JP2012062344A - Polyimide precursor, polyimide resin, and use thereof - Google Patents

Polyimide precursor, polyimide resin, and use thereof Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polyimide resin excellent in solubility to an organic solvent, heat resistance, dimensional stability and transparency; a coating resin solution containing the polyimide resin; and TFT substrate, a flexible display substrate and an electronic device material using a coating film formed from the solution.SOLUTION: The polyimide precursor with a specific structure and the polyimide resin can be obtained by copolymerizing a diamine with a specific structure having a trifluoromethyl group, a tetracarboxylic acid dianhydride with a specific structure having a trifluoromethyl group and an aromatic tetracarboxylic acid dianhydride not containing fluorine.

Description

本発明は、高い透明性を有し、耐熱性および寸法安定性に優れたフィルムを与えるポリイミド樹脂に関する。特に、有機溶媒に可溶であり、透明性、耐熱性および寸法安定性に対する要求が高い製品あるいは部材を形成する材料(例えば、画像表示装置のガラス代替フィルムなど)として好適に利用できるポリイミド樹脂、コーティング用樹脂溶液および、それからなる光学フィルム、透明基板に関する。   The present invention relates to a polyimide resin that provides a film having high transparency and excellent heat resistance and dimensional stability. In particular, a polyimide resin that is soluble in an organic solvent and can be suitably used as a material (eg, a glass substitute film for an image display device) that forms a product or member that has high requirements for transparency, heat resistance, and dimensional stability, The present invention relates to a coating resin solution, an optical film comprising the same, and a transparent substrate.

近年、液晶や有機EL、電子ペーパー等のディスプレイや、太陽電池、タッチパネル等のエレクトロニクスの急速な進歩に伴い、デバイスの薄型化や軽量化、更には、フレキシブル化が要求されている。そこでガラス基板に変えて、薄型化、軽量化、フレキシブル化が可能なプラスチックフィルム基板が検討されている。   In recent years, with rapid advances in displays such as liquid crystal, organic EL and electronic paper, and electronics such as solar cells and touch panels, devices are required to be thinner and lighter, and more flexible. Therefore, instead of a glass substrate, a plastic film substrate that can be made thinner, lighter, and flexible has been studied.

これらのデバイスには基板上に様々な電子素子、例えば、薄膜トランジスタや透明電極等が形成されているが、これらの電子素子の形成には高温プロセスが必要である。しかしながら、プラスチックフィルムは、耐熱性、高温での寸法安定性が低いため、製造工程において反りなどの熱変形が生じやすく、位置あわせが困難になり、また電気素子が破壊されてしまう恐れがあった。   In these devices, various electronic elements such as a thin film transistor and a transparent electrode are formed on a substrate. However, a high temperature process is required to form these electronic elements. However, since plastic films have low heat resistance and low dimensional stability at high temperatures, thermal deformation such as warpage is likely to occur in the manufacturing process, making alignment difficult and possibly destroying electrical elements. .

更に、表示素子から発せられる光がプラスチックフィルム基板を通って出射されるような場合(例えば、ボトムエミッション型の有機ELなど)、プラスチックフィルム基板には透明性が必要となる。   Furthermore, when the light emitted from the display element is emitted through the plastic film substrate (for example, bottom emission type organic EL), the plastic film substrate needs to be transparent.

これらデバイス作製プロセスはバッチプロセスとロール・トゥ・ロールに分けられる。ロール・トゥ・ロールの作製プロセスを用いる場合には、新たな設備が必要となり、さらに回転と接触に起因するいくつかの問題を克服しなければならない。一方、バッチプロセスは、ガラス基板上にコーティング樹脂溶液を塗布、乾燥し、基板形成した後、剥がすというプロセスになる。そのため、現行TFT等のガラス基板用プロセス、設備を利用することができるため、コスト面で優位である。   These device fabrication processes are divided into a batch process and a roll-to-roll process. When using a roll-to-roll fabrication process, new equipment is required and several problems due to rotation and contact must be overcome. On the other hand, the batch process is a process in which a coating resin solution is applied on a glass substrate, dried, a substrate is formed, and then peeled off. For this reason, the glass substrate process and equipment such as the current TFT can be used, which is advantageous in terms of cost.

このような背景から、既存のバッチプロセス対応が可能で、耐熱性、寸法安定性および透明性の高いコーティングフィルムが得られるコーティング樹脂溶液の開発が強く望まれている。   From such a background, development of a coating resin solution that can be applied to an existing batch process and that can provide a coating film having high heat resistance, dimensional stability, and high transparency is strongly desired.

これらの要求を持たす材料としてポリイミドが検討されている。透明性の高いポリイミドを得ようとする場合、脂環式モノマーやフッ素置換基を含有する芳香族モノマーが一般に用いられている。しかし、脂環式モノマーを用いた場合、有機溶媒への可溶性は高くなるものの、耐熱性および寸法安定性の高いポリイミドを得ることができない。一方、フッ素置換基を含有するモノマー、例えば2,2'-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(以下、TFMBという場合がある)を用いた場合、高い耐熱性、寸法安定性、透明性および有機溶媒への可溶性が比較的高いポリイミドが得られる場合が多いが、全ての要求特性を十分に満足できるポリイミド樹脂は未だ開示されていない。   Polyimide has been studied as a material having these requirements. In order to obtain a highly transparent polyimide, an alicyclic monomer or an aromatic monomer containing a fluorine substituent is generally used. However, when an alicyclic monomer is used, a polyimide having high heat resistance and high dimensional stability cannot be obtained although the solubility in an organic solvent is increased. On the other hand, when a monomer containing a fluorine substituent such as 2,2′-bis (trifluoromethyl) benzidine (hereinafter sometimes referred to as TFMB) is used, high heat resistance, dimensional stability, transparency, and organic solvent In many cases, a polyimide having a relatively high solubility is obtained, but a polyimide resin that can sufficiently satisfy all the required characteristics has not been disclosed yet.

例えば、特許文献1及び特許文献2には、TFMBを使用したポリイミドの熱物性について記載されている。しかしながら、それ以外の物性の詳細は記載されていない。   For example, Patent Literature 1 and Patent Literature 2 describe the thermal properties of polyimide using TFMB. However, details of other physical properties are not described.

特許文献3には、TFMBを用いた可溶性ポリイミドの技術が開示されている。線熱膨張係数の記載はあるものの、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)に関する溶解性の記載のみであり、その他の溶剤への溶解性に関しては、何ら記載されていない。   Patent Document 3 discloses a soluble polyimide technique using TFMB. Although there is a description of the linear thermal expansion coefficient, it is only a description of the solubility with respect to N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and nothing is described with respect to the solubility in other solvents.

特許文献4には、下記式(9)で表されるテトラカルボン酸二無水物とTFMBからなるポリイミドが記載されている。   Patent Document 4 describes a polyimide composed of tetracarboxylic dianhydride represented by the following formula (9) and TFMB.

Figure 2012062344
Figure 2012062344

(式中、Aは酸素原子またはNH基を表す。)
式(9)でAが酸素であるポリエステル−イミドは有機溶剤への可溶性を有し、耐熱性および透明性は比較的高いものの、寸法安定性に課題を残している。また、式(9)でAがNH基であるポリアミド−イミドの場合は、耐熱性および寸法安定性は比較的高いものの、透明性に課題を残している。
(In the formula, A 1 represents an oxygen atom or an NH group.)
The polyester-imide in which A 1 is oxygen in the formula (9) has solubility in an organic solvent and has relatively high heat resistance and transparency, but has a problem in dimensional stability. Further, in the case of the polyamide-imide in which A 1 is NH group in the formula (9), although heat resistance and dimensional stability are relatively high, problems remain in transparency.

上述のように、コーティング用樹脂として好適に使用できる有機溶媒への可溶性、実用上求められる耐熱性、寸法安定性および透明性を合わせ持つ材料はこれまでに開示されていない。   As described above, a material having both solubility in an organic solvent that can be suitably used as a coating resin, heat resistance required in practical use, dimensional stability, and transparency has not been disclosed so far.

米国特許5071997U.S. Pat. 米国特許5194579US Pat. No. 5,194,579 特表平8−511812Special table flat 8-511812 特開2010−106225JP 2010-106225 A

本発明は、有機溶媒への可溶性、耐熱性、寸法安定性および透明性に優れたポリイミド樹脂、該ポリイミド樹脂を含有するコーティング樹脂溶液、およびそれにより形成したコーティングフィルムを用いたTFT基板、フレキシブルディスプレイ基板、電子デバイス材料を提供することである。   The present invention relates to a polyimide resin excellent in solubility in an organic solvent, heat resistance, dimensional stability and transparency, a coating resin solution containing the polyimide resin, and a TFT substrate and a flexible display using the coating film formed thereby. It is to provide a substrate and an electronic device material.

前記問題を鑑み、鋭意研究を重ねた結果、下記式(8)であらわされるポリイミド樹脂が上記要求特性を同時に満足する優れた特性を示すことから、前記産業分野において有益な材料となることを見出し、本発明を完成するに至った。   In view of the above problems, as a result of intensive research, the polyimide resin represented by the following formula (8) exhibits excellent characteristics that satisfy the above required characteristics at the same time, and is found to be a useful material in the industrial field. The present invention has been completed.

Figure 2012062344
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(式(8)中、XとZは下記式(2)〜(4)から選ばれる2価のフッ素含有芳香族基を表し、XとZは同一であっても異なってもよい。Yはフッ素を含まない4価の芳香族基を表す。Rは水素原子、シリル基、炭素原子数1〜12の直鎖状または分岐状アルキル基のいずれかの基を表し、これらが混在してもよい。また、mとnはそれぞれの構造単位のモル分率を表し、m+n=1、0.5≦m≦0.9、0.5≧n≧0.1を満たす。) (In the formula (8), X and Z represent a divalent fluorine-containing aromatic group selected from the following formulas (2) to (4), and X and Z may be the same or different. Represents a tetravalent aromatic group containing no fluorine, R represents a hydrogen atom, a silyl group, or a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, M and n represent the molar fraction of each structural unit, and m + n = 1, 0.5 ≦ m ≦ 0.9, and 0.5 ≧ n ≧ 0.1.

Figure 2012062344
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即ち本発明の要旨は以下に示すものである。
1.下記式(1)で表される繰り返し単位を含むポリイミド前駆体。
That is, the gist of the present invention is as follows.
1. The polyimide precursor containing the repeating unit represented by following formula (1).

Figure 2012062344
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(式(1)中、XとZは下記式(2)〜(4)から選ばれる2価のフッ素含有芳香族基を表し、XとZは同一であっても異なってもよい。Yはフッ素を含まない4価の芳香族基を表す。Rは水素原子、シリル基、炭素原子数1〜12の直鎖状または分岐状アルキル基のいずれかの基を表し、これらが混在してもよい。また、mとnはそれぞれの構造単位のモル分率を表し、m+n=1、0.5≦m≦0.9、0.5≧n≧0.1を満たす。) (In the formula (1), X and Z represent a divalent fluorine-containing aromatic group selected from the following formulas (2) to (4), and X and Z may be the same or different. Represents a tetravalent aromatic group containing no fluorine, R represents a hydrogen atom, a silyl group, or a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, M and n represent the molar fraction of each structural unit, and m + n = 1, 0.5 ≦ m ≦ 0.9, and 0.5 ≧ n ≧ 0.1.

Figure 2012062344
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2.上記式(1)中、Yが下記式(5)〜(7)から選ばれる4価の芳香族基であることを特徴とする上記1に記載のポリイミド前駆体。 2. In said formula (1), Y is a tetravalent aromatic group chosen from following formula (5)-(7), The polyimide precursor of said 1 characterized by the above-mentioned.

Figure 2012062344
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3.下記式(8)で表される繰り返し単位を含むポリイミド樹脂。 3. Polyimide resin containing the repeating unit represented by following formula (8).

Figure 2012062344
Figure 2012062344

(式(8)中、XとZは下記式(2)〜(4)から選ばれる2価のフッ素含有芳香族基を表し、XとZは同一であっても異なってもよい。Yはフッ素を含まない4価の芳香族基を表す。Rは水素原子、シリル基、炭素原子数1〜12の直鎖状または分岐状アルキル基のいずれかの基を表し、これらが混在してもよい。また、mとnはそれぞれの構造単位のモル分率を表し、m+n=1、0.5≦m≦0.9、0.5≧n≧0.1を満たす。) (In the formula (8), X and Z represent a divalent fluorine-containing aromatic group selected from the following formulas (2) to (4), and X and Z may be the same or different. Represents a tetravalent aromatic group containing no fluorine, R represents a hydrogen atom, a silyl group, or a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, M and n represent the molar fraction of each structural unit, and m + n = 1, 0.5 ≦ m ≦ 0.9, and 0.5 ≧ n ≧ 0.1.

Figure 2012062344
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4.上記式(8)中、Yが下記式(5)〜(7)から選ばれる4価の芳香族基であることを特徴とする上記3に記載のポリイミド樹脂。 4). In said formula (8), Y is a tetravalent aromatic group chosen from following formula (5)-(7), The polyimide resin of said 3 characterized by the above-mentioned.

Figure 2012062344
Figure 2012062344

5.化学イミド化されたことを特徴とする上記3また4記載のポリイミド樹脂。
6.上記3〜5のいずれか1項に記載のポリイミド樹脂と、有機溶媒を含有し、該ポリイミド樹脂の固形分濃度が1重量%以上であることを特徴とするコーティング用樹脂溶液。
7.上記6に記載のコーティング用樹脂溶液を基板上に塗布、乾燥して形成することを特徴とするコーティングフィルム。
8.上記7に記載のコーティングフィルムからなることを特徴とするTFT基板。
9.上記7に記載のコーティングフィルムからなることを特徴とするフレキシブルディスプレイ基板。
10.上記7に記載のコーティングフィルムを含むことを特徴とする電子デバイス材料。
5. 5. The polyimide resin as described in 3 or 4 above, which is chemically imidized.
6). 6. A coating resin solution comprising the polyimide resin according to any one of 3 to 5 above and an organic solvent, wherein the polyimide resin has a solid content concentration of 1% by weight or more.
7). 7. A coating film formed by applying and drying the coating resin solution described in 6 above on a substrate.
8). A TFT substrate comprising the coating film as described in 7 above.
9. 8. A flexible display substrate comprising the coating film as described in 7 above.
10. 8. An electronic device material comprising the coating film as described in 7 above.

本発明に係るポリイミド樹脂は種々の有機溶媒に可溶であり、該ポリイミド樹脂を含む樹脂溶液を用いて形成したコーティングフィルムは、耐熱性、寸法安定性、透明性に優れたものになっている。そのため、TFT基板、フレキシブルディスプレイ基板、電子デバイス材料に好適に用いることができるという効果を奏する。また本発明のコーティング樹脂は、既存のガラス基板用プロセス、設備を利用することができるため、コスト面で優位である。   The polyimide resin according to the present invention is soluble in various organic solvents, and the coating film formed using a resin solution containing the polyimide resin has excellent heat resistance, dimensional stability, and transparency. . Therefore, there exists an effect that it can be used suitably for a TFT substrate, a flexible display substrate, and an electronic device material. Moreover, since the coating resin of this invention can utilize the existing process and equipment for glass substrates, it is advantageous in terms of cost.

<テトラカルボン酸二無水物の製造方法>
本発明で用いるテトラカルボン酸二無水物の製造方法は特に限定されず、公知の方法を適用することができる。一例として、式(10)であらわされるテトラカルボン酸二無水物(以下、TABDという場合がある)の製造方法について説明する。
<Method for producing tetracarboxylic dianhydride>
The manufacturing method of the tetracarboxylic dianhydride used by this invention is not specifically limited, A well-known method is applicable. As an example, a method for producing a tetracarboxylic dianhydride (hereinafter sometimes referred to as TABD) represented by the formula (10) will be described.

Figure 2012062344
Figure 2012062344

その原料となる式(11)で表される4,4‘−ヒドロキシ−2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル(以下、DHTFMBという場合がある)およびトリメリット酸無水物誘導体を用いエステル化反応を行う。   Esters using 4,4′-hydroxy-2,2′-bis (trifluoromethyl) biphenyl (hereinafter sometimes referred to as DHTFMB) represented by the formula (11) and trimellitic anhydride derivative as the raw material Perform the chemical reaction.

Figure 2012062344
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この際、適用できる方法として、例えば、DHTFMBのヒドロキシ基とトリメリット酸無水物のカルボキシル基を高温で直接脱水反応させるか、あるいはDHTFMBのジアセテート化体とトリメリット酸無水物とを高温で反応させて脱酢酸してエステル化する方法(エステル交換法)、トリメリット酸無水物のカルボキシル基をハライドに変換し、これとDHTFMBとを脱酸素剤(塩基)の存在下で反応させる方法(酸ハライド法)、トシルクロリド/N,N−ジメチルホルムアミド/ピリジン混合物を用いてトリメリット酸無水物中のカルボキシル基を活性化してエステル化する方法等が挙げられる。上述の方法の中でも酸ハライド法が経済性、反応性の点で好ましく適用できる。   In this case, for example, the DHTFMB hydroxy group and trimellitic anhydride carboxyl group can be directly dehydrated at high temperature, or the DHTFMB diacetate and trimellitic anhydride can be reacted at high temperature. Deaceticating and esterifying (transesterification method), converting the carboxyl group of trimellitic anhydride to a halide, and reacting this with DHTFMB in the presence of an oxygen scavenger (base) (acid) Halide method), a method of activating and carboxylating a carboxyl group in trimellitic anhydride using a tosyl chloride / N, N-dimethylformamide / pyridine mixture, and the like. Among the above-mentioned methods, the acid halide method can be preferably applied in terms of economy and reactivity.

以下に本発明に用いるTABDの酸クロライド法による製造方法について具体的に説明する。まず、トリメリット酸無水物クロリド(A[mol])を溶媒に溶解し、セプタムキャップで密栓する。この溶液に、DHTFMB(A/2[mol])および適当量の塩基(脱酸剤)を同一溶媒に溶解したものをシリンジまたは滴下ロートにてゆっくり滴下する。滴下終了後、反応混合物を24時間撹拌する。合成に用いた溶媒に対する目的物の溶解度が高い場合は、反応混合物からまず生成した塩酸塩を濾別し、濾液をエバポレーターで溶媒留去し、100〜200℃で24時間真空乾燥して粉末状の粗生成物を得る。目的物の溶解度が低い場合には、目的物と塩酸塩の混合物を濾別し、これを大量の水で洗浄して塩酸塩のみ溶解除去する。次に一部洗浄工程で加水分解を受けた素生成物を100〜200℃で真空乾燥して閉環処理する。このようにして得られた粗生成物を適当な溶媒で再結晶、洗浄、加熱真空乾燥工程を経て重合に供することができる高純度のTABDが得られる。   The production method of TABD used in the present invention by the acid chloride method will be specifically described below. First, trimellitic anhydride chloride (A [mol]) is dissolved in a solvent and sealed with a septum cap. To this solution, DHTFMB (A / 2 [mol]) and an appropriate amount of a base (deoxidizing agent) dissolved in the same solvent are slowly dropped with a syringe or a dropping funnel. After the addition is complete, the reaction mixture is stirred for 24 hours. When the solubility of the target compound in the solvent used in the synthesis is high, first the produced hydrochloride is filtered off from the reaction mixture, and the filtrate is evaporated by an evaporator and dried in a vacuum at 100 to 200 ° C. for 24 hours to form a powder. To obtain a crude product. When the solubility of the target product is low, the mixture of the target product and hydrochloride is filtered off and washed with a large amount of water to dissolve and remove only the hydrochloride. Next, the elementary product that has undergone hydrolysis in the partial washing step is vacuum-dried at 100 to 200 ° C. and subjected to ring-closing treatment. The crude product thus obtained is subjected to recrystallization, washing and heating / vacuum drying steps with an appropriate solvent to obtain high purity TABD.

この反応の際、使用可能な溶媒としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ピコリン、ピリジン、アセトン、クロロホルム、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、ジメチルスルホキシド、γ―ブチロラクトン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,2−ジメトキシエタン−ビス(2−メトキシエチル)エーテル等の非プロトン性溶媒、およびフェノール、o−m−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、o−クロロフェノール、m−クロロフェノール、p−クロロフェノール等のプロトン性溶媒が挙げられる。これらの溶媒は単独でも、2種類以上を混合して用いてもよい。反応試薬の溶解性、留去のしやすさの観点から酢酸エチルおよびテトラヒドロフランが好適に使用される。   In this reaction, usable solvents include methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane, picoline, pyridine, acetone, chloroform, toluene, xylene, dichloromethane, 1 , 2-dichloroethane, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, hexamethylphosphoramide, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, 1,3 -Aprotic solvents such as dimethyl-2-imidazolidinone, 1,2-dimethoxyethane-bis (2-methoxyethyl) ether, and phenol, om-cresol, m-cresol, p-cresol, o- Chlorophenol, m-chlorophenol, p Protic solvents such as chloro phenol. These solvents may be used alone or in combination of two or more. Ethyl acetate and tetrahydrofuran are preferably used from the viewpoint of solubility of the reaction reagent and easiness of distillation.

上記エステル化反応は、−10〜50℃で行われるが、より好ましくは0〜30℃で行われる。反応温度が50℃よりも高いと一部副反応が起こり、収率が低下する恐れがあり、好ましくない。   Although the said esterification reaction is performed at -10-50 degreeC, More preferably, it is performed at 0-30 degreeC. If the reaction temperature is higher than 50 ° C., some side reactions occur, which may reduce the yield, which is not preferable.

上記エステル化反応は、溶質濃度5〜50重量%の範囲で行われる。副反応の制御、沈殿の濾過工程を考慮して、好ましくは10〜40重量%の範囲で行われる。   The esterification reaction is performed in a solute concentration range of 5 to 50% by weight. In consideration of control of side reaction and filtration step of precipitation, it is preferably carried out in the range of 10 to 40% by weight.

上記エステル化反応により生成した沈殿物は、脱酸剤としてピリジンを使用した場合、水溶性のピリジン塩酸塩を含んでいる。例えば溶媒としてテトラヒドロフランを用いた場合、ピリジン塩酸塩はほとんど溶解しないため、反応溶液を濾過するだけで、塩酸塩をほぼ完全に分離することができる。通常、目的物の溶解度が高い場合、目的物は濾液中に溶解しているので、濾液から溶媒を留去し、適当な溶媒から再結晶するだけで高収率で十分純度の高い目的物が得られるが、痕跡量の塩素成分を分離除去するために、目的物をクロロホルムや酢酸エチル等に再溶解し、分液ロートを用いて有機層を水洗する方法や、沈殿物を単に十分水洗する方法を用いることも可能である。塩酸塩の除去は洗浄液を1%硝酸銀水溶液を用いて塩化銀の白色沈殿の精製の有無をもって、容易に判断することができる。水洗操作の際、該エステル基含有テトラカルボン酸二無水物が一部加水分解を受けて、ジカルボン酸に変化するが、80〜250℃、好ましくは120〜200℃で真空乾燥することで、一部加水分解してジカルボン酸が生成しても容易に脱水閉環して酸無水物に戻すことができる。また有機酸の酸無水物と処理する方法も適用可能である。この際使用可能な有機酸の酸無水物としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水マレイン酸、無水フタル酸などが挙げられるが、除去の容易さの点で無水酢酸が好適に用いられる。   The precipitate produced by the esterification reaction contains water-soluble pyridine hydrochloride when pyridine is used as a deoxidizing agent. For example, when tetrahydrofuran is used as a solvent, pyridine hydrochloride hardly dissolves, and the hydrochloride can be separated almost completely only by filtering the reaction solution. Usually, when the solubility of the target product is high, the target product is dissolved in the filtrate, so that the target product with high yield and sufficient purity can be obtained simply by distilling off the solvent from the filtrate and recrystallization from an appropriate solvent. Although it can be obtained, in order to separate and remove trace amounts of chlorine components, the target product is redissolved in chloroform, ethyl acetate, etc., and the organic layer is washed with water using a separatory funnel, or the precipitate is washed thoroughly with water. It is also possible to use a method. The removal of the hydrochloride can be easily judged by the presence or absence of purification of the white precipitate of silver chloride using a 1% silver nitrate aqueous solution as the washing solution. During the washing operation, the ester group-containing tetracarboxylic dianhydride is partially hydrolyzed to be converted into dicarboxylic acid, but is vacuum-dried at 80 to 250 ° C, preferably 120 to 200 ° C. Even if a dicarboxylic acid is produced by partial hydrolysis, it can be easily dehydrated and closed to return to an acid anhydride. A method of treating with an acid anhydride of an organic acid is also applicable. Examples of the acid anhydride of the organic acid that can be used in this case include acetic anhydride, propionic anhydride, maleic anhydride, and phthalic anhydride, and acetic anhydride is preferably used from the viewpoint of easy removal.

<ポリイミド前駆体の重合>
本発明の下記式(1)で表されるポリイミド前駆体中、
<Polymerization of polyimide precursor>
In the polyimide precursor represented by the following formula (1) of the present invention,

Figure 2012062344
Figure 2012062344

XとZは下記式(2)〜(4)から選択され、XとZは同一であっても異なっていてもよい。同一である方が製造面の制御は容易である。   X and Z are selected from the following formulas (2) to (4), and X and Z may be the same or different. If they are the same, control of the manufacturing surface is easier.

Figure 2012062344
Figure 2012062344

また、式(1)中のYはフッ素を含まない4価の芳香族基であり、製造の際に使用する芳香族テトラカルボン酸二無水物の残基である。使用可能な芳香族テトラカルボン酸二無水物としてはフッ素を含有しないという点以外、特に限定されないが、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビ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酸二無水物、2,2’−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン酸二無水物、ハイドロキノンビス(トリメリテートアンハイドライド)、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物等が例示される。中でも剛直な構造を有するものが好ましく、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物が特に好適に使用される。つまり、Yは下記式(5)〜(7)で表される4価の芳香族基であることがより好ましい。   Y in the formula (1) is a tetravalent aromatic group that does not contain fluorine, and is a residue of an aromatic tetracarboxylic dianhydride used in the production. The aromatic tetracarboxylic dianhydride that can be used is not particularly limited except that it does not contain fluorine, but pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyl ether tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyl sulfone Tetracarboxylic dianhydride, 2,2'-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropanoic dianhydride, 2,2'-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propanoic dianhydride , Hydroquinone bis (trimellitate anhydride), 1,4,5,8-naphthalene tetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-naphthalene tetracarboxylic dianhydride Examples are things. Among them, those having a rigid structure are preferable, and pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride Is particularly preferably used. That is, Y is more preferably a tetravalent aromatic group represented by the following formulas (5) to (7).

Figure 2012062344
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上記X、Y、Zの組成構成とすることのより、最終的に得られるポリイミド樹脂の溶解性、耐熱性、寸法安定性および透明性が優れたものとなる。   By making the composition of X, Y and Z, the polyimide resin finally obtained has excellent solubility, heat resistance, dimensional stability and transparency.

式(1)中のRは水素原子、シリル基、炭素原子数1〜12の直鎖状または分岐状アルキル基のいずれかの基であり、これらが混在してもよい。Rは最終的に得られるポリイミド樹脂の物性に影響するものではなく、ポリイミド前駆体をイミド化してポリイミド樹脂を製造する際の反応制御のし易さ、分離精製のし易さといたった観点から選択すればよく、通常は全て水素原子である。   R in Formula (1) is any group of a hydrogen atom, a silyl group, and a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and these may be mixed. R does not affect the physical properties of the finally obtained polyimide resin, and is selected from the viewpoint of easy reaction control and ease of separation and purification when imidizing a polyimide precursor to produce a polyimide resin. Usually, all are hydrogen atoms.

更に、式(1)中のmとnは各構造単位のモル分率を表し、m+n=1、0.5≦m≦0.9、0.5≧n≧0.1を満たす。より好ましくは、0.6≦m≦0.8、0.4≧n≧0.2である。要すれば、mとnは共重合比率であり、製造に使用する2種のテトラカルボン酸二無水物の仕込みモル分率により調整することができる。mが0.5未満(nが0.5超)となると最終的に得られるポリイミド樹脂の溶解性が低くなる。mが0.9超(nが0.1未満)となると最終的に得られるポリイミド樹脂の溶解性は良好であるが熱寸法安定性が低下する。   Further, m and n in the formula (1) represent the mole fraction of each structural unit, and satisfy m + n = 1, 0.5 ≦ m ≦ 0.9, 0.5 ≧ n ≧ 0.1. More preferably, 0.6 ≦ m ≦ 0.8 and 0.4 ≧ n ≧ 0.2. If necessary, m and n are copolymerization ratios, which can be adjusted by the charged mole fraction of the two types of tetracarboxylic dianhydrides used in the production. When m is less than 0.5 (n is more than 0.5), the finally obtained polyimide resin has low solubility. When m exceeds 0.9 (n is less than 0.1), the finally obtained polyimide resin has good solubility, but the thermal dimensional stability decreases.

本発明の式(1)で表されるポリイミド前駆体の製造方法は特に限定されず、公知の方法を適用することができる。一例として、式(12)であらわされるポリイミド前駆体の製造方法について説明する。   The manufacturing method of the polyimide precursor represented by Formula (1) of this invention is not specifically limited, A well-known method is applicable. As an example, the manufacturing method of the polyimide precursor represented by Formula (12) is demonstrated.

Figure 2012062344
Figure 2012062344

まず、重合容器中にジアミンであるTFMBを重合溶媒に溶解する。このジアミン溶液に対して、TABDおよび2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物(以下、NTCDAという場合がある)の粉末を徐々に添加し、メカニカルスターラーを用い、−20〜100℃の範囲で、好ましくは20〜60℃の範囲で1〜72時間攪拌する。ここで、TABDのモル分率をm、NTCDAのモル分率をnとして、m+n=1、0.5≦m≦0.9、0.5≧n≧0.1を満たす。ジアミンのモル数とテトラカルボン酸二無水物のモル数(TABDとNTCDAのモル数の和)は実質的に等モルで仕込まれる。また重合の際の全モノマー濃度は5〜40重量%、好ましくは10〜30重量%である。このモノマー濃度範囲で重合を行うことにより均一で高重合度のポリイミド前駆体溶液を得ることができる。 上記モノマー濃度範囲よりも低濃度で重合を行うと、ポリイミド前駆体の重合度が十分高くならず、最終的に得られるポリイミド樹脂膜が脆弱になる恐れがあり、好ましくない。   First, TFMB, which is a diamine, is dissolved in a polymerization solvent in a polymerization vessel. To this diamine solution, TABD and 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride (hereinafter sometimes referred to as NTCDA) powder are gradually added, and −20 to 100 using a mechanical stirrer. Stir in the range of ° C, preferably in the range of 20-60 ° C for 1-72 hours. Here, m + n = 1, 0.5 ≦ m ≦ 0.9, and 0.5 ≧ n ≧ 0.1 are satisfied, where m is the TABD molar fraction and n is the NTCDA molar fraction. The number of moles of diamine and the number of moles of tetracarboxylic dianhydride (sum of the number of moles of TABD and NTCDA) are charged at substantially equal moles. The total monomer concentration during the polymerization is 5 to 40% by weight, preferably 10 to 30% by weight. By carrying out polymerization in this monomer concentration range, a polyimide precursor solution having a uniform and high degree of polymerization can be obtained. If the polymerization is performed at a concentration lower than the above monomer concentration range, the degree of polymerization of the polyimide precursor is not sufficiently high, and the finally obtained polyimide resin film may be brittle, which is not preferable.

重合溶媒としては特に限定されないが、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ヘキサメチルホスホルアミド、ジメチルスルホオキシド、γ−ブチロラクトン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,2−ジメトキシエタン-ビス(2−メトキシエチル)エーテル、テロラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ピコリン、ピリジン、アセトン、クロロホルム、トルエン、キシレン等の非プロトン性溶媒および、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、o−クロロフェノール、m−クロロフェノール、p−クロロフェノール等のプロトン性溶媒が使用可能である。またこれらの溶媒は単独でも、2種類以上混合して用いてもよい。   The polymerization solvent is not particularly limited, but N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, hexamethylphosphoramide, dimethylsulfoxide, γ- Butyrolactone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,2-dimethoxyethane-bis (2-methoxyethyl) ether, terahydrofuran, 1,4-dioxane, picoline, pyridine, acetone, chloroform, toluene, Aprotic solvents such as xylene and protic solvents such as phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, o-chlorophenol, m-chlorophenol, and p-chlorophenol can be used. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

<ポリイミド樹脂の製造方法>
本発明の下記式(8)で表されるポリイミド樹脂中、
<Production method of polyimide resin>
In the polyimide resin represented by the following formula (8) of the present invention,

Figure 2012062344
Figure 2012062344

XとZは式(2)〜(4)から選択され、XとZは同一であっても異なっていてもよい。また、Yはフッ素を含まない4価の芳香族基である。Yは式(5)〜(7)で表される4価の芳香族基であることがより好ましい。   X and Z are selected from the formulas (2) to (4), and X and Z may be the same or different. Y is a tetravalent aromatic group not containing fluorine. Y is more preferably a tetravalent aromatic group represented by formulas (5) to (7).

上記X、Y、Zの組成構成にすることのより、ポリイミド樹脂の溶解性、耐熱性、寸法安定性および透明性が優れたものとなる。   By making the composition of X, Y and Z, the solubility, heat resistance, dimensional stability and transparency of the polyimide resin are excellent.

更に、式(8)中のmとnは各構造単位のモル分率を表し、m+n=1、0.5≦m≦0.9、0.5≧n≧0.1を満たす。より好ましくは、0.6≦m≦0.8、0.4≧n≧0.2である。mが0.5未満(nが0.5超)となるとポリイミド樹脂の溶解性が低くなる。mが0.9超(nが0.1未満)となるとポリイミド樹脂の溶解性は良好であるが熱寸法安定性が低下する。   Furthermore, m and n in Formula (8) represent the mole fraction of each structural unit, and satisfy m + n = 1, 0.5 ≦ m ≦ 0.9, 0.5 ≧ n ≧ 0.1. More preferably, 0.6 ≦ m ≦ 0.8 and 0.4 ≧ n ≧ 0.2. When m is less than 0.5 (n is more than 0.5), the solubility of the polyimide resin is lowered. When m exceeds 0.9 (n is less than 0.1), the solubility of the polyimide resin is good, but the thermal dimensional stability decreases.

本発明の式(8)で表されるポリイミド樹脂は、上記の方法で得られたポリイミド前駆体の脱水閉環反応(イミド化反応)により製造することができる。イミド化反応には、熱イミド化や化学イミド化といった公知の方法を用いることができる。中でも、得られるポリイミド樹脂がより優れた寸法安定性を示す化学イミド化がより好ましい。   The polyimide resin represented by the formula (8) of the present invention can be produced by a dehydration ring-closing reaction (imidation reaction) of the polyimide precursor obtained by the above method. For the imidation reaction, a known method such as thermal imidization or chemical imidization can be used. Especially, the chemical imidation in which the obtained polyimide resin shows more excellent dimensional stability is more preferable.

例えば、熱イミド化の場合、ポリイミド前駆体の重合溶液をそのまま用いるか若しくは溶媒で適度に希釈した後、そのワニスを150〜230℃に加熱することで容易にイミド化することできる。この際イミド化の副生成物である水等を共沸留去するために、トルエンやキシレン等を添加しても差し支えない。また触媒としてγ−ピコリン等の塩基を添加することができる。得られたワニスを大量の水やメタノール等の貧溶媒中に滴下して析出させ、これを濾過しポリイミド樹脂を粉末として単離することもできる。   For example, in the case of thermal imidization, the polymerization solution of the polyimide precursor is used as it is or after being appropriately diluted with a solvent, and then the varnish can be easily imidized by heating to 150 to 230 ° C. At this time, toluene, xylene or the like may be added in order to azeotropically distill off water or the like which is a by-product of imidization. Further, a base such as γ-picoline can be added as a catalyst. The obtained varnish can be dropped and deposited in a large amount of poor solvent such as water or methanol, and this can be filtered to isolate the polyimide resin as a powder.

化学イミド化は、有機酸の酸無水物と有機3級アミンからなる脱水環化剤(化学イミド化剤)を用いて行うこともできる。例えば、ポリイミド前駆体ワニスをそのまま用いるか若しくは溶媒で適度に希釈後、これに脱水環化試剤を投入し、0〜100℃、好ましくは20〜60℃で0.5〜48時間攪拌することで容易にイミド化することができる。   The chemical imidization can also be performed using a dehydrating cyclization agent (chemical imidization agent) composed of an acid anhydride of an organic acid and an organic tertiary amine. For example, by using the polyimide precursor varnish as it is or after appropriately diluting with a solvent, a dehydration cyclization reagent is added thereto and stirred at 0 to 100 ° C., preferably 20 to 60 ° C. for 0.5 to 48 hours. It can be easily imidized.

その際に使用される有機酸の酸無水物としては、特に限定されず、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水マレイン酸、無水フタル酸等が使用可能であるが、コストおよび後処理のしやすさの観点から無水酢酸が好適に用いられる。また有機3級アミンとしては特に限定されず、ピリジン、1,5-ジメチルピリジン、β−ピコリン、γ−ピコリン、ルチジン、イソキノリン、トリエチルアミン、N,N−ジメチルアニリン等が使用可能である。   The acid anhydride of the organic acid used in that case is not particularly limited, and acetic anhydride, propionic anhydride, maleic anhydride, phthalic anhydride, etc. can be used, but the cost and ease of post-treatment are not limited. In view of the above, acetic anhydride is preferably used. The organic tertiary amine is not particularly limited, and pyridine, 1,5-dimethylpyridine, β-picoline, γ-picoline, lutidine, isoquinoline, triethylamine, N, N-dimethylaniline and the like can be used.

化学イミド化反応の際、脱水環化試薬中の酸無水物の使用量は、ポリイミド前駆体の理論脱水量の1〜10倍モルの範囲であることが好ましく、脱水環化試薬中の塩基性触媒の使用量は酸無水物に対して0.1〜2倍モルの範囲であることが好ましい。これらの範囲外で化学イミド化を行うとイミド化反応が完結しなかったり、反応溶液中にイミド化が未完結のポリイミド樹脂が析出してやはりイミド化が不十分となる恐れがある。   In the chemical imidation reaction, the amount of acid anhydride used in the dehydration cyclization reagent is preferably in the range of 1 to 10 times the theoretical dehydration amount of the polyimide precursor, and the basicity in the dehydration cyclization reagent is The amount of catalyst used is preferably in the range of 0.1 to 2 moles relative to the acid anhydride. If the chemical imidization is carried out outside these ranges, the imidation reaction may not be completed, or the imidization may not be completed in the reaction solution and the imidization may be insufficient.

イミド化完了後、反応溶液を大量の貧溶媒中に滴下してポリイミド樹脂を析出・洗浄して反応溶媒や、化学イミド化の場合は過剰な化学イミド化剤を除去した後、減圧乾燥してポリイミド樹脂の粉末を得ることができる。使用可能な貧溶媒としては、ポリイミド樹脂を溶解しなければよく、特に限定されないが、反応溶媒や化学イミド化剤との親和性および乾燥による除去のしやすさの観点から水、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール等が好適に用いられる。   After the imidization is completed, the reaction solution is dropped into a large amount of poor solvent to precipitate and wash the polyimide resin to remove the reaction solvent and, in the case of chemical imidization, the excess chemical imidizing agent, and then dried under reduced pressure. A polyimide resin powder can be obtained. The poor solvent that can be used is not particularly limited as long as it does not dissolve the polyimide resin, but water, methanol, ethanol, from the viewpoint of affinity with the reaction solvent and chemical imidizing agent and ease of removal by drying, n-propanol, isopropanol and the like are preferably used.

<コーティング溶液>
本発明のコーティング用樹脂溶液は、上記方法で得られたポリイミド樹脂と有機溶媒を含有し、ポリイミド樹脂の固形分濃度が1重量%以上である。1重量%未満ではコーティングによる均一な塗膜形成が困難となる。固形分濃度の好ましい範囲は、形成しようとする膜厚や、コーティング方式・コーティング機の仕様により求められる粘度範囲等により異なる。また、使用する溶媒への溶解度が固形分濃度の上限となる。このため、固形分濃度の好ましい範囲は一概には決められないが、3重量%〜20重量%が好ましい場合が多い。
<Coating solution>
The coating resin solution of the present invention contains the polyimide resin obtained by the above method and an organic solvent, and the solid content concentration of the polyimide resin is 1% by weight or more. If it is less than 1% by weight, it is difficult to form a uniform coating film by coating. The preferable range of the solid content concentration varies depending on the film thickness to be formed, the viscosity range required depending on the coating method and the specifications of the coating machine, and the like. Moreover, the solubility to the solvent to be used becomes an upper limit of solid content concentration. For this reason, although the preferable range of solid content concentration cannot be decided unconditionally, 3% by weight to 20% by weight is often preferable.

また、含有されるポリイミド樹脂の重量平均分子量は、特に制限されるものではないが、5,000〜2,000,000であることが好ましく、10,000〜1,000,000であることがさらに好ましく、50,000〜500,000であることがさらに好ましい。重量平均分子量が5,000以下であると、コーティングフィルムとした場合に十分な強度が得られにくい上、また寸法安定性が低下する傾向があるため、十分な寸法安定性が得られない場合がある。一方、2,000,000を超えると溶液粘度が高くなりすぎるため取扱いが難しくなる傾向がある。なお、上記重量平均分子量は、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)によるによるポリエチレングリコール換算の値のことをいう。   The weight average molecular weight of the contained polyimide resin is not particularly limited, but is preferably 5,000 to 2,000,000, and preferably 10,000 to 1,000,000. More preferably, it is 50,000-500,000. If the weight average molecular weight is 5,000 or less, sufficient strength cannot be obtained when a coating film is used, and dimensional stability tends to be reduced, so that sufficient dimensional stability may not be obtained. is there. On the other hand, if it exceeds 2,000,000, the solution viscosity becomes too high and the handling tends to be difficult. In addition, the said weight average molecular weight means the value of polyethyleneglycol conversion by size exclusion chromatography (SEC).

本発明に用いる有機溶媒は、本発明のポリイミド樹脂を溶解させる溶媒であれば特に限定されず、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等のケトン系溶媒、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサン等のエーテル系溶媒、N−メチル−2−ピロリドン等のピロリドン系溶媒、メチルジグライム、エチルジグライム、メチルトリグライム等のグリコールエーテル系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル等のエステル系溶媒、クロロホルム、ジクロロメタン等のハロゲン系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種類以上を混合しても良い。溶解性の観点から、アミド系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、ピロリドン系溶媒、グリコールエーテル系溶媒から少なくとも1つ選択されることが好ましい。溶解性に加えて、コーティング後の乾燥における溶媒除去のし易さを考慮に入れると、アミド系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒を単独、あるいは2種以上混合して使用することが好ましい。またポリイミド樹脂を溶解する範囲であれば、ポリイミド樹脂を溶解させにくい貧溶媒を混合溶媒として適時使用しても良い。   The organic solvent used in the present invention is not particularly limited as long as it dissolves the polyimide resin of the present invention. For example, amide solvents such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl Ketone solvents such as ketone, cyclohexanone and cyclopentanone, ether solvents such as 1,3-dioxolane and 1,4-dioxane, pyrrolidone solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, methyl diglyme and ethyl diglyme And glycol ether solvents such as methyltriglyme, ester solvents such as methyl acetate, ethyl acetate and isopropyl acetate, halogen solvents such as chloroform and dichloromethane, and aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene. These may be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of solubility, it is preferable to select at least one from an amide solvent, a ketone solvent, an ether solvent, a pyrrolidone solvent, and a glycol ether solvent. In consideration of the ease of solvent removal in drying after coating in addition to solubility, it is preferable to use an amide solvent, a ketone solvent, or an ether solvent alone or in admixture of two or more. Moreover, if it is a range which melt | dissolves a polyimide resin, you may use the poor solvent which cannot melt | dissolve a polyimide resin timely as a mixed solvent.

本発明のコーティング用樹脂溶液に、最終的に得られるポリイミド樹脂塗膜、コーティングフィルムの特性を損なわない範囲で、加工特性や各種機能性を付与するために、その他に様々な有機又は無機の低分子又は高分子化合物を配合してもよい。例えば、消泡剤、レベリング剤、界面活性剤、帯電防止剤、染料、顔料、可塑剤、微粒子、増感剤等が挙げられる。   In order to impart processing characteristics and various functionalities to the coating resin solution of the present invention as long as the properties of the finally obtained polyimide resin coating film and coating film are not impaired, various other organic or inorganic low You may mix | blend a molecule | numerator or a high molecular compound. Examples include antifoaming agents, leveling agents, surfactants, antistatic agents, dyes, pigments, plasticizers, fine particles, and sensitizers.

本発明のコーティング用樹脂溶液から、コーティングフィルムを製造する方法については特に限定されず、公知の方法により容易に製造することが出来る。例えば、本発明のコーティング用樹脂溶液を所定の基板上に塗布、乾燥することで、コーティングフィルムを形成することができる。塗布する基板としては、ガラス、SUS、シリコンウェハー、プラスチックフィルム等が使用されるがこれに限定されるものではない。特に、電子デバイスの基板材料として適用する場合においては、既存設備を利用することができるという観点から、塗布する基板がガラス、シリコンウェハーであることが好ましい。   The method for producing a coating film from the coating resin solution of the present invention is not particularly limited, and can be easily produced by a known method. For example, a coating film can be formed by applying and drying the coating resin solution of the present invention on a predetermined substrate. As the substrate to be applied, glass, SUS, silicon wafer, plastic film or the like is used, but is not limited thereto. In particular, when applied as a substrate material for an electronic device, the substrate to be applied is preferably a glass or silicon wafer from the viewpoint that existing equipment can be used.

上記のように、本発明のコーティングフィルムをガラス代替の電子デバイス材料として使用する場合においては、ガラス基板上に塗布、乾燥して、コーティングフィルムを製造することが好ましい。コーティングフィルムをガラスから剥離して、基板用コーティングフィルムとして使用しても良いし、ガラス/コーティングフィルム積層体の形態で、電子素子を形成した後、ガラスから剥離しても良い。本発明のコーティングフィルムは、ガラスに近い低い線熱膨張係数を示し、かつ反り等の熱変形が非常小さいという優れた寸法安定性と、300℃以上のプロセス温度に耐える高い耐熱性と、85%以上の全光線透過率を示し、400nmでの透過率が65%以上と着色が少なく、高い透明性を合わせ持つことから、これらの特性が有効とされる分野・製品、例えば、電子デバイス材料、TFT基板、フレキシブルディスプレイ基板に好適に使用することが可能である。さらには、ガラスが使用されている部分の代替材料とすることが可能である。   As mentioned above, when using the coating film of this invention as an electronic device material instead of glass, it is preferable to apply | coat and dry on a glass substrate, and to manufacture a coating film. The coating film may be peeled off from the glass and used as a coating film for a substrate, or may be peeled off from the glass after forming an electronic device in the form of a glass / coating film laminate. The coating film of the present invention exhibits a low coefficient of linear thermal expansion close to that of glass and has excellent dimensional stability that thermal deformation such as warpage is very small, high heat resistance that can withstand a process temperature of 300 ° C. or higher, and 85% Since it exhibits the above total light transmittance, the transmittance at 400 nm is 65% or less, and it has little transparency, and has high transparency, fields and products in which these characteristics are effective, for example, electronic device materials, It can be suitably used for a TFT substrate and a flexible display substrate. Furthermore, it can be used as an alternative material for the part where glass is used.

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、以下の例における物性値は、次の方法により測定した。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. The physical property values in the following examples were measured by the following methods.

<赤外吸収スペクトル>
フーリエ変換赤外分光光度計(日本分光社製FT−IR5300)を用い、KBr法にてテトラカルボン酸二無水物の赤外線吸収(FT−IR)スペクトルを測定した。またイミド化の完結を確認するためにポリイミド樹脂粉末および薄膜(約5μm厚)の赤外線吸収スペクトルを測定した。
<Infrared absorption spectrum>
Using a Fourier transform infrared spectrophotometer (FT-IR5300 manufactured by JASCO Corporation), an infrared absorption (FT-IR) spectrum of tetracarboxylic dianhydride was measured by the KBr method. In order to confirm the completion of imidization, infrared absorption spectra of the polyimide resin powder and the thin film (about 5 μm thick) were measured.

H−NMRスペクトル>
日本電子社製NMR分光光度計(ECP400)を用い、重水素化ジメチルスルホキシド中でテトラカルボン酸二無水物のH−NMRスペクトルを測定した。
<1 H-NMR spectrum>
A 1 H-NMR spectrum of tetracarboxylic dianhydride was measured in deuterated dimethyl sulfoxide using a JEOL NMR spectrophotometer (ECP400).

<示差走査熱量分析(融点および融解曲線)>
テトラカルボン酸二無水物の融点および融解曲線は、ブルカーエイエックス社製示差走査熱量分析装置(DSC3100)を用いて、窒素雰囲気中、昇温速度5℃/分で測定した。
<Differential scanning calorimetry (melting point and melting curve)>
The melting point and melting curve of tetracarboxylic dianhydride were measured using a differential scanning calorimeter (DSC3100) manufactured by Bruker Ax in a nitrogen atmosphere at a heating rate of 5 ° C./min.

<固有粘度>
ポリイミド前駆体およびポリイミド樹脂の0.5重量%溶液を、オストワルド粘度計を用いて30℃で測定した。
<Intrinsic viscosity>
A 0.5 wt% solution of the polyimide precursor and polyimide resin was measured at 30 ° C. using an Ostwald viscometer.

<線熱膨張係数:CTE>
ブルカーエイエックスエス社製熱機械分析装置(TMA4000)を用いて、熱機械分析により、試験片に一定荷重(膜厚1μm当たり0.5g)をかけ、昇温速度5℃/分における試験片の伸び値より、100〜200℃の範囲での平均値として、ポリイミドフィルムの線熱膨張係数を求めた。
<Linear thermal expansion coefficient: CTE>
Using a thermomechanical analyzer (TMA4000) manufactured by Bruker AXS, a constant load (0.5 g per 1 μm of film thickness) was applied to the test piece by thermomechanical analysis, and the test piece at a heating rate of 5 ° C./min. From the elongation value, the linear thermal expansion coefficient of the polyimide film was determined as an average value in the range of 100 to 200 ° C.

<ガラス転移温度:Tg>
ブルカーエイエックスエス社製熱機械分析装置(TMA4000)を用いて熱機械分析により、試験片に一定荷重(膜厚1μm当たり0.5g)をかけ、昇温速度5℃/分における試験片の伸び値を温度の関数として計測し、伸び−温度曲線(TMA曲線)において、試験片が急激に伸び始めた温度を2つの接線の交点より求め、ポリイミドフィルムのガラス転移温度(Tg)を決定した。
<Glass transition temperature: Tg>
By thermomechanical analysis using a Bruker AXS thermomechanical analyzer (TMA4000), a constant load (0.5 g per 1 μm of film thickness) was applied to the test piece, and the elongation of the test piece at a heating rate of 5 ° C./min. The value was measured as a function of temperature, and in the elongation-temperature curve (TMA curve), the temperature at which the test piece started to grow rapidly was determined from the intersection of the two tangents, and the glass transition temperature (Tg) of the polyimide film was determined.

<5%重量減少温度:T
ブルカーエイエックスエス社製熱重量分析装置(TG−DTA2000)を用いて、窒素中または空気中、昇温速度10℃/分での昇温過程において、ポリイミドフィルムの初期重量が5%減少した時の温度を測定した。
<5% weight loss temperature: T d 5 >
When the initial weight of the polyimide film is reduced by 5% in a temperature rising process at a heating rate of 10 ° C./min in nitrogen or air using a thermogravimetric analyzer (TG-DTA2000) manufactured by Bruker AXS The temperature of was measured.

<カットオフ波長(透明性)>
日本分光社製紫外可視分光光度計(V−530)を用いて、200nmから900nmの可視・紫外線透過率を測定した。透過率が0.5%以下となる波長(カットオフ波長)をフィルムの透明性の指標とした。
<Cutoff wavelength (transparency)>
Using a UV-visible spectrophotometer (V-530) manufactured by JASCO Corporation, the visible / ultraviolet transmittance from 200 nm to 900 nm was measured. The wavelength (cutoff wavelength) at which the transmittance was 0.5% or less was used as an index of the transparency of the film.

<光透過率(透明性)>
日本分光社製紫外可視分光光度計(V−530)を用いて、400nmにおける光透過率を測定した。
<Light transmittance (transparency)>
The light transmittance at 400 nm was measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer (V-530) manufactured by JASCO Corporation.

<複屈折:Δn、およびその波長分散>
アタゴ社製偏光子付アッベ屈折計(アッベ4T)を用いて、ポリイミドフィルムに平行な方向(nin)と垂直な方向(nout)の一定波長における屈折率(ナトリウムランプの波長589nmを測定し、これらの屈折率の差から複屈折(Δn=nin−nout)を求めた。
<Birefringence: Δn and its wavelength dispersion>
Using an Abbe refractometer with a polarizer (Abbe 4T) manufactured by Atago Co., Ltd., the refractive index at a certain wavelength in the direction parallel to the polyimide film (n in ) and the direction perpendicular to the polyimide film (n out ) (the wavelength 589 nm of the sodium lamp) The birefringence (Δn = n in −n out ) was determined from the difference between these refractive indexes.

<弾性率、破断伸び、破断強度>
エー・アンド・ディー社製引張試験機(テンシロンUTM−II)を用いて、ポリイミド試験片(3mm×30mm×20μm厚)について引張試験(延伸速度:8mm/分)を実施し、弾性率、破断伸びおよび破断強度を求めた。
<Elastic modulus, elongation at break, strength at break>
Using an A & D tensile tester (Tensilon UTM-II), a tensile test (stretching speed: 8 mm / min) was performed on a polyimide test piece (3 mm × 30 mm × 20 μm thickness), and the elastic modulus and fracture Elongation and breaking strength were determined.

<テトラカルボン酸二無水物の合成>
下記式(10)で表されるテトラカルボン酸二無水物(TABD)は、
<Synthesis of tetracarboxylic dianhydride>
Tetracarboxylic dianhydride (TABD) represented by the following formula (10) is

Figure 2012062344
Figure 2012062344

式(11)で表されるジオール(DHTFMB)とトリメリット酸無水物クロリドより合成した。   It was synthesized from a diol (DHTFMB) represented by the formula (11) and trimellitic anhydride chloride.

Figure 2012062344
Figure 2012062344

まずDHTFMBを以下のように合成した。2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)3.20g(10mmol)を500mLナス型フラスコに入れ、水100mLを加えて攪拌し、懸濁させた。これに濃塩酸24mL(100mmol)を加えて攪拌しA液とした。50mLナス型フラスコに亜硝酸ナトリウム1.38g(30mmol)を入れ、水8mLを加えて溶解し、B液とした。氷浴で冷却したA液に攪拌下B液をシリンジにてすばやく加えた。2時間攪拌後、未反応の亜硝酸ナトリウムを分解するために尿素0.1gを加え、更に30分攪拌し、C液とした。次に1L3つ口フラスコに燐酸7mLと水600mLを入れ、還流管を付けて窒素雰囲気中、120℃に加熱した。この水溶液中にC液をゆっくり加え、120℃で1時間還流して加水分解を行った。室温まで放冷後、生成物をジエチルエーテルで抽出し、エバポレーターで溶媒留去して橙色油状生成物を得た。これに水と活性炭を加えて脱色後、熱濾過し、エバポレーターで水を留去して薄黄色固体を得た。最後にシクロヘキサンにて再結晶・真空乾燥を行い、収率43%で白色結晶を得た。FT−IRスペクトルおよびH−NMRスペクトルから得られた生成物は式(2)で表される目的のジオール体であることが確認された。分析結果を以下に示す。 First, DHTFMB was synthesized as follows. 2.20 g (10 mmol) of 2,2′-bis (trifluoromethyl) benzidine (TFMB) was placed in a 500 mL eggplant-shaped flask, and 100 mL of water was added and stirred to suspend. To this, 24 mL (100 mmol) of concentrated hydrochloric acid was added and stirred to give A solution. A 50 mL eggplant-shaped flask was charged with 1.38 g (30 mmol) of sodium nitrite, and 8 mL of water was added to dissolve it to prepare a solution B. The solution B was quickly added to the solution A cooled in an ice bath with a syringe while stirring. After stirring for 2 hours, 0.1 g of urea was added to decompose unreacted sodium nitrite, and the mixture was further stirred for 30 minutes to obtain solution C. Next, 7 mL of phosphoric acid and 600 mL of water were placed in a 1 L three-necked flask, and a reflux tube was attached and heated to 120 ° C. in a nitrogen atmosphere. The solution C was slowly added to this aqueous solution, and hydrolyzed by refluxing at 120 ° C. for 1 hour. After cooling to room temperature, the product was extracted with diethyl ether, and the solvent was distilled off with an evaporator to obtain an orange oily product. Water and activated carbon were added thereto for decolorization, followed by hot filtration, and water was removed by an evaporator to obtain a pale yellow solid. Finally, recrystallization and vacuum drying were performed with cyclohexane to obtain white crystals with a yield of 43%. The product obtained from the FT-IR spectrum and the 1 H-NMR spectrum was confirmed to be the target diol represented by the formula (2). The analysis results are shown below.

FT−IR: 3316cm−1(フェノール性OH基)、1593cm−1(ビフェニレン基)
H−NMR:δ10.2ppm(OH、2H)、δ7.0〜7.1ppm(ビフェニレン基上CaromH、6H)
DSC:融点151.0℃
次に、トリメリット酸無水物クロリドと上記のようにして得られたDHTFMBより、式(10)で表されるテトラカルボン酸二無水物(TABD)を以下のようにして合成した。まず、ナス型フラスコにトリメリット酸クロリド4.21g(20mmol)を入れ、脱水済みテトラヒドロフラン(THF)18.9mLを加えて溶解させ、セプタムシールして溶液Aを調製した。更に別のフラスコ中でDHTFMB3.22g(10mmol)をTHF14.5mLに溶解し、これにピリジン2.42mL(30mmol)を加えて溶解し、セプタムシールして溶液Bを調製した。
FT-IR: 3316 cm −1 (phenolic OH group), 1593 cm −1 (biphenylene group)
1 H-NMR: δ 10.2 ppm (OH, 2H), δ 7.0 to 7.1 ppm (C arom H on biphenylene group, 6H)
DSC: melting point 151.0 ° C.
Next, tetracarboxylic dianhydride (TABD) represented by the formula (10) was synthesized from trimellitic anhydride chloride and DHTFMB obtained as described above as follows. First, 4.21 g (20 mmol) of trimellitic chloride was placed in an eggplant-shaped flask, and 18.9 mL of dehydrated tetrahydrofuran (THF) was added and dissolved, followed by septum sealing to prepare Solution A. Further, in another flask, 3.22 g (10 mmol) of DHTFMB was dissolved in 14.5 mL of THF, 2.42 mL (30 mmol) of pyridine was added thereto and dissolved, and a septum was sealed to prepare Solution B.

氷浴中で冷却した溶液Aに攪拌下溶液Bを滴下して3時間攪拌し、その後室温で12時間攪拌した。析出した白色のピリジン塩酸塩を濾別し、濾液をエバポレーターで溶媒留去し、析出物を水で繰り返し洗浄してピリジンを除去した。生成物を80℃で12時間真空乾燥し、更に適当量の無水酢酸を加えて120℃で3時間加熱して一部開環した酸無水物基を完全に閉環させた。これにトルエンを加えて無水酢酸を共沸除去し、得られた白色固体を120℃で24時間真空乾燥して収率42%で粗生成物を得た。最後にトルエンにて再結晶(再結晶収率92%)し、120℃で24時間真空乾燥して白色結晶を得た。FT−IRスペクトルより得られた生成物は式(10)で表される目的のテトラカルボン酸二無水物であり、示差熱分析による融解の吸熱ピークが非常にシャープであったことから生成物は高純度であることが確認された。分析結果を以下に示す。   Solution B was added dropwise with stirring to solution A cooled in an ice bath, and the mixture was stirred for 3 hours, and then stirred at room temperature for 12 hours. Precipitated white pyridine hydrochloride was filtered off, the solvent was distilled off from the filtrate with an evaporator, and the precipitate was washed repeatedly with water to remove pyridine. The product was vacuum-dried at 80 ° C. for 12 hours, an appropriate amount of acetic anhydride was further added, and the mixture was heated at 120 ° C. for 3 hours to completely close the partially opened acid anhydride group. Toluene was added thereto to remove acetic anhydride azeotropically, and the resulting white solid was vacuum dried at 120 ° C. for 24 hours to obtain a crude product in a yield of 42%. Finally, it was recrystallized with toluene (recrystallization yield: 92%) and dried in vacuo at 120 ° C. for 24 hours to obtain white crystals. The product obtained from the FT-IR spectrum is the target tetracarboxylic dianhydride represented by the formula (10), and the endothermic peak of melting by differential thermal analysis was very sharp. High purity was confirmed. The analysis results are shown below.

FT−IR: 1856cm−1、1784cm−1(酸無水物基C=O伸縮振動)、1750cm−1(エステル基C=O伸縮振動)
DSC:融点245.3℃
FT-IR: 1856 cm −1 , 1784 cm −1 (acid anhydride group C═O stretching vibration), 1750 cm −1 (ester group C═O stretching vibration)
DSC: melting point 245.3 ° C.

(実施例1)
<ポリイミド前駆体の重合、イミド化およびポリイミドフィルム特性の評価>
よく乾燥した攪拌機付密閉反応容器中に2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)10mmolを入れ、モレキュラーシーブス4Aで十分に脱水したN,N−ジメチルアセトアミド(以下、DMAcという場合がある)に溶解した後、この溶液に式(10)で表されるテトラカルボン酸二無水物粉末(TABD)7mmolおよび2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物(NTCDA、JFEケミカル社製)3mmolを一度に加えた(溶質濃度:30重量%)。室温で攪拌を続けたところ、溶液粘度が増加して攪拌しにくくなったため、23重量%まで同一溶媒で適宜希釈しトータル74時間撹拌して均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。このポリイミド前駆体溶液は室温および−20℃で一ヶ月間放置しても沈澱、ゲル化は全く起こらず、高い溶液貯蔵安定を示した。DMAc中、30℃、0.5重量%の濃度でオストワルド粘度計にて測定したポリイミド前駆体の固有粘度は1.62dL/gであり、高重合体であった。
Example 1
<Polymerization of polyimide precursor, imidization and evaluation of polyimide film characteristics>
N, N-dimethylacetamide (hereinafter sometimes referred to as DMAc) in which 10 mmol of 2,2′-bis (trifluoromethyl) benzidine (TFMB) was placed in a well-dried closed reaction vessel equipped with a stirrer and sufficiently dehydrated with molecular sieves 4A. In this solution, 7 mmol of tetracarboxylic dianhydride powder (TABD) represented by the formula (10) and 2,3,6,7-naphthalene tetracarboxylic dianhydride (NTCDA, JFE Chemical) 3 mmol) (solute concentration: 30% by weight). When stirring was continued at room temperature, the solution viscosity increased and it became difficult to stir. Therefore, the solution was appropriately diluted with the same solvent to 23% by weight and stirred for a total of 74 hours to obtain a uniform and viscous polyimide precursor solution. This polyimide precursor solution did not precipitate or gel at all even when allowed to stand at room temperature and −20 ° C. for one month, and showed high solution storage stability. The intrinsic viscosity of the polyimide precursor measured with an Ostwald viscometer in DMAc at a concentration of 0.5% by weight at 30 ° C. was 1.62 dL / g, which was a high polymer.

ポリイミド前駆体溶液に過剰量の無水酢酸/ピリジン(体積比7/3)を攪拌しながら滴下し、室温で24時間攪拌して化学イミド化を行った。この際反応溶液のゲル化や沈殿の析出等の不均一化は見られなかった。化学イミド化終了後、反応溶液を大量のメタノール中に滴下してポリイミド樹脂を沈殿・濾過してメタノールで十分洗浄した後、100℃で真空乾燥してポリイミド樹脂の粉末を得た。赤外吸収スペクトルを測定したところ、化学イミド化はほぼ完結していることが確認された。得られたポリイミド樹脂の固有粘度は2.42dL/gであった。得られたポリイミド樹脂の化学構造を式(13)に示す。式(13)中、mは0.7、nは0.3。   An excess amount of acetic anhydride / pyridine (volume ratio 7/3) was added dropwise to the polyimide precursor solution while stirring, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours for chemical imidization. At this time, no non-uniformity such as gelation of the reaction solution and precipitation of the precipitate was observed. After the chemical imidization was completed, the reaction solution was dropped into a large amount of methanol to precipitate and filter the polyimide resin, washed thoroughly with methanol, and then vacuum dried at 100 ° C. to obtain a polyimide resin powder. When the infrared absorption spectrum was measured, it was confirmed that the chemical imidization was almost completed. The intrinsic viscosity of the obtained polyimide resin was 2.42 dL / g. The chemical structure of the obtained polyimide resin is shown in Formula (13). In formula (13), m is 0.7 and n is 0.3.

Figure 2012062344
Figure 2012062344

上記ポリイミド樹脂粉末をDMAcに溶解し11.6重量%の均一なワニスを得た。これをガラス基板上に塗布し、150℃で2時間、次いで180℃で1時間真空乾燥してポリイミドフィルムを作製した。得られた膜厚14μmのポリイミドフィルムは、通常、透明性に不利なNTCDAを併用したにもかかわらず、高い透明性を維持しており、目視での着色はあまり見られなかった。更にこの系は、非常に低い線熱膨張係数(13.1ppm/K)を有していた。その他の物性も併せて表1に示す。   The polyimide resin powder was dissolved in DMAc to obtain a uniform varnish of 11.6% by weight. This was coated on a glass substrate and vacuum dried at 150 ° C. for 2 hours and then at 180 ° C. for 1 hour to prepare a polyimide film. The obtained polyimide film having a film thickness of 14 μm usually maintained high transparency despite the combined use of NTCDA, which is disadvantageous in transparency, and was hardly visually colored. Furthermore, this system had a very low coefficient of linear thermal expansion (13.1 ppm / K). Other physical properties are also shown in Table 1.

(実施例2)
NTCDAの代わりに3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(以下、s−BPDAという場合がある)を用い、共重合組成をTABD:s−BPDA=60:40へ変更した以外は実施例1に記載した方法と同様にポリイミド前駆体を重合し、化学イミド化、製膜を行って膜物性を評価した。この系では透明性に不利な汎用テトラカルボン酸二無水物であるs−BPDAを併用したにもかかわらず、高い透明性を維持していた。また、比較的低い線熱膨張係数も有していた。物性値を表1に示す。
(Example 2)
3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (hereinafter sometimes referred to as s-BPDA) is used instead of NTCDA, and the copolymer composition is changed to TABD: s-BPDA = 60: 40 Except for the above, the polyimide precursor was polymerized in the same manner as described in Example 1, and chemical film formation was performed by chemical imidization and film formation. In this system, high transparency was maintained even though s-BPDA, which is a general-purpose tetracarboxylic dianhydride which is disadvantageous in transparency, was used in combination. It also had a relatively low coefficient of linear thermal expansion. The physical property values are shown in Table 1.

(比較例1)
テトラカルボン酸二無水物成分のうち、共重合成分としてNTCDAやs−BPDAを使用せず、TABDを単独で使用した以外は実施例1に記載した方法に従って、ポリイミド前駆体を重合、化学イミド化した。得られたポリイミド樹脂粉末をシクロペンタノンに溶解して15重量%の均一なワニスとした。これを実施例1に記載した方法に従ってキャスト製膜し、膜物性を評価した。得られたポリイミドフィルムは高い透明性を示したが、低熱膨張特性は得られなかった。膜物性を表1に示す。
(Comparative Example 1)
Among the tetracarboxylic dianhydride components, NTCDA and s-BPDA were not used as the copolymerization component, and the polyimide precursor was polymerized and chemically imidized according to the method described in Example 1 except that TABD was used alone. did. The obtained polyimide resin powder was dissolved in cyclopentanone to obtain a uniform varnish of 15% by weight. This was cast into a film according to the method described in Example 1, and the film physical properties were evaluated. The obtained polyimide film showed high transparency, but low thermal expansion characteristics were not obtained. Table 1 shows the film properties.

(比較例2)
テトラカルボン酸二無水物成分の共重合成分としてTABDを使用せず、NTCDAを単独で使用した以外は実施例1に記載した方法に従って、ポリイミド前駆体を重合し、固有粘度2.15dL/gの均一なワニス(15重量%)を得た。化学イミド化を行うため、無水酢酸とピリジンの混合溶液をこれに添加したところ、溶液が不均一化したため、均一なポリイミドワニスを得ることが困難であった。これはこのポリイミド樹脂の溶媒溶解性が低いためである。そこで化学イミド化の代わりに常法に従って、ポリイミド前駆体ワニスをガラス基板上に塗布し、温風乾燥機中60℃で2時間乾燥し、200℃で1時間、続いて330℃で1時間真空中で熱イミド化してポリイミドフィルムを作製した。この系ではポリイミド樹脂粉末およびフィルムは溶媒溶解性を殆ど示さなかったが、極めて低い線熱膨張係数を示した。一方、400nmにおける光透過率は実施例1および2の結果に比べてかなり低下しており、透明性に劣っていた。膜物性を表1に示す。
(Comparative Example 2)
The polyimide precursor was polymerized according to the method described in Example 1 except that NTBDA was used alone, without using TABD as a copolymerization component of the tetracarboxylic dianhydride component, and an intrinsic viscosity of 2.15 dL / g. A uniform varnish (15% by weight) was obtained. When chemical imidization was performed, a mixed solution of acetic anhydride and pyridine was added thereto. As a result, the solution became non-uniform and it was difficult to obtain a uniform polyimide varnish. This is because the solvent solubility of this polyimide resin is low. Therefore, instead of chemical imidization, a polyimide precursor varnish was applied on a glass substrate according to a conventional method, dried in a hot air dryer at 60 ° C. for 2 hours, vacuumed at 200 ° C. for 1 hour, and then vacuumed at 330 ° C. for 1 hour. Thermal imidization was performed to produce a polyimide film. In this system, the polyimide resin powder and film showed almost no solvent solubility, but a very low coefficient of linear thermal expansion. On the other hand, the light transmittance at 400 nm was considerably lower than the results of Examples 1 and 2, and the transparency was poor. Table 1 shows the film properties.

(比較例3)
テトラカルボン酸二無水物成分のうち、共重合成分としてTABDを使用せず、s−BPDAを単独で使用した以外は実施例1に記載した方法に従って、ポリイミド前駆体を重合し、固有粘度1.74dL/gの均一なワニス(15重量%)を得た。化学イミド化により得られたポリイミド樹脂粉末は、汎用の有機溶媒に対して十分な溶解性を示さなかったため、均一で安定なポリイミドワニスを得ることが困難であった。そこで比較例2に記載したようにポリイミド前駆体ワニスをガラス基板上に塗布・乾燥し、250℃で1時間、続いて300℃で1時間真空中で熱イミド化してポリイミドフィルムを作製した。この系は低熱膨張特性を示さず、また400nmにおける光透過率も実施例1および2の結果に比べてかなり低下しており、透明性に劣っていた。膜物性を表1に示す。
(Comparative Example 3)
Among the tetracarboxylic dianhydride components, the polyimide precursor was polymerized according to the method described in Example 1 except that TABD was not used as a copolymerization component and s-BPDA was used alone, and an intrinsic viscosity of 1. A uniform varnish (15% by weight) of 74 dL / g was obtained. Since the polyimide resin powder obtained by chemical imidization did not exhibit sufficient solubility in general-purpose organic solvents, it was difficult to obtain a uniform and stable polyimide varnish. Therefore, as described in Comparative Example 2, the polyimide precursor varnish was applied to a glass substrate and dried, and then heat imidized in vacuum at 250 ° C. for 1 hour and then at 300 ° C. for 1 hour to prepare a polyimide film. This system did not exhibit low thermal expansion characteristics, and the light transmittance at 400 nm was considerably lower than the results of Examples 1 and 2, and the transparency was poor. Table 1 shows the film properties.

Figure 2012062344
Figure 2012062344

Claims (10)

下記式(1)で表される繰り返し単位を含むポリイミド前駆体。
Figure 2012062344
(式(1)中、XとZは下記式(2)〜(4)から選ばれる2価のフッ素含有芳香族基を表し、XとZは同一であっても異なってもよい。Yはフッ素を含まない4価の芳香族基を表す。Rは水素原子、シリル基、炭素原子数1〜12の直鎖状または分岐状アルキル基のいずれかの基を表し、これらが混在してもよい。また、mとnはそれぞれの構造単位のモル分率を表し、m+n=1、0.5≦m≦0.9、0.5≧n≧0.1を満たす。)
Figure 2012062344
The polyimide precursor containing the repeating unit represented by following formula (1).
Figure 2012062344
(In the formula (1), X and Z represent a divalent fluorine-containing aromatic group selected from the following formulas (2) to (4), and X and Z may be the same or different. Represents a tetravalent aromatic group containing no fluorine, R represents a hydrogen atom, a silyl group, or a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, M and n represent the molar fraction of each structural unit, and m + n = 1, 0.5 ≦ m ≦ 0.9, and 0.5 ≧ n ≧ 0.1.
Figure 2012062344
上記式(1)中、Yが下記式(5)〜(7)から選ばれる4価の芳香族基であることを特徴とする請求項1に記載のポリイミド前駆体。
Figure 2012062344
2. The polyimide precursor according to claim 1, wherein Y in the formula (1) is a tetravalent aromatic group selected from the following formulas (5) to (7).
Figure 2012062344
下記式(8)で表される繰り返し単位を含むポリイミド樹脂。
Figure 2012062344
(式(8)中、XとZは下記式(2)〜(4)から選ばれる2価のフッ素含有芳香族基を表し、XとZは同一であっても異なってもよい。Yはフッ素を含まない4価の芳香族基を表す。Rは水素原子、シリル基、炭素原子数1〜12の直鎖状または分岐状アルキル基のいずれかの基を表し、これらが混在してもよい。また、mとnはそれぞれの構造単位のモル分率を表し、m+n=1、0.5≦m≦0.9、0.5≧n≧0.1を満たす。)
Figure 2012062344
Polyimide resin containing the repeating unit represented by following formula (8).
Figure 2012062344
(In the formula (8), X and Z represent a divalent fluorine-containing aromatic group selected from the following formulas (2) to (4), and X and Z may be the same or different. Represents a tetravalent aromatic group containing no fluorine, R represents a hydrogen atom, a silyl group, or a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, M and n represent the molar fraction of each structural unit, and m + n = 1, 0.5 ≦ m ≦ 0.9, and 0.5 ≧ n ≧ 0.1.
Figure 2012062344
上記式(8)中、Yが下記式(5)〜(7)から選ばれる4価の芳香族基であることを特徴とする請求項3に記載のポリイミド樹脂。
Figure 2012062344
In said Formula (8), Y is a tetravalent aromatic group chosen from following formula (5)-(7), The polyimide resin of Claim 3 characterized by the above-mentioned.
Figure 2012062344
化学イミド化されたことを特徴とする請求項3または請求項4記載のポリイミド樹脂。 5. The polyimide resin according to claim 3, wherein the polyimide resin is chemically imidized. 請求項3〜5のいずれか1項に記載のポリイミド樹脂と、有機溶媒を含有し、該ポリイミド樹脂の固形分濃度が1重量%以上であることを特徴とするコーティング用樹脂溶液。 A coating resin solution comprising the polyimide resin according to any one of claims 3 to 5 and an organic solvent, wherein the polyimide resin has a solid content concentration of 1% by weight or more. 請求項6に記載のコーティング用樹脂溶液を基板上に塗布、乾燥して形成することを特徴とするコーティングフィルム。 A coating film formed by applying and drying the coating resin solution according to claim 6 on a substrate. 請求項7に記載のコーティングフィルムからなることを特徴とするTFT基板。 A TFT substrate comprising the coating film according to claim 7. 請求項7に記載のコーティングフィルムからなることを特徴とするフレキシブルディスプレイ基板。 A flexible display substrate comprising the coating film according to claim 7. 請求項7に記載のコーティングフィルムを含むことを特徴とする電子デバイス材料。
An electronic device material comprising the coating film according to claim 7.
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