JP6477469B2 - ポリイミド樹脂 - Google Patents
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Description
表示装置分野では、軽量でフレキシブル性に優れたプラスチック基板へのガラス基板代替検討や、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行われている。しかし、例えば無機材料からなる電子素子をフィルム上に形成した場合、無機材料とフィルムの線膨張係数が大きく異なるために、無機素子を形成したフィルムが曲がったり、更には、無機素子がフィルムから剥がれたりする場合があった。そこで、透明性と耐熱性に加え、熱線膨張係数が低いフィルム用の樹脂材料の開発が望まれている。
また、特許文献3には、ビフェニル構造を有し、優れた透明性、高耐熱性、高いガラス転移温度、低熱線膨張係数及び折り曲げ耐性を有する共重合ポリイミドが開示されている。しかしながら、該共重合ポリイミドからなるフィルムは厚み10μmで波長400nmにおける光透過率が最大でも80%程度であり、透明性が良好であるとは言い難い。
[1]下記一般式(1)で示される繰り返し構成単位及び下記一般式(2)で示される繰り返し構成単位を含むポリイミド樹脂であって、一般式(1)で示される繰り返し構成単位と一般式(2)で示される繰り返し構成単位の合計に対する一般式(2)で示される繰り返し構成単位の含有量が35〜75モル%であるポリイミド樹脂。
[3]上記[1]記載のポリイミド樹脂と、シリカ微粒子とを含む樹脂組成物。
[4]上記[1]記載のポリイミド樹脂を含むポリイミドフィルム。
[5]プラスチックフィルム、シリコンウェハー、金属箔及びガラスから選ばれる基材と、上記[1]記載のポリイミド樹脂を含むポリイミド樹脂層とを有する積層体。
本発明のポリイミド樹脂は、下記一般式(1)で示される繰り返し構成単位及び下記一般式(2)で示される繰り返し構成単位を含むポリイミド樹脂であって、一般式(1)で示される繰り返し構成単位と一般式(2)で示される繰り返し構成単位の合計に対する一般式(2)で示される繰り返し構成単位の含有量が35〜75モル%であることを特徴とする。
一般式(1)において、X1は、脂環式炭化水素構造を含む炭素数4〜22の4価の基である。脂環式炭化水素構造を含むX1を有することにより、本発明のポリイミド樹脂は特に透明性に優れ、かつ耐熱性及び低熱線膨張係数を有するものとなる。脂環式炭化水素構造は飽和であっても不飽和であってもよいが、透明性の観点から、飽和脂環式炭化水素構造であることが好ましい。
X1は、脂環式炭化水素構造を少なくとも1つ有していればよい。脂環式炭化水素構造としては、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環等のシクロアルカン環、シクロヘキセン等のシクロアルケン環、ノルボルナン環等のビシクロアルカン環、及びノルボルネン等のビシクロアルケン環等が挙げられる。これらの中でも、好ましくはシクロアルカン環及びビシクロアルカン環であり、より好ましくは環員炭素数4〜6のシクロアルカン環及びビシクロアルカン環であり、更に好ましくはシクロヘキサン環及びビシクロヘキサン環であり、より更に好ましくはシクロヘキサン環である。
X1の炭素数は4〜22であり、好ましくは4〜18、より好ましくは6〜16である。なお、ポリイミド樹脂の透明性の観点から、X1は脂環式炭化水素構造のみで構成されることが好ましい。
一般式(X1−1)〜(X1−2)において、R3〜R8は、水素原子又はメチル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。X1は、更に好ましくは下記構造式(X1−3)で表される4価の基である。
一般式(2)において、X2は、芳香環を含む炭素数6〜22の4価の基である。芳香環を含むX2を有することにより、本発明のポリイミド樹脂は特に低熱線膨張係数となり、かつ透明性及び耐熱性にも優れるものとなる。
X2は、芳香環を少なくとも1つ有していればよい。該芳香環は単環でも縮合環でもよく、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、及びテトラセン環等が挙げられる。これらの中でも、好ましくはベンゼン環及びナフタレン環であり、より好ましくはベンゼン環である。
X2の炭素数は6〜22であり、好ましくは6〜18、より好ましくは6〜12である。
一般式(X2−1)〜(X2−3)において、R9〜R20は、水素原子又はメチル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。また一般式(X2−3)において、R21は単結合、−CH2−、又は−C(CH3)2−であることが好ましく、単結合であることがより好ましい。X2は、低熱線膨張係数の観点から、より更に好ましくは下記構造式(X2−4)で表される4価の基である。
上記フェノール構造を有する2価の有機基は、フェノール構造を少なくとも1つ有していればよく、2つ以上有することが好ましい。また、ポリイミド樹脂の透明性、耐熱性、及び低熱線膨張係数の観点、並びにシリカ微粒子との親和性の観点から、上記フェノール構造を有する2価の有機基が下記一般式(B2)で表される2価の基であることがより好ましい。
一般式(B2)において、R22〜R27は、水素原子又はメチル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。また、R28は単結合、−CH2−、又は−C(CH3)2−であることが好ましく、単結合であることがより好ましい。
一般式(B2)で表される2価の基としては、下記構造式(B2−1)〜(B2−5)で表される2価の基から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、入手容易性の観点から、より好ましくは下記構造式(B2−1)で表される2価の基である。
本発明のポリイミド樹脂は、テトラカルボン酸成分とジアミン成分とを反応させることにより製造することができる。
テトラカルボン酸成分は、脂環式炭化水素構造を含むテトラカルボン酸又はその誘導体と、芳香環を含むテトラカルボン酸又はその誘導体とを含有する。また、ジアミン成分は下記構造式(B1’)で表されるジアミンを含有する。
前記脂環式炭化水素構造を含むテトラカルボン酸としては、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸、1,2,4,5−シクロペンタンテトラカルボン酸、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸、ビシクロ[2.2.2]オクタ−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸、ジシクロヘキシルテトラカルボン酸、又はこれらの位置異性体等が挙げられる。
また、脂環式炭化水素構造を含むテトラカルボン酸のアルキルエステルとしては、アルキルの炭素数が1〜3であることが好ましく、例えば、上述した脂環式炭化水素構造を含むテトラカルボン酸のジメチルエステル、ジエチルエステル、及びジプロピルエステルが挙げられる。
脂環式炭化水素構造を含むテトラカルボン酸又はその誘導体は、上記から選ばれる少なくとも1つの化合物を単独で用いてもよく、2つ以上の化合物を組み合わせて用いてもよい。
また、芳香環を含むテトラカルボン酸のアルキルエステルとしては、アルキルの炭素数が1〜3であることが好ましく、例えば、上述した芳香環を含むテトラカルボン酸のジメチルエステル、ジエチルエステル、及びジプロピルエステルが挙げられる。
芳香環を含むテトラカルボン酸又はその誘導体は、上記から選ばれる少なくとも1つの化合物を単独で用いてもよく、2つ以上の化合物を組み合わせて用いてもよい。
脂環式炭化水素構造及び芳香環をいずれも含まないテトラカルボン酸成分の使用量は、全テトラカルボン酸成分に対して、好ましくは10モル%以下、より好ましくは5モル%以下、更に好ましくは1モル%以下である。
また、後述するシリカ微粒子を含む樹脂組成物に用いるポリイミド樹脂の製造の際には、ジアミン成分がフェノール構造を有するジアミンを含むことが好ましい。該フェノール構造を有するジアミンは、好ましくは下記一般式(B2’)で表される、前記一般式(B2)で表される2価の基を形成しうるジアミンであり、より好ましくは前記構造式(B2−1)で表される2価の基を形成しうる3,3′−ジヒドロキシベンジジンである。
芳香環含有ジアミンとしては、オルトキシリレンジアミン、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン、1,2−ジエチニルベンゼンジアミン、1,3−ジエチニルベンゼンジアミン、1,4−ジエチニルベンゼンジアミン、1,2−ジアミノベンゼン、1,3−ジアミノベンゼン、1,4−ジアミノベンゼン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、α,α’−ビス(4−アミノフェニル)1,4−ジイソプロピルベンゼン、α,α’−ビス(3−アミノフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン、2,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,6−ジアミノナフタレン、1,5−ジアミノナフタレン、4,4'−ジアミノベンズアニリド、3,4'−ジアミノベンズアニリド等が挙げられる。
上記ジアミン成分は単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
具体的な反応方法としては、(1)テトラカルボン酸成分、ジアミン成分、及び反応溶剤を反応器に仕込み、室温〜80℃で0.5〜30時間撹拌し、その後に昇温してイミド化反応を行う方法、(2)ジアミン成分及び反応溶剤を反応器に仕込んで溶解させた後、テトラカルボン酸成分を仕込み、室温〜80℃で0.5〜30時間撹拌し、その後に昇温してイミド化反応を行う方法、(3)テトラカルボン酸成分、ジアミン成分、及び反応溶剤を反応器に仕込み、直ちに昇温してイミド化反応を行う方法等が挙げられる。
エーテル系溶剤の具体例としては、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、1,2−ビス(2−メトキシエトキシ)エタン、ビス〔2−(2−メトキシエトキシ)エチル〕エーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等が挙げられる。
また、カーボネート系溶剤の具体的な例としては、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等が挙げられる。
上記反応溶剤の中でも、アミド系溶剤又はラクトン系溶剤が好ましい。また、上記の反応溶剤は単独で又は2種以上混合して用いてもよい。
塩基触媒としては、ピリジン、キノリン、イソキノリン、α−ピコリン、β−ピコリン、2,4−ルチジン、2,6−ルチジン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、イミダゾール、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン等の有機塩基触媒、水酸化カリウムや水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウム等の無機塩基触媒が挙げられる。
また、酸触媒としては、クロトン酸、アクリル酸、トランス−3−ヘキセノイック酸、桂皮酸、安息香酸、メチル安息香酸、オキシ安息香酸、テレフタル酸、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸等が挙げられる。上記のイミド化触媒は単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記のうち、取り扱い性の観点から、塩基触媒を用いることが好ましく、有機塩基触媒を用いることがより好ましく、トリエチルアミンを用いることが更に好ましい。
本発明は、前記ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミド酸も提供する。ポリイミド樹脂の前駆体とは、ポリイミド樹脂のイミド化反応を行う前のポリアミド酸をいう。
本発明のポリイミド樹脂は通常、有機溶剤への溶解性を有するが、ポリイミド樹脂の構造によっては有機溶剤への溶解性が低い場合がある。その際には、取り扱い性や加工性の観点から、ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミド酸を含む組成物(後述するポリアミド酸組成物)を用いてフィルム等の所望の形状に加工した後、前述のイミド化反応を行ってもよい。
具体的な反応方法としては、(1)テトラカルボン酸成分、ジアミン成分、及び溶剤を反応器に仕込み、0〜120℃、好ましくは5〜80℃の範囲で1〜72時間撹拌する方法、(2)ジアミン成分及び溶剤を反応器に仕込んで溶解させた後、テトラカルボン酸成分を仕込み、0〜120℃、好ましくは5〜80℃の範囲で1〜72時間撹拌する方法、等が挙げられる。上記のうち、(2)の製造方法が好ましい。
80℃以下で反応させる場合には、得られるポリアミド酸の分子量が重合時の温度履歴に依存して変動することなく、また熱イミド化の進行も抑制できるため、ポリアミド酸を安定して製造できる。
得られるポリアミド酸溶液中のポリアミド酸の濃度は、ポリアミド酸組成物として使用する観点から、通常ポリアミド酸溶液中の1〜50質量%であり、好ましくは3〜35質量%、より好ましくは10〜30質量%の範囲である。
ポリアミド酸組成物は、効率よくイミド化を進行させる観点から、更にイミド化触媒及び脱水触媒を含むことが好ましい。イミド化触媒としては、沸点が40℃以上180℃以下であるイミド化触媒であればよく、沸点が180℃以下のアミン化合物が好ましいものとして挙げられる。沸点が180℃以下のイミド化触媒であれば、フィルム形成後、高温での乾燥時に該フィルムが着色し、外観が損なわれるおそれがない。また、沸点が40℃以上のイミド化触媒であれば、十分にイミド化が進行する前に揮発する可能性を回避できる。
イミド化触媒として好適に用いられるアミン化合物としては、ピリジン又はピコリンが挙げられる。上記のイミド化触媒は単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
脱水触媒としては、無水酢酸、プロピオン酸無水物、n−酪酸無水物、安息香酸無水物、トリフルオロ酢酸無水物等の酸無水物;ジシクロヘキシルカルボジイミド等のカルボジイミド化合物;等を挙げることができる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
加熱温度は通常100〜400℃であり、好ましくは200〜350℃、より好ましくは250〜300℃の範囲から選択することができる。また、加熱時間は、通常1分〜6時間であり、好ましくは5分〜2時間、より好ましくは15分〜1時間である。
加熱雰囲気は、空気ガス、窒素ガス、酸素ガス、水素ガス、窒素/水素混合ガス等が挙げられるが、得られるポリイミド樹脂の着色を抑えるためには、酸素濃度が100ppm以下の窒素ガス、水素濃度が0.5%以下含む窒素/水素混合ガスが好ましい。
ポリアミド酸組成物を用いて作製されるポリイミドフィルムの膜厚は、通常0.1〜500μmであり、好ましくは1〜250μm、より好ましくは5〜100μm、更に好ましくは10〜50μmである。
本発明の樹脂組成物は、本発明のポリイミド樹脂と、シリカ微粒子とを含む。本発明のポリイミド樹脂は単独で用いても耐熱性に優れ、低熱線膨張係数を有するが、シリカ微粒子を含む樹脂組成物とすることで、更に熱線膨張係数の低いポリイミドフィルムを得ることができる。
本発明の樹脂組成物に用いられるポリイミド樹脂は前記と同様である。なお、シリカ微粒子との親和性の観点から、ポリイミド樹脂は、前記一般式(1)及び(2)で示される繰り返し構成単位において、R1及びR2で表される2価の有機基がフェノール構造を有する2価の有機基を含むことが好ましい。この場合、フェノール構造を有する2価の有機基の含有量は、上記R1及びR2の合計に対し0モル%超、20モル%以下であればよく、好ましくは15モル%以下、より好ましくは10モル%以下である。また、該含有量は好ましくは4モル%以上であり、より好ましくは5モル%以上である。フェノール構造を有する2価の有機基の好ましい例示は前記と同様である。
シリカ微粒子に使用されるシリカとは、二酸化ケイ素(SiO2)のことであり、その形態(結晶形態、無定形など)については限定されない。また、シリカ微粒子の形状も特に限定されず、球状、楕円形状、扁平状、ロッド状、繊維状などが挙げられる。
本発明に用いられるシリカ微粒子は、樹脂組成物及びポリイミドフィルムにおいて高い光線透過率を保持する観点から、粒径が小さいことが好ましく、その平均粒子径は、好ましくは1〜100nm、より好ましくは1〜50nm、更に好ましくは5〜25nmの範囲である。
シリカ微粒子の平均粒子径は、例えばBET法により測定することができる。
シランカップリング剤としては公知のものを用いることができるが、ポリイミド樹脂との親和性の観点から、アミノ基含有シランカップリング剤が好ましい。アミノ基含有シランカップリング剤としては、例えば、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルジメトキシメチルシラン、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、3−(3−アミノプロピルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、3−(3−アミノプロピルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルジエトキシメチルシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシラン等が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明のポリイミドフィルムは、本発明の前記ポリイミド樹脂を含むことを特徴とし、透明性及び耐熱性に優れ、低熱線膨張係数を有する。
本発明のポリイミドフィルムの作製方法には特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。例えば、有機溶剤を含有する本発明のポリイミド樹脂溶液、又はポリイミド樹脂とシリカ微粒子とを含む本発明の樹脂組成物をフィルム状に塗布又は成形した後、該有機溶剤を除去する方法等が挙げられる。また、前述のポリアミド酸組成物を用いてポリイミドフィルムを作製してもよい。
本発明では、厚み30μmにおける全光線透過率が好ましくは85%以上のポリイミドフィルムとすることができる。該全光線透過率は88%以上であることがより好ましく、89%以上であることが更に好ましい。
また、本発明では、熱線膨張係数が好ましくは50ppm/℃以下、より好ましくは40ppm/℃以下のポリイミドフィルムとすることができる。さらに、ガラス転移温度が好ましくは300℃以上、より好ましくは320℃以上、更に好ましくは350℃以上のポリイミドフィルムとすることができる。
ポリイミドフィルムの全光線透過率、熱線膨張係数、及びガラス転移温度は、具体的には実施例に記載の方法で測定することができる。
本発明はまた、プラスチックフィルム、シリコンウェハー、金属箔及びガラスから選ばれる基材と、本発明のポリイミド樹脂を含むポリイミド樹脂層とを有する積層体を提供する。本発明の積層体は、該ポリイミド樹脂層を少なくとも1層有していればよく、2層以上有していてもよい。
プラスチックフィルムを構成する樹脂としては、例えば、エチレン、プロピレン、イソブテン等の単独重合体又は共重合体等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン等の非晶質ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレート等のポリエステル、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、共重合ナイロン等のポリアミド、ポリビニルアルコール、エチレン−酢酸ビニル共重合体部分加水分解物(EVOH)、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリアリレート、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリ乳酸等の生分解性樹脂等が挙げられる。これらのうち、耐熱性及び寸法安定性の観点から、ポリエチレン−2,6−ナフタレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリカーボネートが好ましい。
金属箔を構成する金属としては、導電性を有するものであれば特に制限はなく、例えば、金、銀、銅、鉄、ニッケルが挙げられる。これらのうち、銀又は銅が好ましく、銅がより好ましい。
上記基材の中でも、基材が金属箔であることが好ましく、銅箔であることがより好ましい。
実施例及び比較例で得たフィルムの評価は以下のように行った。
日本電色工業株式会社製色彩・濁度同時測定器(COH400)を用いて測定した。
エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製の熱機械的分析装置(TMA/SS6100)を用いて、昇温速度10℃/minの条件でTMA測定を行い、100〜200℃のCTEを求めた。
エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製の示差走査熱量計装置(DSC6200)を用い、昇温速度10℃/minの条件でDSC測定を行い、ガラス転移温度を求めた。
1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物の合成
内容積5リットルのハステロイ製(HC22)オートクレーブにピロメリット酸552g、活性炭にロジウムを担持させた触媒(エヌ・イーケムキャット株式会社(N.E.Chemcat Corporation)製)200g、水1656gを仕込み、攪拌をしながら反応器内を窒素ガスで置換した。次に水素ガスで反応器内を置換し、反応器の水素圧を5.0MPaとして60℃まで昇温した。水素圧を5.0MPaに保ちながら2時間反応させた。反応器内の水素ガスを窒素ガスで置換し、反応液をオートクレーブより抜き出し、この反応液を熱時濾過して触媒を分離した。濾過液をロータリーエバポレーターで減圧下に水を蒸発させて濃縮し、結晶を析出させた。析出した結晶を室温で固液分離し、乾燥して1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸481g(収率85.0%)を得た。
続いて、得られた1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸450gと無水酢酸4000gとを、5リットルのガラス製セパラブルフラスコ(ジムロート冷却管付)に仕込み、攪拌しながら反応器内を窒素ガスで置換した。窒素ガス雰囲気下で溶媒の還流温度まで昇温し、10分間溶媒を還流させた。攪拌しながら室温まで冷却し、結晶を析出させた。析出した結晶を固液分離し、乾燥して一次結晶を得た。更に分離母液をロータリーエバポレーターで減圧下に濃縮し、結晶を析出させた。この結晶を固液分離し、乾燥して二次結晶を得た。一次結晶、二次結晶を合わせて1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物375gが得られた(無水化の収率96.6%)。
温度計、撹拌器、窒素導入管、側管付き滴下ロート、ディーンスターク装置、冷却管を備えた500mL5つ口フラスコに、窒素気流下、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン14.565g(0.045モル)と、溶剤としてγ−ブチロラクトン62.42g及びN,N−ジメチルアセトアミド26.75gを仕込んで溶解させた。ここに、製造例1で合成した1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物4.075g(0.018モル)と3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物8.027g(0.027モル)及びイミド化触媒としてトリエチルアミン0.92g(0.05モル)を一括で添加した。滴下終了後、170℃に昇温し、随時留出液を留去させながら5時間還流を行い水の留出が終わったことを確認し、120℃まで冷却した。N,N−ジメチルアセトアミド135.82gを添加し、2時間攪拌混合して、ポリイミド樹脂溶液を得た。
続いてガラス板上へ、得られたポリイミド樹脂溶液を塗布し、ホットプレートで100℃、60分間保持し、溶媒を揮発させることで自己支持性を有する無色透明な一次乾燥フィルムを得た。このフィルムをステンレス枠に固定し、熱風乾燥機中250℃で2時間加熱し溶媒を蒸発させ、厚み30μmのフィルムを得た。評価結果を表1に示す。
温度計、撹拌器、窒素導入管、側管付き滴下ロート、ディーンスターク装置、冷却管を備えた500mL5つ口フラスコに、窒素気流下、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン14.752g(0.046モル)と溶剤としてγ−ブチロラクトン62.20gを仕込んで溶解させた後、製造例1で合成した1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物5.159g(0.023モル)と3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物6.775g(0.023モル)及びイミド化触媒としてトリエチルアミン1.16g(0.05モル)を一括で添加した。滴下終了後、170℃に昇温し、随時留出液を留去させながら5時間還流を行い水の留出が終わったことを確認し、120℃まで冷却した。N,N−ジメチルアセトアミド162.8gを添加し、2時間攪拌混合して、ポリイミド樹脂溶液を得た。
続いてガラス板上へ、得られたポリイミド樹脂溶液を塗布し、ホットプレートで100℃、60分間保持し、溶媒を揮発させることで自己支持性を有する無色透明な一次乾燥フィルムを得た。このフィルムをステンレス枠に固定し、熱風乾燥機中250℃で2時間加熱し溶媒を蒸発させ、厚み30μmのフィルムを得た。評価結果を表1に示す。
温度計、撹拌器、窒素導入管、側管付き滴下ロート、ディーンスターク装置、冷却管を備えた500mL5つ口フラスコに、窒素気流下、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン14.945g(0.047モル)と溶剤としてγ−ブチロラクトン62.25gを仕込んで溶解させた後、製造例1で合成した1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物6.272g(0.028モル)と3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物5.491g(0.019モル)及びイミド化触媒としてトリエチルアミン1.41g(0.05モル)を一括で添加した。滴下終了後、170℃に昇温し、随時留出液を留去させながら5時間還流を行い水の留出が終わったことを確認し、120℃まで冷却した。N,N−ジメチルアセトアミド162.75gを添加し、2時間攪拌混合して、ポリイミド樹脂溶液を得た。
続いてガラス板上へ、得られたポリイミド樹脂溶液を塗布し、ホットプレートで100℃、60分間保持し、溶媒を揮発させることで自己支持性を有する無色透明な一次乾燥フィルムを得た。このフィルムをステンレス枠に固定し、熱風乾燥機中250℃で2時間加熱し溶媒を蒸発させ、厚み30μmのフィルムを得た。評価結果を表1に示す。
温度計、撹拌器、窒素導入管、側管付き滴下ロート、ディーンスターク装置、冷却管を備えた500mL5つ口フラスコに、窒素気流下、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン13.536g(0.042モル)、3,3’−ジヒドロキシベンジジン1.018g(0.005モル)と溶剤としてγ−ブチロラクトン49.82g及びN,N−ジメチルアセトアミド12.46gを仕込んで溶解させた後、製造例1で合成した1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物5.260g(0.023モル)と3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物6.907g(0.023モル)及びイミド化触媒としてトリエチルアミン1.19g(0.05モル)を一括で添加した。滴下終了後、170℃に昇温し、随時留出液を留去させながら5時間還流を行い水の留出が終わったことを確認し、60℃まで冷却した。ここにシリカ微粒子の分散液であるDMAC−ST(平均粒子径11nm、シリカ微粒子の含有量20質量%、N,N−ジメチルアセトアミド溶液:日産化学工業株式会社製)を125g添加し、2時間攪拌混合して、ポリイミド樹脂及びシリカ微粒子を含むポリイミド樹脂組成物を得た。
続いてガラス板上へ、得られたポリイミド樹脂組成物を塗布し、ホットプレートで100℃、60分間保持し、溶媒を揮発させることで自己支持性を有する無色透明な一次乾燥フィルムを得た。このフィルムをステンレス枠に固定し、熱風乾燥機中250℃で2時間加熱し溶媒を蒸発させ、厚み30μmのフィルムを得た。評価結果を表1に示す。
実施例4においてシリカ微粒子を用いなかったこと以外は、実施例4と同様の方法で厚み30μmのフィルムを得た。評価結果を表1に示す。
温度計、撹拌器、窒素導入管、側管付き滴下ロート、ディーンスターク装置、冷却管を備えた500mL5つ口フラスコに、窒素気流下、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン22.714g(0.071モル)と溶剤としてγ−ブチロラクトン74.38gを仕込んで溶解させた後、製造例1で合成した1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物11.121g(0.050モル)と3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物6.259g(0.021モル)及びイミド化触媒としてトリエチルアミン2.51g(0.05モル)を一括で添加した。滴下終了後、170℃に昇温し、随時留出液を留去させながら5時間還流を行い水の留出が終わったことを確認し、120℃まで冷却した。ここにN,N−ジメチルアセトアミド138.12gを添加し、2時間攪拌混合して、ポリイミド樹脂溶液を得た。
続いてガラス板上へ、得られたポリイミド樹脂溶液を塗布し、ホットプレートで100℃、60分間保持し、溶媒を揮発させることで自己支持性を有する無色透明な一次乾燥フィルムを得た。このフィルムをステンレス枠に固定し、熱風乾燥機中250℃で2時間加熱し溶媒を蒸発させ、厚み30μmのフィルムを得た。評価結果を表1に示す。
温度計、撹拌器、窒素導入管、側管付き滴下ロート、ディーンスターク装置、冷却管を備えた500mL5つ口フラスコに、窒素気流下、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン16.225g(0.039モル)と溶剤としてγ−ブチロラクトン61.65gを仕込んで溶解させた後、製造例1で合成した1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物4.424g(0.020モル)と3,3‘,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物5.810g(0.020モル)およびイミド化触媒としてトリエチルアミン1.00g(0.05モル)を一括で添加した。滴下終了後、170℃に昇温し、随時留出液を留去させながら5時間還流を行いと水の留出が終わったことを確認し、120℃まで冷却し、N,N−ジメチルアセトアミド163.35g添加し、2時間攪拌混合して、ポリイミド樹脂溶液を得た。
続いてガラス板上へ、得られたポリイミド樹脂溶液を塗布し、ホットプレートで100℃、60分間保持し、溶媒を揮発させることで自己支持性を有する無色透明な一次乾燥フィルムを得た。このフィルムをステンレス枠に固定し、熱風乾燥機中250℃で2時間加熱し溶媒を蒸発させ、厚み30μmのフィルムを得た。評価結果を表1に示す。
温度計、撹拌器、窒素導入管、側管付き滴下ロート、ディーンスターク装置、冷却管を備えた500mL5つ口フラスコに、窒素気流下、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17.509g(0.034モル)と溶剤としてγ―ブチロラクトン61.17gを仕込んで溶解させた後、参考例1で合成した1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物3.780g(0.017モル)と3,3‘,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物4.964g(0.017モル)およびイミド化触媒としてトリエチルアミン0.85g(0.05モル)を一括で添加した。滴下終了後、170℃に昇温し、随時留出液を留去させながら5時間還流を行いと水の留出が終わったことを確認し、120℃まで冷却し、N,N−ジメチルアセトアミド163.83g添加し、2時間攪拌混合して、ポリイミド樹脂溶液を得た。
続いてガラス板上へ、得られたポリイミド樹脂溶液を塗布し、ホットプレートで100℃、60分間保持し、溶媒を揮発させることで自己支持性を有する無色透明な一次乾燥フィルムを得た。このフィルムをステンレス枠に固定し、熱風乾燥機中250℃で2時間加熱し溶媒を蒸発させ、厚み30μmのフィルムを得た。評価結果を表1に示す。
実施例1において、製造例1で合成した1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物の使用量を2.108g(0.009モル)、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物の使用量を10.592g(0.036モル)にそれぞれ変更したこと以外は、実施例1と同様の方法でポリイミド樹脂の合成を試みた。しかし合成の途中で固体が析出し、ポリイミド樹脂溶液を得ることができなかった。
HPMDA:1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物
BPDA:3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
TFMB:2、2′−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン
HAB:3,3′−ジヒドロキシベンジジン
BAPP:2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン
HFBAPP: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
これに対し、比較例1のポリイミドフィルムは、ポリイミド樹脂中、一般式(1)で示される繰り返し構成単位と一般式(2)で示される繰り返し構成単位の合計に対する一般式(2)で示される繰り返し構成単位の含有量が35モル%未満であるため、ガラス転移温度が低くなり、熱線膨張係数も高い。比較例2,3のポリイミドフィルムは、ポリイミド樹脂が構造式(B1)で表される2価の基を含まないため、ガラス転移温度が低く、熱線膨張係数も高くなり、透明性も低下する。
Claims (16)
- 下記一般式(1)で示される繰り返し構成単位及び下記一般式(2)で示される繰り返し構成単位を含むポリイミド樹脂であって、一般式(1)で示される繰り返し構成単位と一般式(2)で示される繰り返し構成単位の合計に対する一般式(2)で示される繰り返し構成単位の含有量が35〜75モル%であり、ポリイミド樹脂を構成する全繰り返し単位に対する、一般式(1)で示される繰り返し構成単位と一般式(2)で示される繰り返し構成単位の合計の含有量が100モル%である、ポリイミド樹脂。
(X1は、脂環式炭化水素構造を含む炭素数4〜22の4価の基である。X2は、芳香環を含む炭素数6〜22の4価の基である。R1及びR2は、それぞれ独立に、2価の有機基であり、R1及びR2の合計に対する下記構造式(B1)で表される2価の基の含有量が80モル%以上100モル%未満であり、R 1 及びR 2 で表される2価の有機基がフェノール構造を有する2価の有機基を含む。)
- 前記一般式(1)で示される繰り返し構成単位と前記一般式(2)で示される繰り返し構成単位の合計に対する前記一般式(2)で示される繰り返し構成単位の含有量が35〜65モル%である、請求項1に記載のポリイミド樹脂。
- X1が下記一般式(X1−1)〜(X1−2)で表される4価の基から選ばれる少なくとも1種である、請求項1又は2に記載のポリイミド樹脂。
(R3〜R8は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基又はハロゲン化アルキル基である。) - X1が前記一般式(X1−1)で表される4価の基である、請求項3に記載のポリイミド樹脂。
- X2が下記一般式(X2−1)〜(X2−3)で表される4価の基から選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜4のいずれかに記載のポリイミド樹脂。
(R9〜R20は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基又はハロゲン化アルキル基である。R21は、単結合、−CH2−、−C(CH3)2−、−O−、−S−、−SO2−、−CONH−、−CO−、又は−C(CF3)2−である。) - X2が下記構造式(X2−4)で表される4価の基である、請求項5に記載のポリイミド樹脂。
- 前記フェノール構造を有する2価の有機基が下記一般式(B2)で表される2価の基である、請求項1〜6のいずれかに記載のポリイミド樹脂。
(R22〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、炭素数1〜6のアルキル基又はハロゲン化アルキル基である。R28は単結合、−CH2−、−C(CH3)2−、−O−、−S−、−SO2−、−CONH−、−CO−、又は−C(CF3)2−である。) - ポリイミド樹脂中の前記フェノール構造を有する2価の有機基の含有量が、前記一般式(1)及び前記一般式(2)におけるR1及びR2の合計に対し0モル%超20モル%以下である、請求項1〜7のいずれかに記載のポリイミド樹脂。
- 請求項1〜8のいずれかに記載のポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミド酸。
- 請求項1〜8のいずれかに記載のポリイミド樹脂と、シリカ微粒子とを含む樹脂組成物。
- ポリイミド樹脂とシリカ微粒子の含有量が質量比で20/80〜95/5である、請求項10に記載の樹脂組成物。
- シリカ微粒子の平均粒子径が1〜100nmである、請求項10又は11に記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜8のいずれかに記載のポリイミド樹脂を含むポリイミドフィルム。
- 厚さ30μmにおける全光線透過率が85%以上である、請求項13に記載のポリイミドフィルム。
- プラスチックフィルム、シリコンウェハー、金属箔及びガラスから選ばれる基材と、請求項1〜8のいずれかに記載のポリイミド樹脂を含むポリイミド樹脂層とを有する積層体。
- 前記基材が銅箔である、請求項15に記載の積層体。
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