JP5386797B2 - Flexible polyimide film and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、フレキシブルポリイミドフィルムおよびその製造法に関し、さらに詳述すると、脂環式構造を有し、例えば、電子材料用として好適なフレキシブルポリイミドフィルムおよびその製造法に関する。 More particularly, the present invention relates to a flexible polyimide film having an alicyclic structure and suitable for an electronic material and a method for producing the same.
一般に、ポリイミドは、高い機械的強度、耐熱性、絶縁性、耐溶剤性を有しているため、液晶表示素子や半導体における保護材料、絶縁材料、カラーフィルタなどの電子材料として広く用いられている。また、最近では光導波路用材料等の光通信用材料や携帯電話の基板としての用途も期待されている。
このため、近年、耐熱性、耐溶剤性に加え、透明性や柔軟性などの用途に応じた性能を多数併せ持つポリイミドが望まれている。
In general, polyimide has high mechanical strength, heat resistance, insulation, and solvent resistance, and is therefore widely used as an electronic material for liquid crystal display elements and semiconductor protective materials, insulating materials, color filters, and the like. . Recently, applications as optical communication materials such as optical waveguide materials and substrates for mobile phones are also expected.
For this reason, in recent years, polyimides having many performances corresponding to applications such as transparency and flexibility in addition to heat resistance and solvent resistance have been desired.
従来汎用されている、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとの重縮合反応により得られる全芳香族ポリイミドは、濃い琥珀色を呈して着色するため、高い透明性を要求される用途においては問題が生じる。
この着色の問題を解決すべく、脂環式テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを重縮合してなるポリイミド前駆体(ポリアミック酸)をイミド化して得られたポリイミドが報告されている(特許文献1参照)。
この脂環式骨格を有するポリイミドは、比較的着色が少なく透明性に優れているものの、柔軟性に欠けるため脆く、大面積の膜や厚膜などに成形することは困難であった。
Conventionally used, wholly aromatic polyimides obtained by polycondensation reaction of aromatic tetracarboxylic dianhydrides and aromatic diamines are colored with a dark amber color, and therefore require high transparency. Problems arise in.
In order to solve this coloring problem, a polyimide obtained by imidizing a polyimide precursor (polyamic acid) obtained by polycondensation of an alicyclic tetracarboxylic dianhydride and an aromatic diamine has been reported ( Patent Document 1).
Although this polyimide having an alicyclic skeleton is relatively less colored and excellent in transparency, it is fragile because it lacks flexibility, and it has been difficult to form a large-area film or thick film.
また、近年、透明性および有機溶媒に対する溶解性の向上を目的として、脂環式テトラカルボン酸二無水物と各種ジアミンとから合成したポリアミック酸を化学イミド化してなる可溶性ポリイミドが報告されている(特許文献2、3参照)。
しかし、これらのポリイミドについては詳細な成膜化検討は行われていない。
In recent years, a soluble polyimide obtained by chemically imidizing a polyamic acid synthesized from an alicyclic tetracarboxylic dianhydride and various diamines has been reported for the purpose of improving transparency and solubility in organic solvents ( (See Patent Documents 2 and 3).
However, a detailed study of film formation has not been performed for these polyimides.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、耐熱性および透明性に優れるとともに、柔軟で加工性の良好なフレキシブルポリイミドフィルムおよびその製造法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a flexible polyimide film excellent in heat resistance and transparency, flexible and workable, and a method for producing the same.
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、従来の脂環式構造を有するポリイミドはそのイミド化率が低いこと、および脂環式構造を有するポリイミドの柔軟性にはそのイミド化率が関係していることを見出すとともに、上述した特許文献2,3のポリアミック酸を熱により閉環イミド化させることで、ポリマー中のイミド化率が高まり、透明性を維持したまま柔軟性に優れたポリイミドフィルムが得られることを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive studies in order to achieve the above object, the present inventors have found that the polyimide having a conventional alicyclic structure has a low imidation ratio and the flexibility of the polyimide having an alicyclic structure. Is found to be related to the imidization rate, and the polyamic acid of Patent Documents 2 and 3 described above is subjected to ring-closing imidization by heat, so that the imidization rate in the polymer is increased and the transparency is maintained. It discovered that the polyimide film excellent in the softness | flexibility was obtained, and completed this invention.
すなわち、本発明は、
1. 式[1]または[2]で表される繰り返し単位からなり、イミド化率が90%以上であることを特徴とするフレキシブルポリイミドフィルム、
2. 前記式[1]の繰返し単位が、式[3]で表される1のフレキシブルポリイミドフィルム、
3. 前記式[1]および[2]において、mが5である1のフレキシブルポリイミドフィルム、
4. 前記式[3]において、mが5である2のフレキシブルポリイミドフィルム、
5. 前記イミド化率が、95%以上である1〜4のいずれかのフレキシブルポリイミドフィルム、
6. 式[10]または[11]で表される繰返し単位からなるポリアミック酸を、25℃から160〜300℃に2〜10時間かけて昇温した後、160〜300℃で1〜10時間保持して閉環イミド化させることを特徴とする1のフレキシブルポリイミドフィルムの製造法、
7. 前記式[10]の繰返し単位が、式[12]で表される6のフレキシブルポリイミドフィルムの製造法、
8. 前記式[10]および[11]において、mが5である6のフレキシブルポリイミドフィルムの製造法、
9. 前記式[12]において、mが5である7のフレキシブルポリイミドフィルムの製造法
を提供する。
That is, the present invention
1. A flexible polyimide film comprising a repeating unit represented by the formula [1] or [2] and having an imidization ratio of 90% or more,
2. The flexible polyimide film of 1, wherein the repeating unit of the formula [1] is represented by the formula [3],
3. 1 in the above formulas [1] and [2], m is 5;
4). 2 in the above formula [3], m is 5, a flexible polyimide film,
5. The flexible polyimide film according to any one of 1 to 4, wherein the imidization ratio is 95% or more,
6). The polyamic acid composed of the repeating unit represented by the formula [10] or [11] is heated from 25 ° C. to 160 to 300 ° C. over 2 to 10 hours, and then held at 160 to 300 ° C. for 1 to 10 hours. A method for producing a flexible polyimide film according to claim 1, wherein
7). The process for producing a flexible polyimide film of 6, wherein the repeating unit of the formula [10] is represented by the formula [12],
8). In the above formulas [10] and [11], a process for producing a flexible polyimide film of 6 wherein m is 5;
9. In the formula [12], a method for producing a flexible polyimide film of 7 in which m is 5 is provided.
本発明のポリイミドフィルムは、柔軟であるため加工性が良好であるのみならず、従来の脂環式骨格を有するポリイミドと同様に、可視から紫外線領域(250nm付近)まで光透過性を有し、かつ、熱分解温度が300℃以上という高い耐熱性をも有する。
このような特性を有する本発明のポリイミドフィルムは、例えば、液晶表示素子や半導体における保護材料、絶縁材料などの電子材料、さらに光導波路等の光通信用材料として好適に用いることができる。
The polyimide film of the present invention is not only good in workability because it is flexible, but also has light transmittance from the visible to the ultraviolet region (around 250 nm), as with conventional polyimides having an alicyclic skeleton, In addition, it has high heat resistance with a thermal decomposition temperature of 300 ° C. or higher.
The polyimide film of the present invention having such characteristics can be suitably used, for example, as a protective material for liquid crystal display elements and semiconductors, an electronic material such as an insulating material, and an optical communication material such as an optical waveguide.
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
上記式[1]〜[3]、および[10]〜[12]において、炭素数1〜10のアルキレン基の具体例としては、−CH2−、−(CH2)2−、−(CH2)3−、−(CH2)4−、−(CH2)5−、−(CH2)6−、−(CH2)7−、−(CH2)8−、−(CH2)9−、−(CH2)10−、−C(CH3)2−、−CH2C(CH3)2CH2−、−(CH2)2C(CH3)2(CH2)2−等が挙げられる。
炭素数1〜10のハロアルキレン基としては、上記アルキレン基の少なくとも1つの水素原子をハロゲン原子で置換したものが挙げられ、具体的には、−CF2−、−(CF2)2−、−(CF2)3−、−(CF2)4−、−(CF2)5−、−(CF2)6−、−(CF2)7−、−(CF2)8−、−(CF2)9−、−(CF2)10−、−C(CF3)2−、−CF2C(CF3)2CF2−、−(CF2)2C(CF3)2(CF2)2−等が挙げられる。
アルキレン鎖の繰り返し数を示すmは1〜20の整数を表すが、入手し易さという点から、2〜10の整数が好ましい。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
In the above formulas [1] to [3] and [10] to [12], specific examples of the alkylene group having 1 to 10 carbon atoms include —CH 2 —, — (CH 2 ) 2 —, — (CH 2 ) 3 -,-(CH 2 ) 4 -,-(CH 2 ) 5 -,-(CH 2 ) 6 -,-(CH 2 ) 7 -,-(CH 2 ) 8 -,-(CH 2 ) 9 -,-(CH 2 ) 10- , -C (CH 3 ) 2- , -CH 2 C (CH 3 ) 2 CH 2 -,-(CH 2 ) 2 C (CH 3 ) 2 (CH 2 ) 2 -Etc. are mentioned.
Examples of the haloalkylene group having 1 to 10 carbon atoms include those obtained by substituting at least one hydrogen atom of the alkylene group with a halogen atom, specifically, —CF 2 —, — (CF 2 ) 2 —, - (CF 2) 3 -, - (CF 2) 4 -, - (CF 2) 5 -, - (CF 2) 6 -, - (CF 2) 7 -, - (CF 2) 8 -, - ( CF 2) 9 -, - ( CF 2) 10 -, - C (CF 3) 2 -, - CF 2 C (CF 3) 2 CF 2 -, - (CF 2) 2 C (CF 3) 2 (CF 2 ) 2- and the like.
Although m which shows the repeating number of an alkylene chain represents the integer of 1-20, the integer of 2-10 is preferable from the point of availability.
炭素数1〜10のアルキル基は直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、その具体例としては、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、i−アミル、t−アミル、neo−ペンチル、n−ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル基等が挙げられる。
炭素数1〜10のハロアルキル基としては、上記アルキル基の少なくとも1つの水素原子をハロゲン原子で置換したものが挙げられ、具体的には、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素原子が挙げられる。
なお、以上において、nはノルマルを、iはイソを、sはセカンダリーを、tはターシャリーをそれぞれ表す。
The alkyl group having 1 to 10 carbon atoms may be linear, branched or cyclic, and specific examples thereof include methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, s-butyl, Examples include t-butyl, n-pentyl, i-amyl, t-amyl, neo-pentyl, n-hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl group and the like.
Examples of the haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms include those obtained by substituting at least one hydrogen atom of the alkyl group with a halogen atom, specifically, a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, a heptafluoropropyl group. And nonafluorobutyl group.
Examples of the halogen atom include fluorine, chlorine, bromine and iodine atoms.
In the above, n represents normal, i represents iso, s represents secondary, and t represents tertiary.
本発明において、ポリイミド(ポリアミック酸)の数平均分子量は、フィルムにした場合の柔軟性を考慮すると、少なくとも5000が好ましく、6000〜100000がより好ましい。
このため、上記各式におけるnは2以上の整数であるが、ポリイミド(ポリアミック酸)の数平均分子量が5000以上となる整数が好ましく、具体的には、8〜180、特に10〜100が好適である。
In the present invention, the number average molecular weight of polyimide (polyamic acid) is preferably at least 5000, more preferably 6000 to 100,000, considering the flexibility when it is made into a film.
For this reason, n in each of the above formulas is an integer of 2 or more, but an integer having a number average molecular weight of polyimide (polyamic acid) of 5000 or more is preferable, specifically, 8 to 180, particularly 10 to 100 is preferable. It is.
上述した式[1]、[2]および[3]で表される繰返し単位を有するポリイミドは、それぞれ下記式[7]、[8]および[16]で表される脂環式テトラカルボン酸二無水物化合物(を含むテトラカルボン酸化合物)と、下記式[9]で表されるジアミン化合物(を含むジアミン化合物)とを重縮合反応させることにより製造できる。 Polyimides having repeating units represented by the formulas [1], [2] and [3] described above are alicyclic tetracarboxylic acid dicarboxylic acids represented by the following formulas [7], [8] and [16], respectively. It can be produced by polycondensation reaction of an anhydride compound (including tetracarboxylic acid compound) and a diamine compound (including diamine compound) represented by the following formula [9].
特に、脂環式テトラカルボン酸二無水物化合物としては、式[16]においてR4が水素原子である、トリシクロ[4.2.1.02,5]ノナン−3−エンド,4−エンド,7−エンド,8−エンド−テトラカルボン酸−3,4:7,8−二無水物(以下、TCNDAと略記する)、式[8]においてR5が水素原子である、4−オキサテトラシクロ[5.4.0.02,6.18,11]ドデカン−3,5−ジオン−9−スピロ−3’−(テトラヒドロフラン−2’,5’−ジオン)(以下、ODSFと略記する)が好ましい。 In particular, as the alicyclic tetracarboxylic dianhydride compound, tricyclo [4.2.1.0 2,5 ] nonane-3-end, 4-end in which R 4 is a hydrogen atom in the formula [16] , 7-endo, 8-endo-tetracarboxylic acid-3,4: 7,8-dianhydride (hereinafter abbreviated as TCNDA), 4-oxatetra wherein R 5 is a hydrogen atom in formula [8] Cyclo [5.4.0.0 2,6 . 1 8,11 ] dodecane-3,5-dione-9-spiro-3 ′-(tetrahydrofuran-2 ′, 5′-dione) (hereinafter abbreviated as ODSF) is preferred.
なお、本発明のポリイミドフィルムでは、ポリイミドフィルムの物性に影響を与えない限りにおいて、上述した脂環式テトラカルボン酸二無水物化合物以外の通常のポリイミドの合成に使用されるテトラカルボン酸化合物およびその誘導体を同時に用いてもよい。
その具体例としては、1,2,3,4−テトラカルボン酸、2,3,4,5−テトラヒドロフランテトラカルボン酸、1,2,4,5−シクロヘキサン酸、3,4−ジカルボキシ−1−シクロヘキシルコハク酸、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸、ビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸などの脂環式テトラカルボン酸およびこれらの酸二無水物、並びにこれらのジカルボン酸ジ酸ハロゲン化物などが挙げられる。
また、ピロメリット酸、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸、2,3,6,7−アントラセンテトラカルボン酸、1,2,5,6−アントラセンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、2,3,3’,4−ビフェニルテトラカルボン酸、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ジメチルシラン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ジフェニルシラン、2,3,4,5−ピリジンテトラカルボン酸、2,6−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ピリジンなどの芳香族テトラカルボン酸およびこれらの酸二無水物、並びにこれらのジカルボン酸ジ酸ハロゲン化物なども挙げられる。なお、これらのテトラカルボン酸化合物は、1種単独で用いても、2種以上混合して用いてもよい。
In the polyimide film of the present invention, as long as the physical properties of the polyimide film are not affected, the tetracarboxylic acid compound used for the synthesis of normal polyimide other than the alicyclic tetracarboxylic dianhydride compound described above and its Derivatives may be used simultaneously.
Specific examples thereof include 1,2,3,4-tetracarboxylic acid, 2,3,4,5-tetrahydrofuran tetracarboxylic acid, 1,2,4,5-cyclohexane acid, 3,4-dicarboxy-1 -Cyclohexyl succinic acid, 3,4-dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthalene succinic acid, bicyclo [3.3.0] octane-2,4,6,8-tetracarboxylic acid, etc. And alicyclic tetracarboxylic acids and acid dianhydrides thereof, and dicarboxylic acid diacid halides thereof.
Also, pyromellitic acid, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic acid, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic acid, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid, 2,3,6 , 7-anthracenetetracarboxylic acid, 1,2,5,6-anthracenetetracarboxylic acid, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic acid, 2,3,3 ′, 4-biphenyltetracarboxylic acid, Bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether, 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic acid, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane, 2,2-bis (3,4-di Carboxyphenyl) propane, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane, bis (3,4-dicarboxyphenyl) dimethyl Aromatic tetracarboxylic acids such as silane, bis (3,4-dicarboxyphenyl) diphenylsilane, 2,3,4,5-pyridinetetracarboxylic acid, 2,6-bis (3,4-dicarboxyphenyl) pyridine And acid dianhydrides thereof, and dicarboxylic acid diacid halides thereof. In addition, these tetracarboxylic acid compounds may be used individually by 1 type, or may be used in mixture of 2 or more types.
一方、式[9]で表される脂環式ジアミン化合物は、ビス(置換アミノフェノキシ)アルキレン化合物(BAPA化合物と略記する)であるが、入手のし易さ等を考慮すると、式[13]で表される脂環式ジアミン化合物である1,5−ビス(4−アミノフェノキシ)ペンタン(以下、DA5MGと略記する)化合物が好適である。 On the other hand, the alicyclic diamine compound represented by the formula [9] is a bis (substituted aminophenoxy) alkylene compound (abbreviated as a BAPA compound), but considering the availability, the formula [13] A 1,5-bis (4-aminophenoxy) pentane (hereinafter abbreviated as DA5MG) compound which is an alicyclic diamine compound represented by the formula:
本発明のポリイミドの合成に使用可能な脂環式ジアミンの具体例としては下記式で示される化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Specific examples of the alicyclic diamine that can be used for the synthesis of the polyimide of the present invention include, but are not limited to, compounds represented by the following formulae.
なお、ジアミン化合物についても、得られるポリイミドフィルムの物性に影響を与えない限りにおいて、その他のジアミン化合物を用いてもよい。
その具体例としては、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、2,5−ジアミノトルエン、2,6−ジアミノトルエン、4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメチル −4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメトキシ −4,4’−ジアミノビフェニル、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエーテル、2,2’−ジアミノジフェニルプロパン、ビス(3,5−ジエチル−4−アミノフェニル)メタン、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノベンゾフェノン、ジアミノナフタレン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェニル)ベンゼン、9,10−ビス(4−アミノフェニル)アントラセン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2’−トリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル等の芳香族ジアミン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン、4,4’−メチレンビス(2−メチルシクロヘキシルアミン)等の脂環式ジアミン化合物およびテトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン化合物等が挙げられ、これらのジアミン化合物は、1種単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
As for the diamine compound, other diamine compounds may be used as long as the physical properties of the obtained polyimide film are not affected.
Specific examples thereof include p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 2,5-diaminotoluene, 2,6-diaminotoluene, 4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-dimethyl-4,4′-. Diaminobiphenyl, 3,3′-dimethoxy-4,4′-diaminobiphenyl, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenyl ether, 2,2′-diaminodiphenylpropane, bis (3,5-diethyl-4-aminophenyl) methane, diaminodiphenyl Sulfone, diaminobenzophenone, diaminonaphthalene, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (4-aminophenyl) benzene, 9,10-bis (4-aminophenyl) anthracene, 1,3 -Bis (4-aminophenoxy) benzene, 4,4'-bis (4- Minophenoxy) diphenylsulfone, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, aromatic diamines such as 2,2′-trifluoromethyl-4,4′-diaminobiphenyl, bis (4- Alicyclic diamine compounds such as aminocyclohexyl) methane, bis (4-amino-3-methylcyclohexyl) methane, 4,4′-methylenebis (2-methylcyclohexylamine) and aliphatics such as tetramethylenediamine and hexamethylenediamine A diamine compound etc. are mentioned, These diamine compounds can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
本発明のポリイミドを合成する際の全テトラカルボン酸二無水物化合物のモル数と全ジアミン化合物のモル数の比は0.8〜1.2であることが好ましい。通常の重縮合反応と同様に、このモル比が1に近いほど生成する重合体の重合度は大きくなる。重合度が小さすぎるとポリイミド塗膜の強度が不十分となり、また重合度が大きすぎるとポリイミド塗膜形成時の作業性が悪くなる場合がある。
したがって、本反応における生成物の重合度は、ポリアミック酸溶液の還元粘度換算で、0.05〜5.0dl/g(温度30℃のヘキサメチルホスホルアミド(HMPA)中、濃度0.5g/dl)が好ましい。
The ratio of the number of moles of all tetracarboxylic dianhydride compounds to the number of moles of all diamine compounds when synthesizing the polyimide of the present invention is preferably 0.8 to 1.2. Similar to the normal polycondensation reaction, the closer the molar ratio is to 1, the higher the degree of polymerization of the polymer produced. If the degree of polymerization is too small, the strength of the polyimide coating film becomes insufficient, and if the degree of polymerization is too large, workability at the time of forming the polyimide coating film may be deteriorated.
Therefore, the degree of polymerization of the product in this reaction is 0.05 to 5.0 dl / g in terms of reduced viscosity of the polyamic acid solution (concentration 0.5 g / g in hexamethylphosphoramide (HMPA) at a temperature of 30 ° C.). dl) is preferred.
本発明のポリイミド合成に用いられる溶剤としては、例えば、m−クレゾール、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチルカプトラクタム、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルホスホルアミド(HMPA)、γ−ブチロラクトンなどが挙げられる。
これらの中でも、重合性や着色性の観点からDMAcやNMPが好ましい。なお、上記溶剤は、1種単独で用いても、2種以上混合して用いてもよい。
重縮合反応の温度は、−20〜150℃、好ましくは−5〜100℃の任意の温度を選択することができる。
Examples of the solvent used in the polyimide synthesis of the present invention include m-cresol, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide (DMAc), and N-methylcapto. Examples include lactam, dimethyl sulfoxide, tetramethyl urea, pyridine, dimethyl sulfone, hexamethylphosphoramide (HMPA), and γ-butyrolactone.
Among these, DMAc and NMP are preferable from the viewpoints of polymerizability and colorability. In addition, the said solvent may be used individually by 1 type, or may be used in mixture of 2 or more types.
The temperature of the polycondensation reaction can be selected from -20 to 150 ° C, preferably -5 to 100 ° C.
本発明のフレキシブルポリイミドフィルムは、上述のようにしてテトラカルボン酸二無水物とジアミンとを溶媒中で重縮合させて得られたポリアミック酸(ポリイミド前駆体)溶液を、基板に塗布し、加熱により溶媒を蒸発させながら脱水閉環させて得ることができる。
この場合、25℃(室温)から160〜300℃に2〜10時間かけて昇温した後、160〜300℃で1〜10時間保持する加熱方法を用いることで、高イミド化率のポリイミド被膜を形成させることができる。特に、25℃(室温)〜250℃に2〜5時間かけて昇温した後、約250℃で1〜5時間保持する加熱方法が最適であり、この手法により、イミド化率がより高く、発泡のないフレキシブルポリイミドフィルムを得ることができる。
本発明のポリイミドフィルムを構成するポリイミドのイミド化率は、十分な柔軟性を発揮させるためには90%以上が好ましく、95%以上がより好ましく、赤外吸収スペクトルでC=Oアミド吸収(1650cm-1付近)が確認されない程度までイミド化されたものが最適である。
The flexible polyimide film of the present invention is a polyamic acid (polyimide precursor) solution obtained by polycondensation of tetracarboxylic dianhydride and diamine in a solvent as described above. It can be obtained by dehydration ring closure while evaporating the solvent.
In this case, a polyimide film having a high imidization rate is obtained by using a heating method in which the temperature is increased from 25 ° C. (room temperature) to 160 to 300 ° C. over 2 to 10 hours and then held at 160 to 300 ° C. for 1 to 10 hours. Can be formed. In particular, a heating method in which the temperature is raised from 25 ° C. (room temperature) to 250 ° C. over 2 to 5 hours and then held at about 250 ° C. for 1 to 5 hours is optimal. With this method, the imidization rate is higher, A flexible polyimide film without foaming can be obtained.
The imidation ratio of the polyimide constituting the polyimide film of the present invention is preferably 90% or more, more preferably 95% or more for exhibiting sufficient flexibility, and C = O amide absorption (1650 cm) in the infrared absorption spectrum. It is optimal that it has been imidized to the extent that -1 is not confirmed.
また、加熱の際に減圧してもよい。この場合、減圧度は特に限定されるものではないが、0.1MPa〜1Pa(ゲージ圧、以下同様)が好ましく、1000〜1Paがより好ましい。
以上の手法により基板上に形成されたポリイミド被膜を、温湯中などで剥離した後、常圧または減圧下で50〜100℃で乾燥し、フレキシブルポリイミドフィルムが得られる。
Further, the pressure may be reduced during heating. In this case, the degree of reduced pressure is not particularly limited, but is preferably 0.1 MPa to 1 Pa (gauge pressure, the same applies hereinafter), more preferably 1000 to 1 Pa.
After the polyimide film formed on the substrate by the above method is peeled off in warm water or the like, it is dried at 50 to 100 ° C. under normal pressure or reduced pressure to obtain a flexible polyimide film.
以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。実施例における各物性の測定装置は以下のとおりである。
[1]IR
装置:日本分光工業(株)製 JASCO FT/IR−460plus
[2]UV−Vis
装置:日本分光工業(株)製 V−570型 紫外可視分光光度計
[3]TGA
装置:セイコー電子工業(株)製 TG/DTA(示差熱熱量同時測定装置)220U
[4]粘度
装置:東京計器社製 ELD−50(E型粘度計)
[5]膜厚計
装置:OZAKI MFG CO. LTD, PEACOCK, DIAL THIKNESS GAUGE
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to the following Example. The measuring device for each physical property in the examples is as follows.
[1] IR
Apparatus: JASCO FT / IR-460plus manufactured by JASCO Corporation
[2] UV-Vis
Equipment: V-570 type UV-visible spectrophotometer [3] TGA manufactured by JASCO Corporation
Apparatus: Seiko Electronics Co., Ltd. TG / DTA (differential calorific value simultaneous measurement apparatus) 220U
[4] Viscosity device: ELD-50 (E-type viscometer) manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.
[5] Film thickness meter Apparatus: OZAKI MFG CO. LTD, PEACOCK, DIAL THIKNESS GAUGE
[実施例1]TCNDA−DA5MGポリイミドフィルムの作製
乾燥した30mlの三口フラスコに、窒素気流下でDA5MG 0.5300g(1.851mmol)と脱水N,N−ジメチルアセトアミド(以下、DMAcと略記)4.0670g(固形分20質量%)とを仕込み、メカニカルスターラーで攪拌して溶解させた。続いて窒素気流下で、TCNDA 0.4818g(1.837mmol)を加えて、25℃で23時間攪拌した。
得られた重合溶液(ポリアミック酸)を、ヒートガンで15分間乾燥したガラス板にキャストし、減圧下(減圧度100〜500Pa)、250℃で3時間加熱(25℃(室温)から昇温2時間、250℃保温1時間)した後、ガラス板を熱水に浸漬してポリイミドフィルムを剥離した。
このフィルムを濾紙に挟んで60℃のオーブン中で3時間乾燥し、無色透明のポリイミドフィルムを得た。フィルムの厚さは15μmであった。
A dry 30 ml three-necked flask was charged with 0.5300 g (1.851 mmol) of DA5MG and 4.0670 g of dehydrated N, N-dimethylacetamide (hereinafter abbreviated as DMAc) under a nitrogen stream, The mixture was stirred and dissolved with a mechanical stirrer. Subsequently, 0.4818 g (1.837 mmol) of TCNDA was added under a nitrogen stream, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 23 hours.
The obtained polymerization solution (polyamic acid) was cast on a glass plate dried with a heat gun for 15 minutes, and heated under reduced pressure (degree of vacuum 100 to 500 Pa) at 250 ° C. for 3 hours (from 25 ° C. (room temperature) to 2 hours of temperature increase). The glass film was immersed in hot water and the polyimide film was peeled off.
The film was sandwiched between filter papers and dried in an oven at 60 ° C. for 3 hours to obtain a colorless and transparent polyimide film. The thickness of the film was 15 μm.
フィルムの赤外吸収スペクトル(図1参照)から、1773cm-1と1705cm-1とにイミドカルボニルのC=O伸縮振動、1387cm-1にイミド構造のC−N伸縮振動が確認された。
また、1650cm-1付近にC=Oアミド吸収が見られないことから、イミド化がほぼ完全に進行したと判断された。
得られたフィルムのUV−Visスペクトルは、350nmで80%の光透過率を示した(図5参照)。
From the infrared absorption spectrum of the film (see FIG. 1), C═O stretching vibration of imide carbonyl was observed at 1773 cm −1 and 1705 cm −1, and C—N stretching vibration of an imide structure was confirmed at 1387 cm −1 .
Further, since no C═O amide absorption was observed in the vicinity of 1650 cm −1 , it was judged that imidization proceeded almost completely.
The UV-Vis spectrum of the obtained film showed a light transmittance of 80% at 350 nm (see FIG. 5).
なお、熱特性(窒素雰囲気下)および粘度は以下のとおりであった。
5%重量減少温度(T5):408.5℃
10%重量減少温度(T10):438.1℃
分解温度(Td):441.1℃
ガラス転移点温度(Tg):258.5℃
ポリアミック酸固有粘度(25℃):0.59(dL/g)(溶媒HMPA)
The thermal characteristics (under a nitrogen atmosphere) and the viscosity were as follows.
5% weight loss temperature (T 5 ): 408.5 ° C
10% weight loss temperature (T 10 ): 438.1 ° C
Decomposition temperature ( Td ): 441.1 ° C
Glass transition temperature (T g): 258.5 ℃
Polyamic acid intrinsic viscosity (25 ° C.): 0.59 (dL / g) (solvent HMPA)
[実施例2]ODSF−DA5MGポリイミドフィルムの作製
乾燥した30mlの三口フラスコに、窒素気流下でDA5MG 0.4785g(1.671mmol)と脱水DMAc 3.765g(固形分20質量%)とを仕込み、メカニカルスターラーで攪拌して溶解させた。続いて窒素気流下で、ODSF 0.4624g(1.673mmol)を加えて、25℃で24時間攪拌した。
得られた重合溶液(ポリアミック酸)は未精製のDA5MGを使用したため褐色であった。得られた重合溶液をヒートガンで15分間乾燥したガラス板にキャストし、減圧下(減圧度100〜500Pa)、250℃で3時間加熱(25℃(室温)から昇温2時間、250℃保温1時間)した後、ガラス板を熱水に浸漬してポリイミドフィルムを剥離した。
このフィルムを濾紙に挟んで60℃のオーブン中で3時間乾燥し、無色透明のポリイミドフィルムを得た。フィルムの厚さは18μmであった。
フィルムの赤外吸収スペクトル(図2参照)から1775cm-1と1700cm-1とにイミドカルボニルのC=O伸縮振動、1390cm-1にイミド構造のC−N伸縮振動が確認された。
また、1650cm-1付近にC=Oアミド吸収が見られないことから、イミド化がほぼ完全に進行したと判断された。
得られたフィルムのUV−Visスペクトルは、350nmで85%の光透過率を示した(図6参照)。
DA5MG 0.4785 g (1.671 mmol) and dehydrated DMAc 3.765 g (solid content 20% by mass) were charged in a dry 30 ml three-necked flask under a nitrogen stream and dissolved by stirring with a mechanical stirrer. Subsequently, 0.4624 g (1.673 mmol) of ODSF was added under a nitrogen stream, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 24 hours.
The obtained polymerization solution (polyamic acid) was brown because unpurified DA5MG was used. The obtained polymerization solution was cast on a glass plate dried for 15 minutes with a heat gun, and heated under reduced pressure (degree of vacuum 100 to 500 Pa) at 250 ° C. for 3 hours (from 25 ° C. (room temperature) to 2 hours, 250 ° C. heat retention 1 Time), the polyimide film was peeled off by immersing the glass plate in hot water.
The film was sandwiched between filter papers and dried in an oven at 60 ° C. for 3 hours to obtain a colorless and transparent polyimide film. The film thickness was 18 μm.
Infrared absorption spectrum (see FIG. 2) from 1775 cm -1 and 1700 cm -1 and the C = O stretching vibration of an imide carbonyl of the film, C-N stretching vibration of an imide structure to 1390 cm -1 was confirmed.
Further, since no C═O amide absorption was observed in the vicinity of 1650 cm −1 , it was judged that imidization proceeded almost completely.
The UV-Vis spectrum of the obtained film showed a light transmittance of 85% at 350 nm (see FIG. 6).
なお、熱特性(窒素雰囲気下)および粘度は以下のとおりであった。
5%重量減少温度(T5):403.5℃
10%重量減少温度(T10):432.0℃
分解温度(Td):437.5℃
ポリアミック酸固有粘度(25℃):0.81(dL/g)(溶媒HMPA)
The thermal characteristics (under a nitrogen atmosphere) and the viscosity were as follows.
5% weight loss temperature (T 5 ): 403.5 ° C
10% weight loss temperature (T 10 ): 432.0 ° C
Decomposition temperature ( Td ): 437.5 ° C
Polyamic acid intrinsic viscosity (25 ° C.): 0.81 (dL / g) (solvent HMPA)
上記実施例1および2で得られたポリイミドフィルムについて、下記手法により引張試験を実施した結果を表1に示す。
[引張試験方法]
図7に示されるように、接着剤C(アロンアルフア(登録商標)ゼリー状、東亞合成株式会社製)を用いて台紙(印画紙)Dに試験片Bを接着(図7の塗りつぶし部分)し、印画紙Bの長手方向両端部をセロファンテープA(セロテープ(登録商標)、ニチバン株式会社製)で試験チャックに貼り付け(図7の斜線部分)、引張速度:1mm/minで長手方向外側に引っ張った。
Table 1 shows the results of a tensile test performed on the polyimide films obtained in Examples 1 and 2 by the following method.
[Tensile test method]
As shown in FIG. 7, the test piece B was adhered to the mount (printing paper) D using the adhesive C (Aron Alpha (registered trademark) jelly, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) (filled portion in FIG. 7), Both ends of the photographic paper B in the longitudinal direction are attached to the test chuck with cellophane tape A (Cello Tape (registered trademark), manufactured by Nichiban Co., Ltd.) (the hatched portion in FIG. 7) and pulled outward in the longitudinal direction at a pulling speed of 1 mm / min. It was.
A セロファンテープ
B 試験片
C 接着剤
D 台紙(印画紙)
A Cellophane tape B Test piece C Adhesive D Mount (Printing paper)
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