JPS6042817B2 - ポリイミド成形物の製造方法 - Google Patents

ポリイミド成形物の製造方法

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JPS6042817B2
JPS6042817B2 JP53078550A JP7855078A JPS6042817B2 JP S6042817 B2 JPS6042817 B2 JP S6042817B2 JP 53078550 A JP53078550 A JP 53078550A JP 7855078 A JP7855078 A JP 7855078A JP S6042817 B2 JPS6042817 B2 JP S6042817B2
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polyamic acid
film
polyimide
mol
aromatic diamine
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義和 佐々木
浩 井上
一郎 佐々木
博 板谷
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Ube Corp
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Ube Industries Ltd
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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、強度の非常に優れた耐熱性のポリイミド
成形物(フィルム)の製造方法に係るのである。
すなわち、この発明は、4・4′ −ジアミノジフェ
ニルエーテル(以下、DADEと略記することがある)
とP−フェニレンジアミン(以下、PPDDと略記する
ことがある)とのモル比(DADE/PPD)が0〜2
.5である芳香族ジアミン成分と、 3・3′・4・4
′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(以下、S−
BPDAと略記することがある)とを、有機極性溶媒中
、0〜80℃の温度で、縮重合して得られる対数粘度(
後述)が1.5以上であるポリアミツク酸(ポリアミド
酸とも言う)の溶液から、ポリアミツク酸のフィルムを
成形した後、このポリアミツク酸のフィルムを加熱する
ことを特徴とするポリイミドフィルムの製造方法に関す
るものである。
従来、公知のポリイミドは、芳香族ジアミン成分と芳
香族テトラカルボン酸二無水物成分とを有機極性溶媒中
で約80℃以下の温度で縮重合してポリアミツク酸を製
造し、そのポリアミツク酸を熱的および化学的にイミド
化してポリイミドとして得られることが知られている。
また、ポリイミド成形物は、ピロメリット酸二無水物
と芳香族ジアミン成分とを有機極性溶媒巾約80℃以下
の温度で縮重合して得られるポリアミツク酸の溶液から
、溶媒を徐々に除去してポリアミツク酸の成形物を成形
し、そのポリアミツク酸の成形物を化学的にイミド化し
てポリイミド成形)一物(フィルム)が得られることが
知られている。
前記のピロメリット酸と芳香族ジアミン(特にDAl[
)E)とから得られるポリイミド成形物は、公知のポリ
イミド成形物(フィルム)において最も優れた物性(特
に引張り強度)を有するとされており、そのピロメリッ
ト酸−DADE系のポリイミドフィルムの引張り強度が
、最大約20kgIw!t程度であることも知られてい
る。なわち、前記のピロメリット酸−DADE系のポリ
イミド成形物より優れた引張りを強度を有する他のポリ
イミド成形物は、知られていなかったのである。
この発明者らは、引張り強度が、前記のピロメリット酸
−DADE系のポリイミドフィルムより優れている耐熱
性のポリイミドフィルムの製造方法について鋭意研究し
た結果、芳香族ジアミン成分としてPPDまたはPPD
とDADEとの混合物を使用し、芳香族テトラカルボン
酸二無水物成分として3・3″4●4−ビフェニルテト
ラカルボン酸二無水物(S−BPDA)を使用して縮重
合して得られたポリアミツク酸を成形して、次いでイミ
ド化すると、優れた引張り強度を有するポリイミド成形
物が得られることを見出し、この発明の方法に到達した
この発明の方法によつて得られるポリイミド成形物(フ
ィルム)は、非常に優れた引張り強度を有していると共
に、優れた耐熱性をも有しており、例えば、この発明の
方法で得られるポリイミドフィルムは、少くとも25k
91i以上の引張り強度を有し、最大約40kgIi程
度の引張り強度を有する。
この発明の方法において使用するポリアミツク酸は、4
・4−ジアミノフェニルエーテルとP−フェニレンジア
ミンとのモル比(DADE/PPD)が0〜2.5であ
り、PPD単独またはPPD<5DADEとの混合物か
らなる芳香族ジアミン成分と、3・3′●4●4I−ビ
フェニルテトラカルボン酸二無水物とを、有機極性溶媒
中、0〜80℃、好ましくは0〜60℃の温度で縮重合
して得られるポリアミツク酸である。
前記の芳香族ジアミン成分は、、モル比 (D./V)E/PPD)が2.4以下、特に2.2以
下であることが好ましく、モル比(DADE/PPD)
が小さくなると共に、ポリイミド成形物の引張り強度が
増大してポリイミド成形物の伸び率が低下し、芳香族ジ
アミン成分としてP−フェニレンジアミン単独で使用す
る場合に最大の引張り強度を示し最小の伸び率を示すポ
リイミド成形物が得られる。
また、前記の芳香族ジアミン成分は、他の芳香族ジアミ
ン、例えば、m−フェニレンジアミン、4●4″−ジア
ミノジフェニルチオエーテル、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スルホン
などを、全芳香族ジアミン成分に対して約20モル%以
下、特に約15モル%以下であれば、PPD単独または
PPDとDADEとの混合物と共に使用してもよい。前
記の3・3″・4・4″−ビフェニルテトラカルボン酸
二無水物は、他の芳香族テトラカルボン酸二無水物、例
えば、2・3・3″・4″−ビフェニルテトラカルボン
酸、3・3″・4・4″−ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸、ピロメリット酸、ビス(3●4−ジカルボキシフ
エニル)メタン、ビス(3●4−ジカルボキシフエニル
)エーテルなど゛の二無水物を、全酸二無水物に対して
10モル%以下、特に5モル%以下であれば、共に使用
してもよい。
前述の縮重合において、芳香族ジアミンの全成分と、芳
香族テトラカルボン酸二無水物の全成分とは、大略等モ
ル、特に実質的に等モル、同時に溶媒中へ添加して使用
することが好ましい。
すなわち、前記縮重合において、芳香族ジアミン成分と
芳香族テトラカルボン酸二無水物成分との差(モル)が
、芳香族テトラカルボン酸二無水物成分の全モル数に対
して5モル%以下、特に3モル%以下となるように、溶
媒へ添加することが好適である。この発明の方法におい
て、ポリアミツク酸は、対数粘度(30℃、濃度0.5
g/100m1N−メチルピロリドンで測定)が、15
以上、特に1.5〜6、さらに2.0〜5程度である高
分子量のものであることが好ましく、この対数粘度が低
いと得られるポリイミド成形物の引張り強度が小さくな
るので好ましくない。前記ポリアミツク酸の対数粘度が
大きくなると共に、得られるポリイミド成形物の引張り
強度がほぼ直線的に増大する。対数粘度(30℃、0.
5y/100m1N−メチルピロリドン)が2.0以上
であるポリアミツク酸を製造するには、前述のポリアミ
ツク酸への縮重合において、芳香族ジアミン成分と芳香
族テトラカルボン酸二無水物成分との溶媒への添加量の
差(モル)を、芳香族テトラカルボン酸二無水物成分の
全モル数に対して2モル%以下、特に1モル%以下とし
、縮重合温度を約0〜60℃、特に5〜50℃に維持す
ることが最適である。
この発明の方法において、ポリアミツク酸の溶液は、前
述の縮重合溶液をそのまま使用してもよく、またポリア
ミツク酸を一旦単離精製して縮重合に使用したと同様の
有機極性溶媒に溶解したものであつてもよい。
この発明の方法において、縮重合に使用する有機極性溶
媒としては、N−メチルピロリドン、ピリジン、N−N
−ジメチルアセトアミド、N・N″−ジメチルホルムア
ミド、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、クレ
ゾール、フェノールなどのポリアミツク酸を溶解するこ
とができる溶媒を好適に挙げることができる。
この発明の方法において、ポリアミツク酸の溶液のポリ
マー濃度は、5〜2唾量%、特に8〜15重量%程度で
あることが好ましい。
この発明の方法において、ポリアミツク酸の溶液から溶
媒を徐々に除去しながらポリアミツク酸のフィルムを成
形する方法は、すでに公知のどのような成形方法で行つ
てもよく、例えば、10〜100μの厚さのポリアミツ
ク酸フィルムを成形する場合には、ポリアミツク酸の溶
液をガラス板、銅板、アルミ板などの平滑な平板上に流
して被膜を形成し、この被膜から溶媒を加熱によつて徐
々に除去して成形する方法、あるいは、加熱した回転ド
ラムにポリアミツク酸の溶液を流して回転ドラムの表面
に被膜を形成し、この被膜から溶媒を徐々に除去して成
形する方法を挙げることができる。
さらに、ポリアミツク酸のフィルムは、100〜350
℃の温度に加熱して、ポリアミツク酸のアミドー酸結合
をイミド結合へ転換して、ポリイミドフィルムを得るこ
とができる。
なお、ポリアミツク酸の溶液からのフィルムの成形にお
ける溶媒の除去およびポリアミツク酸のフィルムのイミ
ド化のための加熱は、連続して行ってもよく、また溶媒
除去の後半とイミド化の前半とが重複して同時に行われ
てもよい。前述のポリアミツク酸のフィルムの加熱の後
半、または加熱によるイミド化が完了した後に、短時間
約400℃前後にまでフィルムを加熱すれば、得られる
ポリイミドフィルムの強度がさらに向上するので好適で
ある。以下、実施例および比較例を示す。
実施例1〜7 14eの円筒型重合槽に、芳香族ジアミン成分として第
2表に示す量のP−フェニレンジアミン・(PPD)お
よび4●4″−ジアミノフェニルエーテル(DADE)
と、芳香族テトラカルボン酸二無水物として530y(
1.80モル)の3・3″4・4″−ビフェニルテトラ
カルボン酸二無水物(S−BPDA)とを、N−メチル
ピロリドン6eと共に加え、室温(約30℃)で6時間
攪拌して、第2表に示す対数粘度(300C,.0.5
9/100m1N−メチルピリジン)のポリアミツク酸
の溶液を得た。
それらの各ポリアミツク酸の溶液をガラス板上に流して
ポリアミツク酸の溶液の被膜を形成し、その被膜を室温
で1時間減圧状態に維持し、次いで120℃で1.5時
間減圧状態に維持して溶媒を蒸発除去して、ポリアミツ
ク酸のフィルム(約30μ)を成形した。それらの各ポ
リアミツク酸のフィルムをガラス板からはがし、金属枠
にとり付けて、室温から200℃に約30分間で昇温し
次いで2000Cから3000Cに約3紛間で昇温し、
300℃に約1時間維持してポリアミツク酸のフィルム
をイミド化して、ポリイミドフィルムを成形した。各ポ
リイミドフィルムの引張り強度および伸び率を常温(約
25℃)て測定し、その結果を第2表に示す。
実施例1および実施例5において得られたポリイミドフ
ィルムの分解開始温度を、昇温速度100C1minの
条件で求めたところ、実施例1のフィルムで580℃、
実施例5のフィルムで520℃であつた。
また、熱風式乾操器中に、300℃または350℃で4
時間、前記実施例1または実施例5で得られたポリイミ
ドフィルムを保持した後、その各フィルムの引張り強さ
および伸び率を測定した。
その結果を第1表に示す。実施例8〜10 芳香族ジアミン成分として、P−フェニレンジアミン(
1.62モル)と、4●4″−ジアミノジフェニルチオ
エーテル(DADT)、4・4″−ジアミノジフェニル
メタン(DADM)または4・4″−ジアミノフェニル
スルホン(DADS)(イ).18モル)とを使用した
ほかは、実施例7と同様にして第2表に示す対数粘度の
ポリアミツク酸の溶液を製造した。
上述の各ポリアミツク酸の溶液を使用したほかは、実施
例1と同様にしてポリイミドフィルムを成形した。
各ポリイミドフィルムの引張り強度および伸び率を第2
表に示す。比較例1〜2 芳香族ジアミン成分として、4●4″−ジアミノジフェ
ニルエーテル(1.80モル)、または4・4″−ジア
ミノジフェニルエーテル(1.62モル)とP−フェニ
レンジアミン(0.18モル)を使用したほかは、実施
例1と同様にして第2表に示す対数粘度のポリアミツク
酸の溶液を製造した。
各ポリアミツク酸の溶液を使用したほかは、実施例1と
同様にしてポリイミドフィルムを成形した。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 4・4′−ジアミノジフェニルエーテル(以下DA
    DEと略記する)とP−フェニレンジアミン(以下PP
    Dと略記する)とのモル比(DADE/PPD)が0〜
    2.5である芳香族ジアミン成分と、3・3′・4・4
    ′−ビフエニルトテトラカルボン酸二無水物とを、有機
    極性溶媒中、0〜80℃の温度で、縮重合して得られる
    対数粘度が1.5以上であるポリアミツク酸の溶液から
    、ポリアミツク酸のフィルムを成形した後、そのポリア
    ミツク酸のフィルムを加熱することを特徴とするポリイ
    ミドフィルムの製造方法。
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