JP4543851B2 - 液晶ポリエステルフィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
他方、液晶ポリエステルフィルムは、優れた高周波数特性と低吸水性であることから、エレクトロニクス基板材料として注目されるが、ポリイミドに比べ、熱による変形が大きいために寸法安定性の点において劣るという問題があった。
本発明の目的は、優れた寸法安定性を有し、フレキシブルプリント配線基板用ベースフィルムに適した液晶ポリエステルフィルムの製造方法を提供すること、および該製造方法で得られるフィルムの用途を提供することにある。
(1) −O−Ar1−CO−
(2) −CO−Ar2−CO−
(3) ―X−Ar3−Y−
ここで、Ar1は、1,4−フェニレン、2,6−ナフチレンまたは4,4’−ビフェニレンを表わす。Ar2は、1,4−フェニレン、1,3−フェニレンまたは2,6−ナフチレンを表わす。Ar3は、1,4−フェニレンまたは1,3−フェニレンを表わす。XはNHを表し、YはOまたはNHを表わす。
フェノール性水酸基のエステル形成性誘導体としては、例えば、エステル交換反応によりポリエステルを生成するように、フェノール性水酸基がカルボン酸類とエステルを形成しているものなどが挙げられる。
アミノ基のアミド形成性誘導体としては、例えば、アミド交換反応によりポリアミドを生成するように、アミノ基がカルボン酸類とアミドを形成しているものなどが挙げられる。
全構造単位に対して、構造単位(1)は30〜80モル%であることが好ましく、40〜70モル%であることがより好ましく、45〜65モル%であることがさらに好ましい。構造単位(1)が多いと溶媒への溶解性が著しく低下する傾向があり、少なすぎると液晶性を示さなくなる傾向がある。
全構造単位に対して、構造単位(2)は35〜10モル%であることが好ましく、30〜15モル%であることがより好ましく、27.5〜17.5モル%であることがさらに好ましい。構造単位(2)が多すぎると、液晶性が低下する傾向があり、少ないと溶媒への溶解性が低下する傾向がある。
全構造単位に対して、構造単位(3)は、35〜10モル%であることが好ましく、30〜15モル%であることがより好ましく、27.5〜17.5モル%であることがさらに好ましい。構造単位(3)が多すぎると、液晶性が低下する傾向があり、少ないと溶媒への溶解性が低下する傾向がある。
構造単位(3)は構造単位(2)と実質的に等量用いられることが好ましいが、構造単位(3)を構造単位(2)に対して、−10モル%〜+10モル%とすることにより、液晶ポリエステルの重合度を制御することもできる。
これらの触媒の中で、N,N−ジメチルアミノピリジン、N−メチルイミダゾールなどの窒素原子を2個以上含む複素環状化合物が好ましく使用される(特開2002−146003号公報参照)。
該触媒は、通常、モノマー類の投入時に投入され、アシル化後も除去することは必ずしも必要ではなく、該触媒を除去しない場合にはそのままエステル交換を行なうことができる。
液晶ポリエステルの製造は、例えば、回分装置、連続装置等を用いて行うことができる。
これらの中で、ハロゲン原子を含まない溶媒が環境への影響面から好ましく使用され、双極子モーメントが3以上5以下の溶媒が溶解性の観点から好ましく使用される。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、テトラメチル尿素、N−メチルピロリドンなどのアミド系溶媒、またはγ−ブチロラクトンなどのラクトン系溶媒がより好ましく使用され、N,N’−ジメチルホルムアミド、N,N’−ジメチルアセトアミド、またはN−メチルピロリドンがさらに好ましく使用される。
非プロトン性溶媒の除去方法は、特に限定されないが、非プロトン性溶媒の蒸発により行うことが好ましい。該溶媒を蒸発させる方法としては、加熱、減圧、通風などの方法が挙げられるが、中でも生産効率、取り扱い性の観点から加熱して蒸発させることが好ましく、通風しつつ加熱して蒸発せしめることがより好ましい。このときの条件としては蒸発させる該溶媒の沸点以上で行うことが好ましい。
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、2−ヒドロキシ−6−ナフトエ酸 941g(5.0モル)、4−アミノフェノール 273g(2.5モル)、イソフタル酸 415.3g(2.5モル)及び無水酢酸 1123g(11モル)を仕込んだ。反応器内を十分に窒素ガスで置換した後、窒素ガス気流下で15分かけて150℃まで昇温し、温度を保持して3時間還流させた。
その後、留出する副生酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら170分かけて320℃まで昇温し、トルクの上昇が認められる時点を反応終了とみなし、内容物を取り出した。得られた固形分は室温まで冷却し、粗粉砕機で粉砕後、窒素雰囲気下250℃で3時間保持し、固相で重合反応を進めた。得られた粉末は350℃で偏光顕微鏡により液晶相に特有のシュリーレン模様が観察された。
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、2−ヒドロキシ−6−ナフトエ酸 941g(5.0モル)、4−アミノフェノール 136.5g(1.25モル)、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル 250.3(1.25モル)、イソフタル酸 415.3g(2.5モル)及び無水酢酸 1123g(11モル)を仕込んだ。反応器内を十分に窒素ガスで置換した後、窒素ガス気流下で15分かけて150℃まで昇温し、温度を保持して3時間還流させた。
その後、留出する副生酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら170分かけて320℃まで昇温し、トルクの上昇が認められる時点を反応終了とみなし、内容物を取り出した。得られた固形分は室温まで冷却し、粗粉砕機で粉砕後、窒素雰囲気下250℃で3時間保持し、固相で重合反応を進めた。得られた粉末は350℃で偏光顕微鏡により液晶相に特有のシュリーレン模様が観察された。
製造例1で得られた液晶ポリエステル粉末 8gをN−メチル−2−ピロリドン 92gに加え、160℃に加熱し完全に溶解し褐色透明な溶液が得られた。この溶液を攪拌及び脱泡し、液晶ポリエステル溶液を得た。ここで得られた液晶ポリエステル溶液をガラス板上にフィルムアプリケーターを用いてキャストし、ホットプレート上で80℃、1時間乾燥した。窒素雰囲気下熱風オーブン中で昇温速度5℃/分で30℃からはじめて390℃まで加熱し、その温度で1時間保持する熱処理を行った。室温に戻したのち、ガラス板より剥離し、褐色のフィルムを得た。得られたフィルムの評価結果を表1に示す。
表1から分かるように、実施例1の液晶ポリエステルフィルムは、線膨張率が小さく、熱分解温度が高くバランスのとれた性能であった。
熱処理の温度を350℃に変更し、その温度で保持する時間を2時間とした以外は実施例1と同様の操作を行った。
表1から分かるように、実施例2の液晶ポリエステルフィルムは、線膨張率が小さく、熱分解温度が高くバランスのとれた性能であった。
熱処理の温度を350℃に変更し、その温度で保持する時間を5時間とした以外は実施例1と同様の操作を行った。
表1から分かるように、実施例3の液晶ポリエステルフィルムは、線膨張率が小さく、熱分解温度が高くバランスのとれた性能であった。
製造例2で得られた液晶ポリエステル粉末 8gをN−メチル−2−ピロリドン 92gに加え、160℃に加熱し完全に溶解し褐色透明な溶液が得られた。この溶液を攪拌及び脱泡し、液晶ポリエステル溶液を得た。ここで得られた液晶ポリエステル溶液をガラス板上にフィルムアプリケーターを用いてキャストし、ホットプレート上で80℃、1時間乾燥した。窒素雰囲気下熱風オーブン中で昇温速度5℃/分で30℃からはじめて350℃まで加熱し、その温度で5時間保持する熱処理を行った。室温に戻したのち、ガラス板より剥離し、褐色のフィルムを得た。得られたフィルムの評価結果を表1に示す。
表1から分かるように、実施例4の液晶ポリエステルフィルムは、線膨張率が小さく、熱分解温度が高くバランスのとれた性能であった。
熱処理の温度を250℃に変更した以外は実施例1と同様の操作を行った。
表1から分かるように、比較例1の液晶ポリエステルフィルムは、熱膨張が大きく、熱分解温度が低かった。
熱処理の温度を250℃に変更し、その温度で保持する時間を5時間とした以外は実施例1と同様の操作を行った。
表1から分かるように、比較例2の液晶ポリエステルフィルムは、熱膨張が大きく、熱分解温度が低かった。
熱処理の温度を320℃に変更し、その温度で保持する時間を2時間とした以外は実施例1と同様の操作を行った。
表1から分かるように、比較例3の液晶ポリエステルフィルムは、熱膨張が大きく、熱分解温度が低かった。
熱処理の温度を320℃に変更し、その温度で保持する時間を5時間とした以外は実施例1と同様の操作を行った。
表1から分かるように、比較例4の液晶ポリエステルフィルムは、熱膨張が大きく、熱分解温度が低かった。
熱処理の温度を340℃に変更し、その温度で保持する時間を2時間とした以外は実施例1と同様の操作を行った。
表1から分かるように、比較例5の液晶ポリエステルフィルムは、熱膨張が大きかった。
市販のポリイミドであるカプトン(東レ・デュポン社株式会社製)の評価結果を表1に示す。
表1から分かるように、比較例6のポリイミドは、熱分解温度が高い性能を示していたが、高温での線膨張が大きいことがわかった。
(1)線膨張率
理学電機株式会社製TMAを用いて、窒素気流下、5℃/分で昇温し、50℃を基準とし、低温度領域50〜100℃及び高温度領域50〜300℃における線膨張率を測定した。
(2)熱分解温度
JIS K7120に準拠し、窒素雰囲気下、5℃/分で昇温し、5%重量減少温度を熱分解温度として表記した。
Claims (3)
- 芳香族ジアミン由来の構造単位およびフェノール性水酸基を有する芳香族アミン由来の構造単位からなる群から選ばれる少なくとも一種の構造単位を全構造単位に対して10〜35モル%含む液晶ポリエステルならびに非プロトン性溶媒を含有し、プロトン性溶媒を含有しない液晶ポリエステル液状組成物を支持体上に塗布し、溶媒を除去した後に、350℃以上400℃以下で1時間以上熱処理する液晶ポリエステルフィルムの製造方法。
- 液晶ポリエステルが、以下の式(1)、(2)、(3)で示される構造単位を含み、これらの構造単位以外の構造単位を含まず、全構造単位に対して、式(1)で示される構造単位が30〜80モル%、式(2)で示される構造単位が35〜10モル%、式(3)で示される構造単位が35〜10モル%である液晶ポリエステルである請求項1記載のフィルムの製造方法。
(1) −O−Ar1−CO−
(2) −CO−Ar2−CO−
(3) −X−Ar3−Y−
(式中、Ar1は、1,4−フェニレン、2,6−ナフチレンまたは4,4’−ビフェニレンを表し、Ar2は、1,4−フェニレン、1,3−フェニレンまたは、2,6−ナフチレンを表し、Ar3は、1,4−フェニレンまたは1,3−フェニレンを表し、XはNHを表し、YはOまたはNHを表す。) - 液晶ポリエステル液状組成物における非プロトン性溶媒100重量部に対する液晶ポリエステルの量が0.01〜100重量部である請求項1または2記載のフィルムの製造方法。
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