JP7061199B2 - 向上した熱伝導度を有するグラファイトシート用ポリイミドフィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
有機溶媒、ジアミン単量体及び二無水物単量体を混合することによってポリアミック酸溶液を製造する段階、
前記ポリアミック酸溶液に脱水剤、イミド化剤及び触媒を投入することによって前駆体組成物を製造する段階、
前記前駆体組成物を支持体にキャスティングして乾燥させることによってゲルフィルムを製造する乾燥段階、及び、
前記ゲルフィルムを熱処理することによってポリイミドフィルムを形成するイミド化段階、を含んでもよく、
このとき、前記触媒は、線形構造の第1触媒及び環構造の第2触媒を含み、前記第2触媒の含量は、前記第1触媒及び第2触媒の総量を基準にして10モル%~30モル%であってもよい。
[前駆体組成物の製造]
0.5Lの反応器に、窒素雰囲気下で有機溶媒としてジメチルホルムアミド404.8gを投入した。
以上のように製造された前駆体組成物を、厚さ50μmのポリイミドフィルムの収得が可能な推定値重量である70gでステンレス製のエンドレスベルトに塗布し、110℃で4分間熱風で乾燥させることによってゲルフィルムを製造した。
以上のように製造されたゲルフィルムをエンドレスベルトから剥離した後、これをテンターに固定させた。次に、ゲルフィルムが固定されたテンターを真空オーブンに入れ、500℃で4分間加熱することによってイミド化を完了した。その後、温度を徐々に下げ、テンターから分離することによってポリイミドフィルムを収得した。
ジメチルホルムアミドとN-メチル-2-ピロリドンの含量を表1のように変更したことを除いては、実施例1と同一の方法でポリイミドフィルムを製造した。
熱風でゲルフィルムを乾燥させる温度を表1のように変更したことを除いては、実施例1と同一の方法でポリイミドフィルムを製造した。
真空オーブンでゲルフィルムをイミド化させる温度を表1のように変更したことを除いては、実施例1と同一の方法でポリイミドフィルムを製造した。
N-メチル-2-ピロリドンを溶媒として含まず、ジメチルホルムアミドの含量を増加させたことを除いては、実施例1と同一の方法でポリイミドフィルムを製造した。
ジメチルホルムアミドとN-メチル-2-ピロリドンの含量を表1のように変更したことを除いては、実施例1と同一の方法でポリイミドフィルムを製造した。
熱風でゲルフィルムを乾燥させる温度を表1のように変更したことを除いては、実施例1と同一の方法でポリイミドフィルムを製造した。
真空オーブンでゲルフィルムをイミド化させる温度を表1のように変更したことを除いては、実施例1と同一の方法でポリイミドフィルムを製造した。
ジメチルホルムアミドとN-メチル-2-ピロリドンの含量、乾燥温度及びイミド化温度を表1のように変更したことを除いては、実施例1と同一の方法でポリイミドフィルムを製造した。
実施例1~実施例5及び比較例1~比較例13で製造されたポリイミドフィルムを黒鉛板間に挟み、炭化が可能な高温炉を用いて窒素気体下で1℃/分の速度で1,200℃まで昇温させて約2時間維持(炭化)させた。続いて、超高温炉を用いてアルゴン気体下で20℃/分の昇温速度で2,800℃まで昇温させて8時間維持(黒鉛化)させた後、これを冷却することによってグラファイトシートを得た。
実施例1~実施例9及び比較例1~比較例13でそれぞれ製造したポリイミドフィルムに対して、Instron 5564モデルを用いてASTM D 882方法でモジュラスを測定し、その結果を下記の表3に示した。
(付記1)
グラファイトシート用ポリイミドフィルムの製造方法であって、
有機溶媒、ジアミン単量体及び二無水物単量体を混合することによってポリアミック酸溶液を製造する段階;
前記ポリアミック酸溶液に脱水剤、イミド化剤及び触媒を投入することによって前駆体組成物を製造する段階;
前記前駆体組成物を支持体にキャスティングして乾燥させることによってゲルフィルムを製造する段階;及び
前記ゲルフィルムを熱処理することによってポリイミドフィルムを形成するイミド化段階;を含み、
前記触媒は、線形構造の第1触媒及び環構造の第2触媒を含み、
前記第2触媒の含量は、前記第1触媒及び第2触媒の総量を基準にして10モル%~30モル%であるポリイミドフィルムの製造方法。
前記第1触媒及び前記第2触媒の総投入量は、前記ポリアミック酸溶液のうちアミック酸基1モルを基準にして1.5モル比~4.5モル比で混合される、付記1に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
前記ポリアミック酸溶液のうちアミック酸基1モルを基準にして、前記脱水剤は1.5モル~4.5モル投入され、前記イミド化剤は0.15モル~0.6モル投入される、付記1に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
前記イミド化段階において、ゲルフィルムを500℃~600℃で熱処理する、付記1に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
前記乾燥段階において、キャスティングされた前駆体組成物を100℃~130℃で乾燥させる、付記1に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
前記第1触媒は、ジメチルアセトアミド(DMAc)、N,N-ジエチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド(DMF)及びジエチルホルムアミド(DEF)からなる群から選ばれる一つ以上である、付記1に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
前記第1触媒はジメチルホルムアミドである、付記6に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
前記第2触媒はN-メチル-2-ピロリドンである、付記1に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
前記脱水剤は、酢酸無水物、プロピオン酸無水物及び乳酸無水物からなる群から選ばれる一つ以上である、付記1に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
前記イミド化剤は、β-ピコリン、キノリン、イソキノリン及びピリジンからなる群から選ばれる一つ以上である、付記1に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
前記前駆体組成物は、ポリアミック酸の重量を基準にして2,000ppm~5,000ppmの平均粒径が1.0μm~5.0μmであるフィラーをさらに含む、付記1に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
前記フィラーは、第2リン酸カルシウム、硫酸バリウム及び炭酸カルシウムからなる群から選ばれる一つ以上である、付記11に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
付記1に係る製造方法で製造されるポリイミドフィルム。
付記13に係るポリイミドフィルムを炭化及び/又は黒鉛化させることによって製造されるグラファイトシート。
前記グラファイトシートは、18μm~60μmの厚さを有し、熱伝導度が1,600W/(m・K)以上である、付記14に記載のグラファイトシート。
付記14に係るグラファイトシートを含む電子装置。
Claims (10)
- グラファイトシート用ポリイミドフィルムの製造方法であって、
有機溶媒、ジアミン単量体及び二無水物単量体を混合することによってポリアミック酸溶液を製造する段階;
前記ポリアミック酸溶液に脱水剤、イミド化剤及び触媒を投入することによって前駆体組成物を製造する段階;
前記前駆体組成物を支持体にキャスティングして、前記キャスティングされた前駆体組成物を100℃~130℃で乾燥させることによってゲルフィルムを製造する乾燥段階;及び
前記ゲルフィルムを500℃~600℃で熱処理することによってポリイミドフィルムを形成するイミド化段階;を含み、
前記触媒は、線形構造の第1触媒及び環構造の第2触媒を含み、
前記第2触媒の含量は、前記第1触媒及び第2触媒の総量を基準にして10モル%~30モル%であるポリイミドフィルムの製造方法。 - 前記第1触媒及び前記第2触媒の総投入量は、前記ポリアミック酸溶液のうちアミック酸基1モルを基準にして1.5モル比~4.5モル比で混合される、請求項1に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
- 前記ポリアミック酸溶液のうちアミック酸基1モルを基準にして、前記脱水剤は1.5モル~4.5モル投入され、前記イミド化剤は0.15モル~0.6モル投入される、請求項1に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
- 前記第1触媒は、ジメチルアセトアミド(DMAc)、N,N-ジエチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド(DMF)及びジエチルホルムアミド(DEF)からなる群から選ばれる一つ以上である、請求項1に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
- 前記第1触媒はジメチルホルムアミドである、請求項4に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
- 前記第2触媒はN-メチル-2-ピロリドンである、請求項1に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
- 前記脱水剤は、酢酸無水物、プロピオン酸無水物及び乳酸無水物からなる群から選ばれる一つ以上である、請求項1に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
- 前記イミド化剤は、β-ピコリン、キノリン、イソキノリン及びピリジンからなる群から選ばれる一つ以上である、請求項1に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
- 前記前駆体組成物は、ポリアミック酸の重量を基準にして2,000ppm~5,000ppmの平均粒径が1.0μm~5.0μmであるフィラーをさらに含む、請求項1に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
- 前記フィラーは、第2リン酸カルシウム、硫酸バリウム及び炭酸カルシウムからなる群から選ばれる一つ以上である、請求項9に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
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