JP2004123857A - ポリアミド酸組成物およびポリアミド酸の製造方法 - Google Patents
ポリアミド酸組成物およびポリアミド酸の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004123857A JP2004123857A JP2002288386A JP2002288386A JP2004123857A JP 2004123857 A JP2004123857 A JP 2004123857A JP 2002288386 A JP2002288386 A JP 2002288386A JP 2002288386 A JP2002288386 A JP 2002288386A JP 2004123857 A JP2004123857 A JP 2004123857A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polyamic acid
- acid composition
- polyimide
- bis
- aromatic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- PAYWPCWBMRIUPR-UHFFFAOYSA-N CN(c(cc1C(O2)=O)ccc1C2=O)I Chemical compound CN(c(cc1C(O2)=O)ccc1C2=O)I PAYWPCWBMRIUPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
【課題】ポリイミド前駆体であるポリアミド酸組成物、ポリアミド酸の製造方法、および末端封止されたポリイミドを提供する。
【解決手段】実質的に芳香族テトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とから成るポリアミド酸と有機溶媒とからなり、そのポリアミド酸の濃度が0.1〜50wt%であるポリアミド酸組成物であって、そのポリアミド酸のアミン末端基の全て又は一部が下記式(I)
【化1】
(X1は非反応性電子吸引基を表わす。また、それぞれ独立に、同じ基であっても、異なるものであってもよい。nは1〜4の整数である。)
で表わされる化合物とのアミド酸形成反応により末端封止されていることを特徴とするポリアミド酸組成物。
【選択図】 なし
【解決手段】実質的に芳香族テトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とから成るポリアミド酸と有機溶媒とからなり、そのポリアミド酸の濃度が0.1〜50wt%であるポリアミド酸組成物であって、そのポリアミド酸のアミン末端基の全て又は一部が下記式(I)
【化1】
(X1は非反応性電子吸引基を表わす。また、それぞれ独立に、同じ基であっても、異なるものであってもよい。nは1〜4の整数である。)
で表わされる化合物とのアミド酸形成反応により末端封止されていることを特徴とするポリアミド酸組成物。
【選択図】 なし
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸組成物、ポリアミド酸の製造方法、末端封止されたポリイミド、およびポリイミドフィルムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
前芳香族ポリイミドはその優れた耐熱性や機械物性から広く工業的に利用され、特にそのフイルムは電子実装用途を始めとする簿層電子部品用基材として重要な位置を占めるに至っている。
【0003】
この様な耐熱性、機械特性に優れたポリイミドフイルムを高品質かつ安定して製造するにあたり、その前駆体であるポリアミド酸の有機溶媒溶液を流延し、熱的および/または化学的に、イミド化せしめてポリイミドフイルムを得る方法が一般的に知られている。これらの製造方法におけるポリアミド酸の重合度を制御することが、その製膜性や得られるフイルムの物性へ大きく影響をもたらすことから、非常に重要である。これまでに知られている一般的な方法としては、末端封止剤として無水フタル酸を用いて重合度制御することが一般的であった(例えば、非特許文献1参照)。しかしながら、無水フタル酸はその反応性が低く、十分な末端封止効果、即ち重合停止効果が得られない場合が多くあった。特に、主としてピロメリット酸成分と1,4−フェニレンジアミン成分とからなるポリイミドの場合は、その前駆体のポリアミド酸の重合反応性が高く、急激に重合度上昇する為、無水フタル酸を添加しても、実質的には重合を停止することが困難であった。この様な背景から、効果的にポリアミド酸の重合度を制御した製造方法の開発が望まれていた。
【0004】
【非特許文献1】
日本ポリイミド研究会編「最新ポリイミド〜基礎と応用〜」106頁
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、重合度が安定して制御されたポリアミド酸組成物を提供することである。また、本発明の他の目的は重合度が安定して制御されたポリアミド酸の製造方法を提供することである。更に、他の目的は、末端封止されたポリイミド、およびポリイミドフィルムを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について詳細を説明する。先ず、本発明のポリアミド酸組成物について説明する。
【0007】
本発明のポリアミド酸組成物とは、芳香族テトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とからなるポリアミド酸の溶液である。
本発明のポリアミド酸組成物に用いられるポリアミド酸は、溶液中での芳香族ジアミン成分と芳香族テトラカルボン酸成分との反応から得られる。
【0008】
本発明において使用されるポリアミド酸を構成する芳香族ジアミン成分とは、例えばp−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、1,4−ジアミノナフタレン、1,5−ジアミノナフタレン、1,8−ジアミノナフタレン、2,6−ジアミノナフタレン、2,7−ジアミノナフタレン、2,6−ジアミノアントラセン、2,7−ジアミノアントラセン、1,8−ジアミノアントラセン、2,4−ジアミノトルエン、2,5−ジアミノ(m−キシレン)、2,5−ジアミノピリジン、2,6−ジアミノピリジン、3,5−ジアミノピリジン、2,4−ジアミノトルエンベンジジン、3,3’−ジアミノビフェニル、3,3’―ジクロロベンジジン、3,3’―ジメチルベンジジン、3,3’−ジメトキシベンジジン、2,2’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’―ジアミノジフェニルエーテル、4,4’―ジアミノジフェニルエーテル、3、4’―ジアミノジフェニルエーテル、3,3’―ジアミノジフェニルメタン、4,4’―ジアミノジフェニルメタン、3,4’―ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルチオエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルチオエーテル、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラメチルジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラエチルジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラメチルジフェニルメタン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,6−ビス(3−アミノフェノキシ)ピリジン、1,4−ビス(3−アミノフェニルスルホニル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノフェニルチオエーテル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェニルチオエーテル)ベンゼン、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、ビス(4−アミノフェニル)アミンビス(4−アミノフェニル)−N−メチルアミンビス(4−アミノフェニル)−N−フェニルアミンビス(4−アミノフェニル)ホスフィンオキシド、1,1−ビス(3−アミノフェニル)エタン、1,1−ビス(4−アミノフェニル)エタン、2,2−ビス(3−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、ビス[3−メチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、ビス[3−クロロ−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、ビス[3,5−ジメチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、1,1−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,1−ビス[3−メチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,1−ビス[3−クロロ−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,1−ビス[3,5−ジメチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[3−メチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[3−クロロ−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[3,5−ジメチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[3,5−ジブロモ−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、2,2−ビス[3−メチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、2,2−ビス[3−クロロ−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、2,2−ビス[3,5−ジメチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、2,2−ビス[3,5−ジブロモ−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス[3−メチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパンなどおよびそれらのハロゲン原子あるいはアルキル基による芳香核置換体が挙げられる。
【0009】
また、これらの芳香族ジアミン成分は、2種以上を併用することもできる。これらのうち好ましいものとしては、p−フェニレンジアミン単独から成るかあるいは、p−フェニレンジアミンおよびそれとは異なる上記の如き芳香族ジアミンとから成る組み合わせが挙げられる。後者の組み合わせの場合、全芳香族ジアミン成分中のp−フェニレンジアミンが50モル%以上であることが好ましく、更には70モル%以上が特に好ましい。該芳香族芳香族ジアミン成分は上記の如く芳香族ジアミンのアミド酸形成性誘導体でもよい。例えば芳香族ジアミン成分のアミノ基の一部又は全てがトリアルキルシリル化されていてもよく、酢酸の如く脂肪族酸によりアミド化されていても良い。
【0010】
また、ポリアミド酸を構成する芳香族テトラカルボン酸成分は、例えば、ピロメリット酸二無水物、1,2,3,4−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5,6−ピリジンテトラカルボン酸二無水物、2,3,4,5−チオフェンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノ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、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−p−テルフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−p−テルフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,4’−p−テルフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,6,7−フェナンスレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,7,8−フェナンスレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,9,10−フェナンスレンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、2,6−ジクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、2,7−ジクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−テトラクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−テトラクロロナフタレン−2,3,6,7−テトラカルボン酸二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,6−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ピリジン二無水物、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ジメチルシラン二無水物などおよびそれらのハロゲン原子あるいはアルキル基による芳香核置換体が挙げられる。
【0011】
また、これらの芳香族テトラカルボン酸成分は、2種以上を併用することもできる。これらのうち好ましいものとしては、ピロメリット酸二無水物単独から成るかあるいは、ピロメリット酸二無水物およびそれとは異なる上記の如き芳香族テトラカルボン酸成分とから成る組み合わせが挙げられる。後者の組み合わせの場合、全芳香族テトラカルボン酸成分中のピロメリット酸二無水物が50モル%以上であることが好ましく、更には70モル%以上が特に好ましい。また、芳香族テトラカルボン酸成分の一部又は全部がジカルボン酸ハロゲン化物ジカルボン酸アルキルエステル誘導体であっても構わない。
【0012】
本発明におけるポリアミド酸とは、そのアミン末端基の一部又はその全てが下記式(I)
【0013】
【化4】
【0014】
で表わされる化合物とのアミド酸形成反応により末端封止されていることが必要である。ここで、上記式(I)中のX1はそれぞれ独立に同じ基であっても異なる基あっても良い非反応性電子吸引基を表わす。非反応性電子吸引基の例としては塩素、臭素と言ったハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、ハロゲン化アルキル基、メトキシカルボニル基やエトキシカルボニル基といったアルコキシカルボニル基、アセチル基やベンゾイル基といったアシル基などを挙げることが出来る。より好ましい例としては、ハロゲン基、ニトロ基を挙げることができる。上記式(I)中のnは1〜4の整数である。
【0015】
上記式(I)で表わされる化合物によるアミン末端の末端封止割合は、特に限定されるものではなく、用いられるポリアミド酸の化学構造・分子量などにより、適宜最適な割合で用いることが出来るが、実質的な反応率として、例えば、ポリアミド酸の全アミノ末端の20%以上が上記式(I)で表わされる化合物により封止されていることが好ましく、更に好ましくは50%以上である。また、驚くべきことに、ポリアミド酸重合時の分子量制御のみではなく、本発明における末端封止を用いることにより、得られるポリアミド酸組成物の粘度安定性効果が発現される。即ち、ポリアミド酸の保存安定性向上効果が確認された。
【0016】
本発明のポリアミド酸組成物に用いられる溶媒は、ポリアミド酸を溶解し、非反応性の溶媒であればよく、基本的に従来公知の溶媒を用いることが可能である。具体的な例としては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−メチル−2−ピロリドン、ヘキサメチルホスホスルアミド、テトラメチルウレア、1,3−ジプロピルイミダゾリジノン、N−メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド及び1,3−ジメチルイミダゾリジノンなどが挙げられる。また、これらの溶媒を単独でも、2種以上併用で用いてもよい。これらの溶媒のうち、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン及び1,3−ジメチルイミダゾリジノンが最終的に得られるポリイミドフィルムの品質の観点から好ましい。
【0017】
本発明のポリアミド酸組成物におけるポリアミド酸の濃度は、0.1〜50wt%の範囲である。0.1wt%以下の場合、十分な粘性が得られず流延する際、厚み制御が困難となる場合がある。50wt%より高い場合、粘度が高すぎて、レベリングされにくくなり、厚み斑が発生したり、流延することが困難となる場合がある。より好ましくは、0.1〜35wt%であり、更に好ましくは、1〜20wt%である。また、必要に応じて、予め高濃度のものを調製し、溶媒で希釈して本発明のポリアミド酸組成物を調製しても構わない。
【0018】
次に本発明のポリアミド酸の製造方法について説明する。
【0019】
本発明のポリアミド酸の製造方法は、前述されたポリアミド酸組成物に用いられる溶媒中にて芳香族ジアミン成分と芳香族テトラカルボン酸成分とを反応せしめてポリアミド酸を重合する際、その重合途中または重合終了時に下記式(I)
【0020】
【化5】
【0021】
で表わされる化合物を重合停止剤として添加することを特徴とするポリアミド酸の製造方法である。
【0022】
ここで、上記式(I)中のX1はそれぞれ独立に同じ基であっても異なる基であっても良い非反応性電子吸引基を表わす。非反応性電子吸引基の例としては塩素、臭素と言ったハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、ハロゲン化アルキル基、メトキシカルボニル基やエトキシカルボニル基といったアルコキシカルボニル基、アセチル基やベンゾイル基といったアシル基などを挙げることが出来る。より好ましい例としては、ハロゲン基、ニトロ基を挙げることができる。上記式(I)中のnは1〜4の整数である。
【0023】
上記式(I)で表わされる化合物の添加方法は、特に限定されない。例えば、化合物をそのまま直接添加しても、重合に使用されている溶媒等に溶解して添加しても良い。混練性・重合度制御能の観点から、溶媒に溶解して添加することが好ましい。その際の濃度は特に限定されないが、例えば0.0001wt%以上80wt%以下等が例示できる。また、添加は1度に所望の添加量を全て添加しても、複数回に分けて、適宜重合途中及び/又は重合終了時に添加しても良い。
【0024】
この際のポリアミド酸の重合自体は、例えば、−30〜50℃程度に温度制御された反応系に、原料である芳香族ジアミン成分を溶解し、芳香族テトラカルボン酸成分を1段添加又は多段添加して、有機溶媒中にて反応せしめてポリアミド酸を重合するといった方法など、従来公知のいずれの方法を用いることもできる。重合溶媒としては、前述のポリアミド酸組成物に用いられる溶媒を用いることが好ましい。
【0025】
また、重合に用いられるポリアミド酸の原料である芳香族テトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分と末端封止剤として用いられる上記式(I)で表わされる化合物との量比関係は、下記式(1)および(2)
【0026】
【数2】
0.90≦A/B≦1.10 ・・・(1)
0.0001≦100×C/B≦10 ・・・(2)
を同時に満たすことが好ましい。ここで、式(1)及び(2)中のA、BおよびCは、それぞれ芳香族テトラカルボン酸二無水物、芳香族ジアミンおよび上記式(I)で表わされる化合物のモル数を表わす。
【0027】
式(1)におけるA/Bの値は0.90以上1.10以下であることが好ましい。0.90以下または、1.10以上であるとポリアミック酸の重合度が不十分となり、得られるポリアミド酸組成物の粘度が低くなり、ポリイミドフィルム製膜等に供することが困難となる場合がある。好ましくは、0.95以上1.05以下であり、より好ましくは、0.97以上1.03以下、特に好ましくは、0.99以上1.01以下である。
【0028】
式(2)における100×C/Bの値は0.0001以上10以下であることが好ましい。ポリアミド酸の種類、分子量、粘度安定性などの要求項目に応じて、上記範囲内で適宜、所望の値となるよう上記式(I)で表わされる化合物を用いることが出来る。100×C/Bの値が0.0001未満の場合、ポリアミド酸重合反応の分子量制御効果が充分に得られないばかりか、該ポリアミド酸組成物の粘度安定性効果が得られなくなる場合がある。また、10より高い場合は、ポリイミドフィルムを得るのに充分な粘度のポリアミド酸組成物を得ることが困難となることがある。また、ポリアミド酸組成物の粘度安定性効果が得られなくなる場合がある。好ましくは、0.001以上5以下であり、更に好ましくは、0.01以上1以下である。
【0029】
本発明のポリアミド酸製造方法により、任意の重合度に制御され、粘度安定性に優れたポリアミド酸組成物が得られる。また、本発明のポリアミド酸組成物は、所望の粘度に調整しやすく、且つ粘度安定性に優れており、本発明のポリイミドから成るポリイミド繊維、ポリイミドフィルムといった成形品の前駆体として好適に用いることができる。ポリアミド酸組成物の好適な粘度としては、ポリアミド酸組成物の成形温度や成形時の剪断速度などの条件によるが、その条件下における粘度が実質的に200〜50000ポイズ程度が好ましい例としてあげることが出来る。
【0030】
次に本発明のポリイミド、およびポリイミドフィルムについて説明する。
【0031】
本発明のポリイミドは、実質的に芳香族テトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とから成るポリイミドである。該芳香族テトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分の化学構造、組成の例及び好ましい例としては、先のポリアミド酸の説明と同じである。
【0032】
そのアミン末端基の全て又は一部が下記式(I)
【0033】
【化6】
【0034】
で表わされる化合物とのイミド形成反応により末端封止されていることを特徴とするポリイミドである。ここで、X1はそれぞれ、非反応性電子吸引基を表わす。具体的な例及び好ましい例は、先に説明したポリアミド酸におけるものと同じである。nは1〜4の整数である。
【0035】
上記式(I)で表わされる化合物によるアミン末端の末端封止割合は、特に限定されるものではなく、用いられるポリアミド酸の化学構造・分子量などにより、適宜最適な割合で用いることが出来るが、実質的な反応率として、例えば、ポリイミドの全アミノ末端の20%以上が上記式(I)で表わされる化合物により封止されていることが好ましく、更に好ましくは50%以上である。
【0036】
また、本発明のポリイミドは、先に説明した本発明のポリアミド酸組成物を用いることによって製造することができる。その際の製造方法は特に限定されるものではなく、従来公知のいずれの技術を用いてもよい。例えば,支持体上に流延したのち、乾燥、熱イミド化をする乾式製膜法、無水酢酸のような化学イミド化剤又はピリジンのごとき触媒との併用による化学イミド化反応を用いた湿式製膜法、ジシクロヘキシルカルボジイミドのような化学脱水剤によりイソイミド体としたのち、熱転移反応によりイミド化せしめてポリイミドを得ることができる。
【0037】
次いで得られたポリイミドからフィルム又は繊維を得る方法としては、例えば湿式紡糸する方法やポリアミド酸組成物を予め無水酢酸のような化学イミド化剤およびピリジンのような有機アミン触媒と混合し、流延又は紡糸した後に化学イミド化せしめる方法等が挙げられる。
【0038】
より具体的かつ好ましい例としては、本発明のポリアミド酸組成物を0℃以下のような低温にし、ピリジンのような有機塩基触媒と混合し、次いで無水酢酸のような脱水剤と混合した後、この混合物を0℃以下で支持体上に流延する。ついで、流延された混合物を40℃程度に加熱し、脱水反応せしめゲルフィルムを得る。該ゲルフィルムを支持体から分離した後、必要に応じて有機溶剤などで洗浄し、二軸延伸した後、定長で溶剤を乾燥し、最終的に300℃以上で熱処理して二軸配向ポリイミドフィルムを得る方法を挙げることができる。
【0039】
【実施例】
以下、本発明について実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【0040】
[ポリアミド酸の還元粘度]
ポリアミド酸の還元粘度は、ポリアミド酸組成物をNMP(N−メチル−2−ピロリドン)及び塩化リチウムに溶解して、ポリアミド酸濃度0.05g/ml、塩化リチウム濃度1g/mlとなるようにして、0℃にてウベローデ粘度計を測定した。
【0041】
[実施例1]
温度計・トルク計(YAMASAKI´S−ROTARY−TORQUE−METERTYPE:SS−1R(Yamasaki製)付き攪拌装置及び原料投入口を備えた反応容器に、窒素雰囲気下、モリキュラーシーブスで脱水したN−メチル−2−ピロリドン2000mlを入れ、さらにp−フェニレンジアミン28.564gを加えて完全に溶解した後、氷浴化0℃まで冷却した。この冷却したp−フェニレンジアミン溶液に無水ピロメリット酸57.592gを添加し、更に、反応系内温度を5℃に保ち、ポリアミド酸重合反応を行なった。この際の上記式(1)中のA/Bの値は0.9997である。重合反応の進行に伴う粘度上昇が目視およびトルク計観測値から確認された。反応開始後4hrにおいて、攪拌速度5rpm.とした時のトルク計のトルク値は4.0kgであった。このトルク値をT0とする。ここで、4−クロロフタル酸無水物0.1460gを添加し、更に同条件で攪拌を続けた。この際の上記式(2)中の100×C/Bの値は、0.3である。4−クロロフタル酸無水物を添加して1時間後のトルク計のトルク値は4.2kgであった。この際の攪拌速度5rpm.とした時のトルク値をT1とする。また、各トルク値T0及びT1を表1に記載する。この様にトルク値T0とT1の値がほとんど変化していないことから、4−クロロフタル酸無水物添加によりポリアミド酸の重合度が効果的に制御されていることがわかる。
【0042】
このようにして、濃度4%のポリアミド酸組成物を得た。該ポリアミド酸の極限粘度(ηsp/C0)は10.2ml/gであった。また、該ポリアミド酸を0℃にて1週間保管した後、再びポリアミド酸の還元粘度(ηsp/C1)を測定した。このときηsp/C1は10.1ml/gであった。ηsp/C0とηsp/C1との値がほとんど変化していないことから、該ポリアミド酸組成物は粘度安定性に優れることがわかる。
【0043】
[実施例2]
4−クロロフタル酸無水物を3,4,5,6−テトラクロロフタル酸無水物0.2287gとした以外は、実施例1と同様にしてポリアミド酸組成物を得た。この際のT0,T1,ηsp/C0およびηsp/C1の結果を表1に示す。
【0044】
[実施例3]
4−クロロフタル酸無水物を4−ブロモフタル酸無水物0.1816gとした以外は、実施例1と同様にしてポリアミド酸組成物を得た。この際のT0,T1,ηsp/C0およびηsp/C1の結果を表1に示す。
【0045】
[実施例4]
4−クロロフタル酸無水物を4,5−ジブロモフタル酸無水物0.2447gとした以外は、実施例1と同様にしてポリアミド酸組成物を得た。この際のT0,T1,ηsp/C0およびηsp/C1の結果を表1に示す。
【0046】
[実施例5]
4−クロロフタル酸無水物を4−ニトロフタル酸無水物0.1545gとした以外は、実施例1と同様にしてポリアミド酸組成物を得た。この際のT0,T1,ηsp/C0およびηsp/C1の結果を表1に示す。
【0047】
[比較例1]
4−クロロフタル酸無水物を添加しないこと以外は、実施例1と同様にしてポリアミド酸組成物を得た。この際のT0,T1,ηsp/C0の結果を表1に示す。
【0048】
[比較例2]
4−クロロフタル酸無水物をフタル酸無水物0.1185gとした以外は、実施例1と同様にしてポリアミド酸組成物を得た。この際のT0,T1,ηsp/C0およびηsp/C1の結果を表1に示す。この結果から、フタル酸無水物では充分な末端封止効果が得られないばかりか、ポリアミド酸組成物の粘度安定性に劣ることがわかる。
【0049】
【表1】
【0050】
[実施例6]
実施例1にて得られたポリアミド酸組成物を、ガラス基板上に1.0mmのドクターナイフを用いてキャストし、NMP800ml、無水酢酸600mlおよびピリジン300mlから成る脱水縮合浴に導入し、35℃にて10分間浸漬してゲル化させた。その後、ガラス基板から剥離しゲル状フィルムを得た。このゲル状フィルムをNMPに室温下15分浸漬させた後、両端をチャックで固定し、室温下、直交方向に各々1,8倍で同時2軸延伸を実施した。延伸後のゲルフィルムを枠固定し、熱風乾燥機を用い160℃で30分間乾燥した。次いで、多段的に温度を上げてゆき、最終的に450℃で5分間熱処理し、ポリイミドフィルムを得た。得られたポリイミドの物性を表2に示す。
【0051】
[比較例3]
実施例1にて得られたポリアミド酸組成物を用いる代わりに、比較例1にて得られたポリアミド酸組成物を用いた以外は実施例6と同様にして、ポリイミドフィルムを得た。該ポリイミドの物性を表2に示す。
【0052】
以上の結果から、本発明のポリイミドは機械特性、特に伸度に優れている。このことから、高品質のポリイミドフィルムが得られることは明らかである。
【0053】
【表2】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸組成物、ポリアミド酸の製造方法、末端封止されたポリイミド、およびポリイミドフィルムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
前芳香族ポリイミドはその優れた耐熱性や機械物性から広く工業的に利用され、特にそのフイルムは電子実装用途を始めとする簿層電子部品用基材として重要な位置を占めるに至っている。
【0003】
この様な耐熱性、機械特性に優れたポリイミドフイルムを高品質かつ安定して製造するにあたり、その前駆体であるポリアミド酸の有機溶媒溶液を流延し、熱的および/または化学的に、イミド化せしめてポリイミドフイルムを得る方法が一般的に知られている。これらの製造方法におけるポリアミド酸の重合度を制御することが、その製膜性や得られるフイルムの物性へ大きく影響をもたらすことから、非常に重要である。これまでに知られている一般的な方法としては、末端封止剤として無水フタル酸を用いて重合度制御することが一般的であった(例えば、非特許文献1参照)。しかしながら、無水フタル酸はその反応性が低く、十分な末端封止効果、即ち重合停止効果が得られない場合が多くあった。特に、主としてピロメリット酸成分と1,4−フェニレンジアミン成分とからなるポリイミドの場合は、その前駆体のポリアミド酸の重合反応性が高く、急激に重合度上昇する為、無水フタル酸を添加しても、実質的には重合を停止することが困難であった。この様な背景から、効果的にポリアミド酸の重合度を制御した製造方法の開発が望まれていた。
【0004】
【非特許文献1】
日本ポリイミド研究会編「最新ポリイミド〜基礎と応用〜」106頁
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、重合度が安定して制御されたポリアミド酸組成物を提供することである。また、本発明の他の目的は重合度が安定して制御されたポリアミド酸の製造方法を提供することである。更に、他の目的は、末端封止されたポリイミド、およびポリイミドフィルムを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について詳細を説明する。先ず、本発明のポリアミド酸組成物について説明する。
【0007】
本発明のポリアミド酸組成物とは、芳香族テトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とからなるポリアミド酸の溶液である。
本発明のポリアミド酸組成物に用いられるポリアミド酸は、溶液中での芳香族ジアミン成分と芳香族テトラカルボン酸成分との反応から得られる。
【0008】
本発明において使用されるポリアミド酸を構成する芳香族ジアミン成分とは、例えばp−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、1,4−ジアミノナフタレン、1,5−ジアミノナフタレン、1,8−ジアミノナフタレン、2,6−ジアミノナフタレン、2,7−ジアミノナフタレン、2,6−ジアミノアントラセン、2,7−ジアミノアントラセン、1,8−ジアミノアントラセン、2,4−ジアミノトルエン、2,5−ジアミノ(m−キシレン)、2,5−ジアミノピリジン、2,6−ジアミノピリジン、3,5−ジアミノピリジン、2,4−ジアミノトルエンベンジジン、3,3’−ジアミノビフェニル、3,3’―ジクロロベンジジン、3,3’―ジメチルベンジジン、3,3’−ジメトキシベンジジン、2,2’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’―ジアミノジフェニルエーテル、4,4’―ジアミノジフェニルエーテル、3、4’―ジアミノジフェニルエーテル、3,3’―ジアミノジフェニルメタン、4,4’―ジアミノジフェニルメタン、3,4’―ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルチオエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルチオエーテル、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラメチルジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラエチルジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラメチルジフェニルメタン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,6−ビス(3−アミノフェノキシ)ピリジン、1,4−ビス(3−アミノフェニルスルホニル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノフェニルチオエーテル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェニルチオエーテル)ベンゼン、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、ビス(4−アミノフェニル)アミンビス(4−アミノフェニル)−N−メチルアミンビス(4−アミノフェニル)−N−フェニルアミンビス(4−アミノフェニル)ホスフィンオキシド、1,1−ビス(3−アミノフェニル)エタン、1,1−ビス(4−アミノフェニル)エタン、2,2−ビス(3−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、ビス[3−メチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、ビス[3−クロロ−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、ビス[3,5−ジメチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、1,1−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,1−ビス[3−メチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,1−ビス[3−クロロ−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,1−ビス[3,5−ジメチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[3−メチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[3−クロロ−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[3,5−ジメチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[3,5−ジブロモ−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、2,2−ビス[3−メチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、2,2−ビス[3−クロロ−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、2,2−ビス[3,5−ジメチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、2,2−ビス[3,5−ジブロモ−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス[3−メチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパンなどおよびそれらのハロゲン原子あるいはアルキル基による芳香核置換体が挙げられる。
【0009】
また、これらの芳香族ジアミン成分は、2種以上を併用することもできる。これらのうち好ましいものとしては、p−フェニレンジアミン単独から成るかあるいは、p−フェニレンジアミンおよびそれとは異なる上記の如き芳香族ジアミンとから成る組み合わせが挙げられる。後者の組み合わせの場合、全芳香族ジアミン成分中のp−フェニレンジアミンが50モル%以上であることが好ましく、更には70モル%以上が特に好ましい。該芳香族芳香族ジアミン成分は上記の如く芳香族ジアミンのアミド酸形成性誘導体でもよい。例えば芳香族ジアミン成分のアミノ基の一部又は全てがトリアルキルシリル化されていてもよく、酢酸の如く脂肪族酸によりアミド化されていても良い。
【0010】
また、ポリアミド酸を構成する芳香族テトラカルボン酸成分は、例えば、ピロメリット酸二無水物、1,2,3,4−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5,6−ピリジンテトラカルボン酸二無水物、2,3,4,5−チオフェンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノ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、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−p−テルフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−p−テルフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,4’−p−テルフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,6,7−フェナンスレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,7,8−フェナンスレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,9,10−フェナンスレンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、2,6−ジクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、2,7−ジクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−テトラクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−テトラクロロナフタレン−2,3,6,7−テトラカルボン酸二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,6−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ピリジン二無水物、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ジメチルシラン二無水物などおよびそれらのハロゲン原子あるいはアルキル基による芳香核置換体が挙げられる。
【0011】
また、これらの芳香族テトラカルボン酸成分は、2種以上を併用することもできる。これらのうち好ましいものとしては、ピロメリット酸二無水物単独から成るかあるいは、ピロメリット酸二無水物およびそれとは異なる上記の如き芳香族テトラカルボン酸成分とから成る組み合わせが挙げられる。後者の組み合わせの場合、全芳香族テトラカルボン酸成分中のピロメリット酸二無水物が50モル%以上であることが好ましく、更には70モル%以上が特に好ましい。また、芳香族テトラカルボン酸成分の一部又は全部がジカルボン酸ハロゲン化物ジカルボン酸アルキルエステル誘導体であっても構わない。
【0012】
本発明におけるポリアミド酸とは、そのアミン末端基の一部又はその全てが下記式(I)
【0013】
【化4】
【0014】
で表わされる化合物とのアミド酸形成反応により末端封止されていることが必要である。ここで、上記式(I)中のX1はそれぞれ独立に同じ基であっても異なる基あっても良い非反応性電子吸引基を表わす。非反応性電子吸引基の例としては塩素、臭素と言ったハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、ハロゲン化アルキル基、メトキシカルボニル基やエトキシカルボニル基といったアルコキシカルボニル基、アセチル基やベンゾイル基といったアシル基などを挙げることが出来る。より好ましい例としては、ハロゲン基、ニトロ基を挙げることができる。上記式(I)中のnは1〜4の整数である。
【0015】
上記式(I)で表わされる化合物によるアミン末端の末端封止割合は、特に限定されるものではなく、用いられるポリアミド酸の化学構造・分子量などにより、適宜最適な割合で用いることが出来るが、実質的な反応率として、例えば、ポリアミド酸の全アミノ末端の20%以上が上記式(I)で表わされる化合物により封止されていることが好ましく、更に好ましくは50%以上である。また、驚くべきことに、ポリアミド酸重合時の分子量制御のみではなく、本発明における末端封止を用いることにより、得られるポリアミド酸組成物の粘度安定性効果が発現される。即ち、ポリアミド酸の保存安定性向上効果が確認された。
【0016】
本発明のポリアミド酸組成物に用いられる溶媒は、ポリアミド酸を溶解し、非反応性の溶媒であればよく、基本的に従来公知の溶媒を用いることが可能である。具体的な例としては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−メチル−2−ピロリドン、ヘキサメチルホスホスルアミド、テトラメチルウレア、1,3−ジプロピルイミダゾリジノン、N−メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド及び1,3−ジメチルイミダゾリジノンなどが挙げられる。また、これらの溶媒を単独でも、2種以上併用で用いてもよい。これらの溶媒のうち、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン及び1,3−ジメチルイミダゾリジノンが最終的に得られるポリイミドフィルムの品質の観点から好ましい。
【0017】
本発明のポリアミド酸組成物におけるポリアミド酸の濃度は、0.1〜50wt%の範囲である。0.1wt%以下の場合、十分な粘性が得られず流延する際、厚み制御が困難となる場合がある。50wt%より高い場合、粘度が高すぎて、レベリングされにくくなり、厚み斑が発生したり、流延することが困難となる場合がある。より好ましくは、0.1〜35wt%であり、更に好ましくは、1〜20wt%である。また、必要に応じて、予め高濃度のものを調製し、溶媒で希釈して本発明のポリアミド酸組成物を調製しても構わない。
【0018】
次に本発明のポリアミド酸の製造方法について説明する。
【0019】
本発明のポリアミド酸の製造方法は、前述されたポリアミド酸組成物に用いられる溶媒中にて芳香族ジアミン成分と芳香族テトラカルボン酸成分とを反応せしめてポリアミド酸を重合する際、その重合途中または重合終了時に下記式(I)
【0020】
【化5】
【0021】
で表わされる化合物を重合停止剤として添加することを特徴とするポリアミド酸の製造方法である。
【0022】
ここで、上記式(I)中のX1はそれぞれ独立に同じ基であっても異なる基であっても良い非反応性電子吸引基を表わす。非反応性電子吸引基の例としては塩素、臭素と言ったハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、ハロゲン化アルキル基、メトキシカルボニル基やエトキシカルボニル基といったアルコキシカルボニル基、アセチル基やベンゾイル基といったアシル基などを挙げることが出来る。より好ましい例としては、ハロゲン基、ニトロ基を挙げることができる。上記式(I)中のnは1〜4の整数である。
【0023】
上記式(I)で表わされる化合物の添加方法は、特に限定されない。例えば、化合物をそのまま直接添加しても、重合に使用されている溶媒等に溶解して添加しても良い。混練性・重合度制御能の観点から、溶媒に溶解して添加することが好ましい。その際の濃度は特に限定されないが、例えば0.0001wt%以上80wt%以下等が例示できる。また、添加は1度に所望の添加量を全て添加しても、複数回に分けて、適宜重合途中及び/又は重合終了時に添加しても良い。
【0024】
この際のポリアミド酸の重合自体は、例えば、−30〜50℃程度に温度制御された反応系に、原料である芳香族ジアミン成分を溶解し、芳香族テトラカルボン酸成分を1段添加又は多段添加して、有機溶媒中にて反応せしめてポリアミド酸を重合するといった方法など、従来公知のいずれの方法を用いることもできる。重合溶媒としては、前述のポリアミド酸組成物に用いられる溶媒を用いることが好ましい。
【0025】
また、重合に用いられるポリアミド酸の原料である芳香族テトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分と末端封止剤として用いられる上記式(I)で表わされる化合物との量比関係は、下記式(1)および(2)
【0026】
【数2】
0.90≦A/B≦1.10 ・・・(1)
0.0001≦100×C/B≦10 ・・・(2)
を同時に満たすことが好ましい。ここで、式(1)及び(2)中のA、BおよびCは、それぞれ芳香族テトラカルボン酸二無水物、芳香族ジアミンおよび上記式(I)で表わされる化合物のモル数を表わす。
【0027】
式(1)におけるA/Bの値は0.90以上1.10以下であることが好ましい。0.90以下または、1.10以上であるとポリアミック酸の重合度が不十分となり、得られるポリアミド酸組成物の粘度が低くなり、ポリイミドフィルム製膜等に供することが困難となる場合がある。好ましくは、0.95以上1.05以下であり、より好ましくは、0.97以上1.03以下、特に好ましくは、0.99以上1.01以下である。
【0028】
式(2)における100×C/Bの値は0.0001以上10以下であることが好ましい。ポリアミド酸の種類、分子量、粘度安定性などの要求項目に応じて、上記範囲内で適宜、所望の値となるよう上記式(I)で表わされる化合物を用いることが出来る。100×C/Bの値が0.0001未満の場合、ポリアミド酸重合反応の分子量制御効果が充分に得られないばかりか、該ポリアミド酸組成物の粘度安定性効果が得られなくなる場合がある。また、10より高い場合は、ポリイミドフィルムを得るのに充分な粘度のポリアミド酸組成物を得ることが困難となることがある。また、ポリアミド酸組成物の粘度安定性効果が得られなくなる場合がある。好ましくは、0.001以上5以下であり、更に好ましくは、0.01以上1以下である。
【0029】
本発明のポリアミド酸製造方法により、任意の重合度に制御され、粘度安定性に優れたポリアミド酸組成物が得られる。また、本発明のポリアミド酸組成物は、所望の粘度に調整しやすく、且つ粘度安定性に優れており、本発明のポリイミドから成るポリイミド繊維、ポリイミドフィルムといった成形品の前駆体として好適に用いることができる。ポリアミド酸組成物の好適な粘度としては、ポリアミド酸組成物の成形温度や成形時の剪断速度などの条件によるが、その条件下における粘度が実質的に200〜50000ポイズ程度が好ましい例としてあげることが出来る。
【0030】
次に本発明のポリイミド、およびポリイミドフィルムについて説明する。
【0031】
本発明のポリイミドは、実質的に芳香族テトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とから成るポリイミドである。該芳香族テトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分の化学構造、組成の例及び好ましい例としては、先のポリアミド酸の説明と同じである。
【0032】
そのアミン末端基の全て又は一部が下記式(I)
【0033】
【化6】
【0034】
で表わされる化合物とのイミド形成反応により末端封止されていることを特徴とするポリイミドである。ここで、X1はそれぞれ、非反応性電子吸引基を表わす。具体的な例及び好ましい例は、先に説明したポリアミド酸におけるものと同じである。nは1〜4の整数である。
【0035】
上記式(I)で表わされる化合物によるアミン末端の末端封止割合は、特に限定されるものではなく、用いられるポリアミド酸の化学構造・分子量などにより、適宜最適な割合で用いることが出来るが、実質的な反応率として、例えば、ポリイミドの全アミノ末端の20%以上が上記式(I)で表わされる化合物により封止されていることが好ましく、更に好ましくは50%以上である。
【0036】
また、本発明のポリイミドは、先に説明した本発明のポリアミド酸組成物を用いることによって製造することができる。その際の製造方法は特に限定されるものではなく、従来公知のいずれの技術を用いてもよい。例えば,支持体上に流延したのち、乾燥、熱イミド化をする乾式製膜法、無水酢酸のような化学イミド化剤又はピリジンのごとき触媒との併用による化学イミド化反応を用いた湿式製膜法、ジシクロヘキシルカルボジイミドのような化学脱水剤によりイソイミド体としたのち、熱転移反応によりイミド化せしめてポリイミドを得ることができる。
【0037】
次いで得られたポリイミドからフィルム又は繊維を得る方法としては、例えば湿式紡糸する方法やポリアミド酸組成物を予め無水酢酸のような化学イミド化剤およびピリジンのような有機アミン触媒と混合し、流延又は紡糸した後に化学イミド化せしめる方法等が挙げられる。
【0038】
より具体的かつ好ましい例としては、本発明のポリアミド酸組成物を0℃以下のような低温にし、ピリジンのような有機塩基触媒と混合し、次いで無水酢酸のような脱水剤と混合した後、この混合物を0℃以下で支持体上に流延する。ついで、流延された混合物を40℃程度に加熱し、脱水反応せしめゲルフィルムを得る。該ゲルフィルムを支持体から分離した後、必要に応じて有機溶剤などで洗浄し、二軸延伸した後、定長で溶剤を乾燥し、最終的に300℃以上で熱処理して二軸配向ポリイミドフィルムを得る方法を挙げることができる。
【0039】
【実施例】
以下、本発明について実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【0040】
[ポリアミド酸の還元粘度]
ポリアミド酸の還元粘度は、ポリアミド酸組成物をNMP(N−メチル−2−ピロリドン)及び塩化リチウムに溶解して、ポリアミド酸濃度0.05g/ml、塩化リチウム濃度1g/mlとなるようにして、0℃にてウベローデ粘度計を測定した。
【0041】
[実施例1]
温度計・トルク計(YAMASAKI´S−ROTARY−TORQUE−METERTYPE:SS−1R(Yamasaki製)付き攪拌装置及び原料投入口を備えた反応容器に、窒素雰囲気下、モリキュラーシーブスで脱水したN−メチル−2−ピロリドン2000mlを入れ、さらにp−フェニレンジアミン28.564gを加えて完全に溶解した後、氷浴化0℃まで冷却した。この冷却したp−フェニレンジアミン溶液に無水ピロメリット酸57.592gを添加し、更に、反応系内温度を5℃に保ち、ポリアミド酸重合反応を行なった。この際の上記式(1)中のA/Bの値は0.9997である。重合反応の進行に伴う粘度上昇が目視およびトルク計観測値から確認された。反応開始後4hrにおいて、攪拌速度5rpm.とした時のトルク計のトルク値は4.0kgであった。このトルク値をT0とする。ここで、4−クロロフタル酸無水物0.1460gを添加し、更に同条件で攪拌を続けた。この際の上記式(2)中の100×C/Bの値は、0.3である。4−クロロフタル酸無水物を添加して1時間後のトルク計のトルク値は4.2kgであった。この際の攪拌速度5rpm.とした時のトルク値をT1とする。また、各トルク値T0及びT1を表1に記載する。この様にトルク値T0とT1の値がほとんど変化していないことから、4−クロロフタル酸無水物添加によりポリアミド酸の重合度が効果的に制御されていることがわかる。
【0042】
このようにして、濃度4%のポリアミド酸組成物を得た。該ポリアミド酸の極限粘度(ηsp/C0)は10.2ml/gであった。また、該ポリアミド酸を0℃にて1週間保管した後、再びポリアミド酸の還元粘度(ηsp/C1)を測定した。このときηsp/C1は10.1ml/gであった。ηsp/C0とηsp/C1との値がほとんど変化していないことから、該ポリアミド酸組成物は粘度安定性に優れることがわかる。
【0043】
[実施例2]
4−クロロフタル酸無水物を3,4,5,6−テトラクロロフタル酸無水物0.2287gとした以外は、実施例1と同様にしてポリアミド酸組成物を得た。この際のT0,T1,ηsp/C0およびηsp/C1の結果を表1に示す。
【0044】
[実施例3]
4−クロロフタル酸無水物を4−ブロモフタル酸無水物0.1816gとした以外は、実施例1と同様にしてポリアミド酸組成物を得た。この際のT0,T1,ηsp/C0およびηsp/C1の結果を表1に示す。
【0045】
[実施例4]
4−クロロフタル酸無水物を4,5−ジブロモフタル酸無水物0.2447gとした以外は、実施例1と同様にしてポリアミド酸組成物を得た。この際のT0,T1,ηsp/C0およびηsp/C1の結果を表1に示す。
【0046】
[実施例5]
4−クロロフタル酸無水物を4−ニトロフタル酸無水物0.1545gとした以外は、実施例1と同様にしてポリアミド酸組成物を得た。この際のT0,T1,ηsp/C0およびηsp/C1の結果を表1に示す。
【0047】
[比較例1]
4−クロロフタル酸無水物を添加しないこと以外は、実施例1と同様にしてポリアミド酸組成物を得た。この際のT0,T1,ηsp/C0の結果を表1に示す。
【0048】
[比較例2]
4−クロロフタル酸無水物をフタル酸無水物0.1185gとした以外は、実施例1と同様にしてポリアミド酸組成物を得た。この際のT0,T1,ηsp/C0およびηsp/C1の結果を表1に示す。この結果から、フタル酸無水物では充分な末端封止効果が得られないばかりか、ポリアミド酸組成物の粘度安定性に劣ることがわかる。
【0049】
【表1】
【0050】
[実施例6]
実施例1にて得られたポリアミド酸組成物を、ガラス基板上に1.0mmのドクターナイフを用いてキャストし、NMP800ml、無水酢酸600mlおよびピリジン300mlから成る脱水縮合浴に導入し、35℃にて10分間浸漬してゲル化させた。その後、ガラス基板から剥離しゲル状フィルムを得た。このゲル状フィルムをNMPに室温下15分浸漬させた後、両端をチャックで固定し、室温下、直交方向に各々1,8倍で同時2軸延伸を実施した。延伸後のゲルフィルムを枠固定し、熱風乾燥機を用い160℃で30分間乾燥した。次いで、多段的に温度を上げてゆき、最終的に450℃で5分間熱処理し、ポリイミドフィルムを得た。得られたポリイミドの物性を表2に示す。
【0051】
[比較例3]
実施例1にて得られたポリアミド酸組成物を用いる代わりに、比較例1にて得られたポリアミド酸組成物を用いた以外は実施例6と同様にして、ポリイミドフィルムを得た。該ポリイミドの物性を表2に示す。
【0052】
以上の結果から、本発明のポリイミドは機械特性、特に伸度に優れている。このことから、高品質のポリイミドフィルムが得られることは明らかである。
【0053】
【表2】
Claims (14)
- ポリアミド酸組成物中に用いられる有機溶媒がN,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンおよびジメチルイミダゾリジノンからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載のポリアミド酸組成物。
- ポリアミド酸組成物におけるポリアミド酸の濃度が0.1〜35wt%であることを特徴とする請求項1または請求項2記載のポリアミド酸組成物。
- ポリアミド酸に用いられる芳香族テトラカルボン酸成分の50モル%以上がピロメリット酸成分であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポリアミド酸組成物。
- 芳香族ジアミン成分の50モル%以上がp−フェニレンジアミン成分であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のポリアミド酸組成物。
- 芳香族テトラカルボン酸二無水物、芳香族ジアミン、および上記式(I)で表わされる化合物のモル数が下記式(1)および(2)
【数1】
0.90≦A/B≦1.10 ・・・(1)
0.0001≦100×C/B≦10 ・・・(2)
(A、B、およびCは、それぞれ芳香族テトラカルボン酸二無水物、芳香族ジアミンおよび上記式(I)で表わされる化合物のモル数を表わす。)
を同時に満たすことを特徴とする請求項6記載のポリアミド酸の製造方法。 - ポリアミド酸の重合反応および重合停止反応において用いられる溶媒がN,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、およびジメチルイミダゾリジノンからなる群から選ばれる少なくとも1種からなることを特徴とする請求項6または請求項7に記載のポリアミド酸の製造方法。
- 芳香族テトラカルボン酸二無水物の50モル%以上がピロメリット酸二無水物であることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載のポリアミド酸の製造方法。
- 芳香族ジアミンの50モル%以上がp−フェニレンジアミンであることを特徴とする請求項6〜9のいずれかに記載のポリアミド酸の製造方法。
- 芳香族テトラカルボン酸二無水物の50モル%以上がピロメリット酸二無水物であることを特徴とする請求項11に記載のポリイミド。
- 芳香族ジアミンの50モル%以上がp−フェニレンジアミンであることを特徴とする請求項11又は12のいずれかに記載のポリイミド。
- 請求項11〜13のいずれかに記載のポリイミドから得られるポリイミドフィルム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002288386A JP2004123857A (ja) | 2002-10-01 | 2002-10-01 | ポリアミド酸組成物およびポリアミド酸の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002288386A JP2004123857A (ja) | 2002-10-01 | 2002-10-01 | ポリアミド酸組成物およびポリアミド酸の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004123857A true JP2004123857A (ja) | 2004-04-22 |
Family
ID=32280898
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002288386A Pending JP2004123857A (ja) | 2002-10-01 | 2002-10-01 | ポリアミド酸組成物およびポリアミド酸の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004123857A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006282910A (ja) * | 2005-04-01 | 2006-10-19 | Kaneka Corp | プリント配線板用絶縁フィルムの製造方法、ポリイミド/銅積層体及びプリント配線板 |
JP2008045054A (ja) * | 2006-08-18 | 2008-02-28 | New Japan Chem Co Ltd | 脂環系ポリイミド共重合体及びその製造方法 |
JP2010077300A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Fuji Xerox Co Ltd | ポリアミック酸組成物、ポリイミド無端ベルトおよび画像形成装置 |
JP2011127024A (ja) * | 2009-12-18 | 2011-06-30 | Asahi Kasei E-Materials Corp | 樹脂組成物、硬化物及びそれを用いた回路基板 |
EP2493961A2 (en) * | 2009-10-27 | 2012-09-05 | E. I. du Pont de Nemours and Company | Polyimide resins for high temperature wear applications |
CN102666728A (zh) * | 2009-10-27 | 2012-09-12 | 纳幕尔杜邦公司 | 用于高温磨耗应用的聚酰亚胺树脂 |
KR20170079896A (ko) * | 2015-12-31 | 2017-07-10 | 주식회사 동진쎄미켐 | 폴리이미드고분자 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 폴리이미드 필름의 제조 방법 |
KR20170079921A (ko) * | 2015-12-31 | 2017-07-10 | 주식회사 동진쎄미켐 | 폴리이미드 필름 제조용 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 폴리이미드 필름의 제조 방법 |
CN110885443A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-03-17 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种热塑性聚酰亚胺及其制备方法 |
-
2002
- 2002-10-01 JP JP2002288386A patent/JP2004123857A/ja active Pending
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006282910A (ja) * | 2005-04-01 | 2006-10-19 | Kaneka Corp | プリント配線板用絶縁フィルムの製造方法、ポリイミド/銅積層体及びプリント配線板 |
JP2008045054A (ja) * | 2006-08-18 | 2008-02-28 | New Japan Chem Co Ltd | 脂環系ポリイミド共重合体及びその製造方法 |
JP2010077300A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Fuji Xerox Co Ltd | ポリアミック酸組成物、ポリイミド無端ベルトおよび画像形成装置 |
US9052654B2 (en) | 2008-09-26 | 2015-06-09 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Polyamic acid composition, polyimide endless belt, and image forming apparatus |
JP2013508534A (ja) * | 2009-10-27 | 2013-03-07 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | 高温摩耗用途向けポリイミド樹脂 |
CN102666728A (zh) * | 2009-10-27 | 2012-09-12 | 纳幕尔杜邦公司 | 用于高温磨耗应用的聚酰亚胺树脂 |
CN102666660A (zh) * | 2009-10-27 | 2012-09-12 | 纳幕尔杜邦公司 | 用于高温磨耗应用的聚酰亚胺树脂 |
US20120235071A1 (en) * | 2009-10-27 | 2012-09-20 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Polyimide resins for high temperature wear applications |
EP2493961A2 (en) * | 2009-10-27 | 2012-09-05 | E. I. du Pont de Nemours and Company | Polyimide resins for high temperature wear applications |
EP2493961A4 (en) * | 2009-10-27 | 2013-03-13 | Du Pont | POLYIMIDE RESINS FOR HIGH TEMPERATURE WEAR APPLICATIONS |
JP2011127024A (ja) * | 2009-12-18 | 2011-06-30 | Asahi Kasei E-Materials Corp | 樹脂組成物、硬化物及びそれを用いた回路基板 |
KR20170079896A (ko) * | 2015-12-31 | 2017-07-10 | 주식회사 동진쎄미켐 | 폴리이미드고분자 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 폴리이미드 필름의 제조 방법 |
KR20170079921A (ko) * | 2015-12-31 | 2017-07-10 | 주식회사 동진쎄미켐 | 폴리이미드 필름 제조용 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 폴리이미드 필름의 제조 방법 |
KR102531268B1 (ko) * | 2015-12-31 | 2023-05-12 | 주식회사 동진쎄미켐 | 폴리이미드 필름 제조용 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 폴리이미드 필름의 제조 방법 |
KR102580455B1 (ko) * | 2015-12-31 | 2023-09-20 | 주식회사 동진쎄미켐 | 폴리이미드고분자 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 폴리이미드 필름의 제조 방법 |
CN110885443A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-03-17 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种热塑性聚酰亚胺及其制备方法 |
CN110885443B (zh) * | 2019-12-11 | 2022-04-22 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种热塑性聚酰亚胺及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2010050491A1 (ja) | ポリイミド前駆体溶液組成物 | |
JP4397996B2 (ja) | ポリイミド混合物およびポリイミド混合物フィルムの製造方法 | |
JP4264214B2 (ja) | ポリイミドフィルム | |
JP4448836B2 (ja) | ポリイミドフィルムの製造法 | |
JP2004123857A (ja) | ポリアミド酸組成物およびポリアミド酸の製造方法 | |
JPS63297029A (ja) | 芳香族ポリイミド延伸成形体の製法 | |
JP2973516B2 (ja) | 芳香族ポリイミドフィルムの製造法 | |
JP2003145561A (ja) | ポリイミドフィルムの製造法 | |
JP2903704B2 (ja) | 芳香族ポリイミドフィルムの製造法 | |
JPH04293936A (ja) | 芳香族酸二無水物と塩素化芳香族ジアミンから誘導される芳香族ポリイミド | |
JP2004224994A (ja) | 二軸配向ポリイミドフィルムおよびその製造方法 | |
JP2006265371A (ja) | ポリイミドフィルムの製造方法 | |
JPH09227697A (ja) | ゲルを経由した耐熱性ポリイミドフィルムの製造方法 | |
JP2004338255A (ja) | ポリイミドフィルムの製造方法 | |
EP0418889B1 (en) | Polyamic acid having three-dimensional network molecular structure, polyimide obtained therefrom and process for the preparation thereof | |
JP3902971B2 (ja) | ポリアミド酸溶液およびそれを用いたポリイミドフィルムの製造方法 | |
JP3924526B2 (ja) | 二軸配向ポリイミドフィルムの製造方法 | |
TWI282802B (en) | Process for producing polyimide film | |
JP3842105B2 (ja) | ポリイミドフィルムの製造法 | |
JP3782976B2 (ja) | ポリイミドフィルムの製造方法 | |
JP2004224810A (ja) | 二軸配向ポリイミドフィルムの製造方法 | |
JP3192762B2 (ja) | ポリイミドフィルムの製造方法 | |
JP2709360B2 (ja) | ポリイミド樹脂三次元網目構造を有する成形体及びその製造方法 | |
JP4192018B2 (ja) | 芳香族ポリアミド組成物およびその製造方法 | |
JP2001302821A (ja) | ポリイミド前駆体およびポリイミドの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20050412 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20070712 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20070731 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20080415 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |