JP6516048B2 - ポリイミド前駆体、及びポリイミド - Google Patents

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Description

本発明は、線熱膨張係数が低く、耐熱性、耐溶剤性、機械的特性にも優れたポリイミドが得られるポリイミド前駆体に関する。
ポリイミドは、耐熱性、耐溶剤性(耐薬品性)、機械的特性、電気的性質などに優れているため、フレキシブル配線基板、TAB(Tape Automated Bonding)用テープ等の電気・電子機器類の用途に広く使用されている。例えば、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとから得られるポリイミド、特に、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とパラフェニレンジアミンとから得られるポリイミドが好適に使用されている。
また、ポリイミドは、表示装置分野で、ガラス基板の代替として検討が進められている。ガラス基板をポリイミド等のプラスチック基板に置き換えることで、軽量でフレキシブル性に優れ、さらには曲げたり丸めたりすることが可能なディスプレイが可能となる。このような用途においては透明性が高いことも必要になるが、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとから得られる全芳香族ポリイミドは、分子内共役や電荷移動錯体の形成により、本質的に黄褐色に着色する傾向がある。このため、着色を抑制する手段として、例えば分子内へのフッ素原子の導入、主鎖への屈曲性の付与、側鎖として嵩高い基の導入などによって、分子内共役や電荷移動錯体の形成を阻害して、透明性を発現させる方法が提案されている。
また、原理的に電荷移動錯体を形成しない半脂環式または全脂環式ポリイミドを用いることも提案されている。例えば、特許文献1〜6、非特許文献1に、テトラカルボン酸成分として脂環式テトラカルボン酸二無水物、ジアミン成分として芳香族ジアミンを用いた種々の、透明性が高い半脂環式ポリイミドが開示されている。このような半脂環式ポリイミドは、透明性、折り曲げ耐性、高耐熱性を兼ね備えている。半脂環式ポリイミドは、一般に、線熱膨張係数が大きい傾向があるが、線熱膨張係数が比較的小さい半脂環式ポリイミドも提案されている。
フレキシブル配線基板やTAB用テープ等の用途においては、通常、ポリイミドフィルム上に銅が積層される。ポリイミドの線熱膨張係数が大きく、銅との線熱膨張係数の差が大きいと、積層体(積層フィルム)に反りが生じ、加工精度が低下して電子部品の精密実装が困難になることがある。そのため、ポリイミドには、低線熱膨張係数であることが求められている。
一方、表示装置分野においては、基板であるポリイミドフィルム上に金属などの導体が形成される。この場合も、ポリイミドの線熱膨張係数が大きく、導体との線熱膨張係数の差が大きいと、回路基板を形成する際に反りが生じ、回路形成が困難になることがある。そのため、低線熱膨張係数のポリイミドが必要とされている。
テトラカルボン酸成分とジアミン成分とを反応させてポリイミドを合成する手法としては、熱イミド化と、化学イミド化とがある。一般に、化学イミド化によってポリイミドを製造すると、線熱膨張係数が比較的低いポリイミドを得ることができる。しかしながら、化学イミド化剤(無水酢酸などの酸無水物や、ピリジン、イソキノリンなどのアミン化合物)が可塑剤として働き、ポリイミドの物性が変化することがある。また、化学イミド化剤が着色の要因となることがあり、透明性が必要な用途においては好ましくない。
一方、熱イミド化によってポリイミドを製造する場合、ポリイミド前駆体溶液の自己支持性フィルム(ゲルフィルムとも言う。)を延伸した後、あるいは延伸しながら加熱して熱的にイミド化することにより、線熱膨張係数を低下させることができる。しかしながら、延伸は大規模な装置を必要とする。また、ポリイミド前駆体の溶液(または溶液組成物)を基材上に流延塗布し、これを加熱処理して自己支持性フィルムとした後、自己支持性フィルムを基材から剥離して延伸しなければならず、用途によっては適用できない場合がある。例えば、ディスプレイ用途などでは、ポリイミド前駆体の溶液(または溶液組成物)をガラス基板などの基材上に流延塗布し、これを加熱処理してイミド化させ、ポリイミド層(ポリイミドフィルム)を基材上に形成した後、得られたポリイミド積層体のポリイミド層上に回路、薄膜トランジスタなどが形成される。この場合は、延伸によりポリイミドの線熱膨張係数を低下させることができない。
一方、ポリイミド前駆体として、アミック酸(またはアミド酸)構造の繰り返し単位の一部がイミド構造になっている共重合体[ポリ(アミド酸−イミド)共重合体]も知られており、例えば、特許文献7〜13、非特許文献2〜4に開示されている。
非特許文献5には、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(s−BPDA)と4,4’−オキシジアニリン(ODA)とを反応させてポリアミック酸を得た後、得られたポリアミック酸の溶液に化学イミド化剤(脱水剤)を100mol%,80mol%,60mol%,40mol%,20mol%,0mol%添加し、プレ−イミド化率(pre−ID)が100%,80%,60%,40%,20%,0%のポリアミック酸−ポリイミドの溶液を調製し、これを加熱処理して得られた6種類のポリイミドフィルムの線熱膨張係数(CTE)を測定した結果、プレ−イミド化率が高いほど線熱膨張係数が低くなり、プレ−イミド化率100%、すなわち完全にイミド化を完了させたポリイミドの溶液を加熱処理して得られたポリイミドフィルムの線熱膨張係数が最も低くなったことが記載されている(Fig.9)。ただし、プレ−イミド化率(pre−ID)が高くなるほど、5%重量減少温度(T5%)が低くなり、耐熱性が低くなったことも記載されている(4162頁、右欄、下から8〜6行)。
特開2003−168800号公報 国際公開第2008/146637号 特開2002−69179号公報 特開2002−146021号公報 特開2008−31406号公報 国際公開第2011/099518号 国際公開第2010/113412号 特開2005−336243号公報 特開2006−206756号公報 特開平9−185064号公報 特開2006−70096号公報 特開2010−196041号公報 特開2010−18802号公報
高分子論文集,Vol.68,No.3,p.127−131 European Polymer Journal,Vol.46,p.283−297(2010) Journal of Photopolymer Science and Technology,Vol.18,p.307−312(2005) Journal of Photopolymer Science and Technology,Vol.24,p.255−258(2011) Polymer,Vol.53,p.4157−4163(2012)
上記のように、線熱膨張係数が比較的低いポリイミドを得ることができる化学イミド化の場合、化学イミド化剤(無水酢酸などの酸無水物や、ピリジン、イソキノリンなどのアミン化合物)を使用することによって、ポリイミドの物性が変化することがある。一方、熱イミド化の場合、延伸操作によって線熱膨張係数を低下させることが一般的に行われている。しかし、用途によっては、あるいはポリイミドの製造(成膜)プロセスによっては、延伸によりポリイミドの線熱膨張係数を低下させることができない。
特に、熱イミド化によって製造される、耐熱性、耐溶剤性、機械的特性に優れた特定のジアミン成分とテトラカルボン酸成分とからなるポリイミド、より好ましくは透明性にも優れたポリイミドにおいて、延伸操作を行うことなく、その優れた特性を保持しながら、線熱膨張係数を低下させることが、用途によっては、望まれている。
本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであり、熱イミド化によって製造される、特定のジアミン成分とテトラカルボン酸成分とからなり、耐熱性、耐溶剤性、機械的特性に優れ、線熱膨張係数が低いポリイミドが得られるポリイミド前駆体を提供することを目的とする。本発明は、また、線熱膨張係数が低く、耐熱性、耐溶剤性、機械的特性にも優れたポリイミド、より好ましくは透明性にも優れたポリイミドが得られるポリイミド前駆体を提供することを目的とする。
本発明は、以下の事項に関する。
1. 下記化学式(1)で表される繰り返し単位と、下記化学式(2)で表される繰り返し単位とからなり、
下記化学式(2)で表される繰り返し単位の含有量が、全繰り返し単位に対して、30モル%以上90モル%以下であり、
下記化学式(1)および下記化学式(2)中のBの合計量の50モル%以上が、下記化学式(3)で表される2価の基、および/または、下記化学式(4)で表される2価の基の1種以上である、熱イミド化によって製造されたことを特徴とするポリイミド前駆体。
Figure 0006516048
(式中、Aは、テトラカルボン酸からカルボキシル基を除いた4価の基であり、Bは、ジアミンからアミノ基を除いた2価の基であり、ただし、各繰り返し単位に含まれるAおよびBは、同一であっても異なっていてもよい。X、Xはそれぞれ独立に水素、炭素数1〜6のアルキル基、または炭素数3〜9のアルキルシリル基である。)
Figure 0006516048
Figure 0006516048
(式中、mは1〜3の整数を示し、nは0〜3の整数を示す。V、U、Tはそれぞれ独立に水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基よりなる群から選択される1種を示し、Z、Wはそれぞれ独立に直接結合、または 式:−NHCO−、−CONH−、−COO−、−OCO−で表される基よりなる群から選択される1種を示す。)
2. 前記化学式(1)および前記化学式(2)中のAが、脂環式テトラカルボン酸からカルボキシル基を除いた4価の基の1種以上であることを特徴とする前記項1に記載のポリイミド前駆体。
3. 前記化学式(1)および前記化学式(2)中のAが、芳香族テトラカルボン酸からカルボキシル基を除いた4価の基の1種以上であることを特徴とする前記項1に記載のポリイミド前駆体。
4. 下記化学式(5)で表される構造を含むことを特徴とする前記項1〜3のいずれかに記載のポリイミド前駆体。
Figure 0006516048
(式中、AおよびBは前記と同義であり、nは1〜1000の整数である。)
5. 前記項1〜4のいずれかに記載のポリイミド前駆体を含むワニス。
6. 化学イミド化剤を含まないことを特徴とする前記項5に記載のワニス。
7. 前記項1〜4のいずれかに記載のポリイミド前駆体を製造する方法であって、
化学イミド化剤を含まない溶媒中で、テトラカルボン酸成分とジアミン成分とを100℃以上に加熱して熱的に反応させて、前記化学式(2)で表される繰り返し単位を含む可溶性のイミド化合物を含む反応溶液を得る工程と、
得られた反応溶液に、テトラカルボン酸成分および/またはジアミン成分を加えて、100℃未満のイミド化を抑制する条件下で反応を行い、前記項1〜4のいずれかに記載のポリイミド前駆体を得る工程と、
を有することを特徴とする方法。
8. 前記項1〜4のいずれかに記載のポリイミド前駆体を製造する方法であって、
化学イミド化剤を含まない溶媒中で、テトラカルボン酸成分とジアミン成分とを100℃以上に加熱して熱的に反応させて、前記化学式(2)で表される繰り返し単位を含む可溶性のイミド化合物を含む反応溶液を得る工程と、
得られた反応溶液から、前記化学式(2)で表される繰り返し単位を含むイミド化合物を単離する工程と、
化学イミド化剤を含まない溶媒に、単離した前記化学式(2)で表される繰り返し単位を含むイミド化合物と、テトラカルボン酸成分および/またはジアミン成分とを加えて、100℃未満のイミド化を抑制する条件下で反応を行い、前記項1〜4のいずれかに記載のポリイミド前駆体を得る工程と、
を有することを特徴とする方法。
9. 前記項1〜4のいずれかに記載のポリイミド前駆体を製造する方法であって、
化学イミド化剤を含まない溶媒中で、テトラカルボン酸成分とジアミン成分とを100℃未満のイミド化を抑制する条件下で反応させて、前記化学式(1)で表される繰り返し単位を含む(ポリ)アミック酸化合物を含む反応溶液を得る工程と、
前記化学式(1)で表される繰り返し単位を含む(ポリ)アミック酸化合物を含む反応溶液を100℃以上に加熱して熱的に反応させて、前記化学式(1)で表される繰り返し単位の一部を前記化学式(2)で表される繰り返し単位に変換して、前記項1〜4のいずれかに記載のポリイミド前駆体を得る工程と、
を有することを特徴とする方法。
10. 前記項1〜4のいずれかに記載のポリイミド前駆体から得られるポリイミド。
11. 前記項5または6に記載のワニスを加熱処理して得られるポリイミド。
12. 前記項5または6に記載のワニスを加熱処理して得られるポリイミドフィルム。
13. 前記項10または11に記載のポリイミドを含むTAB用フィルム、電気・電子部品用基板、配線基板、電気・電子部品用絶縁膜、電気・電子部品用保護膜、ディスプレイ用基板、タッチパネル用基板、または太陽電池用基板。
本発明によって、熱イミド化によって製造され、延伸操作を行うことなく、耐熱性、耐溶剤性、機械的特性に優れ、線熱膨張係数が低いポリイミドが得られるポリイミド前駆体を提供することができる。また、本発明によって、線熱膨張係数が低く、耐熱性、耐溶剤性、機械的特性に優れ、さらには透明性にも優れたポリイミドが得られるポリイミド前駆体を提供することができる。本発明によれば、熱イミド化において延伸操作を行うことなく、優れた特性を保持しながら、ポリイミドの線熱膨張係数を低下させることができ、さらには耐熱性を向上させることもできる。
比較例3のポリイミド前駆体溶液のH−NMRスペクトルである。 実施例19のポリイミド前駆体溶液のH−NMRスペクトルである。
本発明のポリイミド前駆体は、前記化学式(1)で表されるアミック酸構造の繰り返し単位と、前記化学式(2)で表されるイミド構造の繰り返し単位とからなり、前記化学式(2)で表される繰り返し単位の含有量が、全繰り返し単位[(化学式(1)で表される繰り返し単位)+(化学式(2)で表される繰り返し単位)]に対して、30モル%以上90モル%以下である。すなわち、[(化学式(2)で表される繰り返し単位)/{(化学式(1)で表される繰り返し単位)+(化学式(2)で表される繰り返し単位)}]のモル比が30モル%以上90モル%以下であり、イミド化率が30%以上90%以下ということになる。
全繰り返し単位[化学式(1)で表される繰り返し単位と化学式(2)で表される繰り返し単位の合計量]に対する前記化学式(2)で表される繰り返し単位の含有量が30モル%以上(イミド化率が30%以上)であるポリイミド前駆体をイミド化してポリイミドを製造することにより、前記化学式(1)で表されるアミック酸構造の繰り返し単位のみからなり、イミド化率が0%であるポリイミド前駆体をイミド化した場合と比較して、線熱膨張係数が低いポリイミドが得られる。さらには耐熱性も向上させることができる。
一方、後述するように、本発明のポリイミド前駆体は、優れた特性を有するポリイミドを得るために、全ジアミン成分の50モル%以上、好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上、さらに好ましくは90モル%以上、特に好ましくは100モル%を、Bが前記化学式(3)または前記化学式(4)で表される2価の基である繰り返し単位を与えるジアミン成分にする。得られるポリイミドは耐溶剤性に優れるが、それは有機溶剤に可溶でないことを意味する。その結果、全繰り返し単位[化学式(1)で表される繰り返し単位と化学式(2)で表される繰り返し単位の合計量]に対する前記化学式(2)で表される繰り返し単位の含有量が90モル%を超える(イミド化率が90%を超える)と、ポリイミド前駆体(またはポリイミド)の溶解性が低下してポリイミド前駆体(またはポリイミド)が析出し、優れた特性を有するポリイミドを得ることができないことがあるため、全繰り返し単位[化学式(1)で表される繰り返し単位と化学式(2)で表される繰り返し単位の合計量]に対する前記化学式(2)で表される繰り返し単位の含有量を90モル%以下にする。
全繰り返し単位[化学式(1)で表される繰り返し単位と化学式(2)で表される繰り返し単位の合計量]に対する前記化学式(2)で表される繰り返し単位の含有量(すなわち、イミド化率)は、当該ポリイミド前駆体(ポリイミド前駆体溶液)のH−NMRスペクトルを測定し、芳香族プロトンのピーク(7〜8.3ppm)の積分値とカルボン酸プロトンのピーク(12ppm付近)の積分値の比より算出することができる。
また、後述するように、本発明のポリイミド前駆体は、例えば、イミド化反応が進行する(イミド化合物が生成する)条件下でテトラカルボン酸成分とジアミン成分とを反応させ、その後、得られた反応溶液にテトラカルボン酸成分および/またはジアミン成分を加えて、イミド化を抑制する条件下で反応させることで合成することができる。その場合、全繰り返し単位[化学式(1)で表される繰り返し単位と化学式(2)で表される繰り返し単位の合計量]に対する前記化学式(2)で表される繰り返し単位の含有量(すなわち、イミド化率)は、イミド化反応が進行する(イミド化合物が生成する)条件下で反応させたテトラカルボン酸成分およびジアミン成分と、イミド化を抑制する条件下で反応させたテトラカルボン酸成分およびジアミン成分の割合から求めることができる。なお、ここで、イミド化反応が進行する条件下で反応させたテトラカルボン酸成分およびジアミン成分が、前記化学式(2)で表される繰り返し単位を与え、イミド化を抑制する条件下で反応させたテトラカルボン酸成分およびジアミン成分が、前記化学式(1)で表される繰り返し単位を与える。
前記化学式(2)で表されるイミド構造の繰り返し単位の重合度(すなわち、化学式(5)中のn)は特に限定されず、例えば、1〜1000の整数とすることができる。後述するように、本発明のポリイミド前駆体は、例えば、二段階の反応で合成することができ、その場合、まず最初に、テトラカルボン酸成分とジアミン成分とを反応させて、前記化学式(2)で表される繰り返し単位からなる可溶性のイミド化合物を得る。このときに反応させるテトラカルボン酸成分とジアミン成分のモル比を調整することによって、前記化学式(2)で表されるイミド構造の繰り返し単位の重合度(すなわち、化学式(5)中のn)を制御することができる。なお、テトラカルボン酸成分が化学量論比よりも多い場合、両末端が酸無水物基またはカルボキシル基であるイミド化合物が得られ、ジアミン成分が化学量論比よりも多い場合、両末端がアミノ基であるイミド化合物が得られる。
例えば、2モルのテトラカルボン酸二無水物と3モルのジアミンとをイミド化反応が進行する(イミド化合物が生成する)条件下で反応させると、前記化学式(2)で表される繰り返し単位からなるイミド化合物を含む溶液が得られる。この場合、テトラカルボン酸二無水物とジアミンの仕込み量より、両末端がアミノ基で、重合度(n)が2のイミド化合物が得られる。また、10モルのテトラカルボン酸二無水物と1モルのジアミンとをイミド化反応が進行する(イミド化合物が生成する)条件下で反応させると、前記化学式(2)で表される繰り返し単位からなるイミド化合物と、テトラカルボン酸二無水物を含む溶液が得られる。この場合、テトラカルボン酸二無水物とジアミンの仕込み量より、両末端が酸無水物基またはカルボキシル基で、重合度(n)が1のイミド化合物が得られる。
本発明のポリイミド前駆体は、前記化学式(1)で表されるアミック酸構造の繰り返し単位と、前記化学式(2)で表されるイミド構造の繰り返し単位とからなり、且つ、前記化学式(1)および前記化学式(2)中のBの合計量の50モル%以上、好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上、さらに好ましくは90モル%以上、特に好ましくは100モル%が、前記化学式(3)または前記化学式(4)で表される2価の基である。換言すれば、本発明のポリイミド前駆体は、テトラカルボン酸成分と、50モル%以上、好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上、さらに好ましくは90モル%以上、特に好ましくは100モル%が、下記化学式(3A)で表されるジアミンおよび下記化学式(4A)で表されるジアミンの1種以上であるジアミン成分とから得られるポリイミド前駆体である。全ジアミン成分の50モル%以上、より好ましくは70モル%以上が前記化学式(3)または前記化学式(4)で表される2価の基である場合、得られるポリイミドは、耐熱性、耐溶剤性、機械的特性などの特性に優れる。
Figure 0006516048
Figure 0006516048
(式中、mは1〜3の整数を示し、nは0〜3の整数を示す。V、U、Tはそれぞれ独立に水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基よりなる群から選択される1種を示し、Z、Wはそれぞれ独立に直接結合、または 式:−NHCO−、−CONH−、−COO−、−OCO−で表される基よりなる群から選択される1種を示す。)
なお、前記化学式(1)および前記化学式(2)中のBの合計量の50モル%以上が、前記化学式(3)または前記化学式(4)で表される2価の基の1種、または2種以上であれば、前記化学式(1)または前記化学式(2)中のBの50モル%未満が、前記化学式(3)または前記化学式(4)で表される2価の基の1種、または2種以上であり、50モル%以上が、それ以外の基1種以上であってもよい。
ある実施態様においては、得られるポリイミドの所望の物性の点から、前記化学式(1)および前記化学式(2)中のBの合計量の好ましくは80モル%以下または80モル%未満、より好ましくは90モル%以下または90モル%未満が、前記化学式(3)または前記化学式(4)で表される2価の基であることが好ましいことがある。例えば、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル等の、複数の芳香環を有し、芳香環同士がエーテル結合(−O−)で連結されている芳香族ジアミン類などの他の芳香族または脂肪族ジアミン類〔前記化学式(3A)で表されるジアミンおよび前記化学式(4A)で表されるジアミン以外のジアミン成分〕を、全ジアミン成分100モル%中、好ましくは20モル%以下、より好ましくは20モル%未満、より好ましくは10モル%以下、より好ましくは10モル%未満で使用することができる。
Bが前記化学式(3)または前記化学式(4)で表される2価の基である繰り返し単位を与えるジアミン成分〔前記化学式(3A)で表されるジアミンおよび前記化学式(4A)で表されるジアミン〕としては、例えば、p−フェニレンジアミン(PPD)や、4,4’−ジアミノベンズアニリド(DABAN)、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン(FDA)、ベンジジン、3,3’−ジアミノ−ビフェニル、3,3’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、3,3’−ジアミノベンズアニリド、o−トリジン、m−トリジン、N,N’−ビス(4−アミノフェニル)テレフタルアミド、N,N’−p−フェニレンビス(p−アミノベンズアミド)、4−アミノフェニル−4−アミノベンゾエート、ビス(4−アミノフェニル)テレフタレート、ビフェニル−4,4’−ジカルボン酸ビス(4−アミノフェニル)エステル、p−フェニレンビス(p−アミノベンゾエート)、ビス(4−アミノフェニル)−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジカルボキシレート、[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジイル, ビス(4−アミノベンゾエート)等が挙げられる。これらは、単独で使用してもよく、また複数種を組み合わせて使用することもできる。
ジアミン成分としては、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノベンズアニリド、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、ベンジジン、o−トリジン、m−トリジン、N,N’−ビス(4−アミノフェニル)テレフタルアミド、N,N’−p−フェニレンビス(p−アミノベンズアミド)、4−アミノフェニル−4−アミノベンゾエート、ビス(4−アミノフェニル)テレフタレート、ビフェニル−4,4’−ジカルボン酸ビス(4−アミノフェニル)エステル、p−フェニレンビス(p−アミノベンゾエート)、ビス(4−アミノフェニル)−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジカルボキシレート、[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジイル ビス(4−アミノベンゾエート)を含むものが好ましく、4,4’−ジアミノベンズアニリドを含むものが特に好ましい。換言すれば、本発明のポリイミド前駆体は、前記化学式(1)および/または前記化学式(2)中のBの少なくとも一部が、下記化学式(6−1)または(6−2)で表される2価の基であることが特に好ましい。その含有量は、特に限定されないが、化学式(1)および化学式(2)中のBの合計量の30モル%以上であることが好ましい。
Figure 0006516048
本発明においては、Bが前記化学式(3)または前記化学式(4)で表される2価の基である繰り返し単位を与えるジアミン成分〔前記化学式(3A)で表されるジアミンおよび前記化学式(4A)で表されるジアミン〕以外のジアミン成分を50モル%未満の範囲で使用することもできる。
このようなジアミン成分としては、例えば、m−フェニレンジアミン、2−メチルベンゼン−1,4−ジアミン、2−(トリフルオロメチル)ベンゼン−1,4−ジアミンや、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン(FDA)、4,4’−オキシジアニリン、3,4’−オキシジアニリン、3,3’−オキシジアニリン、p−メチレンビス(フェニレンジアミン)、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4−アミノフェニル)スルホン、3,3−ビス((アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、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、ビス((アミノフェノキシ)ジフェニル)スルホン、ビス(4−(4−アミノフェノキシ)ジフェニル)スルホン、ビス(4−(3−アミノフェノキシ)ジフェニル)スルホン、オクタフルオロベンジジン、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジフルオロ−4,4’−ジアミノビフェニル、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル等の芳香族ジアミンや、1,4−ジアミノシクロへキサン、1,4−ジアミノ−2−メチルシクロヘキサン、1,4−ジアミノ−2−エチルシクロヘキサン、1,4−ジアミノ−2−n−プロピルシクロヘキサン、1,4−ジアミノ−2−イソプロピルシクロヘキサン、1,4−ジアミノ−2−n−ブチルシクロヘキサン、1,4−ジアミノ−2−イソブチルシクロヘキサン、1,4−ジアミノ−2−sec−ブチルシクロヘキサン、1,4−ジアミノ−2−tert−ブチルシクロヘキサン、1,2−ジアミノシクロへキサン等の脂環式ジアミンが挙げられる。これらは、単独で使用してもよく、また複数種を組み合わせて使用することもできる。
前記のように、ある実施態様においては、このような前記化学式(3A)で表されるジアミンおよび前記化学式(4A)で表されるジアミン以外のジアミン成分、例えば、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル等の、複数の芳香環を有し、芳香環同士がエーテル結合(−O−)で連結されている芳香族ジアミン類などを好ましくは20モル%以下、より好ましくは20モル%未満、より好ましくは10モル%以下、より好ましくは10モル%未満で使用することが好ましいことがある。
本発明で用いるテトラカルボン酸成分は、特に限定されず、脂環式テトラカルボン酸成分であっても、芳香族テトラカルボン酸成分であってもよい。なお、テトラカルボン酸成分には、テトラカルボン酸と、テトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸シリルエステル、テトラカルボン酸エステル、テトラカルボン酸クロライド等のテトラカルボン酸誘導体が含まれる。
テトラカルボン酸成分としては、例えば、ノルボルナン−2−スピロ−α−シクロペンタノン−α’−スピロ−2’’−ノルボルナン−5,5’’,6,6’’−テトラカルボン酸二無水物(CpODA)、(4arH,8acH)−デカヒドロ−1t,4t:5c,8c−ジメタノナフタレン−2t,3t,6c,7c−テトラカルボン酸二無水物(DNDAxx)、(4arH,8acH)−デカヒドロ−1t,4t:5c,8c−ジメタノナフタレン−2c,3c,6c,7c−テトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサン−1,2,4,5−テトラカルボン酸、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、[1,1’−ビ(シクロヘキサン)]−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸、[1,1’−ビ(シクロヘキサン)]−2,3,3’,4’−テトラカルボン酸、[1,1’−ビ(シクロヘキサン)]−2,2’,3,3’−テトラカルボン酸、4,4’−メチレンビス(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸)、4,4’−(プロパン−2,2−ジイル)ビス(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸)、4,4’−オキシビス(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸)、4,4’−チオビス(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸)、4,4’−スルホニルビス(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸)、4,4’−(ジメチルシランジイル)ビス(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸)、4,4’−(テトラフルオロプロパン−2,2−ジイル)ビス(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸)、オクタヒドロペンタレン−1,3,4,6−テトラカルボン酸、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸、6−(カルボキシメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3,5−トリカルボン酸、ビシクロ[2.2.2]オクタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸、ビシクロ[2.2.2]オクタ−5−エン−2,3,7,8−テトラカルボン酸、トリシクロ[4.2.2.02,5]デカン−3,4,7,8−テトラカルボン酸、トリシクロ[4.2.2.02,5]デカ−7−エン−3,4,9,10−テトラカルボン酸、9−オキサトリシクロ[4.2.1.02,5]ノナン−3,4,7,8−テトラカルボン酸や、これらの誘導体等の脂環式テトラカルボン酸成分(脂環式テトラカルボン酸二無水物)や、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(s−BPDA)、ピロメリット酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、4,4’−オキシジフタル酸無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、m−ターフェニルー3,4,3’,4’−テトラカルボン酸二無水物、p−ターフェニルー3,4,3’,4’−テトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルフィド二無水物、p−フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)、エチレンビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)、ビスフェノールAビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}プロパン二無水物、2,2−ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}プロパン二無水物、ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、4,4’−ビス〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕ビフェニル二無水物、4,4’−ビス〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕ビフェニル二無水物、ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルホン二無水物、ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルホン二無水物、ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルフィド二無水物、ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルフィド二無水物等の芳香族テトラカルボン酸成分(芳香族テトラカルボン酸二無水物)が挙げられる。これらは、単独で使用してもよく、また複数種を組み合わせて使用することもできる。なお、芳香族テトラカルボン酸成分1種以上と脂環式テトラカルボン酸成分1種以上を併用することもできる。
耐熱性に優れたポリイミドを得るためには、テトラカルボン酸成分として芳香族テトラカルボン酸成分を使用することが好ましい。換言すれば、前記化学式(1)および化学式(2)中のAが、芳香族テトラカルボン酸からカルボキシル基を除いた4価の基であることが好ましい。テトラカルボン酸成分としては、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(s−BPDA)、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、4,4’−オキシジフタル酸無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、p−ターフェニルー3,4,3’,4’−テトラカルボン酸二無水物を使用することが特に好ましい。
透明性に優れたポリイミドを得るためには、テトラカルボン酸成分として脂環式テトラカルボン酸成分を使用することが好ましい。換言すれば、前記化学式(1)および化学式(2)中のAが、脂環式テトラカルボン酸からカルボキシル基を除いた4価の基であることが好ましい。テトラカルボン酸成分としては、ノルボルナン−2−スピロ−α−シクロペンタノン−α’−スピロ−2’’−ノルボルナン−5,5’’,6,6’’−テトラカルボン酸無水物、(4arH,8acH)−デカヒドロ−1t,4t:5c,8c−ジメタノナフタレン−2t,3t,6c,7c−テトラカルボン酸二無水物を使用することが特に好ましい。
前記化学式(1)中のX、Xはそれぞれ独立に水素、炭素数1〜6、好ましくは炭素数1〜3のアルキル基(より好ましくはメチル基もしくはエチル基)、または炭素数3〜9のアルキルシリル基(より好ましくはトリメチルシリル基もしくはt−ブチルジメチルシリル基)のいずれかである。
、Xは、後述する製造方法によって、その官能基の種類、及び官能基の導入率を変化させることができる。官能基の導入率は、特に限定されないが、アルキル基もしくはアルキルシリル基を導入する場合、X、Xはそれぞれ、25%以上、好ましくは50%以上、より好ましくは75%以上をアルキル基もしくはアルキルシリル基にすることができる。
本発明のポリイミド前駆体は、XとXが取る化学構造によって、1)部分イミド化ポリアミド酸(XとXが水素)、2)部分イミド化ポリアミド酸エステル(X、Xの少なくとも一部がアルキル基)、3)4)部分イミド化ポリアミド酸シリルエステル(X、Xの少なくとも一部がアルキルシリル基)に分類することができる。そして、本発明のポリイミド前駆体は、この分類ごとに、以下の製造方法により製造することができる。ただし、本発明のポリイミド前駆体の製造方法は、以下の製造方法に限定されるものではない。
1)部分イミド化ポリアミド酸
本発明のポリイミド前駆体(部分イミド化ポリアミド酸)は、例えば次のようにして、熱イミド化によって製造することができる。
まず最初に、化学イミド化剤を含まない溶媒中で、テトラカルボン酸成分としてのテトラカルボン酸二無水物とジアミン成分とを加熱して熱的に反応させて、前記化学式(2)で表される繰り返し単位からなる可溶性のイミド化合物を含む反応溶液を得る(第1工程)。本発明のポリイミド前駆体は、全繰り返し単位[化学式(1)で表される繰り返し単位と化学式(2)で表される繰り返し単位の合計量]に対する前記化学式(2)で表される繰り返し単位の含有量が30モル%以上90モル%以下(すなわち、イミド化率が30%以上90%以下)であり、したがって、ここで反応させるテトラカルボン酸成分またはジアミン成分は、第1工程および次の第2工程において反応させるテトラカルボン酸成分またはジアミン成分の全量に対して30〜90モル%であることが好ましい。換言すれば、第1工程において、溶媒に加えるテトラカルボン酸成分またはジアミン成分の一方が、第1工程および次の第2工程において反応させるテトラカルボン酸成分またはジアミン成分の全量に対して30〜90モル%であることが好ましい。ただし、最終的に得られるポリイミド前駆体の全繰り返し単位[化学式(1)で表される繰り返し単位と化学式(2)で表される繰り返し単位の合計量]に対する前記化学式(2)で表される繰り返し単位の含有量が30モル%以上90モル%以下(すなわち、イミド化率が30%以上90%以下)になれば、ここで得られるイミド化合物は、前記化学式(1)で表される繰り返し単位を含むものであってもよい。
また、反応させるテトラカルボン酸成分とジアミン成分のモル比は、所望のイミド化合物の重合度、すなわちポリイミド前駆体中の前記化学式(2)で表されるイミド構造の繰り返し単位の重合度[化学式(5)中のn]に応じて適宜選択することができる。
第1工程においては、イミド化反応が進行する条件下で、具体的には100℃以上の温度で、テトラカルボン酸成分としてのテトラカルボン酸二無水物とジアミン成分とを反応させる。より具体的には、溶剤にジアミンを溶解し、この溶液に攪拌しながら、テトラカルボン酸二無水物を徐々に添加し、100℃以上、好ましくは120〜250℃の範囲で0.5〜72時間攪拌することで、可溶性のイミド化合物が得られる。ジアミンとテトラカルボン酸二無水物の添加順序を逆にしてもよい。
本発明においては、熱イミド化によってポリイミド前駆体を製造し、したがって、化学イミド化剤を使用しない。ここで、化学イミド化剤とは、無水酢酸などの酸無水物(脱水剤)、およびピリジン、イソキノリンなどのアミン化合物(触媒)である。
なお、この前記化学式(2)で表される繰り返し単位からなる可溶性のイミド化合物は、両末端が酸無水物基またはカルボキシル基であっても、アミノ基であってもよい。
次いで、第1工程で得られた可溶性のイミド化合物を含む反応溶液に、テトラカルボン酸成分および/またはジアミン成分を加えて、イミド化を抑制する条件下で反応を行い、本発明のポリイミド前駆体を得る(第2工程)。この第2工程では、第1工程および第2工程において反応させるテトラカルボン酸成分の全量とジアミン成分の全量のモル比が略等モル、好ましくはテトラカルボン酸成分に対するジアミン成分のモル比[ジアミン成分のモル数/テトラカルボン酸成分のモル数]が0.90〜1.10、より好ましくは0.95〜1.05になるように、テトラカルボン酸成分および/またはジアミン成分を加える。
第2工程においては、イミド化を抑制する条件下で、具体的には100℃未満の温度で反応を行う。より具体的には、第1工程で得られた可溶性のイミド化合物を含む反応溶液にジアミンを添加し、100℃未満、好ましくは−20〜80℃の範囲で1〜72時間攪拌した後、テトラカルボン酸二無水物を添加し、100℃未満、好ましくは−20〜80℃の範囲で1〜72時間攪拌することで、本発明のポリイミド前駆体が得られる。ジアミンとテトラカルボン酸二無水物の添加順序を逆にしてもよく、また、ジアミンとテトラカルボン酸二無水物を同時に添加してもよい。また、反応させるテトラカルボン酸成分の全量を、第1工程において溶媒に加えた場合は、ジアミンのみを添加し、反応させるジアミン成分の全量を、第1工程において溶媒に加えた場合は、テトラカルボン酸二無水物のみを添加する。
第2工程においてもイミド化が進行してもよいが、最終的に得られるポリイミド前駆体の全繰り返し単位[化学式(1)で表される繰り返し単位と化学式(2)で表される繰り返し単位の合計量]に対する前記化学式(2)で表される繰り返し単位の含有量が30モル%以上90モル%以下(すなわち、イミド化率が30%以上90%以下)になるように反応温度および反応時間を適宜選択する。
第1工程では、主に、前記化学式(2)で表されるイミド構造の繰り返し単位を生成し、第2工程では、主に、前記化学式(1)で表されるアミック酸構造の繰り返し単位を生成する。線熱膨張係数が大きい重合体を与えるテトラカルボン酸成分とジアミン成分とを第1工程で反応させ、イミド構造の繰り返し単位とすることで、より線熱膨張係数が低いポリイミドが得られることがある。
ポリイミド前駆体を調製する際に使用する溶媒は、例えばN,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、1−メチル−2−ピロリドン、1−エチル−2−ピロリドン、1,1,3,3−テトラメチル尿素、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性溶媒が好ましく、特にN,N−ジメチルアセトアミド、1−メチル−2−ピロリドンが好ましいが、原料モノマー成分と生成するポリイミド前駆体が溶解すれば、どんな種類の溶媒であっても問題はなく使用できるので、特にその構造には限定されない。溶媒として、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、1−メチル−2−ピロリドン等のアミド溶媒、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、ε−カプロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン等の環状エステル溶媒、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート溶媒、トリエチレングリコール等のグリコール系溶媒、m−クレゾール、p−クレゾール、3−クロロフェノール、4−クロロフェノール等のフェノール系溶媒、アセトフェノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、スルホラン、ジメチルスルホキシドなどが好ましく採用される。さらに、その他の一般的な有機溶剤、即ちフェノール、o−クレゾール、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソブチル、プロピレングリコールメチルアセテート、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、2−メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、ジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロへキサノン、メチルエチルケトン、アセトン、ブタノール、エタノール、キシレン、トルエン、クロルベンゼン、ターペン、ミネラルスピリット、石油ナフサ系溶媒なども使用できる。また、これらを複数種組み合わせて使用することもできる。
第1工程の後、得られた反応溶液から、前記化学式(2)で表される繰り返し単位からなる可溶性のイミド化合物を単離し、第2工程で、単離した前記化学式(2)で表される繰り返し単位からなるイミド化合物とテトラカルボン酸成分および/またはジアミン成分とを溶媒に加えて、イミド化を抑制する条件下で反応を行い、本発明のポリイミド前駆体を得ることもできる。この場合は、第1工程で得るイミド化合物は、両末端がアミノ基であることが好ましい。末端が酸無水物基の場合、単離時に酸無水物が開環し、カルボン酸等に変わる可能性があるためである。
可溶性のイミド化合物の単離は、例えば、第1工程で得られた可溶性のイミド化合物を含む反応溶液を水などの貧溶媒に滴下または混合して、イミド化合物を析出(再沈殿)させることで行うことができる。
なお、この場合も、第1工程および第2工程の反応条件は上記と同様である。
また、本発明のポリイミド前駆体(部分イミド化ポリアミド酸)は、次のようにして、製造することもできる。
まず最初に、化学イミド化剤を含まない溶媒中で、テトラカルボン酸成分としてのテトラカルボン酸二無水物とジアミン成分とをイミド化を抑制する条件下で、具体的には100℃未満の温度で反応させて、前記化学式(1)で表される繰り返し単位からなる(ポリ)アミック酸化合物を含む反応溶液を得る(第1工程)。より具体的には、化学イミド化剤を含まない溶媒にジアミンを溶解し、攪拌しながら、この溶液にテトラカルボン酸二無水物を徐々に添加し、100℃未満、好ましくは−20〜80℃の範囲で1〜72時間攪拌した後、テトラカルボン酸二無水物を添加し、100℃未満、好ましくは−20〜80℃の範囲で1〜72時間攪拌する。ジアミンとテトラカルボン酸二無水物の添加順序を逆にしてもよく、また、ジアミンとテトラカルボン酸二無水物を同時に添加してもよい。
この第1工程においては、テトラカルボン酸成分としてのテトラカルボン酸二無水物とジアミン成分とを略等モル、好ましくはテトラカルボン酸成分に対するジアミン成分のモル比[ジアミン成分のモル数/テトラカルボン酸成分のモル数]が0.90〜1.10、より好ましくは0.95〜1.05の割合で反応させることが好ましい。
また、イミド化が一部進行して、第1工程において得られる(ポリ)アミック酸化合物が、前記化学式(2)で表される繰り返し単位を含むものであってもよい。ただし、全繰り返し単位[化学式(1)で表される繰り返し単位と化学式(2)で表される繰り返し単位の合計量]に対する前記化学式(2)で表される繰り返し単位の含有量は90モル%未満(イミド化率は90%未満)である。
次いで、第1工程で得られた(ポリ)アミック酸化合物を含む反応溶液を、イミド化反応が進行する条件下、具体的には100℃以上の温度に加熱して熱的に反応させて、前記化学式(1)で表される繰り返し単位の一部を前記化学式(2)で表される繰り返し単位に変換して、前記化学式(2)で表される繰り返し単位の含有量が全繰り返し単位[(化学式(1)で表される繰り返し単位)+(化学式(2)で表される繰り返し単位)]に対して30モル%以上90モル%以下である本発明のポリイミド前駆体を得る(第2工程)。より具体的には、反応溶液を100℃以上、好ましくは120℃以上、より好ましくは150〜250℃の範囲で5分〜72時間攪拌することで、本発明のポリイミド前駆体が得られる。
この第2工程においては、最終的に得られるポリイミド前駆体の全繰り返し単位[化学式(1)で表される繰り返し単位と化学式(2)で表される繰り返し単位の合計量]に対する前記化学式(2)で表される繰り返し単位の含有量が30モル%以上90モル%以下(すなわち、イミド化率が30%以上90%以下)になるように反応温度および反応時間を適宜選択する。反応温度および反応時間が上記の範囲内であっても、反応温度が比較的高く、且つ反応時間が比較的長い場合、前記化学式(2)で表される繰り返し単位の含有量が全繰り返し単位[(化学式(1)で表される繰り返し単位)+(化学式(2)で表される繰り返し単位)]に対して90モル%以上になることがある。
なお、この場合も、ポリイミド前駆体を調製する際に使用する溶媒としては、上記と同様のものを使用することができる。
2)部分イミド化ポリアミド酸エステル
テトラカルボン酸二無水物を任意のアルコールと反応させ、ジエステルジカルボン酸を得た後、塩素化試薬(チオニルクロライド、オキサリルクロライドなど)と反応させ、ジエステルジカルボン酸ジクロライドを得る。このジエステルジカルボン酸クロライドとジアミンを−20〜120℃、好ましくは−5〜80℃の範囲で1〜72時間攪拌することで、ポリイミド前駆体が得られる。80℃以上で反応させる場合、分子量が重合時の温度履歴に依存して変動し、また熱によりイミド化が進行することから、ポリイミド前駆体を安定して製造できなくなる可能性がある。また、ジエステルジカルボン酸とジアミンを、リン系縮合剤や、カルボジイミド縮合剤などを用いて脱水縮合することでも、簡便にポリイミド前駆体が得られる。
この方法で得られるポリイミド前駆体は、安定なため、水やアルコールなどの溶剤を加えて再沈殿などの精製を行うこともできる。
得られたポリイミド前駆体を80℃以上の温度に加熱して熱的に反応させて一部をイミド化することで、部分イミド化ポリアミド酸エステルが得られる。
3)部分イミド化ポリアミド酸シリルエステル(間接法)
あらかじめ、ジアミンとシリル化剤を反応させ、シリル化されたジアミンを得る。必要に応じて、蒸留等により、シリル化されたジアミンの精製を行う。そして、脱水された溶剤中にシリル化されたジアミンを溶解させておき、攪拌しながら、テトラカルボン酸二無水物を徐々に添加し、0〜120℃、好ましくは5〜80℃の範囲で1〜72時間攪拌することで、ポリイミド前駆体が得られる。80℃以上で反応させる場合、分子量が重合時の温度履歴に依存して変動し、また熱によりイミド化が進行することから、ポリイミド前駆体を安定して製造できなくなる可能性がある。
ここで用いるシリル化剤として、塩素を含有しないシリル化剤を用いることは、シリル化されたジアミンを精製する必要がないため、好適である。塩素原子を含まないシリル化剤としては、N,O−ビス(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミド、N,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、ヘキサメチルジシラザンが挙げられる。フッ素原子を含まず低コストであることから、N,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、ヘキサメチルジシラザンが特に好ましい。
また、ジアミンのシリル化反応には、反応を促進するために、ピリジン、ピペリジン、トリエチルアミンなどのアミン系触媒を用いることができる。この触媒はポリイミド前駆体の重合触媒として、そのまま使用することができる。
得られたポリイミド前駆体を80℃以上の温度に加熱して熱的に反応させて一部をイミド化することで、部分イミド化ポリアミド酸シリルエステルが得られる。
4)部分イミド化ポリアミド酸シリルエステル(直接法)
1)の方法で得られたポリアミド酸溶液とシリル化剤を混合し、0〜120℃、好ましくは5〜80℃の範囲で1〜72時間攪拌することで、部分イミド化ポリアミド酸シリルエステルが得られる。
ここで用いるシリル化剤として、塩素を含有しないシリル化剤を用いることは、シリル化されたポリアミド酸、もしくは、得られたポリイミドを精製する必要がないため、好適である。塩素原子を含まないシリル化剤としては、N,O−ビス(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミド、N,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、ヘキサメチルジシラザンが挙げられる。フッ素原子を含まず低コストであることから、N,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、ヘキサメチルジシラザンが特に好ましい。
また、テトラカルボン酸成分としてのテトラカルボン酸二無水物とジアミン成分とをイミド化を抑制する条件下で、具体的には100℃未満の温度で反応させ、シリル化剤を混合し、0〜120℃、好ましくは5〜80℃の範囲で1〜72時間攪拌することで、ポリイミド前駆体が得られる。得られたポリイミド前駆体を80℃以上の温度に加熱して熱的に反応させて一部をイミド化することで、部分イミド化ポリアミド酸シリルエステルが得られる。
前記製造方法は、いずれも溶媒中で好適に行うことができるので、その結果として、本発明のポリイミド前駆体のワニス(ポリイミド前駆体溶液または溶液組成物)を容易に得ることができる。なお、前記製造方法により得られるポリイミド前駆体溶液または溶液組成物は、必要に応じて、溶媒を除去または加えて、また所望の成分を添加してもよい。
本発明において、ポリイミド前駆体の対数粘度は、特に限定されないが、30℃での濃度0.5g/dLの重合時に用いた溶媒の溶液における対数粘度が0.2dL/g以上、好ましくは0.5dL/g以上であることが好ましい。対数粘度が0.2dL/g以上では、ポリイミド前駆体の分子量が高く、得られるポリイミドの機械強度や耐熱性に優れる。
本発明において、ポリイミド前駆体のワニスは、少なくとも本発明のポリイミド前駆体と溶媒とを含む。溶媒とテトラカルボン酸成分とジアミン成分との合計量に対して、テトラカルボン酸成分とジアミン成分との合計量が5質量%以上、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上の割合であることが好適である。なお、通常は60質量%以下、好ましくは50質量%以下であることが好適である。この濃度は、ポリイミド前駆体に起因する固形分濃度にほぼ近似される濃度であるが、この濃度が低すぎると、例えばポリイミドフィルムを製造する際に得られるポリイミドフィルムの膜厚の制御が難しくなることがある。
本発明のポリイミド前駆体のワニスに用いる溶媒としては、ポリイミド前駆体が溶解すれば特に限定されず、どんな種類の溶媒であっても問題なく使用できる。ポリイミド前駆体のワニスに用いる溶媒としては、例えば、前記のポリイミド前駆体を調製する際に使用する溶媒と同じものが挙げられる。なお、溶媒は、複数種を組み合わせて使用することもできる。
本発明において、ポリイミド前駆体のワニスの粘度(回転粘度)は、特に限定されないが、E型回転粘度計を用い、温度25℃、せん断速度20sec−1で測定した回転粘度が、0.01〜1000Pa・secが好ましく、0.1〜100Pa・secがより好ましい。また、必要に応じて、チキソ性を付与することもできる。上記範囲の粘度では、コーティングや製膜を行う際、ハンドリングしやすく、また、はじきが抑制され、レベリング性に優れるため、良好な被膜が得られる。
本発明のポリイミド前駆体のワニスは、必要に応じて、酸化防止剤、フィラー、染料、顔料、シランカップリング剤などのカップリング剤、プライマー、難燃材、消泡剤、レベリング剤、レオロジーコントロール剤(流動補助剤)、剥離剤などを添加することができる。本発明のポリイミド前駆体のワニスは、化学イミド化剤を含まないことが好ましい。
本発明のポリイミドは、前記のような本発明のポリイミド前駆体から得られるものであり、本発明のポリイミド前駆体を脱水閉環反応(イミド化反応)することで好適に製造することができる。本発明においては、特に限定されず、公知の熱イミド化の方法いずれも好適に適用することができる。得られるポリイミドの形態は、フィルム、ポリイミドフィルムと他の基材との積層体、コーティング膜、粉末、ビーズ、成型体、発泡体などを好適に挙げることができる。
本発明のポリイミド前駆体から得られるポリイミド、すなわち本発明のポリイミドは、必要に応じて、シリカ等の無機粒子を混合することもできる。無機粒子を混合する方法としては、特に限定されるものではないが、重合溶媒に無機粒子を分散させ、その溶媒中でポリイミド前駆体を重合する方法、ポリイミド前駆体溶液と無機粒子を混合する方法、ポリイミド前駆体溶液と無機粒子分散溶液を混合する方法等がある。
本発明のポリイミド(本発明のポリイミド前駆体から得られるポリイミド)は、特に限定されないが、フィルムにしたときの50℃から200℃までの線熱膨張係数が、好ましくは40ppm/K以下、より好ましくは35ppm/K以下、さらに好ましくは30ppm/K以下、特に好ましくは25ppm/K以下であり、極めて低い線熱膨張係数を有する。線熱膨張係数が大きいと、金属などの導体との線熱膨張係数の差が大きく、回路基板を形成する際に反りが増大するなどの不具合が生じることがある。
用途によっては、優れた光透過性を有することが望ましく、本発明のポリイミド(本発明のポリイミド前駆体から得られるポリイミド)は、特に限定されないが、厚さ10μmのフィルムでの全光透過率(波長380nm〜780nmの平均光透過率)が、好ましくは80%以上、より好ましくは83%以上、さらに好ましくは85%以上、特に好ましくは88%以上であることができる。ディスプレイ用途等で使用する場合、全光透過率が低いと光源を強くする必要があり、エネルギーがかかるといった問題等を生じることがある。
また、本発明のポリイミド(本発明のポリイミド前駆体から得られるポリイミド)は、特に限定されないが、厚さ10μmのフィルムでの波長400nmにおける光透過率が、好ましくは65%以上、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは75%以上、特に好ましくは80%以上であることができる。
用途によっては光透過性以外の特性が求められ、厚さ10μmのフィルムでの全光透過率、及び、厚さ10μmのフィルムでの波長400nmにおける光透過率が上記の範囲内でなくてもよい場合もある。
なお、本発明のポリイミドからなるフィルムは、用途にもよるが、フィルムの厚みとしては、好ましくは1μm〜250μm、より好ましくは1μm〜150μm、さらに好ましくは1μm〜50μm、特に好ましくは1μm〜30μmである。ポリイミドフィルムを光が透過する用途に使用する場合、ポリイミドフィルムが厚すぎると光透過率が低くなる恐れがある。
本発明のポリイミド(本発明のポリイミド前駆体から得られるポリイミド)は、特に限定されないが、5%重量減少温度が、好ましくは470℃を超え、より好ましくは480℃以上であり、さらに好ましくは490℃以上であり、特に好ましくは495℃以上である。ポリイミド上にトランジスタを形成する等で、ポリイミド上にガスバリア膜等を形成する場合、耐熱性が低いと、ポリイミドとバリア膜との間で、ポリイミドの分解等に伴うアウトガスにより膨れが生じることがある。一般に耐熱性は高い方が好ましいが、用途によっては、耐熱性以外の特性が求められ、5%重量減少温度が470℃以下であってもよい場合もある。
本発明のポリイミド前駆体から得られるポリイミド、すなわち本発明のポリイミドのフィルム、または本発明のポリイミド層を少なくとも1層有する積層体は、TAB用フィルム、電気・電子部品用基板、配線基板として好適に使用でき、例えば、プリント回路基板、電力用回路基板、フレキシブルヒーター、抵抗器用基板として好適に使用することができる。また、電気・電子部品用の絶縁膜や保護膜、特に、LSI等のベース基材等の線膨張係数が小さい材料上に形成する絶縁膜、保護膜等の用途にも有用である。
また、特にテトラカルボン酸成分として脂環式テトラカルボン酸成分を用いた場合、高い透明性、折り曲げ耐性、高耐熱性などの優れた特性を有し、さらに極めて低い線熱膨張係数を有することから、ディスプレイ用透明基板、タッチパネル用透明基板、或いは太陽電池用基板の用途において、好適に用いることができる。
以下では、本発明のポリイミド前駆体を用いた、ポリイミドフィルム/基材積層体、もしくはポリイミドフィルムの製造方法の一例について述べる。ただし、以下の方法に限定されるものではない。
例えばセラミック(ガラス、シリコン、アルミナ)、金属(銅、アルミニウム、ステンレス)、耐熱プラスチックフィルム(ポリイミド)などの基材に、本発明のポリイミド前駆体のワニスを流延し、真空中、窒素等の不活性ガス中、或いは空気中で、熱風もしくは赤外線を用いて、20〜180℃、好ましくは20〜150℃の温度範囲で乾燥する。次いで、得られたポリイミド前駆体フィルムを基材上で、もしくはポリイミド前駆体フィルムを基材上から剥離し、そのフィルムの端部を固定した状態で、真空中、窒素等の不活性ガス中、或いは空気中で、熱風もしくは赤外線を用い、200〜500℃、より好ましくは250〜450℃程度の温度で加熱イミド化することでポリイミドフィルム/基材積層体、もしくはポリイミドフィルムを製造することができる。なお、得られるポリイミドフィルムが酸化劣化するのを防ぐため、加熱イミド化は、真空中、或いは不活性ガス中で行うことが望ましい。加熱イミド化の温度が高すぎなければ空気中で行なっても差し支えない。ここでのポリイミドフィルム(ポリイミドフィルム/基材積層体の場合は、ポリイミドフィルム層)の厚さは、以後の工程の搬送性のため、好ましくは1〜250μm、より好ましくは1〜150μmである。
この様にして得られたポリイミドフィルム/基材積層体、もしくはポリイミドフィルムは、その片面もしくは両面に導電性層を形成することによって、フレキシブルな導電性基板を得ることができる。
フレキシブルな導電性基板は、例えば次の方法によって得ることができる。すなわち、第一の方法としては、ポリイミドフィルム/基材積層体を基材からポリイミドフィルムを剥離せずに、そのポリイミドフィルム表面に、スパッタ、蒸着、印刷などによって、導電性物質(金属もしくは金属酸化物、導電性有機物、導電性炭素など)の導電層を形成させ、導電性層/ポリイミドフィルム/基材の導電性積層体を製造する。その後必要に応じて、基材より電気導電層/ポリイミドフィルム積層体を剥離することによって、導電性層/ポリイミドフィルム積層体からなるフレキシブルな導電性基板を得ることができる。
第二の方法としては、ポリイミドフィルム/基材積層体の基材からポリイミドフィルムを剥離して、ポリイミドフィルムを得、そのポリイミドフィルム表面に、導電性物質(金属もしくは金属酸化物、導電性有機物、導電性炭素など)の導電層を、第一の方法と同様にして形成させ、導電性層/ポリイミドフィルム積層体、または導電性層/ポリイミドフィルム/導電性層積層体からなるフレキシブルな導電性基板を得ることができる。
なお、第一、第二の方法において、必要に応じて、ポリイミドフィルムの表面に導電層を形成する前に、スパッタ、蒸着やゲル−ゾル法などによって、水蒸気、酸素などのガスバリヤ層、光調整層などの無機層を形成しても構わない。
また、導電層は、フォトリソグラフィ法や各種印刷法、インクジェット法などの方法によって、回路が好適に形成される。
このようにして得られる基板は、本発明のポリイミドによって構成されたポリイミドフィルムの表面に、必要に応じてガスバリヤ層や無機層を介し、導電層の回路を有するものである。この基板は、フレキシブルであり、折り曲げ性、耐熱性、機械的特性が優れ、さらに高温まで極めて低い線熱膨張係数、優れた耐溶剤性を併せ有するので微細な回路の形成が容易である。
本発明のポリイミドのフィルム、または本発明のポリイミド層を少なくとも1層有する積層体は、TAB用フィルム、電気・電子部品用基板、配線基板として好適に使用でき、例えば、プリント回路基板、電力用回路基板、フレキシブルヒーター、抵抗器用基板として好適に使用することができる。また、電気・電子部品用の絶縁膜や保護膜、特に、LSI等のベース基材等の線膨張係数が小さい材料上に形成する絶縁膜、保護膜等の用途にも有用である。
また、特にテトラカルボン酸成分として脂環式テトラカルボン酸成分(脂環式テトラカルボン酸二無水物など)を用いた本発明のポリイミドは、上記の特性に加え、透明性も高い。したがって、このポリイミドのフィルム、またはポリイミド層を少なくとも1層有する積層体は、ディスプレイ用の基板、タッチパネル用の基板、太陽電池用の基板等として好適に使用することができる。
すなわち、この基板に、蒸着、各種印刷法、或いはインクジェット法などによって、さらにトランジスタ(無機トランジスタ、有機トランジスタ)が形成されてフレキシブル薄膜トランジスタが製造され、そして、表示デバイス用の液晶素子、EL素子、光電素子として好適に用いられる。
以下、実施例及び比較例によって本発明を更に説明する。尚、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
以下の各例において評価は次の方法で行った。
<ポリイミド前駆体のワニスの評価>
[対数粘度]
濃度0.5g/dLのポリイミド前駆体の各種溶液を調製し、ウベローデ粘度計を用いて、30℃で測定し、対数粘度を求めた。
[イミド化率]
溶媒にジメチルスルホキシド−dを用い、日本電子製M−AL400でポリイミド前駆体溶液のH−NMR測定を行い、芳香族プロトンのピークの積分値とカルボン酸プロトンのピークの積分値の比から、下記式(I)によってイミド化率[全繰り返し単位に対する化学式(2)で表される繰り返し単位の含有量]を算出した。
イミド化率(%)={1−(Y/Z)×(1/X)}×100 (I)
X:モノマーの仕込み量から求められる、イミド化率0%の場合のカルボン酸プロトンピークの積分値/芳香族プロトンピークの積分値
Y:H−NMR測定から得られるカルボン酸プロトンピークの積分値
Z:H−NMR測定から得られる芳香族プロトンピークの積分値
具体例を下記に示す。
図1は、比較例3のポリイミド前駆体溶液のH−NMR測定結果である。横軸の化学シフト7〜8.3ppm付近のピークは芳香族プロトンのピーク、9.6〜10.6ppm付近のピークはアミドプロトンのピーク、12ppm付近のピークはカルボン酸プロトンのピークである。比較例3のポリイミド前駆体は、イミド化が進行しない反応条件下で反応させているため、イミド化率は0%になると考えられる。モノマーの仕込み量から算出した、イミド化率0%の場合の芳香族プロトンピークの積分値とカルボン酸プロトンピークの積分値の比は7:2である。H−NMR測定結果では、芳香族プロトンピークの積分値とカルボン酸プロトンピークの積分値の比は7:2であり、イミド化率が0%であることが確認された。
図2は、実施例19のポリイミド前駆体溶液のH−NMR測定結果である。化学シフト7〜8.3ppm付近の芳香族プロトンピークの積分値は7であるのに対して、12ppm付近のカルボン酸プロトンピークの積分値は1.23であった。上記に示したように、イミド化率0%の場合、芳香族プロトンピークの積分値とカルボン酸プロトンピークの積分値の比は7:2である。実施例19のポリイミド前駆体溶液のH−NMR測定結果では、芳香族プロトンピークの積分値とカルボン酸プロトンピークの積分値の比が7:1.23であった理由はイミド化が進行し、カルボン酸量が減少したためである。
実施例19のイミド化率を上記式(I)によって算出すると、38.5%となった。
イミド化率(%)=[1−(1.23/7)×{1/(2/7)}]×100
=38.5
<ポリイミドフィルムの評価>
[400nm光透過率、全光透過率]
大塚電子製MCPD−300を用いて、膜厚約10μmのポリイミド膜の400nmにおける光透過率と、全光透過率(380nm〜780nmにおける平均透過率)を測定した。測定した400nmにおける光透過率と、全光透過率を反射率を10%としてランベルト・ベール式を用いて、10μm厚の400nmにおける光透過率と、全光透過率を算出した。算出式を下記に示す。
Log10((T+10)/100)=10/L×(Log10((T’+10)/100))
Log10((T+10)/100)=10/L×(Log10((T’+10)/100))
:反射率を10%としたときの10μm厚のポリイミドフィルムの400nmにおける光透過率(%)
’:測定した400nmにおける光透過率(%)
:反射率を10%としたときの10μm厚のポリイミドフィルムの全光透過率(%)
’:測定した全光透過率(%)
L:測定したポリイミドフィルムの膜厚(μm)
[弾性率、破断伸度、破断強度]
膜厚約10μmのポリイミドフィルムをIEC450規格のダンベル形状に打ち抜いて試験片とし、ORIENTEC社製TENSILONを用いて、チャック間長30mm、引張速度2mm/分で、初期の弾性率、破断伸度、破断強度を測定した。
[線熱膨張係数(CTE)]
膜厚約10μmのポリイミドフィルムを幅4mmの短冊状に切り取って試験片とし、TMA/SS6100 (エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製)を用い、チャック間長15mm、荷重2g、昇温速度20℃/分で500℃まで昇温した。得られたTMA曲線から、50℃から200℃までの線熱膨張係数を求めた。
[5%重量減少温度]
膜厚約10μmのポリイミドフィルムを試験片とし、TAインスツルメント社製 熱量計測定装置(Q5000IR)を用い、窒素気流中、昇温速度10℃/分で25℃から600℃まで昇温した。得られた重量曲線から、5%重量減少温度を求めた。
[溶解性試験]
膜厚約10μmのポリイミドフィルムを試験片とし、N,N−ジメチルアセトアミドに5分間浸漬させ、目視で変化のなかったものを○、白濁や溶解があったものを×とした。
以下の各例で使用した原材料の略称、純度等は、次のとおりである。
[ジアミン成分]
DABAN: 4,4’−ジアミノベンズアニリド〔純度:99.90%(GC分析)〕
TFMB: 2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン〔純度:99.83%(GC分析)〕
PPD: p−フェニレンジアミン〔純度:99.9%(GC分析)〕
FDA: 9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン
BAPB: 4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル
[テトラカルボン酸成分]
CpODA:ノルボルナン−2−スピロ−α−シクロペンタノン−α’−スピロ−2’’−ノルボルナン−5,5’’,6,6’’−テトラカルボン酸無水物
DNDAxx:(4arH,8acH)−デカヒドロ−1t,4t:5c,8c−ジメタノナフタレン−2t,3t,6c,7c−テトラカルボン酸二無水物〔DNDAxxとしての純度:99.2%(GC分析)〕
s−BPDA:3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
ODPA:4,4’−オキシジフタル酸無水物
[溶媒]
DMAc: N,N−ジメチルアセトアミド
NMP: 1−メチル−2−ピロリドン
表1に実施例、比較例で使用したテトラカルボン酸成分、ジアミン成分の構造式を記す。
Figure 0006516048
〔実施例1〕
窒素ガスで置換した反応容器中にTFMB 2.000g(6.246ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の32.8gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にCpODA 1.600g(4.164ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は2であり、末端はアミノ基である。その溶液にDABAN 1.419g(6.246ミリモル)を入れ、室温で1時間攪拌した。この溶液にCpODA 3.201g(8.327ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から420℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−1に示す。
〔実施例2〕
窒素ガスで置換した反応容器中にTFMB 1.500g(4.684ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の24.7gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にCpODA 1.350g(3.513ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は3であり、末端はアミノ基である。その溶液にDABAN 1.065g(4.684ミリモル)を入れ、室温で1時間攪拌した。この溶液にCpODA 2.251g(5.855ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から420℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−1に示す。
〔実施例3〕
窒素ガスで置換した反応容器中にTFMB 1.500g(4.684ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の24.7gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にCpODA 1.575g(4.099ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は7であり、末端はアミノ基である。その溶液にDABAN 1.065g(4.684ミリモル)を入れ、室温で1時間攪拌した。この溶液にCpODA 2.026g(5.270ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。得られたポリイミド前駆体の対数粘度は0.7dL/gであった。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から420℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−1に示す。
〔実施例4〕
窒素ガスで置換した反応容器中にTFMB 1.500g(4.684ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の24.7gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にCpODA 1.688g(4.391ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は15であり、末端はアミノ基である。その溶液にDABAN 1.065g(4.684ミリモル)を入れ、室温で1時間攪拌した。この溶液にCpODA 1.913g(4.977ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から420℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−1に示す。
〔実施例5〕
窒素ガスで置換した反応容器中にTFMB 1.500g(4.684ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の24.7gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にCpODA 1.764g(4.590ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は49であり、末端はアミノ基である。その溶液にDABAN 1.065g(4.684ミリモル)を入れ、室温で1時間攪拌した。この溶液にCpODA 1.836g(4.778ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。得られたポリイミド前駆体の対数粘度は0.6dL/gであった。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から420℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−1に示す。
〔実施例6〕
窒素ガスで置換した反応容器中にTFMB 1.500g(4.684ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の24.7gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にCpODA 1.799g(4.679ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は999であり、末端はアミノ基である。その溶液にDABAN 1.065g(4.684ミリモル)を入れ、室温で1時間攪拌した。この溶液にCpODA 1.802g(4.689ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から420℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−1に示す。
〔実施例7〕
窒素ガスで置換した反応容器中にCpODA 3.601g(9.368ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の24.7gを加え、50℃で1時間攪拌し、均一な溶液を得た。この溶液にTFMB 1.500g(4.684ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は1であり、末端は酸無水物基である。その溶液にDABAN 1.065g(4.684ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から420℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−1に示す。
〔実施例8〕
窒素ガスで置換した反応容器中にCpODA 3.000g(7.805ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の27.4gを加え、50℃で1時間攪拌し、均一な溶液を得た。この溶液にTFMB 1.666g(5.203ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は2であり、末端は酸無水物基である。その溶液にDABAN 1.183g(5.203ミリモル)を入れ、50℃で5時間撹拌した。その溶液にCpODA 1.00g(2.602ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から420℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−1に示す。
〔実施例9〕
窒素ガスで置換した反応容器中にCpODA 2.500g(6.504ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の30.0gを加え、50℃で1時間攪拌し、均一な溶液を得た。この溶液にTFMB 1.822g(5.691ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は7であり、末端は酸無水物基である。その溶液にDABAN 1.293g(5.691ミリモル)を入れ、50℃で5時間撹拌した。その溶液にCpODA 1.875g(4.878ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から420℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−2に示す。
〔実施例10〕
窒素ガスで置換した反応容器中にCpODA 2.500g(6.504ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の32.1gを加え、50℃で1時間攪拌し、均一な溶液を得た。この溶液にTFMB 1.953g(6.097ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は15であり、末端は酸無水物基である。その溶液にDABAN 1.386g(6.097ミリモル)を入れ、50℃で5時間撹拌した。その溶液にCpODA 2.188g(5.691ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から420℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−2に示す。
〔実施例11〕
窒素ガスで置換した反応容器中にCpODA 2.500g(6.504ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の33.6gを加え、50℃で1時間攪拌し、均一な溶液を得た。この溶液にTFMB 2.041g(6.374ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は49であり、末端は酸無水物基である。その溶液にDABAN 1.449g(6.374ミリモル)を入れ、50℃で5時間撹拌した。その溶液にCpODA 2.40g(6.244ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から420℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−2に示す。
〔実施例12〕
窒素ガスで置換した反応容器中にCpODA 2.500g(6.504ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の34.2gを加え、50℃で1時間攪拌し、均一な溶液を得た。この溶液にTFMB 2.081g(6.497ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は999であり、末端は酸無水物基である。その溶液にDABAN 1.477g(6.497ミリモル)を入れ、50℃で5時間撹拌した。その溶液にCpODA 2.495g(6.491ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から420℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−2に示す。
〔実施例13〕
窒素ガスで置換した反応容器中にTFMB 3.555g(11.101ミリモル)を入れ、NMP 36.1gを加え、室温で1時間攪拌し、均一な溶液を得た。この溶液にCpODA 2.844g(7.399ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、170℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、5時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却した。その溶液を500mlの水に滴下し、固体のイミド化合物TFMB5(仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は2であり、末端はアミノ基である。)を析出させ、回収、減圧乾燥した。得られたTFMB5 1.617g(1.173ミリモル)とDABAN 0.800g(3.520ミリモル)を入れ、DMAcを仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の16.9gを加え、室温で1時間攪拌した。その溶液にCpODA 1.804g(4.693ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。得られたポリイミド前駆体の対数粘度は0.8dL/gであった。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から420℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−2に示す。
〔実施例14〕
窒素ガスで置換した反応容器中にDABAN 0.713g(3.136ミリモル)とTFMB 1.004g(3.136ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の16.5gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にCpODA 2.411g(6.272ミリモル)を徐々に加え、室温で24時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、15分間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液(イミド化率:52%)を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から420℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−2に示す。
〔実施例15〕
窒素ガスで置換した反応容器中にDABAN 0.713g(3.136ミリモル)とTFMB 1.004g(3.136ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の16.5gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にCpODA 2.411g(6.272ミリモル)を徐々に加え、室温で24時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、10分間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液(イミド化率:44%)を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から420℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−2に示す。
〔比較例1〕
窒素ガスで置換した反応容器中にDABAN 0.713g(3.136ミリモル)とTFMB 1.004g(3.136ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の16.5gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にCpODA 2.411g(6.272ミリモル)を徐々に加え、室温で24時間撹拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液(イミド化率:0%)を得た。得られたポリイミド前駆体の対数粘度は0.2dL/gであった。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から420℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−2に示す。
〔参考例1〕
窒素ガスで置換した反応容器中にDABAN 0.713g(3.136ミリモル)とTFMB 1.004g(3.136ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の16.5gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にCpODA 2.411g(6.272ミリモル)を徐々に加え、室温で24時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25ml添加し、30分間トルエンを還流させると、析出物が確認された。その後、室温まで冷却したが、析出物はさらに増え、均一なワニスは得られなかった。
〔実施例16〕
窒素ガスで置換した反応容器中にCpODA 4.502g(11.711ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の29.3gを加え、50℃で1時間攪拌し、均一な溶液を得た。この溶液にTFMB 1.500g(4.684ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は1であり、末端は酸無水物基である。その溶液にDABAN 1.065g(4.684ミリモル)とPPD 0.253g(2.342ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から420℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−3に示す。
〔実施例17〕
窒素ガスで置換した反応容器中にCpODA 4.502g(11.711ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の29.3gを加え、50℃で1時間攪拌し、均一な溶液を得た。この溶液にTFMB 1.500g(4.684ミリモル)とPPD 0.253g(2.342ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は1であり、末端は酸無水物基である。その溶液にDABAN 1.065g(4.684ミリモル)とを入れ、室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から420℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−3に示す。
〔比較例2〕
窒素ガスで置換した反応容器中にDABAN 0.355g(1.561ミリモル)とTFMB 0.50g(1.561ミリモル)とPPD 0.084g(0.781ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の9.8gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にCpODA 1.500g(3.903ミリモル)を徐々に加え、室温で24時間撹拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液(イミド化率:0%)を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から420℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−3に示す。
〔実施例18〕
窒素ガスで置換した反応容器中にTFMB 1.500g(4.684ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の21.6gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にDNDAxx 1.239g(4.099ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は7であり、末端はアミノ基である。その溶液にDABAN 1.065g(4.684ミリモル)を入れ、室温で1時間攪拌した。この溶液にDNDAxx 1.593g(5.270ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から430℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−3に示す。
〔実施例19〕
窒素ガスで置換した反応容器中にTFMB 1.50g(4.684ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の21.6gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にDNDAxx 1.388g(4.591ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は49であり、末端はアミノ基である。その溶液にDABAN 1.065g(4.684ミリモル)を入れ、室温で1時間攪拌した。この溶液にDNDAxx 1.444g(4.778ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から430℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−3に示す。
〔実施例20〕
窒素ガスで置換した反応容器中にDNDAxx 3.776g(12.491ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の28.8gを加え、50℃で1時間攪拌し、均一な溶液を得た。この溶液にTFMB 2.000g(6.246ミリモル)とDABAN 0.568g(2.498ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は1であり、末端は酸無水物基である。その溶液にDABAN 0.852g(3.747ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。得られたポリイミド前駆体の対数粘度は0.8dL/gであった。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から430℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−3に示す。
〔比較例3〕
窒素ガスで置換した反応容器中にDABAN 0.800g(3.520ミリモル)とTFMB 1.127g(3.520ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の16.6gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にDNDAxx 2.128g(7.040ミリモル)を徐々に加え、室温で24時間撹拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液(イミド化率:0%)を得た。得られたポリイミド前駆体の対数粘度は0.6dL/gであった。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から430℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−3に示す。
〔実施例21〕
窒素ガスで置換した反応容器中にDNDAxx 1.773g(5.867ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 15質量%となる量の15.6gを加え、50℃で1時間攪拌し、均一な溶液を得た。この溶液にDABAN 0.400g(1.760ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は1であり、末端は酸無水物基である。その溶液にDABAN 0.267g(1.173ミリモル)とPPD 0.317g(2.933ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から430℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−4に示す。
〔実施例22〕
窒素ガスで置換した反応容器中にDNDAxx 2.130g(7.048ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 10質量%となる量の29.8gを加え、50℃で1時間攪拌し、均一な溶液を得た。この溶液にDABAN 0.801g(3.524ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は1であり、末端は酸無水物基である。その溶液にPPD 0.381g(3.524ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌した。この溶液を減圧濃縮し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から430℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−4に示す。
〔実施例23〕
窒素ガスで置換した反応容器中にDABAN 1.400g(6.160ミリモル)とPPD 0.666g(6.160ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の23.5gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にDNDAxx 3.724g(12.320ミリモル)を徐々に加え、室温で24時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、15分間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液(イミド化率:50%)を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から430℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−4に示す。
〔実施例24〕
窒素ガスで置換した反応容器中にDABAN 1.400g(6.160ミリモル)とPPD 0.666g(6.160ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の23.5gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にDNDAxx 3.724g(12.320ミリモル)を徐々に加え、室温で24時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、20分間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液(イミド化率:69%)を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から430℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−4に示す。
〔比較例4〕
窒素ガスで置換した反応容器中にDABAN 0.800g(3.520ミリモル)とPPD 0.381g(3.520ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の13.4gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にDNDAxx 2.128g(7.040ミリモル)を徐々に加え、室温で24時間撹拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液(イミド化率:0%)を得た。得られたポリイミド前駆体の対数粘度は0.7dL/gであった。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から430℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−4に示す。
〔比較例5〕
窒素ガスで置換した反応容器中にDNDAxx 0.798g(2.640ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 5質量%となる量の23.6gを加え、50℃で1時間攪拌し、均一な溶液を得た。この溶液にPPD 0.029g(0.264ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は1であり、末端は酸無水物基である。その溶液にDABAN 0.300g(1.320ミリモル)とPPD 0.114g(1.056ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌した。この溶液を減圧濃縮し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から430℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−4に示す。
〔比較例6〕
窒素ガスで置換した反応容器中にDNDAxx 2.660g(8.800ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 15質量%となる量の23.4gを加え、50℃で1時間攪拌し、均一な溶液を得た。この溶液にDABAN 0.200g(0.880ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は1であり、末端は酸無水物基である。その溶液にDABAN 0.800g(3.520ミリモル)とPPD 0.476g(4.400ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。得られたポリイミド前駆体の対数粘度は0.5dL/gであった。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から430℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−4に示す。
〔実施例25〕
窒素ガスで置換した反応容器中にDABAN 1.400g(6.160ミリモル)とPPD 0.666g(6.160ミリモル)を入れ、NMPを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の23.5gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にDNDAxx 3.724g(12.320ミリモル)を徐々に加え、室温で24時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、20分間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液(イミド化率:73%)を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から430℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−4に示す。
〔比較例7〕
窒素ガスで置換した反応容器中にDABAN 1.400g(6.160ミリモル)とPPD 0.666g(6.160ミリモル)を入れ、NMPを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の23.5gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にDNDAxx 3.724g(12.320ミリモル)を徐々に加え、室温で24時間撹拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液(イミド化率:0%)を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から430℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−4に示す。
〔実施例26〕
窒素ガスで置換した反応容器中にDNDAxx 3.540g(11.711ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の25.4gを加え、50℃で1時間攪拌し、均一な溶液を得た。この溶液にTFMB 1.500g(4.684ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は1であり、末端は酸無水物基である。その溶液にDABAN 1.065g(4.684ミリモル)とPPD 0.253g(2.342ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から430℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−5に示す。
〔実施例27〕
窒素ガスで置換した反応容器中にDNDAxx 5.542g(18.334ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の36.7gを加え、50℃で1時間攪拌し、均一な溶液を得た。この溶液にTFMB 1.174g(3.667ミリモル)とDABAN 0.500g(2.200ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は1であり、末端は酸無水物基である。その溶液にDABAN 1.167g(5.133ミリモル)とPPD 0.793g(7.333ミリモル)を入れ、室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。得られたポリイミド前駆体の対数粘度は0.6dL/gであった。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から430℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−5に示す。
〔実施例28〕
窒素ガスで置換した反応容器中にTFMB 1.409g(4.400ミリモル)とDABAN 1.000g(4.400ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の40.0gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にDNDAxx 2.657g(8.791ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、イミド化合物を含む溶液を得た。仕込みモノマー量から計算されるこのイミド化合物の重合度(n)は999であり、末端はアミノ基である。その溶液にDABAN 1.000g(4.400ミリモル)とPPD 0.952g(8.800ミリモル)を入れ、室温で5時間攪拌し、DNDAxx 3.993g(13.209ミリモル)室温で24時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。得られたポリイミド前駆体の対数粘度は0.7dL/gであった。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から430℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−5に示す。
〔実施例29〕
窒素ガスで置換した反応容器中にDNDAxx 3.325g(11.000ミリモル)を入れ、DMAcを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の21.3gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にFDA 0.383g(1.100ミリモル)を徐々に加え、50℃で5時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、3時間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、50℃まで冷却した。その溶液にDABAN 1.000g(4.400ミリモル)とPPD 0.595g(5.500ミリモル)を入れ、50℃で10時間攪拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25ml添加し、15分間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。得られたポリイミド前駆体の対数粘度は0.7dL/gであった。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から450℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−5に示す。
〔実施例30〕
窒素ガスで置換した反応容器中にTFMB 3.032g(9.468ミリモル)を入れ、NMPを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 15質量%となる量の32.27gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にs−BPDA 2.786g(9.468ミリモル)を徐々に加え、室温で24時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、15分間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液(イミド化率:50%)を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から410℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−5に示す。
〔比較例8〕
窒素ガスで置換した反応容器中にTFMB 3.032g(9.468ミリモル)を入れ、NMPを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 15質量%となる量の32.27gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にs−BPDA 2.786g(9.468ミリモル)を徐々に加え、室温で24時間撹拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液(イミド化率:0%)を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から410℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−5に示す。
〔実施例31〕
窒素ガスで置換した反応容器中にTFMB 2.000g(6.246ミリモル)とDABAN 1.419g(6.246ミリモル)を入れ、NMPを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の29.18gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にODPA 3.875g(12.491ミリモル)を徐々に加え、室温で24時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、15分間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、均一で粘稠なポリイミド前駆体(イミド化率:47%)溶液を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から410℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−5に示す。
〔比較例9〕
窒素ガスで置換した反応容器中にTFMB 2.000g(6.246ミリモル)とDABAN 1.419g(6.246ミリモル)を入れ、NMPを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の29.18gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にODPA 3.875g(12.491ミリモル)を徐々に加え、室温で24時間撹拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液(イミド化率:0%)を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から410℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−5に示す。
〔実施例32〕
窒素ガスで置換した反応容器中にDABAN 1.818g(8.000ミリモル)とPPD 1.108g(1.000ミリモル)とBAPB 0.368g(1.000ミリモル)を入れ、NMPを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の21.27gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にDNDAxx 3.023g(10.000ミリモル)を徐々に加え、室温で24時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、15分間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、均一で粘稠なポリイミド前駆体(イミド化率:43%)溶液を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から430℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−6に示す。
〔比較例10〕
窒素ガスで置換した反応容器中にDABAN 1.818g(8.000ミリモル)とPPD 1.108g(1.000ミリモル)とBAPB 0.368g(1.000ミリモル)を入れ、NMPを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の21.27gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にDNDAxx 3.023g(10.000ミリモル)を徐々に加え、室温で24時間撹拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液(イミド化率:0%)を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から430℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−6に示す。
〔実施例33〕
窒素ガスで置換した反応容器中にDABAN 1.591g(7.000ミリモル)とPPD 1.108g(1.000ミリモル)とBAPB 0.737g(2.000ミリモル)を入れ、NMPを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が 20質量%となる量の21.83gを加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にDNDAxx 3.023g(10.000ミリモル)を徐々に加え、室温で24時間撹拌した。その後、160℃へ昇温し、トルエンを25mL添加し、15分間トルエンを還流させた後、トルエンを抜き出し、室温まで冷却し、均一で粘稠なポリイミド前駆体(イミド化率:35%)溶液を得た。
PTFE製メンブレンフィルターでろ過したポリイミド前駆体溶液をガラス基板に塗布し、窒素雰囲気下(酸素濃度200ppm以下)、そのままガラス基板上で室温から430℃まで加熱して熱的にイミド化を行い、無色透明なポリイミドフィルム/ガラス積層体を得た。次いで、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後剥離し、乾燥して、膜厚が約10μmのポリイミドフィルムを得た。
このポリイミドフィルムの特性を測定した結果を表2−6に示す。
Figure 0006516048
Figure 0006516048
Figure 0006516048
Figure 0006516048
Figure 0006516048
Figure 0006516048
本発明によって、熱イミド化によって製造され、延伸操作を行うことなく線熱膨張係数が低いポリイミドが得られるポリイミド前駆体を提供することができる。また、本発明によって、線熱膨張係数が低く、耐熱性、耐溶剤性、機械的特性にも優れたポリイミド、さらには透明性にも優れたポリイミドが得られるポリイミド前駆体を提供することができる。
本発明のポリイミド前駆体から得られるポリイミドは、高温まで低線熱膨張係数であって微細な回路の形成が容易であり、TAB用フィルム、電気・電子部品用基板、配線基板として好適に用いることができ、また、電気・電子部品用の絶縁膜や保護膜としても好適に用いることができる。特にテトラカルボン酸成分として脂環式テトラカルボン酸成分を用いた本発明のポリイミド前駆体から得られるポリイミドは、透明性が高く、且つ高温まで低線熱膨張係数であって微細な回路の形成が容易であり、特にディスプレイ用途などの基板を形成するために好適に用いることができる。すなわち、本発明の本実施形態のポリイミドフィルムは、ディスプレイ用途などの無色透明で微細な回路形成可能な透明基板として好適に用いることができる。

Claims (15)

  1. 下記化学式(1)で表される繰り返し単位と、下記化学式(2)で表される繰り返し単位とからなり、
    下記化学式(2)で表される繰り返し単位の含有量が、全繰り返し単位に対して、30モル%以上90モル%以下であり、
    下記化学式(1)および下記化学式(2)中のBの合計量の50モル%以上が、下記化学式(3)で表される2価の基、および/または、下記化学式(4)で表される2価の基の2種以上であり、
    下記化学式(1)および/または下記化学式(2)中のBの一部が、下記化学式(6−1)または(6−2)で表される2価の基であり、
    下記化学式(1)および/または下記化学式(2)中のBの残りの少なくとも一部が、芳香環同士が−O−で連結された複数の芳香環を含む2価の基であり、
    熱イミド化によって製造されたことを特徴とするポリイミド前駆体。
    Figure 0006516048
    (式中、Aは、脂環式テトラカルボン酸からカルボキシル基を除いた4価の基であり、Bは、ジアミンからアミノ基を除いた2価の基であり、ただし、各繰り返し単位に含まれるAおよびBは、同一であっても異なっていてもよい。X、Xはそれぞれ独立に水素、炭素数1〜6のアルキル基、または炭素数3〜9のアルキルシリル基である。)
    Figure 0006516048
    Figure 0006516048
    (式中、mは1〜3の整数を示し、nは0〜3の整数を示す。V、U、Tはそれぞれ独立に水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基よりなる群から選択される1種を示し、Z、Wはそれぞれ独立に直接結合、または 式:−NHCO−、−CONH−、−COO−、−OCO−で表される基よりなる群から選択される1種を示す。)
    Figure 0006516048
  2. 前記化学式(1)および前記化学式(2)中のAが、ノルボルナン−2−スピロ−α−シクロペンタノン−α’−スピロ−2’’−ノルボルナン−5,5’’,6,6’’−テトラカルボン酸または(4arH,8acH)−デカヒドロ−1t,4t:5c,8c−ジメタノナフタレン−2t,3t,6c,7c−テトラカルボン酸からカルボキシル基を除いた4価の基の1種以上であることを特徴とする請求項1に記載のポリイミド前駆体。
  3. 前記芳香環同士が−O−で連結された複数の芳香環を含む2価の基が、4,4’−オキシジアニリン、3,4’−オキシジアニリン、3,3’−オキシジアニリン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、3,3−ビス((アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、ビス((アミノフェノキシ)ジフェニル)スルホン、ビス(4−(4−アミノフェノキシ)ジフェニル)スルホン、ビス(4−(3−アミノフェノキシ)ジフェニル)スルホン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニルからなる群より選ばれるジアミンからアミノ基を除いた2価の基であることを特徴とする請求項1または2に記載のポリイミド前駆体。
  4. 下記化学式(5)で表される構造を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体。
    Figure 0006516048
    (式中、AおよびBは前記と同義であり、nは1〜1000の整数である。)
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体を含むワニス。
  6. 化学イミド化剤を含まないことを特徴とする請求項5に記載のワニス。
  7. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体を製造する方法であって、
    化学イミド化剤を含まない溶媒中で、テトラカルボン酸成分とジアミン成分とを100℃以上に加熱して熱的に反応させて、前記化学式(2)で表される繰り返し単位を含む可溶性のイミド化合物を含む反応溶液を得る工程と、
    得られた反応溶液に、テトラカルボン酸成分および/またはジアミン成分を加えて、100℃未満のイミド化を抑制する条件下で反応を行い、請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体を得る工程と、
    を有することを特徴とする方法。
  8. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体を製造する方法であって、
    化学イミド化剤を含まない溶媒中で、テトラカルボン酸成分とジアミン成分とを100℃以上に加熱して熱的に反応させて、前記化学式(2)で表される繰り返し単位を含む可溶性のイミド化合物を含む反応溶液を得る工程と、
    得られた反応溶液から、前記化学式(2)で表される繰り返し単位を含むイミド化合物を単離する工程と、
    化学イミド化剤を含まない溶媒に、単離した前記化学式(2)で表される繰り返し単位を含むイミド化合物と、テトラカルボン酸成分および/またはジアミン成分とを加えて、100℃未満のイミド化を抑制する条件下で反応を行い、請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体を得る工程と、
    を有することを特徴とする方法。
  9. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体を製造する方法であって、
    化学イミド化剤を含まない溶媒中で、テトラカルボン酸成分とジアミン成分とを100℃未満のイミド化を抑制する条件下で反応させて、前記化学式(1)で表される繰り返し単位を含む(ポリ)アミック酸化合物を含む反応溶液を得る工程と、
    前記化学式(1)で表される繰り返し単位を含む(ポリ)アミック酸化合物を含む反応溶液を100℃以上に加熱して熱的に反応させて、前記化学式(1)で表される繰り返し単位の一部を前記化学式(2)で表される繰り返し単位に変換して、請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体を得る工程と、
    を有することを特徴とする方法。
  10. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体から得られるポリイミド。
  11. 請求項5または6に記載のワニスを加熱処理して得られるポリイミド。
  12. 請求項5または6に記載のワニスを加熱処理して得られるポリイミドフィルム。
  13. 請求項10または11に記載のポリイミドを含むTAB用フィルム、電気・電子部品用基板、配線基板、電気・電子部品用絶縁膜、電気・電子部品用保護膜、ディスプレイ用基板、タッチパネル用基板、または太陽電池用基板。
  14. 基材と、請求項12に記載のポリイミドフィルムとを有する積層体。
  15. さらに導電層を有する請求項14に記載の積層体。
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