JP2022190149A - Polyimide, and polyimide precursor - Google Patents

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亮一 高澤
Ryoichi Takazawa
卓也 岡
Takuya Oka
美晴 中川
Yoshiharu Nakagawa
幸徳 小濱
Yukinori Kohama
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide polyimide having excellent transparency, high mechanical strength and a low linear thermal expansion coefficient simultaneously, which properties are suitable to a transparent substrate for flexible displays, the transparent substance for solar batteries or the transparent substance for touch panels.
SOLUTION: The polyimide is obtained by reacting a diamine derivative (which includes diamine and the derivative thereof) with a tetracarboxylic acid derivative (which includes tetracarboxylic acid and the derivative thereof). The diamine derivative does not have an aromatic ring having 90% or higher light transmittance or has another aromatic ring having 80% or higher light transmittance. The tetracarboxylic acid derivative has 75% or higher light transmittance.
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Description

本発明は、高い透明性、高い機械強度、そして低線熱膨張係数を併せ持つポリイミド及び、そのポリイミド前駆体に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polyimide having high transparency, high mechanical strength, and a low coefficient of linear thermal expansion, and a polyimide precursor thereof.

高度情報化社会の到来に伴い、光通信分野の光ファイバーや光導波路等、表示装置分野の液晶配向膜やカラーフィルター用保護膜等の光学材料の開発が進んでいる。さらに表示装置分野では、ガラス基板代替として軽量でフレキシブル性に優れたプラスチック基板の検討が行なわれ、それを用いて曲げたり丸めたりすることが可能なディスプレイの開発が進んでいる。 With the advent of an advanced information society, development of optical materials such as optical fibers and optical waveguides in the field of optical communication, and liquid crystal alignment films and protective films for color filters in the field of display devices is progressing. Furthermore, in the field of display devices, plastic substrates, which are lightweight and excellent in flexibility, are being studied as an alternative to glass substrates, and displays that can be bent or rolled using such plastic substrates are being developed.

ポリイミドは、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとから得られる樹脂であるが、高寸法安定性や高耐熱性などの優れた特性を有することから高性能光学材料としての用途展開が望まれている。しかしながら、ポリイミドはその化学構造に起因して容易に着色が起こり易いのみならず、原料のテトラカルボン酸二無水物やジアミンも着色を抑制することが容易ではなかった。 Polyimide is a resin obtained from tetracarboxylic dianhydride and diamine, and it has excellent properties such as high dimensional stability and high heat resistance. . However, polyimide is easily colored due to its chemical structure, and it is not easy to suppress coloration of tetracarboxylic dianhydride and diamine as raw materials.

ポリイミドの原料の一つに、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物がある。特許文献1,2には、着色が低減された3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物結晶及びその製造方法が開示されている。しかしながら、一般にジアミン化合物は、酸化や不純物として含まれる微量金属の影響により、顕著に着色することが知られており、ジアミンを反応させたポリイミドは、着色が低減された3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を用いた場合でも、400nmの光透過率は30%と着色していた。 One of raw materials for polyimide is biphenyltetracarboxylic dianhydride. Patent Documents 1 and 2 disclose 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride crystals with reduced coloration and a method for producing the same. However, diamine compounds are generally known to be markedly colored due to oxidation and the influence of trace metals contained as impurities. Even when 4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride was used, the light transmittance at 400 nm was 30%, indicating a color.

一方、トランス-1,4-ジアミノシクロヘキサンを用いたポリイミドは、芳香族ポリイミドでの着色原因であるCT吸収を有しないことから、光学材料用途へ展開が期待される(非特許文献1)。しかしながら、原料由来と想定される着色のため、フィルムとしたときの400nmの透過率が80%を下回り、着色が見られた。 On the other hand, polyimides using trans-1,4-diaminocyclohexane do not have CT absorption, which is the cause of coloration in aromatic polyimides, and thus are expected to be used in optical materials (Non-Patent Document 1). However, due to coloration assumed to be derived from raw materials, the transmittance at 400 nm when made into a film was less than 80%, and coloration was observed.

すなわち、ポリイミドの着色の低減に関する検討は、CT吸収などの分子構造に由来する着色だけでなく、原料となるジアミン、テトラカルボン酸二無水物の着色にも大きく影響される。そのため、ポリイミドを光学材料用途へ用いるためには、ジアミン、テトラカルボン酸二無水物の透過率を厳密に制御する必要があった。 In other words, studies on reduction of coloration of polyimide are greatly influenced not only by coloration derived from molecular structure such as CT absorption, but also by coloration of diamine and tetracarboxylic dianhydride as raw materials. Therefore, in order to use polyimide for optical material applications, it is necessary to strictly control the transmittance of diamine and tetracarboxylic dianhydride.

特開2005-314296号公報JP-A-2005-314296 特開2006-45198号公報JP-A-2006-45198

M. Hasegawa, High Perform. Polym. 13 (2001) S93-S106M. Hasegawa, High Perform. Polym. 13 (2001) S93-S106

本発明の目的は、フレキシブルディスプレイ用や、太陽電池用、タッチパネル用の透明基材に適した優れた透明性と高い機械強度、低熱線膨張係数を併せ持つポリイミド及びそのポリイミド前駆体を提供するであり、ジアミン、テトラカルボン酸二無水物の透過率を厳密に制御することで、従来のポリイミドの透明性を大幅に改良するに至った。 An object of the present invention is to provide a polyimide having excellent transparency, high mechanical strength, and a low coefficient of linear thermal expansion suitable for transparent substrates for flexible displays, solar cells, and touch panels, and a polyimide precursor thereof. By strictly controlling the transmittance of , diamine, and tetracarboxylic dianhydride, the transparency of conventional polyimides was greatly improved.

1. ジアミン誘導体(ジアミン類及びそれらの誘導体を含む。以下同じ)とテトラカルボン酸誘導体(テトラカルボン酸類及びそれらの誘導体を含む。以下同じ)を反応させて得られるポリイミドであって、
前記ジアミン誘導体が、光透過率が90%以上である芳香環を有しないジアミン誘導体、または光透過率が80%以上である芳香環を有するジアミン誘導体を含有し(但し、ジアミン誘導体の透過率は、純水もしくはN、N-ジメチルアセトアミドに10質量%の濃度に溶解して得られた溶液に対する波長400nm、光路長1cmの光透過率を表す。)、
前記テトラカルボン酸誘導体が、光透過率が75%以上であるテトラカルボン酸誘導体を含有する(但し、テトラカルボン酸誘導体の透過率は、2規定水酸化ナトリウム溶液に10質量%の濃度に溶解して得られた溶液に対する波長400nm、光路長1cmの透過率を表す。)
ことを特徴とするポリイミド。
1. A polyimide obtained by reacting a diamine derivative (including diamines and their derivatives, hereinafter the same) with a tetracarboxylic acid derivative (including tetracarboxylic acids and their derivatives, the same hereinafter),
The diamine derivative contains a diamine derivative having no aromatic ring and having a light transmittance of 90% or more, or a diamine derivative having an aromatic ring and having a light transmittance of 80% or more (however, the transmittance of the diamine derivative is , represents the light transmittance at a wavelength of 400 nm and an optical path length of 1 cm for a solution obtained by dissolving in pure water or N,N-dimethylacetamide at a concentration of 10% by mass.),
The tetracarboxylic acid derivative contains a tetracarboxylic acid derivative having a light transmittance of 75% or more (however, the transmittance of the tetracarboxylic acid derivative is 10% by mass when dissolved in a 2N sodium hydroxide solution. represents the transmittance at a wavelength of 400 nm and an optical path length of 1 cm for the solution obtained by
A polyimide characterized by:

2. ジアミン誘導体の波長400nm、光路長1cmの光透過率が95%以上であり、テトラカルボン酸誘導体の光透過率が80%以上であることを特徴とする前記項1に記載のポリイミド。 2. 2. The polyimide according to item 1, wherein the diamine derivative has a light transmittance of 95% or more at a wavelength of 400 nm and an optical path length of 1 cm, and the tetracarboxylic acid derivative has a light transmittance of 80% or more.

3. テトラカルボン酸誘導体、ジアミン誘導体の少なくともどちらか一方が、芳香族誘導体であることを特徴とする前記項1又は2に記載のポリイミド。 3. 3. The polyimide according to item 1 or 2, wherein at least one of a tetracarboxylic acid derivative and a diamine derivative is an aromatic derivative.

4. テトラカルボン酸誘導体が芳香族テトラカルボン酸誘導体であり、ジアミン誘導体が脂肪族ジアミン誘導体であることを特徴とする前記項1又は2に記載のポリイミド。 4. 3. The polyimide according to item 1 or 2, wherein the tetracarboxylic acid derivative is an aromatic tetracarboxylic acid derivative and the diamine derivative is an aliphatic diamine derivative.

5. テトラカルボン酸誘導体がビフェニルテトラカルボン酸誘導体であることを特徴とする前記項1~4のいずれかに記載のポリイミド。 5. 5. The polyimide according to any one of items 1 to 4, wherein the tetracarboxylic acid derivative is a biphenyltetracarboxylic acid derivative.

6. ジアミン誘導体がトランス-1,4-ジアミノシクロヘキサンであることを特徴とする前記項1~4のいずれかに記載のポリイミド。 6. 5. The polyimide according to any one of items 1 to 4, wherein the diamine derivative is trans-1,4-diaminocyclohexane.

7. 膜厚10μmのフィルムにしたときの400nmにおける光透過率が80%以上であることを特徴とする前記項1~6いずれかに記載のポリイミド。 7. 7. The polyimide according to any one of items 1 to 6, wherein a film having a thickness of 10 μm has a light transmittance of 80% or more at 400 nm.

8. 光学材料用途であることを特徴とする前記項1~7いずれかに記載のポリイミド。 8. 8. The polyimide according to any one of items 1 to 7, which is used as an optical material.

9. 使用されるジアミン誘導体の総モル量に対し、芳香環を有しないジアミン誘導体が50モル%以上含まれるポリイミド前駆体のうち、極性溶剤に10質量%の濃度に溶解して得られた溶液に対する波長400nm、光路長1cmの光透過率が90%以上であることを特徴とするポリイミド前駆体。 9. Wavelength for a solution obtained by dissolving a polyimide precursor containing 50 mol% or more of a diamine derivative having no aromatic ring in a polar solvent at a concentration of 10% by mass with respect to the total molar amount of the diamine derivative used. A polyimide precursor having a light transmittance of 90% or more at 400 nm and an optical path length of 1 cm.

10. 使用されるジアミン誘導体の総モル量に対し、芳香環を有するジアミン誘導体が50モル%以上含まれるポリイミド前駆体のうち、極性溶剤に10質量%の濃度に溶解して得られた溶液に対する波長400nm、光路長1cmの光透過率が50%以上であることを特徴とするポリイミド前駆体。 10. Wavelength 400 nm for a solution obtained by dissolving a polyimide precursor containing 50 mol% or more of a diamine derivative having an aromatic ring in a polar solvent at a concentration of 10% by mass with respect to the total molar amount of the diamine derivative used. , a polyimide precursor having a light transmittance of 50% or more at an optical path length of 1 cm.

11. 30℃、0.5g/dL N、N-ジメチルアセトアミド溶液における対数粘度が0.2dL/g以上であることを特徴とする前記項9又は10いずれかに記載のポリイミド前駆体。 11. 11. The polyimide precursor according to any one of items 9 and 10 above, which has a logarithmic viscosity of 0.2 dL/g or more in a 0.5 g/dL N,N-dimethylacetamide solution at 30°C.

12. 下記一般式(1)の単位構造式を含むことを特徴とする前記項9又は11に記載のポリイミド前駆体。 12. 12. The polyimide precursor according to item 9 or 11, characterized by containing a unit structural formula of the following general formula (1).

Figure 2022190149000001
〔一般式(1)中、Xは4価の有機基であり、Rは水素原子又は炭素数1~4のアルキル基であり、R、Rは水素原子、炭素数1~6のアルキル基又は炭素数3~9のアルキルシリル基である。〕
Figure 2022190149000001
[In general formula (1), X is a tetravalent organic group, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 2 and R 3 are hydrogen atoms, and It is an alkyl group or an alkylsilyl group having 3 to 9 carbon atoms. ]

13. 前記項9~12のいずれかのポリイミド前駆体が溶媒中に均一に溶解されていることを特徴とするポリイミド前駆体溶液組成物。 13. 13. A polyimide precursor solution composition, wherein the polyimide precursor according to any one of items 9 to 12 is uniformly dissolved in a solvent.

14. 前記項9~12のいずれかのポリイミド前駆体をイミド化して得られることを特徴とするポリイミド。 14. 13. A polyimide obtained by imidizing the polyimide precursor according to any one of 9 to 12 above.

本発明によって、フレキシブルディスプレイ用や、太陽電池用、タッチパネル用の透明基材に適した優れた透明性と高い機械強度、低熱線膨張係数を併せ持つポリイミド及びそのポリイミド前駆体を提供することができる。 By the present invention, it is possible to provide a polyimide and its polyimide precursor having both excellent transparency, high mechanical strength, and a low coefficient of linear thermal expansion suitable for flexible displays, solar cells, and transparent substrates for touch panels.

本発明のポリイミドは、ジアミン誘導体(ジアミン類及びそれらの誘導体を含む。以下同じ)とテトラカルボン酸誘導体(テトラカルボン酸類及びそれらの誘導体を含む。以下同じ)を反応させて得られるポリイミドのうち、ジアミン誘導体が、光透過率が90%以上、好ましくは95%以上である芳香環を有しないジアミン誘導体(前述のとおり、ジアミン類及びそれらの誘導体を含む。)、もしくは、光透過率が70%以上、好ましくは80%以上である芳香環をするジアミン誘導体(前述のとおり、ジアミン類及びそれらの誘導体を含む。)を含有し(但し、光透過率は、純水もしくはN、N-ジメチルアセトアミドに10質量%の濃度に溶解して得られた溶液に対する波長400nm、光路長1cmの光透過率)、
テトラカルボン酸誘導体が、光透過率が80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上であるテトラカルボン酸誘導体(前述のとおり、テトラカルボン酸類及びそれらの誘導体を含む。)を含有する(但し、光透過率は、2規定水酸化ナトリウム溶液に10質量%の濃度に溶解して得られた溶液に対する波長400nm、光路長1cmの透過率)ことを特徴とする。ジアミン誘導体、テトラカルボン酸誘導体の光透過率が上記の範囲の場合は、得られるポリイミドの着色が低減されるため、良好である。また、ジアミン誘導体を構成するジアミン成分(1種または2種以上)の好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、最も好ましくは100%が、上記の光透過率を満たす。テトラカルボン酸誘導体を構成するテトラカルボン酸成分(1種または2種以上)の好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、最も好ましくは100%が、上記の光透過率を満たす。
The polyimide of the present invention is a polyimide obtained by reacting a diamine derivative (including diamines and their derivatives, hereinafter the same) with a tetracarboxylic acid derivative (including tetracarboxylic acids and their derivatives, the same hereinafter), The diamine derivative has a light transmittance of 90% or more, preferably 95% or more and does not have an aromatic ring (including diamines and their derivatives as described above), or a light transmittance of 70%. Above, preferably 80% or more containing diamine derivatives (including diamines and their derivatives as described above) having an aromatic ring (however, the light transmittance is pure water or N,N-dimethylacetamide light transmittance at a wavelength of 400 nm and an optical path length of 1 cm for a solution obtained by dissolving at a concentration of 10% by mass in
The tetracarboxylic acid derivative contains a tetracarboxylic acid derivative having a light transmittance of 80% or higher, preferably 85% or higher, more preferably 90% or higher (as described above, including tetracarboxylic acids and derivatives thereof). (However, the light transmittance is the transmittance at a wavelength of 400 nm and an optical path length of 1 cm for a solution obtained by dissolving the compound in a 2N sodium hydroxide solution at a concentration of 10% by mass). When the light transmittance of the diamine derivative and the tetracarboxylic acid derivative is within the above range, the coloring of the obtained polyimide is reduced, which is favorable. In addition, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, and most preferably 100% of the diamine component (one or more) constituting the diamine derivative has the above light transmittance. meet. Preferably 80% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, and most preferably 100% of the tetracarboxylic acid component (one or more) constituting the tetracarboxylic acid derivative is the above light Meet transmittance.

本発明のポリイミドは、特に限定されないが、テトラカルボン酸誘導体、ジアミン誘導体の少なくともどちらか一方が、芳香族誘導体であることが、耐熱性が高いため好ましい。さらに、テトラカルボン酸誘導体が芳香族テトラカルボン酸誘導体であり、ジアミン誘導体が脂肪族ジアミン誘導体であることが、透明性が改善でき、さらに低線熱膨張係数を達成できるため、より好ましい。 Although the polyimide of the present invention is not particularly limited, at least one of the tetracarboxylic acid derivative and the diamine derivative is preferably an aromatic derivative because of its high heat resistance. Furthermore, it is more preferable that the tetracarboxylic acid derivative is an aromatic tetracarboxylic acid derivative and the diamine derivative is an aliphatic diamine derivative, since transparency can be improved and a low coefficient of linear thermal expansion can be achieved.

本発明のポリイミドに用いるテトラカルボン酸誘導体(テトラカルボン酸類及びそれらの誘導体を含む。)は、特に限定はなく、通常のポリイミドに採用されるテトラカルボン酸類及びそれらの誘導体であればいずれでも構わない。
芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3’,3,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、オキシジフタル酸二無水物、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’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、m-ターフェニル-3,3’,4,4’-テトラカルボン酸二無水物、4,4’-(2,2-ヘキサフルオロイソプロピレン)ジフタル酸二無水物、2,2’-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン類、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、(1,1’:3’,1”-ターフェニル)-3,3”,4,4”-テトラカルボン酸二無水物、4,4’-(ジメチルシラジイル)ジフタル酸二無水物、4,4’-(1,4-フェニレンビス(オキシ))ジフタル酸二無水物など、
脂環式テトラカルボン酸二無水物としては、例えば、ビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクタン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物、5-(ジオキソテトラヒドロフリル-3-メチル)-3-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸無水物、4-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-テトラリン-1,2-ジカルボン酸無水物、テトラヒドロフラン-2,3,4,5-テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ-3,3’,4,4’-テトラカルボン酸二無水物、3c-カルボキシメチルシクロペンタン-1r,2c,4c-トリカルボン酸1,4,2,3-二無水物、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。特にポリイミドの機械特性や耐熱性が優れるため、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3’,3,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、4,4’-(2,2-ヘキサフルオロイソプロピレン)ジフタル酸二無水物、4,4’-(ジメチルシラジイル)ジフタル酸二無水物が好適である。3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3’,3,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物は、ポリイミドの熱線膨張係数が低いため特に好ましい。
The tetracarboxylic acid derivative (including tetracarboxylic acids and derivatives thereof) used in the polyimide of the present invention is not particularly limited, and any tetracarboxylic acids and derivatives thereof employed in ordinary polyimides may be used. .
The aromatic tetracarboxylic dianhydrides include 3,3′,4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2′,3,3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3 ',3,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, pyromellitic dianhydride, oxydiphthalic dianhydride, 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,3' ,4,4′-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride, m-terphenyl-3,3′,4,4′-tetracarboxylic dianhydride, 4,4′-(2,2-hexafluoroiso Propylene)diphthalic dianhydride, 2,2'-bis(3,4-dicarboxyphenyl)propanes, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7- naphthalenetetracarboxylic dianhydride, (1,1′:3′,1″-terphenyl)-3,3″,4,4″-tetracarboxylic dianhydride, 4,4′-(dimethylsiladiyl ) diphthalic dianhydride, 4,4′-(1,4-phenylenebis(oxy))diphthalic dianhydride, etc.
Examples of alicyclic tetracarboxylic dianhydrides include bicyclo[2.2.2]oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, bicyclo[2.2.2 ] Octane-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, 5-(dioxotetrahydrofuryl-3-methyl)-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride, 4-(2,5 -dioxotetrahydrofuran-3-yl)-tetralin-1,2-dicarboxylic anhydride, tetrahydrofuran-2,3,4,5-tetracarboxylic dianhydride, bicyclo-3,3′,4,4′- tetracarboxylic dianhydride, 3c-carboxymethylcyclopentane-1r,2c,4c-tricarboxylic acid 1,4,2,3-dianhydride, 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride and the like. In particular, since polyimide has excellent mechanical properties and heat resistance, 3,3′,4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2′,3,3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2, 3',3,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, pyromellitic dianhydride, 4,4'-(2,2-hexafluoroisopropylene) diphthalic dianhydride, 4,4'-( Dimethylsiladiyl)diphthalic dianhydride is preferred. 3,3′,4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2′,3,3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3′,3,4′-biphenyltetracarboxylic acid Dianhydrides are particularly preferred due to the low coefficient of linear thermal expansion of polyimides.

本発明で用いるテトラカルボン酸誘導体は、着色を低減する目的で精製することが好ましい。精製方法としては、特に制限されず公知の方法が利用できるが、以下の方法が好適である。
(1)溶剤と、テトラカルボン酸誘導体粉末を、少なくとも一部のテトラカルボン酸誘導体粉末が溶解していない不均一な状態で混合し、次いで混合液から未溶解のテトラカルボン酸誘導体粉末を分離回収する精製方法、
(2)酸無水物を含む溶液で再結晶する精製方法、
(3)加熱減圧下で昇華する精製方法
また、これらの方法を複数繰り返すことや、組み合わせて精製することもできる。
The tetracarboxylic acid derivative used in the present invention is preferably purified for the purpose of reducing coloration. The purification method is not particularly limited and known methods can be used, but the following methods are suitable.
(1) A solvent and a tetracarboxylic acid derivative powder are mixed in a heterogeneous state in which at least a part of the tetracarboxylic acid derivative powder is not dissolved, and then the undissolved tetracarboxylic acid derivative powder is separated and recovered from the mixed liquid. purification method,
(2) a purification method of recrystallization with a solution containing an acid anhydride;
(3) Purification method of sublimation under heating and reduced pressure Further, these methods can be repeated multiple times or a combination thereof can be used for purification.

本発明のポリイミドに用いるジアミン誘導体(ジアミン類及びそれらの誘導体を含む。)は、特に限定はなく、通常のポリイミドに採用されるジアミン類及びそれらの誘導体であればいずれでも構わないが、ポリイミドの透明性を向上させるため、以下のジアミンが好適である。
例えば、芳香環を有しないジアミンとしては、ジアミノブタン、ジアミノペンタン、ジアミノヘキサン、ジアミノヘプタン、ジアミノオクタン、ジアミノノナン、ジアミノデカン、ジアミノウンデカン、ジアミノドデカンなどの直鎖状および分枝状の脂肪族ジアミン、1,4-ジアミノシクロヘキサン、1,3-ジアミノシクロヘキサン、1,2-ジアミノシクロヘキサン、3-メチル-1,4-ジアミノシクロヘキサン、3-メチル-、3-アミノメチル-、5,5-ジメチルシクロヘキシルアミン、1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス(4,4′-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(3,3′-メチル-4,4′-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(アミノメチル)ノルボルナン、ビス(アミノメチル)-トリシクロ〔5,2,1,0〕デカン、イソホロンジアミン、1,3-ジアミノアダマンタンなどの脂環構造を有するジアミン、
芳香環を有するジアミンとしては、3,5-ジアミノベンゾトリフルオライド、2-(トリフルオロメチル)-1,4-フェニレンジアミン、 5-(トリフルオロメチル)-1,3-フェニレンジアミン、1,3 -ジアミノ-2,4,5,6-テトラフルオロベンゼン、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、2,2-ビス(3-アミノフェニル)1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、2,2’-ビス-(4-アミノフェニル)-ヘキサフルオロプロパン、4,4-ビス(トリフルオロメトキシ)ベンジジン、3,3’-ジアミノ-5,5’-トリフルオロメチルビフェニル、3,3’-ジアミノ-6,6’-トリフルオロメチルビフェニル、3,3’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン;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、4,4’-トリフルオロメチル-2,2’- ジアミノビフェニル、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3-ジクロロ-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’,5,5’-ジクロロ-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-メチレン-ビス(2-クロロアニリン)などのハロゲン基を有する芳香族ジアミン、
4,4’-ジアミノベンゾフェノン、3,3’-ジアミノベンゾフェノン、4-アミノフェニルー4-アミノベンゾエート、テレフタル酸ビス(4-アミノフェニル)エステル、ビフェニル-4,4’-ジカルボン酸ビス(4-アミノフェニル)1,4-ビス(4-アミノベンゾイルオキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノベンゾイルオキシ)ベンゼン、4,4’-ジアミノベンズアニライド、N,N-ビス(4-アミノフェニル)テレフタルアミド、N,N’-p-フェニレンビス(p-アミノベンズアミド)、N,N’-m-フェニレンビス(p-アミノベンズアミド)などのカルボニル基を有する芳香族ジアミン、
3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、3,4’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、3、3’-ジアミノー4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホン、O-トリジンスルホン、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルホンなどのスルホニル基を有する芳香族ジアミンが挙げられる。
1,4-ジアミノシクロヘキサン、ビス(4,4′-アミノシクロヘキシル)メタン、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノジフェニルスルホンを用いたポリイミドは、透明性、耐熱性に優れるためより好ましく、トランス-1,4-ジアミノシクロヘキサンは、熱線膨張係数が低いため特に好ましい。
The diamine derivative (including diamines and derivatives thereof) used in the polyimide of the present invention is not particularly limited, and any diamines or derivatives thereof that are used in ordinary polyimides may be used. The following diamines are suitable for improving transparency.
For example, diamines having no aromatic ring include linear and branched aliphatic diamines such as diaminobutane, diaminopentane, diaminohexane, diaminoheptane, diaminooctane, diaminononane, diaminodecane, diaminoundecane, and diaminododecane; 1,4-diaminocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, 1,2-diaminocyclohexane, 3-methyl-1,4-diaminocyclohexane, 3-methyl-, 3-aminomethyl-, 5,5-dimethylcyclohexylamine , 1,3-bisaminomethylcyclohexane, bis(4,4′-aminocyclohexyl)methane, bis(3,3′-methyl-4,4′-aminocyclohexyl)methane, bis(aminomethyl)norbornane, bis( diamines having an alicyclic structure such as aminomethyl)-tricyclo[5,2,1,0]decane, isophoronediamine, 1,3-diaminoadamantane;
Diamines having an aromatic ring include 3,5-diaminobenzotrifluoride, 2-(trifluoromethyl)-1,4-phenylenediamine, 5-(trifluoromethyl)-1,3-phenylenediamine, 1,3 -diamino-2,4,5,6-tetrafluorobenzene, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]-hexafluoropropane, 2,2-bis(3-aminophenyl)1,1 , 1,3,3,3-hexafluoropropane, 2,2′-bis-(4-aminophenyl)-hexafluoropropane, 4,4-bis(trifluoromethoxy)benzidine, 3,3′-diamino- 5,5′-trifluoromethylbiphenyl, 3,3′-diamino-6,6′-trifluoromethylbiphenyl, 3,3′-bis(trifluoromethyl)benzidine; 2,2-bis[4-(4 -aminophenoxy)phenyl] hexafluoropropane, 4,4'-trifluoromethyl-2,2'-diaminobiphenyl, 2,2'-bis(trifluoromethyl)-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3 -dichloro-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2',5,5'-dichloro-4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-methylene-bis(2-chloroaniline) and other halogen groups an aromatic diamine having
4,4'-diaminobenzophenone, 3,3'-diaminobenzophenone, 4-aminophenyl-4-aminobenzoate, terephthalic acid bis(4-aminophenyl) ester, biphenyl-4,4'-dicarboxylic acid bis(4- aminophenyl)1,4-bis(4-aminobenzoyloxy)benzene, 1,3-bis(4-aminobenzoyloxy)benzene, 4,4'-diaminobenzanilide, N,N-bis(4-amino aromatic diamines having a carbonyl group such as phenyl)terephthalamide, N,N'-p-phenylenebis(p-aminobenzamide), N,N'-m-phenylenebis(p-aminobenzamide);
3,3'-diaminodiphenylsulfone, 3,4'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3,3'-diamino-4,4'-dihydroxydiphenylsulfone, O-tolysine sulfone, bis[4 aromatic diamines having a sulfonyl group such as -(4-aminophenoxy)phenyl]sulfone and bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]sulfone;
Using 1,4-diaminocyclohexane, bis(4,4'-aminocyclohexyl)methane, 2,2'-bis(trifluoromethyl)-4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-diaminodiphenylsulfone Polyimide is more preferable because of its excellent transparency and heat resistance, and trans-1,4-diaminocyclohexane is particularly preferable because of its low linear thermal expansion coefficient.

本発明で用いるジアミン誘導体は、着色を低減する目的で精製することが好ましい。精製方法としては、特に制限されず公知の方法が利用できるが、以下の方法が好適である。
(1)昇華する精製方法
(2)吸着剤で処理する精製方法
(3)再結晶による精製方法
また、これらの方法を複数繰り返すことや、組み合わせて精製することもできる。
The diamine derivative used in the present invention is preferably purified for the purpose of reducing coloration. The purification method is not particularly limited and known methods can be used, but the following methods are suitable.
(1) Purification method by sublimation (2) Purification method by treatment with adsorbent (3) Purification method by recrystallization Further, these methods can be repeated or combined for purification.

ジアミン誘導体は、反応性や生成物の溶解性付与の目的で、前述のジアミンをシリル化剤(アミド系シリル化剤など)と反応させジアミン誘導体としても好適に用いることができる。 A diamine derivative can also be suitably used as a diamine derivative by reacting the aforementioned diamine with a silylating agent (such as an amide-based silylating agent) for the purpose of imparting reactivity and solubility to the product.

本発明のポリイミド前駆体は、使用されるジアミン誘導体の総モル量に対し、芳香環を有しないジアミン誘導体が50モル%以上含まれるポリイミド前駆体の場合には、極性溶剤に10質量%の濃度に溶解して得られた溶液に対する波長400nm、光路長1cmの光透過率が90%以上であり、好ましくは95%以上である。一方、使用されるジアミン誘導体の総モル量に対し、芳香環を有するジアミン誘導体が50モル%以上含まれるポリイミド前駆体の場合には、極性溶剤に10質量%の濃度に溶解して得られた溶液に対する波長400nm、光路長1cmの光透過率が50%以上であり、好ましくは55%以上である。ここで測定に用いる極性溶剤は、ポリイミド前駆体を溶解できる溶剤であれば、特に限定されないが、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン等のアミド溶媒、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、δ-バレロラクトン、γ-カプロラクトン、ε-カプロラクトン、α-メチル-γ-ブチロラクトン等の環状エステル溶媒、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート溶媒、トリエチレングリコール等のグリコール系溶媒、m-クレゾール、p-クレゾール、3-クロロフェノール、4-クロロフェノール等のフェノール系溶媒、アセトフェノン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、スルホラン、ジメチルスルホキシドなどが好ましく採用される。さらに、その他の一般的な有機溶剤、即ちフェノール、0-クレゾール、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソブチル、プロピレングリコールメチルアセテート、エチルセロソルブ、プチルセロソルブ、2-メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、ジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロへキサノン、メチルエチルケトン、アセトン、ブタノール、エタノール、なども使用できる。これらの溶剤を複数組み合わせても使用できる。 The polyimide precursor of the present invention is a polyimide precursor containing 50 mol% or more of a diamine derivative having no aromatic ring, with respect to the total molar amount of the diamine derivative used, in a polar solvent at a concentration of 10% by mass is 90% or more, preferably 95% or more, at a wavelength of 400 nm and an optical path length of 1 cm with respect to a solution obtained by dissolving in On the other hand, in the case of a polyimide precursor containing 50 mol% or more of a diamine derivative having an aromatic ring with respect to the total molar amount of the diamine derivative used, it was obtained by dissolving in a polar solvent to a concentration of 10% by mass. The light transmittance of the solution at a wavelength of 400 nm and an optical path length of 1 cm is 50% or more, preferably 55% or more. The polar solvent used for measurement here is not particularly limited as long as it can dissolve the polyimide precursor, but N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl - Amide solvents such as 2-pyrrolidone, cyclic ester solvents such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, γ-caprolactone, ε-caprolactone, α-methyl-γ-butyrolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate, etc. carbonate solvents, glycol solvents such as triethylene glycol, m-cresol, p-cresol, 3-chlorophenol, phenol solvents such as 4-chlorophenol, acetophenone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, Sulfolane, dimethylsulfoxide and the like are preferably employed. In addition, other common organic solvents, namely phenol, O-cresol, butyl acetate, ethyl acetate, isobutyl acetate, propylene glycol methyl acetate, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, 2-methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, Tetrahydrofuran, dimethoxyethane, diethoxyethane, dibutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, methyl ethyl ketone, acetone, butanol, ethanol, and the like can also be used. A combination of a plurality of these solvents can also be used.

本発明のポリイミド前駆体は、特に限定されないが以下の製造方法により容易に製造することができる。
1)ポリアミド酸
有機溶剤にジアミンを溶解し、この溶液に攪拌しながら、テトラカルボン酸二無水物を徐々に添加し、0~100℃の範囲で1~72時間攪拌することで、ポリイミド前駆体が得られる。
Although the polyimide precursor of the present invention is not particularly limited, it can be easily produced by the following production method.
1) Polyamic acid Diamine is dissolved in an organic solvent, and tetracarboxylic dianhydride is gradually added while stirring to this solution, and stirred at 0 to 100 ° C. for 1 to 72 hours to obtain a polyimide precursor. is obtained.

2)ポリアミド酸シリルエステル
あらかじめ、ジアミンとシリル化剤を反応させ、シリル化されたジアミンを得(必要に応じて、蒸留等によりシリル化されたジアミンの精製をおこなう。)、脱水された溶剤中にシリル化されたジアミンを溶解させておき、攪拌しながら、テトラカルボン酸二無水物を徐々に添加し、0~100℃の範囲で1~72時間攪拌することで、ポリイミド前駆体が得られる。ここで用いるシリル化剤として、塩素を含有しないシリル化剤を用いることは、シリル化されたジアミンを精製する必要がないため、好適である。塩素原子を含まないシリル化剤としては、N,O-ビス(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミド、N,O-ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、ヘキサメチルジシラザンが挙げられる。フッ素原子を含まず低コストであることから、N,O-ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、ヘキサメチルジシラザンが好ましい。また、ジアミンのシリル化反応には、反応を促進するために、ピリジン、ピペリジン、トリエチルアミンなどのアミン系触媒を用いることができる。この触媒はポリイミド前駆体の重合触媒として、そのまま使用することができる。
2) Polyamic acid silyl ester A diamine and a silylating agent are reacted in advance to obtain a silylated diamine (if necessary, the silylated diamine is purified by distillation or the like.), A silylated diamine is dissolved in the solution, and while stirring, tetracarboxylic dianhydride is gradually added and stirred at 0 to 100 ° C. for 1 to 72 hours to obtain a polyimide precursor. . As the silylating agent used here, it is preferable to use a chlorine-free silylating agent because it is not necessary to purify the silylated diamine. The chlorine atom-free silylating agent includes N,O-bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide, N,O-bis(trimethylsilyl)acetamide and hexamethyldisilazane. N,O-bis(trimethylsilyl)acetamide and hexamethyldisilazane are preferred because they do not contain fluorine atoms and are inexpensive. In addition, an amine-based catalyst such as pyridine, piperidine, or triethylamine can be used for the silylation reaction of diamine in order to promote the reaction. This catalyst can be used as it is as a polymerization catalyst for the polyimide precursor.

3)ポリアミド酸エステル
テトラカルボン酸二無水物を任意のアルコールで反応させ、ジエステルジカルボン酸を得た後、塩素化試薬(チオニルクロライド、オキサリルクロライドなど)と反応させ、ジエステルジカルボン酸クロライドを得る。このジエステルジカルボン酸クロライドとジアミンを反応させることで、ポリイミド前駆体が得られる。また、ジエステルジカルボン酸とジアミンを、リン系縮合剤や、カルボジイミド縮合剤などを用いて脱水縮合することでも、簡便にポリイミド前駆体が得られる。また、このポリイミド前駆体は、安定なため水やアルコールなどの溶剤を加え再沈殿などの精製をおこなうこともできる。
3) Polyamic Acid Ester A tetracarboxylic dianhydride is reacted with any alcohol to obtain a diester dicarboxylic acid, which is then reacted with a chlorinating reagent (thionyl chloride, oxalyl chloride, etc.) to obtain a diester dicarboxylic acid chloride. A polyimide precursor is obtained by reacting this diester dicarboxylic acid chloride with a diamine. A polyimide precursor can also be easily obtained by subjecting a diester dicarboxylic acid and a diamine to dehydration condensation using a phosphorus-based condensing agent, a carbodiimide condensing agent, or the like. Further, since this polyimide precursor is stable, it can be purified by reprecipitation by adding a solvent such as water or alcohol.

また、前記製造方法は、いずれも有機溶媒中で好適に行なうことができるので、その結果として、本発明のポリイミド前駆体溶液組成物を容易に得ることができる。 Moreover, since all of the above production methods can be suitably carried out in an organic solvent, as a result, the polyimide precursor solution composition of the present invention can be easily obtained.

これらの製造方法においては、いずれも、テトラカルボン酸成分とジアミン成分のモル比は、必要とするポリイミド前駆体の粘度により任意に設定できるが、好ましくは0.90~1.10、より好ましくは0.95~1.05である。 In any of these production methods, the molar ratio of the tetracarboxylic acid component and the diamine component can be arbitrarily set depending on the required viscosity of the polyimide precursor, preferably 0.90 to 1.10, more preferably 0.95 to 1.05.

前記製造方法で使用する有機溶媒は、具体的にはN,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、ジメチルスルホオキシド等の非プロトン性溶媒が好ましいが、原料モノマーと生成するポリイミド前駆体が溶解すれば問題はなく使用できるので、特にその構造には限定されない。N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド溶媒、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、δ-バレロラクトン、γ-カプロラクトン、ε-カプロラクトン、α-メチル-γ-ブチロラクトン等の環状エステル溶媒、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート溶媒、トリエチレングリコール等のグリコール系溶媒、m-クレゾール、p-クレゾール、3-クロロフェノール、4-クロロフェノール等のフェノール系溶媒、アセトフェノン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、スルホラン、ジメチルスルホキシドなどが好ましく採用される。さらに、その他の一般的な有機溶剤、即ちフェノール、0-クレゾール、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソブチル、プロピレングリコールメチルアセテート、エチルセロソルブ、プチルセロソルブ、2-メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、ジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロへキサノン、メチルエチルケトン、アセトン、ブタノール、エタノール、キシレン、トルエン、クロルベンゼン、ターペン、ミネラルスピリット、石油ナフサ系溶媒なども使用できる。 The organic solvent used in the production method is preferably an aprotic solvent such as N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, or dimethylsulfoxide. There is no particular limitation on the structure, as long as the monomer and the resulting polyimide precursor are dissolved, they can be used without any problem. Amide solvents such as N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, γ-caprolactone, ε-caprolactone, α-methyl-γ - Cyclic ester solvents such as butyrolactone, carbonate solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate, glycol solvents such as triethylene glycol, phenolic solvents such as m-cresol, p-cresol, 3-chlorophenol and 4-chlorophenol, Acetophenone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, sulfolane, dimethylsulfoxide and the like are preferably employed. In addition, other common organic solvents, namely phenol, O-cresol, butyl acetate, ethyl acetate, isobutyl acetate, propylene glycol methyl acetate, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, 2-methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, Tetrahydrofuran, dimethoxyethane, diethoxyethane, dibutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, methyl ethyl ketone, acetone, butanol, ethanol, xylene, toluene, chlorobenzene, terpene, mineral spirits, Petroleum naphtha-based solvents and the like can also be used.

本発明のポリイミド前駆体の対数粘度は、特に限定されないが、温度:30℃、濃度:0.5g/dL、溶媒:N,N-ジメチルアセトアミド溶液における対数粘度が0.2dL/g以上、好ましくは0.5dL/g以上である。0.2dL/g以上では、ポリイミド前駆体の分子量が高いため、得られるポリイミド膜の機械強度が向上する。また、本発明のポリイミド前駆体の対数粘度は、特に限定されないが、好ましくは2.5dL/g以下、より好ましくは2.0dL/g以下、特に好ましくは1.5dL/g以下である。対数粘度が低い場合、ポリイミド前駆体ワニスの粘度が低いため、ポリイミド膜製造工程のハンドリング性が改善する。 The logarithmic viscosity of the polyimide precursor of the present invention is not particularly limited, but temperature: 30 ° C., concentration: 0.5 g / dL, solvent: logarithmic viscosity in N,N-dimethylacetamide solution is 0.2 dL / g or more, preferably is 0.5 dL/g or more. When it is 0.2 dL/g or more, the mechanical strength of the obtained polyimide film is improved because the molecular weight of the polyimide precursor is high. The logarithmic viscosity of the polyimide precursor of the present invention is not particularly limited, but is preferably 2.5 dL/g or less, more preferably 2.0 dL/g or less, and particularly preferably 1.5 dL/g or less. When the logarithmic viscosity is low, the viscosity of the polyimide precursor varnish is low, so that the handleability in the polyimide film manufacturing process is improved.

本発明のポリイミド前駆体は、特に限定されないが、下記一般式(1)の単位構造式を含むことを好ましい。 Although the polyimide precursor of the present invention is not particularly limited, it preferably contains a unit structural formula of the following general formula (1).

Figure 2022190149000002
〔一般式(1)中、Xは4価の有機基であり、Rは水素原子又は炭素数1~4のアルキル基であり、R、Rは水素原子、炭素数1~6のアルキル基又は炭素数3~9のアルキルシリル基である。〕
得られるポリイミドの耐熱性が高いことから、Xは下記一般式(2)の4価の有機基であることがより好ましく、4価のビフェニル異性体であることが特に好ましい。
Figure 2022190149000002
[In general formula (1), X is a tetravalent organic group, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 2 and R 3 are hydrogen atoms, and It is an alkyl group or an alkylsilyl group having 3 to 9 carbon atoms. ]
X is more preferably a tetravalent organic group represented by the following general formula (2), particularly preferably a tetravalent biphenyl isomer, since the resulting polyimide has high heat resistance.

Figure 2022190149000003
Figure 2022190149000003

本発明のポリイミドは、ポリイミド前駆体を脱水閉環反応(イミド化反応)することで製造することができる。イミド化の方法は特に限定されず、公知の熱イミド化、化学イミド化方法を適用することができる。得られるポリイミドの形態は、フィルム、ポリイミド積層体、コーティング膜、粉末、ビーズ、成型体、発泡体およびワニスなどを好適に挙げることができる。 The polyimide of the present invention can be produced by subjecting a polyimide precursor to a dehydration ring closure reaction (imidization reaction). The imidization method is not particularly limited, and known thermal imidization and chemical imidization methods can be applied. Forms of the obtained polyimide include films, polyimide laminates, coating films, powders, beads, moldings, foams, varnishes, and the like.

本発明のポリイミドは、その限りではないが、膜厚10μmのフィルムにしたときの400nmにおける光透過率が80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上であり、優れた透明性を有する。 Although not limited thereto, the polyimide of the present invention has a light transmittance at 400 nm of 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more when formed into a film having a thickness of 10 μm, and has excellent transparency. have

また、本発明のポリイミドは、その限りではないが、フィルムにしたときの50℃~200℃における平均熱線膨張係数が50ppm/K以下、好ましく30ppm/K以下、より好ましくは20ppm/K以下である。 In addition, the polyimide of the present invention, although not limited thereto, has an average coefficient of linear thermal expansion of 50 ppm/K or less, preferably 30 ppm/K or less, more preferably 20 ppm/K or less at 50 ° C. to 200 ° C. when made into a film. .

本発明のポリイミドからなるフィルムは、用途にもよるが、フィルムの厚みとしては1μm~200μm程度が好ましく、さらには1μm~100μm程度が好ましい。 The film made of the polyimide of the present invention preferably has a thickness of about 1 μm to 200 μm, more preferably about 1 μm to 100 μm, depending on the application.

本発明のポリイミドは、特に限定されないが、優れた透明性と靭性を有する特性から、光学材料として好適である。例えば、ディスプレイ用透明基材、タッチパネル用透明基材、太陽電池用透明基板として好適に用いることができる。 Although the polyimide of the present invention is not particularly limited, it is suitable as an optical material due to its excellent transparency and toughness. For example, it can be suitably used as a transparent substrate for displays, a transparent substrate for touch panels, and a transparent substrate for solar cells.

以下では、本発明のポリイミド前駆体を用いた、ポリイミドフィルム/基材積層体、もしくはポリイミドフィルムの製造方法の一例について述べる。ただし、以下の方法に限定されるものではない。
例えばセラミック(ガラス、シリコン、アルミナ)、金属(銅、アルミニウム、ステンレス)、耐熱プラスチックフィルム(ポリイミド)などの基材に、本発明のポリイミド前駆体溶液組成物を流延し、真空中、窒素等の不活性ガス中、或いは空気中で、熱風もしくは赤外線を用いて、20~180℃、好ましくは20~150℃の温度範囲で乾燥する。
次いで得られたポリイミド前駆体フィルムを基材上で、もしくはポリイミド前駆体フィルムを基材上から剥離し、そのフィルムの端部を固定した状態で、真空中、窒素等の不活性ガス中、或いは空気中で、熱風もしくは赤外線を用い、200~500℃、より好ましくは250~450℃程度の温度で加熱イミド化することでポリイミドフィルム/基材積層体、もしくはポリイミドフィルムを製造することができる。なお、得られるポリイミドフィルムが酸化劣化するのを防ぐため、加熱イミド化は、真空中、或いは不活性ガス中で行うことが望ましい。加熱イミド化の温度が高すぎなければ空気中で行なっても差し支えない。ここでのポリイミドフィルム(ポリイミドフィルム/基材積層体の場合は、ポリイミドフィルム層)の厚さは、以後の工程の搬送性のため、好ましくは1~250μm、より好ましくは1~150μmである。
An example of a method for producing a polyimide film/substrate laminate or a polyimide film using the polyimide precursor of the present invention will be described below. However, it is not limited to the following methods.
For example, the polyimide precursor solution composition of the present invention is cast on substrates such as ceramics (glass, silicon, alumina), metals (copper, aluminum, stainless steel), heat-resistant plastic films (polyimide), and the like, in a vacuum, nitrogen, etc. or in the air, using hot air or infrared rays, in a temperature range of 20 to 180°C, preferably 20 to 150°C.
Next, the obtained polyimide precursor film is placed on the substrate, or the polyimide precursor film is peeled off from the substrate, and in a state where the edge of the film is fixed, in vacuum, in an inert gas such as nitrogen, or A polyimide film/substrate laminate or a polyimide film can be produced by thermal imidization in air at a temperature of about 200 to 500° C., more preferably about 250 to 450° C. using hot air or infrared rays. In order to prevent the obtained polyimide film from being oxidized and degraded, it is desirable to perform the imidization by heating in a vacuum or in an inert gas. As long as the heat imidization temperature is not too high, it may be carried out in air. The thickness of the polyimide film (polyimide film layer in the case of a polyimide film/substrate laminate) is preferably 1 to 250 μm, more preferably 1 to 150 μm, for transportability in subsequent steps.

またポリイミド前駆体のイミド化反応は、前記のような加熱処理による加熱イミド化に代えて、ポリイミド前駆体をピリジンやトリエチルアミン等の3級アミン存在下、無水酢酸等の脱水環化試薬を含有する溶液に浸漬するなどの化学的処理によって行うことも可能である。また、これらの脱水環化試薬をあらかじめ、ポリイミド前駆体溶液組成物中に投入・攪拌し、それを基材上に流延・乾燥することで、部分的にイミド化したポリイミド前駆体を作製することもでき、これを更に前記のような加熱処理することで、ポリイミドフィルム/基材積層体、もしくはポリイミドフィルムを得ることができる。 In the imidization reaction of the polyimide precursor, instead of heat imidization by heat treatment as described above, the polyimide precursor is treated with a dehydration cyclization reagent such as acetic anhydride in the presence of a tertiary amine such as pyridine or triethylamine. It is also possible to carry out by chemical treatment such as immersion in a solution. In addition, these dehydration cyclization reagents are added in advance to a polyimide precursor solution composition and stirred, and the mixture is cast on a substrate and dried to prepare a partially imidized polyimide precursor. It is also possible to obtain a polyimide film/substrate laminate or a polyimide film by further heat-treating this as described above.

この様にして得られたポリイミドフィルム/基材積層体、もしくはポリイミドフィルムは、その片面もしくは両面に導電性層を形成することによって、フレキシブルな導電性基板を得ることができる。 A flexible conductive substrate can be obtained by forming a conductive layer on one or both sides of the thus obtained polyimide film/substrate laminate or polyimide film.

フレキシブルな導電性基板は、例えば次の方法によって得ることができる。すなわち、第一の方法としては、ポリイミドフィルム/基材積層体を基材からポリイミドフィルムを剥離せずに、そのポリイミドフィルム表面に、スパッタ蒸着、印刷などによって、導電性物質(金属もしくは金属酸化物、導電性有機物、導電性炭素など)の導電層を形成させ、導電性層/ポリイミドフィルム/基材の導電性積層体を製造する。その後必要に応じて、基材より電気導電層/ポリイミドフィルム積層体を剥離することによって、導電性層/ポリイミドフィルム積層体からなる透明でフレキシブルな導電性基板を得ることができる。
第二の方法としては、ポリイミドフィルム/基材積層体の基材からポリイミドフィルムを剥離して、ポリイミドフィルムを得、そのポリイミドフィルム表面に、導電性物質(金属もしくは金属酸化物、導電性有機物、導電性炭素など)の導電層を、第一の方法と同様にして形成させ、導電性層/ポリイミドフィルム積層体からなる透明でフレキシブルな導電性基板を得ることができる。
なお、第一、第二の方法において、必要に応じて、ポリイミドフィルムの表面に導電層を形成する前に、スパッタ蒸着やゲル-ゾル法などによって、水蒸気、酸素などのガスバリヤ層、光調整層などの無機層を形成しても構わない。
また、導電層は、フォトリソグラフィ法や各種印刷法、インクジェット法などの方法によって、回路が好適に形成される。
A flexible conductive substrate can be obtained, for example, by the following method. That is, as a first method, a conductive material (metal or metal oxide) is applied to the surface of the polyimide film by sputtering deposition, printing, etc., without peeling the polyimide film from the base material. , conductive organic matter, conductive carbon, etc.) to form a conductive layer/polyimide film/substrate conductive laminate. Thereafter, if necessary, by peeling the electrically conductive layer/polyimide film laminate from the substrate, a transparent and flexible conductive substrate comprising the electrically conductive layer/polyimide film laminate can be obtained.
As a second method, the polyimide film is peeled off from the substrate of the polyimide film/substrate laminate to obtain a polyimide film, and a conductive substance (metal or metal oxide, conductive organic substance, A conductive layer of conductive carbon, etc.) can be formed in the same manner as in the first method to obtain a transparent and flexible conductive substrate comprising a conductive layer/polyimide film laminate.
In the first and second methods, if necessary, before forming the conductive layer on the surface of the polyimide film, a gas barrier layer such as water vapor, oxygen, etc., and a light adjustment layer are formed by sputtering deposition, gel-sol method, etc. You may form inorganic layers, such as.
A circuit is preferably formed on the conductive layer by a method such as a photolithography method, various printing methods, an inkjet method, or the like.

本発明の基板は、本発明のポリイミドによって構成されたポリイミドフィルムの表面に、必要に応じてガスバリヤ層や無機層を介し、導電層の回路を有するものである。この基板は、フレキシブルであり、透明性、折り曲げ性、耐熱性が優れ、さらに極めて低い熱線膨張係数や耐溶剤性を併せ有するので微細な回路の形成が容易である。したがって、この基板は、ディスプレイ用、タッチパネル用、または太陽電池用の基板として好適に用いることができる。
すなわち、この基板に、蒸着、各種印刷法、或いはインクジェット法などによって、さらにトランジスタ(無機トランジスタ、有機トランジスタ)が形成されてフレキシブル薄膜トランジスタが製造され、そして、表示デバイス用の液晶素子、EL素子、光電素子として好適に用いられる。
The substrate of the present invention has a circuit of a conductive layer on the surface of a polyimide film composed of the polyimide of the present invention via a gas barrier layer or an inorganic layer, if necessary. This substrate is flexible, excellent in transparency, bendability and heat resistance, and further has an extremely low coefficient of linear thermal expansion and solvent resistance, so that fine circuits can be easily formed. Therefore, this substrate can be suitably used as a substrate for displays, touch panels, or solar cells.
That is, a transistor (inorganic transistor, organic transistor) is further formed on this substrate by vapor deposition, various printing methods, or an ink jet method to manufacture a flexible thin film transistor, and a liquid crystal element for a display device, an EL element, a photoelectric It is preferably used as an element.

以下、実施例及び比較例によって本発明を更に説明する。尚、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 The present invention will be further described below with reference to examples and comparative examples. In addition, the present invention is not limited to the following examples.

以下の各例で使用した原材料は、次のとおりである。
トランス-1,4-ジアミノシクロヘキサン:ZHEJIANG TAIZHOU QINGQUAN MEDICAL & CHEMICAL株式会社製 純度 99.1%(GC分析)
1,4-ビス(4-アミノベンゾイルオキシ)ベンゼン(BABB):三國製薬工業株式会社製 BABB
3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(s-BPDA):宇部興産株式会社製 純度99.9%(開環後した3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸のHPLC分析で求めた純度)、酸無水化率 99.8%、Na,K,Ca,Al,Cu,Si:それぞれ<0.1ppm、Fe:0.1ppm、Cl:<1ppm
2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(a-BPDA):宇部興産株式会社製 純度99.6%(開環後した2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸のHPLC分析で求めた純度)、酸無水化率 99.5%、Na,K,Al,Cu,Si:それぞれ<0.1ppm、Ca,Fe:それぞれ0.1ppm、Cl:<1ppm
2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(i-BPDA):CHANGZHOU WEIJIA CHEMICAL株式会社製 純度 99.9%(開環後した2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸のHPLC分析で求めた純度)、酸無水化率 99%
4,4’-(2,2-ヘキサフルオロイソプロピレン)ジフタル酸二無水物(6FDA):ダイキン工業株式会社製 純度99%
4,4’-(ジメチルシラジイル)ジフタル酸二無水物、(DPSDA):東レ・ファインケミカル株式会社製 純度99.8%(開環後した3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸のHPLC分析で求めた純度)、酸無水化率 99%
各溶剤:和光純薬株式会社製 特級、1級相当品もしくは、それらを精製したもの
2N 水酸化ナトリウム水溶液:東京化成株式会社製 水酸化ナトリウム水溶液
吸着剤:日本ノリット株式会社製 活性炭 Norit SX Plus BET法で求めた比表面積1100m/g
Raw materials used in the following examples are as follows.
Trans-1,4-diaminocyclohexane: manufactured by ZHEJIANG TAIZHOU QINGQUAN MEDICAL & CHEMICAL Co., Ltd. Purity 99.1% (GC analysis)
1,4-bis (4-aminobenzoyloxy) benzene (BABB): BABB manufactured by Mikuni Pharmaceutical Industry Co., Ltd.
3,3′,4,4′-Biphenyltetracarboxylic dianhydride (s-BPDA): Purity 99.9% manufactured by Ube Industries, Ltd. (3,3′,4,4′-biphenyltetracarboxylic acid after ring opening Purity determined by HPLC analysis of carboxylic acid), acid anhydride conversion rate 99.8%, Na, K, Ca, Al, Cu, Si: each <0.1 ppm, Fe: 0.1 ppm, Cl: <1 ppm
2,3,3′,4′-Biphenyltetracarboxylic dianhydride (a-BPDA): Purity 99.6% manufactured by Ube Industries, Ltd. (2,3,3′,4′-biphenyltetracarboxylic acid after ring opening Purity determined by HPLC analysis of carboxylic acid), acid anhydride conversion rate 99.5%, Na, K, Al, Cu, Si: each <0.1 ppm, Ca, Fe: each 0.1 ppm, Cl: <1 ppm
2,2',3,3'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (i-BPDA): manufactured by CHANGZHOU WEIJIA CHEMICAL Co., Ltd. Purity 99.9% (2,2',3,3'-biphenyl after ring opening Purity determined by HPLC analysis of tetracarboxylic acid), acid anhydride conversion rate 99%
4,4'-(2,2-hexafluoroisopropylene) diphthalic dianhydride (6FDA): Purity 99% manufactured by Daikin Industries, Ltd.
4,4′-(Dimethylsiladiyl)diphthalic dianhydride, (DPSDA): Purity 99.8% manufactured by Toray Fine Chemicals Co., Ltd. (3,3′,4,4′-biphenyltetracarboxylic acid after ring opening Purity determined by HPLC analysis), acid anhydride conversion rate 99%
Each solvent: Wako Pure Chemical Co., Ltd. special grade, first class equivalent, or those purified 2N sodium hydroxide aqueous solution: Tokyo Kasei Co., Ltd. sodium hydroxide aqueous solution Adsorbent: Nippon Norit Co., Ltd. Activated carbon Norit SX Plus BET Specific surface area 1100 m 2 /g determined by the method

以下の各例において評価は次の方法で行った。 Evaluation was performed in each of the following examples by the following methods.

ジアミン粉末、テトラカルボン酸無水物粉末の評価
[光透過率]
所定量のジアミン粉末、テトラカルボン酸無水物粉末を測定溶剤に溶解し、10質量%溶液を得た。大塚電子製MCPD-300、光路長1cmの標準セルを用いて、測定溶剤をブランクとし、ジアミン粉末、テトラカルボン酸無水物粉末の400nmにおける光透過率を測定した。
Evaluation of diamine powder and tetracarboxylic anhydride powder
[Light transmittance]
Predetermined amounts of diamine powder and tetracarboxylic anhydride powder were dissolved in a measurement solvent to obtain a 10% by mass solution. Using MCPD-300 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., a standard cell with an optical path length of 1 cm, the light transmittance of the diamine powder and the tetracarboxylic anhydride powder at 400 nm was measured using a blank solvent as the measurement solvent.

ポリイミド前駆体の評価
[対数粘度]
0.5g/dLのポリイミド前駆体 N,N-ジメチルアセトアミド溶液を、ウベローデ粘度計を用いて、30℃で測定した。
[光透過率]
10質量%のポリイミド前駆体溶液となる様に、ポリイミド前駆体をN,N-ジメチルアセトアミドで希釈した。大塚電子製MCPD-300、光路長1cmの標準セルを用いて、N,N-ジメチルアセトアミドをブランクとし、10質量%のポリイミド前駆体溶液の400nmにおける光透過率を測定した。
Evaluation of polyimide precursors
[Logarithmic Viscosity]
A 0.5 g/dL polyimide precursor N,N-dimethylacetamide solution was measured at 30° C. using an Ubbelohde viscometer.
[Light transmittance]
The polyimide precursor was diluted with N,N-dimethylacetamide so as to obtain a 10 mass % polyimide precursor solution. Using Otsuka Electronics MCPD-300, a standard cell with an optical path length of 1 cm, and using N,N-dimethylacetamide as a blank, the light transmittance of a 10% by weight polyimide precursor solution at 400 nm was measured.

ポリイミドの評価
[光透過率]
大塚電子製MCPD-300を用いて、膜厚約10μmのポリイミド膜の400nmにおける光透過率を測定した。
[弾性率、破断伸度]
ポリイミド膜をIEC450規格のダンベル形状に打ち抜いて試験片とし、ORIENTEC社製TENSILONを用いて、チャック間 30mm、引張速度 2mm/minで、初期の弾性率、破断伸度を測定した。
[熱膨張係数(CTE)]
ポリイミド膜を幅4mmの短冊状に切り取って試験片とし、島津製作所製TMA-50を用い、チャック間長15mm、荷重2g、昇温速度20℃/minで300℃まで昇温した。得られたTMA曲線から、50℃から200℃までの平均熱膨張係数を求めた。
Evaluation of polyimide
[Light transmittance]
Using MCPD-300 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., the light transmittance at 400 nm of a polyimide film having a thickness of about 10 μm was measured.
[Elastic modulus, elongation at break]
The polyimide film was punched into a dumbbell shape of IEC450 standard to obtain a test piece, and the initial elastic modulus and breaking elongation were measured using TENSILON manufactured by ORIENTEC at a chuck distance of 30 mm and a tensile speed of 2 mm/min.
[Coefficient of thermal expansion (CTE)]
The polyimide film was cut into strips with a width of 4 mm to form a test piece, and a TMA-50 manufactured by Shimadzu Corporation was used to raise the temperature to 300° C. with a chuck distance of 15 mm, a load of 2 g, and a heating rate of 20° C./min. From the obtained TMA curve, the average thermal expansion coefficient from 50°C to 200°C was determined.

〔参考例1〕 t-DACH粉末の精製
ガラス製昇華装置に未精製のトランス-1,4-ジアミノシクロヘキサン 10.0gを仕込み、1Torr以下に減圧した。トランス-1,4-ジアミノシクロヘキサンが接している壁下面の温度を50℃に加熱し、5℃に温調された対面した壁上面に昇華物を得た。収量は、8.2gであった。この方法で得られたトランス-1,4-ジアミノシクロヘキサン粉末の光透過率の結果を表1に示す。
[Reference Example 1] Purification of t-DACH powder A glass sublimator was charged with 10.0 g of unpurified trans-1,4-diaminocyclohexane, and the pressure was reduced to 1 Torr or less. The temperature of the bottom surface of the wall in contact with trans-1,4-diaminocyclohexane was heated to 50°C, and a sublimate was obtained on the top surface of the opposite wall which was temperature-controlled at 5°C. Yield was 8.2 g. Table 1 shows the light transmittance of the trans-1,4-diaminocyclohexane powder obtained by this method.

〔参考例2〕 BABB粉末の精製
ガラス製容器にBABB 20.0g、N,N-ジメチルアセトアミド 140gを仕込み、60℃に加熱し溶解した。溶液に吸着剤(Norit SX Plus)0.20gを加え、2時間攪拌した。吸着剤をろ過で取り除き、純水を加え、5℃まで冷却し、析出物を回収した。さらに、得られた析出物 10.0gをガラス製昇華装置に仕込み、1Torr以下に減圧した。BABBが接している壁下面の温度を300~350℃に加熱し、25℃に温調された対面した壁上面に昇華物を得た。収量は、8.5gであった。この方法で得られたBABBの光透過率の結果を表1に示す。
[Reference Example 2] Purification of BABB powder 20.0 g of BABB and 140 g of N,N-dimethylacetamide were placed in a glass vessel and heated to 60°C to dissolve. 0.20 g of adsorbent (Norit SX Plus) was added to the solution and stirred for 2 hours. The adsorbent was removed by filtration, pure water was added, the mixture was cooled to 5°C, and the precipitate was collected. Further, 10.0 g of the resulting precipitate was placed in a glass sublimation apparatus, and the pressure was reduced to 1 Torr or less. The temperature of the lower surface of the wall in contact with BABB was heated to 300 to 350°C, and a sublimate was obtained on the upper surface of the opposite wall which was temperature-controlled at 25°C. Yield was 8.5 g. Table 1 shows the results of the light transmittance of BABB obtained by this method.

〔参考例3〕 s-BPDA粉末の精製
ガラス製容器に未精製のs-BPDA 10.0g、溶媒としてN-メチル-2-ピロリドン 10.0gを仕込み、25℃で3時間、十分に攪拌した。溶液をろ別し、得られた固体を100℃ 2時間真空乾燥し、着色が低減されたs-BPDA粉末を得た。光透過率の結果を表1に示す。
[Reference Example 3] Purification of s-BPDA powder 10.0 g of unpurified s-BPDA and 10.0 g of N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent were placed in a glass vessel and thoroughly stirred at 25°C for 3 hours. . The solution was filtered, and the obtained solid was vacuum-dried at 100° C. for 2 hours to obtain s-BPDA powder with reduced coloration. Table 1 shows the results of light transmittance.

〔参考例4〕 a-BPDA粉末の精製
ガラス製容器に未精製のa-BPDA 10.0g、溶媒としてアセトン 10.0gを仕込み、25℃で3時間、十分に攪拌した。溶液をろ別し、得られた固体を100℃ 2時間真空乾燥し、着色が低減されたa-BPDA 9.4gを得た。光透過率の結果を表1に示す。
[Reference Example 4] Purification of a-BPDA powder 10.0 g of unpurified a-BPDA and 10.0 g of acetone as a solvent were placed in a glass vessel and thoroughly stirred at 25°C for 3 hours. The solution was filtered, and the obtained solid was vacuum-dried at 100° C. for 2 hours to obtain 9.4 g of a-BPDA with reduced coloration. Table 1 shows the results of light transmittance.

〔参考例5〕 i-BPDA粉末の精製
ガラス製容器に未精製のi-BPDA 10.0g、溶媒としてN-メチル-2-ピロリドン 10.0gを仕込み、25℃で3時間、十分に攪拌した。溶液をろ別し、得られた固体を100℃ 2時間真空乾燥し、着色が低減されたi-BPDAを得た。光透過率の結果を表1に示す。
[Reference Example 5] Purification of i-BPDA powder 10.0 g of unpurified i-BPDA and 10.0 g of N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent were placed in a glass container and thoroughly stirred at 25°C for 3 hours. . The solution was filtered, and the obtained solid was vacuum-dried at 100° C. for 2 hours to obtain i-BPDA with reduced coloring. Table 1 shows the results of light transmittance.

Figure 2022190149000004
Figure 2022190149000004

〔実施例1〕
反応容器中に参考例1と同様の方法で精製したトランス-1,4-ジアミノシクロヘキサン(t-DACH) 1.40g(0.0122モル)を入れ、モレキュラーシーブを用いて脱水したN,N-ジメチルアセトアミド 28.4gに溶解した。この溶液を50℃に加熱し、参考例3と同様の方法で精製した3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(s-BPDA) 3.50g(0.0119モル)と、参考例4と同様の方法で精製したa-BPDA 0.09g(0.0003モル)とを徐々に加えた。50℃で6時間撹拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
[Example 1]
1.40 g (0.0122 mol) of trans-1,4-diaminocyclohexane (t-DACH) purified in the same manner as in Reference Example 1 was placed in a reaction vessel, and dehydrated N,N- Dissolved in 28.4 g of dimethylacetamide. This solution was heated to 50° C. and 3.50 g (0.0119 mol) of 3,3′,4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (s-BPDA) purified in the same manner as in Reference Example 3. and 0.09 g (0.0003 mol) of a-BPDA purified in the same manner as in Reference Example 4 were gradually added. After stirring at 50° C. for 6 hours, a uniform and viscous polyimide precursor solution was obtained.

得られたポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下120℃で1時間、150℃で30分、200℃で30分、350℃で5分 まで昇温して熱的にイミド化を行なって、無色透明なポリイミド/ガラス積層体を得た。次いで、得られた共重合ポリイミド/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、膜厚が10μmのポリイミドフィルムを得た。このフィルムの特性を測定した結果を表2に示す。 The resulting polyimide precursor solution was applied to a glass substrate and thermally imidized in a nitrogen atmosphere by heating to 120°C for 1 hour, 150°C for 30 minutes, 200°C for 30 minutes, and 350°C for 5 minutes. to obtain a colorless and transparent polyimide/glass laminate. Then, the obtained copolymer polyimide/glass laminate was immersed in water and then peeled off to obtain a polyimide film having a thickness of 10 μm. Table 2 shows the results of measuring the properties of this film.

〔実施例2~6〕
表2に記載したジアミン成分、酸成分を用いた以外は、実施例1と同様にして、ポリイミド前駆体溶液及び、ポリイミドフィルムを得た。特性を測定した結果を表2に示す。
[Examples 2 to 6]
A polyimide precursor solution and a polyimide film were obtained in the same manner as in Example 1, except that the diamine component and acid component listed in Table 2 were used. Table 2 shows the results of measuring the characteristics.

〔比較例1~3〕
表2に記載したジアミン成分、酸成分を用いた以外は、実施例1と同様にして、ポリイミド前駆体溶液及び、ポリイミドフィルムを得た。特性を測定した結果を表2に示す。
[Comparative Examples 1 to 3]
A polyimide precursor solution and a polyimide film were obtained in the same manner as in Example 1, except that the diamine component and acid component listed in Table 2 were used. Table 2 shows the results of measuring the characteristics.

Figure 2022190149000005
Figure 2022190149000005

表2に示した結果から分かるとおり、本発明のポリイミドは、400nmにおける光透過率が80%以上であり、光学材料用途ポリイミドとして好適である。 As can be seen from the results shown in Table 2, the polyimide of the present invention has a light transmittance of 80% or more at 400 nm, and is suitable as a polyimide for optical materials.

本発明によって、フレキシブルディスプレイ用や、太陽電池用、タッチパネル用の透明基材に適した優れた透明性と高い機械強度、低熱線膨張係数を併せ持つポリイミド及びそのポリイミド前駆体を提供することができる。 By the present invention, it is possible to provide a polyimide and its polyimide precursor having both excellent transparency, high mechanical strength, and a low coefficient of linear thermal expansion suitable for flexible displays, solar cells, and transparent substrates for touch panels.

Claims (14)

ジアミン誘導体(ジアミン類及びそれらの誘導体を含む。以下同じ)とテトラカルボン酸誘導体(テトラカルボン酸類及びそれらの誘導体を含む。以下同じ)を反応させて得られるポリイミドであって、
前記ジアミン誘導体が、光透過率が90%以上である芳香環を有しないジアミン誘導体、または光透過率が80%以上である芳香環を有するジアミン誘導体を含有し(但し、ジアミン誘導体の透過率は、純水もしくはN、N-ジメチルアセトアミドに10質量%の濃度に溶解して得られた溶液に対する波長400nm、光路長1cmの光透過率を表す。)、
前記テトラカルボン酸誘導体が、光透過率が75%以上であるテトラカルボン酸誘導体を含有する(但し、テトラカルボン酸誘導体の透過率は、2規定水酸化ナトリウム溶液に10質量%の濃度に溶解して得られた溶液に対する波長400nm、光路長1cmの透過率を表す。)
ことを特徴とするポリイミド。
A polyimide obtained by reacting a diamine derivative (including diamines and their derivatives, hereinafter the same) with a tetracarboxylic acid derivative (including tetracarboxylic acids and their derivatives, the same hereinafter),
The diamine derivative contains a diamine derivative having no aromatic ring and having a light transmittance of 90% or more, or a diamine derivative having an aromatic ring and having a light transmittance of 80% or more (however, the transmittance of the diamine derivative is , represents the light transmittance at a wavelength of 400 nm and an optical path length of 1 cm for a solution obtained by dissolving in pure water or N,N-dimethylacetamide at a concentration of 10% by mass.),
The tetracarboxylic acid derivative contains a tetracarboxylic acid derivative having a light transmittance of 75% or more (however, the transmittance of the tetracarboxylic acid derivative is 10% by mass when dissolved in a 2N sodium hydroxide solution. represents the transmittance at a wavelength of 400 nm and an optical path length of 1 cm for the solution obtained by
A polyimide characterized by:
ジアミン誘導体の波長400nm、光路長1cmの光透過率が95%以上であり、テトラカルボン酸誘導体の波長400nm、光路長1cmの光透過率が80%以上であることを特徴とする請求項1に記載のポリイミド。 The diamine derivative has a light transmittance of 95% or more at a wavelength of 400 nm and an optical path length of 1 cm, and the tetracarboxylic acid derivative has a light transmittance of 80% or more at a wavelength of 400 nm and an optical path length of 1 cm. Polyimide as described. テトラカルボン酸誘導体、ジアミン誘導体の少なくともどちらか一方が、芳香族誘導体であることを特徴とする請求項1又は2に記載のポリイミド。 3. The polyimide according to claim 1, wherein at least one of the tetracarboxylic acid derivative and the diamine derivative is an aromatic derivative. テトラカルボン酸誘導体が芳香族テトラカルボン酸誘導体であり、ジアミン誘導体が脂肪族ジアミン誘導体であることを特徴とする請求項1又は2に記載のポリイミド。 3. The polyimide according to claim 1, wherein the tetracarboxylic acid derivative is an aromatic tetracarboxylic acid derivative and the diamine derivative is an aliphatic diamine derivative. テトラカルボン酸誘導体がビフェニルテトラカルボン酸誘導体であることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のポリイミド。 5. The polyimide according to any one of claims 1 to 4, wherein the tetracarboxylic acid derivative is a biphenyltetracarboxylic acid derivative. ジアミン誘導体がトランス-1,4-ジアミノシクロヘキサンであることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のポリイミド。 5. The polyimide according to any one of claims 1 to 4, wherein the diamine derivative is trans-1,4-diaminocyclohexane. 膜厚10μmのフィルムにしたときの400nmにおける光透過率が80%以上であることを特徴とする請求項1~6いずれかに記載のポリイミド。 7. The polyimide according to any one of claims 1 to 6, wherein a film having a thickness of 10 μm has a light transmittance of 80% or more at 400 nm. 光学材料用途であることを特徴とする請求項1~7いずれかに記載のポリイミド。 8. The polyimide according to any one of claims 1 to 7, which is used as an optical material. 使用されるジアミン誘導体の総モル量に対し、芳香環を有しないジアミン誘導体が50モル%以上含まれるポリイミド前駆体のうち、極性溶剤に10質量%の濃度に溶解して得られた溶液に対する波長400nm、光路長1cmの光透過率が90%以上であることを特徴とするポリイミド前駆体。 Wavelength for a solution obtained by dissolving a polyimide precursor containing 50 mol% or more of a diamine derivative having no aromatic ring in a polar solvent at a concentration of 10% by mass with respect to the total molar amount of the diamine derivative used. A polyimide precursor having a light transmittance of 90% or more at 400 nm and an optical path length of 1 cm. 使用されるジアミン誘導体の総モル量に対し、芳香環を有するジアミン誘導体が50モル%以上含まれるポリイミド前駆体のうち、極性溶剤に10質量%の濃度に溶解して得られた溶液に対する波長400nm、光路長1cmの光透過率が50%以上であることを特徴とするポリイミド前駆体。 Wavelength 400 nm for a solution obtained by dissolving a polyimide precursor containing 50 mol% or more of a diamine derivative having an aromatic ring in a polar solvent at a concentration of 10% by mass with respect to the total molar amount of the diamine derivative used. , a polyimide precursor having a light transmittance of 50% or more at an optical path length of 1 cm. 30℃、0.5g/dL N、N-ジメチルアセトアミド溶液における対数粘度が0.2dL/g以上であることを特徴とする請求項9又は10いずれかに記載のポリイミド前駆体。 11. The polyimide precursor according to claim 9, wherein the logarithmic viscosity in a 0.5 g/dL N,N-dimethylacetamide solution at 30° C. is 0.2 dL/g or more. 下記一般式(1)の単位構造式を含むことを特徴とする請求項9又は11に記載のポリイミド前駆体。
Figure 2022190149000006
〔一般式(1)中、Xは4価の有機基であり、Rは水素原子又は炭素数1~4のアルキル基であり、R、Rは水素原子、炭素数1~6のアルキル基又は炭素数3~9のアルキルシリル基である。〕
12. The polyimide precursor according to claim 9 or 11, comprising a unit structural formula of the following general formula (1).
Figure 2022190149000006
[In general formula (1), X is a tetravalent organic group, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 2 and R 3 are hydrogen atoms, and It is an alkyl group or an alkylsilyl group having 3 to 9 carbon atoms. ]
請求項9~12のいずれかのポリイミド前駆体が溶媒中に均一に溶解されていることを特徴とするポリイミド前駆体溶液組成物。 A polyimide precursor solution composition, wherein the polyimide precursor according to any one of claims 9 to 12 is uniformly dissolved in a solvent. 請求項9~12のいずれかのポリイミド前駆体をイミド化して得られることを特徴とするポリイミド。
A polyimide obtained by imidating the polyimide precursor according to any one of claims 9 to 12.
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