KR101599106B1 - 폴리이미드의 절대 이미드화 비율 분석방법 및 장치 - Google Patents

폴리이미드의 절대 이미드화 비율 분석방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 폴리이미드 중에 잔류하는 폴리아믹산을 포함하는 시료를 준비하는 단계; 상기 시료를 가열하는 단계; 상기 시료에서 발생하는 물분자의 중량을 검출하는 단계; 및 상기 물분자의 중량을 상기 폴리이미드의 이미드화 비율로 변환하는 단계를 포함하는 폴리이미드의 절대 이미드화 비율 분석방법을 제공한다.
또한, 상기 폴리이미드의 절대 이미드화 비율 분석방법을 이용하는 다층 폴리이미드의 이미드화 종결 온도 분석 방법을 제공한다.
또한, 폴리이미드의 절대 이미드화 비율 분석장치를 제공한다.

Description

폴리이미드의 절대 이미드화 비율 분석방법 및 장치 {ANALYTICAL METHOD AND APPARATUS FOR ABSOLUTE DEGREE OF IMIDIZATION FOR POLYIMIDE}
본 명세서는 폴리이미드의 절대 이미드화 비율 분석방법, 이를 이용하는 다층 폴리이미드의 이미드화 종결 온도 분석 방법 및 폴리이미드의 절대 이미드화 비율 분석장치 에 관한 것이다.
폴리이미드 필름은 열적 안정성이 우수하고 기계적 특성이 탁월하여 산업 전반에 활용되는 소재로 최근 정보전자소재로 사용 범위가 넓다.
폴리이미드 필름은 제조 공정에 따라 이미드화가 서로 다르게 나타나게 되어 전구체인 폴리아믹산이 이미드 필름에 잔류하게 된다.
폴리이미드 필름의 제조 공정에 있어서, 제조된 폴리이미드 필름에 잔류하는 폴리아믹산이 없이 이미드화된 척도, 즉 이미드화 비율은 열적 안정성이 우수하고 탁월한 기계적 특성이 구현되는지 여부를 판단할 수 있는 중요한 인자이며, 이러한 이미드화 비율을 측정하는 정확한 기술이 요구된다.
한국 공개특허공보 2004-0056893
본 명세서는 폴리이미드에 잔류하는 폴리아믹산의 절대량을 측정하여 이미드화 비율을 정확하게 측정할 수 있고, 이미드화 비율이 높은 경우에도 미세한 변화를 측정할 수 있는 폴리이미드의 절대 이미드화 비율 분석방법, 이를 이용하여 다층 폴리이미드의 이미드화 종결 온도를 분석 방법 및 이를 실시할 수 있는 폴리이미드의 절대 이미드화 비율 분석장치를 제공하고자 한다.
본 명세서는 폴리이미드 중에 잔류하는 폴리아믹산을 포함하는 시료를 준비하는 단계; 상기 시료를 가열하는 단계; 상기 시료에서 발생하는 물분자의 중량을 검출하는 단계; 및 상기 물분자의 중량을 상기 폴리이미드의 이미드화 비율로 변환하는 단계를 포함하는 폴리이미드의 절대 이미드화 비율 분석방법을 제공한다.
또한, 본 명세서는 상기 폴리이미드의 절대 이미드화 비율 분석방법을 이용하는 다층 폴리이미드의 이미드화 종결 온도 분석 방법을 제공한다.
또한, 본 명세서는 폴리이미드의 절대 이미드화 비율 분석장치를 제공한다.
본 명세서에 따른 폴리이미드의 절대 이미드화 비율 분석방법은 종래의 충분히 높은 온도에서 이미드화가 완결된 폴리이미드의 이미드화를 100 %로 가정한 상대 이미드화 분석방법 보다 이미드화 완결 정도를 더 정확하게 측정할 수 있고, 상기 상대 이미드화 분석방법 보다 폴리이미드의 더 높은 수치의 이미드화 비율까지 측정할 수 있다.
도 1은 이미드화 반응의 전구체가 BPDA-ODA-PDA인 이미드화된 시료를 가열하여 생성된 물분자를 질량분석기로 이온화시킨 후 분자량이 18 m/z인 이온의 양을 검출하여 도시한 것이다.
도 2는 이미드화 반응의 전구체가 BPDA-PMDA-BTDA-PDA-ODA인 이미드화된 시료를 가열하여 생성된 물분자를 질량분석기로 이온화시킨 후 분자량이 18 m/z인 이온의 양을 검출하여 도시한 것이다.
도 3은 이미드화 반응의 전구체가 BPDA-PDA인 이미드화된 시료를 가열하여 생성된 물분자를 질량분석기로 이온화시킨 후 분자량이 18 m/z인 이온의 양을 검출하여 도시한 것이다.
도 4는 이미드화 반응의 전구체가 BPDA-PMDA-BTDA-PDA인 이미드화된 시료를 가열하여 생성된 물분자를 질량분석기로 이온화시킨 후 분자량이 18 m/z인 이온의 양을 검출하여 도시한 것이다.
본 명세서는 폴리이미드의 절대 이미드화 비율 분석방법을 제공한다.
상기 시료에서 발생하는 물분자의 중량을 검출하는 단계는 상기 시료를 가열하는 단계에서 상기 시료가 특정 온도 이상에서 이미드화 반응이 일어나면서 생성되는 물분자의 중량을 검출하는 것이다.
본 명세서에 따른 일 실시상태에 따르면, 상기 시료를 가열하는 단계 및 상기 시료에서 발생하는 물분자의 중량을 검출하는 단계는 가열 시 발생 가스 질량 분석법 (Evolved gas analysis-mass spectrometry)을 이용하는 것이다.
본 명세서에 있어서, 가열 시 발생 가스 질량 분석법은 시료를 가열했을 때 이탈 혹은 열분해로 발생하는 기체 성분을 이온으로 만들고 가속시켜 질량 대 전하 비에 따라 이온을 분리하는 분석법을 의미한다.
상기 가열 시 발생 가스 질량분석법을 이용함으로써 분리되어 이온화된 기체 성분 중 분자량이 18 m/z로 검출되는 물분자의 중량을 정량 할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 폴리이미드의 절대 이미드화 비율은 하기 식 1로 나타낼 수 있다.
[식 1]
폴리이미드의 절대 이미드화 비율 = (반복단위 당 폴리이미드의 몰 수) / (반복단위 당 폴리이미드의 몰 수 + 폴리이미드 중에 잔류하는 폴리아믹산의 몰 수)
본 명세서에 있어서, 이미드화 반응은 디안하이드라이드와 디아민이 중합된 폴리아믹산의 구조가 특정 온도 이상 가열되면 이미드 구조를 형성하면서 물분자가 생성되는 반응을 의미한다.
본 명세서에 따른 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리아믹산의 반복단위는 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 4,4'-옥시디아닐린 및 p-페닐렌 디아민의 공중합체 반복단위; 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 파이로멜리틱 디안하이드라이드, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 4,4'-옥시디아닐린 및 p-페닐렌 디아민의 공중합체 반복단위; 3,3'-4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드 및 p-페닐렌 디아민의 공중합체 반복단위; 및 3,3'-4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 파이로멜리틱 디안하이드라이드, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실릭 디안하이드라이드 및 p-페닐렌 디아민의 공중합체 반복단위로 이루어진 군에서 선택되는 것의 반복단위이다.
본 명세서에 있어서, BPDA-ODA-PDA는 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 4,4'-옥시디아닐린 및 p-페닐렌 디아민의 공중합체 반복단위를 의미한다.
본 명세서에 있어서, BPDA-PMDA-BTDA-PDA-ODA는 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 파이로멜리틱 디안하이드라이드, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 4,4'-옥시디아닐린 및 p-페닐렌 디아민의 공중합체 반복단위를 의미한다.
본 명세서에 있어서, BPDA-PDA는 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드 및 p-페닐렌 디아민의 공중합체 반복단위를 의미한다.
본 명세서에 있어서, BPDA-PMDA-BTDA-PDA는 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 파이로멜리틱 디안하이드라이드, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실릭 디안하이드라이드 및 p-페닐렌 디아민의 공중합체 반복단위를 의미한다.
본 명세서에 따른 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리이미드의 절대 이미드화 비율은 하기 식 2로 변환되는 것이다.
[식 2]
폴리이미드의 절대 이미드화 비율 (%) = [(반복단위 당 폴리이미드의 중량 / 반복단위 당 폴리이미드의 분자량) / ((검출된 물분자의 중량 / (18 × 폴리아믹산의 이미드화 반응 시 폴리아믹산의 반복단위 당 생성 물분자수)) + (반복단위 당 폴리이미드의 중량 / 반복단위 당 폴리이미드의 분자량))] × 100
[식 3]
반복단위 당 폴리이미드의 중량 = 시료의 중량 - 반복단위 당 폴리아믹산의 중량
[식 4]
반복단위 당 폴리아믹산의 몰수 = 검출된 물분자의 몰수 / 폴리아믹산의 이미드화 반응 시 폴리아믹산의 반복단위 당 생성 물분자수
= 검출된 물분자의 중량 / (18 × 폴리아믹산의 이미드화 반응 시 폴리아믹산의 반복단위 당 생성 물분자수))
[식 5]
반복단위 당 폴리아믹산의 중량 = 반복단위 당 폴리아믹산의 분자량 × (검출된 물분자의 중량 / (18 × 폴리아믹산의 이미드화 반응 시 폴리아믹산의 반복단위 당 생성 물분자수))
본 명세서에 따른 일 실시상태에 따르면, 상기 식 2에 있어서, 폴리이미드의 중량은 상기 시료의 중량, 상기 반복단위 당 폴리아믹산의 분자량, 상기 폴리아믹산의 이미드화 반응 시 상기 폴리아믹산의 반복단위 당 생성 물분자 수를 식 3, 식 4 및 식 5에 의하여 변환한 값이다.
본 명세서에 따른 일 실시상태에 따르면, 상기 식 2에 있어서, 폴리이미드의 중량은 상기 시료의 중량, 상기 반복단위 당 폴리아믹산의 분자량, 상기 폴리아믹산의 이미드화 반응 시 상기 폴리아믹산의 반복단위 당 생성 물분자 수를 하기 식 6에 의하여 변환한 값이다.
[식 6]
반복단위 당 폴리이미드의 중량 = 시료의 중량 - ((반복단위 당 폴리아믹산의 분자량) × (검출된 물분자의 중량 / (18 × 폴리아믹산의 이미드화 반응 시 폴리아믹산의 반복단위 당 생성 물분자수))
상기 식 2에 있어서, 폴리이미드의 중량은 상기 시료의 중량, 상기 반복단위 당 폴리아믹산의 분자량, 상기 폴리아믹산의 이미드화 반응 시 상기 폴리아믹산의 반복단위 당 생성 물분자 수를 식 3, 식 4 및 식 5에 의하여 변환한 값과 식 6에 의하여 변환한 값은 동일하다.
상기 폴리아믹산의 이미드화 반응 시 폴리아믹산의 반복단위 당 생성 물분자수는 상기 폴리아믹산을 가열하여 이미드화 반응 시 상기 폴리아믹산의 반복단위가 생성하는 화학양론 (Stoichiometry) 상의 물분자수이다.
구체적으로, 상기 폴리아믹산의 이미드화 반응 시 폴리아믹산의 반복단위 당 생성 물분자수는 상기 폴리아믹산의 반복단위가 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 4,4'-옥시디아닐린 및 p-페닐렌 디아민의 공중합체 반복단위인 경우 4이다.
구체적으로, 상기 폴리아믹산의 이미드화 반응 시 폴리아믹산의 반복단위 당 생성 물분자수는 상기 폴리아믹산의 반복단위가 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 파이로멜리틱 디안하이드라이드, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 4,4'-옥시디아닐린 및 p-페닐렌 디아민의 공중합체 반복단위인 경우 12이다.
구체적으로, 상기 폴리아믹산의 이미드화 반응 시 폴리아믹산의 반복단위 당 생성 물분자수는 상기 폴리아믹산의 반복단위가 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드 및 p-페닐렌 디아민의 공중합체 반복단위인 경우 2이다.
구체적으로, 상기 폴리아믹산의 이미드화 반응 시 폴리아믹산의 반복단위 당 생성 물분자수는 상기 폴리아믹산의 반복단위가 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 파이로멜리틱 디안하이드라이드 및 p-페닐렌 디아민의 공중합체 반복단위가 중합된 것인 경우 6이다.
본 명세서에 따른 일 실시상태에 따르면, 상기 시료에서 발생하는 물분자의 중량을 검출하는 단계는 시료의 전체 중량에 대한 물분자의 중량의 비를 0.018 % 이상이고 5.0 % 미만인 범위로 측정할 수 있다.
본 명세서에 따른 일 실시상태에 따르면, 상기 절대 이미드화 비율 분석방법은 상기 절대 이미드화 비율을 50 % 이상이고 99.85 % 이하인 범위로 측정할 수 있다.
본 명세서는 폴리이미드 중에 잔류하는 폴리아믹산을 포함하는 2 종 이상의 폴리이미드가 순서대로 적층된 시료를 준비하는 단계; 상기 시료들을 각각 전술한 폴리이미드의 절대 이미드화 비율 분석방법으로 온도 별로 폴리이미드의 절대 이미드화 비율을 측정하는 단계; 상기 시료들의 온도 별로 측정된 절대 이미드화 비율이 99.9 % 이상인 최저 온도값을 특정하는 단계; 및 상기 시료 별로 특정된 최저 온도값 중 최고 온도값을 상기 폴리이미드가 순서대로 적층된 시료의 이미드화 종료 온도로 특정하는 단계를 포함하는 다층 폴리이미드의 이미드화 종결 온도 분석 방법을 제공한다.
본 명세서는 폴리이미드 중에 잔류하는 폴리아믹산을 포함하는 시료를 가열하는 가열부; 상기 시료에서 발생하는 물분자의 중량을 검출하는 검출부; 및 연산부를 더 포함하거나 연산부를 포함하는 연산장치에 연결되는 연결수단을 더 포함하며, 상기 연산부는 상기 물분자의 중량으로 상기 폴리이미드의 이미드화 비율로 변환하는 연산을 하는 것인 폴리이미드의 절대 이미드화 비율 분석장치를 제공한다.
상기 분석장치는 전술한 폴리이미드의 절대 이미드화 비율 분석방법 및 다층 폴리이미드의 이미드화 종결 온도 분석 방법이 적용될 수 있다.
상기 연결수단은 직렬 포트, 병렬 포트, 병용 직렬 버스 (Universal Serial Bus, USB) 또는 적외선 통신 포트일 수 있으며, 상기 분석장치와 연산장치 간 전자 신호로 자료값 (data)을 송수신할 수 있는 수단이면 이를 제한하지 않는다.
본 명세서에 따른 일 실시상태에 따르면, 상기 중량으로 상기 폴리이미드의 이미드화 비율로 변환하는 연산은 상기 물분자의 중량값을 상기 식 2에 의하여 폴리이미드의 절대 이미드화 비율로 변환하는 것이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
시료의 제조
N,N-디메틸아세트아미드 용액에 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 4,4'-옥시디아닐린 및 p-페닐렌 디아민의 공중합체, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 파이로멜리틱 디안하이드라이드, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 4,4'-옥시디아닐린 및 p-페닐렌 디아민의 공중합체, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실 디안하이드라이드 및 p-페닐렌 디아민의 공중합체, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 파이로멜리틱 디안하이드라이드, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실릭 디안하이드라이드 및 p-페닐렌 디아민의 공중합체를 각각 디안하이드라이드와 디아민이 동일한 몰수로 첨가하여 시료용액들을 4개씩 제조하였다.
상기 시료용액 별로 각각 스핀코터 (spin-coater)와 에어 컨벡션 오븐 (air convection oven)으로 유리판 상에 캐스팅하고, 140 ℃에서 30분 동안 프리 베이킹 (pre-baking)을 진행하여 동일한 필름을 각각 5개씩 제조하여 총 20개를 제조하였다. 상기 필름들을 각각 질소 분위기 하에 1시간동안 각각 200 ℃, 250 ℃, 300 ℃, 350 ℃ 및 390 ℃로 다르게 이미드화 반응을 진행시켰다. 상기 이미드화된 필름을 유리판으로부터 조심스럽게 제거한 후, 데시케이터 (desicator)에 각각 보관하였다.
시료의 가열 및 생성 물분자의 중량 검출
상기 시료 별로 시료의 40 mg을 채취하여 시료의 가열 및 생성 물분자의 중량 검출을 각각 3회씩 실시하였다. 상기 3회 검출은 물분자 검량 곡성 작성을 위하여 제1회는 2 mg, 제2회는 20 mg, 제3회는 40 mg의 소듐 텅스테이트 디하이드레이트 혼합물 (Na2WO4 및 Na2WO4 ·2H2O의 혼합물, Merk Millipore사에서 제조한 상품명 Water standard oven 1%, catalog No. 188054)를 사용하였다.
상기 시료 필름들을 가열하여 생성되는 물분자의 중량을 검출을 하기와 같은 조건으로 진행하였다.
분석기기: Pyrolyzer-GC/MSD, Pyrolyzer는 일본 Frontier Laboratories사에서 제조된 상품명 PY-2010iD, GC/MS는 대한민국 Agilent Technologies 사에서 제조된 상품명 Agilent 7890A GC system with 5975C inert XL mass selective detector
상기 분석기기의 작동조건
컬럼: 일본의 Frontier Lab 사에서 제조된 상품명 Ultra ALLOY-DTM의 비활성화 금속 모세관 컬럼 (0.15 mm ID × 2.5m L (Length), < 0.01 μm 두께로 코팅된 필름)
시료의 주입구 온도: 300 ℃
운반기체: 헬륨
운반기체의 컬럼 흐름 속도: 1 mL/분
주입부의 분리 비율: 1/10
오븐 온도: 300 ℃, 등온조건 (isothermal)
Pyrolyzer: 총 50분 동안 작동. 작동 후 5분 동안 50 ℃, 이후 5분동안 10 ℃/분으로 승온하여 450 ℃로 작동, 이후 450 ℃로 5분 유지
Mass Selective Detector의 온도: 230 ℃
Mass Selective Detector의 사중극자 온도: 150 ℃
Seletecd ion monitoring의 추적 전하량: 18 m/z (물분자 검출)
도 1의 A, B, C 및 D는 각각 이미드화 반응의 전구체가 BPDA-ODA-PDA인 이미드화된 필름 시료, BPDA-PMDA-BTDA-PDA-ODA인 이미드화된 시료, BPDA-PDA인 이미드화된 시료 및 BPDA-PMDA-BTDA-PDA인 이미드화된 시료를 가열하여 생성된 물분자의 검출값을 도시하였다.
검출된 물분자의 중량을 절대 이미드화 비율로 변환
이미드화 반응의 전구체가 BPDA-ODA-PDA인 이미드화된 필름의 이미드화 온도별 시료, BPDA-PMDA-BTDA-PDA-ODA인 이미드화된 필름의 이미드화 온도별 시료, BPDA-PDA인 이미드화된 필름의 이미드화 온도별 시료 및 BPDA-PMDA-BTDA-PDA인 이미드화된 필름의 이미드화 온도별 시료들의 검출된 물분자의 중량값을 전술한 식 1 및 식 2를 이용하여, 절대 이미드화 비율로 변환하였다.
상기 변환 과정은 Microsoft 사의 상품명 Excel 프로그램으로 식 2 및 식 6와 상기 검출된 물분자의 중량값을 각각 입력하여 변환하였다.
시료 별 식 2 및 식 6의 매개변수 입력 값은 시료의 중량은 40 mg, 검출된 물분자의 중량을 제외한 나머지 시료의 이미드화 반응 전구체 별 매개변수 값은 하기 표 1과 같다.
시료의 이미드화 반응
전구체		 반복단위 당 폴리이미드의 분자량 반복단위 당 폴리아믹산의 분자량 폴리아믹산의 이미드화 반응 시 폴리아믹산의 반복단위 당 생성 물분자수
BPDA-ODA-PDA 824.15 896.20 4
BPDA-PMDA-BTDA-PDA-ODA 2376.39 2592.52 12
BPDA-PDA 366.06 402.09 2
BPDA-PMDA-BTDA-PDA 1050.16 1158.22 6
상기 변환으로 얻은 각 시료 별 절대 이미드화 비율은 하기 표 2와 같다.
시료의 이미드화 온도
(℃)		 시료의 절대 이미드화 비율 (%) ± 표준편차
BPDA-ODA-PDA
(이미드화된 시료의 전구체)		 BPDA-PMDA-BTDA-PDA-ODA
(이미드화된 시료의 전구체)		 BPDA-PDA
(이미드화된 시료의 전구체)		 BPDA-PMDA-BTDA-PDA
(이미드화된 시료의 전구체)
200 74.4 ± 0.04 77.4 ± 0.04 80.4 ± 0.05 85.9 ± 0.02
250 97.8 ± 0.06 97.5 ± 0.08 96.7 ± 0.03 96.0 ± 0.18
300 >99.9 ± 0.00 >99.9 ± 0.00 99.0 ± 0.08 98.1 ± 0.15
350 >99.9 ± 0.00 >99.9 ± 0.00 99.7 ± 0.03 >99.9 ± 0.00
390 >99.9 ± 0.00 >99.9 ± 0.00 >99.9 ± 0.00 >99.9 ± 0.00
비교예 1
시료의 제조
시료의 제조는 실시예 1과 동일하게 하였다.
시료의 이미드 구조의 존재량 검출
상기 이미드화 반응의 전구체 별, 이미드화 반응 온도 별 시료들을 대한민국 서울의 Agilent Technologies 사에서 제조된 상품명 Varian 660-IR의 Attenuated total reflection (ATR) 푸리에 변환 적외선 분광기 (Fourier-transform infrared spectrometer, FT-IR)로 시료의 이미드 구조의 존재량을 검출하였다.
이미드 구조에 존재하는 C-N 결합에 대응되는 1340 cm-1 흡수 파장대를 선택하고, 내부 표준으로 벤젠 고리에 대응되는 1510 cm-1 흡수 파장대를 선택하여, ATR FT-IR로 상기 흡수 파장대 별 검출 면적의 상대 비율을 검출하였다.
분석 조건은 파장 범위는 4000 ~ 400 cm-1, 해상도는 4 cm- 1 이었다.
흡수 파장대 별 검출 면적의 상대 비율을 절대 이미드화 비율로 변환
이미드화 반응의 전구체가 BPDA-ODA-PDA인 이미드화된 필름의 이미드화 온도별 시료, BPDA-PMDA-BTDA-PDA-ODA인 이미드화된 필름의 이미드화 온도별 시료, BPDA-PDA인 이미드화된 필름의 이미드화 온도별 시료 및 BPDA-PMDA-BTDA-PDA인 이미드화된 필름의 이미드화 온도별 시료들의 검출된 1510 cm-1 흡수 파장대에 대한 1340 cm-1 흡수 파장대의 검출 면적의 상대비율을 이미드화 반응의 온도가 390 ℃인 시료의 이미드화율을 100 %로 가정하여 상대 이미드화 비율로 변환하였다.
상기 변환 과정은 Microsoft 사의 상품명 Excel 프로그램으로 이미드화 반응의 온도가 390 ℃인 시료의 검출량의 상대비율을 해당 시료의 검출 면적의 상대비율로 나누는 수식을 입력하여 변환하였다.
상기 변환으로 얻은 각 시료 별 절대 이미드화 비율 중 일부는 하기 표 3과 같다.
시료의 이미드화
온도
(℃)		 BPDA-PDA
(이미드화된 시료의 전구체)		 BPDA-PMDA-BTDA-PDA
(이미드화된 시료의 전구체)
검출 면적의 상대 비율 상대 이미드화 비율 (%) 검출 면적의 상대 비율 상대 이미드화 비율 (%)
200 2.01 91.0 2.93 92.7
250 2.05 92.8 3.13 99.1
300 2.18 98.6 3.14 99.4
350 2.20 99.5 3.15 99.7
390 2.21 100.0 3.16 100.0

Claims (8)

  1. 폴리이미드 중에 잔류하는 폴리아믹산을 포함하는 시료를 준비하는 단계;
    상기 시료를 가열하는 단계;
    상기 시료에서 발생하는 물분자의 중량을 검출하는 단계; 및
    상기 물분자의 중량을 상기 폴리이미드의 이미드화 비율로 변환하는 단계를 포함하고,
    상기 폴리이미드의 이미드화 비율로 변환하는 단계는 상기 물분자의 중량을 하기 식 2에 의하여 상기 폴리이미드의 이미드화 비율로 변환하는 것인 폴리이미드의 절대 이미드화 비율 분석방법:
    [식 2]
    폴리이미드의 절대 이미드화 비율 (%) = [(반복단위 당 폴리이미드의 중량 / 반복단위 당 폴리이미드의 분자량) / ((검출된 물분자의 중량 / (18 × 폴리아믹산의 이미드화 반응 시 폴리아믹산의 반복단위 당 생성 물분자수)) + (반복단위 당 폴리이미드의 중량 / 반복단위 당 폴리이미드의 분자량))] × 100
    [식 6]
    반복단위 당 폴리이미드의 중량 = 시료의 중량 - ((반복단위 당 폴리아믹산의 분자량) × (검출된 물분자의 중량/(18 × 폴리아믹산의 이미드화 반응 시 폴리아믹산의 반복단위 당 생성 물분자수))
    상기 식 2에 있어서, 상기 반복단위 당 폴리이미드의 중량은 상기 시료의 중량, 상기 반복단위 당 폴리아믹산의 분자량, 상기 폴리아믹산의 이미드화 반응 시 상기 폴리아믹산의 반복단위 당 생성 물분자 수를 상기 식 6에 의하여 변환한 값이다.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 폴리아믹산의 반복단위는
    3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 4,4'-옥시디아닐린 및 p-페닐렌 디아민의 공중합체 반복단위;
    3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 파이로멜리틱 디안하이드라이드, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 4,4'-옥시디아닐린 및 p-페닐렌 디아민의 공중합체 반복단위;
    3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드 및 p-페닐렌 디아민의 공중합체 반복단위; 및
    3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 파이로멜리틱 디안하이드라이드, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실릭 디안하이드라이드 및 p-페닐렌 디아민의 공중합체 반복단위로 이루어진 군에서 선택되는 것의 반복단위인 폴리이미드의 절대 이미드화 비율 분석방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 시료에서 발생하는 물분자의 중량을 검출하는 단계는 시료의 전체 중량 기준 물분자의 중량이 0.018 % 이상이고 5.0 % 미만인 범위로 측정할 수 있는 것인 절대 이미드화 비율 분석방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 절대 이미드화 비율 분석방법은 상기 절대 이미드화 비율을 50 % 이상이고 99.85 % 이하인 범위로 측정할 수 있는 것인 절대 이미드화 비율 분석방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 시료를 가열하는 단계 및 상기 시료에서 발생하는 물분자의 중량을 검출하는 단계는 가열 시 발생 가스 질량 분석법 (Evolved gas analysis-mass spectrometry)을 이용하는 것인 절대 이미드화 비율 분석방법.
  7. 폴리이미드 중에 잔류하는 폴리아믹산을 포함하는 2 종 이상의 폴리이미드가 순서대로 적층된 시료를 각 폴리이미드 별 시료로 준비하는 단계;
    상기 시료들을 각각 청구항 1의 폴리이미드의 절대 이미드화 비율 분석방법으로 온도 별로 폴리이미드의 절대 이미드화 비율을 측정하는 단계;
    상기 시료들의 온도 별로 측정된 절대 이미드화 비율이 99.9 % 이상인 최저 온도값을 특정하는 단계; 및
    상기 시료 별로 특정된 온도값 중 최고 온도값을 상기 폴리이미드가 순서대로 적층된 시료의 이미드화 종료 온도로 특정하는 단계를 포함하는 다층 폴리이미드의 이미드화 종결 온도 분석 방법.
  8. 폴리이미드 중에 잔류하는 폴리아믹산을 포함하는 시료를 가열하는 가열부;
    상기 시료에서 발생하는 물분자의 중량을 검출하는 검출부; 및
    연산부를 더 포함하거나 연산부를 포함하는 연산장치에 연결되는 연결수단을 더 포함하며,
    상기 연산부는 상기 물분자의 중량으로 상기 폴리이미드의 이미드화 비율로 변환하는 연산을 하고, 상기 연산은 상기 물분자의 중량을 하기 식 2에 의하여 상기 폴리이미드의 이미드화 비율로 변환하는 것인 폴리이미드의 절대 이미드화 비율 분석장치:
    [식 2]
    폴리이미드의 절대 이미드화 비율 (%) = [(반복단위 당 폴리이미드의 중량 / 반복단위 당 폴리이미드의 분자량) / ((검출된 물분자의 중량 / (18 × 폴리아믹산의 이미드화 반응 시 폴리아믹산의 반복단위 당 생성 물분자수)) + (반복단위 당 폴리이미드의 중량 / 반복단위 당 폴리이미드의 분자량))] × 100
    [식 6]
    반복단위 당 폴리이미드의 중량 = 시료의 중량 - ((반복단위 당 폴리아믹산의 분자량) × (검출된 물분자의 중량/(18 × 폴리아믹산의 이미드화 반응 시 폴리아믹산의 반복단위 당 생성 물분자수))
    상기 식 2에 있어서, 상기 반복단위 당 폴리이미드의 중량은 상기 시료의 중량, 상기 반복단위 당 폴리아믹산의 분자량, 상기 폴리아믹산의 이미드화 반응 시 상기 폴리아믹산의 반복단위 당 생성 물분자 수를 상기 식 6에 의하여 변환한 값이다.
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