JP2019044074A - ポリイミド前駆体溶液、及びポリイミド成形体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ゲル透過クロマトグラフィ法による溶出曲線において、高分子量側極大値を含む領域Aと、低分子量側極大値を含む領域Bとを有し、ポリスチレン換算で、前記領域Aの重量平均分子量が1万以上であり、前記領域Bの重量平均分子量が1万未満であり、前記領域Aの面積をa、前記領域Bの面積をbとしたとき、式(1)(式(1):a/(a+b)=0.70以上0.98以下)を満たすポリイミド前駆体を含有するポリイミド前駆体溶液。
【選択図】なし
Description
ポリイミド樹脂の成形体を製造する方法として、その前駆体であるポリアミック酸を、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の非プロトン系極性溶媒に溶解したポリイミド前駆体溶液を基材上に塗布して、熱処理によって、乾燥・イミド化することでポリイミド成形体を製造する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
ポリアミド酸を3級アミン塩にして、水と、水混和性の特定の有機溶媒の溶液にした組成物が知られている(例えば、特許文献9〜12参照)。
請求項1に係る発明は、
ゲル透過クロマトグラフィ法によるポリイミド前駆体の溶出曲線において、高分子量側極大値を含む領域Aと、低分子量側極大値を含む領域Bとを有し、ポリスチレン換算で、前記領域Aの重量平均分子量が1万以上であり、前記領域Bの重量平均分子量が1万未満であり、前記領域Aの面積をa、前記領域Bの面積をbとしたとき、下記式(1)を満たすポリイミド前駆体を含有するポリイミド前駆体溶液である。
式(1):a/(a+b)=0.70以上0.98以下
請求項2に係る発明は、
3級アミン化合物を含む請求項1に記載のポリイミド前駆体溶液である。
請求項3に係る発明は、
前記3級アミン化合物が、アミノアルキルアルコール骨格を有するアミン化合物、モルホリン骨格を有するアミン化合物、及びピペリジン骨格を有するアミン化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一つである請求項2に記載のポリイミド前駆体溶液である。
請求項4に係る発明は、
前記3級アミン化合物が、ジメチルアミノエタノール、N−メチルモルホリン、及び4−ヒドロキシメチルピペリジンよりなる群から選ばれる少なくとも一つである請求項3に記載のポリイミド前駆体溶液である。
請求項5に係る発明は、
前記式(1)で表されるa/(a+b)が0.71以上0.95以下である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体溶液である。
請求項6に係る発明は、
前記式(1)で表されるa/(a+b)が0.73以上0.93以下である請求項5に記載のポリイミド前駆体溶液である。
請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体溶液の加熱硬化物で構成されたポリイミド成形体である。
請求項8に係る発明は、
前記ポリイミド成形体が無端ベルトである請求項7に記載のポリイミド成形体である。
請求項2、3、4に係る発明によれば、ポリイミド前駆体溶液がポリイミド前駆体のみ含む場合に比べ、亀裂の発生が抑制されているポリイミド成形体が得られるポリイミド前駆体溶液が提供される。
請求項5、6に係る発明によれば、ポリイミド前駆体溶液中のポリイミド前駆体のゲル透過クロマトグラフィ法で得られた溶出曲線において、高分子量側極大値を含み、ポリスチレン換算で重量平均分子量が1万以上である領域Aの面積aと、低分子量側極大値を含み、ポリスチレン換算で重量平均分子量が1万未満の領域Bの面積bとの関係a/(a+b)が、0.70である場合に比べ、亀裂の発生が抑制されているポリイミド成形体が得られるポリイミド前駆体溶液が提供される。
本実施形態に係るポリイミド前駆体溶液は、ゲル透過クロマトグラフィ法(GPC法)によるポリイミド前駆体の溶出曲線において、高分子量側極大値を含む領域Aと、低分子量側極大値を含む領域Bとを有し、ポリスチレン換算で、領域Aの重量平均分子量が1万以上であり、領域Bの重量平均分子量が1万未満であり、領域Aの面積をa、領域Bの面積をbとしたとき、下記式(1)を満たすポリイミド前駆体を含有する。
式(1):a/(a+b)=0.70以上0.98以下
1)面積a:ポリスチレン換算での重量平均分子量(Mw)が10,000以上となる領域Aの面積aの全領域に占める割合が面積率で70%以上98%以下である。
2)面積b:ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が10,000未満となる領域Bの面積bの全領域に占める割合が面積率で2%以上30%以下である。
ポリイミド前駆体は、一般式(I)で表される繰り返し単位を有する樹脂(ポリアミック酸)である。
一方、Bが表す2価の有機基としては、原料となるジアミン化合物から2つのアミノ基を除いたその残基である。
また、2種以上を組み合わせて併用する場合、芳香族テトラカルボン酸二無水物、又は脂肪族テトラカルボン酸を各々併用しても、芳香族テトラカルボン酸二無水物と脂肪族テトラカルボン酸二無水物とを組み合わせてもよい。
具体的には、ポリイミド前駆体としては、例えば、一般式(I−1)、一般式(I−2)及び一般式(I−3)で表される繰り返し単位を有する樹脂が挙げられる。
lは1以上の整数を示し、m及びnは、各々独立に0又は1以上の整数を示す。
イミド化率をこの範囲にすることで、ポリイミド前駆体のゲル化や析出分離を引き起こすことが抑制される。
・ポリイミド前駆体試料の作製
(i)測定対象となるポリイミド前駆体溶液を、シリコーンウェハー上に、膜厚1μm以上10μm以下の範囲で塗布して、塗膜試料を作製する。
(ii)塗膜試料をテトラヒドロフラン(THF)中に20分間浸漬させて、塗膜試料中の溶媒をテトラヒドロフラン(THF)に置換する。浸漬させる溶媒は、THFに限定されることなく、ポリイミド前駆体を溶解せず、ポリイミド前駆体溶液に含まれている溶媒成分と混和し得る溶媒より選択できる。具体的には、メタノール、エタノールなどのアルコール溶媒、ジオキサンなどのエーテル化合物が使用できる。
(iii)塗膜試料を、THF中より取り出し、塗膜試料表面に付着しているTHFにN2ガスを吹き付け、取り除く。10mmHg以下の減圧下、5℃以上25℃以下の範囲にて12時間以上処理して塗膜試料を乾燥させ、ポリイミド前駆体試料を作製する。
(iv)上記(i)と同様に、測定対象となるポリイミド前駆体溶液をシリコーンウェハー上に塗布して、塗膜試料を作製する。
(v)塗膜試料を380℃にて60分間加熱してイミド化反応を行い、100%イミド化標準試料を作製する。
(vi)フーリエ変換赤外分光光度計(堀場製作所製FT−730)を用いて、100%イミド化標準試料、ポリイミド前駆体試料の赤外吸光スペクトルを測定する。100%イミド化標準試料の1500cm−1付近の芳香環由来吸光ピーク(Ab’(1500cm−1))に対する、1780cm−1付近のイミド結合由来の吸光ピーク(Ab’(1780cm−1))の比I’(100)を求める。
(vii)同様にして、ポリイミド前駆体試料について測定を行い、1500cm−1付近の芳香環由来吸光ピーク(Ab(1500cm−1))に対する、1780cm−1付近のイミド結合由来の吸光ピーク(Ab(1780cm−1))の比I(x)を求める。
・式: ポリイミド前駆体のイミド化率=I(x)/I’(100)
・式: I’(100)=(Ab’(1780cm−1))/(Ab’(1500cm−1))
・式: I(x)=(Ab(1780cm−1))/(Ab(1500cm−1))
ポリイミド前駆体は、末端にアミノ基を有するポリイミド前駆体(樹脂)を含むことがよく、好ましくは全ての末端にアミノ基を有するポリイミド前駆体とすることがよい。
ジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物とのモル当量の比が0.9以上であれば、分子末端のアミノ基の効果が大きく、良好な分散性が得られ易いる。また、モル当量の比が0.9999以下であれば、得られるポリイミド前駆体の分子量が大きく、例えば、層状(フィルム状)のポリイミド成形体としたときに、十分な強度(引裂き強度、引張り強度)が得られ易い。
ここで、ポリイミド前駆体の全体の重量平均分子量は、高分子量側極大値を含む領域Aと、低分子量側極大値を含む領域Bとを含む全領域における重量平均分子量を表す。
ポリイミド前駆体の全体の重量平均分子量を上記範囲とすると、組成物中のポリイミド前駆体の溶解性と製膜後の膜の機械特性が良好になる。
・カラム:東ソーTSKgelα−M(7.8mm I.D×30cm)
・溶離液:DMF(ジメチルホルムアミド)/30mMLiBr/60mMリン酸
・流速:0.6mL/min
・注入量:60μL
・検出器:RI(示差屈折率検出器)
まず、測定対象となるポリイミド前駆体溶液を準備する。次に、ポリイミド前駆体溶液中のポリイミド前駆体を、上記のGPC法と同じ条件で測定する。GPC法で測定すると、溶出曲線が得られる。溶出曲線から、高分子量領域Aと低分子量領域Bとを特定する。そして、高分子量領域Aと低分子量領域Bの重量平均分子量をポリスチレン換算で求める。高分子量領域Aの面積aと低分子量領域Bの面積bとを求め、GPCピーク面積比(a/(a+b))を算出する。
本実施形態に係るポリイミド前駆体溶液は、有機アミン化合物を含有していてもよい。
有機アミン化合物は、ポリイミド前駆体(そのカルボキシル基)をアミン塩化して、その溶媒に対する溶解性を高めると共に、イミド化促進剤としても機能する化合物である。有機アミン化合物は、ポリイミド前駆体の原料となるジアミン化合物を除く化合物であることがよい。
なお、有機アミン化合物は、水溶性の化合物であることがよい。ここで、水溶性とは、25℃において、対象物質が水に対して1質量%以上溶解することを意味する。
ン、イソプロピルアミン、2−エタノールアミン、2−アミノ−2−メチル−1−プロピ
パノールなどが挙げられる。
2級アミン化合物としては、例えば、ジメチルアミン、2−(メチルアミノ)エタノール、2−(エチルアミノ)エタノール、モルホリンなどが挙げられる。
3級アミン化合物としては、例えば、2−ジメチルアミノエタノール、2−ジエチルア
ミノエタノール、2−ジメチルアミノプロパノール、ピリジン、トリエチルアミン、ピコ
リン、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン、1,2−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、N−メチルピペリジン、N−エチルピペリジン、4−ヒドロキシメチルピペリジンなどが挙げられる。
溶媒が水を含む場合(例えば水を50質量%以上含む溶媒:以下、水性溶媒とも称する)、有機アミン化合物の沸点を60℃以上とすると、保管時に、ポリイミド前駆体溶液から有機アミン化合物が揮発するのを抑制し、ポリイミド前駆体の水性溶媒に対する溶解性の低下が抑制され易くなる。
溶媒としては、例えば、有機溶媒が挙げられる。具体的には、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミドなどのホルムアミド系溶媒;N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N,N−ジエチルアセトアミドなどのアセトアミド系溶媒;N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、N−ビニル−2−ピロリドンなどのピロリドン系溶媒;フェノール、o−、m−、又はp−クレゾール、キシレノール、ハロゲン化フェノール、カテコールなどのフェノール系溶媒;テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン、ジオキソラン等のエーテル系溶媒;メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコール系溶媒;ブチルセロソルブ等のセロソルブ系;1,3−ジメチル尿素、1,3−ジエチル尿素、1,3−ジフェニル尿素、1,3−ジシクロへキシル尿素、テトラメチル尿素、テトラエチル尿素、2−イミダゾリジノン、プロピレン尿素、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N,N−ジメチルプロピレン尿素等のウレア系溶媒;及びヘキサメチルホスホルアミド、γ−ブチロラクトンなどが挙げられる。これら溶媒は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態に係るポリイミド前駆体溶液は、これを用いて製造するポリイミド成形体に導電性や、機械強度などの各種機能を付与することを目的として、各種フィラーなどを含んでもよいし、また、イミド化反応促進のための触媒や、製膜品質向上のためのレベリング材などを含んでもよい。
これら導電材料は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
また、導電材料が粒子状の場合、その一次粒径が10μm未満、好ましくは1μm以下の粒子であることがよい。
本実施形態に係るポリイミド前駆体溶液の製造方法は特に限定されるものではない。例えば、以下の方法が挙げられる。
(B)溶媒(有機溶媒、又は有機溶媒と水の混合溶媒)に、有機アミン化合物の存在下、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを重合することにより、前述の一般式(I)で示される繰り返し単位を有するポリイミド前駆体を得る方法。
なお、ポリイミド前駆体の重合反応時の時間は、反応温度により1時間以上24時間以下の範囲とすることがよい。
また、重量平均分子量10000未満のポリイミド前駆体および重量平均分子量10000以上のポリイミド前駆体は、反応温度および反応時間を調整することにより、それぞれのポリイミド前駆体が得られる。
本実施形態に係るポリイミド前駆体溶液は、ポリイミド成形体の形成用塗工液として利用される。ポリイミド成形体の形成用塗工液としては、例えば、ポリイミドフィルム形成用塗工液、ポリイミド被膜形成用塗工液等が挙げられる。これら塗布液により、ポリイミド成形体としてのポリイミドフィルムおよびポリイミド成形体としてのポリイミド被膜が得られる。
本実施形態に係るポリイミド成形体は、本実施形態に係るポリイミド前駆体溶液の加熱硬化物で構成された成形体である。つまり、ポリイミド成形体は、ポリイミド前駆体溶液を加熱処理された硬化物で構成されている。具体的には、本実施形態に係るポリイミド成形体は、本実施形態に係るポリイミド前駆体溶液の塗膜を加熱処理により、乾燥およびイミド化された成形体である。
また、ポリイミド成形体としてのポリイミド被膜は、絶縁被膜、耐熱性皮膜、ICパッケージ、接着膜、液晶配向膜、レジスト膜、平坦化膜、マイクロレンズアレイ膜、電線被覆膜、光ファイバー被覆膜等が例示される。
その他のポリイミド成形体としては、ベルト部材が挙げられる。ベルト部材としては、駆動ベルト(例えば、駆動ベルトの無端ベルト)、電子写真方式の画像形成装置用のベルト(例えば、中間転写ベルト、転写ベルト、定着ベルト、搬送ベルト等の無端ベルト)等が例示される。
本実施形態に係るポリイミド成形体の製造方法は、一例として、本実施形態に係るポリイミド前駆体溶液を基材上に塗布して塗膜を形成した後、加熱処理して、ポリイミド成形体を得る方法である。なお、ポリイミド前駆体溶液を用いて製造するポリイミド成形体は特に限定されない。
ポリイミド前駆体溶液を脱泡する方法としては、減圧状態にする方法、遠心分離する方法などが挙げられるが、減圧状態とする脱泡が簡便で脱泡能が大きいため適している。
イミド化処理の加熱条件としては、例えば150℃以上400℃以下(好ましくは200℃以上300℃以下)で、20分間以上60分間以下加熱することで、イミド化反応が起こり、ポリイミド樹脂層が形成される。加熱反応の際、加熱の最終温度に達する前に、温度を段階的、又は一定速度で徐々に上昇させて加熱することがよい。イミド化の温度は、例えば原料として用いたテトラカルボン酸二無水物及びジアミンの種類によって異なり、イミド化が不充分であると機械的特性及び電気的特性に劣るため、イミド化が完結する温度に設定する。
その後、円筒状の基材から、ポリイミド樹脂層を取り外し、無端ベルトを得る。
なお、前記表面抵抗率の常用対数値は、導電材料の種類、及び導電材料の添加量により制御される。
基準である。
[ポリイミド前駆体溶液(PAA−1)〜(PAA−5)の作製]
攪拌棒、温度計を取り付けたフラスコに、NMP:131.57gを充填した。ここに、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(ODA)(分子量200.24):15.02g(7.5ミリモル)と、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)(分子量294.22):21.85g(7.4ミリモル)を添加し、反応温度50℃に保持しながら、3時間攪拌して溶解、反応を行い、重量平均分子量10,000未満の低分子量ポリイミド前駆体溶液を得た。
同様に、攪拌棒、温度計を取り付けたフラスコに、NMP:131.57gを充填した。また、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(分子量200.24):15.02g(7.5ミリモル)と、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(分子量294.22):21.85g(7.4ミリモル)を添加し、反応温度50℃に保持しながら、24時間攪拌して溶解、反応を行い、重量平均分子量10,000以上の高分子量のポリイミド前駆体溶液を得た。
これらの溶液を、表1に示す前述のGPCピーク面積比になるように調整しながら混合し、ポリイミド前駆体溶液(PAA−1)〜(PAA−5)を得た。
[ポリイミド前駆体(PAA−6)の作製]
攪拌棒、温度計を取り付けたフラスコに、水とNMPとの混合溶媒:131.57g(水/NMP=65.78g/65.78g)を充填した。ここに、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(分子量200.24):15.02g(7.5ミリモル)と、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(分子量294.22):21.85g(7.4ミリモル)を添加し、反応温度50℃に保持しながら、3時間攪拌し、N−メチルモルホリン:18.02gを添加速度18.6ml/hrで添加し、重量平均分子量10,000未満の高分子量ポリイミド前駆体水溶液を得た。
同様に、攪拌棒、温度計を取り付けたフラスコに、水とNMPとの混合溶媒:131.57g(水/NMP=65.78g/65.78g)を充填した。ここに、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(分子量200.24):15.02g(7.5ミリモル)と、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(分子量294.22):21.85g(7.4ミリモル)を添加し、反応温度50℃に保持しながら、24時間攪拌し、N−メチルモルホリン:18.02gを添加速度18.6ml/hrで添加し、重量平均分子量10,000以上のポリイミド前駆体水溶液を得た。
そして、これらの溶液を、表1に示すGPCピーク面積比になるように、調整しながら混合し、ポリイミド前駆体溶液(PAA−6)を得た。
水とNMPとの混合溶媒:131.57g(水/NMP=65.78g/65.78g)を、水/NMP:131.57g(52.63g/78.94g)に変更、および、N−メチルモルホリン:18.02gをジメチルアミノエタノール:15.88gに変更した以外は、ポリイミド前駆体(PAA−6)の作製と同様にして、ポリイミド前駆体(PAA−7)を得た。
水とNMPとの混合溶媒:131.57g(水/NMP=65.78g/65.78g)を、水/NMP:131.57g(39.47g/92.10g)に変更、および、N−メチルモルホリン:18.02gを4−ヒドロキシメチルピペリジン:20.53g二変更した以外は、ポリイミド前駆体(PAA−6)の作製と同様にして、ポリイミド前駆体(PAA−8)を得た。
[ポリイミド前駆体(PAA−9)の作製]
攪拌棒、温度計を取り付けたフラスコに、NMP:131.57gを充填した。ここに、p−フェニレンジアミン(PDA)(分子量108.14):8.14g(7.5ミリモル)と、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(分子量294.22):21.85g(7.4ミリモル)を添加し、反応温度50℃に保持しながら、3時間攪拌し溶解、反応を行い、重量平均分子量10,000未満の低分子量ポリイミド前駆体溶液を得た。
同様に、温度計を取り付けたフラスコに、NMP:131.57gを充填した。ここに、p−フェニレンジアミン(分子量108.14):8.14g(7.5ミリモル)と、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(分子量294.22):21.85g(7.4ミリモル)を添加し、反応温度50℃に保持しながら、24時間攪拌し溶解、反応を行い、重量平均分子量10,000以上の低分子量ポリイミド前駆体溶液を得た。
そして、これらの溶液を、表1に示すGPCピーク面積比になるように、調整しながら混合し、ポリイミド前駆体溶液(PAA−9)を得た。
3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物21.85gを、ピロメリット酸二無水物(PMDA)16.2gに変更すること以外は、ポリイミド前駆体(PAA−9)の作製と同様にして、ポリイミド前駆体(PAA−10)を得た。
3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物21.85gを、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)23.8gに変更すること以外は、ポリイミド前駆体(PAA−9)の作製と同様にして、ポリイミド前駆体(PAA−11)を得た。
[ポリイミド前駆体(PAA−12)の作製]
攪拌棒、温度計を取り付けたフラスコに、テトラヒドロフランと水との混合溶媒131.57g(THF/水=118.41g/13.16g)を充填した。ここに、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(分子量200.24):15.02g(7.5ミリモル)と、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(分子量294.22):21.85g(7.4ミリモル)を添加し、反応温度50℃に保持しながら、3時間攪拌し溶解、反応を行い、重量平均分子量10,000未満の低分子量ポリイミド前駆体溶液を得た。
同様に、攪拌棒、温度計を取り付けたフラスコに、テトラヒドロフランと水との混合溶媒131.57g(THF/水=118.41g/13.16g)を充填した。ここに、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(分子量200.24):15.02g(7.5ミリモル)と、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(分子量294.22):21.85g(7.4ミリモル)を添加し、反応温度50℃に保持しながら、24時間攪拌し溶解、反応を行い、重量平均分子量10,000以上の低分子量ポリイミド前駆体溶液を得た。
そして、これらの溶液を、表1に示すGPCピーク面積比になるように、調整しながら混合し、ポリイミド前駆体溶液(PAA−12)を得た。
テトラヒドロフランと水との混合溶媒:131.57gを1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(DMI):131.57gに変更した以外は、ポリイミド前駆体(PAA−12)の作製と同様にして、ポリイミド前駆体(PAA−13)を得た。
[ポリイミド前駆体(PAA−14)の作製]
攪拌棒、温度計を取り付けたフラスコに、NMP:131.57gを充填した。ここに、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(分子量200.24):15.02g(7.5ミリモル)と、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(分子量294.22):21.85g(7.4ミリモル)を添加し、反応温度50℃に保持しながら、3時間攪拌し、N−メチルモルホリン:18.02gを添加速度18.6ml/hrで添加し、重量平均分子量10,000未満の高分子量ポリイミド前駆体水溶液を得た。
同様に、攪拌棒、温度計を取り付けたフラスコに、NMP:131.57gを充填した。ここに、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(分子量200.24):15.02g(7.5ミリモル)と、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(分子量294.22):21.85g(7.4ミリモル)を添加し、反応温度50℃に保持しながら、24時間攪拌し、N−メチルモルホリン:18.02gを添加速度18.6ml/hrで添加し、重量平均分子量10,000以上のポリイミド前駆体水溶液を得た。
そして、これらの溶液を、表1に示すGPCピーク面積比になるように、調整しながら混合し、ポリイミド前駆体溶液(PAA−14)を得た。
[ポリイミド前駆体(RPAA−1)、(RPAA−2)の作製]
表1に示すGPCピーク面積比になるように、調整しながら混合した以外は、ポリイミド前駆体(PAA−1)の作製と同様にして、ポリイミド前駆体溶液(RPAA−1)およびポリイミド前駆体溶液(RPAA−2)を得た。
[ポリイミド前駆体(RPAA−3)、(RPAA−4)の作製]
表1に示すGPCピーク面積比になるように、調整しながら混合した以外は、ポリイミド前駆体(PAA−6)の作製と同様にして、ポリイミド前駆体溶液(RPAA−3)およびポリイミド前駆体溶液(RPAA−4)を得た。
ポリイミド前駆体(PAA−1)の作製において得られた低分子量のポリイミド前駆体溶液をポリイミド前駆体溶液(RPAA−5)とした。また、ポリイミド前駆体(PAA−1)の作製において得られた高分子量のポリイミド前駆体溶液をポリイミド前駆体溶液(RPAA−6)とした。
[表面凹凸および塗布ムラ]
上記で得られた各ポリイミド前駆体溶液を用い、下記操作により製膜を行い、ポリイミド成形体を得た。製膜した膜(ポリイミド成形体)について、(1)表面凹凸、および(2)塗布ムラを評価した。
・塗布法 : 塗布厚100μmとなるようにスペーサーを設置した塗布ブレードを用いたバーコート法。
・塗布基材: 1.1mmtガラス板
・乾燥温度: 60℃×10分
・焼成温度: 250℃×30分
膜表面に発生する凹凸の有無を光学顕微鏡を用いて評価した。評価基準は以下の通りである。
A+: 膜表面に凹凸の発生が見られない。
A : 膜表面の一部に凹凸が僅かに確認できる(膜表面面積の5%未満)。
B : 膜表面の一部に凹凸が確認できる。
C : 膜表面の半分程度に凹凸が発生している。
D : 膜表面のほぼ全面に凹凸が発生している。
膜表面に発生するムラの有無を光学顕微鏡を用いて評価した。評価基準は以下の通りである。
A+: 膜表面にムラの発生が見られない。
A : 膜表面の一部にムラが僅かに確認できる(膜表面面積の5%未満)。
B : 膜表面の一部にムラが確認できる。
C : 膜表面の半分程度にムラが発生している。
D : 膜表面のほぼ前面にムラが発生している。
次に製膜した膜(ポリイミド成形体)より、ダンベル3号を用いて試料片を打ち抜き成形した。試料片を引張り試験機に設置し、下記条件で、膜端部の(3)亀裂と(4)伸びを評価した。
・試験装置 : アイコーエンジニアリング社製引張り試験機1605型
・試料長さ : 40mm
・試料幅 : 10mm
・引張り速度 : 10mm/min
・印加荷重 : 150MPa
A+: 膜の端に亀裂の発生が見られない(亀裂の数0個)
A : 膜の端に発生した亀裂の数が1個以上5以下
B : 膜の端に発生した亀裂の数が6個以上10以下
C : 膜の端に発生した亀裂の数が11個以上30以下
A+: 膜の端に伸びが見られない(伸び率0%)
A : 膜の端に特性上問題となる伸びがない(伸び率0%超3%未満)
B : 膜の端に伸びの発生が確認できる(伸び率3%以上5%未満)
C : 膜の端に大きな伸びの発生が確認できる(伸び率5%以上)
・PDA: p−フェニレンジアミン
・ODA: 4,4’−ジアミノジフェニルエーテル
・BPDA: 3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
・PMDA: ピロメリット酸二無水物
・BTBA: ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物
・NMP: N−メチルピロリドン
・THF: テトラヒドロフラン
・DMI: 1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン
・MMO : N−メチルモルホリン
・DMAEt: ジエチルアミノエタノール
・HMP : 4−ヒドロキシメチルピペリジン
Claims (8)
- ゲル透過クロマトグラフィ法によるポリイミド前駆体の溶出曲線において、高分子量側極大値を含む領域Aと、低分子量側極大値を含む領域Bとを有し、ポリスチレン換算で、前記領域Aの重量平均分子量が1万以上であり、前記領域Bの重量平均分子量が1万未満であり、前記領域Aの面積をa、前記領域Bの面積をbとしたとき、下記式(1)を満たすポリイミド前駆体を含有するポリイミド前駆体溶液。
式(1):a/(a+b)=0.70以上0.98以下 - 3級アミン化合物を含む請求項1に記載のポリイミド前駆体溶液。
- 前記3級アミン化合物が、アミノアルキルアルコール骨格を有するアミン化合物、モルホリン骨格を有するアミン化合物、及びピペリジン骨格を有するアミン化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一つである請求項2に記載のポリイミド前駆体溶液。
- 前記3級アミン化合物が、ジメチルアミノエタノール、N−メチルモルホリン、及び4−ヒドロキシメチルピペリジンよりなる群から選ばれる少なくとも一つである請求項3に記載のポリイミド前駆体溶液。
- 前記式(1)で表されるa/(a+b)が0.71以上0.95以下である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体溶液。
- 前記式(1)で表されるa/(a+b)が0.73以上0.93以下である請求項5に記載のポリイミド前駆体溶液。
- 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体溶液の加熱硬化物で構成されたポリイミド成形体。
- 前記ポリイミド成形体が無端ベルトである請求項7に記載のポリイミド成形体。
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