JP7390155B2 - 成形体及び該成形体からなる基板 - Google Patents
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Description
[1]フッ素含有ポリイミド系樹脂(A)と、前記樹脂(A)とは異なる樹脂(B)を含む樹脂組成物から成形された成形体であって、樹脂(A)及び樹脂(B)の誘電正接が以下の式(1)を満たす成形体。
樹脂(A)の誘電正接>樹脂(B)の誘電正接 (1)
[2]樹脂(B)の1GHzにおける誘電正接が0.01以下である[1]記載の成形体。
[3]樹脂(B)が、液晶ポリエステル、テトラフルオロエチレン系樹脂及びビスマレイミド系樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂である[1]又は[2]に記載の成形体。
[4]樹脂(A)におけるフッ素含有量が、樹脂(A)に対して10~50質量%である[1]~[3]のいずれかに記載の成形体。
[5]樹脂(A)の含有量が、樹脂組成物の質量に対して、10~90質量%であり、樹脂(B)の含有量が、樹脂組成物の質量に対して、90~10質量%である、[1]~[4]のいずれかに記載の成形体。
[6]更に非プロトン性有機溶媒を含む[1]~[5]のいずれかに記載の成形体。
[7]前記非プロトン性有機溶媒が、アミド系溶媒及びラクトン系溶媒からなる群から選ばれる少なくとも1種である[6]に記載の成形体。
[8]前記非プロトン性有機溶媒の含有量が、樹脂組成物に対して、0.001~10質量%である、[6]又は[7]に記載の成形体
[9]前記非プロトン性有機溶媒の含有量が、樹脂組成物に対して、50~95質量%である、[6]又は[7]に記載の成形体。
[10][1]~[9]のいずれかに記載の成形体からなる基板。
樹脂(A)の誘電正接>樹脂(B)の誘電正接 (1)
樹脂(A)の誘電正接>樹脂(B)の誘電正接 (1)
本発明の成形体に用いられる樹脂組成物を構成するフッ素含有ポリイミド系樹脂は、具体的にはフッ素を含有するポリイミド及びフッ素を含有するポリアミドイミドが挙げられる。本発明のフッ素含有ポリイミド系樹脂におけるフッ素原子の含有率は、該フッ素含有ポリイミド系樹脂の質量を基準として、好ましくは10~50質量%、より好ましくは10~40質量%、さらに好ましくは15~35質量%、さらにより好ましくは15~30質量%である。フッ素原子の含有率が前記の範囲にあると、フッ素含有ポリイミド系樹脂の高分子量化が容易になる傾向があり、またフッ素含有ポリイミド系樹脂の吸水率や溶媒溶解性などが良好になる傾向がある。フッ素原子は、含フッ素置換基を有する原料を用いることにより導入され、その含有量は、原料中のフッ素原子の構成割合及び樹脂を構成する繰り返し単位を導く原料の使用割合により調整することができる。
G2としては、式(20)、式(21)、式(22)、式(23)、式(24)、式(25)、式(26)、式(27)、式(28)又は式(29)で表される基の結合手のいずれか1つが水素原子に置き換わった基並びに3価の炭素数6以下の鎖式炭化水素基が例示される。式中のZの例は、Gに関する記述におけるZの例と同じである。
本発明の成形体に用いられる樹脂組成物は、上記フッ素含有ポリイミド系樹脂(A)と、前記樹脂(A)とは異なる樹脂(B)を含み、樹脂(A)及び樹脂(B)の誘電正接が以下の式(1)を満たす。
樹脂(A)の誘電正接>樹脂(B)の誘電正接 (1)
樹脂(B)の1GHzにおける誘電正接は、好ましくは0.01以下である。
誘電正接は、種々の測定機で測定できるが、例えばHP4291A RFインピーダンス/マテリアル・アナライザ(HP社製)を用いて、測定温度23℃、周波数1GHzで測定することができる。本発明において、樹脂(B)の誘電正接が前記の範囲にあると、樹脂組成物から得られた成形体にも低い誘電正接が得られる。
(2)-CO-Ar2-CO-
(3)-X-Ar3-Y-
(Ar4及びAr5は、互いに独立に、フェニレン基又はナフチレン基を表す。Tは、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又はアルキリデン基を表す。)
本発明の成形体に用いられる樹脂組成物は、上記フッ素含有ポリイミド系樹脂(A)と樹脂(B)とを含む。樹脂(A)と樹脂(B)の混合には、両樹脂を溶媒により溶液化して混合する溶液混合や、片方の樹脂を溶媒に溶解し、もう一方をその溶液に分散させる方法、両樹脂を溶融して混練する溶融混練する方法などが存在する。
本発明において、成形体に用いられる樹脂組成物は、必要に応じて無機粒子等のフィラー(C)をさらに含有していてもよい。フィラーは本発明における樹脂組成物の誘電正接に悪影響を与えないように、金属を含まないものが好ましい。フィラーとしては、例えば、ミルドガラスファイバー、チョップドガラスファイバー等のガラス繊維、チタン酸カリウムウイスカー、アルミナウイスカ、ホウ酸アルミニウムウイスカ、炭化ケイ素ウイスカ、窒化ケイ素ウイスカ等の金属又は非金属系ウイスカ類、ガラスビーズ、中空ガラス球、ガラス粉末、マイカ、タルク、クレー、シリカ、アルミナ、チタン酸カリウム、ウォラスナイト、炭酸カルシウム(重質、軽質、膠質等)、炭酸マグネシウム、塩基性炭酸マグネシウム、硫酸ソーダ、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、亜硫酸カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ砂、ケイ石、石英、アスベスト、シリカアルミナ繊維、アルミナ繊維、石膏繊維、炭素繊維、ケイソウ土、ベントナイト、セリサイト、シラス等が挙げられ、必要に応じてそれらの2種以上を用いることもできる。中でも、シリカ、アルミナ、酸化チタンが好ましく用いられる。樹脂組成物の安定性、無機材料の分散性の観点から、好ましくはシリカ粒子が挙げられる。
本発明の成形体の形成に用いられる樹脂組成物は、以上説明した成分に加えて、他の成分をさらに含有していてもよい。他の成分としては、例えば、酸化防止剤、離型剤、光安定剤、ブルーイング剤、難燃剤、滑剤及びレベリング剤が挙げられる。
本発明の成形体は、上記の樹脂組成物を通常の成形方法、例えば、溶融押出成形法、溶液流延製膜法又は射出成形法などにより、製造してされ得る。成形体の製造方法のうち、溶融押出成形法、溶液流延製膜法により樹脂組成物を成形して成形体を製造することが好ましい。より好ましい実施態様は、溶液流延製膜法である。本発明において、成形体は種々の立体的形状を持った成形体または平板フィルム状の成形体等が挙げられるが、屈曲性の観点からフィルム状の成形体が好ましい。
(a)上記フッ素含有ポリイミド系樹脂(A)及び樹脂(B)、ならびに溶媒を少なくとも含有するワニスを支持体上に塗布し、乾燥させ、塗膜を形成させる工程、
(b)支持体から塗膜を剥離する工程、
(c)剥離した塗膜を加熱し、フィルム(成形体)を得る工程
<ポリイミド系樹脂の分子量(重量平均分子量)>
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定は、(株)島津製作所製の液体クロマトグラフLC-10ATvpを用いて行った。
(1)前処理方法
試料をγ-ブチロラクトン(GBL)に溶解させて20質量%溶液とした後、ジメチルホルムアミド(DMF)溶離液にて100倍に希釈し、0.45μmメンブランフィルターろ過したものを測定溶液とした。
(2)測定条件
カラム:TSKgel SuperAWM-H×2+SuperAW2500×1(6.0mm I.D.×150mm×3本)
溶離液:DMF(10mmol/Lの臭化リチウム添加)
流量:0.6mL/分
検出器:RI検出器
カラム温度:40℃
注入量:20μL
分子量標準:標準ポリスチレン
イミド化率は、1H-NMR測定により以下のようにして求めた。
(1)前処理方法
ポリイミド系樹脂を含む光学フィルムを重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO-d6)に溶解させて2質量%溶液としたものを測定試料とした。
(2)測定条件
測定装置:JEOL製 400MHz NMR装置 JNM-ECZ400S/L1
標準物質:DMSO-d6(2.5ppm)
試料温度:室温
積算回数:256回
緩和時間:5秒
(3)イミド化率解析方法
(ポリイミド樹脂のイミド化率)
ポリイミド樹脂を含む測定試料で得られた1H-NMRスペクトルにおいて、観測されたベンゼンプロトンのうちイミド化前後で変化しない構造に由来するベンゼンプロトンAの積分値をIntAとした。また、観測されたポリイミド樹脂中に残存するアミック酸構造に由来するアミドプロトンの積分値をIntBとした。これらの積分値から以下の式に基づいてポリイミド樹脂のイミド化率を求めた。
イミド化率(%)=100×(1-IntB/IntA)
ポリアミドイミド樹脂を含む測定試料で得られた1H-NMRスペクトルにおいて、観測されたベンゼンプロトンのうちイミド化前後で変化しない構造に由来し、ポリアミドイミド樹脂中に残存するアミック酸構造に由来する構造に影響を受けないベンゼンプロトンCの積分値をIntCとした。また、観測されたベンゼンプロトンのうちイミド化前後で変化しない構造に由来し、ポリアミドイミド樹脂中に残存するアミック酸構造に由来する構造に影響を受けるベンゼンプロトンDの積分値をIntDとした。得られたIntC及びIntDから以下の式によりβ値を求めた。
β=IntD/IntC
次に、複数のポリアミドイミド樹脂について上記式のβ値及び上記式のポリイミド樹脂のイミド化率を求め、これらの結果から以下の相関式を得た。
イミド化率(%)=k×β+100
上記相関式中、kは定数である。
βを相関式に代入してポリアミドイミド樹脂のイミド化率(%)を得た。
(株)ミツトヨ製ID-C112XBSを用いて、10点以上のフィルムの厚さを測定し、その平均値を算出した。
TG-DTA(SII(株)製 EXSTAR6000 TG/DTA6300)を用いて、実施例及び比較例で得られたフィルムを30℃から120℃まで昇温し、120℃で5分間保持し、その後5℃/分の昇温速度で400℃まで昇温した。120℃におけるフィルムの質量に対する120℃から250℃でのフィルムの質量減少の比を、溶媒の含有量(残存溶媒量と称する)として算出した。
測定装置としてvector network analyzer N5227A(キーサイト・テクノロジー(株)製)を用いて、1GHz及び10GHzの誘電率及び誘電正接を測定した。測定の詳細は以下の通りである。
試験片寸法:
1GHz;100mm×120mm
10GHz;100mm×60mm
共振器の形状:
1GHz;内径 229mm、高さ40mmの円筒
10GHz;内径 42mm、高さ30mmの円筒
使用モード:
1GHz;TM010モード
10GHz;TE011モード
前処理:C 90h22±1℃/60±5%RH
試験環境:室温(22℃/55%RH)
屈曲性については、R=1mmのマンドレル棒を用いて、100mm×200mmにカットしたフィルムを棒に10回巻き付けた後、目視にてクラックや破断の有無を確認した。ただし、巻き付け10回以前に破断したフィルムは途中で測定を終了し、破断とした。
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸(HNA) 414g(2.2モル)、4-ヒドロキシアセトアニリド(APAP) 666g(4.4モル)、イソフタル酸(IPA) 731g(4.4モル)及び無水酢酸 955g(9.35モル)を仕込んだ。反応器内を十分に窒素ガスで置換した後、窒素ガス気流下で15分かけて150℃まで昇温し、温度を保持して3時間還流させた。その後、留出する副生酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら170分かけて300℃まで昇温し、トルクの上昇が認められる時点を反応終了とみなし、内容物を取り出した。次いでこれを室温まで冷却して粗粉砕機で粉砕後、窒素雰囲気下250℃で10時間保持した後、室温まで冷却して再び粗粉砕機で粉砕後、窒素雰囲気下240℃で3時間保持し、固相で重合反応を進めて芳香族ポリエステル(1)粉末を得た。その得られた芳香族ポリエステル(1)粉末 20gをN-メチルピロリドン 80gに加え、160℃に加熱した結果、完全に溶解し、透明な溶液が得られることを確認した。この溶液を攪拌及び脱泡し、芳香族ポリエステル溶液(1)を得た。
窒素ガス雰囲気下、容量1Lセパラブルフラスコに撹拌翼を備えた反応容器と、オイルバスとを準備した。オイルバスに設置した反応容器内に2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノジフェニル(TFMB) 45g(140.52mmol)とN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc) 768.55gとを投入した。反応容器内の内容物を室温で撹拌してTFMBをDMAcに溶解させた。次に、反応容器内に4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA) 18.92g(42.58mmol)を更に投入し、反応容器内の内容物を室温で3時間撹拌した。その後、4,4’-オキシビス(ベンゾイルクロリド)(OBBC) 4.19g(14.19mmol)、次いでテレフタロイルクロリド(TPC) 17.29g(85.16mmol)を反応容器に投入し、反応容器内の内容物を室温で1時間撹拌した。次いで、反応容器内に4-メチルピリジン 4.63g(49.68mmol)と無水酢酸 13.04g(127.75mmol)とを更に投入し、反応容器内の内容物を室温で30分間撹拌した。攪拌した後、オイルバスを用いて容器内温度を70℃に昇温し、70℃に維持して更に反応容器内の内容物を3時間撹拌し、反応液を得た。得られた反応液を室温まで冷却し、大量のメタノール中に糸状に投入し、沈殿物を析出させた。析出した沈殿物を取り出し、メタノールで6時間浸漬後、メタノールで洗浄した。次に、100℃にて沈殿物の減圧乾燥を行い、ポリアミドイミド樹脂(1)を得た。ポリアミドイミド樹脂(1)の重量平均分子量は、400,000であり、イミド化率は98.8%であった。また、ポリアミドイミド樹脂中のフッ素含有量は、質量%であった。そのポリアミドイミド樹脂(1) 10gをN-メチルピロリドン 90gに室温で完全に溶解し、透明な溶液が得られることを確認した。この溶液を攪拌及び脱泡し、ポリアミドイミド溶液(1)を得た。
前記芳香族ポリエステル樹脂(1)溶液とポリアミドイミド樹脂(1)溶液とを、芳香族ポリエステル(1)とポリアミドイミド樹脂(1)とが質量比で25:75になるように、室温で攪拌し、完全に混合し、混合溶液(1)を得た。得られた混合溶液(1)をポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡(株)製「コスモシャイン(登録商標)A4100」)上において流涎成形し、塗膜を成形した。流涎成形におけるPETの搬送速度は0.2m/分であった。その後、80℃で20分、120℃で20分加熱することによって塗膜を乾燥し、PETフィルムから塗膜を剥離した。次いで、120℃で40分加熱処理を行い、更に窒素雰囲気下、300℃で1時間熱処理し、複合フィルム(1)を得た。
芳香族ポリエステル(1)とポリアミドイミド樹脂(1)とが質量比で50:50になるように変更した以外、実施例1と同様にして、複合フィルム(2)を得た。
芳香族ポリエステル(1)とポリアミドイミド樹脂(1)とが質量比で75:25になるように変更した以外、実施例1と同様にして、複合フィルム(3)を得た。
ポリアミドイミド樹脂(1)のみを用いたこと以外、実施例1と同様にして、ポリアミドイミドフィルム(1)を得た。
芳香族ポリエステル(1)のみを用いたこと以外、実施例1と同様にして、芳香族ポリエステルフィルム(1)を得た。
Claims (5)
- フッ素含有ポリイミド系樹脂(A)と、前記樹脂(A)とは異なる樹脂(B)を含む樹脂組成物から成形された成形体であって、
前記樹脂(A)がポリスチレン換算の重量平均分子量200,000~800,000を有し、
前記樹脂(B)が液晶ポリエステルであり、かつ
前記樹脂(A)及び前記樹脂(B)の誘電正接が以下の式(1)を満たす成形体。
樹脂(A)の誘電正接>樹脂(B)の誘電正接 (1) - 樹脂(B)の1GHzにおける誘電正接が0.01以下である請求項1記載の成形体。
- 樹脂(A)におけるフッ素含有量が、樹脂(A)に対して10~50質量%である請求項1または2に記載の成形体。
- 樹脂(A)の含有量が、樹脂組成物の質量に対して、10~90質量%であり、樹脂(B)の含有量が、樹脂組成物の質量に対して、90~10質量%である、請求項1~3のいずれかに記載の成形体。
- 請求項1~4のいずれかに記載の成形体からなる基板。
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