JP7376630B2 - 樹脂組成物、硬化物の製造方法、及び硬化物 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1の実施例としては、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパンと、3,3’,4,4’-ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物とを、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート中で反応させて、150℃でイミド化を行うポリイミド樹脂の製造方法が開示されている。
このような製膜状態が不完全なポリイミド膜は外観にも劣るため、安定的に製膜を行うことのできる組成物の開拓が強く望まれていた。
で表される構造単位を有するポリアミック酸(A)と、
分子内に-CO-O-結合を有するカルボニルオキシ化合物(B1)、及び分子内に-CO-O-結合を有さない塩基性含窒素化合物(B2)からなる群より選択される1種以上と、を含む樹脂組成物である。
前記塗膜を70~550℃において加熱する加熱工程と、を含む、硬化物の製造方法である。
本発明の第1の態様である樹脂組成物は、以下の式(a1):
で表される構造単位を有するポリアミック酸(A)と、
分子内に-CO-O-結合を有するカルボニルオキシ化合物(B1)、及び分子内に-CO-O-結合を有さない塩基性含窒素化合物(B2)からなる群より選択される1種以上と、を含む。
ここで、分子内に-CO-O-結合を有するカルボニルオキシ化合物(B1)、及び分子内に-CO-O-結合を有さない塩基性含窒素化合物(B2)(以降、単に「カルボニルオキシ化合物(B1)」又は「塩基性含窒素化合物(B2)」と記すこともある。)が、それぞれポリアミック酸(A)のポリイミド樹脂への変換を促進させる効果を有する。
このため、樹脂組成物を加熱する際に、均一且つ速やかにポリアミック酸(A)のイミド化が進行するので、その結果、硬化物の表面に凹凸、反り、亀裂等が生じにくく、平滑な表面を有し、外観に優れる硬化物を形成することができる。
以上の通り、上記の樹脂組成物は、適切な速度で硬化し、安定的にポリイミド樹脂を含む硬化物を与える。
以下、樹脂組成物に含まれる必須又は任意の成分について説明する。
樹脂組成物は、ポリアミック酸(A)を含む。ポリアミック酸(A)は、樹脂組成物を硬化させた際に生成するポリイミドの前駆体ポリマーである。
ポリアミック酸は、以下の式(a1)で表される構造単位を有する。
以下、ポリアミック酸(A)の製造に用いられる、テトラカルボン酸二無水物と、ジアミン化合物と、ポリアミック酸(A)の製造方法と、について説明する。
式(a1)で表される構造単位を生成させるテトラカルボン酸二無水物は、下記式(a1-1)で表される。
式(a1-1)で表されるテトラカルボン酸二無水物は、後述のジアミン化合物と反応して、式(a1)で表される構造単位を有するポリアミック酸(A)を与える。かかるテトラカルボン酸二無水物は、1種を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。
置換基の好適な例としては、フッ素原子、炭素原子数1~6のアルキル基、炭素原子数1~6のアルコキシ基、炭素原子数1~6のフッ素化アルキル基、炭素原子数1~6のフッ素化アルコキシ基が好ましく、また、式(a1-1)に表される酸無水物基の他にカルボキシ基、カルボン酸エステル基を含んでいてもよい。
置換基がフッ素化アルキル基又はフッ素化アルコキシ基である場合、パーフルオロアルキル基又はパーフルオロアルコキシ基であるのが好ましい。
以上の置換基については、後述の芳香族基が芳香環上に有していてもよい1又は複数の置換基についても同様のことがいえる。
Aを構成する炭素原子数は8以上がより好ましく、12以上がさらに好ましい。また、Aを構成する炭素原子数は40以下がより好ましく、30がさらに好ましい。Aは、脂肪族基であっても、芳香族基であっても、これらの構造を組合せた基であってもよい。Aは、炭素原子、及び水素原子の他に、ハロゲン原子、酸素原子、及び硫黄原子を含んでいてもよい。Aが酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子を含む場合、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子は、含窒素複素環基、-CONH-、-NH-、-N=N-、-CH=N-、-COO-、-O-、-CO-、-SO-、-SO2-、-S-、及び-S-S-から選択される基として、Aに含まれてもよく、-O-、-CO-、-SO-、-SO2-、-S-、及び-S-S-から選択される基として、Aに含まれるのがより好ましい。
なお、式(a2)中のnは、原料化合物の精製が容易である点から、nは5以下が好ましく、3以下がより好ましい。また、式(a1)で表される構造体を与える原料化合物の化学的安定性が優れることから、nは1以上が好ましく、2以上がより好ましい。
式(a2)中のnは、2又は3が特に好ましい。
すなわち、Ra1、Ra2及びRa3は、炭素-炭素の一重結合、炭素-酸素-炭素のエーテル結合又はハロゲン元素(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)を含んでいてもよく、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシトリフルオロフェノキシ)プロパン二無水物や1,4-ビス(3,4-ジカルボキシトリフルオロフェノキシ)ベンゼン二無水物、1,4-ビス(3,4-ジカルボキシトリフルオロフェノキシ)テトラクロロベンゼン二無水物、2,2’,5,5’,6,6’-ヘキサフルオロ-3,3’,4,4’,-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
なお、これらと同じ基本骨格を有するテトラカルボン酸の酸塩化物、エステル化物等も、用いることができる。
ジアミン化合物は、下記式(a3-1)で表されるものを典型的に用いることができる。ジアミン化合物は、1種を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。
H2N-B-NH2・・・(a3-1)
(式(a3-1)中、Bは2価の有機基を表す。)
置換基の好適な例としては、フッ素原子、炭素原子数1~6のアルキル基、炭素原子数1~6のアルコキシ基、炭素原子数1~6のフッ素化アルキル基、炭素原子数1~6のフッ素化アルコキシ基、水酸基が好ましい。
置換基がフッ素化アルキル基又はフッ素化アルコキシ基である場合、パーフルオロアルキル基又はパーフルオロアルコキシ基であるのが好ましい。
Bは、脂肪族基であってもよいが、1以上の芳香環を含む有機基であることが好ましい。
また、Bに含まれる芳香環は、芳香族複素環であってもよい。
Qの例示における、-C6H4-はフェニレン基であり、m-フェニレン基、及びp-フェニレン基が好ましく、p-フェニレン基がより好ましい。また、-C10H6-は、ナフタレンジイル基であり、ナフタレン-1,2-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,3-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、及びナフタレン-2,7-ジイル基が好ましく、ナフタレン-1,4-ジイル基、及びナフタレン-2,6-ジイル基がより好ましい。)
すなわち、芳香族ジアミンとしては、p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、2,4-ジアミノトルエン、4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノ-2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル、3,3’-ジアミノジフェニルスルフォン、4,4’-ジアミノジフェニルスルフォン、4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、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、3,3’-ジアミノジフェニルエーテル、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、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、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルフォン、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルフォン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2-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、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-アミノ-3-メチルフェニル)フルオレン、及び4,4’-[1,4-フェニレンビス(1-メチルエタン-1,1-ジイル)]ジアニリン等が挙げられる。これらの中では、価格、入手容易性等から、p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、2,4-ジアミノトルエン、及び4,4’-ジアミノジフェニルエーテルが好ましい。
式(Si-1)中のR12及びR13における、炭素原子数6~20のアリーレン基としては、耐熱性、残留応力の観点から炭素原子数6~20の芳香族基が好ましく、フェニレン基、ナフチレン基等が挙げられる。
式(Si-1)中のR13、R15、R16、及びR17における炭素原子数3~20のシクロアルキル基としては、耐熱性、残留応力の観点から炭素原子数3~10のシクロアルキル基が好ましく、具体的には、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
式(Si-1)中のR14、R15、R16、及びR17における炭素原子数6~20のアリール基としては、耐熱性、残留応力の観点から炭素原子数6~12のアリール基が好ましく、具体的には、フェニル基、トリル基、ナフチル基等が挙げられる。
式(Si-1)中のR14、R15、R16、及びR17における炭素原子数20以下のアミノ基を含む基としては、アミノ基、置換したアミノ基(例えば、ビス(トリアルキルシリル)アミノ基)等が挙げられる。
式(Si-1)中のR14、R15、R16、及びR17における-O-R18で表される基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、フェノキシ基、トリルオキシ基、ナフチルオキシ基、プロペニルオキシ基(例えば、アリルオキシ基)、及びシクロヘキシルオキシ基等が挙げられる。
中でも、R14、R15、R16、及びR17として、好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、フェニル基である。
式(a1)で表される構造単位を有するポリアミック酸(A)は、典型的には、上述の式(a1-1)で表されるテトラカルボン酸二無水物と、上述の式(a3-1)で表されるジアミン化合物とを溶剤中で反応させて得られるポリマーであり、ジアミン化合物及び/又はテトラカルボン酸二無水物をそれぞれ1種又は2種類以上を用いて得られるポリマーであってもよい。例えば、ジアミン化合物と2種類以上のテトラカルボン酸二無水物を含む混合物とを重縮合して得られるポリマーであってもよい。また、ポリアミック酸(A)は、単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
また、得られるポリミック酸(A)の重量平均分子量は、その用途にあわせて適宜設定すればよいが、例えば5000以上であり、7500以上が好ましく、10000以上がより好ましい。一方、得られるポリミック酸(A)の重量平均分子量は、例えば100000以下であり、80000以下が好ましく、75000以下がより好ましい。
この重量平均分子量は、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物の配合量や、溶媒や反応温度等の反応条件を調整して、上述の値とすればよい。
上記のようにポリアミック酸(A)を含む溶液をそのまま樹脂組成物の調製に用いることもできるし、減圧下に、ポリアミック酸のポリイミド樹脂への変換が生じない程度の低温で、ポリアミック酸(A)の溶液から溶剤の少なくとも一部を除去して得られる、ポリアミック酸のペースト又は固体を樹脂組成物の調製に用いることもできる。
樹脂組成物は、分子内に-CO-O-結合を有するカルボニルオキシ化合物(B1)、及び分子内に-CO-O-結合を有さない塩基性含窒素化合物(B2)からなる群より選択される1種以上を含む。カルボニルオキシ化合物(B1)及び塩基性含窒素化合物(B2)は、それぞれポリアミック酸(A)からのポリイミドの生成を促進させる成分である。
このため、第1の態様にかかる樹脂組成物を用いると、ポリアミック酸(A)が適切な速度でポリイミドに変換され、形状の安定した硬化物を得やすい。
カルボニルオキシ化合物としては、分子内に-CO-O-結合を有する化合物であれば特に限定されない。カルボニルオキシ化合物(B1)は、ポリアミック酸(A)における脱水による閉環を促進させることで、樹脂組成物の硬化を良好に進行させる。
カルボニルオキシ化合物(B1)としては、例えば、カルボン酸、カルボン酸エステル、カルボン酸無水物、カーボネート等が挙げられる。
カルボニルオキシ化合物(B1)は、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
カルボン酸は、脂肪族カルボン酸であっても、芳香族カルボン酸であってもよい。また、カルボン酸は、カルボキシ基を1つ有する1価カルボン酸であってもよく、2つ以上のカルボキシ基を有する多価カルボン酸であってもよい。
また、カルボン酸の炭素原子数は特に限定されないが、1~50が好ましく、1~30がより好ましい。
Rb2がアルキル基である場合もあり、この場合のアルキル基は、上記と同様の基が好ましい。
Rb2が置換基を有してもよい芳香族基である場合もあり、この場合の置換基を有してもよい芳香族基は、上記と同様の基が好ましい。
カルボン酸エステルは、エステル結合を有する化合物であれば特に限定されない。カルボン酸エステルは芳香族基を有していてもよい。
カルボン酸エステルが、多価カルボン酸のエステルである場合、カルボン酸エステルはエステル結合とともにカルボキシ基を有していてもよい。例えば、テレフタル酸モノメチルエステル等もカルボン酸エステルである。
酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n-プロピル、酢酸イソプロピル、酪酸n-ブチル、酢酸イソブチル、酢酸sec-ブチル、酢酸tert-ブチル、酢酸n-ペンチル、酢酸n-ヘキシル、酢酸n-ヘプチル、酢酸n-オクチル、酢酸シクロプロピル、酢酸シクロブチル、酢酸シクロペンチル、酢酸シクロヘキシル、酢酸シクロへプチル、酢酸シクロオクチル、酢酸フェニル、酢酸o-トリル、酢酸m-トリル、酢酸p-トリル、酢酸α-ナフチル、酢酸β-ナフチル、酢酸ベンジル、及び酢酸フェネチル等の酢酸エステル;
プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n-プロピル、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸n-ブチル、プロピオン酸イソブチル、プロピオン酸sec-ブチル、プロピオン酸tert-ブチル、プロピオン酸n-ペンチル、プロピオン酸n-ヘキシル、プロピオン酸n-ヘプチル、プロピオン酸n-オクチル、プロピオン酸シクロプロピル、プロピオン酸シクロブチル、プロピオン酸シクロペンチル、プロピオン酸シクロヘキシル、プロピオン酸シクロへプチル、プロピオン酸シクロオクチル、プロピオン酸フェニル、プロピオン酸o-トリル、プロピオン酸m-トリル、プロピオン酸p-トリル、プロピオン酸α-ナフチル、プロピオン酸β-ナフチル、プロピオン酸ベンジル、及びプロピオン酸フェネチル等のプロピオン酸エステル;
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸sec-ブチル、アクリル酸tert-ブチル、アクリル酸n-ペンチル、アクリル酸n-ヘキシル、アクリルn-ヘプチル、アクリル酸n-オクチル、アクリル酸シクロプロピル、アクリル酸シクロブチル、アクリル酸シクロペンチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸シクロへプチル、アクリル酸シクロオクチル、アクリル酸フェニル、アクリル酸o-トリル、アクリル酸m-トリル、アクリル酸p-トリル、アクリル酸α-ナフチル、アクリル酸β-ナフチル、アクリル酸ベンジル、及びアクリル酸フェネチル等のアクリル酸エステル;
メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸sec-ブチル、メタクリル酸tert-ブチル、メタクリル酸n-ペンチル、メタクリル酸n-ヘキシル、メタクリルn-ヘプチル、メタクリル酸n-オクチル、メタクリル酸シクロプロピル、メタクリル酸シクロブチル、メタクリル酸シクロペンチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロへプチル、メタクリル酸シクロオクチル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸o-トリル、メタクリル酸m-トリル、メタクリル酸p-トリル、メタクリル酸α-ナフチル、メタクリル酸β-ナフチル、メタクリル酸ベンジル、及びメタクリル酸フェネチル等のメタクリル酸エステル;
安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸n-プロピル、安息香酸イソプロピル、安息香酸n-ブチル、安息香酸イソブチル、安息香酸sec-ブチル、安息香酸tert-ブチル、安息香酸n-ペンチル、安息香酸n-ヘキシル、安息香酸n-ヘプチル、安息香酸n-オクチル、安息香酸シクロプロピル、安息香酸シクロブチル、安息香酸シクロペンチル、安息香酸シクロヘキシル、安息香酸シクロへプチル、安息香酸シクロオクチル、安息香酸フェニル、安息香酸o-トリル、安息香酸m-トリル、安息香酸p-トリル、安息香酸α-ナフチル、安息香酸β-ナフチル、安息香酸ベンジル、及び安息香酸フェネチル等の安息香酸エステル;
テレフタル酸ジメチル、テレフタル酸ジエチル、テレフタル酸ジn-プロピル、テレフタル酸ジイソプロピル、テレフタル酸ジn-ブチル、テレフタル酸ジイソブチル、テレフタル酸ジsec-ブチル、テレフタル酸ジtert-ブチル、テレフタル酸ジn-ペンチル、テレフタル酸ジn-ヘキシル、テレフタル酸ジn-ヘプチル、テレフタル酸ジn-オクチル、テレフタル酸ジシクロプロピル、テレフタル酸ジシクロブチル、テレフタル酸ジシクロペンチル、テレフタル酸ジシクロヘキシル、テレフタル酸ジシクロへプチル、テレフタル酸ジシクロオクチル、テレフタル酸ジフェニル、テレフタル酸ジo-トリル、テレフタル酸ジm-トリル、テレフタル酸ジp-トリル、テレフタル酸ジα-ナフチル、テレフタル酸ジβ-ナフチル、テレフタル酸ジベンジル、及びテレフタル酸ジフェネチル等のテレフタル酸ジエステル;
エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールモノプロピオネート、エチレングリコールモノブタノエート、エチレングリコールモノペンタノエート、エチレングリコールモノベンゾエート、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールジプロピオネート、エチレングリコールジブタノエート、エチレングリコールジペンタノエート、及びエチレングリコールジベンゾエート等のエチレングリコールエステル;
ジエチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノプロピオネート、ジエチレングリコールモノブタノエート、ジエチレングリコールモノペンタノエート、ジエチレングリコールモノベンゾエート、ジエチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジプロピオネート、ジエチレングリコールジブタノエート、ジエチレングリコールジペンタノエート、及びジエチレングリコールジベンゾエート等のエジチレングリコールエステル;
プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノプロピオネート、プロピレングリコールモノブタノエート、プロピレングリコールモノペンタノエート、プロピレングリコールモノベンゾエート、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジプロピオネート、プロピレングリコールジブタノエート、プロピレングリコールジペンタノエート、及びプロピレングリコールジベンゾエート等のプロピレングリコールエステル;
ジプロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコールモノプロピオネート、ジプロピレングリコールモノブタノエート、ジプロピレングリコールモノペンタノエート、ジプロピレングリコールモノベンゾエート、ジプロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールジプロピオネート、ジプロピレングリコールジブタノエート、ジプロピレングリコールジペンタノエート、及びジプロピレングリコールジベンゾエート等のジプロピレングリコールエステル;
が挙げられる。
カルボン酸無水物は、カルボン酸無水物基(-CO-O-CO-)を有する化合物であれば特に限定されない。
カルボン酸無水物の好適な例としては、無水酢酸、プロピオン酸無水物、ブタン酸無水物、安息香酸無水物、フタル酸無水物、ナフタル酸無水物、コハク酸無水物、ヘット酸無水物、ハイミック酸無水物、マレイン酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドラフタル酸無水物、テトラブロモフタル酸無水物、テトラクロロフタル酸無水物、トリメリット酸無水物、ピロメリット酸無水物、ベンゾフェノテトラカルボン酸無水物、2,3,6,7-ナフタリンテトラカルボン酸二無水物、及び5-(2,5-オキソテトラヒドロフリル)-3-メチル-3-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸無水物、及びスチレン無水マレイン酸共重合体等が挙げられる。
カーボネートは、カーボネート結合(-O-CO-O-)を有する化合物であれば特に限定されない。カーボネートは、ジメチルカーボネートのような鎖状カーボネートであっても、エチレンカーボネートのように環状カーボネートであってもよい。
カーボネート化合物の好適な具体例としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジn-プロピルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、ジフェニルカーボネート、エチレンカーボネート、及びプロピレンカーボネート等が挙げられる。
で表される化合物が特に好ましい。
Rb9がアルキル基である場合、当該アルキル基は、上述した式(b1-1)におけるRb0のアルキル基と同様である。
また、本実施形態においては、ポリアミック酸(A)を適切な速度でポリイミドに導くことができる点から、Rb9が水素原子であることがとりわけ好ましい。
塩基性含窒素化合物(B2)は、窒素原子を含み、ブレンステッドの定義における塩基性を示す化合物であれば特に限定されない。
これらは置換基を有していてもよく、好ましい置換基としては、アミノ基、アミノアルキル基、アルキルアミノ基、アミノアリール基、アリールアミノ基、アルキル基、アルコキシ基、アシル基、アシルオキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ニトロ基、水酸基、シアノ基等が挙げられる。
式(b2-1)中のRb10、Rb11、及びRb12における有機基は、式(b1-1)における有機基と同様である。
Rb10、Rb11、及びRb12としては、水素原子、炭素原子数1~12のアルキル基、炭素原子数1~12のアリール基、炭素原子数1~12のアルコキシ基、及びハロゲン原子が好ましく、水素原子がより好ましい。
また、カルボニルオキシ化合物(B1)と、塩基性含窒素化合物(B2)とを併用する場合、カルボニルオキシ化合物(B1)の質量WB1と、塩基性含窒素化合物(B2)の質量WB2との比率WB1/WB2は、1/99~99/1が好ましく、5/95~95/5がより好ましく、15/85~85/15が特に好ましい。
樹脂組成物は、塗布性の点で溶剤(S)を含有するのが好ましい。樹脂組成物は、固体を含むペーストであってもよく、溶液であってもよいが、溶液であるのが好ましい。溶剤(S)は単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
溶剤(S)の種類は、本発明の目的を阻害しない範囲で、特に限定されない。好適な溶剤(S)の例は、上述のテトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物との反応に用いられる溶剤の例と同様である。
また、溶剤(S)は、ポリエチレングリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、及びジプロピレングリコール等のアルコール系溶剤を含んでいてもよい。溶剤(S)が、アルコール系溶剤を含む場合、耐熱性に優れる硬化物を形成しやすい。
樹脂組成物は、本発明の目的を阻害しない範囲で、上記成分以外にその他の成分を含んでいてもよい。その他の成分の例としては、界面活性剤、可塑剤、粘度調整剤、消泡剤、及び着色剤等が挙げられる。
第2の態様にかかる硬化物の製造方法は、
第1の態様にかかる樹脂組成物を基材上に塗布して塗膜を形成する塗膜形成工程、及び、
塗膜を、70~550℃において加熱する加熱工程を含む。
かかる方法においては、第1の態様にかかる樹脂組成物を用いて塗膜を形成しているため、ポリイミドを含む硬化物が安定的に生成する。
その結果、凹凸や反りや亀裂の少ない平滑な表面を有し、外観に優れる硬化物が得られる。
形成工程では、第1の態様にかかる樹脂組成物を基材の表面に塗布して、塗膜を形成する。塗布方法としては、例えば、ディッピング法、スプレー法、バーコート法、ロールコート法、スピンコート法、カーテンコート法等が挙げられる。
塗布後には、塗膜からの脱気や、溶剤(S)の除去を促す目的で、塗膜を減圧雰囲気においてもよい。減圧雰囲気の真空度は特に限定されないが、300Pa以下が好ましく、150Pa以下がより好ましく、100Pa以下がさらに好ましい。
塗膜の厚さは、特に限定されない。典型的には、塗膜の厚さは、2~100μmが好ましく、3~50μmがより好ましい。塗膜の厚さは、塗布方法や樹脂組成物の固形分濃度や粘度を調節することにより、適宜制御することができる。
また、塗膜の加熱を低温で行う場合には、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリブチレンテレフタレート(PBT)等の樹脂からなる耐熱性の低い基材を用いることもできる。
塗膜形成工程において形成された塗膜は、加熱工程において70~550℃で加熱される。
また、塗膜の加熱を高温で行う場合、多量のエネルギーの消費や、高温での処理設備の経時劣化が促進される場合があるため、塗膜の加熱をこれより低い温度で行うことも好ましい態様である。
また、ポリイミドの黄色度を低減させる観点や、より円滑にポリアミック酸(A)からポリイミドに変換する観点から、加熱時の雰囲気(酸素濃度等のガス組成)を調整したり、加熱時あるいは加熱前後に減圧工程を組み合わせることもできる。
撹拌機、撹拌羽根、還流冷却機、窒素ガス導入管を備えたセパラブルフラスコに、以下に示される構造のテトラカルボン酸二無水物と、N-メチル-2-ピロリドンとを仕込み、窒素ガス導入管よりフラスコ内に窒素を導入し、フラスコ内を窒素雰囲気とした。次いで、フラスコを氷浴に浸し、内容物を撹拌しながら、p-フェニレンジアミンのN-メチル-2-ピロリドン溶液を、テトラカルボン酸二無水物に対して1.0モル量、徐々に滴下した。
滴下終了後、50℃で20時間、反応させてポリアミック酸(A)を含む溶液を得た。なお、以下に示される構造のテトラカルボン酸二無水物は、国際公開第2011/099518号の合成例1、実施例1及び実施例2に記載された方法に従って調製しており、また、ここでの溶液の調製は得られるポリアミック酸(A)の固形分濃度が、15質量%となるように調整した。
このようにして得られたポリアミック酸(A)の溶液に対して、実施例1-3では、表1に示される添加剤を加えて樹脂組成物とした。表1において括弧内に示される値(質量%)はポリアミック酸(A)量に対する、添加剤の割合である。
一方、比較例1では、上で得られたポリアミック酸(A)の溶液に対し、何も添加剤を加えなかった。
なお、p-メトキシ桂皮酸は東京化成工業株式会社製、イミダゾールはキシダ化学株式会社製のものを用いた。
このようにして得られた各種樹脂組成物について、以下に従い、製膜性の評価を行った。すなわち、まず、各樹脂組成物をガラス基材上に塗布し、13Paまで減圧した。いったん常圧に戻した後、Air条件下80℃において10分間加熱し、次いで、酸素濃度100ppmの条件下360℃において30分間加熱して膜厚15μmの硬化物を得た。
このようにして得られた硬化物について、目視にて、形状よく製膜されているか観察した。なお、評価は以下の基準に基づいて行った。
◎:目視で確認して、荒れが観察されない。
○:概ね平滑な膜となったが、縁の部分に反りが観察された。
△:膜の一部に亀裂が入っていることが観察された。
×:膜のいたるところに亀裂が入っていることが観察された。
Claims (7)
- 請求項2に記載の樹脂組成物であって、
前記式(b1)におけるRb9が水素原子である、樹脂組成物。 - 請求項1に記載の樹脂組成物であって、
前記カルボニルオキシ化合物(B1)として、下記式(b1-2):
で表される化合物を含む、樹脂組成物。 - 請求項1~4のいずれか1項に記載の樹脂組成物であって、
前記塩基性含窒素化合物(B2)としてイミダゾール化合物を含む、樹脂組成物。 - 請求項1~5のいずれか1項に記載の樹脂組成物を基材上に塗布して塗膜を形成する塗膜形成工程、及び、
前記塗膜を、70~550℃において加熱する加熱工程を含む、硬化物の製造方法。 - 請求項1~5のいずれか1項に記載の樹脂組成物を硬化してなる硬化物。
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