JP7439898B2 - 絶縁電線用ポリイミド前駆体、樹脂組成物、絶縁電線、及び絶縁電線の製造方法 - Google Patents
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Description
その原因の一つとして、モータ用コイルに高電圧が掛けられると、絶縁電線の樹脂膜中で部分放電が発生しやすくなることがある。部分放電の発生は、それにより局部的な絶縁劣化が進み、最終的に絶縁破壊が引き起こされ、絶縁電線及びモータの寿命が短くなる一要因となり得る。
本発明の一目的としては、絶縁電線の部分放電開始電圧を高めることである。
本開示の他の側面は、導体と、前記導体を被覆する樹脂膜とを含み、前記樹脂膜は、上記ポリイミド前駆体を用いて得られるポリイミド樹脂膜である、絶縁電線である。本開示のさらに他の側面は、上記ポリイミド前駆体を用いて形成されるポリイミドを有する、フレキシブル基板である。
本開示のさらに他の側面は、上記ポリイミド前駆体と、溶剤とを含む、樹脂組成物である。本開示のさらに他の側面は、上記樹脂組成物を導体に塗布し、加熱することを含む、絶縁電線の製造方法である。本開示のさらに他の側面は、上記樹脂組成物を塗布し、加熱することを含む、フレキシブル基板の製造方法である。
一実施形態による絶縁電線用ポリイミド前駆体は、ジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物化合物との反応によって得られるポリイミド前駆体であって、ジアミン化合物は、芳香族ジアミン及び脂環式ジアミンからなる群から選択される少なくとも1種を含み、テトラカルボン酸二無水物化合物は、芳香族テトラカルボン酸二無水物及び脂環式テトラカルボン酸二無水物からなる群から選択される少なくとも1種を含み、ポリイミド前駆体の構成モノマー全量に対し、脂環式ジアミン及び脂環式テトラカルボン酸二無水物の合計量が5.0モル%以上70.0モル%以下であることを特徴とする。
一実施形態によるポリイミド前駆体は、脂環構造を備えることで、得られるポリイミド樹脂膜の比誘電率を低下させることができる。
理論に拘束されるものではないが、得られるポリイミド樹脂膜の比誘電率に起因する分子構造として、多数存在する芳香環のπ電子の分極が影響し得る。また、低誘電率化には分子の自由体積を向上させることが有効である。一実施形態では、ポリイミド樹脂が脂環構造を備えることで、芳香環構造のみからなるポリイミド樹脂に比べて、π電子を減少させ、分子の自由体積を向上させ、比誘電率を低下することができると考えられる。
ポリイミド樹脂に脂環構造の割合が多くなると、芳香環構造のみからなるポリイミド樹脂に比べて、耐熱性が劣る傾向にあるが、脂環構造の配合割合を特定することで、耐熱性を十分に得ることができる。
一実施形態によるポリイミド前駆体は、脂環構造を備え、さらに脂環構造の配合割合を特定することで、得られるポリイミド樹脂膜の比誘電率を低くすることができる。
また、一実施形態によるポリイミド前駆体は、得られるポリイミド樹脂膜そのものの比誘電率が低いことから、ポリイミド樹脂膜に気泡又はフィラーが含まれない場合であっても、絶縁電線及びこれを用いるモータに適した低誘電率を達成することができる。
ポリイミド前駆体の構成モノマー全量に対し、脂環式ジアミン及び脂環式テトラカルボン酸二無水物の合計配合量は、70.0モル%以下が好ましく、50.0モル%以下がより好ましく、40.0モル%以下がさらに好ましく、30.0モル%以下が一層好ましい。これによって、耐熱性の低下を防止することができる。
例えば、ポリイミド前駆体の構成モノマー全量に対し、脂環式ジアミン及び脂環式テトラカルボン酸二無水物の合計量は、5.0モル%以上70.0モル%以下が好ましく、7.0モル%以上50.0モル%以下がより好ましく、10.0モル%以上30.0モル%以下がさらに好ましく、11.0モル%以上30.0モル%以下が特に好ましい。この範囲で、諸特性を維持したまま比誘電率を低くすることができる。
そして、2種類以上のジアミン化合物を用いる場合は、2種類以上のジアミン化合物は合成系に投入したモル比を維持してポリイミド前駆体に導入される。これより、ポリイミド前駆体の構成モノマー全量に対する脂環式ジアミンの量は、合成系に投入したジアミン化合物のモル比を用いて、下記式より求めることができる。
((脂環式ジアミン)/(ジアミン化合物の全量))×0.5(モル%)
(脂環式ジアミン)/(ジアミン化合物の全量)(モル%)
((脂環式テトラカルボン酸二無水物)/(テトラカルボン酸二無水物化合物の全量))×0.5(モル%)
(脂環式テトラカルボン酸二無水物)/(テトラカルボン酸二無水物化合物の全量)(モル%)
ジアミン化合物の全量に対し、脂環式ジアミンが10.0モル%以上100.0モル%以下であることが好ましい。
ジアミン化合物の全量に対し、脂環式ジアミンは、10.0モル%以上が好ましく、15.0モル%以上がより好ましく、20.0モル%以上がさらに好ましい。これによって、得られるポリイミド樹脂膜の比誘電率を低くすることができる。
ジアミン化合物の全量に対し、脂環式ジアミンは、100.0モル%以下が好ましく、80.0モル%以下がより好ましく、70.0モル%以下がさらに好ましく、60.0モル%以下が一層好ましい。これによって、耐熱性の低下を防止することができる。
例えば、ジアミン化合物の全量に対し、脂環式ジアミンは、10.0~100.0モル%が好ましく、15.0~80.0モル%がより好ましく、20.0~60.0モル%がさらに好ましい。
ジアミン化合物の全量に対し、芳香族ジアミンは、0~90.0モル%が好ましく、20.0~85.0モル%がより好ましく、40.0~80.0モル%がさらに好ましい。
テトラカルボン酸二無水物化合物の全量に対し、脂環式テトラカルボン酸二無水物が10.0モル%以上100.0モル%以下であることが好ましい。
テトラカルボン酸二無水物化合物の全量に対し、脂環式テトラカルボン酸二無水物は、10.0モル%以上が好ましく、15.0モル%以上がより好ましく、20.0モル%以上がさらに好ましい。これによって、得られるポリイミド樹脂膜の比誘電率を低くすることができる。
テトラカルボン酸二無水物化合物の全量に対し、脂環式テトラカルボン酸二無水物は、100.0モル%以下が好ましく、80.0モル%以下がより好ましく、70.0モル%以下がさらに好ましく、60.0モル%以下が一層好ましい。これによって、耐熱性の低下を防止することができる。
例えば、テトラカルボン酸二無水物化合物の全量に対し、脂環式テトラカルボン酸二無水物は、10.0~100.0モル%が好ましく、15.0~80.0モル%がより好ましく、20.0~60.0モル%がさらに好ましい。この範囲で、諸特性を維持したまま比誘電率を低くすることができる。
テトラカルボン酸二無水物化合物の全量に対し、芳香族テトラカルボン酸二無水物は、0~90.0モル%が好ましく、20.0~85.0モル%がより好ましく、40.0~80.0モル%がさらに好ましい。
芳香族ジアミンにおいて、芳香環は、単環、二環、三環、四環等の多環、縮合環のいずれの構造であってもよく、芳香族炭化水素環、芳香族複素環のいずれであってもよい。芳香族ジアミンは、ベンゼン環等の単環構造、又はビフェニル、ジフェニルメタン、ジフェニルエーテル等の二環構造を備えることが好ましい。
また、芳香族ジアミンは、窒素原子、フッ素原子、スルホニル基、スルホ基、アルキル基等が導入されていてもよい。
これらの中でも、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、又はこれらの組み合わせが好ましい。
脂環式ジアミンにおいて、脂環構造の炭素数は、3~20が好ましく、4~12がより好ましく、6~10がさらに好ましい。この脂環構造は、シクロアルカンが好ましく、例えば、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカン、シクロウンデカン、シクロドデカン、ノルボルナン等のシクロアルカン、これらのシクロアルカンを2個以上有する多環構造等が挙げられる。なかでも、脂環式ジアミンは、シクロヘキサン、又はノルボルナンの脂環構造を含むことが好ましく、より好ましくは、シクロヘキサン、又はノルボルナンの脂環構造を1分子中に1個又は2個含むことが好ましい。
脂環式ジアミンは、2個のシクロヘキサンが単結合又はアルキレン基によって結合した構造を備えることが好ましく、ビシクロヘキシル、ジシクロヘキシルメタン等の二環構造を備えることがより好ましい。
また、脂環式ジアミンは、窒素原子、フッ素原子、スルホニル基、スルホ基、アルキル基等が導入されていてもよい。
これらの中から、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、4,4’-メチレンビス(2-メチルシクロヘキシルアミン)、ノルボルナンジアミン、又はこれらの組み合わせが好ましい。
2種以上のジアミン化合物を組み合わせて用いることで、ポリイミド前駆体を含む樹脂組成物について、流動性が改善されて塗工性をより改善することができる。これは、2種以上のジアミン化合物が混合されることで、樹脂組成物において、難溶性の塩等の副生成物の生成を抑制することができるためと考えられる。
ジアミン化合物が脂環式ジアミンを含む場合は、2種以上の脂環式ジアミンを用いることが好ましい。単一構造の脂環式ジアミンの割合が多くなると、樹脂組成物において難溶性の塩等の副生成が発生しやすい傾向がある。例えば、2種類以上の脂環式ジアミンを用いることで、脂環式ジアミンの合計配合量を多くして、低誘電率かつ高絶縁破壊電圧を可能としながら、樹脂組成物の塗工性もより改善することができる。
芳香族テトラカルボン酸二無水物において、芳香環は、単環、二環、三環、四環等の多環、縮合環のいずれの構造であってもよく、芳香族炭化水素環、芳香族複素環のいずれであってもよい。芳香族テトラカルボン酸二無水物は、ベンゼン環等の単環構造、又はビフェニル、ジフェニルメタン、ジフェニルエーテル等の二環構造を備えることが好ましい。また、芳香族テトラカルボン酸二無水物は、窒素原子、フッ素原子、スルホニル基、スルホ基、アルキル基等が導入されていてもよい。
これらの中でも、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、又はこれらの組み合わせが好ましい。得られるポリイミドにおいて体積抵抗率の向上及びそれに伴う絶縁破壊電圧の向上の観点からは、ビフェニル骨格よりも単環又は縮合環を有する構造が好ましい。このような化合物としては、例えばピロメリット酸二無水物である。
脂環式テトラカルボン酸二無水物において、脂環構造の炭素数は、3~20が好ましく、4~12がより好ましく、6~10がさらに好ましい。この脂環構造は、例えば、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカン、シクロウンデカン、シクロドデカン等のシクロアルカン、これらのシクロアルカンを2個以上有する多環構造等が挙げられる。なかでも、脂環式テトラカルボン酸二無水物は、シクロヘキサン、又はノルボルナンの脂環構造を含むことが好ましく、より好ましくは、シクロヘキサン、又はノルボルナンの脂環構造を1分子中に1個又は2個含むことが好ましい。
脂環式ジアミンは、2個のシクロヘキサンが単結合又はアルキレン基によって結合した構造を備えることが好ましく、ビシクロヘキシル、ジシクロヘキシルメタン等の二環構造を備えることがより好ましい。
また、脂環式テトラカルボン酸二無水物は、窒素原子、フッ素原子、スルホニル基、スルホ基、アルキル基等が導入されていてもよい。
上記したテトラカルボン酸二無水物は、1種で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ジアミン化合物は、芳香族ジアミン及び脂環式ジアミンからなる群から選択される少なくとも1種を含むことができる。
テトラカルボン酸二無水物化合物は、芳香族テトラカルボン酸二無水物及び脂環式テトラカルボン酸二無水物からなる群から選択される少なくとも1種を含むことができる。
ジアミン化合物及びテトラカルボン酸二無水物化合物の詳細については、上記した通りである。
ジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物化合物との混合割合は、モル比で、1.00:0.95~1.00~1.05が好ましく、ほぼ1:1であることがより好ましい。
合成溶媒としては、例えば、N-メチル-2-ピロリドン、N,N’-ジメチルホルムアミド、γ-ブチロラクトン、N,N’-ジメチルプロピレン尿素〔1,3-ジメチル-3,4,5,6-テトラヒドロピリミジン-2(1H)-オン〕、ジメチルスルホキシド、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジメチルアセトアミド、スルホラン等の極性溶媒、キシレン、トルエン等の芳香族炭化水素溶媒、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類等が挙げられる。これらは、1種で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
反応温度及び反応時間は、特に制限されるものではないが、室温で、合成溶媒中で原料を混合することで、反応を進行させることができる。
ポリイミド樹脂膜は、上記した絶縁電線用ポリイミド前駆体を用いて得ることができる。ポリイミド前駆体は、加熱によって硬化されてポリイミド樹脂膜を形成することができる。
導体としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属線等であってよい。金属線の断面形状は、円形、正方形、矩形状、平角状等であってよい。
ポリイミド樹脂膜の比誘電率は、室温において、樹脂膜の静電容量をLCRメータで測定し、測定した静電容量の値と樹脂膜の厚みから誘電率を算出して求めることができる。
ポリイミド樹脂膜の絶縁破壊電圧、耐軟化性は、JIS C3216に準拠して測定することができる。
この樹脂組成物は、ポリイミド前駆体を溶液重合する際に、得られるポリイミド前駆体と合成溶媒との混合物をそのまま用いてもよい。また、得られる混合物から、余剰の合成溶媒を除去したものであってもよく、又は、希釈溶剤をさらに添加したものであってもよい。
この樹脂組成物は絶縁電線用塗料として好ましく用いることができる。
この樹脂組成物の樹脂分は、5~50質量%が好ましく、10~30質量%がより好ましい。この範囲で、塗料としてより好ましい粘度範囲に調節することができる。
ここで、粘度は、回転式B型粘度計において、30℃で、No.3ローターを用いて測定される数値である。
金属線に付与する方法としては、ダイス塗装、フェルト塗装等が好ましい。その他の方法としては、刷毛塗り、浸漬塗布(ディッピング)等がある。
金属線を巻き回してコイルを形成し、このコイルに樹脂組成物を付与してもよい。コイルに付与する方法としては、コイルに樹脂組成物を滴下して含浸させる方法、コイルを樹脂組成物に浸漬する方法(ディッピング)等がある。
導体への樹脂組成物の付与量は、硬化後の樹脂膜の厚さに応じて適宜調節すればよい。硬化後の樹脂膜の厚さは、10~150μmが好ましく、10~100μmがより好ましい。ここで、樹脂膜の厚さは、マイクロメータによって測定することができる。
加熱温度は、260℃~520℃が好ましい。加熱温度がこの下限値以上であることで、樹脂膜から溶剤を除去して、残留溶剤が残らないようにし、樹脂膜の硬化を促進して特性をより改善することができる。また、樹脂膜に極性溶剤が残留すると、極性溶剤に樹脂成分が溶解又は膨潤して樹脂膜の特性が低下する場合がある。加熱温度がこの上限値以下であることで、加熱下での樹脂膜の劣化を防止することができる。
加熱時間は、1秒~1時間が好ましい。この範囲で樹脂膜に残留溶剤が残らないようにすることができる。また、加熱時間が過剰に長くならないようにすることで、加熱下での樹脂膜の劣化を防止することができる。
また、この絶縁電線が巻き回されたコイルを有するステータ又はローター、さらには、これらのステータ又はローターを用いたインバータ駆動モータ、その他の高電圧駆動モータ、インバータ制御電気機器において、それらの耐絶縁破壊性を向上させることができる。
また、一実施形態によるポリイミド前駆体を用いて得られるポリイミド樹脂膜は、薄膜の状態でも、上記の特性が優れるため、これらの機器の小型化、軽量化に寄与することもできる。
上記のインバータ駆動モータとしては、ハイブリッド自動車用モータ、電気自動車用モータ、ハイブリッドディーゼル機関車用モータ、電気自動二輪車用モータ、エレベータ用モータ、建設機械に使用されるモータ等が挙げられる。
一実施形態によるポリイミド前駆体は、ジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物化合物との反応によって得られるポリイミド前駆体であって、ジアミン化合物は、芳香族ジアミン及び脂環式ジアミンからなる群から選択される少なくとも1種を含み、テトラカルボン酸二無水物化合物は、芳香族テトラカルボン酸二無水物及び脂環式テトラカルボン酸二無水物からなる群から選択される少なくとも1種を含み、ポリイミド前駆体の構成モノマー全量に対し、脂環式ジアミン及び脂環式テトラカルボン酸二無水物の合計量が5.0モル%以上70.0モル%以下であることを特徴とする。
一実施形態のポリイミド前駆体又は樹脂組成物を用いて形成されるポリイミドは、低誘電率及び高部分放電開始電圧を備えるため、フレキシブル基板に用いられることで、高い絶縁性を備える基板を提供することができる。また、このポリイミドは、耐熱性及び可撓性が高いことから、フレキシブル基板に好ましく適用することができる。このようなフレキシブル基板は、誘電特性、耐熱性、機械的特性に優れることから、車載用圧力センサ、角度センサ、インバータ配線用フレキシブル基板(FPC)等への適用に有用である。
フレキシブル基板は、ベースフィルムを備える。ベースフィルムは単層であってもよく、積層体であってもよい。単層のベースフィルムでは、ベースフィルムに一実施形態のポリイミドを用いることができる。積層体のベースフィルムでは、ベースフィルムに一実施形態のポリイミドの樹脂層と、その他の樹脂層とを用いることができ、又は、ベースフィルムの少なくとも2層に組成の異なる2種以上の一実施形態のポリイミドを用いることができる。その他の樹脂層としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、液晶ポリマ、ポリアミドイミド、一実施形態のポリイミド以外のその他のポリイミド等で形成される。
フレキシブル基板はベースフィルムの一方面に銅箔等の導電層が形成される片面フレキシブル基板であってもよいし、ベースフィルムの両面に銅箔等の導電層が形成される両面フレキシブル基板であってもよい。
フレキシブル基板は、ベースフィルムと塗膜層とを備えるものであってもよい。塗膜層は、ベースフィルムに銅箔等の導電層等が施された後に保護層として形成されてもよい。このフレキシブル基板では、ベースフィルム及び塗膜層の少なくとも一方が一実施形態のポリイミドによって形成されることが好ましい。一実施形態のポリイミドを有するベースフィルムは、上記した通りである。ベースフィルムがその他の樹脂によって形成される場合、塗膜層は一実施形態のポリイミドを有することが好ましい。ベースフィルム及び塗膜層の両方に一実施形態のポリイミドが含まれてもよい。
樹脂組成物からフレキシブル基板を製造する方法は、特に限定されずに、一般的な方法に従うことができる。例えば、樹脂組成物を仮固定基材に塗布し、適宜乾燥及び加熱を行ってイミド化を促進してポリイミドの樹脂層を形成し、次いで仮固定基材から剥離し、ベースフィルムとして提供することができる。ベースフィルムには、銅箔等の導電層がさらに形成されてもよい。また、樹脂組成物をベースフィルムの直上の面、又は導電層等が形成された面に塗布し、適宜乾燥及び加熱を行ってイミド化を促進してポリイミドの樹脂層を塗膜層として形成することができる。
[1]ジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物化合物との反応によって得られるポリイミド前駆体であって、前記ジアミン化合物は、芳香族ジアミン及び脂環式ジアミンからなる群から選択される少なくとも1種を含み、前記テトラカルボン酸二無水物化合物は、芳香族テトラカルボン酸二無水物及び脂環式テトラカルボン酸二無水物からなる群から選択される少なくとも1種を含み、前記ポリイミド前駆体の構成モノマー全量に対し、前記脂環式ジアミン及び前記脂環式テトラカルボン酸二無水物の合計量が5.0モル%以上70.0モル%以下である、絶縁電線用ポリイミド前駆体。
[2]前記ジアミン化合物の全量に対し、前記脂環式ジアミンが10.0モル%以上80.0モル%以下である、[1]に記載の絶縁電線用ポリイミド前駆体。
[3]前記脂環式ジアミンは、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)を含む、[1]又は[2]に記載の絶縁電線用ポリイミド前駆体。
[4]導体と、前記導体を被覆する樹脂膜とを含み、前記樹脂膜は、[1]から[3]のいずれかに記載の絶縁電線用ポリイミド前駆体を用いて得られるポリイミド樹脂膜である、絶縁電線。
[5][1]から[3]のいずれかに記載の絶縁電線用ポリイミド前駆体と、溶剤とを含む、絶縁電線用樹脂組成物。
[6][5]に記載の絶縁電線用樹脂組成物を導体に塗布し、加熱することを含む、絶縁電線の製造方法。
[1]ジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物化合物との反応によって得られるポリイミド前駆体であって、前記ジアミン化合物は、芳香族ジアミン及び脂環式ジアミンからなる群から選択される少なくとも1種を含み、前記テトラカルボン酸二無水物化合物は、芳香族テトラカルボン酸二無水物及び脂環式テトラカルボン酸二無水物からなる群から選択される少なくとも1種を含み、前記ポリイミド前駆体の構成モノマー全量に対し、前記脂環式ジアミン及び前記脂環式テトラカルボン酸二無水物の合計量が5.0モル%以上70.0モル%以下である、ポリイミド前駆体。
[2]前記ジアミン化合物の全量に対し、前記脂環式ジアミンが10.0モル%以上80.0モル%以下である、[1]に記載のポリイミド前駆体。
[3]前記脂環式ジアミンは、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)を含む、[1]又は[2]に記載のポリイミド前駆体。
[4]前記脂環式ジアミンは、ノルボルナンジアミンを含む、[1]から[3]のいずれかに記載のポリイミド前駆体。
[5]絶縁電線用又はフレキシブル基板用である、[1]から[4]のいずれかに記載のポリイミド前駆体。
[7][1]から[4]のいずれかに記載のポリイミド前駆体を用いて形成されるポリイミドを有する、フレキシブル基板。
[8][1]から[5]のいずれかに記載のポリイミド前駆体と、溶剤とを含む、樹脂組成物。
[9][8]に記載の樹脂組成物を導体に塗布し、加熱することを含む、絶縁電線の製造方法。
[10][8]に記載の樹脂組成物を塗布し、加熱することを含む、フレキシブル基板の製造方法。
製造例1の処方及び評価結果を表1に示す。表1においてモノマー成分の組成は、酸無水物成分100モル%とし、ジアミン成分100モル%として表している。
(実施例1)
ジアミン成分として4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)(以下、「MBCHA」という)56.8g(0.27モル)、及び4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(以下、「ODA」という)162.2g(0.81モル)をジメチルアセトアミド1800.0gに溶解した後、酸無水物成分としてピロメリット酸二無水物(以下、「PMDA」という)230.9g(1.06モル)を加えた後、室温にて撹拌し、脂環構造を有するポリイミド前駆体を含む樹脂組成物を得た。
ジアミン成分としてMBCHA48.2g(0.23モル)、及びODA137.6g(0.69モル)をジメチルアセトアミド1800.0gに溶解した後、酸無水物成分として3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(以下、「BPDA」という)264.2g(0.90モル)を加えた後、室温にて撹拌し、脂環構造を有するポリイミド前駆体を含む樹脂組成物を得た。
ジアミン成分として4,4’-メチレンビス(2-メチルシクロヘキシルアミン)(以下、「M-MBCHA」という)63.3g(0.27モル)、及びODA159.6g(0.80モル)をジメチルアセトアミド1800.0gに溶解した後、酸無水物成分としてPMDA227.1g(1.04モル)を加えた後、室温にて撹拌し、脂環構造を有するポリイミド前駆体を含む樹脂組成物を得た。
ジアミン成分としてノルボルナンジアミン(以下、「NBDA」という)43.1g(0.28モル)、及びODA167.9g(0.84モル)をジメチルアセトアミド1800.0gに溶解した後、酸無水物成分としてPMDA239.0g(1.10モル)を加えた後、室温にて撹拌し、脂環構造を有するポリイミド前駆体を含む樹脂組成物を得た。
ジアミン成分としてODA217.7g(1.09モル)をジメチルアセトアミド1800.0gに溶解した後、酸無水物成分としてPMDA232.3g(1.07モル)を加えた後、室温にて撹拌し、ポリイミド前駆体を含む樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物の外観を観察して、以下の基準で評価した。
〇:樹脂組成物中に発泡が観察されず、良好な状態であった。
×:樹脂組成物中に発泡が観察された。
測定温度:30℃
測定条件:No.3ローター
測定装置:B型粘度計ビスメトロンVDA2粘度計(芝浦システム社製)
得られた樹脂組成物を、下記の焼付け条件に従って直径1.0mmの銅線に塗布し、線速16m/分で焼付け、絶縁電線を作製した。
「塗布・焼付け条件」
焼付け炉:熱風式竪炉(炉長5.5m)
炉温 :入口/出口=320℃/430℃
塗装方法:樹脂組成物をくぐらせた絶縁電線をダイスで絞り、焼付け炉を通過させる手順を10回行う。1回目から10回目までのダイスの径を1.06mm、1.07mm、1.08mm、1.09mm、1.10mm、1.11mm、1.12mm、1.13mm、1.14mm、1.15mmと変化させた。
得られた絶縁電線の被膜厚さは、マイクロメータ(株式会社ミツトヨ製「MDH-25M」)を用いて測定した。
得られた絶縁電線について、絶縁層の比誘電率を測定した。図1に示すように、絶縁電線10の中央の100mmの部分に銀ペースト1を塗布して測定用のサンプルを作製した。図中、2は絶縁層であり、3は銅線である。銅線3と銀ペースト1間の静電容量をLCRメータ4で測定し、測定した静電容量の値と絶縁層2の厚みから誘電率を算出し、比誘電率を求めた。なお測定は室温温度で行った。
製造例2の処方及び評価結果を表2に示す。表2においてモノマー成分の組成は、酸無水物成分100モル%とし、ジアミン成分100モル%として表している。特に説明のない箇所は、上記製造例1と共通する。
ジアミン成分として4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル(以下、「BODA」という)204.1g(0.55モル)、及びNBDA28.5g(0.18モル)をジメチルアセトアミド1800.0gに溶解した後、酸無水物成分としてBPDA213.0g(0.72モル)を加えた後、室温にて撹拌し、脂環構造を有するポリイミド前駆体を含む樹脂組成物を得た。
ジアミン成分としてBODA149.2g(0.40モル)、及びNBDA62.5g(0.41モル)をジメチルアセトアミド1800.0gに溶解した後、酸無水物成分としてBPDA233.5g(0.79モル)を加えた後、室温にて撹拌し、脂環構造を有するポリイミド前駆体を含む樹脂組成物を得た。
ジアミン成分としてMBCHA220.9g(1.05モル)をジメチルアセトアミド1800.0gに溶解した後、酸無水物成分としてPMDA224.5g(1.03モル)を加えた後、室温にて撹拌し、脂環構造を有するポリイミド前駆体を含む樹脂組成物を得た。
ジアミン成分としてMBCHA187.6g(0.89モル)をジメチルアセトアミド1800.0gに溶解した後、酸無水物成分としてBPDA257.1g(0.87モル)を加えた後、室温にて撹拌し、脂環構造を有するポリイミド前駆体を含む樹脂組成物を得た。
樹脂組成物の特性、及び絶縁電線の特性は、上記製造例1と同じ手順にしたがって評価した。
実施例5及び6は、脂環式ジアミンの割合が異なる他は同じ処方であり、脂環式ジアミンの割合が小さい実施例5では耐熱性がより改善され、脂環式ジアミンの割合が大きい実施例6では比誘電率がより低く絶縁破壊電圧がより高くなった。
実施例7及び8では、脂環式ジアミンの割合が構成モノマー全量に対し50モル%と大きく、低誘電率かつ高絶縁破壊電圧の絶縁電線を得ることができた。
Claims (6)
- ジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物化合物との反応によって得られるポリイミド前駆体であって、
前記ジアミン化合物は、芳香族ジアミン及び脂環式ジアミンを含み、
前記ジアミン化合物の全量に対し、前記脂環式ジアミンが10.0モル%以上80.0モル%以下であり、
前記脂環式ジアミンは、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、ノルボルナンジアミン、又はこれらの組み合わせを含み、
前記テトラカルボン酸二無水物化合物は、芳香族テトラカルボン酸二無水物を含み、
前記ポリイミド前駆体の構成モノマー全量に対し、前記脂環式ジアミン及び脂環式テトラカルボン酸二無水物の合計量が12.5モル%以上70.0モル%以下であり、
前記ポリイミド前駆体の構成モノマー全量に対し、前記脂環式ジアミンが12.5~50.0モル%の範囲である、
絶縁電線用ポリイミド前駆体。 - 前記脂環式ジアミンは、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)を含む、請求項1に記載の絶縁電線用ポリイミド前駆体。
- 前記脂環式ジアミンは、ノルボルナンジアミンを含む、請求項1又は2に記載の絶縁電線用ポリイミド前駆体。
- 導体と、前記導体を被覆する樹脂膜とを含み、前記樹脂膜は、請求項1から3のいずれか1項に記載の絶縁電線用ポリイミド前駆体を用いて得られるポリイミド樹脂膜である、絶縁電線。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載の絶縁電線用ポリイミド前駆体と、溶剤とを含む、樹脂組成物。
- 請求項5に記載の樹脂組成物を導体に塗布し、加熱することを含む、絶縁電線の製造方法。
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