JP2002020486A - 新規なポリイミド及びその製造方法 - Google Patents

新規なポリイミド及びその製造方法

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JP2002020486A
JP2002020486A JP2000202375A JP2000202375A JP2002020486A JP 2002020486 A JP2002020486 A JP 2002020486A JP 2000202375 A JP2000202375 A JP 2000202375A JP 2000202375 A JP2000202375 A JP 2000202375A JP 2002020486 A JP2002020486 A JP 2002020486A
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polyimide
compound
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iodine
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Akihisa Takahashi
明久 高橋
Koichiro Tanaka
宏一郎 田中
Yoshio Sano
吉男 佐野
Shinsuke Inoue
進介 井上
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  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 重量平均分子量が10万以上であるポリイミ
ドの製造技術の提供。 【解決手段】 ポリイミドを製造する際、リン化合物及
び/又はヨウ素化合物を1〜5000ppmの存在下で反
応させること。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高分子のポリイミ
ドを、特定の化合物の存在下で製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリイミドは、加工性、電気絶縁性、機
械的強度などに優れており、耐熱性が要求される各種分
野で期待されている材料である。ここで、従来のポリイ
ミドの製造方法は、テトラカルボン酸無水物とジアミン
とを反応させるものであり、条件の異なる様々な方法が
提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これまで提案
された方法の中には、分子量が10万を超えるポリイミ
ドが製造可能なものは少なく、利用分野が見出されてい
なかった。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
分子量が10万を超えるポリイミドを製造する方法を鋭
利努力して開発し、しかもこの方法により得られた、分
子量10万〜20万のポリイミドが、顕著な効果(例え
ば、耐熱性、接着性、機械強度等)を奏することを見出
し、本発明を完成させるに至った。
【0005】具体的には、本発明は、式(1):
【0006】
【化4】
【0007】(式中、R1及びR2は、炭素数4〜39の
脂肪族基、脂環族基又は芳香族基を表す)で示される繰
り返し単位を有し、分子量が10〜20万であるポリイ
ミドに関する(1)。
【0008】また、本発明は、式(2):
【0009】
【化5】
【0010】(式中、R1は、前記の通りである)で示
されるテトラカルボン酸無水物と、式(3):
【0011】
【化6】
【0012】(式中、R2は、前記の通りである)で示
されるジアミンとを反応させてポリイミドを製造する方
法において、リン化合物及び/又はヨウ素化合物を1〜
5000ppmの存在下で反応させることを特徴とする方
法に関する(2)。
【0013】更に、本発明は、リン化合物及び/又はヨ
ウ素化合物を1〜5000ppm含有し、テトラカルボン
酸無水物を主成分とする、ポリイミド製造用組成物に関
する(3)。なお、ここでの「主成分」とは、全組成物
の重量を基準として、テトラカルボン酸無水物を30%
以上含有することをいう。
【0014】
【発明の実施の態様】本発明に係る新規なポリイミド
は、式(1):
【0015】
【化7】
【0016】(式中、R1及びR2は、炭素数4〜39の
脂肪族基、脂環族基又は芳香族基を表す)で示される繰
り返し単位を有する。ここで、R1及びR2に係る脂肪族
基、脂環族基又は芳香族基は、置換基により置換されて
いてもよい。置換基の例としては、カルボキシル基、ヒ
ドロキシル基、メルカプト基、シアノ基、C1〜C4の直
鎖もしくは分岐アルキル基を有するカルボン酸エステル
基、メトキシ基、−Si(CH3)2−O−Si(CH3)3
又はハロゲン原子が挙げられる。
【0017】また、式(1)のポリイミドの分子量は、
10万〜20万である。なお、本明細書にいう「分子
量」とは、重量平均分子量を意味し、GPCにより測定
された値をいう。
【0018】本発明に係る式(1)のポリイミドは、耐
熱性、接着性、機械強度に優れたものである。特に、ピ
ール強度が2kgf/cm(19.6N/cm)以上であることが
好ましい。
【0019】次に、式(1)のポリイミドの製造方法に
ついて説明する。式(1)の化合物は、リン化合物及び
/又はヨウ素化合物1〜5000ppmの存在下で、式
(2):
【0020】
【化8】
【0021】(式中、R1は、前記の通りである)で示
されるテトラカルボン酸無水物と、式(3):
【0022】
【化9】
【0023】(式中、R2は、前記の通りである)で示
されるジアミンとを反応させることにより製造可能であ
る。
【0024】この製造方法で用いられる式(2)のテト
ラカルボン酸無水物は、炭素数4〜39の芳香族、脂環
族、又は脂肪族テトラカルボン酸無水物であり、例えば
次のものを単独で又は2以上を混合して使用することが
できる:無水ピロメリット酸、ジフェニルエーテルテト
ラカルボン酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸
無水物、マレイン化シクロヘキセンテトラカルボン酸無
水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、3,
3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水
物、4,4′−(1,4−フェニレンジオキシ)フタル
酸無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニ
ル)ヘキサフロロプロパン二無水物、テトラリンジアン
ハイドライド、ペリレンテトラカルボン酸二無水物、
1,4−ジフロロ−2,3,5,6−ベンゼンテトラカ
ルボン酸二無水物、2,3,5−トリカルボキシシクロ
ペンチル酢酸二無水物、ビシクロ(2,2,1)ヘプタ
ンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ(2,2,2)
オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボキン
酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、ジフェ
ニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2−エチル−
1−メチルシクロヘキセン−5,6,1′,2′−テト
ラカルボン酸無水物、3,3′,4,4′−ビフェニル
テトラカルボン酸二無水物、2,6−ビス(3,4−ジ
カルボキシフェノキシ)ナフタレン二無水物。
【0025】この製造方法で用いられる式(3)のジア
ミンは、炭素数4〜39の芳香族、脂環族又は脂肪族ア
ミンである。これらのジアミンとしては、例えば次のも
のを、単独で又は2以上を混合して使用することができ
る:2,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェ
ニル〕プロパン、ジアミノジフェニルスルホン、o−ト
リジン、4,4′−メチレンジアニリン、ジアミノジシ
クロヘキシルメタン、4,4′−ジアミノジフェニルエ
ーテル、3(4),8(9)−ビス(アミノメチル)ト
リシクロ−〔5,2,1,02.6〕デカン、2,4−ト
ルエンジアミン、1,3−ビス(4−アミノフェノキ
シ)ベンゼン、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フ
ェニル〕スルホン、テトラデイン、4,4′−メチレン
−ビス(2−クロロアニリン)、3,3′−ジアミノベ
ンゾフェノン、ビスアミノプロピルポリジメチルシロキ
サン、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェ
ニル)ヘキサフロロプロパン、2,2′−ビス(トリフ
ロロメチル)−4,4′−ジアミノビフェニル、2,
2′−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕
ヘキサフロロプロパン、2,7−ジアミノ−9−フルオ
レン、1,10−ジアミノデカン、9,9−ビス(4−
アミノフェニル)フルオレン、a−〔(3−アミノプロ
ピル)ジメチル〕−ω−(3−アミノプロピル)ポリ
(ジメチルシロキサン),2,2−ビス〔4−(4−ア
ミノフェノキシ)フェニルアダマンタン、4,9−ビス
(4−アミノフェニル)ジアダマンタン。
【0026】この製造方法で用いられるリン化合物及び
/又はヨウ素化合物は、特に限定されず、有機化合物で
も無機化合物でもよい。リン化合物としては、例えば、
トリフェニルホスフィン、塩化テトラフェニルホスホニ
ウム、臭化テトラフェニルホスホニウム、ヨウ化テトラ
フェニルホスホニウム、塩化テトラブチルホスホニウ
ム、臭化テトラブチルホスホニウム、ヨウ化テトラブチ
ルホスホニウム等のホスホニウム塩、ホスホン酸ジエチ
ル、ホスホン酸ジメチル、ホスホン酸トリメチル、ホス
ホン酸トリエチル、ホスホン酸トリフェニル等のホスホ
ン酸エステル、リン酸、リン酸金属塩等が挙げられる。
また、ヨウ素化合物としては、例えば、ヨウ素単体、金
属ヨウ化物が挙げられる。なお、反応系は、リン化合物
単独やヨウ素化合物単独でも、両方を含有していてもよ
い。両方を含有させる場合には、例えば、リン化合物の
ヨウ化物を用いることが好ましい。
【0027】また、この製造方法においては、リン化合
物及び/又はヨウ素化合物を、反応系に1〜5000pp
m、好ましくは10〜800ppmの量で存在させる。ここ
で、本明細書にいう「ppm」とは、重量ppmを意味する。
なお、リン化合物及び/又はヨウ素化合物を反応系に前
記量存在させる方法としては、原料である式(1)のテ
トラカルボン酸無水物組成物中に存在させる方法{例え
ば、式(1)のテトラカルボン酸無水物を製造した後
に残存するリン化合物及び/又はヨウ素化合物を意図的
にそのままにしておく(除去しない)ことや、式
(1)のテトラカルボン酸無水物を製造した後の精製工
程にてリン化合物及び/又はヨウ素化合物含有液を用い
て洗浄することや、精製後の式(1)のテトラカルボ
ン酸無水物中に意図的にリン化合物及び/又はヨウ素化
合物を添加することにより}、原料である式(2)のジ
アミン組成物中に存在させる方法(例えば、式(1)の
テトラカルボン酸無水物組成物に関する上記記載と同様
にすることにより)、及び、原料組成物を合わせた後に
リン化合物及び/又はヨウ素化合物を添加する方法があ
る。
【0028】この製造方法のその他の条件に関しては、
周知の方法に基づき、当業者が適宜設定する。例えば、
前記リン化合物及び/又はヨウ素化合物の存在下で、不
活性ガス又は真空下で脱水、脱溶媒し閉環反応させる。
その後、かかる脱水反応により、相当するイミド化合物
が生成するのに必要な水が留出したのを確認した後、炭
素数1〜4の直鎖又は分岐アルコール中、含水アルコー
ルなどの貧溶媒中或いは水中で、ポリイミドを沈殿さ
せ、ろ過し、必要に応じて再度貧溶媒で洗浄ろ過し、8
0〜150℃で乾燥させることにより、ポリイミドが得
られる。また、例えば、反応温度は、80〜250℃
(好適には120〜200℃)で行う。不活性ガスとし
ては、例えば、窒素ガスやアルゴンガスが挙げられる。
また、真空度は、例えば13300Pa以下に設定する。
使用する溶媒としては、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が挙げられ
る。
【0029】
【実施例】実施例1 4−ブロモ無水フタル酸90.8g(0.4モル)及び
1,2−ジクロロトルエン150gを反応器に入れ、2
10℃に加熱した。次に、粒状炭酸ナトリウム21.2
g(0.2モル)、臭化テトラフェニルホスホニウム
4.5g及びヨウ化カリウム2.1g(0.013モ
ル)を90分間にわたって投入した。投入後3時間熟成
させた。反応物を150℃に下げ、熱時濾過した。ろ液
を15℃まで冷却した後、粗製物を得た。更に、10%
酢酸水溶液にて精製し、10℃にて固液分離した。得ら
れた精製物は加熱閉環によりオキシジフタル酸無水物組
成物を得た(49.2g、収率80%)。なお、この組
成物中のリン含量及びヨウ素含量は、それぞれ100pp
m及び20ppmであった。
【0030】次に、冷却コンデンサー、温度計、攪拌
機、窒素ガス導入管をセットした反応フラスコに、4,
4−メチレンジアニリン39.7g(0.2モル)、脱
水精製したNMP400gを入れ、窒素ガスを吹き込み
ながらかき混ぜ、溶解させた。次に、リンを100pp
m、ヨウ素20ppm含有するオキシジフタル酸無水物6
2.0g(0.2モル)を粉末のまま少しずつ添加し、
その後2時間攪拌した。この間温度は10℃以下に保っ
た。得られたポリアミック酸のNMP溶液をガラス基板
上に塗布し、150℃、1時間減圧乾燥して溶媒を除去
した。その後、徐々に温度を上げ、250℃、1時間保
持してイミド環を形成した。生成したポリイミドフィル
ムの切片をGPC分析により分子量を測定したところ、
約15万であった。
【0031】実施例2 4−クロロ無水フタル酸73.0g(0.4モル)及び
1,2,4−トリクロロベンゼン200gを反応器に入
れ、220℃に加熱した。次に、粒状炭酸ナトリウム2
1.2g(0.2モル)、ヨウ化テトラフェニルホスホ
ニウム4.5gを90分間にわたって投入した。投入後
4時間熟成させた。反応物を150℃に下げ、熱時濾過
した。ろ液を15℃まで冷却した後、粗製物を得た。更
に、10%酢酸水溶液にて精製し、10℃にて固液分離
した。得られた精製物は加熱閉環によりオキシジフタル
酸無水物組成物を得た(49.8g、収率81%)。な
お、この組成物中のリン含量及びヨウ素含量は、それぞ
れ50ppm及び10ppmであった。
【0032】次に、冷却コンデンサー、温度計、攪拌
機、窒素ガス導入管をセットした反応フラスコに、4,
4−メチレンジアニリン40.0g(0.2モル)、脱
水精製したNMP400gを入れ、窒素ガスを吹き込み
ながらかき混ぜ、溶解させた。次に、リンを50ppm、
ヨウ素10ppm含有するオキシジフタル酸無水物62.
0g(0.2モル)を粉末のまま少しずつ添加し、その
後2時間攪拌した。この間温度は10℃以下に保った。
得られたポリアミック酸のNMP溶液をガラス基板上に
塗布し、150℃、1時間減圧乾燥して溶媒を除去し
た。その後、徐々に温度を上げ、250℃、1時間保持
してイミド環を形成した。生成したポリイミドフィルム
の切片をGPC分析により分子量を測定したところ、約
20万であった。
【0033】実施例1及び2で得られたポリイミドの性
能を表1に示す。
【0034】
【表1】
【0035】接着条件: 基材 銅スパッタ膜 温度 210℃ 時間 10秒 圧力 5kg/cm2
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、容易に分子量10万を
超えるポリイミドを製造することができる。しかも、高
分子量のポリイミドは、従来のポリイミドにみられなか
った強度の接着特性を持ち、半導体実装材料を含めて工
業的に極めて利用価値が高い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐野 吉男 広島県福山市箕沖町92番地 マナック株式 会社箕沖工場内 (72)発明者 井上 進介 広島県福山市箕沖町92番地 マナック株式 会社箕沖工場内 Fターム(参考) 4J043 PA02 RA34 RA35 SA06 SA42 SA46 SA47 SA54 SA82 TA14 TA22 TA42 TA47 TA66 TA70 TA71 TA75 TA78 UA011 UA012 UA022 UA032 UA041 UA042 UA052 UA111 UA112 UA121 UA122 UA131 UA132 UA231 UA262 UB042 UB051 UB052 UB121 UB301 UB302 UB352 UB401 UB402 VA011 VA012 VA051 VA052 XB39

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式(1): 【化1】 (式中、R1及びR2は、炭素数4〜39の脂肪族基、脂
    環族基又は芳香族基を表す)で示される繰り返し単位を
    有し、分子量が10〜20万であるポリイミド。
  2. 【請求項2】 式(2): 【化2】 (式中、R1は、請求項1記載の通りである)で示され
    るテトラカルボン酸無水物と、式(3): 【化3】 (式中、R2は、請求項1記載の通りである)で示され
    るジアミンとを反応させてポリイミドを製造する方法に
    おいて、リン化合物及び/又はヨウ素化合物を1〜50
    00ppmの存在下で反応させることを特徴とする方法。
  3. 【請求項3】 リン化合物及び/又はヨウ素化合物を1
    〜5000ppm含有し、テトラカルボン酸無水物を主成
    分とする、ポリイミド製造用組成物。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004026850A (ja) * 2002-05-08 2004-01-29 Jsr Corp ポリイミド、ポリアミック酸および層間絶縁膜
WO2015125734A1 (ja) * 2014-02-24 2015-08-27 マナック株式会社 ハロヘキサヒドロフタル酸誘導体

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