JP5314856B2 - Method for producing polyimide compound - Google Patents

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    • C08G73/10Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08G73/1057Polyimides containing other atoms than carbon, hydrogen, nitrogen or oxygen in the main chain
    • C08G73/106Polyimides containing other atoms than carbon, hydrogen, nitrogen or oxygen in the main chain containing silicon

Description

本発明は、ポリイミド化合物の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a polyimide compound.

溶媒に可溶なポリイミド化合物は、酸二無水物モノマーとジアミンモノマーとを、例えばトリグライムやγ−ブチロラクトンなどの極性溶媒中で付加重合させることでポリイミド前駆体を生成させた後、環化脱水反応によってイミド化することで合成することができる。   The polyimide compound soluble in the solvent is formed by addition polymerization of an acid dianhydride monomer and a diamine monomer in a polar solvent such as triglyme or γ-butyrolactone, and then a cyclized dehydration reaction. Can be synthesized by imidization.

しかしながら、水酸基、アミド基、カルボン酸基、スルホン酸基といった極性基を有するモノマーを使用することで極性基を導入し、溶媒に可溶としたポリイミド化合物の場合、トリグライムやγ−ブチロラクトンなどの溶媒を使用すると、ポリイミド化合物の主鎖に導入された極性基同士の相互作用(水素結合)によって、溶液イミド化中に反応溶液の粘度が増加する。そして、粘度の増加した反応溶液が、ワイゼンベルグ効果によって撹拌機のシャフトにせりあがってしまう。そのため、イミド化反応を中断しなければならない。   However, in the case of a polyimide compound in which a polar group is introduced by using a monomer having a polar group such as a hydroxyl group, an amide group, a carboxylic acid group, or a sulfonic acid group and is soluble in the solvent, a solvent such as triglyme or γ-butyrolactone Is used, the viscosity of the reaction solution increases during solution imidization due to the interaction (hydrogen bonding) between polar groups introduced into the main chain of the polyimide compound. Then, the reaction solution having an increased viscosity is lifted on the shaft of the stirrer by the Weisenberg effect. Therefore, the imidization reaction must be interrupted.

このような反応溶液のせりあがりの現象を抑制するために、下記に示す種々の方法が提案されている。例えば、イミド化を行う際に、リチウムブロマイドなどの塩を添加し、極性基を介して主鎖同士が水素結合することを阻害することで、良好なワニスを製造する方法がある。また、溶液中に占めるポリイミド固形分の割合を減少させる方法もある。また、合成時に使用する窒素やアルゴンなどの不活性ガスに湿度を持たせ、その水分にて水素結合を切断し、良好なワニスを製造する方法が報告されている(例えば、特許文献1参照)。   In order to suppress such a phenomenon of rising of the reaction solution, various methods shown below have been proposed. For example, there is a method for producing a good varnish by adding a salt such as lithium bromide when imidization and inhibiting the main chains from hydrogen bonding via a polar group. There is also a method of reducing the proportion of polyimide solids in the solution. Further, a method has been reported in which an inert gas such as nitrogen or argon used in the synthesis is humidified, hydrogen bonds are cut with the moisture, and a good varnish is produced (for example, see Patent Document 1). .

特開2002−12664号公報JP 2002-12664 A

イミド化の際に塩を添加する方法で製造されるポリイミド化合物は、半導体や基板材料といった電子材料に使用する場合、添加された塩によって絶縁抵抗の低下や導体腐食などの悪影響を及ぼすため、例えば再沈殿などの精製工程を経て、ポリイミドワニスから塩を完全に除去しなければならない。   The polyimide compound produced by the method of adding a salt at the time of imidization has an adverse effect such as a decrease in insulation resistance or conductor corrosion due to the added salt when used for an electronic material such as a semiconductor or a substrate material. The salt must be completely removed from the polyimide varnish through a purification step such as reprecipitation.

また、ポリイミドワニス中の固形分濃度を低下させる方法で製造されるポリイミド化合物は、固形分濃度が低下しているため厚い膜を形成することが困難となる。特に、ソルダーレジストやカバーレイなどといったように、基板材料にて10μm以上の膜厚を必要とする分野では、この方法を適用することができない。   Moreover, since the polyimide compound manufactured by the method of reducing the solid content concentration in the polyimide varnish has a low solid content concentration, it is difficult to form a thick film. In particular, this method cannot be applied in a field where a substrate material requires a film thickness of 10 μm or more, such as a solder resist or a coverlay.

そして、特許文献1に記載された方法では、合成時の露点管理が難しく、新たな設備導入が不可欠であり製造コスト上、好ましくない。   In the method described in Patent Document 1, it is difficult to manage the dew point at the time of synthesis, and it is indispensable to introduce new equipment, which is not preferable in terms of manufacturing cost.

そこで、本発明の発明者等は、上記実状に鑑み鋭意研究を進めた結果、重合反応によって生成する水を反応系内に還流させることで、反応溶液のせりあがりの現象を抑制することができるポリイミド化合物の製造方法を見出した。   Accordingly, the inventors of the present invention have made extensive studies in view of the above-mentioned circumstances, and as a result, the phenomenon of the reaction solution rising can be suppressed by refluxing the water produced by the polymerization reaction into the reaction system. The manufacturing method of the polyimide compound was discovered.

すなわち、本発明のポリイミド化合物の製造方法は、所定の溶媒に溶解させた酸二無水物と、シロキサンジアミンと、極性基を有するジアミンとの重合反応により合成されるポリイミド化合物の製造方法であって、上記重合反応は、上記重合反応によって生成する水を回収する第1の重合工程と、上記重合反応によって生成する水を還流する第2の重合工程とを有し、上記第2の重合工程により生成する水の重量は、上記第2の重合工程で反応させる極性基を有するジアミンの量によって調整され、上記反応溶液中の水の重量が、反応溶液全重量に対して0.01wt%以上1.1wt%以下の範囲となるように、上記第2の重合工程で生成する水を反応系内に還流しながら行うことを特徴とする。

That is, the method for producing a polyimide compound of the present invention is a method for producing a polyimide compound synthesized by a polymerization reaction of an acid dianhydride dissolved in a predetermined solvent, a siloxane diamine, and a diamine having a polar group. The polymerization reaction includes a first polymerization step for recovering water generated by the polymerization reaction, and a second polymerization step for refluxing water generated by the polymerization reaction. The weight of water to be generated is adjusted by the amount of diamine having a polar group to be reacted in the second polymerization step, and the weight of water in the reaction solution is 0.01 wt% or more with respect to the total weight of the reaction solution. It is characterized in that the water generated in the second polymerization step is refluxed into the reaction system so as to be in the range of 1 wt% or less.

本発明のポリイミド化合物の製造方法によれば、重合反応により生成する水を反応系内に還流させることで、反応溶液の粘度の増加が抑制され、反応溶液のせりあがりの現象を抑制することができる。また、その重合反応により生成する水の重量が反応溶液全重量に対して0.01wt%以上1.1wt%以下の範囲となるように還流させることで、10μm以上の膜厚を有するポリイミドフィルムを製造できる程度に高い重合度を有するポリイミド化合物を製造できる。したがって、反応溶液のせりあがりの現象を抑制するために、反応溶液中の固形分濃度を低下させたり、反応溶液中に塩を添加及び除去したり、新たな設備の導入する必要が無くなる。   According to the method for producing a polyimide compound of the present invention, an increase in the viscosity of a reaction solution is suppressed by refluxing water generated by a polymerization reaction into the reaction system, thereby suppressing the phenomenon of rising of the reaction solution. it can. Moreover, a polyimide film having a film thickness of 10 μm or more is obtained by refluxing so that the weight of water generated by the polymerization reaction is in the range of 0.01 wt% to 1.1 wt% with respect to the total weight of the reaction solution. A polyimide compound having a polymerization degree as high as can be produced can be produced. Therefore, in order to suppress the phenomenon of rising of the reaction solution, it is not necessary to reduce the solid content concentration in the reaction solution, add or remove salt in the reaction solution, or introduce new equipment.

以下、本発明のポリイミド化合物の製造方法について説明する。なお、本発明は、下記の説明に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。   Hereinafter, the manufacturing method of the polyimide compound of this invention is demonstrated. The present invention is not limited to the following description, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.

本発明のポリイミド化合物の製造方法は、酸二無水物とジアミンとの重合反応において、反応溶液がせりあがる現象を抑制するために、重合反応で生成した水を還流させて、ポリイミド化合物を有する反応溶液の粘度を低下させるものである。   The method for producing a polyimide compound of the present invention is a reaction having a polyimide compound by refluxing water generated by a polymerization reaction in order to suppress a phenomenon in which a reaction solution rises in a polymerization reaction between an acid dianhydride and a diamine. It decreases the viscosity of the solution.

このような本発明のポリイミド化合物の製造方法に使用される酸二無水物は、任意のものが用いられるが、例えば、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(リカシッドDSDA、以下単にDSDAと称する)を用いることができる。その他の酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、3,4,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,4,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、4,4’−オキシジフタル酸無水物、9,9−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]フルオレン二無水物、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、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等といった芳香族酸二無水物や脂環式酸二無水物が挙げられる。重合反応に用いる酸二無水物の量としては、下記に示す極性基を有するジアミンとシロキサンジアミンとの総量に対して等モル量であってもよく、それより多くても少なくてもよく、合成するポリイミド化合物の分子量に応じて適宜変更される。   As the acid dianhydride used in such a method for producing a polyimide compound of the present invention, any acid dianhydride can be used. For example, 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride ( Ricacid DSDA (hereinafter simply referred to as DSDA) can be used. Other acid dianhydrides include pyromellitic dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 4,4 ′-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride, 3, 4,3 ′, 4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,4,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 4,4′-oxydiphthalic anhydride, 9,9-bis [ 4- (3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl] fluorene dianhydride, 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, bicyclo [2.2.2] oct-7-ene-2, Aromatic acid dianhydrides such as 3,5,6-tetracarboxylic dianhydride and alicyclic acid dianhydrides are exemplified. The amount of acid dianhydride used in the polymerization reaction may be equimolar, or more or less than the total amount of diamine having a polar group and siloxane diamine shown below. It changes suitably according to the molecular weight of the polyimide compound to do.

酸二無水物と重合反応するジアミンには、極性基を有するジアミンと、シロキサンジアミンとが用いられる。極性基を有するジアミンの極性基とは、極性を有する官能基で、例えば水酸基、アミド基、カルボン酸基、スルホン酸基などが挙げられる。極性基を有するジアミンとしては、極性基を有していれば任意のものを用いることができるが、例えば極性基として水酸基を有するジアミンを用いることができる。水酸基を有するジアミンとしては、例えば、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン(BSDA)、又は、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(Bis−Ap−Af)、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、3,3’−ジアミノー4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタン、3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、2,4−ジアミノフェノール、9,9−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)フルオレンなどが挙げられる。   As the diamine that undergoes a polymerization reaction with the acid dianhydride, a diamine having a polar group and a siloxane diamine are used. The polar group of the diamine having a polar group is a functional group having polarity, and examples thereof include a hydroxyl group, an amide group, a carboxylic acid group, and a sulfonic acid group. Any diamine having a polar group can be used as long as it has a polar group. For example, a diamine having a hydroxyl group as a polar group can be used. Examples of the diamine having a hydroxyl group include 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxydiphenylsulfone (BSDA) or 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane (Bis). -Ap-Af), 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) propane, 3,3'-diamino-4,4'-dihydroxydiphenylmethane, 3,3'-dihydroxy-4,4'-diamino Biphenyl, 2,4-diaminophenol, 9,9-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) fluorene and the like can be mentioned.

重合反応に用いる極性基を有するジアミンの量としては、モノマーである酸二無水物、極性基を有するジアミン、シロキサンジアミンの総重量に対して0.1wt%以上25wt%以下であることが好ましい。下記に詳細に説明するが、重合反応によって主に還流させる水は、この極性基を有するジアミンの量によって調整されるため、極性基を有するジアミンの重量を上記範囲とすることで、重合反応により生成する水の重量が反応溶液全重量に対して0.01wt%以上1.1wt%以下の範囲となる。すなわち、この極性基を有するジアミンを反応溶液に投入する際に、反応溶液を還流させるようにすることで、容易に反応溶液中の水の重量が上記範囲を満たす。   The amount of the diamine having a polar group used for the polymerization reaction is preferably 0.1 wt% or more and 25 wt% or less based on the total weight of the acid dianhydride as a monomer, the diamine having a polar group, and the siloxane diamine. As will be described in detail below, the water that is mainly refluxed by the polymerization reaction is adjusted by the amount of the diamine having a polar group, so that the weight of the diamine having a polar group is within the above range. The weight of the generated water is in the range of 0.01 wt% to 1.1 wt% with respect to the total weight of the reaction solution. That is, when the diamine having a polar group is added to the reaction solution, the weight of water in the reaction solution easily satisfies the above range by allowing the reaction solution to reflux.

シロキサンジアミンは、例えば、少なくとも分子内にジメチルシリレン骨格を有している下記構造式1(構造式1中mは0又は1以上の整数を示し、nは1以上の整数を示す)に示されるシロキサンジアミンが好ましい。また、末端のアミノ基が所定の保護基で保護されたシロキサンジアミンも使用することができ、下記構造式1に示されるシロキサンジアミンと、末端が保護されたシロキサンジアミンとを併用してもよい。このようなシロキサンジアミンの具体例としては、KF−8010、X−22−9409(いずれも信越化学工業製)などが挙げられる。   Siloxane diamine is, for example, represented by the following structural formula 1 having at least a dimethylsilylene skeleton in the molecule (in the structural formula 1, m represents 0 or an integer of 1 or more, and n represents an integer of 1 or more). Siloxane diamine is preferred. Moreover, the siloxane diamine by which the terminal amino group was protected by the predetermined | prescribed protective group can also be used, and you may use together the siloxane diamine shown by following Structural formula 1, and the siloxane diamine by which the terminal was protected. Specific examples of such siloxane diamines include KF-8010, X-22-9409 (both manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and the like.

重合反応に用いるシロキサンジアミンの量としては、モノマーである酸二無水物、極性基を有するジアミン、シロキサンジアミンの総重量に対して20wt%以上80wt%以下であることが好ましい。   The amount of the siloxane diamine used in the polymerization reaction is preferably 20 wt% or more and 80 wt% or less based on the total weight of the acid dianhydride as a monomer, the diamine having a polar group, and the siloxane diamine.

本発明のポリイミド化合物の製造方法で使用される溶媒は、非プロトン性の極性溶媒が使用できるが、例えば、γ−ブチロラクトン(GBL)、γ−バレロラクトンなどのラクトン系の溶媒、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル(TriGL)、テトラグライム、ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、又は、これらラクトン系溶媒とエーテル系溶媒との混合溶媒が使用できる。   As the solvent used in the method for producing the polyimide compound of the present invention, an aprotic polar solvent can be used. Ether solvents such as ethylene glycol dimethyl ether (TriGL), tetraglyme, dioxane, tetrahydrofuran, or a mixed solvent of these lactone solvents and ether solvents can be used.

また、この溶媒の量は、酸二無水物、シロキサンジアミン及び極性基を有するジアミンが投入された際の反応溶液の全重量に対して、酸二無水物、シロキサンジアミン及び極性基を有するジアミンの総重量(固形分濃度)が10wt%以上60wt%以下となるような量であることが好ましい。この範囲を満たすことで、合成されるポリイミド化合物を有するワニスからポリイミドフィルムを形成する際に、十分な膜厚が得られる。   The amount of the solvent is such that the acid dianhydride, siloxane diamine and polar group-containing diamine are based on the total weight of the reaction solution when the acid dianhydride, siloxane diamine and polar group-containing diamine are added. The amount is preferably such that the total weight (solid content concentration) is 10 wt% or more and 60 wt% or less. By satisfy | filling this range, when forming a polyimide film from the varnish which has the polyimide compound synthesize | combined, sufficient film thickness is obtained.

本発明のポリイミド化合物の製造方法は、上記モノマーと溶媒を使用して行うことができる。その詳細について下記に示す。本発明のポリイミド化合物の製造方法は、反応溶液中の水が反応溶液全重量に対して0.01wt%以上1.1wt%以下の範囲となるように、酸二無水物とジアミンとの重合反応によって生成する水を還流するものである。   The manufacturing method of the polyimide compound of this invention can be performed using the said monomer and solvent. Details are shown below. In the method for producing a polyimide compound of the present invention, the polymerization reaction of acid dianhydride and diamine is performed so that the water in the reaction solution is in the range of 0.01 wt% to 1.1 wt% with respect to the total weight of the reaction solution. The water produced by is refluxed.

詳細には、重合反応によって生成する水を回収する第1の重合工程と、重合反応によって生成する水を還流する第2の重合工程とに分かれるが、第1の重合工程は、必要に応じて省略することもできる。すなわち、本発明は、第1の重合工程と第2の重合工程とからなる2ステップ法と、第2の重合工程とからなる1ステップ法との2つの方法がある。   Specifically, it is divided into a first polymerization step for recovering water generated by the polymerization reaction and a second polymerization step for refluxing water generated by the polymerization reaction. The first polymerization step is performed as necessary. It can be omitted. That is, the present invention includes two methods, a two-step method comprising a first polymerization step and a second polymerization step, and a one-step method comprising a second polymerization step.

まず、2ステップ法(2ステップ発明法)について説明する。第1の重合工程では、重合反応によって生成する水を回収するために、例えばディーン・スターク・トラップ(Dean−Stark−Trap)が備えられた反応容器を用いる。溶媒に酸二無水物とシロキサンジアミン、そして必要に応じて極性基を有するジアミンとを投入した反応溶液をこの反応容器に入れ、所定の温度で加熱する。これにより、酸二無水物とジアミンとが反応することで、アミック酸(イミド前駆体)成分が生成し、反応溶液中にてイミド化を進めることでアミック酸成分が閉環(溶液イミド化)する。この第1の重合工程では、ポリイミド化合物よりも重合度が小さく、ポリイミド化合物の中間体であるイミドオリゴマーを合成する。この場合、第2の重合工程を考慮して、酸二無水物又はジアミンが過剰となるような組成とすることが好ましい。酸二無水物を過剰とするような組成の場合、イミドオリゴマーの末端がジアミンと反応する酸無水物を有するイミドオリゴマー(酸無水物末端イミドオリゴマー)となる。一方、ジアミンを過剰となるような組成の場合、合成されるイミドオリゴマーの末端が酸二無水物と反応するアミノ基を有するイミドオリゴマー(アミノ基末端イミドオリゴマー)となる。   First, the two-step method (two-step invention method) will be described. In the first polymerization step, for example, a reaction vessel equipped with a Dean-Stark-Trap is used to recover water generated by the polymerization reaction. A reaction solution in which acid dianhydride, siloxane diamine and, if necessary, a diamine having a polar group are added to a solvent is placed in the reaction vessel, and heated at a predetermined temperature. Thereby, an acid dianhydride and diamine react to produce an amic acid (imide precursor) component, and the amic acid component undergoes ring closure (solution imidization) by proceeding with imidization in the reaction solution. . In the first polymerization step, an imide oligomer having a polymerization degree smaller than that of the polyimide compound and an intermediate of the polyimide compound is synthesized. In this case, in view of the second polymerization step, it is preferable that the acid dianhydride or diamine has an excess composition. In the case of a composition in which the acid dianhydride is excessive, an imide oligomer having an acid anhydride that reacts with the diamine at the terminal of the imide oligomer (an acid anhydride terminal imide oligomer) is obtained. On the other hand, in the case of a composition in which diamine is excessive, an end of the synthesized imide oligomer is an imide oligomer having an amino group that reacts with acid dianhydride (amino group-terminated imide oligomer).

溶液イミド化の手段としては、環化脱水反応が行える条件であればよく、例えば、溶液中での加熱イミド化や脱水剤による化学イミド化が挙げられる。例えば、加熱イミド化は、イミド前駆体中にトルエン、キシレン等の共沸剤を添加し、180℃以上に加熱撹拌することで、アミック酸成分の脱水反応を行い、閉環したイミド成分を形成することができる。このとき、必要に応じてトリエチルアミン等の3級アミン、芳香族系イソキノリン、ピリジン等の塩基性触媒や、安息香酸、パラヒドロキシ安息香酸等の酸触媒をイミド化の触媒として添加してもよい。また、例えば、脱水環化試薬である無水酢酸/ピリジン系やジシクロヘキシルカルボジイミド等の化学イミド化剤によってもアミック酸を閉環することができる。   The solution imidization means may be any conditions as long as the cyclization dehydration reaction can be performed, and examples thereof include heating imidization in a solution and chemical imidization with a dehydrating agent. For example, in heat imidization, an azeotropic agent such as toluene and xylene is added to an imide precursor, and the mixture is heated and stirred at 180 ° C. or higher to perform a dehydration reaction of an amic acid component to form a ring-closed imide component. be able to. At this time, a tertiary catalyst such as triethylamine, a basic catalyst such as aromatic isoquinoline and pyridine, and an acid catalyst such as benzoic acid and parahydroxybenzoic acid may be added as a catalyst for imidization, if necessary. Further, for example, the amic acid can also be closed by a chemical imidizing agent such as acetic anhydride / pyridine or dicyclohexylcarbodiimide which is a dehydrating cyclization reagent.

酸無水物末端イミドオリゴマーが合成されると、第2の重合工程に移る。第2の重合工程では、還流管を備えた反応容器を用いる。酸無水物末端イミドオリゴマーが合成された反応溶液に極性基を有するジアミン、必要に応じてシロキサンジアミンを投入した溶液を還流管を備えた反応容器に入れ、所定の温度に加熱する。この反応容器には、還流管が備えられているため、重合反応によって生成する水が還流することになり、反応溶液中に水が存在する状態で重合反応が進行することになる。この還流は、反応溶液中に存在する水の重量が反応溶液全重量に対して0.01wt%以上1.1wt%以下の範囲となるように調整される。これは、第2の重合工程で投入する極性基を有するジアミン、必要に応じてシロキサンジアミンを投入する量によって調整することができる。一方、アミノ基末端イミドオリゴマーの場合は、第2の重合工程で投入する酸二無水物を投入する量によって調整することができる。そして、この範囲を越えて水が反応溶液に存在すると、高い重合度のポリイミド化合物が得られなくなり、例えば、ポリイミド化合物を有するワニスからポリイミドフィルムを製造する際に10μmといった十分な膜厚のフィルムを形成することができない。一方、反応溶液内の水がこの範囲よりも少ない場合、重合反応中に反応溶液のせりあがりの現象が起こってしまうため、重合反応を中断しなければならなくなる。   When the acid anhydride-terminated imide oligomer is synthesized, the process proceeds to the second polymerization step. In the second polymerization step, a reaction vessel equipped with a reflux tube is used. A solution in which a diamine having a polar group and, if necessary, a siloxane diamine are added to a reaction solution in which an acid anhydride-terminated imide oligomer is synthesized is placed in a reaction vessel equipped with a reflux tube and heated to a predetermined temperature. Since this reaction vessel is provided with a reflux pipe, water generated by the polymerization reaction is refluxed, and the polymerization reaction proceeds in a state where water is present in the reaction solution. This reflux is adjusted so that the weight of water present in the reaction solution is in the range of 0.01 wt% to 1.1 wt% with respect to the total weight of the reaction solution. This can be adjusted by the amount of the diamine having a polar group introduced in the second polymerization step and, if necessary, the amount of siloxane diamine added. On the other hand, in the case of an amino group-terminated imide oligomer, it can be adjusted by the amount of acid dianhydride charged in the second polymerization step. And when water exists in the reaction solution beyond this range, a polyimide compound having a high degree of polymerization cannot be obtained. For example, when a polyimide film is produced from a varnish having a polyimide compound, a film having a sufficient film thickness of 10 μm is formed. Cannot be formed. On the other hand, if the amount of water in the reaction solution is less than this range, the reaction solution will rise during the polymerization reaction, and the polymerization reaction must be interrupted.

次に、1ステップ法(1ステップ発明法)について説明する。1ステップ法では、上述の第2の重合工程で使用した還流管を備えた反応容器を用いる。溶媒に酸二無水物とシロキサンジアミン、極性基を有するジアミンとを投入した反応溶液を還流管を備えた反応容器に入れ、所定の温度で加熱する。この反応容器には、還流管が備えられているため、重合反応によって生成する水が還流することになり、反応溶液中に水が存在する状態で重合反応が進行することになる。この還流は、反応溶液中に存在する水の重量が反応溶液全重量に対して0.01wt%以上1.1wt%以下の範囲となるように調整される。これは、第2の重合工程で投入する極性基を有するジアミン及びシロキサンジアミンを投入する量によって、調整することができる。   Next, the one-step method (one-step invention method) will be described. In the one-step method, a reaction vessel equipped with a reflux tube used in the second polymerization step described above is used. A reaction solution in which acid dianhydride, siloxane diamine, and diamine having a polar group are added to a solvent is placed in a reaction vessel equipped with a reflux tube and heated at a predetermined temperature. Since this reaction vessel is provided with a reflux pipe, water generated by the polymerization reaction is refluxed, and the polymerization reaction proceeds in a state where water is present in the reaction solution. This reflux is adjusted so that the weight of water present in the reaction solution is in the range of 0.01 wt% to 1.1 wt% with respect to the total weight of the reaction solution. This can be adjusted by the amount of the diamine having a polar group and the siloxane diamine introduced in the second polymerization step.

なお、第1の重合工程で生成した酸二無水物末端イミドオリゴマーを経由する場合、反応溶液全重量に対する反応溶液内の水の重量は、還流管を備えた反応容器を用いた際に投入されるジアミンモノマー(極性基を有するジアミン、シロキサンジアミン)の量に基づいて、理論値として算出できる。この重合反応によって、ジアミンモノマー1分子あたり、2分子の水が生成する。一方、第1の重合工程で生成したアミノ基末端イミドオリゴマーを経由する場合、反応溶液全量に対する反応溶液内の水の重量は、還流管を備えた反応容器を用いた際に投入される酸二無水物モノマーの量に基づいて、理論値として算出できる。この重合反応によって、酸二無水物モノマー1分子あたり、2分子の水が生成する。還流管を備えることで、重合反応によって生成する水は、反応系内にあるため、還流管を備えた際に投入したジアミンモノマーの量から、反応溶液に存在する水の重量が算出でき、反応溶液全重量に対する水の重量の割合を得られる。   When passing through the acid dianhydride-terminated imide oligomer generated in the first polymerization step, the weight of water in the reaction solution relative to the total weight of the reaction solution is charged when a reaction vessel equipped with a reflux tube is used. It can be calculated as a theoretical value based on the amount of diamine monomer (diamine having a polar group, siloxane diamine). This polymerization reaction produces two molecules of water per molecule of diamine monomer. On the other hand, when passing through the amino group-terminated imide oligomer produced in the first polymerization step, the weight of water in the reaction solution with respect to the total amount of the reaction solution is the amount of acid added when a reaction vessel equipped with a reflux tube is used. Based on the amount of anhydride monomer, it can be calculated as a theoretical value. This polymerization reaction produces two molecules of water per molecule of acid dianhydride monomer. By providing the reflux tube, the water produced by the polymerization reaction is in the reaction system, so the weight of water present in the reaction solution can be calculated from the amount of diamine monomer introduced when the reflux tube is provided, and the reaction A ratio of the weight of water to the total weight of the solution is obtained.

1ステップ法及び2ステップ法のように、重合反応によって生成する水を還流させることで、反応溶液中に水が含まれる状態となる。この反応溶液中の水が、合成されるポリイミド化合物に導入された極性基同士の水素結合を切断する。したがって、合成されるポリイミド化合物の見かけ上の分子量が増加せず、粘度の増加を防ぐことができるため、反応溶液のせりあがりの現象が起こらない。また、露点を管理した窒素を導入する従来技術では、反応溶液と加湿窒素との界面付近で水が作用すると考えられるのに対し、本発明の方法では、反応溶液全体に水を作用させることができる。このことから、本発明のポリイミド化合物の製造方法は、極性の高い置換基を有するモノマーを使用する際に有効となり、特に、溶解性や極性の大きさから重合が難しいBSDAをモノマーに使用する場合に極めて有効な方法である。   As in the one-step method and the two-step method, the water produced by the polymerization reaction is refluxed, so that the reaction solution contains water. Water in this reaction solution breaks hydrogen bonds between polar groups introduced into the synthesized polyimide compound. Therefore, the apparent molecular weight of the synthesized polyimide compound does not increase, and an increase in viscosity can be prevented, so that the reaction solution does not rise. In addition, in the conventional technique in which nitrogen having a controlled dew point is introduced, water is considered to act near the interface between the reaction solution and humidified nitrogen, whereas in the method of the present invention, water is allowed to act on the entire reaction solution. it can. Therefore, the method for producing a polyimide compound of the present invention is effective when using a monomer having a highly polar substituent, and in particular, when using BSDA, which is difficult to polymerize due to solubility and polarity, as the monomer. This is an extremely effective method.

ポリイミド化合物の機械物性を高めるには重合度を高くする必要がある。従来は、高重合度のポリイミド化合物を得るために、酸二無水物とジアミンとの重合により生成する水を共沸剤などを利用して完全に系外に除去していた。しかしながら、本発明では、上記1ステップ法及び上記2ステップ法のように、重合により生成する水をあえて反応溶液中に残し、その還流イミド化水量が、反応溶液全重量に対して0.01wt%以上1.1wt%以下の範囲とすることで、フィルムとした際に10μm以上の膜厚となるようなの高い重合度と高い固形分濃度が確保できる。   In order to improve the mechanical properties of the polyimide compound, it is necessary to increase the degree of polymerization. Conventionally, in order to obtain a polyimide compound having a high degree of polymerization, water generated by polymerization of acid dianhydride and diamine has been completely removed from the system using an azeotropic agent or the like. However, in the present invention, as in the one-step method and the two-step method, water generated by polymerization is left in the reaction solution, and the amount of reflux imidized water is 0.01 wt% with respect to the total weight of the reaction solution. By setting it as the range of 1.1 wt% or less above, it is possible to ensure a high degree of polymerization and a high solid content concentration so as to obtain a film thickness of 10 μm or more when formed into a film.

このように、本発明の製造方法は、重合によって生成する水を還流させることで、極性基同士の水素結合を切断し、反応溶液の粘度の増加を抑制することができ、ワイゼンベルグ効果により反応溶液のせりあがりの現象を抑制することができる。したがって、反応溶液のせりあがりの現象を抑制するために、従来技術のような露点を管理した窒素を導入するような特別な設備や塩を除去する工程を加える必要がない。また、この方法で製造されるポリイミド化合物は、高い重合度と、高い固形分濃度が確保できるため、電子材料への適用が十分に可能なもとなり、特に、10μm以上の厚い膜を必要とする分野にも適用することが可能である。   As described above, the production method of the present invention is capable of breaking hydrogen bonds between polar groups by refluxing water generated by polymerization, thereby suppressing an increase in the viscosity of the reaction solution, and the reaction solution by the Weisenberg effect. The phenomenon of rising up can be suppressed. Therefore, it is not necessary to add a special equipment or a step of removing salt such as introducing nitrogen with controlled dew point as in the prior art in order to suppress the phenomenon of rising of the reaction solution. Moreover, since the polyimide compound manufactured by this method can secure a high degree of polymerization and a high solid content concentration, it can be applied to electronic materials, and particularly requires a thick film of 10 μm or more. It can also be applied to the field.

本発明のポリイミド化合物の製造方法の有効性を実験結果に基づいて説明する。本実施例では、還流によって反応溶液内の還流イミド化水量を調整する発明法(1ステップ発明法、2ステップ発明法)と、生成した水を完全に系外に除去する比較法(1ステップ比較法、2ステップ比較法)とを比較した。   The effectiveness of the method for producing a polyimide compound of the present invention will be described based on experimental results. In this example, an invention method (one-step invention method, two-step invention method) that adjusts the amount of reflux imidized water in the reaction solution by reflux and a comparison method (one-step comparison) that completely removes the generated water from the system. Method, two-step comparison method).

まず、極性基を有するジアミンとしてBSDAを用いたポリイミド化合物について検討した。   First, a polyimide compound using BSDA as a diamine having a polar group was examined.

実施例1は、本発明の1ステップ発明法によってポリイミド化合物を合成した。還流管を取り付けた500mlの四つ口セパラブルフラスコに、66.620g(0.049mol)のシロキサンジアミン(X22−9409)、7.890g(0.028mol)のBSDA(純度99.5%)を投入し、窒素雰囲気下、118.000gのトリグライム(TriGL)と29.500gのγ−ブチロラクトン(GBL)との混合溶媒に完全に溶解させた。その溶液に、27.990g(0.078mol)のDSDA(純度99.7%)を加え、オイルバスにて180℃で撹拌機にて撹拌しながら3時間保持還流し、ポリイミド化合物を合成した。   In Example 1, a polyimide compound was synthesized by the one-step invention method of the present invention. In a 500 ml four-necked separable flask equipped with a reflux tube, 66.620 g (0.049 mol) of siloxane diamine (X22-9409) and 7.890 g (0.028 mol) of BSDA (purity 99.5%) were added. The mixture was completely dissolved in a mixed solvent of 118.000 g of triglyme (TriGL) and 29.500 g of γ-butyrolactone (GBL) under a nitrogen atmosphere. 27.990 g (0.078 mol) of DSDA (purity 99.7%) was added to the solution, and the mixture was held and refluxed for 3 hours while stirring with an agitator at 180 ° C. in an oil bath to synthesize a polyimide compound.

実施例2は、本発明の2ステップ発明法によってポリイミド化合物を合成した。まず、第1の重合工程として、ディーン・スターク・トラップ(Dean−Stark−Trap)を取り付けた500mlの四つ口セパラブルフラスコに、66.620g(0.049mol)のX22−9409を投入し、窒素雰囲気下、118.000gのTriGLと29.500gのGBLとの混合溶媒に完全に溶解させた。その溶液に、27.990g(0.078mol)のDSDA(純度99.7%)を加え、室温で12時間撹拌させた後、イミド化によって生成する水を系外で回収するための共沸剤であるトルエン50mlを加え、オイルバスにて180℃で撹拌機にて撹拌しながら3時間保持還流し、撹拌終了間際に減圧脱水によって、残留する水及びトルエンを完全に除去することで、酸無水物を末端に有するイミドオリゴマーを合成した。なお、この時のGPC(Gel Permeation Chromatography:ゲル浸透クロマトグラフィー)によるポリスチレン標準換算分子量は、数平均分子量として3570であった。また、得られた化合物を100℃で10分乾燥させた時のIRスペクトルは図1のようになり、末端が酸二無水物であることが確認された。   In Example 2, a polyimide compound was synthesized by the two-step invention method of the present invention. First, as a first polymerization step, 66.620 g (0.049 mol) of X22-9409 was charged into a 500 ml four-necked separable flask equipped with a Dean-Stark-Trap. Under a nitrogen atmosphere, it was completely dissolved in a mixed solvent of 118.000 g of TriGL and 29.500 g of GBL. 27.990 g (0.078 mol) of DSDA (purity 99.7%) was added to the solution, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours, and then an azeotropic agent for recovering water generated by imidization outside the system. 50 ml of toluene is added, and the mixture is maintained and refluxed for 3 hours while stirring with an agitator at 180 ° C. in an oil bath, and the remaining water and toluene are completely removed by dehydration under reduced pressure just before the stirring is completed. An imide oligomer having a product at the end was synthesized. In addition, the polystyrene standard conversion molecular weight by GPC (Gel Permeation Chromatography: gel permeation chromatography) at this time was 3570 as a number average molecular weight. Further, the IR spectrum when the obtained compound was dried at 100 ° C. for 10 minutes was as shown in FIG. 1, and it was confirmed that the terminal was an acid dianhydride.

続いて、第2の重合工程として、室温まで降温させた反応溶液に、7.890g(0.028mmol)のBSDA(純度99.5%)を分散させた。そして、四つ口セパラブルフラスコに備えられているディーン・スターク・トラップを取り外し、代わりに還流管を取り付け、180℃で撹拌機にて撹拌しながら3時間保持還流し、反応溶液内に重合反応によって生成した水を残存させて、ポリイミド化合物を合成した。得られたポリイミド化合物を100℃で10分乾燥させた時のIRスペクトルは図1のようになり、完全にポリイミドへの反応が完了していることが確認された。   Subsequently, as a second polymerization step, 7.890 g (0.028 mmol) of BSDA (purity 99.5%) was dispersed in the reaction solution cooled to room temperature. Then, remove the Dean-Stark trap provided in the four-neck separable flask, attach a reflux tube instead, hold and reflux for 3 hours while stirring with a stirrer at 180 ° C, and polymerize in the reaction solution The polyimide compound was synthesized by leaving the water produced by the above. When the obtained polyimide compound was dried at 100 ° C. for 10 minutes, the IR spectrum was as shown in FIG. 1, and it was confirmed that the reaction to the polyimide was completely completed.

実施例3は、反応溶液中の水の重量が反応溶液全重量に対して0.01wt%となるように、BSDAを第1の重合工程と第2の重合工程と分けて投入し、実施例2の2ステップ発明法と同様にポリイミド化合物を合成した。詳細には、第1の重合工程では、X22−9409に加え、実施例2の混合溶媒に7.694g(0.027mol)のBSDA(純度99.5%)を投入し、第2の重合工程では、0.196g(0.001mol)のBSDA(純度99.5%)を投入し、ポリイミド化合物を合成した。   In Example 3, BSDA was added separately in the first polymerization step and the second polymerization step so that the weight of water in the reaction solution was 0.01 wt% with respect to the total weight of the reaction solution. A polyimide compound was synthesized in the same manner as in the two-step invention method of 2. Specifically, in the first polymerization step, 7.694 g (0.027 mol) of BSDA (purity 99.5%) was added to the mixed solvent of Example 2 in addition to X22-9409, and the second polymerization step Then, 0.196 g (0.001 mol) of BSDA (purity 99.5%) was added to synthesize a polyimide compound.

実施例4は、実施例2で示した2ステップ発明法と同様にポリイミド化合物を合成した。なお、実施例4は、TriGLとGBLとの混合溶媒に投入するDSDA、X22−9409、BSDAの総量が反応溶液の全重量に対する割合を示す固形分濃度を45%とした。   In Example 4, a polyimide compound was synthesized in the same manner as the two-step invention method shown in Example 2. In Example 4, the solid content concentration at which the total amount of DSDA, X22-9409, and BSDA added to the mixed solvent of TriGL and GBL indicates the ratio to the total weight of the reaction solution was 45%.

実施例5は、実施例2で示した2ステップ発明法と同様にポリイミド化合物を合成した。なお、実施例5は、実施例4と同じ固形分濃度とし、溶媒として、90%のTriGLと10%のGBLとの混合溶媒を使用した。   In Example 5, a polyimide compound was synthesized in the same manner as the two-step invention method shown in Example 2. In Example 5, the same solid content concentration as in Example 4 was used, and a mixed solvent of 90% TriGL and 10% GBL was used as a solvent.

実施例6は、実施例2で示した2ステップ発明法と同様にポリイミド化合物を合成した。なお、実施例6は、実施例4と同じ固形分濃度とし、溶媒として、95%のTriGLと5%のGBLとの混合溶媒を使用した。   In Example 6, a polyimide compound was synthesized in the same manner as the two-step invention method shown in Example 2. In Example 6, the same solid content concentration as in Example 4 was used, and a mixed solvent of 95% TriGL and 5% GBL was used as a solvent.

実施例7は、実施例2で示した2ステップ発明法と同様にポリイミド化合物を合成した。なお、実施例7は、実施例4と同じ固形分濃度とし、使用する溶媒としてTriGLを単独で使用した。   In Example 7, a polyimide compound was synthesized in the same manner as the two-step invention method shown in Example 2. In Example 7, the same solid content concentration as in Example 4 was used, and TriGL was used alone as a solvent to be used.

比較例1は、重合反応により生成する水を還流させない1ステップの製造方法である1ステップ比較法によってポリイミド化合物を合成した。比較例1の方法では、実施例1で使用した還流管の代わりにディーン・スターク・トラップを500mlの四つ口セパラブルフラスコに取り付け、共沸剤のトルエンを使用して、重合反応によって生成する水を反応系外に完全に除去するものである。なお、比較例1では、溶媒として、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)を単独で使用した。   In Comparative Example 1, a polyimide compound was synthesized by a one-step comparative method, which is a one-step manufacturing method in which water generated by the polymerization reaction is not refluxed. In the method of Comparative Example 1, a Dean-Stark trap is attached to a 500 ml four-necked separable flask instead of the reflux tube used in Example 1, and produced by a polymerization reaction using an azeotropic toluene. Water is completely removed from the reaction system. In Comparative Example 1, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was used alone as a solvent.

比較例2は、比較例1で示した1ステップ比較法と同様にポリイミド化合物を合成した。なお、比較例2は、溶媒として、GBLを単独で使用した。   In Comparative Example 2, a polyimide compound was synthesized in the same manner as the one-step comparative method shown in Comparative Example 1. In Comparative Example 2, GBL was used alone as a solvent.

比較例3は、比較例1で示した1ステップ比較法と同様にポリイミド化合物を合成した。なお、比較例3は、溶媒として、TriGLを単独で使用した。   In Comparative Example 3, a polyimide compound was synthesized in the same manner as the one-step comparative method shown in Comparative Example 1. In Comparative Example 3, TriGL was used alone as a solvent.

比較例4は、比較例1で示した1ステップ比較法と同様にポリイミド化合物を合成した。なお、比較例3は、溶媒として、TriGLを単独で使用し、固形分濃度を20%とした。   In Comparative Example 4, a polyimide compound was synthesized in the same manner as the one-step comparison method shown in Comparative Example 1. In Comparative Example 3, TriGL was used alone as a solvent, and the solid content concentration was 20%.

比較例5は、比較例1で示した1ステップ比較法と同様にポリイミド化合物を合成した。なお、比較例5は、比較例4と同じ溶媒を使用し、固形分濃度を10%とした。   In Comparative Example 5, a polyimide compound was synthesized in the same manner as the one-step comparison method shown in Comparative Example 1. In Comparative Example 5, the same solvent as Comparative Example 4 was used, and the solid content concentration was 10%.

比較例6は、重合反応により生成する水を還流させない2ステップの製造方法である2ステップ比較法によってポリイミド化合物を合成した。比較例6の方法では、実施例2の第2の重合工程で使用した還流管の代わりにディーン・スターク・トラップを500mlの四つ口セパラブルフラスコに取り付け、共沸剤のトルエンを使用して、重合反応によって生成する水を反応系外に完全に除去するものである。なお、比較例6は、DSDA、X22−9409、BSDA、及び、使用する溶媒、並びに、固形分濃度を比較例4と同じとした。そして、DSDA及びX22−9409をGBL及びTriGLの混合溶媒に溶解して、生成する水を完全に回収しながらイミドオリゴマーを合成した。そして、合成されたイミドオリゴマーを有する反応溶液にBSDAを分散させて、生成する水を完全に回収しながら、ポリイミド化合物の合成を行った。   In Comparative Example 6, a polyimide compound was synthesized by a two-step comparative method, which is a two-step manufacturing method in which water generated by the polymerization reaction is not refluxed. In the method of Comparative Example 6, a Dean-Stark trap was attached to a 500 ml four-necked separable flask instead of the reflux tube used in the second polymerization step of Example 2, and the azeotropic toluene was used. The water produced by the polymerization reaction is completely removed from the reaction system. In Comparative Example 6, DSDA, X22-9409, BSDA, the solvent to be used, and the solid content concentration were the same as those in Comparative Example 4. Then, DSDA and X22-9409 were dissolved in a mixed solvent of GBL and TriGL, and an imide oligomer was synthesized while completely recovering the generated water. Then, BSDA was dispersed in the reaction solution having the synthesized imide oligomer, and the polyimide compound was synthesized while completely recovering the generated water.

BSDAをモノマーとしたポリイミド化合物のモノマー組成や各評価の結果について下記表1及び表2に示す。   Tables 1 and 2 below show the monomer composition of the polyimide compound using BSDA as a monomer and the results of each evaluation.

重合反応中、反応溶液がせりあがる現象が起こるか否かの観察を行った。重合中ワイゼンベルグ効果で撹拌機のシャフトに反応溶液のせりあがりの現象が確認された場合を×とし、反応溶液のせりあがりの現象が確認されなかった場合を○とし、僅かなせりあがりが確認された場合は、△として、表1のワニスの状態(重合中のせりあがり)の欄に記した。   During the polymerization reaction, it was observed whether or not a phenomenon that the reaction solution was lifted occurred. During the polymerization, when the phenomenon of rising of the reaction solution was confirmed on the shaft of the stirrer due to the Weisenberg effect, X was given, and when the phenomenon of the reaction solution rising was not confirmed, ○ was given, and a slight rise was confirmed. In the case of varnish state (rising during polymerization) in Table 1.

また、合成されたポリイミド化合物を含むワニスをスライドガラス上に滴下し、温度30℃、湿度70%の状況下に30分間曝し、ワニスが吸湿し、白化が起こるか否かを観察した。30分後、ワニスが白化した場合を×とし、ワニスが透明な状態である場合を○として、表1のワニスの吸湿(白化)の欄に記した。   Moreover, the varnish containing the synthesized polyimide compound was dropped on a slide glass and exposed to a temperature of 30 ° C. and a humidity of 70% for 30 minutes to observe whether the varnish absorbed moisture and whitening occurred. After 30 minutes, the case where the varnish was whitened was marked as x, and the case where the varnish was in a transparent state was marked as ◯.

さらに、合成されたポリイミド化合物を含むワニスを12μmの銅箔にコーティングし、100℃10分乾燥させ、形成されるポリイミドフィルムの状態について評価を行った。乾燥後、形成されるポリイミドフィルムが10μm以上の膜厚を有し、平滑性が良好で、かつ、銅箔を折り曲げても形成された膜に亀裂が入らないものを○とし、膜厚が10μ未満、平滑性が不良、又は、銅箔を折り曲げることで亀裂が入る場合を×としてポリイミドフィルムの状態の欄に記した。   Furthermore, the varnish containing the synthesized polyimide compound was coated on a 12 μm copper foil, dried at 100 ° C. for 10 minutes, and the state of the formed polyimide film was evaluated. After drying, the polyimide film to be formed has a film thickness of 10 μm or more, smoothness is good, and a film that does not crack even when the copper foil is bent is marked with ○, and the film thickness is 10 μm. The case where the smoothness is poor or the case where a crack is caused by bending the copper foil is marked as x in the polyimide film state column.

そして、合成されたポリイミド化合物を合成されたポリイミド化合物をGPC測定によりポリスチレン標準換算による数平均分子量及び重量平均分子量を算出し、表1、2に記した。   And the number average molecular weight and weight average molecular weight by polystyrene standard conversion were computed by GPC measurement for the synthesized polyimide compound, and it described in Tables 1 and 2.



反応溶液のせりあがりの現象は、実施例3において、僅かに確認されたものの、重合反応を中断するものではなかった。実施例1及び実施例2並びに実施例4乃至実施例7は、反応溶液のせりあがりの現象は確認されなかった。また、実施例1乃至実施例7は、ワニスの吸湿の評価において、ワニスが透明のままであった。さらに、実施例1乃至実施例7は、数平均分子量も重量平均分子量も高く、ポリイミドフィルムの状態は、10μm以上の膜厚を有し、平滑性が良好で、かつ、銅箔を折り曲げても形成された膜に亀裂が入らず、良好な結果が得られた。   Although the rising phenomenon of the reaction solution was slightly confirmed in Example 3, the polymerization reaction was not interrupted. In Examples 1 and 2, and Examples 4 to 7, the phenomenon of rising of the reaction solution was not confirmed. In Examples 1 to 7, the varnish remained transparent in the evaluation of moisture absorption of the varnish. Furthermore, Example 1 thru | or Example 7 have a high number average molecular weight and a weight average molecular weight, the state of a polyimide film has a film thickness of 10 micrometers or more, smoothness is good, and even if it folds copper foil, The formed film did not crack and good results were obtained.

一方、比較例2乃至比較例4及び比較例6は、反応溶液のせりあがりの現象が確認された。なお、比較例1及び比較例5に関しては反応溶液のせりあがりの現象は確認されなかったが、比較例1はワニスが白化し、比較例5は乾燥後の膜厚制御が難しく、厚さ10μmの平滑な膜を製膜することが困難であった。   On the other hand, in Comparative Examples 2 to 4 and Comparative Example 6, the phenomenon of rising of the reaction solution was confirmed. In Comparative Example 1 and Comparative Example 5, the phenomenon of rising of the reaction solution was not confirmed, but in Comparative Example 1, the varnish was whitened, and in Comparative Example 5, it was difficult to control the film thickness after drying, and the thickness was 10 μm. It was difficult to form a smooth film.

比較例1に示す方法のように、NMPのような非プロトン性のアミド系溶媒を用いて、酸二無水物とジアミンとの重合反応によりポリイミド化合物を合成する場合、反応溶液のせりあがりの現象は確認されない。しかしながら、非プロトン性のアミド系溶媒は、吸湿性が高いため、ポリイミド化合物を有するワニスの印刷時又はコーティング時にワニスが白化してしまう。そのため、ポリイミド化合物を有するワニスを印刷又はコーティング用として使用する場合は、アミド系溶媒を除く非プロトン性の極性溶媒、特に、GBLのようなラクトン系溶媒やTriGLのようなエーテル系溶媒やその混合溶媒を使用することが好ましい。   When a polyimide compound is synthesized by a polymerization reaction between an acid dianhydride and a diamine using an aprotic amide solvent such as NMP as in the method shown in Comparative Example 1, the phenomenon of rising of the reaction solution Is not confirmed. However, since the aprotic amide solvent has high hygroscopicity, the varnish is whitened during printing or coating of the varnish having a polyimide compound. Therefore, when a varnish having a polyimide compound is used for printing or coating, an aprotic polar solvent excluding an amide solvent, particularly a lactone solvent such as GBL, an ether solvent such as TriGL, or a mixture thereof. It is preferable to use a solvent.

この結果から、本発明のポリイミド化合物の製造方法では、反応溶液中の水の重量が、反応溶液全重量に対して0.01wt%以上1.1wt%以下となるように、重合反応によって生成する水を還流させることで、反応溶液のせりあがりの現象が起こらないことがわかった。また、この方法によって、ポリイミド化合物は、フィルムとした際に10μm以上の膜厚となるようなの高い重合度と高い固形分濃度が確保できることがわかった。   From this result, in the manufacturing method of the polyimide compound of this invention, it produces | generates by a polymerization reaction so that the weight of the water in a reaction solution may be 0.01 wt% or more and 1.1 wt% or less with respect to the reaction solution total weight. It was found that when the water was refluxed, the reaction solution was not lifted up. It was also found that this method can ensure a high degree of polymerization and a high solid content concentration such that the polyimide compound has a film thickness of 10 μm or more when formed into a film.

次に、極性基を有するジアミンとしてBis−Ap−Afを用いたポリイミド化合物について検討した。なお、下記に示す実施例8及び比較例7乃至比較例11において、各モノマーの組成は、DSDAが101mol%、X22−9409が66.2mol%、Bis−Ap−Afが33.8mol%である。   Next, a polyimide compound using Bis-Ap-Af as a diamine having a polar group was examined. In Example 8 and Comparative Examples 7 to 11 shown below, the composition of each monomer is 101 mol% for DSDA, 66.2 mol% for X22-9409, and 33.8 mol% for Bis-Ap-Af. .

実施例8は、実施例2で示した2ステップ発明法と同様にポリイミド化合物を合成した。なお、実施例8は、固形分濃度を43%とし、溶媒としてTriGLを単独で使用した。   In Example 8, a polyimide compound was synthesized in the same manner as the two-step invention method shown in Example 2. In Example 8, the solid content concentration was 43%, and TriGL was used alone as a solvent.

比較例7は、比較例1で示した1ステップ比較法と同様にポリイミド化合物を合成した。   In Comparative Example 7, a polyimide compound was synthesized in the same manner as the one-step comparative method shown in Comparative Example 1.

比較例8は、比較例1で示した1ステップ比較法と同様にポリイミド化合物を合成した。なお、比較例8は、溶媒として、50%のTriGLと50%のGBLとの混合溶媒を使用した。   In Comparative Example 8, a polyimide compound was synthesized in the same manner as the one-step comparison method shown in Comparative Example 1. In Comparative Example 8, a mixed solvent of 50% TriGL and 50% GBL was used as a solvent.

比較例9は、比較例1で示した1ステップ比較法と同様にポリイミド化合物を合成した。なお、比較例9は、溶媒として、TriGLを単独で使用した。   In Comparative Example 9, a polyimide compound was synthesized in the same manner as the one-step comparative method shown in Comparative Example 1. In Comparative Example 9, TriGL was used alone as a solvent.

比較例10は、比較例1で示した1ステップ比較法と同様にポリイミド化合物を合成した。なお、比較例10は、比較例9と同じ溶媒を使用し、固形分濃度を45%とした。   In Comparative Example 10, a polyimide compound was synthesized in the same manner as the one-step comparison method shown in Comparative Example 1. In Comparative Example 10, the same solvent as in Comparative Example 9 was used, and the solid content concentration was 45%.

比較例11は、比較例1で示した1ステップ比較法と同様にポリイミド化合物を合成した。なお、比較例10は、比較例9と同じ溶媒を使用し、固形分濃度を43%とした。   In Comparative Example 11, a polyimide compound was synthesized in the same manner as the one-step comparison method shown in Comparative Example 1. In Comparative Example 10, the same solvent as in Comparative Example 9 was used, and the solid content concentration was 43%.

Bis−Ap−Afをモノマーとしたポリイミド化合物のモノマー組成や各評価の結果については、下記表3に示す。各評価については、上記表1及び表2と同様である。   The monomer composition of the polyimide compound using Bis-Ap-Af as a monomer and the results of each evaluation are shown in Table 3 below. About each evaluation, it is the same as that of the said Table 1 and Table 2.


実施例8は、BSDAを用いた実施例と同様に、反応溶液のせりあがりの現象が確認されなかった。また、ワニスの吸湿の評価において、ワニスが透明のままであった。さらに、数平均分子量も重量平均分子量も高く、ポリイミドフィルムの状態は、10μm以上の膜厚を有し、平滑性が良好で、かつ、銅箔を折り曲げても形成された膜に亀裂が入らず、良好な結果が得られた。   In Example 8, as in the example using BSDA, the phenomenon of rising of the reaction solution was not confirmed. Moreover, in the evaluation of moisture absorption of the varnish, the varnish remained transparent. Furthermore, the number average molecular weight and the weight average molecular weight are both high, the polyimide film has a film thickness of 10 μm or more, good smoothness, and the formed film does not crack even when the copper foil is bent. Good results were obtained.

一方、比較例8乃至比較例11は、反応溶液のせりあがりの現象が確認された。なお、比較例7に関しては比較例1と同様に反応溶液のせりあがりの現象が確認されなかったが、比較例1はワニスが白化し、比較例5は、乾燥後の膜厚が10μm未満であった。   On the other hand, in Comparative Examples 8 to 11, the phenomenon of rising of the reaction solution was confirmed. As for Comparative Example 7, the phenomenon of rising of the reaction solution was not confirmed as in Comparative Example 1, but Comparative Example 1 whitened the varnish, and Comparative Example 5 had a film thickness after drying of less than 10 μm. there were.

この結果から、極性基を有するジアミンとしてBis−Ap―Afを用いても、BSDAを用いた場合と同様の効果が得られることが分かった。   From this result, it was found that even when Bis-Ap-Af was used as the diamine having a polar group, the same effect as that obtained when BSDA was used was obtained.

実施例2における第1の重合工程で得られた酸無水物末端オリゴマーと、第2の重合工程で得られたポリイミド化合物のIRスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the IR spectrum of the acid anhydride terminal oligomer obtained at the 1st polymerization process in Example 2, and the polyimide compound obtained at the 2nd polymerization process.

Claims (6)

所定の溶媒に溶解させた酸二無水物と、シロキサンジアミンと、極性基を有するジアミンとの重合反応により合成されるポリイミド化合物の製造方法であって、
上記重合反応は、
上記重合反応によって生成する水を回収する第1の重合工程と、
上記重合反応によって生成する水を還流する第2の重合工程とを有し、
上記第2の重合工程により生成する水の重量は、上記第2の重合工程で反応させる極性基を有するジアミンの量によって調整され、上記反応溶液中の水の重量が、反応溶液全重量に対して0.01wt%以上1.1wt%以下の範囲となるように、上記第2の重合工程で生成する水を反応系内に還流しながら行うこと
を特徴とするポリイミド化合物の製造方法。
A method for producing a polyimide compound synthesized by a polymerization reaction of an acid dianhydride dissolved in a predetermined solvent, a siloxane diamine, and a diamine having a polar group,
The polymerization reaction is
A first polymerization step for recovering water produced by the polymerization reaction;
A second polymerization step of refluxing water produced by the polymerization reaction,
The weight of water generated by the second polymerization step is adjusted by the amount of diamine having a polar group to be reacted in the second polymerization step, and the weight of water in the reaction solution is based on the total weight of the reaction solution. The method for producing a polyimide compound is characterized in that the water produced in the second polymerization step is refluxed into the reaction system so that it falls within a range of 0.01 wt% to 1.1 wt%.
上記酸二無水物、上記シロキサンジアミン及び上記極性基を有するジアミンの総重量は、上記反応溶液の全重量に対して、10wt%以上60wt%以下であることを特徴とする請求項1に記載のポリイミド化合物の製造方法。2. The total weight of the acid dianhydride, the siloxane diamine, and the diamine having a polar group is 10 wt% or more and 60 wt% or less based on the total weight of the reaction solution. A method for producing a polyimide compound. 上記溶媒は、ラクトン系溶媒又はエーテル系溶媒あるいはその混合溶媒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化合物の製造方法。The method for producing a polyimide compound according to claim 1 or 2, wherein the solvent is a lactone solvent, an ether solvent or a mixed solvent thereof. 上記極性基は、水酸基であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のポリイミド化合物の製造方法。The said polar group is a hydroxyl group, The manufacturing method of the polyimide compound of any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. 上記シロキサンジアミンの重量は、上記酸二無水物、上記シロキサンジアミン及び上記極性基を有するジアミンの総重量に対して、20wt%以上80wt%以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載のポリイミド化合物の製造方法。5. The weight of the siloxane diamine is 20 wt% or more and 80 wt% or less based on the total weight of the acid dianhydride, the siloxane diamine, and the diamine having a polar group. The manufacturing method of the polyimide compound of any one of these. 上記極性基を有するジアミンの重量は、上記酸二無水物、上記シロキサンジアミン及び上記極性基を有するジアミンの総重量に対して、0.1wt%以上25wt%以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載のポリイミド化合物の製造方法。The weight of the diamine having a polar group is 0.1 wt% or more and 25 wt% or less based on the total weight of the acid dianhydride, the siloxane diamine, and the diamine having the polar group. The method for producing a polyimide compound according to any one of claims 1 to 5.
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