JP2012001701A - Method for producing polyimide resin, and polyimide resin - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブロックポリイミド樹脂共重合体からなるポリイミド樹脂の製造方法、及びポリイミド樹脂に関する。 The present invention relates to a method for producing a polyimide resin comprising a block polyimide resin copolymer, and a polyimide resin.
ポリイミド樹脂(PI)は、高い弾性率、比較的低い熱膨張係数、高い耐熱性、絶縁性、耐化学薬品(溶剤耐性)を有するため各種電子デバイスに適用され、また、フレキシブルプリント基板(FPC:Flexible Printed Circuits)用銅張積層板のベースフィルム材、導電回路の保護を目的としたカバーレイ(保護膜)として多用されている(例えば、特許文献1参照。)。 Polyimide resin (PI) is applied to various electronic devices because of its high elastic modulus, relatively low thermal expansion coefficient, high heat resistance, insulation, and chemical resistance (solvent resistance). It is widely used as a base film material for copper-clad laminates for Flexible Printed Circuits) and as a coverlay (protective film) for the purpose of protecting conductive circuits (for example, see Patent Document 1).
FPCは、携帯電話のLCD(Liquid Crystal Display)周りのような薄くてコンパクトな部分へ使用され、組み立ての際、折り曲げられる。FPCが高反発であると、筺体に組み入れる際にFPCが元に戻ろうとして組み入れ難いため、ポリイミド樹脂の主鎖に柔軟性を付与できる材料(例えば、シロキサン骨格など)を相当量組み入れ、低弾性率化させ、反発力を低減させている。 The FPC is used for a thin and compact part such as around the LCD (Liquid Crystal Display) of a mobile phone, and is bent when assembled. If the FPC has high resilience, it is difficult to incorporate the FPC when it is incorporated into the housing, so a considerable amount of material that can give flexibility to the main chain of the polyimide resin (such as a siloxane skeleton) is incorporated, and low elasticity To reduce the repulsive force.
また、カバーレイは、カバー材料の状態によりフィルムタイプとインクタイプとに分けられる。フィルムタイプは、FPCの製造方法において、ラミネートやプレス工法により用いられ、インクタイプは、スクリーン印刷、グラビア印刷などのウェット法により用いられる。インクタイプのポリイミド樹脂としては、ポリイミド樹脂の主鎖へ柔軟性を付与できる材料を組み入れて、印刷の際に使用する溶剤(γ−ブチロラクトンなど)中でイミド化を完結させる溶剤可溶性ポリイミド樹脂が知られている。 The coverlay is classified into a film type and an ink type depending on the state of the cover material. In the FPC manufacturing method, the film type is used by laminating or pressing, and the ink type is used by a wet method such as screen printing or gravure printing. As the ink type polyimide resin, there is known a solvent-soluble polyimide resin that incorporates a material capable of imparting flexibility to the main chain of the polyimide resin and completes imidization in a solvent (such as γ-butyrolactone) used for printing. It has been.
このようにポリイミド樹脂のようなポリマー材料は、用途に適した特性が要求されるために、ポリマー自身が持つ特性を制御する必要がある。ところで、一般にポリマーが持つ特性を制御する方法としては、一般的に次のような手段が知られている。
・ポリマーの化学組成を変化させる。・・・例えばランダム共重合、交互共重合などのポリマーの一次構造を制御する方法。
・ポリマーからなる膜の鎖状配向を制御する。・・・例えば延伸などの手段によりポリマーの二次構造を制御し、あるいは結晶化などの高次構造を制御する方法。
・2種以上のポリマーをブレンドする。・・・いわゆるポリマーブレンド。
・ポリマーに対して(ポリマー以外の)添加剤をブレンドする。・・・いわゆるコンポジットやハイブリッド化技術(例えばガラエポ)。
As described above, since a polymer material such as a polyimide resin is required to have characteristics suitable for the application, it is necessary to control the characteristics of the polymer itself. By the way, generally, the following means are known as a method for controlling the characteristics of a polymer.
Change the chemical composition of the polymer. ... Methods for controlling the primary structure of polymers such as random copolymerization and alternating copolymerization.
Control the chain orientation of the polymer film. ... Method of controlling secondary structure of polymer by means such as stretching or controlling higher order structure such as crystallization.
• Blend two or more polymers. ... So-called polymer blends.
• Blend additives (other than polymers) to the polymer. ... So-called composite and hybrid technology (eg glass epoxy).
ここで、上記のポリマーブレンドは、ポリマーの化学組成を変化(共重合)させて得られる特性よりも、優れた特性が得られることがある。例えば、高硬度であるが脆弱なホモポリマーと柔軟性に富むが硬度が低いホモポリマーとの両ポリマーをブレンドしたフィルムは、互いの欠点を補って長所を生かすことができることがある。 Here, the above-mentioned polymer blend may have properties superior to those obtained by changing (copolymerizing) the chemical composition of the polymer. For example, a film obtained by blending both a high hardness but a fragile homopolymer and a homopolymer having a high flexibility but a low hardness may be able to make use of the advantages by making up for each other's drawbacks.
しかしながら、ポリマーブレンドにおいてポリマー同士の相溶性が悪い場合は、所望の特性が得られない。例えば、シロキサンポリイミド樹脂と一般的な芳香族ポリイミド樹脂とのブレンドのように極めて異質なポリマーをブレンドしようとしても、完全非相溶系であるため、激しい相分離によって成膜が困難となるからである。 However, when the polymer blend has poor compatibility between the polymers, desired characteristics cannot be obtained. For example, even if an attempt is made to blend a very different polymer such as a blend of a siloxane polyimide resin and a general aromatic polyimide resin, film formation is difficult due to vigorous phase separation because it is a completely incompatible system. .
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、所望の特性を得ることができるポリイミド樹脂の製造方法、及びポリイミド樹脂を提供する。 This invention is proposed in view of such a conventional situation, and provides the manufacturing method of the polyimide resin which can obtain a desired characteristic, and a polyimide resin.
本件発明者らは、鋭意検討を行った結果、性質の異なる、すなわち異種のポリイミド樹脂を使って所望の特性を得る場合には、異種のポリイミド樹脂セグメント(ポリイミド樹脂鎖)を末端活性基が形成されるように合成し、これら末端活性基を化学的に結合させると、その結果得られたポリイミド樹脂は、各セグメントの特性が発現可能に制御できることを見出した。 As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have different properties, that is, when a different type of polyimide resin is used to obtain desired characteristics, the terminal active group forms a different type of polyimide resin segment (polyimide resin chain). As a result, it was found that when these terminal active groups are chemically bonded, the resulting polyimide resin can be controlled so that the characteristics of each segment can be expressed.
すなわち、本発明に係るポリイミド樹脂の製造方法は、一般式(1)〜(3)から選ばれる少なくとも1種の酸二無水物と、一般式(4)で示される芳香族ジアミンとを反応させ、酸無水物基又はアミノ基からなる第1活性末端基を有する少なくとも1種のハードセグメントを合成し、一般式(1)〜(3)から選ばれる少なくとも1種の酸二無水物と、一般式(5)で示されるジアミノシロキサンとを反応させ、酸無水物基又はアミノ基からなる第2活性末端基を有する少なくとも1種のソフトセグメントを合成し、前記第1活性末端基を有する少なくとも1種のハードセグメントと、前記第2活性末端基を有する少なくとも1種のソフトセグメントとをイミド化させることを特徴とする。 That is, in the method for producing a polyimide resin according to the present invention, at least one acid dianhydride selected from general formulas (1) to (3) is reacted with an aromatic diamine represented by general formula (4). , Synthesizing at least one hard segment having a first active terminal group consisting of an acid anhydride group or an amino group, and at least one acid dianhydride selected from the general formulas (1) to (3); By reacting with the diaminosiloxane represented by the formula (5), at least one soft segment having a second active terminal group comprising an acid anhydride group or an amino group is synthesized, and at least one having the first active terminal group is synthesized. A kind of hard segment and at least one kind of soft segment having the second active terminal group are imidized.
また、本発明に係るポリイミド樹脂は、上述した製造方法で得られることを特徴とする。 In addition, the polyimide resin according to the present invention is obtained by the manufacturing method described above.
本発明によれば、ポリイミド樹脂の特性が制御可能なため、優れた特性を発現させることができる。 According to this invention, since the characteristic of a polyimide resin is controllable, the outstanding characteristic can be expressed.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら下記順序にて詳細に説明する。
1.本発明の概要
2.具体例
3.実施例
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail in the following order with reference to the drawings.
1. 1. Outline of the present invention Specific Example 3 Example
<1.本発明の概要>
本実施の形態におけるポリイミド樹脂(PI)の製造方法の重要な因子の一つとして、異種の高分子同士の相溶性がある。一般に、高分子の相溶性を決める因子としては、次のものが挙げられる。
・化学構造(溶解度パラメータが類似するもの同士は良く相溶する。)
・分子量(分子量が小さいもの同士は良く相溶する。)
・分子鎖の運動性(例えば、粘度、温度、攪拌条件など。分子鎖運動に影響を与えるので、相溶性を制御することができる。)
・相溶化剤(例えば、界面活性剤など。)
<1. Summary of the present invention>
One important factor in the method for producing the polyimide resin (PI) in the present embodiment is the compatibility between different types of polymers. In general, factors that determine the compatibility of polymers include the following.
・ Chemical structure (Similar solubility parameters are compatible with each other.)
・ Molecular weight (Small molecular weights are compatible with each other.)
・ Molecular chain mobility (for example, viscosity, temperature, stirring conditions, etc., because the molecular chain movement is affected, so compatibility can be controlled.)
・ Compatibilizer (for example, surfactant)
異種の高分子をブレンドするいわゆるポリマーブレンドでは、化学構造が異なる場合、激しい相分離によって成膜することが困難である。例えば、図1に示すように極めて性質が異なるシロキサンポリイミド樹脂(ポリマーA)と一般の芳香族ポリイミド樹脂(ポリマーB)とのブレンド物では、機械的に強制攪拌しても不均一な溶液となり、加工(成膜)が困難となる。このような場合、図2に示すように、モノマーA、Bをランダム共重合させれば、均一な溶液となるが、それぞれの特性が平均化されてしまう。 In a so-called polymer blend in which different types of polymers are blended, it is difficult to form a film by vigorous phase separation when the chemical structures are different. For example, a blend of a siloxane polyimide resin (polymer A) and a general aromatic polyimide resin (polymer B) having extremely different properties as shown in FIG. Processing (film formation) becomes difficult. In such a case, as shown in FIG. 2, if the monomers A and B are randomly copolymerized, a uniform solution is obtained, but the respective characteristics are averaged.
また、類似の化学構造をブレンド相手側へ組み込むことで相溶性を高め、成膜性を改善可能なことがある。しかし、ランダム共重合体のようにポリマーの性質が単純に平均化され、ブレンド物の膜特性も類似してしまうため、当初期待されていた効果が発現しない虞がある。 In addition, by incorporating a similar chemical structure into the blending partner, compatibility may be improved and film formability may be improved. However, since the properties of the polymer are simply averaged as in the case of a random copolymer and the film properties of the blend are similar, there is a possibility that the initially expected effect may not be exhibited.
また、分子量を小さくした場合、相溶性を容易に制御することができるが、ポリマー鎖の絡み合いが低下して膜特性を低下させる虞がある。また、物理的な激しい攪拌によって混合し、分離させないように高分子鎖の運動を凍結させるような手段(例えば、低温下での増粘、混合後の瞬時の溶剤揮発など)は、加工時の設備的制約や安定した品質確保の困難性などにより難しい。また、相溶化剤は、その物質自身の耐熱性が低いため、ポリマー自身の耐熱性が低下することや、ブリードアウト等の問題が生じることがある。 In addition, when the molecular weight is reduced, the compatibility can be easily controlled, but the entanglement of the polymer chain may be reduced to deteriorate the film characteristics. In addition, means for freezing the movement of polymer chains so that they are not mixed and separated by vigorous physical agitation (for example, thickening at low temperatures, instantaneous solvent volatilization after mixing, etc.) Difficult due to equipment constraints and difficulty in ensuring stable quality. In addition, the compatibilizing agent has low heat resistance of the substance itself, so that the heat resistance of the polymer itself may be reduced, and problems such as bleeding out may occur.
そこで、本実施の形態では、ブロック共重合法、特にA成分と、B成分の重合度を予め高めておき、それぞれの末端活性を残して、最終的にA−Bを化学的に結合させる。具体的には、図3に示すように、末端活性基を残しつつ、異種ポリマー(末端活性ポリマーA、末端活性ポリマーB)を形成させ、両ポリマーを重合させるブロック操作を行う。これにより、異種ポリマー鎖間が化学的に結合されるため、溶液の分離(液分離)を防ぐことができる。また、異種ポリマーのそれぞれが高分子量となっているため、フィルム化した場合、適度な相分離構造が発達して両者の特徴が平均化されず、優れた特性が発現する。 Therefore, in this embodiment, the degree of polymerization of the block copolymerization method, particularly the A component and the B component, is increased in advance, leaving the respective terminal activities, and finally AB is chemically bonded. Specifically, as shown in FIG. 3, a block operation is performed in which different polymers (terminal active polymer A and terminal active polymer B) are formed while the terminal active groups remain, and both polymers are polymerized. Thereby, since different polymer chains are chemically bonded, separation of the solution (liquid separation) can be prevented. Further, since each of the different polymers has a high molecular weight, when formed into a film, an appropriate phase separation structure develops, the characteristics of both are not averaged, and excellent characteristics are exhibited.
<3.具体例>
本実施の形態におけるポリイミド樹脂の製造方法は、上述したようにシロキサンポリイミド樹脂と一般的な芳香族ポリイミド樹脂とのブレンド物に代表されるような完全非相溶系に適用することができる。
<3. Specific example>
The method for producing a polyimide resin in the present embodiment can be applied to a completely incompatible system represented by a blend of a siloxane polyimide resin and a general aromatic polyimide resin as described above.
シロキサンポリイミド樹脂は、そのシロキサン骨格により高い可撓性、高い伸び率、低い弾性率を有するから、このようなシロキサンポリイミド樹脂は、ソフトセグメントを有していると言える。一方、芳香族ポリイミド樹脂は、その芳香環に由来して高い弾性率、優れた難燃性を有するから、このような芳香族ポリイミド樹脂はハードセグメントを有していると言える。もっとも、これらの特性は、トレードオフの関係で単一のポリイミド樹脂においてはその両立が難しいが、本実施の形態におけるポリイミド樹脂の製造方法によれば、これらの特性を制御することができる。 Since the siloxane polyimide resin has high flexibility, high elongation, and low elastic modulus due to its siloxane skeleton, it can be said that such a siloxane polyimide resin has a soft segment. On the other hand, since the aromatic polyimide resin is derived from the aromatic ring and has a high elastic modulus and excellent flame retardancy, it can be said that such an aromatic polyimide resin has a hard segment. Of course, these characteristics are difficult to achieve in a single polyimide resin due to a trade-off relationship, but according to the method for manufacturing a polyimide resin in the present embodiment, these characteristics can be controlled.
すなわち、本実施の形態におけるポリイミド樹脂の製造方法は、一般式(1)〜(3)から選ばれる少なくとも1種の酸二無水物と、一般式(4)で示される芳香族ジアミンとを反応させ、酸無水物基又はアミノ基からなる第1活性末端基を有する少なくとも1種のハードセグメントを合成し、一般式(1)〜(3)から選ばれる少なくとも1種の酸二無水物と、一般式(5)で示されるジアミノシロキサンとを反応させ、酸無水物基又はアミノ基からなる第2活性末端基を有する少なくとも1種のソフトセグメントを合成し、前記第1活性末端基を有する少なくとも1種のハードセグメントと、第2活性末端基を有する少なくとも1種のソフトセグメントとをイミド化させる。 That is, in the method for producing a polyimide resin in the present embodiment, at least one acid dianhydride selected from general formulas (1) to (3) is reacted with an aromatic diamine represented by general formula (4). And synthesizing at least one hard segment having a first active terminal group consisting of an acid anhydride group or an amino group, and at least one acid dianhydride selected from general formulas (1) to (3); Reaction with the diaminosiloxane represented by the general formula (5) to synthesize at least one soft segment having a second active terminal group consisting of an acid anhydride group or an amino group, and having at least the first active terminal group One hard segment and at least one soft segment having a second active terminal group are imidized.
これにより、各セグメント長が制御されたシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂共重合体を得ることができる。なお、第1活性末端基と第2活性末端基とは互いに異なる無水物基又はアミノ基である。 Thereby, the siloxane modified block polyimide resin copolymer by which each segment length was controlled can be obtained. The first active terminal group and the second active terminal group are different anhydride groups or amino groups.
一般式(1)〜(3)で示される酸二無水物としては、3,4’−オキシジフタル酸無水物、3,3’―オキシジフタル酸無水物、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’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,2‐ビス(3,4‐ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ピロメリット酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、4,4’−オキシジフタル酸無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物などを例示することができる。これらの中でも、オキシジフタル酸無水物の非対称構造異性体である3,4’−オキシジフタル酸無水物(略名:a−ODPA)を用いれば、対称性を崩し、溶剤溶解性を飛躍的に高めることができる。 Examples of the acid dianhydrides represented by the general formulas (1) to (3) include 3,4′-oxydiphthalic anhydride, 3,3′-oxydiphthalic anhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone. Tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ', 4,4'-diphenylsulfone tetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane, pyromellitic dianhydride 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 4,4′-oxydiphthalic anhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 Examples thereof include ', 4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride. Among these, when 3,4′-oxydiphthalic anhydride (abbreviation: a-ODPA), which is an asymmetric structural isomer of oxydiphthalic anhydride, is used, the symmetry is lost and the solvent solubility is dramatically improved. Can do.
また、一般式(4)で示される芳香族ジアミンとしては、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、1,1−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、4,4’-オキシジアニリン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−オキシジアニリン、2,2’‐ビス(トリフルオロメチル)-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]ヘキサフルオロプロパン、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]スルホン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホンなどを例示することができる。これらの中でも、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(略名:BAPP)を用いれば、屈曲性を高めることができる。 Examples of the aromatic diamine represented by the general formula (4) include 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane and 1,1-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl]. Ethane, 1,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] ethane, 2,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (3-amino) Phenoxy) phenyl] butane, 4,4′-oxydianiline, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, 3,4′-oxydianiline, 2,2′-bis (trifluoromethyl) -4,4′- Diaminobiphenyl, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (3-aminophen Xyl) phenyl] sulfone, 4,4′-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, 3,3′-dihydroxy-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxydiphenylsulfone Etc. can be illustrated. Among these, if 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane (abbreviation: BAPP) is used, flexibility can be improved.
また、一般式(5)で示されるジアミノシロキサンとしては、R1及びR8が共にプロピレン基であり、R2〜R7が共にメチル基であるジアミノポリシロキサン化合物などを例示することができる。 Examples of the diaminosiloxane represented by the general formula (5) include diaminopolysiloxane compounds in which R 1 and R 8 are both propylene groups and R2 to R7 are both methyl groups.
上述したハードセグメントの重合、ソフトセグメントの重合、及びシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂の重合においては、共沸剤であるトルエンを加え、150〜200℃まで昇温した後、トルエンをトラップから除去しながら、加熱縮合させることでイミド化させることができる。有機溶媒としては、溶解可能なラクトン系、アミド系、グライム系、エステル系、エーテル系などの溶媒を用いることができるが、吸水性が低いγ−ブチルラクトン(略名:GBL)を用いることが好ましい。 In the polymerization of the hard segment, the polymerization of the soft segment, and the polymerization of the siloxane-modified block polyimide resin described above, toluene as an azeotropic agent is added, and after raising the temperature to 150 to 200 ° C., while removing the toluene from the trap, It can be imidized by heat condensation. As the organic solvent, soluble lactone, amide, glyme, ester and ether solvents can be used, but γ-butyllactone (abbreviation: GBL) having low water absorption is used. preferable.
本実施の形態におけるポリイミド樹脂の製造方法では、上述したハードセグメントの重合、及びソフトセグメントの重合において、それぞれ任意のポリマー鎖長を有する末端活性芳香族ハードセグメント、及び末端活性シロキサン含有ソフトセグメントを得ることができる。すなわち、本実施の形態におけるポリイミド樹脂の製造方法によれば、その特性が制御されたシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂を得ることができる。 In the method for producing a polyimide resin in the present embodiment, a terminal active aromatic hard segment and a terminal active siloxane-containing soft segment each having an arbitrary polymer chain length are obtained in the above-described hard segment polymerization and soft segment polymerization. be able to. That is, according to the method for producing a polyimide resin in the present embodiment, a siloxane-modified block polyimide resin having controlled characteristics can be obtained.
その際、末端活性シロキサン含有ソフトセグメントの数平均分子量を4000以上とすると、得られるシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂に柔軟性を与えるとともに、ポリイミド樹脂をフィルム化した際に、そのフィルム表面にタック性を付与させることができる。 At that time, when the number average molecular weight of the terminal active siloxane-containing soft segment is 4000 or more, the resulting siloxane-modified block polyimide resin is given flexibility, and when the polyimide resin is formed into a film, tackiness is imparted to the film surface. Can be made.
また、末端活性芳香族ハードセグメントの数平均分子量を2000以上とすると、得られるシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂の成膜が容易になる。 Moreover, when the number average molecular weight of the terminal active aromatic hard segment is 2000 or more, the resulting siloxane-modified block polyimide resin can be easily formed.
このようにして得られたシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂は、同組成に相当するランダム共重合体では見られない相分離構造(海島構造)を有する。この構造を制御することにより、表面タックを変化させることができ、また、同組成に相当するランダム共重合体のフィルムよりも低弾性率化させることがきる。 The siloxane-modified block polyimide resin thus obtained has a phase separation structure (sea-island structure) that is not found in a random copolymer corresponding to the same composition. By controlling this structure, the surface tack can be changed, and the elastic modulus can be made lower than that of a random copolymer film having the same composition.
また、このシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂は、高い濃度でγ−ブチロラクトンに溶解させることができるため、スクリーン印刷などの塗布方法に好適である。さらに、厚膜の形成やタック性のコントロールが可能となるので、フレキシブルプリント基板用のカバーレイや、電子材料で使用される耐熱性の粘着剤として用いることができる。 Further, since this siloxane-modified block polyimide resin can be dissolved in γ-butyrolactone at a high concentration, it is suitable for a coating method such as screen printing. Furthermore, since it is possible to control the formation of a thick film and the tackiness, it can be used as a heat-resistant adhesive used in a coverlay for a flexible printed circuit board or an electronic material.
また、このようにして得られたシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂は、γ−ブチロラクトンなどの有機溶媒に溶解した状態となっている。したがって、この溶液に必要に応じて消泡剤、レベリング剤、無機フィラー、有機フィラー、顔料、染料、金属不活性化剤、架橋剤等の添加剤を配合したものは、シロキサン変性ブロックポリイミド樹脂ワニスとして使用することができる。 Further, the siloxane-modified block polyimide resin thus obtained is in a state dissolved in an organic solvent such as γ-butyrolactone. Therefore, if this solution contains additives such as antifoaming agents, leveling agents, inorganic fillers, organic fillers, pigments, dyes, metal deactivators, crosslinking agents, etc., siloxane-modified block polyimide resin varnish Can be used as
レベルリング助剤又は消泡剤の添加量は、約100ppm〜10000ppmであることが好ましく、これにより、発泡を抑えるとともに、塗膜を平らにすることができる。レベルリング助剤又は消泡剤の好適な例としては、信越化学工業(株)製フロロシリコーン系FA−600、BYK社製シリコーン系BYK−065、BYK−066N、BYK−077、ポリマー系BYK−052、BYK−051、BYK−055、レべリング剤BYK−337、BYK−344などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 The leveling aid or antifoaming agent is preferably added in an amount of about 100 ppm to 10,000 ppm, thereby suppressing foaming and flattening the coating film. Preferable examples of the leveling aid or antifoaming agent include fluorosilicone FA-600 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., silicone-based BYK-065, BYK-066N, BYK-077 manufactured by BYK, and polymer BYK-. 052, BYK-051, BYK-055, leveling agents BYK-337, BYK-344, and the like, but are not limited thereto.
また、塗布性、とくに印刷性を良好にする為に、無機フィラー、有機フィラーなどを使用することができる。好適な例としては、平均粒子径が0.001〜15μm、特に0.005〜10μmのものが好ましい。使用量としては、印刷性を改善できる量であればよく、シロキサン変性ブロックポリイミド樹脂に対して0.5〜50重量部、好ましくは、1〜20重量部である。この範囲外のものを使用すると得られる塗膜が屈曲したときに亀裂が発生したり、折り曲げ部が白化したりする虞がある。フィラーとしては、例えばアエロジル、タルク、マイカ、硫酸バリウムなどの微細無機フィラーや架橋NBR(Nitrile Butadiene Rubber)微粒子などの微細有機フィラーなどが挙げられる。 Further, in order to improve the coating property, particularly the printing property, an inorganic filler, an organic filler, or the like can be used. As a suitable example, an average particle diameter of 0.001 to 15 μm, particularly 0.005 to 10 μm is preferable. The amount used may be an amount that can improve the printability, and is 0.5 to 50 parts by weight, preferably 1 to 20 parts by weight, based on the siloxane-modified block polyimide resin. If a coating outside this range is used, cracks may occur when the resulting coating is bent, or the bent portion may be whitened. Examples of the filler include fine inorganic fillers such as aerosil, talc, mica and barium sulfate, and fine organic fillers such as crosslinked NBR (Nitrile Butadiene Rubber) fine particles.
また、本実施の形態においては、有機着色顔料、無機着色顔料などを所定量、例えばシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂100重量部に対して、0〜10重量部程度使用してもよい。 Moreover, in this Embodiment, you may use an organic coloring pigment, an inorganic coloring pigment, etc. for a predetermined amount, for example, about 0-10 weight part with respect to 100 weight part of siloxane modified block polyimide resins.
また、シロキサン変性ブロックポリイミド樹脂には、金属不活性剤が含有されていてもよい。この金属不活性剤としては、例えば、ヒドラジド系の金属不活性剤である2,3−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]プロピオノヒドラジド(ADEKA社製、CDA−10)が挙げられ、フレキシブル配線板に使用する場合に、金属と接触するポリイミド組成物の樹脂劣化を防止することができる。CDA−10以外の金属不活性剤としては、ヒドラジド系のものとしてデカメチレンカルボン酸ジサリチロイルヒドラジド、トリアゾール系のものとして3−(N−サリチロイル)アミノ−1,2,4−トリアゾール等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 The siloxane-modified block polyimide resin may contain a metal deactivator. Examples of the metal deactivator include 2,3-bis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionyl] propionohydrazide (ADEKA) which is a hydrazide metal deactivator. CDA-10) manufactured by the company can be used, and when used for a flexible wiring board, it is possible to prevent resin deterioration of the polyimide composition that comes into contact with the metal. Examples of metal deactivators other than CDA-10 include decamethylenecarboxylic acid disalicyloyl hydrazide as hydrazide-based compounds, and 3- (N-salicyloyl) amino-1,2,4-triazole as triazole-based compounds. Although it is mentioned, it is not limited to these.
また、本実施の形態において得られたシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂には、架橋剤が含有されていてもよい。架橋剤の量としては、シロキサン変性ブロックポリイミド樹脂100重量部に対して、50重量部以下であることが好ましい。架橋剤の量が50重量部を超えると、シロキサン変性ブロックポリイミド樹脂組成物の安定性が悪くなり、粘度が上昇してしまうため、溶液としての取り扱いが悪くなる。 Further, the siloxane-modified block polyimide resin obtained in the present embodiment may contain a crosslinking agent. The amount of the crosslinking agent is preferably 50 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the siloxane-modified block polyimide resin. When the amount of the crosslinking agent exceeds 50 parts by weight, the stability of the siloxane-modified block polyimide resin composition is deteriorated and the viscosity is increased, so that the handling as a solution is deteriorated.
好適な架橋剤の例としては、エポキシ基やマレイミド基が挙げられる。これらは、溶剤に溶解するものであれば特に限定するものではないが、例えば下記のような化合物を挙げることができる。官能基としてエポキシ基を有する架橋剤としては、ビスF型エポキシ化合物、ビスA型エポキシ化合物、3,4−エポキシシクロヘキセニルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート等の脂環式エポキシ化合物、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ヒドロキノンジグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル化合物、フタル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸グリシジルエステル等のグリシジルエステル化合物、ジブロモネオペンチルグリコールグリシジルエーテル等のハロゲン化された難燃性エポキシ化合物、クレゾールノボラックエポキシ樹脂、フェノールノボラックエポキシ樹脂などが挙げられる。 Examples of suitable crosslinking agents include epoxy groups and maleimide groups. These are not particularly limited as long as they are soluble in a solvent, and examples thereof include the following compounds. Examples of the crosslinking agent having an epoxy group as a functional group include alicyclic epoxy compounds such as bis F type epoxy compounds, bis A type epoxy compounds, and 3,4-epoxycyclohexenylmethyl-3 ′, 4′-epoxycyclohexene carboxylate. Sorbitol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether, resorcinol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1, 6-hexanediol diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether, polyethylene glycol glycidyl ether, poly Glycidyl ether compounds such as propylene glycol diglycidyl ether, hydroquinone diglycidyl ether, glycidyl ester compounds such as diglycidyl phthalate, glycidyl terephthalate, halogenated flame retardant epoxy compounds such as dibromoneopentyl glycol glycidyl ether, Examples include cresol novolac epoxy resins and phenol novolac epoxy resins.
なお、本発明は、上述した実施の形態に限られるものではなく、例えば、一般式(1)〜(5)に基づくハードセグメント及びソフトセグメントをイミド化させるのであれば、ハードセグメント及びソフトセグメントが夫々2種以上含むことも可能である。また、一般式(1)〜(5)に基づくハードセグメント及びソフトセグメントをイミド化させる際に、他の酸無水物及びジアミンを本発明の目的の範囲で添加してイミド化することも可能である。 In addition, this invention is not restricted to embodiment mentioned above, For example, if the hard segment and soft segment based on General formula (1)-(5) are imidated, a hard segment and a soft segment will be It is possible to include two or more of each. Moreover, when imidating the hard segment and soft segment based on the general formulas (1) to (5), it is also possible to imidize by adding other acid anhydrides and diamines within the range of the object of the present invention. is there.
また、例えば、異種のハードセグメント同士や、異種のソフトセグメント同士をイミド化させることも可能である。すなわち、一般式(1)〜(3)から選ばれる少なくとも1種の酸二無水物と、一般式(4)、(5)から選ばれる少なくとも1種のジアミンとを反応させ、酸無水物基又はアミノ基からなる第1活性末端基を有する少なくとも1種のセグメントを合成し、一般式(1)〜(3)から選ばれる少なくとも1種の酸二無水物と、一般式(4)、(5)から選ばれる少なくとも1種のジアミンとを反応させ、酸無水物基又はアミノ基からなる第2活性末端基を有する少なくとも1種のセグメントを合成し、第1活性末端基を有する少なくとも1種のセグメントと、第2活性末端基を有する少なくとも1種のセグメントをイミド化させるようにしてもよい。 Also, for example, different hard segments or different soft segments can be imidized. That is, at least one acid dianhydride selected from general formulas (1) to (3) is reacted with at least one diamine selected from general formulas (4) and (5) to form an acid anhydride group. Alternatively, at least one segment having a first active terminal group composed of an amino group is synthesized, and at least one acid dianhydride selected from the general formulas (1) to (3) and the general formula (4), ( 5) at least one kind of diamine selected from the group consisting of an acid anhydride group or an amino group, and at least one kind of segment having the first active end group. And at least one segment having a second active terminal group may be imidized.
<3.実施例>
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<3. Example>
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
[実施例1]
<末端アミン活性PI[a-ODPA(56.7mol%)/x22-9409(66.7mol%)]の重合>
窒素導入管と、ディーンスタークトラップを付与した100mLのセパラブルフラスコA中へジアミノシロキサン 26.80g(20.00mmol、信越化学社製、品名x22−9409、アミン価670)、γ−ブチロラクトン(GBL) 10gを入れ、良く攪拌した後、酸二無水物モノマーである3,4’−オキシジフタル酸無水物(a−ODPA) 5.273g(17.00mmol)を徐々に加えた。この分散液へ、共沸剤であるトルエン 5gを加え、内温を180℃まで昇温して、30分保持した後トルエンをトラップから除去し、さらに30分間180℃にて攪拌してトルエンを除去しながら、溶液イミド化を実施し、下記(6)式で表されるアミン末端ポリイミド樹脂を生成させた。このアミン末端ポリイミド樹脂のイミド化率は100%(FT−IR)であった。
[Example 1]
<Polymerization of terminal amine active PI [a-ODPA (56.7 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)]>
Diaminosiloxane 26.80 g (20.00 mmol, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., product name x22-9409, amine value 670) in a 100 mL separable flask A provided with a nitrogen introduction tube and a Dean-Stark trap, γ-butyrolactone (GBL) After adding 10 g and stirring well, 5.273 g (17.00 mmol) of 3,4′-oxydiphthalic anhydride (a-ODPA) which is an acid dianhydride monomer was gradually added. To this dispersion, 5 g of toluene as an azeotropic agent was added, the internal temperature was raised to 180 ° C., held for 30 minutes, and then the toluene was removed from the trap, and further stirred at 180 ° C. for 30 minutes. While removing, solution imidization was performed to produce an amine-terminated polyimide resin represented by the following formula (6). The imidation ratio of this amine-terminated polyimide resin was 100% (FT-IR).
<末端酸無水物活性PI[a-ODPA(43.3mol%)/BAPP(33.3mol%)]の重合>
一方、窒素導入管と、ディーンスタークトラップを付与した新たな100mLセパラブルフラスコB中へ2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(BAPP) 4.105g(10.00mmol)、GBL15gを入れ、完全に溶解させ、a−ODPA 4.032g(13.00mmol)を徐々に加えた。この分散液へ、共沸剤であるトルエン 5gを加え、内温を180℃まで昇温して、30分保持した後トルエンをトラップから除去し、さらに30分間180℃にて攪拌してトルエンを除去しながら、溶液イミド化を実施し、下記(7)式で表される酸二無水物末端ポリイミド樹脂を生成させた。この酸二無水物末端ポリイミド樹脂のイミド化率は100%(FT−IR)であった。
<Polymerization of terminal acid anhydride active PI [a-ODPA (43.3 mol%) / BAPP (33.3 mol%)]>
On the other hand, into a new 100 mL separable flask B provided with a nitrogen introduction tube and a Dean Stark trap, 4.105 g (10.00 mmol) of 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane (BAPP) GBL (15 g) was added and completely dissolved, and 4.032 g (13.00 mmol) of a-ODPA was gradually added. To this dispersion, 5 g of toluene as an azeotropic agent was added, the internal temperature was raised to 180 ° C., held for 30 minutes, and then the toluene was removed from the trap, and further stirred at 180 ° C. for 30 minutes. While removing, solution imidization was performed to produce an acid dianhydride-terminated polyimide resin represented by the following formula (7). The imidation ratio of this acid dianhydride-terminated polyimide resin was 100% (FT-IR).
<PI〔[a-ODPA(56.7mol%)/x22-9409(66.7mol%)]/[a-ODPA(43.3mol%)/BAPP(33.3mol%)]〕の重合>
セパラブルフラスコA中で合成されたアミン末端ポリイミド樹脂(固形分濃度76%)を酸二無水物末端ポリイミド樹脂(固形分濃度34%)が生成しているセパラブルフラスコB中へGBL 1.8gで洗い流しながら全て投入し、良く攪拌した後、共沸剤であるトルエン 5gを加え、内温を180℃まで昇温して、30分保持した後トルエンをトラップから除去し、さらに30分間180℃にて攪拌してトルエンを除去しながら、溶液イミド化を実施して下記(8)式で表される目的物質を得た。
<Polymerization of PI [[a-ODPA (56.7 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)] / [a-ODPA (43.3 mol%) / BAPP (33.3 mol%)]]>
1.8 g of GBL was added to the separable flask B in which the acid dianhydride-terminated polyimide resin (solid content concentration 34%) was produced from the amine-terminated polyimide resin (solid content concentration 76%) synthesized in the separable flask A. All of the solution was added while washing with water, and after stirring well, 5 g of toluene as an azeotropic agent was added, the internal temperature was raised to 180 ° C., held for 30 minutes, and then the toluene was removed from the trap and further 180 ° C. for 30 minutes. Solution imidization was carried out while removing toluene by stirring at 1 to obtain a target substance represented by the following formula (8).
[実施例2]
<末端アミン活性PI[a-ODPA(50.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]の重合>
a−ODPAを4.653g(15.00mmol)加えた以外は、実施例1と同様にして、アミン末端ポリイミド樹脂を生成させた。このアミン末端ポリイミド樹脂のイミド化率は100%(FT−IR)であった。
[Example 2]
<Polymerization of terminal amine active PI [a-ODPA (50.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)]>
An amine-terminated polyimide resin was produced in the same manner as in Example 1 except that 4.653 g (15.00 mmol) of a-ODPA was added. The imidation ratio of this amine-terminated polyimide resin was 100% (FT-IR).
<末端酸無水物活性PI[a-ODPA(50.0mol%)/BAPP(33.3mol%)]の重合>
a−ODPAを4.653g(15.00mmol)加えた以外は、実施例1と同様にして、酸二無水物末端ポリイミド樹脂を生成させた。この酸二無水物末端ポリイミド樹脂のイミド化率は100%(FT−IR)であった。
<Polymerization of terminal acid anhydride active PI [a-ODPA (50.0 mol%) / BAPP (33.3 mol%)]>
An acid dianhydride-terminated polyimide resin was produced in the same manner as in Example 1 except that 4.653 g (15.00 mmol) of a-ODPA was added. The imidation ratio of this acid dianhydride-terminated polyimide resin was 100% (FT-IR).
<PI〔[a-ODPA(50.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]/[a-ODPA(50.0mol%)/BAPP(33.3mol%)]〕の重合>
アミン末端ポリイミド樹脂[a-ODPA(50.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]を酸二無水物末端ポリイミド樹脂[a-ODPA(50.0mol%)/BAPP(33.3mol%)]に投入し、実施例1と同様にして、目的物質を得た。
<Polymerization of PI [[a-ODPA (50.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)] / [a-ODPA (50.0 mol%) / BAPP (33.3 mol%)]]>
Amine-terminated polyimide resin [a-ODPA (50.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)] is added to acid dianhydride-terminated polyimide resin [a-ODPA (50.0 mol%) / BAPP (33.3 mol%)] In the same manner as in Example 1, the target substance was obtained.
[実施例3]
<末端アミン活性PI[a-ODPA(40.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]の重合>
a−ODPAを3.722g(12.00mmol)加えた以外は、実施例1と同様にして、アミン末端ポリイミド樹脂を生成させた。このアミン末端ポリイミド樹脂のイミド化率は100%(FT−IR)であった。
[Example 3]
<Polymerization of terminal amine active PI [a-ODPA (40.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)]>
An amine-terminated polyimide resin was produced in the same manner as in Example 1 except that 3.722 g (12.00 mmol) of a-ODPA was added. The imidation ratio of this amine-terminated polyimide resin was 100% (FT-IR).
<末端酸無水物活性PI[a-ODPA(60.0mol%)/BAPP(33.3mol%)]の重合>
a−ODPAを5.584g(18.00mmol)加えた以外は、実施例1と同様にして、酸二無水物末端ポリイミド樹脂を生成させた。この酸二無水物末端ポリイミド樹脂のイミド化率は100%(FT−IR)であった。
<Polymerization of terminal acid anhydride active PI [a-ODPA (60.0 mol%) / BAPP (33.3 mol%)]>
An acid dianhydride-terminated polyimide resin was produced in the same manner as in Example 1 except that 5.584 g (18.00 mmol) of a-ODPA was added. The imidation ratio of this acid dianhydride-terminated polyimide resin was 100% (FT-IR).
<PI〔[a-ODPA(40.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]/[a-ODPA(60.0mol%)/BAPP(33.3mol%)]〕の重合>
アミン末端ポリイミド樹脂[a-ODPA(40.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]を酸二無水物末端ポリイミド樹脂[a-ODPA(60.0mol%)/BAPP(33.3mol%)]に投入し、実施例1と同様にして、目的物質を得た。
<Polymerization of PI [[a-ODPA (40.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)] / [a-ODPA (60.0 mol%) / BAPP (33.3 mol%)]]>
Amine-terminated polyimide resin [a-ODPA (40.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)] was added to acid dianhydride-terminated polyimide resin [a-ODPA (60.0 mol%) / BAPP (33.3 mol%)] In the same manner as in Example 1, the target substance was obtained.
[実施例4]
<末端アミン活性PI[s-ODPA(40.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]の重合>
a-ODPAの代わりに4,4’−オキシジフタル酸無水物(s−ODPA)を3.722g(12.00mmol)加えた以外は、実施例3と同様にして、アミン末端ポリイミド樹脂を生成させた。このアミン末端ポリイミド樹脂のイミド化率は100%(FT−IR)であった。
[Example 4]
<Polymerization of terminal amine active PI [s-ODPA (40.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)]>
An amine-terminated polyimide resin was produced in the same manner as in Example 3 except that 3.722 g (12.00 mmol) of 4,4′-oxydiphthalic anhydride (s-ODPA) was added instead of a-ODPA. . The imidation ratio of this amine-terminated polyimide resin was 100% (FT-IR).
<末端酸無水物活性PI[s-ODPA(60.0mol%)/BAPP(33.3mol%)]の重合>
a-ODPAの代わりにs−ODPAを5.584g(18.00mmol)加えた以外は、実施例3と同様にして、酸二無水物末端ポリイミド樹脂を生成させた。この酸二無水物末端ポリイミド樹脂のイミド化率は100%(FT−IR)であった。
<Polymerization of terminal acid anhydride active PI [s-ODPA (60.0 mol%) / BAPP (33.3 mol%)]>
An acid dianhydride-terminated polyimide resin was produced in the same manner as in Example 3 except that 5.584 g (18.00 mmol) of s-ODPA was added instead of a-ODPA. The imidation ratio of this acid dianhydride-terminated polyimide resin was 100% (FT-IR).
<PI〔[s-ODPA(40.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]/[s-ODPA(60.0mol%)/BAPP(33.3mol%)]〕の重合>
アミン末端ポリイミド樹脂[s-ODPA(40.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]を酸二無水物末端ポリイミド樹脂[s-ODPA(60.0mol%)/BAPP(33.3mol%)]に投入し、GBL7.9gで洗い流しながら全て投入し、良く攪拌した後、共沸剤であるトルエン 5gを加え、内温を180℃まで昇温して、30分保持した後トルエンをトラップから除去し、さらに30分間180℃にて攪拌してトルエンを除去しながら、溶液イミド化を実施して、目的物質を得た。重量平均分子量(Mw)は48947、数平均分子量(Mn)は10229であった。
<Polymerization of PI [[s-ODPA (40.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)] / [s-ODPA (60.0 mol%) / BAPP (33.3 mol%)]]>
Amine-terminated polyimide resin [s-ODPA (40.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)] is added to acid dianhydride-terminated polyimide resin [s-ODPA (60.0 mol%) / BAPP (33.3 mol%)] Then, after washing all with 7.9 g of GBL and thoroughly stirring, 5 g of toluene as an azeotropic agent was added, the internal temperature was raised to 180 ° C., held for 30 minutes, and then toluene was removed from the trap. Furthermore, solution imidization was performed while removing toluene by stirring at 180 ° C. for 30 minutes to obtain the target substance. The weight average molecular weight (Mw) was 48947, and the number average molecular weight (Mn) was 10229.
[実施例5]
<末端アミン活性PI[a-ODPA(40.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]の重合>
実施例3と同様にして、アミン末端ポリイミド樹脂を生成させた。このアミン末端ポリイミド樹脂のイミド化率は100%(FT−IR)であった。
[Example 5]
<Polymerization of terminal amine active PI [a-ODPA (40.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)]>
In the same manner as in Example 3, an amine-terminated polyimide resin was produced. The imidation ratio of this amine-terminated polyimide resin was 100% (FT-IR).
<末端酸無水物活性PI[a-ODPA(60.0mol%)/4,4'-ODA(33.3mol%)]の重合>
BAPPの代わりに4,4’−オキシジアニリン(4,4’−ODA)を2.002g(10.00mmol)加えた以外は実施例3と同様にして、酸二無水物末端ポリイミド樹脂を生成させた。この酸二無水物末端ポリイミド樹脂のイミド化率は100%(FT−IR)であった。
<Polymerization of terminal acid anhydride active PI [a-ODPA (60.0 mol%) / 4,4'-ODA (33.3 mol%)]>
An acid dianhydride-terminated polyimide resin was produced in the same manner as in Example 3, except that 2.002 g (10.00 mmol) of 4,4′-oxydianiline (4,4′-ODA) was added instead of BAPP. I let you. The imidation ratio of this acid dianhydride-terminated polyimide resin was 100% (FT-IR).
<PI〔[a-ODPA(40.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]/[a-ODPA(60.0mol%)/4,4'-ODA(33.3mol%)]〕の重合>
アミン末端ポリイミド樹脂[a-ODPA(40.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]を酸二無水物末端ポリイミド樹脂[a-ODPA(60.0mol%)/4,4'-ODA(33.3mol%)]に投入し、GBL0.4gで洗い流しながら全て投入し、良く攪拌した後、共沸剤であるトルエン 5gを加え、内温を180℃まで昇温して、30分保持した後トルエンをトラップから除去し、さらに30分間180℃にて攪拌してトルエンを除去しながら、溶液イミド化を実施して、目的物質を得た。重量平均分子量(Mw)は33013、数平均分子量(Mn)は8724であった。
<Polymerization of PI [[a-ODPA (40.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)] / [a-ODPA (60.0 mol%) / 4,4'-ODA (33.3 mol%)]]>
Amine-terminated polyimide resin [a-ODPA (40.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)] was converted to acid dianhydride-terminated polyimide resin [a-ODPA (60.0 mol%) / 4,4'-ODA (33.3 mol) %)], And after thoroughly washing with 0.4 g of GBL, stirring well, adding 5 g of toluene as an azeotropic agent, raising the internal temperature to 180 ° C., holding for 30 minutes, and then adding toluene. The solution was removed from the trap, and further solution imidization was performed while removing toluene by stirring at 180 ° C. for 30 minutes to obtain the target substance. The weight average molecular weight (Mw) was 33013, and the number average molecular weight (Mn) was 8724.
[合成例1]
<シロキサンポリイミド樹脂の合成>
窒素導入管と、ディーンスタークトラップを付与した500mLのセパラブルフラスコ中へジアミノシロキサン 64.96g(48.48mmol、信越化学社製、品名x22−9409、アミン価670)、GBL 20gを入れ、良く攪拌した後、酸二無水物モノマーであるa−ODPA 15.04g(48.48mmol)を徐々に加えた。この分散液へ、共沸剤であるトルエン 5gを加え、内温を180℃まで昇温して、30分保持した後トルエンをトラップから除去し、さらに30分間180℃にて攪拌してトルエンを除去しながら、溶液イミド化を実施し、下記(9)式で表されるホモポリマーのポリイミド樹脂を生成させた。
[Synthesis Example 1]
<Synthesis of siloxane polyimide resin>
Diaminosiloxane 64.96 g (48.48 mmol, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., product name x22-9409, amine value 670) and GBL 20 g were put into a 500 mL separable flask provided with a nitrogen introduction tube and a Dean-Stark trap, and stirred well. Then, 15.04 g (48.48 mmol) of a-ODPA which is an acid dianhydride monomer was gradually added. To this dispersion, 5 g of toluene as an azeotropic agent was added, the internal temperature was raised to 180 ° C., held for 30 minutes, and then the toluene was removed from the trap, and further stirred at 180 ° C. for 30 minutes. While removing, solution imidization was carried out to produce a homopolymer polyimide resin represented by the following formula (9).
[合成例2]
<芳香族ポリイミド樹脂の合成>
窒素導入管と、ディーンスタークトラップを付与した500mLセパラブルフラスコ中へBAPP 25.62g(62.46mmol)、GBL 55gを入れ、完全に溶解させ、a−ODPA 19.36g(62.46mmol)を徐々に加えた。この分散液へ、共沸剤であるトルエン 5gを加え、内温を180℃まで昇温して、30分保持した後トルエンをトラップから除去し、さらに30分間180℃にて攪拌してトルエンを除去しながら、溶液イミド化を実施し、下記(10)式で表されるホモポリマーのポリイミド樹脂を生成させた。
[Synthesis Example 2]
<Synthesis of aromatic polyimide resin>
BAPP 25.62 g (62.46 mmol) and GBL 55 g were put into a 500 mL separable flask provided with a nitrogen introduction tube and a Dean-Stark trap, dissolved completely, and 19.36 g (62.46 mmol) of a-ODPA was gradually dissolved. Added to. To this dispersion, 5 g of toluene as an azeotropic agent was added, the internal temperature was raised to 180 ° C., held for 30 minutes, and then the toluene was removed from the trap, and further stirred at 180 ° C. for 30 minutes. While removing, solution imidization was carried out to produce a homopolymer polyimide resin represented by the following formula (10).
[比較例1]
<ブレンド>
合成例1及び合成例2で得られたポリイミド樹脂ワニスをそれぞれ10g秤取り、直径5mmのZr攪拌ビーズを適量用いて、株式会社シンキー製の遊星式攪拌装置(2000rpm、自転公転比=2:5)にて混合した。
[Comparative Example 1]
<Blend>
10 g of each of the polyimide resin varnishes obtained in Synthesis Example 1 and Synthesis Example 2 were weighed, and using an appropriate amount of Zr stirring beads having a diameter of 5 mm, a planetary stirring device (2000 rpm, rotation / revolution ratio = 2: 5) manufactured by Shinky Co., Ltd. ).
[比較例2]
<ランダム共重合>
窒素導入管と、ディーンスタークトラップを付与した500mLセパラブルフラスコ中へジアミノシロキサン 79.98g(59.69mmol、信越化学社製、品名x22−9409、アミン価686)、BAPP 12.25g(29.85mmol)、GBL 80gを入れ、良く攪拌した後、a−ODPA 27.78g(89.54mmol)を徐々に加えた。この分散液へ、共沸剤であるトルエン 30gを加え、内温を180℃まで昇温して、30分保持した後トルエンをトラップから除去し、さらに30分間180℃にて攪拌してトルエンを除去しながら、溶液イミド化を実施し、下記(11)式で表されるランダム共重合体の均一な溶液を得た。
[Comparative Example 2]
<Random copolymerization>
Diaminosiloxane 79.98 g (59.69 mmol, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., product name x22-9409, amine value 686), BAPP 12.25 g (29.85 mmol) into a 500 mL separable flask provided with a nitrogen introduction tube and a Dean-Stark trap ), 80 g of GBL were added, and after stirring well, 27.78 g (89.54 mmol) of a-ODPA was gradually added. To this dispersion, 30 g of toluene as an azeotropic agent was added, the internal temperature was raised to 180 ° C., held for 30 minutes, and then the toluene was removed from the trap, and further stirred at 180 ° C. for 30 minutes. While removing, solution imidization was performed to obtain a uniform solution of a random copolymer represented by the following formula (11).
[分子量測定]
実施例1〜3のアミン末端ポリイミド樹脂(ポリイミド樹脂A)、酸二無水物末端ポリイミド樹脂(ポリイミド樹脂B)、シロキサン変性ブロックポリイミド樹脂、及び比較例2のランダム共重合体の一部を抽出し、これらをそれぞれTHF(テトラヒドロフラン)で0.5wt%に希釈して、GPC(Gel Permeation Chromatography ;ゲル浸透クロマトグラフ)システム(昭和電工(株)製、Shodex GPC system-21)により分析を行い、重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、多分散度(Mw/Mn)を測定した。また、実施例3のシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂及び比較例2のランダム共重合体について、還元粘度(ηred)を測定した。カラム(KF−G、KF−606、KF−605、KF−604、KF−601、KF−600D)の温度は40℃、流量は1mL/minとし、標準ポリスチレンで校正した。
[Molecular weight measurement]
A portion of the amine-terminated polyimide resin of Examples 1-3 (polyimide resin A), acid dianhydride-terminated polyimide resin (polyimide resin B), siloxane-modified block polyimide resin, and random copolymer of Comparative Example 2 were extracted. These were each diluted to 0.5 wt% with THF (tetrahydrofuran) and analyzed by GPC (Gel Permeation Chromatography) system (Shodex GPC system-21 manufactured by Showa Denko KK). Average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn), and polydispersity (Mw / Mn) were measured. The reduced viscosity (ηred) of the siloxane-modified block polyimide resin of Example 3 and the random copolymer of Comparative Example 2 was measured. Columns (KF-G, KF-606, KF-605, KF-604, KF-601, KF-600D) were calibrated with standard polystyrene at a temperature of 40 ° C. and a flow rate of 1 mL / min.
表1に、実施例1〜3のアミン末端ポリイミド(ポリイミドA)、酸二無水物末端ポリイミド(ポリイミドB)のGPC測定結果を示す。また、表2に、実施例1〜3のシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂、及び比較例2のランダム共重合体のGPC測定結果を示す。 In Table 1, the GPC measurement result of the amine terminal polyimide (polyimide A) of Examples 1-3 and an acid dianhydride terminal polyimide (polyimide B) is shown. Table 2 shows the GPC measurement results of the siloxane-modified block polyimide resins of Examples 1 to 3 and the random copolymer of Comparative Example 2.
また、図4は、実施例1〜3及び比較例2のポリイミド樹脂のGPCチャートである。実施例1〜3のブロックポリイミド樹脂のGPCチャートも比較例2のランダムポリマーのGPCチャートもほとんど一致していた。また、ブロックサイズに関係なく、保持時間21.5minに小さいピークが観測されているが、これは、官能基を持たないシロキサンがモノマーに含まれていたためだと考えられる。 FIG. 4 is a GPC chart of polyimide resins of Examples 1 to 3 and Comparative Example 2. The GPC chart of the block polyimide resin of Examples 1 to 3 and the GPC chart of the random polymer of Comparative Example 2 were almost the same. In addition, a small peak is observed at a retention time of 21.5 min regardless of the block size. This is considered to be because siloxane having no functional group was contained in the monomer.
[弾性率等の測定]
動的粘弾性測定装置(TAインスツルメンツ社製DMA−Q800)に実施例3及び比較例2の試料(長さ30mm、幅10mm、厚さ50μm)を装着し、昇温速度5℃/minの条件下で、温度範囲−100〜200℃の貯蔵弾性率(E’)及び損失弾性率(E”)を測定した。また、周波数10MHzの測定条件で得られたtanδ(損失弾性率/貯蔵弾性率)の最大点における温度をガラス転移温度(Tg)とした。
[Measurement of elastic modulus, etc.]
The sample of Example 3 and Comparative Example 2 (length 30 mm,
図5に、実施例3のポリイミド樹脂のDMAカーブ(a)及び比較例3のポリイミド樹脂のDMAカーブ(b)を示す。両者の貯蔵弾性率E’は、−30℃以下では約2GPaで一定となった。これは、シロキサンセグメントが−30℃以下で凍結してしまったためだと考えられる。また、実施例3のポリイミド樹脂は、比較例2のランダム共重合体よりも、室温における貯蔵弾性率(E’)が低いため、実施例3のポリイミド樹脂への架橋剤の添加量を増加させることができ、弾性率、耐薬品性、ガラス転移温度などの特性を大きく制御することが可能であることが分かる。 FIG. 5 shows the DMA curve (a) of the polyimide resin of Example 3 and the DMA curve (b) of the polyimide resin of Comparative Example 3. The storage elastic modulus E ′ of both was constant at about 2 GPa at −30 ° C. or lower. This is probably because the siloxane segment was frozen at -30 ° C or lower. Moreover, since the polyimide resin of Example 3 has a lower storage elastic modulus (E ′) at room temperature than the random copolymer of Comparative Example 2, the amount of the crosslinking agent added to the polyimide resin of Example 3 is increased. It can be seen that characteristics such as elastic modulus, chemical resistance and glass transition temperature can be greatly controlled.
また、熱重量分析(TGA)を用い、窒素雰囲気下又は空気雰囲気下で10℃/分の昇温速度で測定し、5%重量損失温度を熱分解温度(Td 5)とした。また、ガラス転移温度(Tg)を測定した。 Further, using thermal gravimetric analysis (TGA), the 10 ° C. / min or under air atmosphere nitrogen atmosphere was measured at a heating rate of 5% weight loss temperature was thermal decomposition temperature (T d 5). Moreover, the glass transition temperature (Tg) was measured.
また、引っ張り試験機(東洋ボールドウィン社製テンシロンUTM−II)を用いて、8mm/minの引張り速度にて試験し、実施例3及び比較例2の試料(長さ30mm、幅10mm、厚さ50μm)の引張弾性係数(E)、破断伸び(εb)、引張強度(σb)を測定した。
Further, using a tensile tester (Tensilon UTM-II manufactured by Toyo Baldwin) at a tensile speed of 8 mm / min, samples of Example 3 and Comparative Example 2 (length 30 mm,
表3に、実施例3及び比較例3の測定結果を示す。 Table 3 shows the measurement results of Example 3 and Comparative Example 3.
[特性評価]
次に、実施例1〜3、合成例1、2、及び比較例1、2について、重合溶液の状態、フィルム化した際の内部の相分離状態、相分離構造、及びタックを評価した。
[Characteristic evaluation]
Next, for Examples 1 to 3, Synthesis Examples 1 and 2, and Comparative Examples 1 and 2, the state of the polymerization solution, the internal phase separation state when formed into a film, the phase separation structure, and the tack were evaluated.
重合溶液の状態は、重合後、室温で14日間静置後、外観を目視で確認した。ここで、溶液にムラが無く透明な液体を「均一透明」と評価した。また、溶液にムラは無いが、濁っている状態を「均一濁り」と評価した。また、溶液が二層に分離している状態を「液分離」と評価した。 The state of the polymerization solution was visually confirmed after standing for 14 days at room temperature after polymerization. Here, the liquid with no unevenness in the solution was evaluated as “uniformly transparent”. Moreover, although there was no nonuniformity in the solution, the cloudy state was evaluated as “uniform turbidity”. The state where the solution was separated into two layers was evaluated as “liquid separation”.
フィルム化した際の内部の相分離状態は、重合溶液をガラス板上へドクターブレードによって流延し、強制対流式オーブンによって100℃10分で乾燥させた。このとき、激しい液分離が生じて流延できない場合を「成膜不可」と評価した。乾燥後、減圧オーブンによって200℃で1時間ベークした。得られたフィルムをガラス板から剥がして、液体窒素中で凍結させた後、断面を切って、金属顕微鏡、及び走査型電子顕微鏡(SEM)によって観察した。このとき、膜が柔らかすぎてガラス基板から剥がすことができなかった場合を「剥離不可」と評価した。 When the film was formed, the internal phase separation state was such that the polymerization solution was cast onto a glass plate with a doctor blade and dried in a forced convection oven at 100 ° C. for 10 minutes. At this time, a case where severe liquid separation occurred and casting was impossible was evaluated as “film formation impossible”. After drying, it was baked at 200 ° C. for 1 hour in a vacuum oven. The obtained film was peeled off from the glass plate and frozen in liquid nitrogen, then the cross section was cut and observed with a metallographic microscope and a scanning electron microscope (SEM). At this time, the case where the film was too soft to be peeled off from the glass substrate was evaluated as “unpeelable”.
相分離構造の観察は、SEMによって断面観察ができた試料は、エネルギー分散型蛍光X線分析装置(EXD)によって、スポット元素分析を行った。ケイ素をモニターすることで、相分離を形成している相がシロキサンPIか芳香族PIか判断した。 The phase separation structure was observed by spot element analysis using an energy dispersive X-ray fluorescence analyzer (EXD) for a sample whose cross section could be observed by SEM. By monitoring silicon, it was determined whether the phase forming the phase separation was siloxane PI or aromatic PI.
タックは、200℃で1時間ベークして得られたフィルムをガラス面へ張り、その密着の程度を0〜5の6段階で評価した。0は全くタックが無い状態、5はタックが非常に強い状態を示し、その間を数値で評価した。 Tack stretched the film obtained by baking at 200 degreeC for 1 hour to the glass surface, and evaluated the adhesion | attachment degree in 6 steps, 0-5. 0 indicates no tack at all, and 5 indicates a very strong tack, and the value between them is evaluated numerically.
表4に、これらの評価結果を示す。また、図6〜8は、それぞれ実施例1のフィルムの金属顕微鏡写真、SEM写真、及び相分離構造の模式図である。また、図9〜11は、それぞれ実施例2のフィルムの金属顕微鏡写真、SEM写真、及び相分離構造の模式図である。 Table 4 shows the evaluation results. 6 to 8 are schematic diagrams of a metal micrograph, an SEM photograph, and a phase separation structure of the film of Example 1, respectively. Moreover, FIGS. 9-11 is the schematic diagram of the metal micrograph of a film of Example 2, a SEM photograph, and a phase-separation structure, respectively.
比較例1のような従来のポリマーブレンドでは、本反応系のような場合、瞬時に液分離が生じてしまい流延による成膜が不可能であった。また、合成例1のホモポリイミド樹脂は、γ−ブチロラクトン溶媒で固形分濃度が80%以上であり、印刷特性が優れることが期待されたが、膜が柔らかく、ガラス転移温度が室温を下回るため、フィルム化が困難であった。また、合成例2のホモポリイミド樹脂は、ガラス転移温度が高く、弾性率も高いため、FPCのカバーレイとして使用した場合、反発力の増大が懸念される。 In the case of the conventional polymer blend as in Comparative Example 1, in the case of this reaction system, liquid separation occurs instantaneously and film formation by casting is impossible. Further, the homopolyimide resin of Synthesis Example 1 was expected to have a solid content concentration of 80% or more in a γ-butyrolactone solvent and excellent printing characteristics, but the film was soft and the glass transition temperature was below room temperature. Filming was difficult. Moreover, since the homopolyimide resin of Synthesis Example 2 has a high glass transition temperature and a high elastic modulus, there is a concern about an increase in repulsive force when used as an FPC coverlay.
比較例2は、ポリイミド樹脂成分のシロキサンとBAPPとをランダム共重合させたものであるため、フィルム化が可能であったが、両ポリイミド樹脂の性質が平均化され、タック性も高くなかった。 Since Comparative Example 2 was obtained by random copolymerization of siloxane and BAPP, which were polyimide resin components, film formation was possible, but the properties of both polyimide resins were averaged and the tackiness was not high.
実施例1〜3、及び比較例2は、ポリイミド樹脂を構成する全モノマーの構成比は同じであるが、重合溶液の状態、フィルムの相分離状態、タック性が異なることが分かった。すなわち、実施例1〜3では、比較例2のランダム共重合体では見られない特性(タック性の増加など)が発現した。これは、末端活性基を残しつつ、異種ポリマーを形成させ、両ポリマーを重合させるブロック操作によって相分離構造を変化させた結果であると考えられる。 In Examples 1 to 3 and Comparative Example 2, the composition ratio of all monomers constituting the polyimide resin was the same, but it was found that the state of the polymerization solution, the phase separation state of the film, and the tackiness were different. That is, in Examples 1 to 3, characteristics (such as increased tackiness) that were not found in the random copolymer of Comparative Example 2 were developed. This is considered to be a result of changing the phase separation structure by a block operation in which a heterogeneous polymer is formed and both polymers are polymerized while leaving a terminal active group.
例えば、表1に示すポリイミドAの数平均分子量において、4000以上の数平均分子量が大きくなるに伴い、タック力が向上した。また、図6〜8に示す実施例1の相分離構造と、図9〜11に示す実施例2の相分離構造とから、実施例1の方が海島構造における芳香族ポリイミドの島が小さく、タック力が大きいことが分かった。 For example, in the number average molecular weight of polyimide A shown in Table 1, the tack force improved as the number average molecular weight of 4000 or more increased. Further, from the phase separation structure of Example 1 shown in FIGS. 6 to 8 and the phase separation structure of Example 2 shown in FIGS. 9 to 11, the island of aromatic polyimide in the sea-island structure is smaller in Example 1, It turns out that tack power is large.
[スクリーン印刷性]
図12は、スクリーン印刷のテストパターンを示す模式図である。固形分濃度60%の実施例3のポリイミド樹脂ワニスにチキソトロピー調整剤(日本アエロジル社製、アエロジルRY200)を10phr添加した。これを、スペース400μm、PIライン600μmの間隔でコーティング後、100℃で10分間乾燥させた。光学顕微鏡で観察したところ、スクリーン印刷性が良好であることが分かった。
[Screen printability]
FIG. 12 is a schematic diagram showing a screen printing test pattern. To the polyimide resin varnish of Example 3 having a solid concentration of 60%, 10 phr of a thixotropy adjusting agent (Nippon Aerosil Co., Ltd., Aerosil RY200) was added. This was coated at intervals of 400 μm space and 600 μm PI line, and then dried at 100 ° C. for 10 minutes. Observation with an optical microscope revealed that the screen printability was good.
同様に、固形分濃度55%の実施例4のポリイミド樹脂ワニス、および固形分濃度60%の実施例5のポリイミド樹脂ワニスへ、それぞれチキソトロピー調整剤(日本アエロジル社製、アエロジルRY200)を15phr、消泡剤(信越化学社製、FA−600)を175ppm添加し、スクリーン印刷性を確認したところ実施例3と比較して同等の良好な印刷性を確認できた。 Similarly, 15 phr of thixotropic modifier (Aerosil RY200, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) was applied to the polyimide resin varnish of Example 4 having a solid content concentration of 55% and the polyimide resin varnish of Example 5 having a solid content concentration of 60%. When 175 ppm of a foaming agent (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., FA-600) was added and the screen printability was confirmed, the same good printability as in Example 3 was confirmed.
本発明は、ブロックポリイミド樹脂共重合体からなるポリイミド樹脂の製造方法、及びポリイミド樹脂に関する。 The present invention relates to a method for producing a polyimide resin comprising a block polyimide resin copolymer, and a polyimide resin.
ポリイミド樹脂(PI)は、高い弾性率、比較的低い熱膨張係数、高い耐熱性、絶縁性、耐化学薬品(溶剤耐性)を有するため各種電子デバイスに適用され、また、フレキシブルプリント基板(FPC:Flexible Printed Circuits)用銅張積層板のベースフィルム材、導電回路の保護を目的としたカバーレイ(保護膜)として多用されている(例えば、特許文献1参照。)。 Polyimide resin (PI) is applied to various electronic devices because of its high elastic modulus, relatively low thermal expansion coefficient, high heat resistance, insulation, and chemical resistance (solvent resistance). It is widely used as a base film material for copper-clad laminates for Flexible Printed Circuits) and as a coverlay (protective film) for the purpose of protecting conductive circuits (for example, see Patent Document 1).
FPCは、携帯電話のLCD(Liquid Crystal Display)周りのような薄くてコンパクトな部分へ使用され、組み立ての際、折り曲げられる。FPCが高反発であると、筺体に組み入れる際にFPCが元に戻ろうとして組み入れ難いため、ポリイミド樹脂の主鎖に柔軟性を付与できる材料(例えば、シロキサン骨格など)を相当量組み入れ、低弾性率化させ、反発力を低減させている。 The FPC is used for a thin and compact part such as around the LCD (Liquid Crystal Display) of a mobile phone, and is bent when assembled. If the FPC has high resilience, it is difficult to incorporate the FPC when it is incorporated into the housing, so a considerable amount of material that can give flexibility to the main chain of the polyimide resin (such as a siloxane skeleton) is incorporated, and low elasticity To reduce the repulsive force.
また、カバーレイは、カバー材料の状態によりフィルムタイプとインクタイプとに分けられる。フィルムタイプは、FPCの製造方法において、ラミネートやプレス工法により用いられ、インクタイプは、スクリーン印刷、グラビア印刷などのウェット法により用いられる。インクタイプのポリイミド樹脂としては、ポリイミド樹脂の主鎖へ柔軟性を付与できる材料を組み入れて、印刷の際に使用する溶剤(γ−ブチロラクトンなど)中でイミド化を完結させる溶剤可溶性ポリイミド樹脂が知られている。 The coverlay is classified into a film type and an ink type depending on the state of the cover material. In the FPC manufacturing method, the film type is used by laminating or pressing, and the ink type is used by a wet method such as screen printing or gravure printing. As the ink type polyimide resin, there is known a solvent-soluble polyimide resin that incorporates a material capable of imparting flexibility to the main chain of the polyimide resin and completes imidization in a solvent (such as γ-butyrolactone) used for printing. It has been.
このようにポリイミド樹脂のようなポリマー材料は、用途に適した特性が要求されるために、ポリマー自身が持つ特性を制御する必要がある。ところで、一般にポリマーが持つ特性を制御する方法としては、一般的に次のような手段が知られている。
・ポリマーの化学組成を変化させる。・・・例えばランダム共重合、交互共重合などのポリマーの一次構造を制御する方法。
・ポリマーからなる膜の鎖状配向を制御する。・・・例えば延伸などの手段によりポリマーの二次構造を制御し、あるいは結晶化などの高次構造を制御する方法。
・2種以上のポリマーをブレンドする。・・・いわゆるポリマーブレンド。
・ポリマーに対して(ポリマー以外の)添加剤をブレンドする。・・・いわゆるコンポジットやハイブリッド化技術(例えばガラエポ)。
As described above, since a polymer material such as a polyimide resin is required to have characteristics suitable for the application, it is necessary to control the characteristics of the polymer itself. By the way, generally, the following means are known as a method for controlling the characteristics of a polymer.
Change the chemical composition of the polymer. ... Methods for controlling the primary structure of polymers such as random copolymerization and alternating copolymerization.
Control the chain orientation of the polymer film. ... Method of controlling secondary structure of polymer by means such as stretching or controlling higher order structure such as crystallization.
• Blend two or more polymers. ... So-called polymer blends.
• Blend additives (other than polymers) to the polymer. ... So-called composite and hybrid technology (eg glass epoxy).
ここで、上記のポリマーブレンドは、ポリマーの化学組成を変化(共重合)させて得られる特性よりも、優れた特性が得られることがある。例えば、高硬度であるが脆弱なホモポリマーと柔軟性に富むが硬度が低いホモポリマーとの両ポリマーをブレンドしたフィルムは、互いの欠点を補って長所を生かすことができることがある。 Here, the above-mentioned polymer blend may have properties superior to those obtained by changing (copolymerizing) the chemical composition of the polymer. For example, a film obtained by blending both a high hardness but a fragile homopolymer and a homopolymer having a high flexibility but a low hardness may be able to make use of the advantages by making up for each other's drawbacks.
しかしながら、ポリマーブレンドにおいてポリマー同士の相溶性が悪い場合は、所望の特性が得られない。例えば、シロキサンポリイミド樹脂と一般的な芳香族ポリイミド樹脂とのブレンドのように極めて異質なポリマーをブレンドしようとしても、完全非相溶系であるため、激しい相分離によって成膜が困難となるからである。 However, when the polymer blend has poor compatibility between the polymers, desired characteristics cannot be obtained. For example, even if an attempt is made to blend a very different polymer such as a blend of a siloxane polyimide resin and a general aromatic polyimide resin, film formation is difficult due to vigorous phase separation because it is a completely incompatible system. .
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、所望の特性を得ることができるポリイミド樹脂の製造方法、及びポリイミド樹脂を提供する。 This invention is proposed in view of such a conventional situation, and provides the manufacturing method of the polyimide resin which can obtain a desired characteristic, and a polyimide resin.
本件発明者らは、鋭意検討を行った結果、性質の異なる、すなわち異種のポリイミド樹脂を使って所望の特性を得る場合には、異種のポリイミド樹脂セグメント(ポリイミド樹脂鎖)を末端活性基が形成されるように合成し、これら末端活性基を化学的に結合させると、その結果得られたポリイミド樹脂は、各セグメントの特性が発現可能に制御できることを見出した。 As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have different properties, that is, when a different type of polyimide resin is used to obtain desired characteristics, the terminal active group forms a different type of polyimide resin segment (polyimide resin chain). As a result, it was found that when these terminal active groups are chemically bonded, the resulting polyimide resin can be controlled so that the characteristics of each segment can be expressed.
すなわち、本発明に係るポリイミド樹脂の製造方法は、一般式(1)〜(3)から選ばれる少なくとも1種の酸二無水物と、一般式(4)で示される芳香族ジアミンとを反応させ、酸無水物基又はアミノ基からなる第1活性末端基を有する少なくとも1種のハードセグメントを合成し、一般式(1)〜(3)から選ばれる少なくとも1種の酸二無水物と、一般式(5)で示されるジアミノシロキサンとを反応させ、酸無水物基又はアミノ基からなる第2活性末端基を有する少なくとも1種のソフトセグメントを合成し、前記第1活性末端基を有する少なくとも1種のハードセグメントと、前記第2活性末端基を有する少なくとも1種のソフトセグメントとをイミド化させることを特徴とする。 That is, in the method for producing a polyimide resin according to the present invention, at least one acid dianhydride selected from general formulas (1) to (3) is reacted with an aromatic diamine represented by general formula (4). , Synthesizing at least one hard segment having a first active terminal group consisting of an acid anhydride group or an amino group, and at least one acid dianhydride selected from the general formulas (1) to (3); By reacting with the diaminosiloxane represented by the formula (5), at least one soft segment having a second active terminal group comprising an acid anhydride group or an amino group is synthesized, and at least one having the first active terminal group is synthesized. A kind of hard segment and at least one kind of soft segment having the second active terminal group are imidized.
また、本発明に係るポリイミド樹脂は、上述した製造方法で得られることを特徴とする。 In addition, the polyimide resin according to the present invention is obtained by the manufacturing method described above.
本発明によれば、ポリイミド樹脂の特性が制御可能なため、優れた特性を発現させることができる。 According to this invention, since the characteristic of a polyimide resin is controllable, the outstanding characteristic can be expressed.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら下記順序にて詳細に説明する。
1.本発明の概要
2.具体例
3.実施例
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail in the following order with reference to the drawings.
1. 1. Outline of the present invention Specific Example 3 Example
<1.本発明の概要>
本実施の形態におけるポリイミド樹脂(PI)の製造方法の重要な因子の一つとして、異種の高分子同士の相溶性がある。一般に、高分子の相溶性を決める因子としては、次のものが挙げられる。
・化学構造(溶解度パラメータが類似するもの同士は良く相溶する。)
・分子量(分子量が小さいもの同士は良く相溶する。)
・分子鎖の運動性(例えば、粘度、温度、攪拌条件など。分子鎖運動に影響を与えるので、相溶性を制御することができる。)
・相溶化剤(例えば、界面活性剤など。)
<1. Summary of the present invention>
One important factor in the method for producing the polyimide resin (PI) in the present embodiment is the compatibility between different types of polymers. In general, factors that determine the compatibility of polymers include the following.
・ Chemical structure (Similar solubility parameters are compatible with each other.)
・ Molecular weight (Small molecular weights are compatible with each other.)
・ Molecular chain mobility (for example, viscosity, temperature, stirring conditions, etc., because the molecular chain movement is affected, so compatibility can be controlled.)
・ Compatibilizer (for example, surfactant)
異種の高分子をブレンドするいわゆるポリマーブレンドでは、化学構造が異なる場合、激しい相分離によって成膜することが困難である。例えば、図1に示すように極めて性質が異なるシロキサンポリイミド樹脂(ポリマーA)と一般の芳香族ポリイミド樹脂(ポリマーB)とのブレンド物では、機械的に強制攪拌しても不均一な溶液となり、加工(成膜)が困難となる。このような場合、図2に示すように、モノマーA、Bをランダム共重合させれば、均一な溶液となるが、それぞれの特性が平均化されてしまう。 In a so-called polymer blend in which different types of polymers are blended, it is difficult to form a film by vigorous phase separation when the chemical structures are different. For example, a blend of a siloxane polyimide resin (polymer A) and a general aromatic polyimide resin (polymer B) having extremely different properties as shown in FIG. Processing (film formation) becomes difficult. In such a case, as shown in FIG. 2, if the monomers A and B are randomly copolymerized, a uniform solution is obtained, but the respective characteristics are averaged.
また、類似の化学構造をブレンド相手側へ組み込むことで相溶性を高め、成膜性を改善可能なことがある。しかし、ランダム共重合体のようにポリマーの性質が単純に平均化され、ブレンド物の膜特性も類似してしまうため、当初期待されていた効果が発現しない虞がある。 In addition, by incorporating a similar chemical structure into the blending partner, compatibility may be improved and film formability may be improved. However, since the properties of the polymer are simply averaged as in the case of a random copolymer and the film properties of the blend are similar, there is a possibility that the initially expected effect may not be exhibited.
また、分子量を小さくした場合、相溶性を容易に制御することができるが、ポリマー鎖の絡み合いが低下して膜特性を低下させる虞がある。また、物理的な激しい攪拌によって混合し、分離させないように高分子鎖の運動を凍結させるような手段(例えば、低温下での増粘、混合後の瞬時の溶剤揮発など)は、加工時の設備的制約や安定した品質確保の困難性などにより難しい。また、相溶化剤は、その物質自身の耐熱性が低いため、ポリマー自身の耐熱性が低下することや、ブリードアウト等の問題が生じることがある。 In addition, when the molecular weight is reduced, the compatibility can be easily controlled, but the entanglement of the polymer chain may be reduced to deteriorate the film characteristics. In addition, means for freezing the movement of polymer chains so that they are not mixed and separated by vigorous physical agitation (for example, thickening at low temperatures, instantaneous solvent volatilization after mixing, etc.) Difficult due to equipment constraints and difficulty in ensuring stable quality. In addition, the compatibilizing agent has low heat resistance of the substance itself, so that the heat resistance of the polymer itself may be reduced, and problems such as bleeding out may occur.
そこで、本実施の形態では、ブロック共重合法、特にA成分と、B成分の重合度を予め高めておき、それぞれの末端活性を残して、最終的にA−Bを化学的に結合させる。具体的には、図3に示すように、末端活性基を残しつつ、異種ポリマー(末端活性ポリマーA、末端活性ポリマーB)を形成させ、両ポリマーを重合させるブロック操作を行う。これにより、異種ポリマー鎖間が化学的に結合されるため、溶液の分離(液分離)を防ぐことができる。また、異種ポリマーのそれぞれが高分子量となっているため、フィルム化した場合、適度な相分離構造が発達して両者の特徴が平均化されず、優れた特性が発現する。 Therefore, in this embodiment, the degree of polymerization of the block copolymerization method, particularly the A component and the B component, is increased in advance, leaving the respective terminal activities, and finally AB is chemically bonded. Specifically, as shown in FIG. 3, a block operation is performed in which different polymers (terminal active polymer A and terminal active polymer B) are formed while the terminal active groups remain, and both polymers are polymerized. Thereby, since different polymer chains are chemically bonded, separation of the solution (liquid separation) can be prevented. Further, since each of the different polymers has a high molecular weight, when formed into a film, an appropriate phase separation structure develops, the characteristics of both are not averaged, and excellent characteristics are exhibited.
<3.具体例>
本実施の形態におけるポリイミド樹脂の製造方法は、上述したようにシロキサンポリイミド樹脂と一般的な芳香族ポリイミド樹脂とのブレンド物に代表されるような完全非相溶系に適用することができる。
<3. Specific example>
The method for producing a polyimide resin in the present embodiment can be applied to a completely incompatible system represented by a blend of a siloxane polyimide resin and a general aromatic polyimide resin as described above.
シロキサンポリイミド樹脂は、そのシロキサン骨格により高い可撓性、高い伸び率、低い弾性率を有するから、このようなシロキサンポリイミド樹脂は、ソフトセグメントを有していると言える。一方、芳香族ポリイミド樹脂は、その芳香環に由来して高い弾性率、優れた難燃性を有するから、このような芳香族ポリイミド樹脂はハードセグメントを有していると言える。もっとも、これらの特性は、トレードオフの関係で単一のポリイミド樹脂においてはその両立が難しいが、本実施の形態におけるポリイミド樹脂の製造方法によれば、これらの特性を制御することができる。 Since the siloxane polyimide resin has high flexibility, high elongation, and low elastic modulus due to its siloxane skeleton, it can be said that such a siloxane polyimide resin has a soft segment. On the other hand, since the aromatic polyimide resin is derived from the aromatic ring and has a high elastic modulus and excellent flame retardancy, it can be said that such an aromatic polyimide resin has a hard segment. Of course, these characteristics are difficult to achieve in a single polyimide resin due to a trade-off relationship, but according to the method for manufacturing a polyimide resin in the present embodiment, these characteristics can be controlled.
すなわち、本実施の形態におけるポリイミド樹脂の製造方法は、一般式(1)〜(3)から選ばれる少なくとも1種の酸二無水物と、一般式(4)で示される芳香族ジアミンとを反応させ、酸無水物基又はアミノ基からなる第1活性末端基を有する少なくとも1種のハードセグメントを合成し、一般式(1)〜(3)から選ばれる少なくとも1種の酸二無水物と、一般式(5)で示されるジアミノシロキサンとを反応させ、酸無水物基又はアミノ基からなる第2活性末端基を有する少なくとも1種のソフトセグメントを合成し、前記第1活性末端基を有する少なくとも1種のハードセグメントと、第2活性末端基を有する少なくとも1種のソフトセグメントとをイミド化させるものである。 That is, in the method for producing a polyimide resin in the present embodiment, at least one acid dianhydride selected from general formulas (1) to (3) is reacted with an aromatic diamine represented by general formula (4). And synthesizing at least one hard segment having a first active terminal group consisting of an acid anhydride group or an amino group, and at least one acid dianhydride selected from general formulas (1) to (3); Reaction with the diaminosiloxane represented by the general formula (5) to synthesize at least one soft segment having a second active terminal group consisting of an acid anhydride group or an amino group, and having at least the first active terminal group and one of the hard segment, is intended to imidization and at least one soft segment having a second active end groups.
これにより、各セグメント長が制御されたシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂共重合体を得ることができる。なお、第1活性末端基と第2活性末端基とは互いに異なる無水物基又はアミノ基である。 Thereby, the siloxane modified block polyimide resin copolymer by which each segment length was controlled can be obtained. The first active terminal group and the second active terminal group are different anhydride groups or amino groups.
一般式(1)〜(3)で示される酸二無水物としては、2,3,3,4’−オキシジフタル酸無水物、3,4,3,3’―オキシジフタル酸無水物、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’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,2‐ビス(3,4‐ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ピロメリット酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、4,4’−オキシジフタル酸無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物などを例示することができる。これらの中でも、オキシジフタル酸無水物の非対称構造異性体である2,3,3,4’−オキシジフタル酸無水物(略名:a−ODPA)を用いれば、対称性を崩し、溶剤溶解性を飛躍的に高めることができる。 The general formula (1) acid dianhydride represented by - (3), 2,3, 3,4'-oxydiphthalic anhydride, 3,4, 3,3'-oxydiphthalic anhydride, 3,3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,3', 4,4'-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoro Propane, pyromellitic dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 4,4′-oxydiphthalic anhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic acid An anhydride, 2,3,3 ', 4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride etc. can be illustrated. Among these, 2,3,3,4'-oxydiphthalic anhydride (abbreviation: a-ODPA) , which is an asymmetric structural isomer of oxydiphthalic anhydride, breaks symmetry and dramatically improves solvent solubility Can be enhanced.
また、一般式(4)で示される芳香族ジアミンとしては、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、1,1−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、4,4’-オキシジアニリン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−オキシジアニリン、2,2’‐ビス(トリフルオロメチル)-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]ヘキサフルオロプロパン、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]スルホン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホンなどを例示することができる。これらの中でも、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(略名:BAPP)を用いれば、屈曲性を高めることができる。 Examples of the aromatic diamine represented by the general formula (4) include 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane and 1,1-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl]. Ethane, 1,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] ethane, 2,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (3-amino) Phenoxy) phenyl] butane, 4,4′-oxydianiline, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, 3,4′-oxydianiline, 2,2′-bis (trifluoromethyl) -4,4′- Diaminobiphenyl, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (3-aminophen Xyl) phenyl] sulfone, 4,4′-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, 3,3′-dihydroxy-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxydiphenylsulfone Etc. can be illustrated. Among these, if 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane (abbreviation: BAPP) is used, flexibility can be improved.
また、一般式(5)で示されるジアミノシロキサンとしては、R1及びR8が共にプロピレン基であり、R 2 〜R 7 が共にメチル基であるジアミノポリシロキサン化合物などを例示することができる。 Examples of the diaminosiloxane represented by the general formula (5) include diaminopolysiloxane compounds in which R 1 and R 8 are both propylene groups and R 2 to R 7 are both methyl groups.
上述したハードセグメントの重合、ソフトセグメントの重合、及びシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂の重合においては、副生する縮合水の共沸剤であるトルエンを加え、150〜200℃まで昇温した後、水とトルエンをトラップから除去しながら、加熱縮合させることでイミド化させることができる。有機溶媒としては、溶解可能なラクトン系、アミド系、グライム系、エステル系、エーテル系などの溶媒を用いることができるが、吸水性が低いγ−ブチルラクトン(略名:GBL)を用いることが好ましい。 Polymerization of the hard segment mentioned above, the polymerization of the soft segment, and in the polymerization of the siloxane-modified block polyimide resin, toluene is entrainer-product water of condensation was added, after heating to 150 to 200 ° C., and water It can be imidized by heat condensation while removing toluene from the trap. As the organic solvent, soluble lactone, amide, glyme, ester and ether solvents can be used, but γ-butyllactone (abbreviation: GBL) having low water absorption is used. preferable.
本実施の形態におけるポリイミド樹脂の製造方法では、上述したハードセグメントの重合、及びソフトセグメントの重合において、それぞれ任意のポリマー鎖長を有する末端活性芳香族ハードセグメント、及び末端活性シロキサン含有ソフトセグメントを得ることができる。すなわち、本実施の形態におけるポリイミド樹脂の製造方法によれば、その特性が制御されたシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂を得ることができる。 In the method for producing a polyimide resin in the present embodiment, a terminal active aromatic hard segment and a terminal active siloxane-containing soft segment each having an arbitrary polymer chain length are obtained in the above-described hard segment polymerization and soft segment polymerization. be able to. That is, according to the method for producing a polyimide resin in the present embodiment, a siloxane-modified block polyimide resin having controlled characteristics can be obtained.
その際、末端活性シロキサン含有ソフトセグメントの数平均分子量を4000以上とすると、得られるシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂に柔軟性を与えるとともに、ポリイミド樹脂をフィルム化した際に、そのフィルム表面にタック性を付与させることができる。 At that time, when the number average molecular weight of the terminal active siloxane-containing soft segment is 4000 or more, the resulting siloxane-modified block polyimide resin is given flexibility, and when the polyimide resin is formed into a film, tackiness is imparted to the film surface. Can be made.
また、末端活性芳香族ハードセグメントの数平均分子量を2000以上とすると、得られるシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂の成膜が容易になる。 Moreover, when the number average molecular weight of the terminal active aromatic hard segment is 2000 or more, the resulting siloxane-modified block polyimide resin can be easily formed.
このようにして得られたシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂は、同組成に相当するランダム共重合体では見られない相分離構造(海島構造)を有する。この構造を制御することにより、表面タックを変化させることができ、また、同組成に相当するランダム共重合体のフィルムよりも低弾性率化させることがきる。 The siloxane-modified block polyimide resin thus obtained has a phase separation structure (sea-island structure) that is not found in a random copolymer corresponding to the same composition. By controlling this structure, the surface tack can be changed, and the elastic modulus can be made lower than that of a random copolymer film having the same composition.
また、このシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂は、高い濃度でγ−ブチロラクトンに溶解させることができるため、スクリーン印刷などの塗布方法に好適である。さらに、厚膜の形成やタック性のコントロールが可能となるので、フレキシブルプリント基板用のカバーレイや、電子材料で使用される耐熱性の粘着剤として用いることができる。 Further, since this siloxane-modified block polyimide resin can be dissolved in γ-butyrolactone at a high concentration, it is suitable for a coating method such as screen printing. Furthermore, since it is possible to control the formation of a thick film and the tackiness, it can be used as a heat-resistant adhesive used in a coverlay for a flexible printed circuit board or an electronic material.
また、このようにして得られたシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂は、γ−ブチロラクトンなどの有機溶媒に溶解した状態となっている。したがって、この溶液に必要に応じて消泡剤、レベリング剤、無機フィラー、有機フィラー、顔料、染料、金属不活性化剤、架橋剤等の添加剤を配合したものは、シロキサン変性ブロックポリイミド樹脂ワニスとして使用することができる。 Further, the siloxane-modified block polyimide resin thus obtained is in a state dissolved in an organic solvent such as γ-butyrolactone. Therefore, if this solution contains additives such as antifoaming agents, leveling agents, inorganic fillers, organic fillers, pigments, dyes, metal deactivators, crosslinking agents, etc., siloxane-modified block polyimide resin varnish Can be used as
レベリング剤又は消泡剤の添加量は、約100ppm〜10000ppmであることが好ましく、これにより、発泡を抑えるとともに、塗膜を平らにすることができる。レベリング剤又は消泡剤の好適な例としては、信越化学工業(株)製フロロシリコーン系FA−600、BYK社製シリコーン系BYK−065、BYK−066N、BYK−077、ポリマー系BYK−052、BYK−051、BYK−055、レべリング剤BYK−337、BYK−344などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 The leveling agent or antifoaming agent is preferably added in an amount of about 100 ppm to 10000 ppm, thereby suppressing foaming and flattening the coating film. As a suitable example of a leveling agent or an antifoaming agent, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. product fluorosilicone FA-600, BYK silicone type BYK-065, BYK-066N, BYK-077, polymer type BYK-052, Examples include BYK-051, BYK-055, leveling agents BYK-337, BYK-344, but are not limited thereto.
また、塗布性、とくに印刷性を良好にする為に、無機フィラー、有機フィラーなどを使用することができる。好適な例としては、平均粒子径が0.001〜15μm、特に0.005〜10μmのものが好ましい。使用量としては、印刷性を改善できる量であればよく、シロキサン変性ブロックポリイミド樹脂に対して0.5〜50重量部、好ましくは、1〜20重量部である。この範囲外のものを使用すると得られる塗膜が屈曲したときに亀裂が発生したり、折り曲げ部が白化したりする虞がある。フィラーとしては、例えばアエロジル、タルク、マイカ、硫酸バリウムなどの微細無機フィラーや架橋NBR(Nitrile Butadiene Rubber)微粒子などの微細有機フィラーなどが挙げられる。 Further, in order to improve the coating property, particularly the printing property, an inorganic filler, an organic filler, or the like can be used. As a suitable example, an average particle diameter of 0.001 to 15 μm, particularly 0.005 to 10 μm is preferable. The amount used may be an amount that can improve the printability, and is 0.5 to 50 parts by weight, preferably 1 to 20 parts by weight, based on the siloxane-modified block polyimide resin. If a coating outside this range is used, cracks may occur when the resulting coating is bent, or the bent portion may be whitened. Examples of the filler include fine inorganic fillers such as aerosil, talc, mica and barium sulfate, and fine organic fillers such as crosslinked NBR (Nitrile Butadiene Rubber) fine particles.
また、本実施の形態においては、有機着色顔料、無機着色顔料などを所定量、例えばシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂100重量部に対して、0〜10重量部程度使用してもよい。 Moreover, in this Embodiment, you may use an organic coloring pigment, an inorganic coloring pigment, etc. for a predetermined amount, for example, about 0-10 weight part with respect to 100 weight part of siloxane modified block polyimide resins.
また、シロキサン変性ブロックポリイミド樹脂には、金属不活性剤が含有されていてもよい。この金属不活性剤としては、例えば、ヒドラジド系の金属不活性剤である2,3−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]プロピオノヒドラジド(ADEKA社製、CDA−10)が挙げられ、フレキシブル配線板に使用する場合に、金属と接触するポリイミド組成物の樹脂劣化を防止することができる。CDA−10以外の金属不活性剤としては、ヒドラジド系のものとしてデカメチレンカルボン酸ジサリチロイルヒドラジド、トリアゾール系のものとして3−(N−サリチロイル)アミノ−1,2,4−トリアゾール等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 The siloxane-modified block polyimide resin may contain a metal deactivator. Examples of the metal deactivator include 2,3-bis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionyl] propionohydrazide (ADEKA) which is a hydrazide metal deactivator. CDA-10) manufactured by the company can be used, and when used for a flexible wiring board, it is possible to prevent resin deterioration of the polyimide composition that comes into contact with the metal. Examples of metal deactivators other than CDA-10 include decamethylenecarboxylic acid disalicyloyl hydrazide as hydrazide-based compounds, and 3- (N-salicyloyl) amino-1,2,4-triazole as triazole-based compounds. Although it is mentioned, it is not limited to these.
また、本実施の形態において得られたシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂には、架橋剤が含有されていてもよい。架橋剤の量としては、シロキサン変性ブロックポリイミド樹脂100重量部に対して、50重量部以下であることが好ましい。架橋剤の量が50重量部を超えると、シロキサン変性ブロックポリイミド樹脂組成物の安定性が悪くなり、粘度が上昇してしまうため、溶液としての取り扱いが悪くなる。 Further, the siloxane-modified block polyimide resin obtained in the present embodiment may contain a crosslinking agent. The amount of the crosslinking agent is preferably 50 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the siloxane-modified block polyimide resin. When the amount of the crosslinking agent exceeds 50 parts by weight, the stability of the siloxane-modified block polyimide resin composition is deteriorated and the viscosity is increased, so that the handling as a solution is deteriorated.
好適な架橋剤の例としては、エポキシ基やマレイミド基が挙げられる。これらは、溶剤に溶解するものであれば特に限定するものではないが、例えば下記のような化合物を挙げることができる。官能基としてエポキシ基を有する架橋剤としては、ビスF型エポキシ化合物、ビスA型エポキシ化合物、3,4−エポキシシクロヘキセニルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート等の脂環式エポキシ化合物、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ヒドロキノンジグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル化合物、フタル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸グリシジルエステル等のグリシジルエステル化合物、ジブロモネオペンチルグリコールグリシジルエーテル等のハロゲン化された難燃性エポキシ化合物、クレゾールノボラックエポキシ樹脂、フェノールノボラックエポキシ樹脂などが挙げられる。 Examples of suitable crosslinking agents include epoxy groups and maleimide groups. These are not particularly limited as long as they are soluble in a solvent, and examples thereof include the following compounds. Examples of the crosslinking agent having an epoxy group as a functional group include alicyclic epoxy compounds such as bis F type epoxy compounds, bis A type epoxy compounds, and 3,4-epoxycyclohexenylmethyl-3 ′, 4′-epoxycyclohexene carboxylate. Sorbitol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether, resorcinol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1, 6-hexanediol diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether, polyethylene glycol glycidyl ether, poly Glycidyl ether compounds such as propylene glycol diglycidyl ether, hydroquinone diglycidyl ether, glycidyl ester compounds such as diglycidyl phthalate, glycidyl terephthalate, halogenated flame retardant epoxy compounds such as dibromoneopentyl glycol glycidyl ether, Examples include cresol novolac epoxy resins and phenol novolac epoxy resins.
なお、本発明は、上述した実施の形態に限られるものではなく、例えば、一般式(1)〜(5)に基づくハードセグメント及びソフトセグメントをイミド化させるのであれば、ハードセグメント及びソフトセグメントが夫々2種以上含むことも可能である。また、一般式(1)〜(5)に基づくハードセグメント及びソフトセグメントをイミド化させる際に、他の酸無水物及びジアミンを本発明の目的の範囲で添加してイミド化することも可能である。 In addition, this invention is not restricted to embodiment mentioned above, For example, if the hard segment and soft segment based on General formula (1)-(5) are imidated, a hard segment and a soft segment will be It is possible to include two or more of each. Moreover, when imidating the hard segment and soft segment based on the general formulas (1) to (5), it is also possible to imidize by adding other acid anhydrides and diamines within the range of the object of the present invention. is there.
また、例えば、異種のハードセグメント同士や、異種のソフトセグメント同士をイミド化させることも可能である。すなわち、一般式(1)〜(3)から選ばれる少なくとも1種の酸二無水物と、一般式(4)、(5)から選ばれる少なくとも1種のジアミンとを反応させ、酸無水物基又はアミノ基からなる第1活性末端基を有する少なくとも1種のセグメントを合成し、一般式(1)〜(3)から選ばれる少なくとも1種の酸二無水物と、一般式(4)、(5)から選ばれる少なくとも1種のジアミンとを反応させ、酸無水物基又はアミノ基からなる第2活性末端基を有する少なくとも1種のセグメントを合成し、第1活性末端基を有する少なくとも1種のセグメントと、第2活性末端基を有する少なくとも1種のセグメントをイミド化させるようにしてもよい。 Also, for example, different hard segments or different soft segments can be imidized. That is, at least one acid dianhydride selected from general formulas (1) to (3) is reacted with at least one diamine selected from general formulas (4) and (5) to form an acid anhydride group. Alternatively, at least one segment having a first active terminal group composed of an amino group is synthesized, and at least one acid dianhydride selected from the general formulas (1) to (3) and the general formula (4), ( 5) at least one kind of diamine selected from the group consisting of an acid anhydride group or an amino group, and at least one kind of segment having the first active end group. And at least one segment having a second active terminal group may be imidized.
<3.実施例>
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<3. Example>
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
[実施例1]
<末端アミン活性PI[a-ODPA(56.7mol%)/x22-9409(66.7mol%)]の重合>
窒素導入管と、ディーンスタークトラップを付与した100mLのセパラブルフラスコA中へジアミノシロキサン 26.80g(20.00mmol、信越化学社製、品名x22−9409、アミン価670)、γ−ブチロラクトン(GBL) 10gを入れ、良く攪拌した後、酸二無水物モノマーである3,4’−オキシジフタル酸無水物(a−ODPA) 5.273g(17.00mmol)を徐々に加えた。この分散液へ、副生する縮合水の共沸剤であるトルエン 5gを加え、内温を180℃まで昇温して、30分保持した後水とトルエンをトラップから除去し、さらに30分間180℃にて攪拌して水とトルエンをトラップから除去しながら、溶液イミド化を実施し、下記(6)式で表されるアミン末端ポリイミド樹脂を生成させた。このアミン末端ポリイミド樹脂のイミド化率は100%(FT−IR)であった。
[Example 1]
<Polymerization of terminal amine active PI [a-ODPA (56.7 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)]>
Diaminosiloxane 26.80 g (20.00 mmol, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., product name x22-9409, amine value 670) in a 100 mL separable flask A provided with a nitrogen introduction tube and a Dean-Stark trap, γ-butyrolactone (GBL) After adding 10 g and stirring well, 5.273 g (17.00 mmol) of 3,4′-oxydiphthalic anhydride (a-ODPA) which is an acid dianhydride monomer was gradually added. To this dispersion is added 5 g of toluene, which is an azeotropic agent of by -product condensed water , the internal temperature is raised to 180 ° C. and held for 30 minutes, and then water and toluene are removed from the trap and 180 minutes for 180 minutes. Solution imidization was carried out while removing water and toluene from the trap by stirring at ° C. to produce an amine-terminated polyimide resin represented by the following formula (6). The imidation ratio of this amine-terminated polyimide resin was 100% (FT-IR).
<末端酸無水物活性PI[a-ODPA(43.3mol%)/BAPP(33.3mol%)]の重合>
一方、窒素導入管と、ディーンスタークトラップを付与した新たな100mLセパラブルフラスコB中へ2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(BAPP) 4.105g(10.00mmol)、GBL15gを入れ、完全に溶解させ、a−ODPA 4.032g(13.00mmol)を徐々に加えた。この分散液へ、副生する縮合水の共沸剤であるトルエン 5gを加え、内温を180℃まで昇温して、30分保持した後水とトルエンをトラップから除去し、さらに30分間180℃にて攪拌して水とトルエンをトラップから除去しながら、溶液イミド化を実施し、下記(7)式で表される酸二無水物末端ポリイミド樹脂を生成させた。この酸二無水物末端ポリイミド樹脂のイミド化率は100%(FT−IR)であった。
<Polymerization of terminal acid anhydride active PI [a-ODPA (43.3 mol%) / BAPP (33.3 mol%)]>
On the other hand, into a new 100 mL separable flask B provided with a nitrogen introduction tube and a Dean Stark trap, 4.105 g (10.00 mmol) of 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane (BAPP) GBL (15 g) was added and completely dissolved, and 4.032 g (13.00 mmol) of a-ODPA was gradually added. To this dispersion is added 5 g of toluene, which is an azeotropic agent of by -product condensed water , the internal temperature is raised to 180 ° C. and held for 30 minutes, and then water and toluene are removed from the trap and 180 minutes for 180 minutes. Solution imidization was carried out while removing water and toluene from the trap by stirring at ° C. to produce an acid dianhydride-terminated polyimide resin represented by the following formula (7). The imidation ratio of this acid dianhydride-terminated polyimide resin was 100% (FT-IR).
<PI〔[a-ODPA(56.7mol%)/x22-9409(66.7mol%)]/[a-ODPA(43.3mol%)/BAPP(33.3mol%)]〕の重合>
セパラブルフラスコA中で合成されたアミン末端ポリイミド樹脂(固形分濃度76%)を酸二無水物末端ポリイミド樹脂(固形分濃度34%)が生成しているセパラブルフラスコB中へGBL 1.8gで洗い流しながら全て投入し、良く攪拌した後、副生する縮合水の共沸剤であるトルエン 5gを加え、内温を180℃まで昇温して、30分保持した後水とトルエンをトラップから除去し、さらに30分間180℃にて攪拌して水とトルエンをトラップから除去しながら、溶液イミド化を実施して下記(8)式で表される目的物質を得た。
<Polymerization of PI [[a-ODPA (56.7 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)] / [a-ODPA (43.3 mol%) / BAPP (33.3 mol%)]]>
1.8 g of GBL was added to the separable flask B in which the acid dianhydride-terminated polyimide resin (solid content concentration 34%) was produced from the amine-terminated polyimide resin (solid content concentration 76%) synthesized in the separable flask A. All the water was added while washing, and after stirring well, 5 g of toluene, which is an azeotropic agent of by -product condensed water, was added, the internal temperature was raised to 180 ° C., held for 30 minutes, and then water and toluene were removed from the trap. Then, the mixture was further stirred for 30 minutes at 180 ° C. to remove water and toluene from the trap , and solution imidization was performed to obtain a target substance represented by the following formula (8).
[実施例2]
<末端アミン活性PI[a-ODPA(50.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]の重合>
a−ODPAを4.653g(15.00mmol)加えた以外は、実施例1と同様にして、アミン末端ポリイミド樹脂を生成させた。このアミン末端ポリイミド樹脂のイミド化率は100%(FT−IR)であった。
[Example 2]
<Polymerization of terminal amine active PI [a-ODPA (50.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)]>
An amine-terminated polyimide resin was produced in the same manner as in Example 1 except that 4.653 g (15.00 mmol) of a-ODPA was added. The imidation ratio of this amine-terminated polyimide resin was 100% (FT-IR).
<末端酸無水物活性PI[a-ODPA(50.0mol%)/BAPP(33.3mol%)]の重合>
a−ODPAを4.653g(15.00mmol)加えた以外は、実施例1と同様にして、酸二無水物末端ポリイミド樹脂を生成させた。この酸二無水物末端ポリイミド樹脂のイミド化率は100%(FT−IR)であった。
<Polymerization of terminal acid anhydride active PI [a-ODPA (50.0 mol%) / BAPP (33.3 mol%)]>
An acid dianhydride-terminated polyimide resin was produced in the same manner as in Example 1 except that 4.653 g (15.00 mmol) of a-ODPA was added. The imidation ratio of this acid dianhydride-terminated polyimide resin was 100% (FT-IR).
<PI〔[a-ODPA(50.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]/[a-ODPA(50.0mol%)/BAPP(33.3mol%)]〕の重合>
アミン末端ポリイミド樹脂[a-ODPA(50.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]を酸二無水物末端ポリイミド樹脂[a-ODPA(50.0mol%)/BAPP(33.3mol%)]に投入し、実施例1と同様にして、目的物質を得た。
<Polymerization of PI [[a-ODPA (50.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)] / [a-ODPA (50.0 mol%) / BAPP (33.3 mol%)]]>
Amine-terminated polyimide resin [a-ODPA (50.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)] is added to acid dianhydride-terminated polyimide resin [a-ODPA (50.0 mol%) / BAPP (33.3 mol%)] In the same manner as in Example 1, the target substance was obtained.
[実施例3]
<末端アミン活性PI[a-ODPA(40.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]の重合>
a−ODPAを3.722g(12.00mmol)加えた以外は、実施例1と同様にして、アミン末端ポリイミド樹脂を生成させた。このアミン末端ポリイミド樹脂のイミド化率は100%(FT−IR)であった。
[Example 3]
<Polymerization of terminal amine active PI [a-ODPA (40.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)]>
An amine-terminated polyimide resin was produced in the same manner as in Example 1 except that 3.722 g (12.00 mmol) of a-ODPA was added. The imidation ratio of this amine-terminated polyimide resin was 100% (FT-IR).
<末端酸無水物活性PI[a-ODPA(60.0mol%)/BAPP(33.3mol%)]の重合>
a−ODPAを5.584g(18.00mmol)加えた以外は、実施例1と同様にして、酸二無水物末端ポリイミド樹脂を生成させた。この酸二無水物末端ポリイミド樹脂のイミド化率は100%(FT−IR)であった。
<Polymerization of terminal acid anhydride active PI [a-ODPA (60.0 mol%) / BAPP (33.3 mol%)]>
An acid dianhydride-terminated polyimide resin was produced in the same manner as in Example 1 except that 5.584 g (18.00 mmol) of a-ODPA was added. The imidation ratio of this acid dianhydride-terminated polyimide resin was 100% (FT-IR).
<PI〔[a-ODPA(40.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]/[a-ODPA(60.0mol%)/BAPP(33.3mol%)]〕の重合>
アミン末端ポリイミド樹脂[a-ODPA(40.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]を酸二無水物末端ポリイミド樹脂[a-ODPA(60.0mol%)/BAPP(33.3mol%)]に投入し、実施例1と同様にして、目的物質を得た。
<Polymerization of PI [[a-ODPA (40.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)] / [a-ODPA (60.0 mol%) / BAPP (33.3 mol%)]]>
Amine-terminated polyimide resin [a-ODPA (40.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)] was added to acid dianhydride-terminated polyimide resin [a-ODPA (60.0 mol%) / BAPP (33.3 mol%)] In the same manner as in Example 1, the target substance was obtained.
[実施例4]
<末端アミン活性PI[s-ODPA(40.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]の重合>
a-ODPAの代わりに3,4,3’,4’−オキシジフタル酸無水物(s−ODPA)を3.722g(12.00mmol)加えた以外は、実施例3と同様にして、アミン末端ポリイミド樹脂を生成させた。このアミン末端ポリイミド樹脂のイミド化率は100%(FT−IR)であった。
[Example 4]
<Polymerization of terminal amine active PI [s-ODPA (40.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)]>
Amine-terminated polyimide in the same manner as in Example 3, except that 3.722 g (12.00 mmol) of 3,4,3 ′ , 4′-oxydiphthalic anhydride (s-ODPA) was added instead of a-ODPA. Resin was produced. The imidation ratio of this amine-terminated polyimide resin was 100% (FT-IR).
<末端酸無水物活性PI[s-ODPA(60.0mol%)/BAPP(33.3mol%)]の重合>
a-ODPAの代わりにs−ODPAを5.584g(18.00mmol)加えた以外は、実施例3と同様にして、酸二無水物末端ポリイミド樹脂を生成させた。この酸二無水物末端ポリイミド樹脂のイミド化率は100%(FT−IR)であった。
<Polymerization of terminal acid anhydride active PI [s-ODPA (60.0 mol%) / BAPP (33.3 mol%)]>
An acid dianhydride-terminated polyimide resin was produced in the same manner as in Example 3 except that 5.584 g (18.00 mmol) of s-ODPA was added instead of a-ODPA. The imidation ratio of this acid dianhydride-terminated polyimide resin was 100% (FT-IR).
<PI〔[s-ODPA(40.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]/[s-ODPA(60.0mol%)/BAPP(33.3mol%)]〕の重合>
アミン末端ポリイミド樹脂[s-ODPA(40.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]を酸二無水物末端ポリイミド樹脂[s-ODPA(60.0mol%)/BAPP(33.3mol%)]に投入し、GBL7.9gで洗い流しながら全て投入し、良く攪拌した後、副生する縮合水の共沸剤であるトルエン 5gを加え、内温を180℃まで昇温して、30分保持した後水とトルエンをトラップから除去し、さらに30分間180℃にて攪拌して水とトルエンをトラップから除去しながら、溶液イミド化を実施して、目的物質を得た。重量平均分子量(Mw)は48947、数平均分子量(Mn)は10229であった。
<Polymerization of PI [[s-ODPA (40.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)] / [s-ODPA (60.0 mol%) / BAPP (33.3 mol%)]]>
Amine-terminated polyimide resin [s-ODPA (40.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)] is added to acid dianhydride-terminated polyimide resin [s-ODPA (60.0 mol%) / BAPP (33.3 mol%)] and, all charged with rinse with GBL7.9G, well stirred, toluene 5g is entrainer-product water of condensation was added and the internal temperature was increased to 180 ° C., water after 30 minutes And toluene were removed from the trap , and solution imidization was carried out while stirring at 180 ° C. for 30 minutes to remove water and toluene from the trap to obtain the target substance. The weight average molecular weight (Mw) was 48947, and the number average molecular weight (Mn) was 10229.
[実施例5]
<末端アミン活性PI[a-ODPA(40.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]の重合>
実施例3と同様にして、アミン末端ポリイミド樹脂を生成させた。このアミン末端ポリイミド樹脂のイミド化率は100%(FT−IR)であった。
[Example 5]
<Polymerization of terminal amine active PI [a-ODPA (40.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)]>
In the same manner as in Example 3, an amine-terminated polyimide resin was produced. The imidation ratio of this amine-terminated polyimide resin was 100% (FT-IR).
<末端酸無水物活性PI[a-ODPA(60.0mol%)/4,4’-ODA(33.3mol%)]の重合>
BAPPの代わりに4,4’−オキシジアニリン(4,4’−ODA)を2.002g(10.00mmol)加えた以外は実施例3と同様にして、酸二無水物末端ポリイミド樹脂を生成させた。この酸二無水物末端ポリイミド樹脂のイミド化率は100%(FT−IR)であった。
<Polymerization of terminal acid anhydride active PI [a-ODPA (60.0 mol%) / 4,4'-ODA (33.3 mol%)]>
An acid dianhydride-terminated polyimide resin was produced in the same manner as in Example 3, except that 2.002 g (10.00 mmol) of 4,4′-oxydianiline (4,4′-ODA) was added instead of BAPP. I let you. The imidation ratio of this acid dianhydride-terminated polyimide resin was 100% (FT-IR).
<PI〔[a-ODPA(40.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]/[a-ODPA(60.0mol%)/4,4’-ODA(33.3mol%)]〕の重合>
アミン末端ポリイミド樹脂[a-ODPA(40.0mol%)/x22-9409(66.7mol%)]を酸二無水物末端ポリイミド樹脂[a-ODPA(60.0mol%)/4,4’-ODA(33.3mol%)]に投入し、GBL0.4gで洗い流しながら全て投入し、良く攪拌した後、副生する縮合水の共沸剤であるトルエン 5gを加え、内温を180℃まで昇温して、30分保持した後水とトルエンをトラップから除去し、さらに30分間180℃にて攪拌して水とトルエンをトラップから除去しながら、溶液イミド化を実施して、目的物質を得た。重量平均分子量(Mw)は33013、数平均分子量(Mn)は8724であった。
<Polymerization of PI [[a-ODPA (40.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)] / [a-ODPA (60.0 mol%) / 4,4'-ODA (33.3 mol%)]]>
Amine-terminated polyimide resin [a-ODPA (40.0 mol%) / x22-9409 (66.7 mol%)] was converted to acid dianhydride-terminated polyimide resin [a-ODPA (60.0 mol%) / 4,4'-ODA (33.3 mol) %)], Washes all with 0.4 g of GBL, and after thorough stirring, 5 g of toluene which is an azeotropic agent of by -product condensed water was added and the internal temperature was raised to 180 ° C. After holding for 5 minutes, water and toluene were removed from the trap , and solution imidization was carried out while stirring at 180 ° C. for 30 minutes to remove water and toluene from the trap to obtain the target substance. The weight average molecular weight (Mw) was 33013, and the number average molecular weight (Mn) was 8724.
[合成例1]
<シロキサンポリイミド樹脂PI[a-ODPA/x22-9409]の重合>
窒素導入管と、ディーンスタークトラップを付与した500mLのセパラブルフラスコ中へジアミノシロキサン 64.96g(48.48mmol、信越化学社製、品名x22−9409、アミン価670)、GBL 20gを入れ、良く攪拌した後、酸二無水物モノマーであるa−ODPA 15.04g(48.48mmol)を徐々に加えた。この分散液へ、副生する縮合水の共沸剤であるトルエン 5gを加え、内温を180℃まで昇温して、30分保持した後水とトルエンをトラップから除去し、さらに30分間180℃にて攪拌して水とトルエンをトラップから除去しながら、溶液イミド化を実施し、下記(9)式で表されるホモポリマーのポリイミド樹脂を生成させた。
[Synthesis Example 1]
< Polymerization of siloxane polyimide resin PI [a-ODPA / x22-9409] >
Diaminosiloxane 64.96 g (48.48 mmol, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., product name x22-9409, amine value 670) and GBL 20 g were put into a 500 mL separable flask provided with a nitrogen introduction tube and a Dean-Stark trap, and stirred well. Then, 15.04 g (48.48 mmol) of a-ODPA which is an acid dianhydride monomer was gradually added. To this dispersion is added 5 g of toluene, which is an azeotropic agent of by -product condensed water , the internal temperature is raised to 180 ° C. and held for 30 minutes, and then water and toluene are removed from the trap and 180 minutes for 180 minutes. Solution imidization was carried out while removing water and toluene from the trap by stirring at ° C. to produce a homopolymer polyimide resin represented by the following formula (9).
[合成例2]
<芳香族ポリイミド樹脂PI[a-ODPA/BAPP]の重合>
窒素導入管と、ディーンスタークトラップを付与した500mLセパラブルフラスコ中へBAPP 25.62g(62.46mmol)、GBL 55gを入れ、完全に溶解させ、a−ODPA 19.36g(62.46mmol)を徐々に加えた。この分散液へ、副生する縮合水の共沸剤であるトルエン 5gを加え、内温を180℃まで昇温して、30分保持した後水とトルエンをトラップから除去し、さらに30分間180℃にて攪拌して水とトルエンをトラップから除去しながら、溶液イミド化を実施し、下記(10)式で表されるホモポリマーのポリイミド樹脂を生成させた。
[Synthesis Example 2]
< Polymerization of aromatic polyimide resin PI [a-ODPA / BAPP] >
BAPP 25.62 g (62.46 mmol) and GBL 55 g were put into a 500 mL separable flask provided with a nitrogen introduction tube and a Dean-Stark trap, dissolved completely, and 19.36 g (62.46 mmol) of a-ODPA was gradually dissolved. Added to. To this dispersion is added 5 g of toluene, which is an azeotropic agent of by -product condensed water , the internal temperature is raised to 180 ° C. and held for 30 minutes, and then water and toluene are removed from the trap and 180 minutes for 180 minutes. Solution imidization was carried out while removing water and toluene from the trap by stirring at ° C. to produce a homopolymer polyimide resin represented by the following formula (10).
[比較例1]
<ブレンド>
合成例1及び合成例2で得られたポリイミド樹脂ワニスをそれぞれ10g秤取り、直径5mmのZr攪拌ビーズを適量用いて、株式会社シンキー製の遊星式攪拌装置(2000rpm、自転公転比=2:5)にて混合した。
[Comparative Example 1]
<Blend>
10 g of each of the polyimide resin varnishes obtained in Synthesis Example 1 and Synthesis Example 2 were weighed, and using an appropriate amount of Zr stirring beads having a diameter of 5 mm, a planetary stirring device (2000 rpm, rotation / revolution ratio = 2: 5) manufactured by Shinky Co., Ltd. ).
[比較例2]
<ランダム共重合体PI[a-ODPA/ x22-9409,BAPP]の重合>
窒素導入管と、ディーンスタークトラップを付与した500mLセパラブルフラスコ中へジアミノシロキサン 79.98g(59.69mmol、信越化学社製、品名x22−9409、アミン価686)、BAPP 12.25g(29.85mmol)、GBL 80gを入れ、良く攪拌した後、a−ODPA 27.78g(89.54mmol)を徐々に加えた。この分散液へ、副生する縮合水の共沸剤であるトルエン 30gを加え、内温を180℃まで昇温して、30分保持した後水とトルエンをトラップから除去し、さらに30分間180℃にて攪拌して水とトルエンをトラップから除去しながら、溶液イミド化を実施し、下記(11)式で表されるランダム共重合体の均一な溶液を得た。
[Comparative Example 2]
<Polymerization of random copolymer PI [a-ODPA / x22-9409, BAPP] >
Diaminosiloxane 79.98 g (59.69 mmol, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., product name x22-9409, amine value 686), BAPP 12.25 g (29.85 mmol) into a 500 mL separable flask provided with a nitrogen introduction tube and a Dean-Stark trap ), 80 g of GBL were added, and after stirring well, 27.78 g (89.54 mmol) of a-ODPA was gradually added. To this dispersion was added 30 g of toluene, which is an azeotropic agent of by -product condensed water , the internal temperature was raised to 180 ° C., held for 30 minutes, and then water and toluene were removed from the trap, followed by 180 minutes for 180 minutes. Solution imidization was carried out while removing water and toluene from the trap by stirring at ° C. to obtain a uniform solution of a random copolymer represented by the following formula (11).
[分子量測定]
実施例1〜3のアミン末端ポリイミド樹脂(ポリイミド樹脂A)、酸二無水物末端ポリイミド樹脂(ポリイミド樹脂B)、シロキサン変性ブロックポリイミド樹脂、及び比較例2のランダム共重合体の一部を抽出し、これらをそれぞれTHF(テトラヒドロフラン)で0.5wt%に希釈して、GPC(Gel Permeation Chromatography ;ゲル浸透クロマトグラフ)システム(昭和電工(株)製、Shodex GPC system-21)により分析を行い、重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、多分散度(Mw/Mn)を測定した。また、実施例3のシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂及び比較例2のランダム共重合体について、還元粘度(ηred)を測定した。カラム(KF−G、KF−606、KF−605、KF−604、KF−601、KF−600D)の温度は40℃、流量は1mL/minとし、標準ポリスチレンで校正した。
[Molecular weight measurement]
A portion of the amine-terminated polyimide resin of Examples 1-3 (polyimide resin A), acid dianhydride-terminated polyimide resin (polyimide resin B), siloxane-modified block polyimide resin, and random copolymer of Comparative Example 2 were extracted. These were each diluted to 0.5 wt% with THF (tetrahydrofuran) and analyzed by GPC (Gel Permeation Chromatography) system (Shodex GPC system-21 manufactured by Showa Denko KK). Average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn), and polydispersity (Mw / Mn) were measured. The reduced viscosity (ηred) of the siloxane-modified block polyimide resin of Example 3 and the random copolymer of Comparative Example 2 was measured. Columns (KF-G, KF-606, KF-605, KF-604, KF-601, KF-600D) were calibrated with standard polystyrene at a temperature of 40 ° C. and a flow rate of 1 mL / min.
表1に、実施例1〜3のアミン末端ポリイミド(ポリイミドA)、酸二無水物末端ポリイミド(ポリイミドB)のGPC測定結果を示す。また、表2に、実施例1〜3のシロキサン変性ブロックポリイミド樹脂、及び比較例2のランダム共重合体のGPC測定結果を示す。 In Table 1, the GPC measurement result of the amine terminal polyimide (polyimide A) of Examples 1-3 and an acid dianhydride terminal polyimide (polyimide B) is shown. Table 2 shows the GPC measurement results of the siloxane-modified block polyimide resins of Examples 1 to 3 and the random copolymer of Comparative Example 2.
また、図4は、実施例1〜3及び比較例2のポリイミド樹脂のGPCチャートである。実施例1〜3のブロックポリイミド樹脂のGPCチャートも比較例2のランダムポリマーのGPCチャートもほとんど一致していた。また、ブロックサイズに関係なく、保持時間21.5minに小さいピークが観測されているが、これは、官能基を持たないシロキサンがモノマーに含まれていたためだと考えられる。 FIG. 4 is a GPC chart of polyimide resins of Examples 1 to 3 and Comparative Example 2. The GPC chart of the block polyimide resin of Examples 1 to 3 and the GPC chart of the random polymer of Comparative Example 2 were almost the same. In addition, a small peak is observed at a retention time of 21.5 min regardless of the block size. This is considered to be because siloxane having no functional group was contained in the monomer.
[弾性率等の測定]
動的粘弾性測定装置(TAインスツルメンツ社製DMA−Q800)に実施例3及び比較例2の試料(長さ30mm、幅10mm、厚さ50μm)を装着し、昇温速度5℃/minの条件下で、温度範囲−100〜200℃の貯蔵弾性率(E’)及び損失弾性率(E”)を測定した。また、周波数10MHzの測定条件で得られたtanδ(損失弾性率/貯蔵弾性率)の最大点における温度をガラス転移温度(Tg)とした。
[Measurement of elastic modulus, etc.]
The sample of Example 3 and Comparative Example 2 (length 30 mm,
図5に、実施例3のポリイミド樹脂のDMAカーブ(a)及び比較例3のポリイミド樹脂のDMAカーブ(b)を示す。両者の貯蔵弾性率E’は、−30℃以下では約2GPaで一定となった。これは、シロキサンセグメントが−30℃以下で凍結してしまったためだと考えられる。また、実施例3のポリイミド樹脂は、比較例2のランダム共重合体よりも、室温における貯蔵弾性率(E’)が低いため、実施例3のポリイミド樹脂への架橋剤の添加量を増加させることができ、弾性率、耐薬品性、ガラス転移温度などの特性を大きく制御することが可能であることが分かる。 FIG. 5 shows the DMA curve (a) of the polyimide resin of Example 3 and the DMA curve (b) of the polyimide resin of Comparative Example 3. The storage elastic modulus E ′ of both was constant at about 2 GPa at −30 ° C. or lower. This is probably because the siloxane segment was frozen at -30 ° C or lower. Moreover, since the polyimide resin of Example 3 has a lower storage elastic modulus (E ′) at room temperature than the random copolymer of Comparative Example 2, the amount of the crosslinking agent added to the polyimide resin of Example 3 is increased. It can be seen that characteristics such as elastic modulus, chemical resistance and glass transition temperature can be greatly controlled.
また、熱重量分析(TGA)を用い、窒素雰囲気下又は空気雰囲気下で10℃/分の昇温速度で測定し、5%重量損失温度を熱分解温度(Td 5)とした。また、熱機械分析(TMA)により、窒素雰囲気下でガラス転移温度(Tg)を測定した。 Further, thermogravimetric analysis (TGA) was used and measured at a heating rate of 10 ° C./min in a nitrogen atmosphere or an air atmosphere, and the 5% weight loss temperature was defined as the thermal decomposition temperature (T d 5 ). Further , the glass transition temperature (Tg) was measured under a nitrogen atmosphere by thermomechanical analysis (TMA) .
また、引っ張り試験機(東洋ボールドウィン社製テンシロンUTM−II)を用いて、8mm/minの引張り速度にて試験し、実施例3及び比較例2の試料(長さ30mm、幅10mm、厚さ50μm)の引張弾性係数(E)、破断伸び(εb)、引張強度(σb)を測定した。
Further, using a tensile tester (Tensilon UTM-II manufactured by Toyo Baldwin) at a tensile speed of 8 mm / min, samples of Example 3 and Comparative Example 2 (length 30 mm,
表3に、実施例3及び比較例3の測定結果を示す。 Table 3 shows the measurement results of Example 3 and Comparative Example 3.
[特性評価]
次に、実施例1〜3、合成例1、2、及び比較例1、2について、重合溶液の状態、フィルム化した際の内部の相分離状態、相分離構造、及びタックを評価した。
[Characteristic evaluation]
Next, for Examples 1 to 3, Synthesis Examples 1 and 2, and Comparative Examples 1 and 2, the state of the polymerization solution, the internal phase separation state when formed into a film, the phase separation structure, and the tack were evaluated.
重合溶液の状態は、重合後、室温で14日間静置後、外観を目視で確認した。ここで、溶液にムラが無く透明な液体を「均一透明」と評価した。また、溶液にムラは無いが、濁っている状態を「均一濁り」と評価した。また、溶液が二層に分離している状態を「液分離」と評価した。 The state of the polymerization solution was visually confirmed after standing for 14 days at room temperature after polymerization. Here, the liquid with no unevenness in the solution was evaluated as “uniformly transparent”. Moreover, although there was no nonuniformity in the solution, the cloudy state was evaluated as “uniform turbidity”. The state where the solution was separated into two layers was evaluated as “liquid separation”.
フィルム化した際の内部の相分離状態は、重合溶液をガラス板上へドクターブレードによって流延し、強制対流式オーブンによって100℃10分で乾燥させた。このとき、激しい液分離が生じて流延できない場合を「成膜不可」と評価した。乾燥後、減圧オーブンによって200℃で1時間ベークした。得られたフィルムをガラス板から剥がして、液体窒素中で凍結させた後、断面を切って、金属顕微鏡、及び走査型電子顕微鏡(SEM)によって観察した。このとき、膜が柔らかすぎてガラス基板から剥がすことができなかった場合を「剥離不可」と評価した。 When the film was formed, the internal phase separation state was such that the polymerization solution was cast onto a glass plate with a doctor blade and dried in a forced convection oven at 100 ° C. for 10 minutes. At this time, a case where severe liquid separation occurred and casting was impossible was evaluated as “film formation impossible”. After drying, it was baked at 200 ° C. for 1 hour in a vacuum oven. The obtained film was peeled off from the glass plate and frozen in liquid nitrogen, then the cross section was cut and observed with a metallographic microscope and a scanning electron microscope (SEM). At this time, the case where the film was too soft to be peeled off from the glass substrate was evaluated as “unpeelable”.
相分離構造の観察は、SEMによって断面観察ができた試料は、エネルギー分散型蛍光X線分析装置(EXD)によって、スポット元素分析を行った。ケイ素をモニターすることで、相分離を形成している相がシロキサンPIか芳香族PIか判断した。 The phase separation structure was observed by spot element analysis using an energy dispersive X-ray fluorescence analyzer (EXD) for a sample whose cross section could be observed by SEM. By monitoring silicon, it was determined whether the phase forming the phase separation was siloxane PI or aromatic PI.
タックは、200℃で1時間ベークして得られたフィルムをガラス面へ張り、その密着の程度を0〜5の6段階で評価した。0は全くタックが無い状態、5はタックが非常に強い状態を示し、その間を数値で評価した。 Tack stretched the film obtained by baking at 200 degreeC for 1 hour to the glass surface, and evaluated the adhesion | attachment degree in 6 steps, 0-5. 0 indicates no tack at all, and 5 indicates a very strong tack, and the value between them is evaluated numerically.
表4に、これらの評価結果を示す。また、図6〜8は、それぞれ実施例1のフィルムの金属顕微鏡写真、SEM写真、及び相分離構造の模式図である。また、図9〜11は、それぞれ実施例2のフィルムの金属顕微鏡写真、SEM写真、及び相分離構造の模式図である。 Table 4 shows the evaluation results. 6 to 8 are schematic diagrams of a metal micrograph, an SEM photograph, and a phase separation structure of the film of Example 1, respectively. Moreover, FIGS. 9-11 is the schematic diagram of the metal micrograph of a film of Example 2, a SEM photograph, and a phase-separation structure, respectively.
比較例1のような従来のポリマーブレンドでは、本反応系のような場合、瞬時に液分離が生じてしまい流延による成膜が不可能であった。また、合成例1のホモポリイミド樹脂は、γ−ブチロラクトン溶媒で固形分濃度が80%以上であり、印刷特性が優れることが期待されたが、膜が柔らかく、ガラス転移温度が室温を下回るため、フィルム化が困難であった。また、合成例2のホモポリイミド樹脂は、ガラス転移温度が高く、弾性率も高いため、FPCのカバーレイとして使用した場合、反発力の増大が懸念される。 In the case of the conventional polymer blend as in Comparative Example 1, in the case of this reaction system, liquid separation occurs instantaneously and film formation by casting is impossible. Further, the homopolyimide resin of Synthesis Example 1 was expected to have a solid content concentration of 80% or more in a γ-butyrolactone solvent and excellent printing characteristics, but the film was soft and the glass transition temperature was below room temperature. Filming was difficult. Moreover, since the homopolyimide resin of Synthesis Example 2 has a high glass transition temperature and a high elastic modulus, there is a concern about an increase in repulsive force when used as an FPC coverlay.
比較例2は、ポリイミド樹脂成分のα−ODPAと、シロキサン及びBAPPとをランダム共重合させたものであるため、フィルム化が可能であったが、両ポリイミド樹脂の性質が平均化され、タック性も高くなかった。 Since Comparative Example 2 was obtained by random copolymerization of α-ODPA, which is a polyimide resin component, and siloxane and BAPP, it was possible to form a film, but the properties of both polyimide resins were averaged and tackiness was improved. It was not expensive.
実施例1〜3、及び比較例2は、ポリイミド樹脂を構成する全モノマーの構成比は同じであるが、重合溶液の状態、フィルムの相分離状態、タック性が異なることが分かった。すなわち、実施例1〜3では、比較例2のランダム共重合体では見られない特性(タック性の増加など)が発現した。これは、末端活性基を残しつつ、異種ポリマーを形成させ、両ポリマーを重合させるブロック操作によって相分離構造を変化させた結果であると考えられる。 In Examples 1 to 3 and Comparative Example 2, the composition ratio of all monomers constituting the polyimide resin was the same, but it was found that the state of the polymerization solution, the phase separation state of the film, and the tackiness were different. That is, in Examples 1 to 3, characteristics (such as increased tackiness) that were not found in the random copolymer of Comparative Example 2 were developed. This is considered to be a result of changing the phase separation structure by a block operation in which a heterogeneous polymer is formed and both polymers are polymerized while leaving a terminal active group.
例えば、表1に示すポリイミドAの数平均分子量において、4000以上の数平均分子量が大きくなるに伴い、タック力が向上した。また、図6〜8に示す実施例1の相分離構造と、図9〜11に示す実施例2の相分離構造とから、実施例1の方が海島構造における芳香族ポリイミドの島が小さく、タック力が大きいことが分かった。 For example, in the number average molecular weight of polyimide A shown in Table 1, the tack force improved as the number average molecular weight of 4000 or more increased. Further, from the phase separation structure of Example 1 shown in FIGS. 6 to 8 and the phase separation structure of Example 2 shown in FIGS. 9 to 11, the island of aromatic polyimide in the sea-island structure is smaller in Example 1, It turns out that tack power is large.
[スクリーン印刷性]
図12は、スクリーン印刷のテストパターンを示す模式図である。固形分濃度60%の実施例3のポリイミド樹脂ワニスにチキソトロピー調整剤(日本アエロジル社製、アエロジルRY200)を10phr添加した。これを、スペース400μm、PIライン600μmの間隔でコーティング後、100℃で10分間乾燥させた。光学顕微鏡で観察したところ、スクリーン印刷性が良好であることが分かった。
[Screen printability]
FIG. 12 is a schematic diagram showing a screen printing test pattern. To the polyimide resin varnish of Example 3 having a solid concentration of 60%, 10 phr of a thixotropy adjusting agent (Nippon Aerosil Co., Ltd., Aerosil RY200) was added. This was coated at intervals of 400 μm space and 600 μm PI line, and then dried at 100 ° C. for 10 minutes. Observation with an optical microscope revealed that the screen printability was good.
同様に、固形分濃度55%の実施例4のポリイミド樹脂ワニス、および固形分濃度60%の実施例5のポリイミド樹脂ワニスへ、それぞれチキソトロピー調整剤(日本アエロジル社製、アエロジルRY200)を15phr、消泡剤(信越化学社製、FA−600)を175ppm添加し、スクリーン印刷性を確認したところ実施例3と比較して同等の良好な印刷性を確認できた。 Similarly, 15 phr of thixotropic modifier (Aerosil RY200, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) was applied to the polyimide resin varnish of Example 4 having a solid content concentration of 55% and the polyimide resin varnish of Example 5 having a solid content concentration of 60%. When 175 ppm of a foaming agent (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., FA-600) was added and the screen printability was confirmed, the same good printability as in Example 3 was confirmed.
Claims (7)
一般式(1)〜(3)から選ばれる少なくとも1種の酸二無水物と、一般式(5)で示されるジアミノシロキサンとを反応させ、酸無水物基又はアミノ基からなる第2活性末端基を有する少なくとも1種のソフトセグメントを合成し、
前記第1活性末端基を有する少なくとも1種のハードセグメントと、前記第2活性末端基を有する少なくとも1種のソフトセグメントとをイミド化させるポリイミド樹脂の製造方法。
A second active terminal comprising an acid anhydride group or an amino group by reacting at least one acid dianhydride selected from general formulas (1) to (3) with a diaminosiloxane represented by general formula (5). Synthesizing at least one soft segment having a group;
A method for producing a polyimide resin, wherein at least one hard segment having the first active terminal group and at least one soft segment having the second active terminal group are imidized.
一般式(1)〜(3)から選ばれる少なくとも1種の酸二無水物と、一般式(4)、(5)から選ばれる少なくとも1種のジアミンとを反応させ、酸無水物基又はアミノ基からなる第2活性末端基を有する少なくとも1種のセグメントを合成し、
前記第1活性末端基を有する少なくとも1種のセグメントと、前記第2活性末端基を有する少なくとも1種のセグメントとをイミド化させるポリイミド樹脂の製造方法。
At least one acid dianhydride selected from the general formulas (1) to (3) and at least one diamine selected from the general formulas (4) and (5) are reacted to form an acid anhydride group or amino group. Synthesizing at least one segment having a second active end group of groups;
A method for producing a polyimide resin, wherein at least one segment having the first active terminal group and at least one segment having the second active terminal group are imidized.
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