound having no hetero atom such as nitrogen, phosphorus and sulfur and having a boiling point higher than that of a polar organic solvent as a polymerization solvent, and a polar organic solvent as a polymerization solvent having a low boiling point. As a result of diligent research on the hypothesis that coloration at the time of high-temperature firing could be prevented, and using a compound that does not contain heteroatoms such as nitrogen, phosphorus, and sulfur, and that has a high boiling point and a cyclic structure, It has been found that it is effective in preventing coloring. In particular, a compound having a five-membered ring structure containing a carbonyl group (C═O bond) generally has a dipole moment and a dielectric constant larger than those of polar organic solvents used for polyamic acid polymerization, and is derived from a five-membered ring. It has been found that when these compounds are used, they are strongly solvated with the polyamic acid due to the planar structure, so that they are replaced with polar organic solvents and have an effect of preventing coloring during high-temperature firing.

前記化合物の誘電率は、30以上、より好ましくは40以上である。また、前記化合物の双極子モーメントは、3デバイ以上、より好ましくは4デバイ以上である。   The dielectric constant of the compound is 30 or more, more preferably 40 or more. The dipole moment of the compound is 3 Debye or more, more preferably 4 Debye or more.

本発明で用いる化合物は、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン及びγ−ブチロラクトンから選ばれる少なくとも一つである。 Compounds used in the present invention, ethylene carbonate, propylene carbonate, Ru least one Der selected from butylene carbonate and γ- butyrolactone.

また、前記ポリイミド前駆体液の固形分を100質量部としたとき、前記極性重合溶媒が150〜900質量部、前記環状構造化合物が15〜750質量部の範囲であることが好ましい。   Moreover, when the solid content of the polyimide precursor liquid is 100 parts by mass, the polar polymerization solvent is preferably in the range of 150 to 900 parts by mass and the cyclic structure compound is in the range of 15 to 750 parts by mass.

また、前記ポリイミド前駆体は、前記極性重合溶媒中で重合され、その後に前記環状構造化合物が添加されていることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said polyimide precursor is superposed | polymerized in the said polar polymerization solvent, and the said cyclic structure compound is added after that.

本発明のポリイミド被膜は、厚さ50±10マイクロメートル(μm)のフィルム又は被膜に対して420ナノメートル(nm)の光を照射したとき、50%以上の透過率を示すことが好ましく、さらに好ましくは60%以上、とくに好ましくは70%以上である。   The polyimide coating of the present invention preferably exhibits a transmittance of 50% or more when irradiated with light of 420 nanometers (nm) on a film or coating having a thickness of 50 ± 10 micrometers (μm). Preferably it is 60% or more, particularly preferably 70% or more.

発明の芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマー成分は、前記の化学式(A)で示されるBPADAである。 The aromatic tetracarboxylic dianhydride monomer component of the present invention is BPADA represented by the chemical formula (A) .

もう一つの芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマー成分は、前記化学式(B)で示されるBPDAである。 Another aromatic tetracarboxylic dianhydride monomer component is BPDA represented by the chemical formula (B) .

本発明の芳香族ジアミンは、前記一般式(I)よって表わされるビス[置換−アミノフェニル]スルホン(置換−DDS)である。メタ体であっても良いし、パラ体であっても良いが、好ましくはパラ体である。パラ−置換芳香族ジアミンの例には、4,4'−ジ
アミノジフェニルスルホンが挙げられる
Aromatic diamines of the present invention, the general formula (I) to thus represented ruby scan [substituted - amino phenyl] sulfone (substituted -DDS). Although it may be a meta form or a para form, it is preferably a para form. Para - Examples of substituted aromatic diamines include 4,4'-diaminodiphenyl sulfo down.

本発明のポリアミド酸溶液を製造する際に、SO2官能基(例えば、4,4−DDS)
を含むジアミンを用いる場合、得られるポリイミドの色を薄める及び/又は靭性を改善する目的で第二ジアミンモノマーをそれと共に用いることが好ましい。この第二ジアミンモノマーは、パラ−又はメタ−置換芳香族ジアミン、脂環式ジアミンのいずれかであることが可能である。メタ−置換芳香族ジアミンの例には、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン(BAPSM)、1,3−メタフェニレンジアミン(MPDA)、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン(m−ABP)、及び3,4'−オキシ
ジアニリン(3,4'−ODA)が挙げられる。脂環式ジアミンの例は、シクロヘキサン
ジアミン、イソホロンジアミン、ノルボルナンジアミン等が挙げられる。
In producing the polyamic acid solution of the present invention, SO 2 functional groups (for example, 4,4-DDS)
When a diamine containing is used, it is preferable to use a second diamine monomer together with it for the purpose of fading the color of the resulting polyimide and / or improving toughness. This second diamine monomer can be either a para- or meta-substituted aromatic diamine, an alicyclic diamine. Examples of meta-substituted aromatic diamines include bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone (BAPSM), 1,3-metaphenylenediamine (MPDA), 1,3-bis (3-aminophenoxy) Examples include benzene (m-ABP) and 3,4'-oxydianiline (3,4'-ODA). Examples of alicyclic diamines include cyclohexane diamine, isophorone diamine, norbornane diamine, and the like.

本発明において、前記化学式(B)で示されるXが−(CH32−であるBPADAは、示差走査熱量計(DSC)による融点吸熱ピーク温度が187℃以上であり、かつ融点オンセット吸熱温度未満では実質的に吸熱も発熱もないことが好ましい。このようなBPADAを用いると、さらに透明性を高く維持できる。 In the present invention, BPADA in which X represented by the chemical formula (B) is — (CH 3 ) 2 — has a melting point endothermic peak temperature by a differential scanning calorimeter (DSC) of 187 ° C. or more, and a melting point onset endotherm. Below the temperature, it is preferable that there is substantially no endotherm or exotherm. When such BPADA is used, the transparency can be further maintained.

また、前記化学式(A)で示される化合物がビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)の場合、前記化学式(B)で示されるBPADAの配合割合は、BPDA:BP
ADA=9:1〜5:5の範囲であることが好ましい。この範囲であれば、透明性を高く維持したままで強靭性を高くできる。
When the compound represented by the chemical formula (A) is biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA), the blending ratio of BPADA represented by the chemical formula (B) is BPDA: BP.
It is preferable that ADA = 9: 1 to 5: 5. If it is this range, toughness can be made high, maintaining transparency high.

芳香族テトラカルボン酸二無水物に他の官能基を導入すると、コストが高くなる傾向となる。とくにフッ素を導入すると製造コストは大幅に高くなる。この理由から、前記化学式(B)に示すビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)が好ましい。   When other functional groups are introduced into the aromatic tetracarboxylic dianhydride, the cost tends to increase. In particular, when fluorine is introduced, the manufacturing cost is significantly increased. For this reason, biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) represented by the chemical formula (B) is preferable.

好ましい実施形態において、本発明のポリアミド酸又は被膜溶液は、極性有機溶媒中において90℃より低い温度で不活性雰囲気において上述した芳香族テトラカルボン酸二無水物(2官能酸無水物ともいう)成分及び芳香族ジアミンモノマー成分を反応又は重合させることにより製造される。反応時間は6時間以上である。   In a preferred embodiment, the polyamic acid or coating solution of the present invention comprises the aromatic tetracarboxylic dianhydride (also referred to as bifunctional acid anhydride) component described above in an inert atmosphere at a temperature lower than 90 ° C. in a polar organic solvent. And an aromatic diamine monomer component is reacted or polymerized. The reaction time is 6 hours or more.

ポリアミド酸又は被膜溶液を製造する場合、2官能酸無水物成分及びジアミンモノマー成分を可能な限り等モル比で反応させて重合度を上げることが好ましい。従って、2官能酸無水物/ジアミンのモル比を0.9〜1.1/1.0、さらに好ましくは1.00〜1.04/1.0の範囲に維持することが好ましい。本発明のポリアミド酸溶液中のポリアミド酸の分子量は、好ましくは5,000〜500,000、さらに好ましくは15,000〜100,000である。   When producing the polyamic acid or the coating solution, it is preferable to increase the degree of polymerization by reacting the bifunctional anhydride component and the diamine monomer component as much as possible in an equimolar ratio. Therefore, the bifunctional acid anhydride / diamine molar ratio is preferably maintained in the range of 0.9 to 1.1 / 1.0, more preferably 1.00 to 1.04 / 1.0. The molecular weight of the polyamic acid in the polyamic acid solution of the present invention is preferably 5,000 to 500,000, more preferably 15,000 to 100,000.

本発明において有用な極性重合溶媒は、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−メチルカプロラクタム、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、ジメチルスルホキシド、スルホランなどが挙げられる。好ましい極性重合溶媒はN,N−ジメチルアセトアミド(DMAC)である。これらの極性重合溶媒を単独で又は混合物としてあるいはトルエン、キシレン、すなわち芳香族炭化水素などの他の溶媒と混合して用いることができる。   Polar polymerization solvents useful in the present invention include, for example, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazo Examples include lysinone, N-methylcaprolactam, hexamethylphosphoric triamide, dimethyl sulfoxide, sulfolane and the like. A preferred polar polymerization solvent is N, N-dimethylacetamide (DMAC). These polar polymerization solvents can be used alone or as a mixture or mixed with other solvents such as toluene, xylene, that is, aromatic hydrocarbons.

反応混合物は、2官能酸無水物成分及びジアミンモノマー成分に加えて、得られるポリイミド被膜又はフィルムの透明性及びイエローネスインデックス特性に悪影響を及ぼさない加工助剤又は流動補助剤(例えば、モダフロウ(MODAFLOW)(登録商標)流動補助剤)、酸化防止剤、染料、無機顔料(例えば、二酸化チタン、TiO2)、及び充填
剤(例えば、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化エチレン/プロピレンコポリマー)などの添加剤を含有することもできる。
The reaction mixture contains, in addition to the bifunctional anhydride component and diamine monomer component, processing or flow aids (eg, MODAFLOW that do not adversely affect the transparency and yellowness index properties of the resulting polyimide coating or film. ) (Registered trademark) flow aids), antioxidants, dyes, inorganic pigments (eg, titanium dioxide, TiO 2 ), and fillers (eg, polytetrafluoroethylene, fluorinated ethylene / propylene copolymers) Can also be contained.

ポリアミド酸溶液の取り扱いを容易にするために、溶液中のポリアミド酸の濃度は、約10〜30重量%、好ましくは約20〜約25重量%の範囲であり、また溶液の粘度は約1〜約5,000ポイズの範囲であることが好ましい。   In order to facilitate handling of the polyamic acid solution, the concentration of the polyamic acid in the solution is in the range of about 10 to 30% by weight, preferably about 20 to about 25% by weight, and the viscosity of the solution is about 1 to It is preferably in the range of about 5,000 poise.

ポリアミド酸溶液を製造すると、それを光学的に有用な物品上にキャスト又は被覆することができる。本発明と共に用いることが考慮されている光学的に有用な物品には、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンス、光ファイバーケーブル、導波管、太陽電池及び特開2003−5548号公報に記載されている電子写真装置のトナーの吸収波長光の一部を透過させる透明定着フィルムや、特開昭58−153957号公報に記載の電子写真装置の画像記録方法として使用される感光体の透明環状支持体などが挙げられるが、それらに限定されない。   Once the polyamic acid solution is made, it can be cast or coated onto an optically useful article. Optically useful articles contemplated for use with the present invention include liquid crystal displays, electroluminescence, optical fiber cables, waveguides, solar cells, and electrophotographic devices described in JP 2003-5548 A And a transparent fixing film that transmits a part of the absorption wavelength light of the toner, and a transparent annular support for a photoreceptor used as an image recording method of an electrophotographic apparatus described in JP-A-58-153957. However, it is not limited to them.

極性有機溶媒は、キャスト又は被覆工程が完了すると、ポリアミド酸溶液から除去され、ポリアミド酸は化学的に又は熱的にイミド化されてポリイミドになる。   The polar organic solvent is removed from the polyamic acid solution upon completion of the casting or coating process, and the polyamic acid is chemically or thermally imidized into a polyimide.

好ましい実施形態において、約5〜約2,500ポイズの範囲の粘度を有する20〜2
5重量%ポリアミド酸溶液は、ガラス板又はステンレス鋼板などの上に規定された厚さでキャストされる。極性溶媒の除去及びポリアミド酸のイミド化は、その後、逐次に又は同時に行われる。さらに好ましい実施形態において、ポリアミド酸溶液は、対象物表面上にキャストされ、80〜120℃の温度で30〜120分にわたり乾燥されて、フィルムを形成する。次に、温度を200℃に上げ、この温度を10〜180分にわたり維持する。その後、温度を250〜300℃に上げ、この温度を30〜120分にわたり維持して、フィルムをイミド化してポリイミドフィルムにする。
In a preferred embodiment, 20-2 having a viscosity in the range of about 5 to about 2,500 poise.
The 5 wt% polyamic acid solution is cast at a prescribed thickness on a glass plate or stainless steel plate. The removal of the polar solvent and the imidization of the polyamic acid are then performed sequentially or simultaneously. In a further preferred embodiment, the polyamic acid solution is cast on the object surface and dried at a temperature of 80-120 ° C. for 30-120 minutes to form a film. The temperature is then raised to 200 ° C. and this temperature is maintained for 10 to 180 minutes. Thereafter, the temperature is raised to 250-300 ° C. and this temperature is maintained for 30-120 minutes to imidize the film into a polyimide film.

あるいは、イミドを化学的イミド化法によって閉環することができる。好ましい実施形態において、無水酢酸及び第三アミンは、閉環用の触媒として用いられる。さらに好ましい実施形態において、メタンスルホン酸などの強酸が触媒として用いられ、共沸水はトルエンなどの共溶媒を用いることにより除去される。   Alternatively, the imide can be closed by a chemical imidization method. In a preferred embodiment, acetic anhydride and a tertiary amine are used as catalysts for ring closure. In a further preferred embodiment, a strong acid such as methanesulfonic acid is used as a catalyst and the azeotropic water is removed by using a cosolvent such as toluene.

もう一つの好ましい実施形態において、本発明のポリアミド酸溶液は、光ファイバーに塗料として塗布される。とくに、光ファイバーは塗布装置に通され、約5〜25ポイズの範囲の粘度を有する20〜25重量%ポリアミド酸溶液は、ファイバーの長さにわたって塗布される。その後、極性触媒の除去及びポリアミド酸のイミド化は、好ましくは、被覆された光ファイバーを120℃〜300℃の温度ゾーンでオーブンに0.3メートル/分(m/min)〜9.3〜12.4m/minの速度で通すことにより行われる。   In another preferred embodiment, the polyamic acid solution of the present invention is applied as a paint to an optical fiber. In particular, the optical fiber is passed through an applicator and a 20-25 wt% polyamic acid solution having a viscosity in the range of about 5-25 poise is applied over the length of the fiber. Thereafter, removal of the polar catalyst and imidization of the polyamic acid are preferably performed by placing the coated optical fiber in an oven at a temperature zone of 120 ° C. to 300 ° C. in an oven from 0.3 meters / minute (m / min) to 9.3-12. It is performed by passing at a speed of 4 m / min.

得られるポリイミドフィルム又は被膜は本質的に無色透明である。好ましい実施形態において、フィルム又は被膜は、厚さ50±10マイクロメートル(μm)のフィルム又は被膜に対して420ナノメートル(nm)の光を照射したとき、少なくとも50%の透過率を示す。   The resulting polyimide film or coating is essentially colorless and transparent. In a preferred embodiment, the film or coating exhibits a transmittance of at least 50% when irradiated with light of 420 nanometers (nm) to a film or coating having a thickness of 50 ± 10 micrometers (μm).

また、本発明の好ましいポリイミド被膜のガラス転移温度(Tg)は、200℃以上であり、より好ましくは250℃以上である。   Moreover, the glass transition temperature (Tg) of the preferable polyimide film of this invention is 200 degreeC or more, More preferably, it is 250 degreeC or more.

また、本発明の好ましいポリイミド被膜は、吸水率が、2.0%以下である。   The preferred polyimide coating of the present invention has a water absorption of 2.0% or less.

前記ポリイミド被膜の少なくとも片面には、さらに少なくとも一層の透明膜を形成しても良い。透明性を損なわず、次に述べる透明導電膜との接着性を上げるためである。透明膜の一例としては、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、酸化タンタル、ダイヤモンドライクカーボンなどの透明性薄膜が挙げられる。これらの透明膜は単層又は積層して使用することができる。好ましい膜厚は、50nm〜5μmの範囲である。これらの透明膜は、例えば、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、プラズマCVDなどによって形成できる。   At least one transparent film may be further formed on at least one surface of the polyimide coating. This is to improve the adhesion to the transparent conductive film described below without impairing the transparency. Examples of the transparent film include transparent thin films such as aluminum oxide, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, tantalum oxide, and diamond-like carbon. These transparent films can be used as a single layer or laminated. A preferable film thickness is in the range of 50 nm to 5 μm. These transparent films can be formed by, for example, vacuum deposition, sputtering, ion plating, plasma CVD, or the like.

前記ポリイミド被膜又は前記透明膜の少なくとも片面には、さらに少なくとも一層の透明導電膜を形成しても良い。前記透明導電膜の電気抵抗率は、1×10-2Ω・cm以下であることが好ましい。透明導電膜としては、例えばインジウム−錫酸化物合金等があり、膜厚は50nm〜1μmの範囲が好ましい。この導電膜は、例えば、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、プラズマCVDなどによって形成できる。また前記の膜を170℃以上の高温で比較的短時間で熱処理(アニール処理)することにより透明性、耐熱性、導電性を向上させてもよい。本発明のポリイミド被膜は高いTgを有するためアニール処理ができる。 At least one transparent conductive film may be further formed on at least one surface of the polyimide film or the transparent film. The transparent conductive film preferably has an electrical resistivity of 1 × 10 −2 Ω · cm or less. Examples of the transparent conductive film include an indium-tin oxide alloy, and the film thickness is preferably in the range of 50 nm to 1 μm. This conductive film can be formed by, for example, vacuum deposition, sputtering, ion plating, plasma CVD, or the like. The film may be heat treated (annealed) at a high temperature of 170 ° C. or higher for a relatively short time to improve the transparency, heat resistance, and conductivity. Since the polyimide coating of the present invention has a high Tg, it can be annealed.

各実施例及び比較例で製作したポリイミドフィルムの諸特性は、下記の測定方法で測定した。
(1)光透過率の測定
島津製作所社製の分光光度計UV−2550を使用して、420nmの光透過率を測定した。
(2)吸水率の測定
ASTM D570に準じて、ポリイミドフィルムを150℃の温度で30分間乾燥さ
せ、重量(A)を測定後、純水に24時間浸漬し、取り出し、再び重量(B)を測定し、次式で吸水率を求めた。
吸水率(%)=[(B−A)/A]×100
(3)X線光電子分光分析(XPS)
リガク社のX線光電子分光分析装置XPS−700を用いて、ポリイミド表面をXPS分析した。XPS分析により得られた酸素の1s軌道(01s)由来のスペクトルを各結合ピークがガウス分析であると仮定して、波形分離を行い、イミド化の度合いを評価した。
(4)ガラス転移温度
セイコーインスツルメント社製の動的粘弾性装置DM6100を用いて、縦:8mm、横:30mmのポリイミドフィルムに、振幅98mN、周波数1.0Hzの正弦荷重をかけ、2℃/分の昇温速度の過程における貯蔵弾性率及び損失エネルギーを求めることにより、ガラス転移温度を測定した。
(5)ポリイミドフィルムの膜厚
日本真空技術社製水晶振動式成膜コントローラーCRTM−6000を用いて膜厚を測定した。
(6)電気抵抗率
JIS K 7194に準じて、4探針法で電気抵抗率を測定した。
(7)密着試験
Quad group社製セバスチャンV型テスターを用い、エポキシ樹脂接着剤付きアルミニウム製スタッドピンとエポキシ樹脂接着剤付きセラミック製のバッキングプレートを用いて測定した。
(8)強靭性の測定
フィルムを指で折りたたみ、さらに爪で強くこすって折り目をしっかりと作り、開いて平らにし、再度爪で強くこすって折り目をしっかりと作る試験を10回繰り返した。この試験でひび割れ又は破れができたものは×、できなかったものは○とした。
(9)透明導電性薄膜の分析
・X線光電子分光分析(XPS)
リガク社のX線光電子分光分析装置XPS−700を用いて、ポリイミド表面に形成した透明導電性薄膜の表面をXPS分析した。
・薄膜X線回折(XRD)
リガク社の薄膜X線回折分析装置を用いて、ポリイミド表面に形成した透明導電性薄膜の表面をXRD分析した。
(10)透明導電性薄膜の膜厚
日本真空技術社の水晶振動式成膜コントローラCRTM−6000を用いて、透明導電性薄膜の膜厚を求めた。
Various characteristics of the polyimide film produced in each example and comparative example were measured by the following measuring methods.
(1) Measurement of light transmittance The light transmittance of 420 nm was measured using a spectrophotometer UV-2550 manufactured by Shimadzu Corporation.
(2) Measurement of water absorption rate According to ASTM D570, the polyimide film is dried at a temperature of 150 ° C. for 30 minutes, and after measuring the weight (A), it is immersed in pure water for 24 hours, taken out, and the weight (B) is again measured. The water absorption was determined by the following equation.
Water absorption rate (%) = [(BA) / A] × 100
(3) X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)
Using a Rigaku X-ray photoelectron spectrometer XPS-700, the polyimide surface was subjected to XPS analysis. The spectrum derived from the 1s orbital (01s) of oxygen obtained by XPS analysis was subjected to waveform separation on the assumption that each binding peak was Gaussian analysis, and the degree of imidization was evaluated.
(4) Glass transition temperature Using a dynamic viscoelastic device DM6100 manufactured by Seiko Instruments Inc., a sinusoidal load having an amplitude of 98 mN and a frequency of 1.0 Hz was applied to a polyimide film having a length of 8 mm and a width of 30 mm at 2 ° C. The glass transition temperature was measured by determining the storage elastic modulus and loss energy in the process of the rate of temperature increase per minute.
(5) Film thickness of polyimide film The film thickness was measured using the crystal vibration type film-forming controller CRTM-6000 by Nippon Vacuum Technology.
(6) Electric resistivity The electric resistivity was measured by a four-probe method according to JIS K 7194.
(7) Adhesion test
Measurement was performed using a Sebastian V-type tester manufactured by Quad group, using an aluminum stud pin with an epoxy resin adhesive and a ceramic backing plate with an epoxy resin adhesive.
(8) Measurement of toughness The test was repeated 10 times by folding the film with fingers, rubbing strongly with a nail to make a crease firmly, opening and flattening, and rubbing with a nail again to make a crease firmly. In this test, those that were cracked or torn were marked with x, and those that were not cracked were marked with ◯.
(9) Analysis of transparent conductive thin film / X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)
The surface of the transparent conductive thin film formed on the polyimide surface was subjected to XPS analysis using a Rigaku X-ray photoelectron spectrometer XPS-700.
・ Thin film X-ray diffraction (XRD)
The surface of the transparent conductive thin film formed on the polyimide surface was subjected to XRD analysis using a thin film X-ray diffraction analyzer manufactured by Rigaku Corporation.
(10) Film thickness of transparent conductive thin film The film thickness of the transparent conductive thin film was calculated | required using the crystal vibration type film-forming controller CRTM-6000 of Nippon Vacuum Technology.

(実施例1)
(a)ポリイミド前駆体(ポリアミド酸)液の合成
500mLの3つ口フラスコに、ポリテトラフルオロエチレン製の攪拌羽を取り付けた攪拌棒と窒素ガス導入管を取り付けて重合容器とし、反応はすべて、窒素雰囲気下で行なった。ポリイミド前駆体液の固形分が28質量%となるように、ジアミン成分として、和歌山精化工業社から商品名“セイカキュアーS”で販売されている4、4’−ジアミノジフェニルスルホン(44DDS)33.565g(0.135mol)、重合溶媒として三菱ガス化学社から販売されているN,N−ジメチルアセトアミド(DMAC)216.
0gを投入し、44DDSがDMACに完全に溶解後、ジアミン成分に対してモル比で1.03倍の2官能酸無水物として、三菱化学社から商品名“BPDA”で販売されているビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)28.69g(0.0976mol)及び上海市合成樹脂研究所から商品名“BPADA”で販売されている2,2−ビス[4−(ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物(BPADA)21.747(0.0418mol)を固体のままで5分間かけて添加し、室温で1時間反応させたのち、40℃で12時間反応させ、粘度205ポイズの粘ちょうなポリイミド前駆体液を得た。次に、ポリイミド前駆体液の固形分を100質量部としたとき、環状構造化合物が43質量部となるよう、ハンツマン社製の炭酸プロピレン36.0gを添加した。前記“BPADA”は、図1に示すとおり、示差走査熱量計(DSC)による融点吸熱ピーク温度が189.96℃であり、かつ融点オンセット吸熱温度(187.26℃)未満では実質的に吸熱も発熱も存在しない。これは、透明性に悪影響を与える低温領域の不純物が極めて少ないか、まったく無いことを意味している。
(b)ポリイミドフィルムの製造
ポリイミド前駆体液をデシケータに入れ、その中で1.33×103Pa(10mmH
g)の圧力で1時間にわたり保持して、溶液のガス抜きを行った。その後、ガス抜きされた溶液を剥離被覆されたガラス板上にキャストして、調整用間隙を有する引落しバーを介してキャストフィルムの幅方向の厚みを均一にした。その後、キャストされたガラス板をオーブンに入れ、フィルムを80℃で45分、次に120℃で30分、その次に150℃で30分、その後300℃で30分間イミド化反応をさせて硬化させた。その後、ガラス板をオーブンから取り出し、室温まで冷却し、フィルムをガラス板から剥離した。このポリイミドフィルムの光透過率及び吸水率を測定した。ガラス転移温度は、304℃であった。
Example 1
(A) Synthesis of polyimide precursor (polyamic acid) liquid A 500 mL three-necked flask was equipped with a stirring rod and a nitrogen gas introduction tube equipped with a stirring blade made of polytetrafluoroethylene to form a polymerization vessel. Performed under a nitrogen atmosphere. 4,4′-Diaminodiphenyl sulfone (44DDS) sold as a diamine component under the trade name “Seika Cure S” as a diamine component so that the solid content of the polyimide precursor liquid is 28 mass%. 565 g (0.135 mol), N, N-dimethylacetamide (DMAC) sold by Mitsubishi Gas Chemical Company as a polymerization solvent 216.
0 g was added, 44DDS was completely dissolved in DMAC, and then biphenyltetrasole sold under the trade name “BPDA” by Mitsubishi Chemical Corporation as a bifunctional acid anhydride with a molar ratio of 1.03 to the diamine component. Carboxylic dianhydride (BPDA) 28.69 g (0.0976 mol) and 2,2-bis [4- (dicarboxyphenoxy) phenyl] propane sold by Shanghai Synthetic Resin Research Institute under the trade name “BPADA” 21.747 (0.0418 mol) of dianhydride (BPADA) was added as a solid over 5 minutes, reacted at room temperature for 1 hour, reacted at 40 ° C. for 12 hours, and had a viscosity of 205 poise. A polyimide precursor solution was obtained. Next, 36.0 g of propylene carbonate manufactured by Huntsman was added so that the cyclic structure compound would be 43 parts by mass when the solid content of the polyimide precursor liquid was 100 parts by mass. As shown in FIG. 1, the “BPADA” has a melting point endothermic peak temperature measured by a differential scanning calorimeter (DSC) of 189.96 ° C. and is substantially endothermic when it is lower than the melting point onset endothermic temperature (187.26 ° C.). There is no fever. This means that there are very few or no impurities in the low temperature region that adversely affect transparency.
(B) Manufacture of a polyimide film A polyimide precursor liquid is put into a desiccator, and 1.33 × 10 3 Pa (10 mmH) therein.
The solution was degassed by holding at the pressure of g) for 1 hour. Thereafter, the degassed solution was cast on a peel-coated glass plate, and the thickness in the width direction of the cast film was made uniform through a draw bar having an adjustment gap. The cast glass plate is then placed in an oven and the film is cured by an imidization reaction at 80 ° C. for 45 minutes, then 120 ° C. for 30 minutes, then 150 ° C. for 30 minutes, and then 300 ° C. for 30 minutes. I let you. Thereafter, the glass plate was taken out of the oven, cooled to room temperature, and the film was peeled off from the glass plate. The light transmittance and water absorption of this polyimide film were measured. The glass transition temperature was 304 ° C.

(実施例2〜6)
実施例1において、表2に記載の環状構造化合物を表1に記載の質量部で添加した以外は、実施例1と同様にしてポリイミド前駆体液及びポリイミドフィルムを作製し、このポリイミドフィルムの光透過率及び吸水率を測定した。ポリイミドフィルムのガラス転移温度は、いずれも304℃であった。
(Examples 2 to 6)
In Example 1, a polyimide precursor solution and a polyimide film were prepared in the same manner as in Example 1 except that the cyclic structure compound shown in Table 2 was added in the parts by mass shown in Table 1, and light transmission of this polyimide film was made. The rate and water absorption were measured. The glass transition temperature of the polyimide film was 304 ° C. for all.

(比較例1〜8)
実施例1において、表3に記載の化合物を表1に記載の質量部で添加した以外は、実施例1と同様にしてポリイミド前駆体液及びポリイミドフィルムを作製し、このポリイミドフィルムの光透過率及び吸水率を測定した。
(Comparative Examples 1-8)
In Example 1, except having added the compound of Table 3 by the mass part of Table 1, a polyimide precursor liquid and a polyimide film were produced like Example 1, and the light transmittance of this polyimide film and The water absorption was measured.

以上の条件と結果を表1にまとめ、表2に本発明の実施例1〜6における添加剤の構造式、表3には比較例1〜8の添加剤の構造式を示す。   The above conditions and results are summarized in Table 1, Table 2 shows the structural formulas of the additives in Examples 1 to 6 of the present invention, and Table 3 shows the structural formulas of the additives in Comparative Examples 1 to 8.

Figure 0003940119
Figure 0003940119

(備考)添加剤質量部の数値は、ポリイミド前駆体(固形分)を100質量部としたときの添加剤の質量部を示す。 (Remarks) The numerical value of the additive part by mass indicates the part by mass of the additive when the polyimide precursor (solid content) is 100 parts by mass.

Figure 0003940119
Figure 0003940119

Figure 0003940119
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以上の結果から明らかなとおり、本発明の実施例1〜6は、ガラス転移温度が高いだけでなく、比較例1〜8(従来技術)に比較して、光透過率が高く、透明性が高く、かつXPS分析の結果、イミド化がより進むため、吸水率の低いポリイミド被膜とすることができた。   As is clear from the above results, Examples 1 to 6 of the present invention not only have a high glass transition temperature, but also have high light transmittance and transparency compared to Comparative Examples 1 to 8 (prior art). As a result of the XPS analysis, the imidization was further advanced, so that a polyimide film having a low water absorption rate could be obtained.

(実施例7)
(1)芳香族ジアミン
芳香族ジアミンとしては、前記化学式(I)のパラ体である4,4−DDS:和歌山精化工業社から商品名“セイカキュア−S”で販売されている4,4'−ジアミノジフェニ
ルスルホンを用いた。
(2)脂環式ジアミン
脂環式ジアミンとしては、NBDA:三井化学社から商品名”NBDA”で販売されているノルボルナンジアミンを用いた。
(3)2官能酸無水物
2官能酸無水物としては、前記化学式(A)のBPDA:三菱化学社製、商品名"BP
DA"で販売されているビフェニルテトラカルボン酸二無水物モノマー、及び前記化学式
(B)の2,2−ビス[4−(ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物(BPADA):上海市合成樹脂研究所製、商品名"BPADA"を用いた。
)極性有機溶媒
極性有機溶媒としては、DMAC:三菱ガス化学社から販売されているN,N−ジメチルアセトアミドを用いた。
)ラクトン化合物
ラクトン化合物は、三菱化学社製のγ−ブチロラクトンを用いた。
)その他の希釈溶媒
テトラヒドロフラン及びブチルセロソルブは和光純薬社製、イソホロンはダイセル化学社製をそれぞれ用いた。
)サンプルの製造および試験方法
(a)ポリアミド酸(ポリイミド前駆体)溶液の合成
一定量のジアミンモノマーおよびDMAC溶媒を反応器に投入し、ジアミンモノマーがDMAC溶媒に完全に溶解するまで窒素雰囲気下で攪拌し、40℃で還流した。その後、一定量の2官能酸無水物モノマーを反応器に添加し、ポリアミド酸溶液を生成させた。ポリアミド酸溶液を製造するために用いた2官能酸無水物成分とジアミンモノマー成分との
モル比は、1.03/1.0であった。また、溶媒とポリアミド酸固形分の混合比は、固形分が28質量%となるようにした。重合反応終了後、γ−ブチロラクトンを所定量添加した。ポリイミド前駆体液の固形分を100質量部としたとき、極性重合溶媒は257質量部、γ−ブチロラクトン等の添加物は表4に記載のとおり添加した。
(b)ポリイミドフィルムの製造
ポリアミド酸溶液をデシケータに入れ、その中で10mmHgの圧力で1時間にわたり保持して、溶液のガス抜きを行った。その後、ガス抜きされた溶液を剥離被覆されたガラス板上にキャストして、調整用間隙を有する引落しバーを介してキャストフィルムの幅方向の厚みを均一にした。その後、キャストされたガラス板をオーブンに入れ、フィルムを80℃で45分、次に120℃で30分、その次に150℃で30分、その後300℃で30分間イミド化反応をさせて硬化させた。その後、ガラス板をオーブンから取り出し、室温に冷やし、フィルムをガラス板から剥離した。その後、光透過率と強靭性及びガラス転移温度を測定した。その結果を表4に示す。
(Example 7)
(1) Aromatic diamine The aromatic diamine is 4,4-DDS, which is a para-form of the above chemical formula (I): 4,4 ′ sold under the trade name “Seika Cure-S” by Wakayama Seika Kogyo Co., Ltd. -Diaminodiphenyl sulfone was used.
(2) Alicyclic diamine As the alicyclic diamine, NBDA: Norbornane diamine sold under the trade name “NBDA” from Mitsui Chemicals, Inc. was used.
(3) Bifunctional acid anhydride As the bifunctional acid anhydride, BPDA of the above chemical formula (A): manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade name “BP”
Biphenyltetracarboxylic dianhydride monomer sold by DA "and 2,2-bis [4- (dicarboxyphenoxy) phenyl] propane dianhydride (BPADA) of the above chemical formula (B): Shanghai Synthetic Resin The product name "BPADA" manufactured by Research Laboratory was used.
( 4 ) Polar organic solvent As the polar organic solvent, DMAC: N, N-dimethylacetamide sold by Mitsubishi Gas Chemical Company was used.
( 5 ) Lactone Compound As the lactone compound, γ-butyrolactone manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation was used.
( 6 ) Other dilution solvents Tetrahydrofuran and butyl cellosolve were manufactured by Wako Pure Chemical Industries, and isophorone was manufactured by Daicel Chemical.
( 7 ) Sample preparation and test method (a) Synthesis of polyamic acid (polyimide precursor) solution A fixed amount of diamine monomer and DMAC solvent were charged into the reactor, and a nitrogen atmosphere until the diamine monomer was completely dissolved in DMAC solvent. Stirred under and refluxed at 40 ° C. Thereafter, a certain amount of bifunctional anhydride monomer was added to the reactor to form a polyamic acid solution. The molar ratio of the bifunctional acid anhydride component and the diamine monomer component used to produce the polyamic acid solution was 1.03 / 1.0. The mixing ratio of the solvent and the polyamic acid solid content was such that the solid content was 28% by mass. After completion of the polymerization reaction, a predetermined amount of γ-butyrolactone was added. When the solid content of the polyimide precursor liquid was 100 parts by mass, 257 parts by mass of the polar polymerization solvent and additives such as γ-butyrolactone were added as shown in Table 4.
(B) Manufacture of a polyimide film The polyamic acid solution was put into the desiccator, and it hold | maintained at the pressure of 10 mmHg for 1 hour, and degassing of the solution was performed. Thereafter, the degassed solution was cast on a peel-coated glass plate, and the thickness in the width direction of the cast film was made uniform through a draw bar having an adjustment gap. The cast glass plate is then placed in an oven and the film is cured by an imidization reaction at 80 ° C. for 45 minutes, then 120 ° C. for 30 minutes, then 150 ° C. for 30 minutes, and then 300 ° C. for 30 minutes. I let you. Thereafter, the glass plate was taken out of the oven, cooled to room temperature, and the film was peeled off from the glass plate. Thereafter, light transmittance, toughness, and glass transition temperature were measured. The results are shown in Table 4.

(実施例8〜15)
実施例7において、表4に記載のとおりジアミン又は2官能酸無水物のモル比を変更した以外は、実施例7と同様にしてポリイミド前駆体液及びポリイミドフィルムを作製し、このポリイミドフィルムの光透過率、強靭性及びガラス転移温度を測定した。その結果を表4に記載する。
(Examples 8 to 15)
In Example 7, a polyimide precursor solution and a polyimide film were prepared in the same manner as in Example 7 except that the molar ratio of diamine or bifunctional anhydride was changed as described in Table 4, and the light transmission of this polyimide film The rate, toughness and glass transition temperature were measured. The results are listed in Table 4.

(実施例16、参考例
実施例7において、ジアミンを表4に記載のモル比で4,4−DDS/NBDAに、2官能酸無水物をBPDAのみに変更した以外は、実施例7と同様にしてポリイミド前駆体液及びポリイミドフィルムを作製し、このポリイミドフィルムの光透過率、強靭性及びガラス転移温度を測定した。その結果を表4に記載する。
(Example 16 , Reference example )
In Example 7, the polyimide precursor liquid and the polyimide were changed in the same manner as in Example 7 except that the diamine was changed to 4,4-DDS / NBDA in the molar ratio shown in Table 4 and the bifunctional acid anhydride was changed to BPDA only. A film was prepared, and the light transmittance, toughness, and glass transition temperature of the polyimide film were measured. The results are listed in Table 4.

(実施例17、参考例
(a)ポリイミド前駆体(ポリアミド酸)液の合成
500mLの3つ口フラスコに、ポリテトラフルオロエチレン製の攪拌羽を取り付けた攪拌棒と窒素ガス導入管を取り付けて重合容器とし、反応はすべて、窒素雰囲気下で行なった。ポリイミド前駆体液の固形分が28質量%となるように、ジアミン成分として、NBDA28.317g(0.184mol)、重合溶媒としてDMAC216.0gを投入しよく撹拌したのち、ジアミンに対してモル比で1.03倍の2官能酸無水物として、BPDA55.683g(0.189mol)を固体のままで5分間かけて添加した。15分後、反応溶液はヨーグルト状となった。ほどなく反応温度が急上昇し約60℃に達し、溶液はヨーグルト状から粘ちょうな液体となった。さらに40℃で12時間反応させ前駆体液を得た。次に、ポリイミド前駆体液の固形分を100質量部としたとき、環状構造化合物が43質量部となるよう、γ−ブチロラクトン36.0gを添加した。実施例7と同様にしてポリイミドフィルムを作製し、このポリイミドフィルムの光透過率、強靭性及びガラス転移温度を測定した。その結果を表4に記載する。
(Example 17 , Reference example )
(A) Synthesis of polyimide precursor (polyamic acid) liquid A 500 mL three-necked flask was equipped with a stirring rod and a nitrogen gas introduction tube equipped with a stirring blade made of polytetrafluoroethylene to form a polymerization vessel. Performed under a nitrogen atmosphere. NBDA (28.317 g, 0.184 mol) as a diamine component and DMAC (216.0 g) as a polymerization solvent were added and stirred well so that the solid content of the polyimide precursor liquid would be 28% by mass. As a 0.03-fold bifunctional acid anhydride, 55.683 g (0.189 mol) of BPDA was added as a solid over 5 minutes. After 15 minutes, the reaction solution became yogurt-like. Soon, the reaction temperature rapidly increased to about 60 ° C., and the solution turned from a yogurt to a viscous liquid. Furthermore, it was made to react at 40 degreeC for 12 hours, and the precursor liquid was obtained. Next, when the solid content of the polyimide precursor liquid was 100 parts by mass, 36.0 g of γ-butyrolactone was added so that the cyclic structure compound would be 43 parts by mass. A polyimide film was produced in the same manner as in Example 7, and the light transmittance, toughness, and glass transition temperature of this polyimide film were measured. The results are listed in Table 4.

Figure 0003940119
Figure 0003940119

(備考1)モル比は、上段が酸無水物、下段がジアミンである。
(備考2)添加物の欄の( )内の数値は、ポリイミド前駆体(固形分)を100質量部としたときの添加剤の質量部を示す。
(Remarks 1) Regarding the molar ratio, the upper part is an acid anhydride and the lower part is a diamine.
(Remarks 2) The numerical value in () in the column of additive indicates the mass part of the additive when the polyimide precursor (solid content) is 100 mass parts.

表4において、実験番号1〜8は本発明の範囲内であったので、透明性も強靭性も高かった。これに対して実験番号9〜16はラクトン化合物を添加しなかったため、透明性は本発明の実施例品よりも低かった。   In Table 4, since Experiment Nos. 1 to 8 were within the scope of the present invention, both transparency and toughness were high. On the other hand, since Experiment Nos. 9 to 16 did not add a lactone compound, the transparency was lower than that of Examples of the present invention.

(実施例18)
高周波(RF)マグネトロンスパッタ装置のスパッタ電極上にスズが5質量%ドープされた酸化インジウムを、基板側に実施例1のポリイミド前駆体液から作製した厚み75μmのポリイミドフィルムをターゲットから100mmの位置に取り付けた。次に、油回転
ポンプを用いて粗引き減圧し、さらに油拡散ポンプを用いて2.0×10-4Torrまで真空引きを行なった。次に、アルゴンガスを97sccm、酸素ガスを3sccm流入させて、1.0×10-2Torrに保った。次に、RF進行波250W、RF反射波0Wで、約30分間スパッタすることにより酸化インジウム・スズ(ITO)からなる透明性導電薄膜を300nm厚で形成し、大気中200℃でアニールして透明導電性フィルムを得た。
(Example 18)
A 75 μm-thick polyimide film prepared from the polyimide precursor liquid of Example 1 on the substrate side with indium oxide doped with 5% by mass of tin on the sputtering electrode of a radio frequency (RF) magnetron sputtering apparatus is attached at a position of 100 mm from the target. It was. Next, rough evacuation was performed using an oil rotary pump, and evacuation was performed to 2.0 × 10 −4 Torr using an oil diffusion pump. Next, 97 sccm of argon gas and 3 sccm of oxygen gas were introduced and maintained at 1.0 × 10 −2 Torr. Next, a transparent conductive thin film made of indium tin oxide (ITO) having a thickness of 300 nm is formed by sputtering with an RF traveling wave of 250 W and an RF reflected wave of 0 W for about 30 minutes, and annealed at 200 ° C. in the atmosphere to be transparent. A conductive film was obtained.

この透明導電性薄膜の380nmから780nmにおける光透過率は80%以上であった。また透明導電性薄膜は密着試験において薄膜が剥離することはなかった。透明導電性フィルムの電気抵抗率は1.7×10-4Ωcmであった。 The light transmittance at 380 nm to 780 nm of this transparent conductive thin film was 80% or more. The transparent conductive thin film did not peel off in the adhesion test. The electrical resistivity of the transparent conductive film was 1.7 × 10 −4 Ωcm.

(実施例19)
高周波(RF)マグネトロンスパッタ装置のスパッタ電極上にシリコンターゲットを、基板側に実施例1のポリイミド前駆体液から作製した厚み50μmのポリイミドフィルムをターゲットから100mmの位置に取り付けた。次に、油回転ポンプを用いて粗引き減圧し、さらに油拡散ポンプを用いて2.0×10-4Torrまで真空引きを行なった。次に、窒素ガスを40sccm、アルゴンガスを60sccm流入させて、1.0×10-2Torrに保った。次に、RF進行波400W、RF反射波0Wで、約30分間スパッタすることによりポリイミドフィルム上に酸化窒化シリコン(SiO0.900.58)からなる透明膜を110nmの厚さで形成した。SiO0.900.58はXPS及びXRD分析により確認した。酸化窒化シリコンの透明膜を形成しても、光透過率は76.9%であり、実施例1とほぼ変わらなかった。
Example 19
A silicon target was attached to the sputtering electrode of a radio frequency (RF) magnetron sputtering apparatus, and a polyimide film having a thickness of 50 μm prepared from the polyimide precursor liquid of Example 1 was attached to the substrate at a position 100 mm from the target. Next, rough evacuation was performed using an oil rotary pump, and evacuation was performed to 2.0 × 10 −4 Torr using an oil diffusion pump. Next, nitrogen gas was introduced at 40 sccm and argon gas was introduced at 60 sccm to maintain 1.0 × 10 −2 Torr. Next, a transparent film made of silicon oxynitride (SiO 0.90 N 0.58 ) was formed to a thickness of 110 nm on the polyimide film by sputtering with an RF traveling wave of 400 W and an RF reflected wave of 0 W for about 30 minutes. SiO 0.90 N 0.58 was confirmed by XPS and XRD analysis. Even when a transparent film of silicon oxynitride was formed, the light transmittance was 76.9%, which was almost the same as in Example 1.

次に酸化窒化シリコンの透明膜上に、実施例18と同様に透明導電薄膜を形成した。   Next, a transparent conductive thin film was formed on the silicon oxynitride transparent film in the same manner as in Example 18.

この透明導電性薄膜の380nmから780nmにおける光透過率は80%以上であった。また透明導電性薄膜は密着試験において薄膜が剥離することはなかった。透明導電性フィルムの電気抵抗率は1.7×10-4Ωcmであった。 The light transmittance at 380 nm to 780 nm of this transparent conductive thin film was 80% or more. The transparent conductive thin film did not peel off in the adhesion test. The electrical resistivity of the transparent conductive film was 1.7 × 10 −4 Ωcm.

次に酸化窒化シリコンの透明膜上に、実施例18と同様に透明導電薄膜を形成した。   Next, a transparent conductive thin film was formed on the silicon oxynitride transparent film in the same manner as in Example 18.

この透明導電性薄膜の380nmから780nmにおける光透過率は80%以上であった。また透明導電性薄膜は密着試験において薄膜が剥離することはなかった。透明導電性フィルムの電気抵抗率は1.7×10-4Ωcmであった。 The light transmittance at 380 nm to 780 nm of this transparent conductive thin film was 80% or more. The transparent conductive thin film did not peel off in the adhesion test. The electrical resistivity of the transparent conductive film was 1.7 × 10 −4 Ωcm.

本発明の実施例1〜7で用いたBPADAの示差走査熱量計(DSC)による熱分析データ。The thermal analysis data by the differential scanning calorimeter (DSC) of BPADA used in Examples 1-7 of this invention. 本発明の実施例1で得られたポリイミドのXPS分析におけるO1sスペクトル図。The O1s spectrum figure in the XPS analysis of the polyimide obtained in Example 1 of this invention. 比較例1で得られたポリイミドのXPS分析におけるO1sスペクトル図。The O1s spectrum figure in the XPS analysis of the polyimide obtained by the comparative example 1. FIG.

Claims (10)

少なくとも1種のテトラカルボン酸二無水物又はその誘導体と、
少なくとも1種のジアミン又はその誘導体と、
極性重合溶媒とを含むポリイミド前駆体液組成物であって、
さらに、前記極性重合溶媒とは別のカルボニル基(C=O結合)を含む5員環構造の環状構造化合物を含み、かつ前記環状構造化合物は200℃以上の沸点を有し、炭素、水素及び酸素原子で構成され、窒素、リン、硫黄のヘテロ原子を含まない炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン及びγ−ブチロラクトンから選ばれる少なくとも一つの環状構造化合物であり、
前記テトラカルボン酸二無水物は、下記の化学式(A)で示される化合物及び化学式(B)で示される化合物であり、
前記ジアミンは、下記の化学式(I)で示される化合物であることを特徴とするポリイミド前駆体液組成物。
Figure 0003940119
Figure 0003940119
Figure 0003940119
At least one tetracarboxylic dianhydride or derivative thereof;
At least one diamine or derivative thereof;
A polyimide precursor liquid composition comprising a polar polymerization solvent,
Furthermore, it includes a cyclic structure compound having a 5-membered ring structure containing a carbonyl group (C═O bond) different from the polar polymerization solvent, and the cyclic structure compound has a boiling point of 200 ° C. or higher, and includes carbon, hydrogen and At least one cyclic structure compound selected from ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and γ-butyrolactone , which is composed of oxygen atoms and does not contain nitrogen, phosphorus, and sulfur heteroatoms;
The tetracarboxylic dianhydride is a compound represented by the following chemical formula (A) and a compound represented by the chemical formula (B),
The said diamine is a compound shown by following Chemical formula (I), The polyimide precursor liquid composition characterized by the above-mentioned.
Figure 0003940119
Figure 0003940119
Figure 0003940119
前記ポリイミド前駆体液の固形分を100質量部としたとき、前記極性重合溶媒が150〜900質量部、かつ前記環状構造化合物が15〜750質量部の範囲である請求項1に記載のポリイミド前駆体液組成物 Wherein when the solid content of the polyimide precursor liquid is 100 mass parts, the polar polymerization solvent is 150 to 900 parts by weight, and a polyimide precursor solution of claim 1 wherein the cyclic structure compound is in the range of 15 to 750 parts by weight Composition 前記ポリイミド前駆体は、前記極性重合溶媒中で重合され、その後に前記環状構造化合物が添加されている請求項1又は2に記載のポリイミド前駆体液組成物。 The polyimide precursor, the polar polymer is polymerized in a solvent, the polyimide precursor solution composition then the cyclic structure compound according to claim 1 or 2 is added. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体液組成物をイミド転化させたポリイミド被膜。 The polyimide film which made the imide conversion of the polyimide precursor liquid composition of any one of Claims 1-3 . 前記ポリイミド被膜が、厚さ50±10マイクロメートル(μm)のフィルム又は被膜に対して420ナノメートル(nm)の光を照射したとき、50%以上の透過率を示す請求項に記載のポリイミド被膜。 Said polyimide coating, when irradiated with light of 420 nm to the film or coating of 50 ± 10 micrometers thick (μm) (nm), the polyimide of claim 4 showing a transmittance of 50% or more Coating. 前記ポリイミド被膜のガラス転移温度(Tg)が、200℃以上である請求項に記載のポリイミド被膜。 The polyimide film according to claim 4 , wherein a glass transition temperature (Tg) of the polyimide film is 200 ° C. or higher. 前記ポリイミド被膜の吸水率が、2.0%以下である請求項に記載のポリイミド被膜。 The polyimide film according to claim 4 , wherein the polyimide film has a water absorption of 2.0% or less. 前記ポリイミド被膜の少なくとも片面にさらに少なくとも一層の透明膜を形成した請求項に記載のポリイミド被膜。 The polyimide film according to claim 4 , wherein at least one transparent film is further formed on at least one surface of the polyimide film. 前記ポリイミド被膜又は前記透明膜の少なくとも片面にさらに少なくとも一層の透明導電膜を形成した請求項4又は8に記載のポリイミド被膜。 The polyimide film according to claim 4 or 8 , wherein at least one transparent conductive film is further formed on at least one surface of the polyimide film or the transparent film. 前記透明導電膜の電気抵抗率が、1×10-2Ω・cm以下である請求項に記載のポリイミド被膜。 The polyimide film according to claim 9 , wherein the transparent conductive film has an electrical resistivity of 1 × 10 −2 Ω · cm or less.
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