KR102062939B1 - Polyimide and molded body thereof - Google Patents

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준이치 이시이
마사토시 하세가와
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혼슈우 카가쿠고교 가부시키가이샤
가꼬우 호우징 도호다이가쿠
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Abstract

본 발명은 우수한 투명성을 갖고, 높은 내열성 및 낮은 선열팽창계수를 겸비하며, 저흡습성 용매에 의한 용매 가공성(우수한 용해성과 제막성)을 나타내는 폴리이미드 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 폴리이미드는 하기 화학식 1로 표시되는 구성 단위를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]

Figure 112015025881914-pct00027

(화학식 중 R은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소 원자 수 1~6의 알킬기를 나타낸다. 단, 동일한 벤젠 고리에 결합하는 2개의 R 중 하나 이상은 알킬기이다.)An object of the present invention is to provide a polyimide having excellent transparency, having high heat resistance and low coefficient of linear thermal expansion, and exhibiting solvent processability (excellent solubility and film forming property) by a low hygroscopic solvent, and a method for producing the same.
In order to solve the said subject, the polyimide of this invention is characterized by including the structural unit represented by following formula (1).
[Formula 1]
Figure 112015025881914-pct00027

(In the formula, each R independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, provided that at least one of two R's bonded to the same benzene ring is an alkyl group.)

Description

폴리이미드 및 그의 성형체{Polyimide and molded body thereof}Polyimide and molded body thereof

본 발명은 폴리이미드에 관한 것이다. The present invention relates to a polyimide.

액정 디스플레이, 유기 일렉트로루미네선스(EL) 디스플레이, 전자종이 등의 표시기기 분야에 있어서는 제조 공정 시, 유리 기판 상에 투명 전극(ITO;Indium Tin Oxide)이나 박막 트랜지스터(TFT;Thin-Film Transistor) 등의 전극이나 전자소자가 형성된다. 이들 소자를 형성하기 위해서는 높은 내열성과 우수한 치수 안정성(저선열팽창계수)이 필요하기 때문에 현행 기술로는 유리 기판 이외의 투명 재료를 적용하는 것은 곤란하다. In the field of display devices such as liquid crystal displays, organic electroluminescent (EL) displays, and electronic paper, a transparent electrode (ITO; Indium Tin Oxide) or a thin film transistor (TFT) is formed on a glass substrate during the manufacturing process. Electrodes and electronic elements, such as these, are formed. In order to form these elements, high heat resistance and excellent dimensional stability (low coefficient of thermal expansion) are required, and it is difficult to apply transparent materials other than glass substrates in the present technology.

한편, 최근 들어 이들 디스플레이에 대해 경량화나 플렉시블화의 요청이 높아져 종래의 유리 기판으로는 대응이 곤란해지고 있다. 이에, 유리 기판을 대체하는 기판으로서 보다 수량이고 플렉시블한 수지 기판이 주목되고 있다. 그러나 유리 기판이 구비하는 높은 투명성이나 치수 안정성, 내열성, 또한 우수한 가공성을 모두 겸비하는 수지 기판은 지금까지 알려져 있지 않다. On the other hand, in recent years, the request for weight reduction or flexibleization is increasing about these displays, and it is becoming difficult to respond with the conventional glass substrate. Accordingly, more flexible and flexible resin substrates are attracting attention as substrates replacing glass substrates. However, the resin substrate which combines the high transparency, dimensional stability, heat resistance, and the outstanding workability with which a glass substrate is equipped is not known until now.

수지 기판을 위한 재료 후보로서 엔지니어링 플라스틱을 들 수 있다. 그러나 현존하는 투명 엔지니어링 플라스틱 중에서 가장 높은 내열성을 갖는 폴리에테르설폰은 그 유리 전이 온도(Tg)는 225℃이지만, 선열팽창계수가 높은 점에서 문제가 있다.Engineering plastics can be mentioned as a material candidate for a resin substrate. However, polyethersulfone having the highest heat resistance among the existing transparent engineering plastics has a problem in that its glass transition temperature (Tg) is 225 ° C., but the coefficient of linear thermal expansion is high.

한편, 높은 내열성, 우수한 치수 안정성, 역학 강도, 절연성 및 유연성 등이 우수한 특성을 갖는 재료로서 전방향족 폴리이미드가 있으며, 이 전방향족 폴리이미드는 항공 우주 재료, 내열 재료, 전자 재료 등에 있어서 다용되고 있다. On the other hand, as a material having excellent properties such as high heat resistance, excellent dimensional stability, mechanical strength, insulation and flexibility, the wholly aromatic polyimide is widely used in aerospace materials, heat resistant materials, electronic materials and the like. .

예를 들면 하기 화학식 5 및 6으로 표시되는 에스테르기 함유 테트라카르복실산 이무수물과 디아민으로부터 얻어지는 폴리이미드는 높은 내열성과 우수한 치수 안정성을 나타내는 것이 보고되어 있다(특허문헌 1, 특허문헌 2, 특허문헌 3 등 참조). For example, it is reported that the polyimide obtained from the ester group containing tetracarboxylic dianhydride and diamine represented by following formula (5) and (6) shows high heat resistance and excellent dimensional stability (patent document 1, patent document 2, patent document). 3, etc.).

Figure 112015025881914-pct00001
Figure 112015025881914-pct00001

Figure 112015025881914-pct00002
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그러나 이들 폴리이미드를 비롯하여 많은 전방향족 폴리이미드는 분자 내 콘쥬게이트 및 분자 내·분자 간 전하이동 상호작용에 의해 강하게 착색되어 있어 유리만큼의 투명성을 실현하는 것은 곤란하였다. However, many of these polyimides and many wholly aromatic polyimides are strongly colored by intramolecular conjugates and intramolecular charge transfer interactions, making it difficult to achieve transparency as much as glass.

이에, 폴리이미드 필름의 착색을 억제하여 이루어지는 투명성이 높은 폴리이미드가 제안되어 있다. 예를 들면 폴리이미드 중에 불소 원자를 도입하는 것(비특허문헌 1 등 참조)이나, 폴리이미드를 구성하는 디아민 성분과 테트라카르복실산 이무수물 성분의 한쪽 또는 양쪽에 지환식 화합물을 사용함으로써 분자 내 콘쥬게이트 및 전하이동 상호작용을 억제하여 투명성을 높이는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 4, 특허문헌 5 등 참조). Thereby, polyimide with high transparency which suppresses coloring of a polyimide film is proposed. For example, by introducing a fluorine atom into the polyimide (see Non-Patent Document 1, etc.) or by using an alicyclic compound for one or both of the diamine component and the tetracarboxylic dianhydride component constituting the polyimide. A method of improving transparency by suppressing conjugate and charge transfer interactions has been proposed (see Patent Documents 4 and 5).

그러나 불소 원자가 도입된 폴리이미드는 선열팽창계수가 높아지는 경우가 있다. 예를 들면 모노머로서 4,4'-(헥사플루오로이소프로필리덴)디프탈산 무수물(이후 6FDA라 칭한다)을 사용하면 폴리이미드 필름의 투명성이 개선되는 것으로 알려져 있으나, 그의 선열팽창계수는 매우 높은 값이 되어 디바이스의 제조 공정 시에 필요한 치수 안정성이 부족해진다. 따라서, 당해 산업 분야의 유리 대체 기판으로서 상기 불소 함유 폴리이미드를 사용한 경우, 폴리이미드 필름 상에 형성된 ITO나 TFT 등의 전극이나 전자소자와 폴리이미드 필름 사이에 큰 선열팽창계수 차가 발생함으로써 박리나 크랙이 발생하여 전자 디바이스의 신뢰성이 현저하게 저하된다는 문제가 생긴다.However, the polyimide into which the fluorine atom was introduced may sometimes have a high coefficient of linear thermal expansion. For example, the use of 4,4 '-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride (hereinafter referred to as 6FDA) as the monomer is known to improve the transparency of the polyimide film, but its coefficient of linear thermal expansion is very high. This results in a lack of dimensional stability required at the time of manufacturing the device. Accordingly, when the fluorine-containing polyimide is used as a glass replacement substrate for the industrial field, a large linear thermal expansion coefficient difference occurs between an electrode such as ITO or TFT formed on the polyimide film, an electronic device, and the polyimide film, resulting in peeling or cracking. This causes a problem that the reliability of the electronic device is significantly lowered.

또한 디아민 성분으로서 지환식 화합물을 사용한 폴리이미드, 예를 들면 4,4'-메틸렌비스(시클로헥실아민) 등의 굴곡성이 높은 지환식 디아민을 사용한 경우에는 무착색 투명한 폴리이미드 필름이 얻어지지만, 내열성의 저하나 선열팽창계수의 증대를 일으킨다는 문제가 있다. 한편, 지환식 디아민으로서 강직한 구조를 갖는 트랜스-1,4-디아미노시클로헥산을 선택하여 이것과 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물(이후 BPDA라 칭한다)을 조합함으로써 높은 투명성, 높은 유리 전이 온도(345℃), 저선열팽창계수(23 ppm/K)를 갖는 폴리이미드 필름을 제조하는 기술이 개시되어 있다(특허문헌 6 참조). 그러나 이 폴리이미드는 유기 용매에 불용이기 때문에 용액 가공성이 부족하다는 결점을 갖고 있다. Furthermore, when a polyimide using an alicyclic compound is used as the diamine component, for example, an alicyclic diamine having high bendability such as 4,4'-methylenebis (cyclohexylamine), a colorless transparent polyimide film is obtained. There is a problem that causes a decrease in the temperature and an increase in the coefficient of thermal expansion. On the other hand, trans-1,4-diaminocyclohexane having a rigid structure is selected as the alicyclic diamine, and this and 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (hereinafter referred to as BPDA). The technique which manufactures the polyimide film which has high transparency, high glass transition temperature (345 degreeC), and low linear thermal expansion coefficient (23 ppm / K) by combining these is disclosed (refer patent document 6). However, since this polyimide is insoluble in an organic solvent, it has the drawback of lacking solution processability.

이와 같이 종래 많은 폴리이미드는 유기 용매에 불용으로 폴리이미드 그 자체를 성형 가공하는 것은 용이하지 않다. 이 때문에 일반적으로는 테트라카르복실산 이무수물과 디아민을 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 등의 비프로톤성 극성 용매 중에서 등몰 반응시켜 고중합도의 폴리이미드 전구체(폴리아미드산)를 중합하고, 이 폴리아미드산 용액을 기판 상에 캐스팅·건조시켜 폴리아미드산 필름으로 한 후에 300℃ 이상에서 가열 탈수 폐환(열 이미드화)시키는 2단계법에 의해 폴리이미드 필름을 제조한다. As described above, many of the conventional polyimides are insoluble in organic solvents, and it is not easy to mold the polyimide itself. For this reason, tetracarboxylic dianhydride and diamine are generally equimolar reacted in an aprotic polar solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to polymerize a high degree of polyimide precursor (polyamic acid). Then, this polyamic acid solution is cast and dried on a substrate to form a polyamic acid film, and then a polyimide film is produced by a two-step method of heating and dehydrating ring closure (thermal imidization) at 300 ° C or higher.

그러나 고온에서의 열 이미드화는 필름을 착색시키는 요인의 하나로, 고투명성을 필요로 하는 용도로는 적합하지 않을 뿐만 아니라 열 이미드화 시에 발생하는 커다란 반응 수축에 의해 필름 중에 잔류 변형을 발생시켜 필름의 휨을 일으킬 가능성도 있다. 또한 열 이미드화 시에 부생하는 물에 의해 필름 결함이나 기포에 의한 헤이즈가 발생하기 쉽다는 문제도 우려된다. However, thermal imidization at high temperatures is one of the factors that color the film, which is not suitable for applications requiring high transparency, and also causes residual deformation in the film due to large reaction shrinkage that occurs during thermal imidization. There is also the possibility of causing warpage. Moreover, the problem that the haze by a film defect and a bubble is easy to generate | occur | produce by water by-product at the time of thermal imidization is also concerned.

이에, 고온에서의 열 이미드화를 회피하기 위해 용매 가용성의 폴리이미드가 제안되어 있다(특허문헌 7 등 참조). 예를 들면 테트라카르복실산 이무수물로서 6FDA나 3,3',4,4'-디페닐설폰테트라카르복실산 이무수물 등을 사용하고, 디아민으로서, 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠이나 비스[4-(3-아미노페녹시)페닐]설폰 등의 조합으로부터 합성되는 폴리이미드는 아미드계 용매 등에 가용성을 나타낸다. 용매 가용성 폴리이미드는 공통적으로 이소프로필리덴, 설폰, 에테르, 메타 결합 등의 굴곡 구조나 트리플루오로메틸기로 대표되는 부피가 큰 치환기를 갖고 있어, 이것에 의해 폴리이미드 사슬의 응집이나 결정화가 저해된 결과, 용매 분자가 폴리이미드 사슬 사이에 침입하기 쉬워진다. Therefore, in order to avoid thermal imidation at high temperature, solvent-soluble polyimide is proposed (refer patent document 7 etc.). For example, 6FDA, 3,3 ', 4,4'-diphenylsulfontetracarboxylic dianhydride, etc. are used as tetracarboxylic dianhydride, and 1,3-bis (3-aminophenoxy is used as a diamine. ) Polyimide synthesize | combined from the combination of benzene, bis [4- (3-amino phenoxy) phenyl] sulfone, etc. shows solubility in an amide solvent etc. Solvent soluble polyimide commonly has a bulky substituent represented by a bent structure such as isopropylidene, sulfone, ether, meta bond, or trifluoromethyl group, thereby inhibiting aggregation and crystallization of polyimide chains. As a result, the solvent molecules easily enter between the polyimide chains.

또한 이들 가용성 폴리이미드를 제조하기 위해 테트라카르복실산 이무수물과 디아민을 고비점 용매 중에서 등몰 반응시키고, 크실렌 등의 공비제 존재하에서 150℃ 이상으로 용액을 가열하여 부생하는 물을 계내로부터 제거해서 고중합도의 폴리이미드를 얻는 방법을 사용할 수 있다. 또한 폴리아미드산 용액에 무수 초산/피리딘 등의 탈수환화 시약을 투입하여 가열하지 않고 폴리이미드를 얻는 방법(화학 이미드화법)도 적용할 수 있다. In order to produce these soluble polyimides, tetracarboxylic dianhydride and diamine are equimolarly reacted in a high boiling point solvent, the solution is heated to 150 ° C. or higher in the presence of an azeotropic agent such as xylene to remove byproduct water from the system. The method of obtaining the polyimide of polymerization degree can be used. Furthermore, the method (chemical imidation method) which obtains a polyimide, without adding and heating a dehydration reagent, such as an acetic anhydride / pyridine, to a polyamic-acid solution is also applicable.

그러나 용매 가용성 폴리이미드의 대부분은 선열팽창계수가 매우 높기 때문에 화상 표시 장치용 기판으로서 필요한 저열팽창 특성(치수 안정성)을 나타내지 않는다. 선열팽창계수를 낮게 하기 위해서는 폴리이미드 주쇄를 필름면에 대해 평행하게 배향(면내 배향)시킬 필요가 있으며, 이를 위해서는 폴리이미드 주쇄의 직선성, 강직성이 충분히 높은 것이 필수 조건이 된다. 이러한 분자 설계는 앞서 기술한 용매 가용성 개선을 위한 분자 설계와 상반되기 때문에 용매 가용성과 저열팽창 특성의 양립은 원리적으로 매우 곤란한 과제이다. However, most of the solvent-soluble polyimides do not exhibit the low thermal expansion characteristics (dimension stability) required as the substrate for an image display device because the coefficient of thermal expansion is very high. In order to lower the coefficient of linear thermal expansion, it is necessary to align the polyimide main chain in parallel with the film plane (in-plane orientation). For this purpose, it is essential that the linearity and rigidity of the polyimide main chain are sufficiently high. Since such molecular design is contrary to the molecular design for improving solvent solubility described above, the compatibility of solvent solubility and low thermal expansion properties is in principle a very difficult task.

상기 특성을 겸비하는 한정된 예로서 직선성이 높은 BPDA, 피로멜리트산 이무수물(이후 PMDA라 칭한다) 및 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘(이후 TFMB라 칭한다)을 주된 원료로서 합성되는 폴리이미드가 아미드계 용매인 N-메틸-2-피롤리돈(이하 NMP라 칭한다)에만 용해성을 나타내고, 또한 그 NMP 용액으로 형성되는 캐스트막은 비교적 낮은 선열팽창계수를 나타내는 것이 보고되어 있다(특허문헌 8 참조). As a limited example having the above characteristics, BPDA having high linearity, pyromellitic dianhydride (hereinafter referred to as PMDA), and 2,2'-bis (trifluoromethyl) benzidine (hereinafter referred to as TFMB) are synthesized as main raw materials. It is reported that the polyimide to be solubilized only in N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as NMP), which is an amide solvent, and the cast film formed from the NMP solution has a relatively low coefficient of linear thermal expansion (patent). See Document 8.

이와 같이, 가용성 폴리이미드의 대부분은 용해력이 강한 NMP 등의 아미드계 용매에만 가용이며, 용해력이 약한 비아미드계 용매, 특히 저흡습성 용매에는 거의 용해되지 않는다. 그런데 아미드계 용매로 이루어지는 폴리이미드 바니시로 필름을 형성할 때 종종 중대한 문제가 발생한다. As described above, most of the soluble polyimides are soluble only in amide solvents such as NMP, which have high solubility, and are almost insoluble in non-amide solvents having low solubility, particularly low hygroscopic solvents. However, when forming a film with a polyimide varnish composed of an amide solvent, a serious problem often occurs.

즉, 장시간에 걸쳐 연속 도공하는 경우, 아미드계 용매의 흡습성의 높음으로부터 폴리이미드 바니시가 대기 중의 수분을 흡습하여 폴리이미드 용액의 증점이나 폴리이미드의 석출에 의해 도공 장치의 눈막힘을 일으켜 종종 연속 도공에 중대한 지장을 초래하는 경우가 있다. 따라서, 용액 가공성의 관점에서 폴리이미드가 저흡습성 용매에 높은 용해성을 갖고 있는 것이 바람직하지만, 아미드계 용매보다도 극성이 낮은 용매에 용해되는 저열팽창성 폴리이미드는 지금까지 알려져 있지 않다. That is, in the case of continuous coating for a long time, the polyimide varnish absorbs moisture in the air due to the high hygroscopicity of the amide solvent, causing clogging of the coating device by thickening of the polyimide solution or precipitation of polyimide, which is often continuous coating. It can cause serious obstacles. Therefore, from the viewpoint of solution processability, it is preferable that the polyimide has high solubility in a low hygroscopic solvent, but a low thermally expandable polyimide dissolved in a solvent having a lower polarity than an amide solvent is not known until now.

이상 기술한 바와 같이 종래, 용액 가공성(저흡습성 용매 가용성), 낮은 선열팽창계수, 높은 내열성, 높은 투명성을 겸비하고 게다가 모두 만족시키는 전방향족 폴리이미드의 분자 설계는 매우 곤란하여 액정 디스플레이용 기판, 유기 일렉트로루미네선스(EL)용 기판, 전자종이용 기판 등의 화상 표시 장치용 기판, 그리고 태양전지 기판 등의 투명 기판이나 투명 보호막 재료로서 요구되는 물성을 모두 만족시키는 실용적인 투명 플라스틱 기판 재료는 알려져 있지 않다. As described above, the molecular design of the wholly aromatic polyimide which combines solution processability (low hygroscopic solvent solubility), low coefficient of thermal expansion, high heat resistance, and high transparency and satisfies all is very difficult. Practical transparent plastic substrate materials that satisfy all of the physical properties required as transparent substrates and transparent protective film materials such as substrates for electroluminescence (EL), substrates for electronic paper, and solar cell substrates are not known. not.

일본국 특허공개 평10-070157호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 10-070157 일본국 특허공개 제2006-013419호 공보Japanese Patent Publication No. 2006-013419 국제공개 제2008/09110호 공보International Publication No. 2008/09110 일본국 특허공개 평07-56030호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-56030 일본국 특허공개 평09-73172호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-73172 일본국 특허공개 제2002-161136호 공보Japanese Patent Publication No. 2002-161136 일본국 특허공개 제2002-206057호 공보Japanese Patent Publication No. 2002-206057 일본국 특허공개 제2006-206756호 공보Japanese Patent Publication No. 2006-206756

Macromolecules, 24, 5001(1991) Macromolecules, 24, 5001 (1991)

본 발명은 우수한 투명성을 갖고, 높은 내열성 및 낮은 선열팽창계수를 겸비하며, 저흡습성 용매에 의한 용매 가공성(우수한 용해성과 제막성)을 나타내는 폴리이미드, 이를 저흡습성 용매에 용해하여 이루어지는 폴리이미드 바니시, 그것으로부터 얻어지는 무기 박막과 동등한 저선열팽창계수, 높은 내열성 및 높은 투명성을 겸비하는 필름 및 그것들의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is a polyimide having excellent transparency, having high heat resistance and low coefficient of linear expansion, and exhibiting solvent processability (excellent solubility and film forming property) by a low hygroscopic solvent, a polyimide varnish formed by dissolving it in a low hygroscopic solvent, It is an object of the present invention to provide a film having a low coefficient of thermal expansion, high heat resistance and high transparency equivalent to the inorganic thin film obtained therefrom, and a method for producing the same.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 하기 화학식 1로 표시되는 구성 단위를 포함하는 폴리이미드를 발견하고, 이러한 폴리이미드는 우수한 투명성을 갖고, 높은 내열성 및 낮은 선열팽창계수를 겸비하며, 저흡습성 용매에 의한 용매 가공성(우수한 용해성과 제막성)을 나타내 용이하게 저흡습성 용매와의 폴리이미드 바니시가 얻어지며, 또한 우수한 투명성을 갖는 폴리이미드 필름을 얻을 수 있는 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다. MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of earnestly researching in order to solve the said subject, the present inventors discovered the polyimide containing the structural unit represented by following formula (1), This polyimide has the outstanding transparency, combines high heat resistance and low coefficient of linear thermal expansion, The present invention was completed by discovering that a polyimide varnish with a low hygroscopic solvent can be easily obtained by exhibiting solvent processability (excellent solubility and film forming property) by a low hygroscopic solvent and further obtaining a polyimide film having excellent transparency. It was.

본 발명은 다음과 같다. The present invention is as follows.

1. 하기 화학식 1로 표시되는 구성 단위를 포함하는 폴리이미드. 1. Polyimide containing the structural unit represented by following formula (1).

Figure 112015025881914-pct00003
Figure 112015025881914-pct00003

(화학식 중 R은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소 원자 수 1~6의 알킬기를 나타낸다. 단, 동일한 벤젠 고리에 결합하는 2개의 R 중 하나 이상은 알킬기이다.)(In the formula, each R independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, provided that at least one of two R's bonded to the same benzene ring is an alkyl group.)

2. 하기 화학식 2로 표시되는 구성 단위를 포함하는 폴리이미드. 2. Polyimide containing the structural unit represented by following formula (2).

Figure 112015025881914-pct00004
Figure 112015025881914-pct00004

3. 하기 화학식 1로 표시되는 구성 단위를 70 몰% 이상 포함하는 1에 기재된 폴리이미드. 3. The polyimide of 1 containing 70 mol% or more of the structural unit represented by following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112015025881914-pct00005
Figure 112015025881914-pct00005

(화학식 중 R은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소 원자 수 1~6의 알킬기를 나타낸다. 단, 동일한 벤젠 고리에 결합하는 2개의 R 중 하나 이상은 알킬기이다.)(In the formula, each R independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, provided that at least one of two R's bonded to the same benzene ring is an alkyl group.)

4. 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 폴리이미드와 유기 용제를 함유하는 폴리이미드 바니시. 4. Polyimide varnish containing the polyimide and organic solvent in any one of 1-3.

5. 그 유기 용매가 에스테르계 용매, 에테르계 용매, 카보네이트계 용매, 글리콜계 용매, 페놀계 용매, 케톤계 용매로부터 하나 이상 선택되는 저흡습성 유기 용매이고, 또한 그 폴리이미드의 고형분 농도가 5 중량% 이상인 4에 기재된 폴리이미드 바니시. 5. The organic solvent is a low hygroscopic organic solvent selected from one or more of an ester solvent, an ether solvent, a carbonate solvent, a glycol solvent, a phenol solvent, and a ketone solvent, and the solid content concentration of the polyimide is 5% by weight. The polyimide varnish of 4 which is more than%.

6. 하기 화학식 1로 표시되는 구성 단위를 포함하는 폴리이미드 성형체. 6. Polyimide molded body containing a structural unit represented by following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112015025881914-pct00006
Figure 112015025881914-pct00006

(화학식 중 R은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소 원자 수 1~6의 알킬기를 나타낸다. 단, 동일한 벤젠 고리에 결합하는 2개의 R 중 하나 이상은 알킬기이다.)(In the formula, each R independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, provided that at least one of two R's bonded to the same benzene ring is an alkyl group.)

7. 성형체가 필름인 6에 기재된 폴리이미드 성형체. 7. Polyimide molded body of 6 whose molded object is a film.

8. 4 또는 5에 기재된 폴리이미드 바니시를 기판 상에 도포, 건조 및 기판으로부터 박리하여 얻어지는 폴리이미드 필름. 8. Polyimide film obtained by apply | coating the polyimide varnish of 4 or 5 on a board | substrate, drying, and peeling from a board | substrate.

9. 폴리이미드 필름은 막 두께가 10 ㎛인 경우에 400 ㎚에 있어서의 광 투과율이 45% 이상, 또는 막 두께가 20 ㎛인 경우에 전광선 투과율이 80% 이상인 7 또는 8에 기재된 폴리이미드 필름. 9. The polyimide film according to 7 or 8, wherein the polyimide film has a light transmittance of 45% or more at 400 nm when the film thickness is 10 μm, or a total light transmittance of 80% or more when the film thickness is 20 μm.

10. 폴리이미드 필름은 막 두께가 10 ㎛인 경우에 400 ㎚에 있어서의 광 투과율이 45% 이상이고, 또한 막 두께가 10 ㎛인 경우에 전광선 투과율이 70% 이상인 7 또는 8에 기재된 폴리이미드 필름. 10. The polyimide film according to 7 or 8, wherein the polyimide film has a light transmittance at 400 nm of 45% or more when the film thickness is 10 μm and a total light transmittance of 70% or more when the film thickness is 10 μm. .

11. 폴리아미드 전구체를 이미드화할 때 가열 온도를 150℃ 미만으로 하는 하기 화학식 1로 표시되는 구성 단위를 포함하는 폴리이미드의 합성 방법. 11. A method for synthesizing a polyimide comprising a structural unit represented by the following general formula (1) in which a heating temperature is less than 150 ° C when imidating a polyamide precursor.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112015025881914-pct00007
Figure 112015025881914-pct00007

(화학식 중 R은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소 원자 수 1~6의 알킬기를 나타낸다. 단, 동일한 벤젠 고리에 결합하는 2개의 R 중 하나 이상은 알킬기이다.)(In the formula, each R independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, provided that at least one of two R's bonded to the same benzene ring is an alkyl group.)

본 발명의 폴리이미드는 구성 단위 중에 파라 위치에서 결합한 비페닐렌 구조를 2개 갖는 것으로부터 주쇄 구조는 매우 직선적이고 강직해져, 이를 반영하여 이러한 그 폴리이미드로부터 얻어지는 폴리이미드 필름은 무기 박막과 동등한 낮은 선열팽창계수와 높은 내열성(높은 유리 전이 온도)을 나타낸다. Since the polyimide of the present invention has two biphenylene structures bonded in the para position in the structural unit, the main chain structure becomes very linear and rigid, and reflecting this, the polyimide film obtained from such polyimide has a low It has a coefficient of thermal expansion and high heat resistance (high glass transition temperature).

또한 당해 분야에 있어서는 직선성이 높은 파라비페닐렌 구조를 2개나 갖는 분자 설계는 용매 용해성을 현저하게 저하시키는 것이 알려져 있다. 그러나 본 발명의 폴리이미드는 용매 용해성이 우수하고, 또한 투명성도 우수하다. 이는 본 발명의 폴리이미드는 폴리이미드를 구성하는 비페닐렌기의 2,2' 위치에 메틸기와 트리플루오로메틸기가 존재하기 때문에 입체장애 효과에 의해 비페닐렌을 구성하는 페닐렌 고리가 꼬여서 코플래너화하기 어려워져 고분자쇄의 응집이나 전자 콘쥬게이트가 억제됨으로써 용매 용해성이 큰 폭으로 향상됨과 동시에 착색의 원인인 폴리이미드 특유의 전하이동 상호작용도 억제되기 때문에 투명성이 향상되는 것으로 생각된다. 또한 비페닐렌기의 3번 위치, 3' 위치, 5번 위치 또는/및 5' 위치의 알킬기도 동일한 입체효과에 기여하고 있는 것으로 생각된다. Moreover, in the said field, it is known that the molecular design which has two parabiphenylene structures with high linearity will drastically reduce solvent solubility. However, the polyimide of this invention is excellent in solvent solubility and also excellent in transparency. This is because the polyimide of the present invention has a methyl group and a trifluoromethyl group in the 2,2 'position of the biphenylene group constituting the polyimide, so that the phenylene ring constituting the biphenylene is twisted due to the steric hindrance effect. It is thought that transparency is improved because the solvent solubility is greatly improved by suppressing agglomeration of the polymer chains and electron conjugates, and the charge transfer interaction peculiar to polyimide, which causes coloration, is also suppressed. Moreover, it is thought that the alkyl group of the 3rd position, 3 'position, 5th position, and / or 5' position of a biphenylene group contributes to the same stereo effect.

상기한 바와 같이 본 발명의 폴리이미드는 다양한 용매에 가용이고, 특히 용매로서 저흡습성 용매를 사용한 경우, 얻어지는 폴리이미드 바니시는 높은 용액 안정성을 나타내기 때문에 제막 시의 도공 조건에 관계없이 안정적으로 폴리이미드 필름으로 가공할 수 있다. 또한 얻어진 폴리이미드 필름은 그 폴리이미드가 갖는 높은 내열성, 낮은 선열팽창계수 및 높은 광 투과성(투명성)을 겸비하고 있기 때문에 액정 디스플레이용 기판, 유기 일렉트로루미네선스(EL)용 기판, 전자종이용 기판 등의 표시용 투명 기판이나 투명 보호막 재료, 그리고 태양전지 기판 등의 투명 기판이나 투명 보호막 재료로서 유용하다. As described above, the polyimide of the present invention is soluble in various solvents, and in particular, when a low hygroscopic solvent is used as the solvent, the resulting polyimide varnish exhibits high solution stability, so that it is stably polyimide regardless of the coating conditions during film formation. It can be processed into a film. Moreover, since the obtained polyimide film has the high heat resistance, the low coefficient of linear thermal expansion, and the high light transmittance (transparency) which the polyimide has, the board | substrate for liquid crystal displays, the board | substrate for organic electroluminescent (EL), and the board | substrate for electronic papers It is useful as a transparent substrate and transparent protective film material, such as a transparent substrate for display, a transparent protective film material, and a solar cell board | substrate.

도 1은 실시예 1에서 얻은 폴리이미드의 적외선 흡수 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 2는 실시예 5에서 얻은 폴리이미드의 적외선 흡수 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 3은 실시예 6에서 얻은 폴리이미드의 적외선 흡수 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the infrared absorption spectrum of the polyimide obtained in Example 1.
2 is a diagram showing an infrared absorption spectrum of the polyimide obtained in Example 5. FIG.
3 is a diagram showing an infrared absorption spectrum of the polyimide obtained in Example 6. FIG.

본 발명의 폴리이미드는 하기 화학식 1로 표시되는 구성 단위를 포함하는 폴리이미드이다. The polyimide of this invention is a polyimide containing the structural unit represented by following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112015025881914-pct00008
Figure 112015025881914-pct00008

(화학식 중 R은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소 원자 수 1~6의 알킬기를 나타낸다. 단, 동일한 벤젠 고리에 결합하는 2개의 R 중 하나 이상은 알킬기이다.)(In the formula, each R independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, provided that at least one of two R's bonded to the same benzene ring is an alkyl group.)

화학식 중 R이 알킬기인 경우는 탄소 원자 수 1~6의 직쇄상, 분지쇄상 알킬기를 나타내고, 구체적으로는 예를 들면 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, n-프로필기, t-부틸기, 이소부틸기, n-헥실기, n-펜틸기 등을 들 수 있다. 바람직하게는 탄소 원자 수 1~4의 알킬기이고, 보다 바람직하게는 메틸기이다. 또한 동일한 벤젠 고리에 결합하는 2개의 R이 모두 알킬기인 것이 바람직하다. In the formula, when R is an alkyl group, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is represented, and for example, methyl group, ethyl group, isopropyl group, n-propyl group, t-butyl group, isobutyl Group, n-hexyl group, n-pentyl group, etc. are mentioned. Preferably it is an alkyl group of 1-4 carbon atoms, More preferably, it is a methyl group. Moreover, it is preferable that both R couple | bonded with the same benzene ring are alkyl groups.

따라서, 보다 바람직한 폴리이미드는 하기 화학식 2로 표시되는 구성 단위를 포함하는 폴리이미드이다. Therefore, a more preferable polyimide is polyimide containing the structural unit represented by following formula (2).

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112015025881914-pct00009
Figure 112015025881914-pct00009

전술한 바와 같이 종래 폴리이미드 내지 폴리이미드 필름을 저열팽창화하기 위해서는 일반적으로 주쇄 구조를 되도록 직선상으로 하고 강직성을 높여, 구조적 변화에 수반되는 주쇄의 직선성의 감소를 억제할 필요가 있다. 그러나 이러한 분자 설계는 용매 용해성에 있어서는 불리해진다. As described above, in order to lower the thermal expansion of a conventional polyimide to polyimide film, it is generally necessary to make the main chain structure as straight as possible and to increase the rigidity, and to suppress the decrease in the linearity of the main chain accompanying structural changes. However, this molecular design is disadvantageous in terms of solvent solubility.

이에 대해 본 발명의 폴리이미드는 주쇄 골격을 되도록 직선상이며 또한 강직하게 하면서 용매 용해성을 높이기 위해 에스테르 결합을 매개로 하여 이면각이 크게 꼬인 파라비페닐렌기를 도입함으로써 저열팽창 특성과 용매 용해성 및 높은 투명성을 동시에 실현한다는 매우 곤란한 문제를 해결한 것이다. In contrast, the polyimide of the present invention has a low thermal expansion property and high solubility in solvent by introducing a parabiphenylene group having a large backside angle twisted through an ester bond to increase the solvent solubility while making the main chain skeleton as straight and rigid as possible. It solves the very difficult problem of achieving transparency at the same time.

본 발명의 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 폴리이미드는 그 제조방법에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 하기 화학식 3으로 표시되는 테트라카르복실산 이무수물과, 디아민으로서 하기 화학식 7로 표시되는 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘(이후, TFMB라 약칭하는 경우가 있다.)과 반응시켜서 하기 화학식 4로 표시되는 구성 단위를 포함하는 폴리아미드산을 얻는 공정, 얻어진 상기 폴리아미드산을 이미드화하는 공정을 거쳐 제조할 수 있다. The polyimide represented by the general formula (1) or the general formula (2) of the present invention is not particularly limited, but, for example, tetracarboxylic dianhydride represented by the following general formula (3) and 2 represented by the following general formula (7) as diamine Reacting with 2'-bis (trifluoromethyl) benzidine (hereinafter sometimes abbreviated as TFMB) to obtain a polyamic acid containing a structural unit represented by the following formula (4); It can manufacture through the process of imidating.

Figure 112015025881914-pct00010
Figure 112015025881914-pct00010

(화학식 중 R은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소 원자 수 1~6의 알킬기를 나타낸다. 단, 동일한 벤젠 고리에 결합하는 2개의 R 중 하나 이상은 알킬기이다.)(In the formula, each R independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, provided that at least one of two R's bonded to the same benzene ring is an alkyl group.)

Figure 112015025881914-pct00011
Figure 112015025881914-pct00011

Figure 112015025881914-pct00012
Figure 112015025881914-pct00012

(화학식 중 R은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소 원자 수 1~6의 알킬기를 나타낸다. 단, 동일한 벤젠 고리에 결합하는 2개의 R 중 하나 이상은 알킬기이고, 에스테르기의 결합 위치는 아미드 결합에 대해 메타 위치 또는 파라 위치이다.)(In the formula, each R independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, provided that at least one of two R's bonded to the same benzene ring is an alkyl group, and the bonding position of the ester group is relative to the amide bond. Meta position or para position.)

또한 상기 화학식 3으로 표시되는 테트라카르복실산 이무수물은 하기 화학식 8로 표시되는 비페닐-4,4' 디올류와 트리멜리트산류를 사용하여 공지의 에스테르화 반응에 의해 얻어진다. In addition, the tetracarboxylic dianhydride represented by the formula (3) is obtained by a known esterification reaction using biphenyl-4,4 'diol and trimellitic acid represented by the following formula (8).

Figure 112015025881914-pct00013
Figure 112015025881914-pct00013

(화학식 중 R은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소 원자 수 1~6의 알킬기를 나타낸다. 단, 동일한 벤젠 고리에 결합하는 2개의 R 중 하나 이상은 알킬기이다.)(In the formula, each R independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, provided that at least one of two R's bonded to the same benzene ring is an alkyl group.)

이러한 본 발명의 폴리이미드의 제조방법에 대하여 상기 화학식 1에 있어서 R이 모두 메틸기인 경우의 하기 화학식 2로 표시되는 구성 단위를 포함하는 폴리이미드를 예로서 추가로 상세하게 설명한다. 또한 R이 다른 알킬기 또는 수소 원자인 경우에 있어서도 화학식 2로 표시되는 구성 단위를 포함하는 폴리이미드와 동일하게 제조할 수 있다. Such a method for producing the polyimide of the present invention will be further described in detail by way of example a polyimide including the structural unit represented by the following formula (2) when all R in the formula (1) is a methyl group. Moreover, also when R is another alkyl group or a hydrogen atom, it can manufacture similarly to the polyimide containing the structural unit represented by General formula (2).

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112015025881914-pct00014
Figure 112015025881914-pct00014

상기 화학식 2로 표시되는 폴리이미드는 하기 화학식 9로 표시되는 테트라카르복실산 이무수물을 사용하여 제조된다. The polyimide represented by the formula (2) is prepared using tetracarboxylic dianhydride represented by the following formula (9).

Figure 112015025881914-pct00015
Figure 112015025881914-pct00015

상기 화학식 9로 표시되는 테트라카르복실산 이무수물은 하기 화학식 10으로 표시되는 디올 즉 2,2',3,3',5,5'-헥사메틸-비페닐-4,4'-디올(이후 HM44BP라 약칭하는 경우가 있다.) 또는 그의 디아세테이트체와 트리멜리트산류를 사용하여 공지의 에스테르화 반응에 의해 제조할 수 있다. Tetracarboxylic dianhydride represented by the formula (9) is a diol represented by the following formula 10, that is, 2,2 ', 3,3', 5,5'-hexamethyl-biphenyl-4,4'-diol (hereinafter HM44BP may be abbreviated) or diacetate and trimellitic acid thereof to prepare by a known esterification reaction.

Figure 112015025881914-pct00016
Figure 112015025881914-pct00016

트리멜리트산류로서는 무수 트리멜리트산, 무수 트리멜리트산 할라이드 등을 들 수 있다. As trimellitic acid, trimellitic anhydride, a trimellitic anhydride halide, etc. are mentioned.

본 발명의 폴리이미드의 원료인 상기 화학식 9로 표시되는 테트라카르복실산 이무수물(이후 TAHMBP라 약칭하는 경우가 있다.)의 구조적 특징은 메틸 치환기가 중앙 비페닐렌기의 2,2' 위치에 결합함으로써 비페닐렌기가 크게 꼬여 있는 점 및 비페닐렌기와 프탈이미드 부위를 연결하는 2개의 에스테르기가 모두 파라 위치에서 결합하고 있는 점이다. 이것에 의해 내열성, 저흡습성 용매 용해성, 투명성, 무기 박막과 동등한 선열팽창계수를 동시에 실현하는 것이 가능해지는 것으로 생각된다. The structural feature of the tetracarboxylic dianhydride represented by the above formula (9), which is a raw material of the polyimide of the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as TAHMBP), is characterized by the fact that the methyl substituent is bonded to the 2,2 'position of the central biphenylene group. This is a point where the biphenylene group is twisted greatly, and both ester groups connecting the biphenylene group and the phthalimide moiety are bonded at the para position. It is thought that this makes it possible to simultaneously realize heat resistance, low hygroscopic solvent solubility, transparency, and a linear thermal expansion coefficient equivalent to that of the inorganic thin film.

본 발명의 폴리이미드의 전구체(폴리아미드산)를 중합할 때 중합 반응성 및 폴리이미드의 요구 특성을 현저하게 손상시키지 않는 범위에서, 상기 화학식 9로 표시되는 테트라카르복실산 이무수물 이외의 방향족 또는 지방족 테트라카르복실산 이무수물을 공중합 성분으로서 병용할 수 있다. When polymerizing the precursor (polyamic acid) of the polyimide of the present invention, aromatic or aliphatic other than tetracarboxylic dianhydride represented by the above formula (9) in a range that does not significantly impair polymerization reactivity and required properties of the polyimide. Tetracarboxylic dianhydride can be used together as a copolymerization component.

그때 사용 가능한 방향족 테트라카르복실산 이무수물로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 피로멜리트산 이무수물, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물, 하이드로퀴논-비스(트리멜리테이트 안하이드라이드), 메틸하이드로퀴논-비스(트리멜리테이트 안하이드라이드), 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르복실산 이무수물, 2,3,6,7-나프탈렌테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-비페닐에테르테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-비페닐설폰테트라카르복실산 이무수물, 2,2'-비스(3,4-디카르복시페닐)헥사플루오로프로판산 이무수물, 2,2'-비스(3,4-디카르복시페닐)프로판산 이무수물 등을 들 수 있다. Although it does not specifically limit as aromatic tetracarboxylic dianhydride which can be used at that time, For example, pyromellitic dianhydride, 3,3 ', 4,4'-biphenyl tetracarboxylic dianhydride, hydroquinone bis (tri Mellitate Anhydride), Methylhydroquinone-bis (Trimellitate Anhydride), 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic acid Dianhydrides, 3,3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,3', 4,4'-biphenylethertetracarboxylic dianhydride, 3,3 ', 4,4 '-Biphenylsulfontetracarboxylic dianhydride, 2,2'-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropanoic dianhydride, 2,2'-bis (3,4-dicarboxyphenyl) Propanoic dianhydride, and the like.

지방족 테트라카르복실산 이무수물로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 지환식인 것으로서는 비시클로[2.2.2]옥트-7-엔-2,3,5,6-테트라카르복실산 이무수물, 5-(디옥소테트라히드로푸릴-3-메틸-3-시클로헥센-1,2-디카르복실산 무수물, 4-(2,5-디옥소테트라히드로푸란-3-일)테트랄린-1,2-디카르복실산 무수물, 테트라히드로푸란-2,3,4,5-테트라카르복실산 이무수물, 비시클로-3,3',4,4'-테트라카르복실산 이무수물, 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 이무수물, 1,2,3,4-시클로펜탄테트라카르복실산 이무수물 등을 들 수 있다. 또한 이들을 2종류 이상 병용하는 것도 가능하다.Although it does not specifically limit as aliphatic tetracarboxylic dianhydride, For example, it is bicyclo [2.2.2] oct-7-ene-2,3,5,6- tetracarboxylic dianhydride, 5- as an alicyclic thing. (Dioxotetrahydrofuryl-3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid anhydride, 4- (2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl) tetraline-1,2 -Dicarboxylic acid anhydride, tetrahydrofuran-2,3,4,5-tetracarboxylic dianhydride, bicyclo-3,3 ', 4,4'-tetracarboxylic dianhydride, 1,2, And 3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, etc. Moreover, it is also possible to use these two or more types together.

이러한 테트라카르복실산 이무수물 중 폴리이미드 필름의 저열팽창성 발현이라는 관점에서 강직하고 직선적인 구조를 갖는 테트라카르복실산 이무수물, 즉 피로멜리트산 이무수물, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물이 공중합 성분으로서 적합하고, 특히 중합 반응성, 입수하기 용이함으로부터 테트라카르복실산 이무수물로서 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물이 보다 바람직하다. Of these tetracarboxylic dianhydrides, tetracarboxylic dianhydrides having a rigid and linear structure, ie, pyromellitic dianhydrides, 3,3 ', 4,4'-ratios in terms of low thermal expansion of polyimide films. Phenyltetracarboxylic dianhydride is suitable as the copolymerization component, and in particular, 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride is more preferable as tetracarboxylic dianhydride because of polymerization reactivity and availability. Do.

상기 화학식 9로 표시되는 테트라카르복실산 이무수물과 병용하는 상기 방향족 또는 지방족 테트라카르복실산 이무수물의 함유량은 전체 테트라카르복실산 이무수물 사용량의 0~30 몰%의 범위이다. Content of the said aromatic or aliphatic tetracarboxylic dianhydride used together with the tetracarboxylic dianhydride represented by the said Formula (9) is 0-30 mol% of all the tetracarboxylic dianhydride usage-amount.

본 발명의 상기 화학식 2로 표시되는 구성 단위를 포함하는 폴리이미드는 이러한 테트라카르복실산 이무수물에 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘(TFMB)을 반응시켜서 얻어진다. The polyimide containing the structural unit represented by the said Formula (2) of this invention is obtained by making 2,2'-bis (trifluoromethyl) benzidine (TFMB) react with such tetracarboxylic dianhydride.

이와 같이, 본 발명의 폴리이미드에 있어서 원료 디아민을 TFMB로 함으로써 TFMB에 있어서의 2,2' 위치의 트리플루오로메틸기의 존재에 의해 분자간력이 저하되어 폴리이미드의 저흡습성 용매 용해성이 높여진다. 또한 트리플루오로메틸기는 전자 흡인성기로서도 작용하기 때문에 착색의 원인인 전하이동 상호작용을 억제하여 폴리이미드 필름의 투명성을 높이는 것에도 기여한다. 또한 TFMB 중의 강직한 파라비페닐렌기는 폴리이미드의 저열팽창성 발현에 기여하는 것으로 생각된다. As described above, in the polyimide of the present invention, when the raw material diamine is TFMB, the intermolecular force decreases due to the presence of the 2,2 'position of the trifluoromethyl group in the TFMB, thereby increasing the low hygroscopic solvent solubility of the polyimide. Moreover, since trifluoromethyl group also acts as an electron withdrawing group, it contributes to suppressing the charge transfer interaction which causes coloring, and to improve transparency of a polyimide film. It is also believed that the rigid parabiphenylene group in TFMB contributes to the low thermal expansion expression of the polyimide.

본 발명의 폴리이미드의 전구체(폴리아미드산)를 중합할 때 중합 반응성 및 폴리이미드의 요구 특성을 현저하게 손상시키지 않는 범위에서 TFMB 이외의 방향족 또는 지방족 디아민을 공중합 성분으로서 병용할 수 있다. When superposing | polymerizing the precursor (polyamic acid) of the polyimide of this invention, aromatic or aliphatic diamines other than TFMB can be used together as a copolymerization component in the range which does not impair polymerization reactivity and the required characteristic of a polyimide significantly.

그때 사용 가능한 방향족 디아민으로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 p-페닐렌디아민, m-페닐렌디아민, 2,4-디아미노톨루엔, 2,5-디아미노톨루엔, 2,4-디아미노크실렌, 2,4-디아미노듀렌, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-메틸렌비스(2-메틸아닐린), 4,4'-메틸렌비스(2-에틸아닐린), 4,4'-메틸렌비스(2,6-디메틸아닐린), 4,4'-메틸렌비스(2,6-디에틸아닐린), 4,4'-디아미노디페닐에테르, 3,4'-디아미노디페닐에테르, 3,3'-디아미노디페닐에테르, 2,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-디아미노디페닐설폰, 3,3'-디아미노디페닐설폰, 4,4'-디아미노벤조페논, 3,3'-디아미노벤조페논, 4,4'-디아미노벤즈아닐리드, 4-아미노페닐-4'-아미노벤조에이트, 벤지딘, 3,3'-디히드록시벤지딘, 3,3'-디메톡시벤지딘, o-톨리딘, m-톨리딘, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠, 4,4'-비스(4-아미노페녹시)비페닐, 비스(4-(3-아미노페녹시)페닐)설폰, 비스(4-(4-아미노페녹시)페닐)설폰, 2,2-비스(4-(4-아미노페녹시)페닐)프로판, 2,2-비스(4-(4-아미노페녹시)페닐)헥사플루오로프로판, 2,2-비스(4-아미노페닐)헥사플루오로프로판, p-터페닐렌디아민 등을 들 수 있다. Although it does not specifically limit as aromatic diamine which can be used then, For example, p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 2, 4- diamino toluene, 2, 5- diamino toluene, 2, 4- diamino xylene, 2,4-diaminodurene, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-methylenebis (2-methylaniline), 4,4'-methylenebis (2-ethylaniline), 4,4 '-Methylenebis (2,6-dimethylaniline), 4,4'-methylenebis (2,6-diethylaniline), 4,4'-diaminodiphenylether, 3,4'-diaminodiphenyl Ether, 3,3'-diaminodiphenylether, 2,4'-diaminodiphenylether, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3,3'-diaminodiphenylsulfone, 4,4 ' -Diaminobenzophenone, 3,3'-diaminobenzophenone, 4,4'-diaminobenzanilide, 4-aminophenyl-4'-aminobenzoate, benzidine, 3,3'-dihydroxybenzidine, 3,3'-dimethoxybenzidine, o-tolidine, m-tolidine, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1 , 3-bis (3-aminophenoxy) benzene, 4,4'-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, bis (4- (3-aminophenoxy) phenyl) sulfone, bis (4- (4 -Aminophenoxy) phenyl) sulfone, 2,2-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) propane, 2,2-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) hexafluoropropane, 2, 2-bis (4-aminophenyl) hexafluoro propane, p-terphenylenediamine, etc. are mentioned.

또한 지방족 디아민으로서는 쇄상 지방족 내지 지환식 디아민으로, 지환식 디아민으로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 4,4'-메틸렌비스(시클로헥실아민), 이소포론디아민, 트랜스-1,4-디아미노시클로헥산, 시스-1,4-디아미노시클로헥산, 1,4-시클로헥산비스(메틸아민), 2,5-비스(아미노메틸)비시클로〔2.2.1〕헵탄, 2,6-비스(아미노메틸)비시클로〔2.2.1〕헵탄, 3,8-비스(아미노메틸)트리시클로〔5.2.1.0〕데칸, 1,3-디아미노아다만탄, 2,2-비스(4-아미노시클로헥실)프로판, 2,2-비스(4-아미노시클로헥실)헥사플루오로프로판, 쇄상 지방족 디아민으로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 1,3-프로판디아민, 1,4-테트라메틸렌디아민, 1,5-펜타메틸렌디아민, 1,6-헥사메틸렌디아민, 1,7-헵타메틸렌디아민, 1,8-옥타메틸렌디아민, 1,9-노나메틸렌디아민, 디아미노실록산 등을 들 수 있다. 또한 이들을 2종류 이상 병용하는 것도 가능하다. 이때 상기 디아민의 함유량은 전체 디아민 사용량의 0~30 몰%의 범위이다. In addition, as aliphatic diamine, it is a chain aliphatic to alicyclic diamine, Although it does not specifically limit as alicyclic diamine, For example, 4,4'- methylenebis (cyclohexylamine), isophorone diamine, trans-1, 4- diamino cyclo Hexane, cis-1,4-diaminocyclohexane, 1,4-cyclohexanebis (methylamine), 2,5-bis (aminomethyl) bicyclo [2.2.1] heptane, 2,6-bis (amino Methyl) bicyclo [2.2.1] heptane, 3,8-bis (aminomethyl) tricyclo [5.2.1.0] decane, 1,3-diaminoadamantane, 2,2-bis (4-aminocyclohexyl) Although it does not specifically limit as propane, 2, 2-bis (4-amino cyclohexyl) hexafluoro propane, and a chain aliphatic diamine, For example, 1, 3- propanediamine, 1, 4- tetramethylenediamine, 1, 5- Pentamethylenediamine, 1,6-hexamethylenediamine, 1,7-heptamethylenediamine, 1,8-octamethylenediamine, 1,9-nonamethylenediamine, diaminosiloxane And the like. Moreover, it is also possible to use two or more types together. At this time, content of the said diamine is the range of 0-30 mol% of the total amount of diamines used.

본 발명의 폴리이미드의 전구체(폴리아미드산)를 중합할 때 사용되는 용매로서는 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸술폭시드 등의 비프로톤성 용매가 바람직하지만, 원료 모노머와 생성되는 폴리이미드 전구체, 그리고 이미드화된 폴리이미드가 용해되면 어떠한 용매라도 아무런 문제없이 사용할 수 있고, 특별히 그 용매의 구조에는 한정되지 않는다. As a solvent used when superposing | polymerizing the precursor (polyamic acid) of the polyimide of this invention, N, N- dimethylformamide, N, N- dimethylacetamide, N-methyl- 2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, etc. Although an aprotic solvent of is preferable, any solvent can be used without any problem as long as the raw material monomer, the resulting polyimide precursor, and the imidized polyimide are dissolved, and the solvent structure is not particularly limited.

구체적으로는 예를 들면 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 등의 아미드 용매, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, δ-발레로락톤, γ-카프로락톤, ε-카프로락톤, α-메틸-γ-부티로락톤, 초산부틸, 초산에틸, 초산이소부틸 등의 에스테르 용매, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트 등의 카보네이트 용매, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 트리에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 글리콜계 용매, 페놀, m-크레졸, p-크레졸, o-크레졸, 3-클로로페놀, 4-클로로페놀 등의 페놀계 용매, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 아세톤, 메틸에틸케톤, 디이소부틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤계 용매, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 디부틸에테르 등의 에테르계 용매, 기타 범용 용매로서 아세토페논, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 술포란, 디메틸술폭시드, 프로필렌글리콜메틸아세테이트, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 2-메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 부탄올, 에탄올, 크실렌, 톨루엔, 클로로벤젠, 테레빈유, 미네랄 스피릿, 석유 나프타계 용매 등도 사용할 수 있고, 이들을 2종류 이상 혼합하여 사용해도 된다. Specifically, for example, amide solvents such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ- Ester solvents such as valerolactone, γ-caprolactone, ε-caprolactone, α-methyl-γ-butyrolactone, butyl acetate, ethyl acetate, isobutyl acetate, carbonate solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate, and diethylene Glycol solvents such as glycol dimethyl ether, triethylene glycol, triethylene glycol dimethyl ether, phenol solvents such as phenol, m-cresol, p-cresol, o-cresol, 3-chlorophenol and 4-chlorophenol, and cyclopenta Ketone solvents such as paddy, cyclohexanone, acetone, methyl ethyl ketone, diisobutyl ketone, methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, dimethoxyethane, diethoxyethane, dibutyl ether, etc. Ether solvents, acetophenone, other general solvents, 3-dimethyl-2-imidazolidinone, sulfolane, dimethyl sulfoxide, propylene glycol methyl acetate, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, 2-methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, butyl cello Solvent acetate, butanol, ethanol, xylene, toluene, chlorobenzene, terebin oil, mineral spirit, petroleum naphtha solvent, etc. can also be used, You may use them in mixture of 2 or more types.

화학식 9로 표시되는 테트라카르복실산 이무수물(TAHMBP)과 TFMB를 중부가 반응시켜서 폴리이미드 전구체를 얻은 후, 이어서 이것을 이미드화함으로써 당해 산업상 매우 유용한 본 발명의 폴리이미드를 얻을 수 있다. After polyaddition of tetracarboxylic dianhydride (TAHMBP) represented by the formula (9) and TFMB to obtain a polyimide precursor, the resulting polyimide of the present invention can be obtained by imidating the polyimide precursor.

본 발명의 폴리이미드는 고분자쇄의 직선성, 강직성, 적절한 치환기 및 입체적인 꼬임이라는 화학구조상의 특징으로부터 폴리이미드 수지로 했을 때 용액 가공성(저흡습성 용매 용해성), 무기 박막과 동등한 낮은 선열팽창계수, 높은 내열성 및 높은 투명성을 겸비한다는, 종래의 재료로는 얻을 수 없었던 물성을 갖는 재료로 하는 것이 가능하다. The polyimide of the present invention has a solution processability (low hygroscopic solvent solubility), low linear thermal expansion coefficient equivalent to that of an inorganic thin film, based on the chemical structural characteristics of the linear, rigidity, suitable substituent, and three-dimensional twist of the polymer chain. It is possible to set it as the material which has the physical property which cannot be obtained with the conventional material which has heat resistance and high transparency.

통상, 테트라카르복실산 이무수물과 디아민의 중합 반응성은 최종적으로 얻어지는 폴리이미드 필름의 인성(靭性)에 큰 영향을 미친다. 중합 반응성이 충분히 높지 않으면 고중합체가 얻어지지 않아 결과적으로 폴리머 사슬끼리의 얽힘이 낮아져 폴리이미드 필름이 취약해질 우려가 있다. 이 점, 본 발명에서 사용하는 TAHMBP와 TFMB는 충분히 높은 중합 반응성을 나타내기 때문에 그러한 우려가 없다. Usually, the polymerization reactivity of tetracarboxylic dianhydride and diamine has a big influence on the toughness of the polyimide film finally obtained. If the polymerization reactivity is not high enough, a high polymer may not be obtained, resulting in low entanglement of the polymer chains, resulting in a weak polyimide film. In this regard, since TAHMBP and TFMB used in the present invention exhibit sufficiently high polymerization reactivity, there is no such concern.

본 발명의 폴리이미드를 합성하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 공지의 방법을 적절하게 적용할 수 있다. 구체적으로는 예를 들면 다음과 같은 방법에 의해 합성할 수 있다. 폴리이미드 전구체(폴리아미드산)를 얻는 공정으로서는 반응 용기 중 먼저 TFMB를 중합 용매에 용해하여 이 용액에 TFMB와 실질적으로 등몰의 TAHMBP 분말을 서서히 첨가하고 메커니컬 스터러 등을 사용하여 온도 0~100℃의 범위, 바람직하게는 20~60℃에서 0.5~150시간, 바람직하게는 1~48시간 교반한다. The method of synthesize | combining the polyimide of this invention is not specifically limited, A well-known method can be applied suitably. Specifically, it can synthesize | combine by the following method, for example. In the process of obtaining a polyimide precursor (polyamic acid), firstly dissolve TFMB in a polymerization solvent in a reaction vessel, gradually add equimolar TAHMBP powder substantially equal to TFMB to this solution, and then use a mechanical stirrer or the like to obtain a temperature of 0 to 100 ° C. It is in the range of 0.5 to 150 hours, preferably 1 to 48 hours at 20 to 60 ℃.

이때 원료 모노머 농도는 통상 5~50 중량%의 범위, 바람직하게는 10~40 중량%의 범위이다. 이러한 모노머 농도 범위에서 중합을 행함으로써 균일하고 고중합도의 폴리이미드 전구체(폴리아미드산)를 얻을 수 있다. 폴리이미드 전구체의 중합도가 지나치게 증가하여 중합 용액이 교반하기 어려워진 경우는 적절하게 동일 용매로 희석하는 것도 가능하다. 폴리이미드 필름의 인성 관점에서 폴리이미드 전구체의 중합도는 되도록 높은 것이 바람직하다. 상기 모노머 농도 범위에서 중합을 행함으로써 폴리머의 중합도가 충분히 높고, 원료 모노머 및 생성 폴리머의 용해성도 충분히 확보할 수 있다. At this time, the raw material monomer concentration is usually in the range of 5 to 50% by weight, preferably in the range of 10 to 40% by weight. By polymerizing in such a monomer concentration range, a uniform and high degree of polymerization polyimide precursor (polyamic acid) can be obtained. When the polymerization degree of a polyimide precursor increases too much and it becomes difficult to stir a polymerization solution, it can also be diluted with the same solvent suitably. In view of the toughness of the polyimide film, the degree of polymerization of the polyimide precursor is preferably as high as possible. By polymerizing in the above monomer concentration range, the degree of polymerization of the polymer is sufficiently high, and the solubility of the raw material monomer and the produced polymer can also be sufficiently secured.

상기 범위보다 낮은 농도에서 중합을 행하면 폴리이미드 전구체의 중합도가 충분히 높아지지 않는 경우가 있고, 또한 상기 모노머 농도 범위보다 고농도에서 중합을 행하면 모노머나 생성되는 폴리머의 용해가 불충분해지는 경우가 있다. 또한 지방족 디아민을 사용한 경우, 중합 초기에 종종 염 형성이 일어나 중합이 방해되는데, 염 형성을 억제하면서 되도록 중합도를 올리기 위해서는 중합 시의 모노머 농도를 상기의 적합한 농도 범위로 관리하는 것이 바람직하다. When the polymerization is carried out at a concentration lower than the above range, the degree of polymerization of the polyimide precursor may not be sufficiently high, and when the polymerization is carried out at a higher concentration than the above monomer concentration range, the dissolution of the monomer and the resulting polymer may be insufficient. In addition, when aliphatic diamine is used, salt formation often occurs at the initial stage of polymerization, and polymerization is prevented. In order to increase the degree of polymerization so as to suppress salt formation, it is preferable to manage the monomer concentration at the time of polymerization in the above suitable concentration range.

이어서, 얻어진 폴리이미드 전구체(폴리아미드산)를 이미드화하는 공정에 대해서 설명한다. 본 발명의 폴리이미드를 얻기 위한 폴리이미드 전구체의 이미드화 방법은 열적으로 탈수 폐환하는 열 이미드화법, 탈수제를 사용하는 화학 이미드화법 등의 공지의 방법을 사용할 수 있다. Next, the process of imidating the obtained polyimide precursor (polyamic acid) is demonstrated. The imidation method of the polyimide precursor for obtaining the polyimide of this invention can use well-known methods, such as the thermal imidation method of thermally dehydrating and ring closing, and the chemical imidation method using a dehydrating agent.

그러나 고온의 열처리를 필요로 하지 않는 화학 이미드화와 같은 온화한 조건에서 이미드화하는 것이 바람직하다. 화학 이미드화 이외의 방법, 예를 들면 열 이미드화법의 경우는 테트라카르복실산 이무수물과 디아민을 고비점 용매 중에서 등몰 반응시켜 크실렌 등의 공비제 존재하에서 150℃ 이상으로 가열하여 부생하는 물을 계내로부터 제거해서 고중합도의 폴리이미드를 용액 상태로 얻을 수 있지만, 150℃ 이상의 가열에서는 용매 등이 착색되고, 이 착색 성분이 필름의 착색의 원인이 되는 경우가 있기 때문에 바람직하지 않다. However, it is preferable to imidize under mild conditions such as chemical imidization which does not require high temperature heat treatment. In the case of methods other than chemical imidization, for example, thermal imidization, tetracarboxylic dianhydride and diamine are equimolar reacted in a high boiling point solvent and heated to 150 ° C. or higher in the presence of azeotropic agents such as xylene to produce byproducts. Although the polyimide of high degree of polymerization can be removed in a system and can be obtained in a solution state, at 150 degreeC or more heating, a solvent etc. are colored and since this coloring component may cause coloring of a film, it is not preferable.

즉, 본 발명의 폴리이미드 전구체(폴리아미드산)의 이미드화 방법은 구체적으로는 예를 들면 상기 얻어진 폴리이미드 전구체 용액을 중합 시에 사용한 용매와 동일한 용매로 교반하기 쉬운 적당한 용액 점도로 한 폴리이미드 전구체 용액으로 하여, 메커니컬 스터러 등으로 교반하면서 유기산의 무수물과 염기성 촉매로서 3급 아민으로 이루어지는 탈수 폐환제(화학 이미드화제)를 적하하고, 온도 0~100℃, 바람직하게는 10~50℃에서 1~72시간 교반함으로써 화학적으로 이미드화를 완결시킨다. That is, the imidation method of the polyimide precursor (polyamic acid) of this invention specifically, for example, the polyimide which made the said polyimide precursor solution the suitable solution viscosity which is easy to stir with the same solvent used at the time of superposition | polymerization, for example. As a precursor solution, while stirring with a mechanical stirrer or the like, a dehydration ring closing agent (chemical imidating agent) consisting of an anhydride of an organic acid and a tertiary amine as a basic catalyst is added dropwise, and the temperature is 0 to 100 ° C, preferably 10 to 50 ° C. Chemical imidation is completed by stirring for 1 to 72 hours at.

그때 사용 가능한 유기산 무수물로서는 특별히 한정되지 않지만, 무수 초산, 무수 프로피온산 등을 들 수 있다. 시약의 취급이나 정제하기 용이함으로부터 무수 초산이 적합하게 사용된다. 또한 염기성 촉매로서는 피리딘, 트리에틸아민, 퀴놀린 등을 사용할 수 있는데, 시약의 취급이나 분리하기 용이함으로부터 피리딘이 적합하게 사용되지만 이들에 한정되지 않는다. 화학 이미드화제 중의 유기산 무수물량은 폴리이미드 전구체의 이론 탈수량의 1~10배 몰의 범위이고, 보다 바람직하게는 1~5배 몰이다. 또한 염기성 촉매의 양은 유기산 무수물량에 대해 0.1~2배 몰의 범위이고 보다 바람직하게는 0.1~1배 몰의 범위이다. Although it does not specifically limit as organic acid anhydride which can be used then, acetic anhydride, a propionic anhydride, etc. are mentioned. Acetic anhydride is suitably used because of ease of handling and purification of reagents. Moreover, although a pyridine, triethylamine, quinoline, etc. can be used as a basic catalyst, pyridine is used suitably, although it is easy to handle or isolate a reagent, It is not limited to these. The amount of the organic acid anhydride in the chemical imidating agent is in the range of 1 to 10 times mole of the theoretical dehydration amount of the polyimide precursor, and more preferably 1 to 5 times mole. The amount of the basic catalyst is in the range of 0.1 to 2 times the molar amount, and more preferably in the range of 0.1 to 1 times the mole relative to the amount of the organic acid anhydride.

또한 상기 화학 이미드화 후의 반응 용액 중에는 화학 이미드화제나 카르복실산 등의 부생성물(이하, 불순물이라 한다)이 혼입되어 있기 때문에 이들을 제거하여 폴리이미드를 정제할 필요가 있다. 정제는 공지의 방법을 이용할 수 있다. 예를 들면 가장 간편한 방법으로서는 이미드화한 반응 용액을 교반하면서 대량의 빈용매 중에 적하하여 폴리이미드를 석출시킨 후 폴리이미드 분말을 회수해서 불순물이 제거될 때까지 반복하여 세정하고, 감압 건조하여 폴리이미드 분말을 얻는 방법을 적용할 수 있다. In the reaction solution after chemical imidization, by-products (hereinafter referred to as impurities) such as chemical imidating agents and carboxylic acids are mixed, and it is necessary to remove these to purify the polyimide. Purification can use a well-known method. For example, as the simplest method, the imidized reaction solution is added dropwise to a large amount of poor solvents while stirring to precipitate polyimide, and then the polyimide powder is recovered, washed repeatedly until impurities are removed, and dried under reduced pressure to obtain polyimide. The method of obtaining a powder can be applied.

이때 사용할 수 있는 용매로서는 폴리이미드를 석출시켜 불순물을 효율적으로 제거할 수 있고, 건조시키기 쉬운 용매라면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 물 또는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 등의 알코올류가 적합하며, 이들을 혼합하여 사용해도 된다. 빈용매 중에 적하하여 석출시킬 때의 폴리이미드 용액의 농도는 너무 높으면 석출되는 폴리이미드가 입자 덩어리가 되어 그 조대(粗大)한 입자 중에 불순물이 잔류할 가능성이나 얻어진 폴리이미드 분말을 용매에 용해하는 시간을 장시간 필요로 할 우려가 있다. The solvent that can be used at this time is not particularly limited as long as it is a solvent that can precipitate impurities and efficiently remove polyimide, and is easy to dry. For example, water or alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol are suitable, and these are mixed. May be used. If the concentration of the polyimide solution when dropping and depositing in the poor solvent is too high, the precipitated polyimide may form a particle mass and impurities may remain in the coarse particles or the time for dissolving the obtained polyimide powder in a solvent. There is a risk of requiring a long time.

한편, 폴리이미드 용액의 농도를 너무 묽게 하면 다량의 빈용매가 필요해져 폐용제 처리에 의한 환경 부하 증대나 제조 비용이 높아지기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 빈용매 중에 적하할 때의 폴리이미드 용액의 농도는 20 중량% 이하, 보다 바람직하게는 10 중량% 이하이다. 이때 사용하는 빈용매의 양은 폴리이미드 용액의 등량 이상이 바람직하고, 1.5~3배량이 적합하다. 얻어진 폴리이미드 분말을 회수하여 잔류 용매를 진공 건조나 열풍 건조 등으로 제거한다. 건조 온도와 시간은 폴리이미드가 변질되지 않고 잔류 용매가 분해되지 않는 온도라면 제한은 없으며, 온도 30~200℃의 범위에서 48시간 이하로 건조시키는 것이 바람직하다. On the other hand, if the concentration of the polyimide solution is too dilute, a large amount of poor solvent is required, which is not preferable because the environmental load increase by the waste solvent treatment and the manufacturing cost increase. Therefore, the density | concentration of the polyimide solution at the time of dripping in a poor solvent is 20 weight% or less, More preferably, it is 10 weight% or less. At this time, the amount of the poor solvent to be used is preferably equal to or greater than the polyimide solution, and preferably 1.5 to 3 times the amount. The obtained polyimide powder is recovered and the residual solvent is removed by vacuum drying or hot air drying. The drying temperature and time are not limited as long as the polyimide does not deteriorate and the residual solvent does not decompose, and drying is preferably performed for 48 hours or less in a temperature range of 30 to 200 ° C.

본 발명의 폴리이미드는 그 고유 점도로서는 용도에 따라 적절하게 선택할 수 있어 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 폴리이미드 필름으로서 사용할 때는 인성 및 용액의 핸들링의 관점에서 폴리이미드의 고유 점도로서 바람직하게는 0.1~10.0 dL/g의 범위, 보다 바람직하게는 0.5~5.0 dL/g의 범위이다. Although the polyimide of this invention can be suitably selected according to a use as an intrinsic viscosity, it does not have a restriction | limiting in particular, For example, when using as a polyimide film, it is preferable as an intrinsic viscosity of a polyimide from a viewpoint of toughness and handling of a solution, Preferably it is 0.1. It is the range of -10.0 dL / g, More preferably, it is the range of 0.5-5.0 dL / g.

또한 반응 시 본 발명의 원료인 테트라카르복실산 이무수물 이외의 테트라카르복실산 이무수물 및/또는 본 발명의 원료인 디아민 이외의 디아민 성분을 사용하여 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 본 발명의 구성 단위를 포함하는 폴리이미드 공중합체로 하는 경우는, 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 구성 단위를 70 몰% 이상 포함하는 폴리이미드 공중합체가 바람직하다. In addition, the composition of the present invention represented by the formula (1) or (2) using tetracarboxylic dianhydride other than tetracarboxylic dianhydride which is the raw material of the present invention and / or diamine components other than the diamine which is the raw material of the present invention during the reaction. When using as a polyimide copolymer containing a unit, the polyimide copolymer containing 70 mol% or more of the structural unit represented by General formula (1) or general formula (2) is preferable.

또한 본 발명의 폴리이미드는 용매에 대한 용해성이 우수하기 때문에 각종 유기 용매에 용해하여 폴리이미드 바니시로 할 수 있다. 또한 얻어진 바니시는 예를 들면 폴리이미드 필름이나 적층체 등의 성형체로서 사용할 수 있다. Moreover, since the polyimide of this invention is excellent in solubility with respect to a solvent, it can melt | dissolve in various organic solvents and can be set as a polyimide varnish. Moreover, the obtained varnish can be used as a molded object, such as a polyimide film and a laminated body, for example.

또한 본 발명의 폴리이미드는 통상 분말로서 얻어지기 때문에 수지 자체로서도 성형 가능하며, 그 목적에 따라 적절하게 공지의 성형 방법을 채용함으로써 전자부품, 커넥터, 필름, 적층체 등의 각종 성형체로서 사용할 수 있다. In addition, since the polyimide of the present invention is usually obtained as a powder, it can be molded as the resin itself, and can be used as various molded products such as electronic parts, connectors, films, laminates, etc. by adopting a well-known molding method appropriately according to the purpose. .

본 발명의 폴리이미드를 유기 용매에 용해하여 바니시로서 사용하는 경우, 유기 용매로서는 바니시의 사용 용도나 가공 조건에 맞추어 적절하게 용매를 선택할 수 있다. 예를 들면 장시간에 걸쳐 연속 도공하는 경우, 폴리이미드 용액 중의 용매가 대기 중의 수분을 흡습하여 폴리이미드가 석출될 우려가 있기 때문에 트리에틸렌글리콜디메틸에테르, γ-부티로락톤 또는 시클로펜타논 등의 저흡습성 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 폴리이미드는 저흡습성을 나타내는 다양한 용매나 혼합 용매를 선택할 수 있다. When dissolving the polyimide of this invention in an organic solvent and using it as a varnish, a solvent can be suitably selected according to the use use and processing conditions of a varnish as an organic solvent. For example, in the case of continuous coating over a long time, the solvent in the polyimide solution may absorb moisture in the air, causing the polyimide to precipitate, thereby reducing low concentrations such as triethylene glycol dimethyl ether, γ-butyrolactone, or cyclopentanone. Preference is given to using hygroscopic solvents. Therefore, the polyimide of this invention can select the various solvent which shows low hygroscopicity, or mixed solvent.

사용되는 저흡습성 용매는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, δ-발레로락톤, γ-카프로락톤, ε-카프로락톤, α-메틸-γ-부티로락톤, 초산부틸, 초산에틸, 초산이소부틸 등의 에스테르계 용매, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트 등의 카보네이트계 용매, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 트리에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 글리콜계 용매, 페놀, m-크레졸, p-크레졸, o-크레졸, 3-클로로페놀, 4-클로로페놀 등의 페놀계 용매, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 아세톤, 메틸에틸케톤, 디이소부틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤계 용매, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 디부틸에테르 등의 에테르계 용매, 기타 범용 용매로서 아세토페논, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 술포란, 디메틸술폭시드, 프로필렌글리콜메틸아세테이트, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 2-메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 클로로포름, 부탄올, 에탄올, 크실렌, 톨루엔, 클로로벤젠, 테레빈유, 미네랄 스피릿, 석유 나프타계 용매 등도 사용할 수 있으며, 이들을 2종류 이상 혼합하여 사용해도 된다. 또한 흡습성 용매인 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 등의 아미드 용매라도 상기 저흡습성 용매와 조합함으로써 폴리이미드의 석출을 억제하는 것도 가능하다. The low hygroscopic solvent used is not particularly limited, and for example, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, γ-caprolactone, ε-caprolactone, α-methyl-γ-butyro Ester solvents such as lactone, butyl acetate, ethyl acetate, isobutyl acetate, carbonate solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate, glycol solvents such as diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol, triethylene glycol dimethyl ether, and phenol phenolic solvents such as m-cresol, p-cresol, o-cresol, 3-chlorophenol and 4-chlorophenol, cyclopentanone, cyclohexanone, acetone, methyl ethyl ketone, diisobutyl ketone and methyl isobutyl Ketone solvents such as ketones, ether solvents such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, dimethoxyethane, diethoxyethane, dibutyl ether, acetophenone, 1,3-dimethyl-2- Imidazolidinone, sulfolane, dime Sulfoxide, propylene glycol methyl acetate, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, 2-methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, chloroform, butanol, ethanol, xylene, toluene, chlorobenzene , Turpentine oil, mineral spirits, petroleum naphtha solvents, and the like may also be used, and two or more kinds thereof may be mixed and used. In addition, even in the case of amide solvents such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, which are hygroscopic solvents, the precipitation of polyimide can be suppressed by combining with the low hygroscopic solvent. Do.

다음으로, 본 발명의 폴리이미드 바니시 및 그것을 성형하여 얻어지는 폴리이미드 필름의 제조방법에 대하여 더욱 상세하게 기술한다. Next, the polyimide varnish of this invention and the manufacturing method of the polyimide film obtained by shape | molding it are described in detail.

본 발명의 폴리이미드를 용매에 용해하여 바니시로 할 때, 그 고형분 농도로서는 바니시의 용도에 따라 적절하게 선택할 수 있으며 특별히 제한은 없다. 예를 들면 필름으로 하는 경우, 폴리이미드의 분자량, 제조방법이나 제조하는 필름의 두께에 따라서도 다르지만, 고형분 농도를 5 중량% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 고형분 농도가 너무 낮으면 충분한 막 두께의 필름을 형성하는 것이 곤란해지고, 반대로 고형분 농도가 진하면 용액 점도가 너무 높아서 도공이 곤란해질 우려가 있다. 본 발명의 폴리이미드를 용매에 용해할 때의 방법으로서는, 예를 들면 용매를 교반하면서 본 발명의 폴리이미드 분말을 첨가하여 공기 중 또는 불활성 가스 중에서 실온 내지 용매의 비점 이하의 온도 범위에서 1시간~48시간에 걸쳐 용해시켜 폴리이미드 용액으로 할 수 있다. When the polyimide of the present invention is dissolved in a solvent to form a varnish, the solid content concentration can be appropriately selected depending on the use of the varnish, and there is no particular limitation. For example, when making into a film, although it changes also with the molecular weight of a polyimide, a manufacturing method, or the thickness of the film to manufacture, it is preferable to make solid content concentration into 5 weight% or more. If the solid content concentration is too low, it is difficult to form a film having a sufficient film thickness. On the contrary, if the solid content concentration is high, the solution viscosity may be too high and coating may be difficult. As a method when melt | dissolving the polyimide of this invention in a solvent, for example, the polyimide powder of this invention is added, stirring a solvent, in air or an inert gas in the temperature range from room temperature to the boiling point of a solvent-for 1 hour- It can melt | dissolve over 48 hours and can be set as a polyimide solution.

본 발명의 폴리이미드를 사용하여 필름을 제조하는 가장 바람직한 형태로서는, 예를 들면 유리 기판 등의 지지체 상에 폴리이미드 바니시를 공지의 방법, 예를 들면 닥터 블레이드 등을 사용하여 도포 후 건조시켜 폴리이미드 필름을 제작한다. 그것에 의해 얻어진 폴리이미드 필름의 선열팽창계수는 30 ppm/K 이하인 것이 바람직하고, 25 ppm/K 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한 내열성의 지표로서의 유리 전이 온도는 250℃ 이상인 것이 바람직하고, ITO 등의 무기 박막의 제막 조건으로부터 270℃ 이상인 것이 보다 바람직하다. As a most preferable form which manufactures a film using the polyimide of this invention, a polyimide varnish is apply | coated on a support body, such as a glass substrate, for example using a well-known method, for example, a doctor blade, etc., and dried, and then polyimide Make a film. It is preferable that it is 30 ppm / K or less, and, as for the linear thermal expansion coefficient of the polyimide film obtained by this, it is more preferable that it is 25 ppm / K or less. Moreover, it is preferable that the glass transition temperature as an index of heat resistance is 250 degreeC or more, and it is more preferable that it is 270 degreeC or more from film forming conditions of inorganic thin films, such as ITO.

본 발명의 폴리이미드 필름의 투명성에 관하여 막 두께가 20 ㎛인 경우의 전광선 투과율이 80% 이상인 것이 바람직하고, 85% 이상인 것이 보다 바람직하다. Regarding the transparency of the polyimide film of the present invention, the total light transmittance when the film thickness is 20 μm is preferably 80% or more, and more preferably 85% or more.

또한 막 두께 10 ㎛인 경우의 400 ㎚의 광 투과율은 45% 이상인 것이 바람직하고, 50% 이상인 것이 보다 바람직하며, 60% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 80% 이상인 것이 특히 바람직하며, 이에 더하여 투명성이 더욱 우수한 이유로 막 두께가 10 ㎛인 경우의 전광선 투과율이 70% 이상인 것이 바람직하고, 80% 이상인 것이 보다 바람직하며, 85% 이상인 것이 더욱 바람직하다. In addition, the light transmittance of 400 nm in the case of a film thickness of 10 μm is preferably 45% or more, more preferably 50% or more, still more preferably 60% or more, particularly preferably 80% or more, and furthermore, transparency For excellent reasons, it is preferable that the total light transmittance when the film thickness is 10 µm is 70% or more, more preferably 80% or more, and even more preferably 85% or more.

또한 여기서 막 두께가 10 ㎛나 20 ㎛인 경우의 400 ㎚나 전광선 투과율의 바람직한 범위란, 막 두께가 10 ㎛나 20 ㎛가 아닌 폴리이미드 필름이라도 그 막 두께에서의 투과율을 람베르트 베르의 법칙 등에 기초하여 10 ㎛나 20 ㎛의 막 두께의 경우로 환산한 투과율, 또는 막 두께를 10 ㎛ 또는 20 ㎛로 가공하여 측정한 경우의 투과율이 상기 바람직한 범위에 들어가면 그와 같은 경우의 폴리이미드 필름도 포함하는 것으로 한다. In this case, the preferred range of 400 nm or total light transmittance when the film thickness is 10 μm or 20 μm is that the polyimide film having a film thickness of 10 μm or 20 μm is used as Lambert Berg's law or the like. When the transmittance converted into the case of the film thickness of 10 micrometers or 20 micrometers based on it, or the transmittance | permeability measured by processing the film thickness to 10 micrometers or 20 micrometers, when it falls in the said preferable range, the polyimide film in such a case is also included. I shall do it.

또한 동일한 품질의 폴리이미드 필름이라면 막 두께를 얇게 할수록 필름의 투과율은 향상되기 때문에 10 ㎛ 또는 20 ㎛의 막 두께보다도 두꺼운 막 두께의 폴리이미드 필름의 투과율이 상기의 바람직한 투과율의 범위 내인 경우도 환산이나 측정을 할 필요도 없이 바람직한 폴리이미드 필름에 포함된다. In the case of the same quality polyimide film, the thinner the film thickness, the higher the transmittance of the film. It is included in a preferable polyimide film without the need for a measurement.

환산 방법으로서는, 예를 들면 후술하는 실시예 2에서 얻은 막 두께 21 ㎛의 폴리이미드 필름의 400 ㎚의 광 투과율은 69.5%이지만, 몰 흡광계수와 농도의 곱이 일정하다 가정하고, 이것을 람베르트 베르의 법칙에 기초하여 10 ㎛인 경우의 환산치를 계산하면 84.0%가 된다. As a conversion method, for example, it is assumed that the product having a light transmittance of 400 nm of the polyimide film having a thickness of 21 μm obtained in Example 2 described later is 69.5%, but the product of the molar extinction coefficient and the concentration is constant. The conversion value in the case of 10 micrometers is 84.0% based on the law.

또한 본 발명의 폴리이미드 바니시에는 필요에 따라 이형제, 필러, 실란 커플링제, 가교제, 말단 봉지제, 산화방지제, 소포제, 레벨링제 등의 첨가물을 첨가할 수 있다. Moreover, additives, such as a mold release agent, a filler, a silane coupling agent, a crosslinking agent, a terminal sealing agent, antioxidant, an antifoamer, a leveling agent, can be added to the polyimide varnish of this invention as needed.

얻어진 폴리이미드 바니시를 사용하여 공지의 방법으로 제막하고 건조시킴으로써 폴리이미드 필름을 형성할 수 있다. 예를 들면 폴리이미드 바니시를 유리 기판 등의 지지체 상에 닥터 블레이드 등을 사용하여 캐스팅하고 열풍 건조기, 적외선 건조로, 진공 건조기, 이너트 오븐(inert oven) 등을 사용하여 통상 40~300℃의 범위, 바람직하게는 50~250℃의 범위에서 건조시킴으로써 폴리이미드 필름을 형성할 수 있다. A polyimide film can be formed by forming into a film by a well-known method and drying using the obtained polyimide varnish. For example, a polyimide varnish is cast on a support such as a glass substrate using a doctor blade or the like, and is usually in the range of 40 to 300 ° C using a hot air dryer, an infrared drying furnace, a vacuum dryer, an inert oven, or the like. Preferably, a polyimide film can be formed by drying in 50-250 degreeC.

실시예Example

아래에 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한 아래의 예에 있어서의 물성치는 다음과 같은 방법에 의해 측정하였다. Although an Example demonstrates this invention concretely below, it is not limited to these Examples. In addition, the physical property value in the following example was measured by the following method.

(평가 방법)(Assessment Methods)

본 명세서 중에 기재된 재료 특성값 등은 아래의 평가법에 의해 얻어진 것이다.The material characteristic values described in this specification are obtained by the following evaluation method.

<적외 흡수 스펙트럼><Infrared absorption spectrum>

푸리에 변환 적외 분광 광도계 FT/IR350(자스코사 제조)을 사용하여 KBr법으로 테트라카르복실산 이무수물의 적외선 흡수 스펙트럼을 측정하였다. 또한 폴리이미드의 적외선 흡수 스펙트럼에 대해서는 박막 시료(두께 약 5 ㎛)를 제작하여 측정하였다. The infrared absorption spectrum of tetracarboxylic dianhydride was measured by the KBr method using a Fourier transform infrared spectrophotometer FT / IR350 (manufactured by Jasco). In addition, about the infrared absorption spectrum of polyimide, the thin film sample (about 5 micrometers in thickness) was produced and measured.

1H-NMR 스펙트럼>< 1 H-NMR spectrum>

푸리에 변환 핵자기공명 JNM-ECP400(JEOL 제조)을 사용하여 중수소화 디메틸술폭시드 중에서 테트라카르복실산 이무수물 및 화학 이미드화한 폴리이미드 분말의 1H-NMR 스펙트럼을 측정하였다. 표준물질은 테트라메틸실란을 사용하였다. The 1 H-NMR spectrum of tetracarboxylic dianhydride and chemical imidized polyimide powder in deuterated dimethyl sulfoxide was measured using Fourier transform nuclear magnetic resonance JNM-ECP400 (manufactured by JEOL). Tetramethylsilane was used as a standard.

<시차 주사 열랑 분석(융점)><Differential scanning calving analysis (melting point)>

테트라카르복실산 이무수물의 융점은 시차 주사 열랑 분석 장치 DSC3100(Bruker AXS사)을 사용하여 질소 분위기 중 승온 속도 2℃/분으로 측정하였다. 융점이 높고 융해 피크가 샤프할수록 고순도인 것을 나타낸다. Melting | fusing point of tetracarboxylic dianhydride was measured at the temperature increase rate of 2 degree-C / min in nitrogen atmosphere using the differential scanning calorimeter DSC3100 (Bruker AXS company). The higher the melting point and the sharper the melting peak, the higher the purity.

<고유 점도><Intrinsic viscosity>

0.5 중량%의 폴리이미드 전구체 용액 또는 폴리이미드 용액을 오스트발트 점도계를 사용하여 30℃에서 환원 점도를 측정하였다. 이 값을 고유 점도라 간주하였다. The reduced viscosity was measured at 30 ° C. using 0.5 wt% polyimide precursor solution or polyimide solution using an Ostwald viscometer. This value was considered inherent viscosity.

<폴리이미드 분말의 유기 용매에 대한 용해성 시험><Solubility Test for Organic Solvents of Polyimide Powder>

폴리이미드 분말 0.1 g에 대해 표 2에 기재된 유기 용매 9.9 g(고형분 농도 1 중량%)을 샘플관에 넣고, 시험관 믹서를 사용하여 5분간 교반하여 용해 상태를 육안으로 확인하였다. 용매로서 클로로포름(CF), 아세톤, 테트라히드로푸란(THF), 1,4-디옥산(DOX), 초산에틸, 시클로펜타논(CPN), 시클로헥사논(CHN), N,N-디메틸포름아미드(DMF), N,N-디메틸아세트아미드(DMAc), N-메틸-2-피롤리돈(NMP), m-크레졸, 디메틸술폭시드(DMSO), γ-부티로락톤(GBL), 트리에틸렌글리콜디메틸에테르(Tri-GL)를 사용하였다. 평가 결과는 실온에서 용해된 경우를 ++, 가열에 의해 용해되고, 또한 실온까지 방랭한 후에도 균일성을 유지하고 있었던 경우를 +, 팽윤/일부 용해된 경우를 ±, 불용의 경우를 -로 표시하였다. About 0.1 g of polyimide powder, 9.9 g (solid content concentration of 1 weight%) of the organic solvent of Table 2 was put into the sample tube, and it stirred for 5 minutes using the test tube mixer, and the dissolution state was visually confirmed. Chloroform (CF), acetone, tetrahydrofuran (THF), 1,4-dioxane (DOX), ethyl acetate, cyclopentanone (CPN), cyclohexanone (CHN), N, N-dimethylformamide as solvent (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMAc), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), m-cresol, dimethyl sulfoxide (DMSO), γ-butyrolactone (GBL), triethylene Glycol dimethyl ether (Tri-GL) was used. The evaluation results indicated that the case of dissolving at room temperature was ++, the case of dissolving by heating, and the uniformity was maintained even after cooling to room temperature, +, the case of swelling / partially dissolving, and the case of insoluble as-. .

<폴리이미드 바니시의 흡습 안정성 평가><Hygroscopic stability evaluation of polyimide varnish>

폴리이미드 용액의 농도를 9~13 중량%로 하고, 이 용액 2 mL를 유리 기판 상에 적하한 후 상대 습도 40%의 환경하에서 24시간 정치하였다. 24시간 정치 후, 폴리이미드 용액이 적하 직후와 비교하여 변화가 없었던 상태를 ○, 폴리이미드가 석출되어 용액이 백화된 상태를 ×로 하였다. 상대 습도 40%의 환경하에서 24시간 후에도 폴리이미드 용액에 변화가 없으면 폴리이미드 필름을 제조할 때의 도공성이 우수한 것을 나타낸다. The density | concentration of the polyimide solution was 9 to 13 weight%, 2 mL of this solution was dripped on the glass substrate, and it left still for 24 hours in the environment of 40% of the relative humidity. After standing for 24 hours, (circle) and the polyimide precipitated and the solution whitened the state where there was no change compared with immediately after dripping the polyimide solution to x. If there is no change in a polyimide solution even after 24 hours in 40% of relative humidity, it shows that the coating property at the time of manufacturing a polyimide film is excellent.

<유리 전이 온도:Tg><Glass transition temperature: Tg>

Bruker AXS사 제조 열기계 분석 장치(TMA4000)를 사용하여 동적 점탄성 측정에 의해 주파수 0.1 Hz, 승온 속도 5℃/분에 있어서의 손실 피크로부터 폴리이미드 필름의 유리 전이 온도를 구하였다. The glass transition temperature of the polyimide film was calculated | required from the loss peak at the frequency of 0.1 Hz and a temperature increase rate of 5 degree-C / min by dynamic viscoelasticity measurement using the Bruker AXS company thermomechanical analyzer (TMA4000).

<선열팽창계수:CTE><Linear thermal expansion coefficient: CTE>

폴리이미드 필름의 선열팽창계수는 Bruker AXS사 제조 TMA4000을 사용하여(샘플 사이즈 폭 5 ㎜, 길이 15 ㎜), 하중을 막 두께(㎛)×0.5 g으로 하고, 5℃/min로 150℃까지 일단 승온(1회째 승온)시킨 후 20℃까지 냉각하고, 추가로 5℃/min로 승온(2회째 승온)시켜 2회째 승온 시의 TMA 곡선으로부터 계산하였다. 선열팽창계수는 100~200℃ 사이의 평균값으로서 구하였다. The coefficient of linear thermal expansion of the polyimide film was made to Bruker AXS Co., Ltd. TMA4000 (sample size width 5 mm, length 15 mm), and the load was set to a film thickness (μm) x 0.5 g, and then to 150 ° C at 5 ° C / min. It heated up to 20 degreeC after raising a temperature (1st temperature rise), and also heated up at 5 degree-C / min (second temperature increase), and computed from the TMA curve at the time of 2nd temperature increase. Linear thermal expansion coefficient was calculated | required as an average value between 100-200 degreeC.

<5% 중량 감소 온도:Td5<5% weight reduction temperature: Td 5 >

Bruker AXS사 제조 열중량 분석 장치(TG-DTA2000)를 사용하여 공기 중 승온 속도 10℃/분에서의 승온 과정에 있어서 폴리이미드 필름(두께 20 ㎛)의 초기 중량이 5% 감소했을 때의 온도를 측정하였다. 이들의 값이 높을수록 열안정성이 높은 것을 나타낸다. The temperature at which the initial weight of the polyimide film (thickness 20 μm) decreased by 5% in the temperature rising process at a temperature rising rate of 10 ° C./min in air using a Bruker AXS thermogravimetric analyzer (TG-DTA2000) Measured. Higher values indicate higher thermal stability.

<폴리이미드막의 투과율:T400<Transmittance of the polyimide membrane: T 400 >

자스코사 제조 자외 가시 근적외 분광 광도계(V-650)를 사용하여 폴리이미드 필름(두께 20 ㎛)의 200-700 ㎚에 있어서의 광 투과율을 측정하여 400 ㎚의 파장에 있어서의 광 투과율을 투명성의 지표로서 사용하였다. 또한 투과율이 0.5% 이하가 되는 파장(컷오프 파장)도 구하였다. The light transmittance at the wavelength of 400 nm was measured by measuring the light transmittance at 200-700 nm of the polyimide film (thickness 20 μm) using an ultraviolet visible near infrared spectrophotometer (V-650) manufactured by Jasco. Used as an indicator. In addition, the wavelength (cutoff wavelength) at which the transmittance is 0.5% or less was also obtained.

<복굴절:Δn><Birefringence: Δn>

아타고사 제조 아베굴절계(아베 1T)를 사용하여 폴리이미드 필름 면에 평행한 방향(nin)과 수직의 방향(막 두께 방향)(nout)의 굴절률을 아베굴절계(나트륨 램프 사용, 파장 589 ㎚)로 측정하여 이들의 굴절률 차로부터 복굴절(Δn=nin-nout)을 구하였다. 복굴절치가 높을수록, 폴리머 사슬의 면내 배향도가 높은 것을 의미한다.Using an Abe Refractometer (Abe 1T) manufactured by Atago, the refractive index in the direction parallel to the polyimide film plane (n in ) and in the vertical direction (film thickness direction) (n out ) was measured using an Abe refractometer (using a sodium lamp, wavelength 589 nm). ), Birefringence (Δn = n in -n out ) was obtained from these refractive index differences. The higher the birefringence value, the higher the in-plane orientation of the polymer chain.

<수 흡수율><Water absorption rate>

50℃에서 24시간 진공 건조시킨 폴리이미드 필름(막 두께 20~30 ㎛)을 24℃의 물에 24시간 침지한 후, 여분의 수분을 킴와이프스(Kimwipes)로 완전히 닦아내고 중량 증가분으로부터 수 흡수율(%)을 구하였다. 대부분의 용도에 있어서 이 값이 낮을수록 바람직하다. The polyimide film (film thickness of 20 to 30 μm) vacuum dried at 50 ° C. for 24 hours was immersed in water at 24 ° C. for 24 hours, and then the excess moisture was thoroughly wiped off with Kimwipes and the water absorption rate from the weight increase ( %) Was obtained. For most applications the lower this value is, the better.

<유전율:εopt<Dielectric constant: ε opt >

아타고사 제조 아베굴절계(아베 1T)를 사용하여 폴리이미드 필름의 평균 굴절률 〔nav=(2nin+nout)/3〕에 기초하여 다음 식:εcal=1.1×nav 2에 의해 폴리이미드 필름의 유전율(εopt)을 산출하였다. Based on the average refractive index [n av = (2n in + n out ) / 3] of a polyimide film using the Abe refractometer (Abe 1T) by an Atago company, a polyimide film by following formula: epsilon cal = 1.1 * n av 2 The permittivity (ε opt ) of was calculated.

<인장 탄성률(영률), 파단강도, 파단신도><Tensile modulus (Young's modulus), breaking strength, elongation at break>

TENSILON UTM-2(A&D사 제조)를 사용하여 폴리이미드 필름의 시험편(3 ㎜×30 ㎜)에 대하여 인장 시험(연신 속도:8 ㎜/분)을 실시하여 응력-변형 곡선의 초기의 구배로부터 탄성률을, 필름이 파단되었을 때의 신장률로부터 파단신도(%)를 구하였다. 파단신도가 높을수록 필름의 인성이 높은 것을 의미한다. 또한 파단강도는 시험편이 파단되었을 때의 응력으로부터 구하였다. Using TENSILON UTM-2 (manufactured by A & D Co., Ltd.), a tensile test (drawing speed: 8 mm / min) was performed on a test piece (3 mm x 30 mm) of a polyimide film to obtain an elastic modulus from an initial gradient of the stress-strain curve. The elongation at break (%) was determined from the elongation rate when the film was broken. The higher the elongation at break, the higher the toughness of the film. In addition, breaking strength was calculated | required from the stress at the time of test piece fracture.

<합성예 1><Synthesis example 1>

화학식 9로 표시되는 테트라카르복실산 이무수물의 합성Synthesis of tetracarboxylic dianhydride represented by the formula (9)

(합성)(synthesis)

화학식 9로 표시되는 테트라카르복실산 이무수물(TAHMBP)은 다음과 같이 합성하였다. 가지형 플라스크에 무수 트리멜리트산 클로라이드 8.8493 g(42.0 m㏖)을 넣고 탈수 테트라히드로푸란(THF) 30 mL에 실온에서 용해시켜 셉텀실(septum seal)하여 용액 A를 조정하였다(용질 농도 24.9 중량%). 추가로 별도의 플라스크 중에서 2,2',3,3',5,5'-헥사메틸-비페닐-4,4'-디올(HM44BP) 5.4044 g(20.0 m㏖)을 탈수 THF 38 mL에 실온에서 용해하고(용질 농도 14.5 중량%), 여기에 피리딘 3.9 mL(48 m㏖)를 첨가하고 셉텀실하여 용액 B를 조정하였다. Tetracarboxylic dianhydride (TAHMBP) represented by Formula 9 was synthesized as follows. 8.8493 g (42.0 mmol) of anhydrous trimellitic acid chloride was added to a branched flask, dissolved in 30 mL of dehydrated tetrahydrofuran (THF) at room temperature, septum sealed to adjust solution A (solute concentration 24.9 wt%). ). Further in a separate flask, 5.4044 g (20.0 mmol) of 2,2 ', 3,3', 5,5'-hexamethyl-biphenyl-4,4'-diol (HM44BP) was added to 38 mL of dehydrated THF at room temperature. Was dissolved in (solvent concentration 14.5% by weight), and 3.9 mL (48 mmol) of pyridine was added thereto and septum sealed to adjust solution B.

빙욕 중에서 냉각, 교반하면서 용액 A에 용액 B를 주사기로 서서히 적하하고, 그 후 실온에서 24시간 교반하였다. 반응 종료 후, 백색 침전물을 여과 분별하여 THF 및 이온교환수로 세정하였다. 피리딘 염산염의 제거는 세정액에 질산은 수용액을 첨가하여 백색 침전이 보이지 않게 된 것으로 확인하였다. 세정한 조(粗)생성물을 회수하여 150℃에서 12시간 진공 건조시켰다. 얻어진 조생성물은 담황 백색 분말로 수량은 6.1984 g, 수율은 50.1%였다. Solution B was slowly added dropwise to the solution A with a syringe while cooling and stirring in an ice bath, and then stirred at room temperature for 24 hours. After the reaction was completed, the white precipitate was filtered off and washed with THF and ion-exchanged water. The removal of pyridine hydrochloride confirmed that the white precipitate was not seen by adding an aqueous solution of silver nitrate to the washing solution. The washed crude product was collected and vacuum dried at 150 占 폚 for 12 hours. The obtained crude product was pale yellow white powder, yield was 6.1984 g and yield was 50.1%.

(정제)(refine)

얻어진 조생성물은 재결정에 의해 정제하였다. 조생성물 5.9905 g에 γ-부티로락톤(GBL) 88 mL를 첨가하여 150℃에서 가열 용해시킨 후, 자연 방랭하여 하룻밤 정치하였다. 석출된 담황 백색 분말을 여과 회수하여 180℃에서 12시간 진공 건조시켰다. 얻어진 담황 백색 분말의 수량은 3.6974 g이고, 재결정 수율은 66.2%였다. 재결정에 의해 정제된 생성물은 푸리에 변환 적외 분광 광도계 FT/IR350(자스코사 제조)으로부터 1861 ㎝-1 및 1772 ㎝-1에 산이무수물 C=O 신축 진동 흡수대, 1745 ㎝-1 에스테르기 C=O 신축 진동 흡수대를 확인하였다. 또한 푸리에 변환 핵자기공명 JNM-ECP400(JEOL 제조)을 사용하여 프로톤 NMR 측정을 행한 결과, (DMSO-d6, δ, ppm):1.98(s, -CH3, 6H), 2.08-2.15(m, -CH3, 12H), 6.98(brs, ArH, 2H), 8.33(d, J=7.9Hz, ArH, 2H), 8.71-8.76(m, ArH, 4H)로 귀속 가능하고, 생성물은 TAHMBP인 것이 확인되었다. 또한 시차 주사 열랑 분석 장치 DSC3100(Bruker AXS사)에 의해 융점을 측정한 바, 309.4℃에 날카로운 융해 피크를 나타낸 것으로부터 이 생성물은 고순도인 것이 시사되었다. The obtained crude product was purified by recrystallization. 88 mL of γ-butyrolactone (GBL) was added to 5.9905 g of the crude product, which was dissolved by heating at 150 ° C., followed by natural cooling and standing overnight. The precipitated pale yellow white powder was collected by filtration and vacuum dried at 180 ° C. for 12 hours. The yield of the obtained pale yellow white powder was 3.6974 g, and the recrystallization yield was 66.2%. The product purified by recrystallization was carried out from the Fourier transform infrared spectrophotometer FT / IR350 (manufactured by Jasco) at 1861 cm -1 and 1772 cm -1 to the acid dianhydride C = O stretching vibration absorbing band, at 1745 cm -1 . The ester group C = O expansion vibration absorption band was confirmed. Furthermore, proton NMR measurement was performed using a Fourier transform nuclear magnetic resonance JNM-ECP400 (manufactured by JEOL). (DMSO-d 6 , δ, ppm): 1.98 (s, -CH 3 , 6H), 2.08-2.15 (m , -CH 3 , 12H), 6.98 (brs, ArH, 2H), 8.33 (d, J = 7.9 Hz, ArH, 2H), 8.71-8.76 (m, ArH, 4H), product is TAHMBP It was confirmed. Moreover, when melting | fusing point was measured by the differential scanning calorimeter DSC3100 (Bruker AXS company), the product showed high purity from the sharp melting peak at 309.4 degreeC.

<합성예 2><Synthesis example 2>

화학식 5로 표시되는 테트라카르복실산 이무수물의 합성Synthesis of tetracarboxylic dianhydride represented by the formula (5)

(합성)(synthesis)

화학식 5로 표시되는 테트라카르복실산 이무수물(이후 TA44BP라 칭한다)은 다음과 같이 합성하였다. 가지형 플라스크에 무수 트리멜리트산 클로라이드 16.8457 g(80.0 m㏖)을 넣고 탈수 N,N-디메틸포름아미드(DMF) 71 mL에 실온에서 용해시켜 셉텀실하여 용액 A를 조정하였다(용질 농도 20 중량%). 추가로 별도의 플라스크 중에서 4,4'-비페놀 7.4483 g(40.0 m㏖)을 탈수 DMF 32 mL에 실온에서 용해하고(용질 농도 20 중량%), 여기에 피리딘 19.3 mL(240 m㏖)를 첨가하고 셉텀실하여 용액 B를 조정하였다. 빙욕 중에서 냉각, 교반하면서 용액 A에 용액 B를 주사기로 서서히 적하하고, 그 후 실온에서 12시간 교반하였다. 반응 종료 후, 황색 침전물을 여과 분별하여 DMF 및 이온교환수로 세정하였다. 피리딘 염산염의 제거는 세정액에 질산은 수용액을 첨가하여 백색 침전이 보이지 않게 된 것으로 확인하였다. 세정한 조생성물을 회수하여 180℃에서 12시간 진공 건조시켰다. 얻어진 조생성물은 황색 분말로, 수량은 9.6930 g, 수율은 38.5%였다. Tetracarboxylic dianhydride (hereinafter referred to as TA44BP) represented by the formula (5) was synthesized as follows. 16.8457 g (80.0 mmol) of trimellitic anhydride chloride was added to a branched flask, dissolved in 71 mL of dehydrated N, N-dimethylformamide (DMF) at room temperature, septum sealed to adjust solution A (solute concentration 20% by weight). ). Further in a separate flask, 7.4483 g (40.0 mmol) of 4,4'-biphenol was dissolved in 32 mL of dehydrated DMF at room temperature (20% by weight solute), to which 19.3 mL (240 mmol) of pyridine was added. The solution B was adjusted by septum seal. Solution B was slowly added dropwise to the solution A with a syringe while cooling and stirring in an ice bath, and then stirred at room temperature for 12 hours. After the reaction was completed, the yellow precipitate was filtered off and washed with DMF and ion-exchanged water. The removal of pyridine hydrochloride confirmed that the white precipitate was not seen by adding an aqueous solution of silver nitrate to the washing solution. The washed crude product was collected and vacuum dried at 180 deg. The obtained crude product was yellow powder, the yield was 9.6930 g and the yield was 38.5%.

(정제)(refine)

얻어진 조생성물은 재결정에 의해 정제하였다. 조생성물 7.9956 g에 γ-부티로락톤(GBL) 120 mL를 첨가하여 가열 용해시킨 후, 자연 방랭하여 12시간 정치하였다. 석출된 황색 판상 결정을 여과 회수하여 200℃에서 12시간 진공 건조시켰다. 얻어진 담황 백색 분말의 수량은 6.3165 g이고, 재결정 수율은 79%였다. 재결정에 의해 정제된 생성물은 푸리에 변환 적외 분광 광도계 FT/IR350(자스코사 제조)으로부터 1861 ㎝-1 및 1782 ㎝-1 산이무수물 C=O 신축 진동 흡수대, 1730 ㎝-1 에스테르 C=O 신축 진동 흡수대를 확인하였다. 또한 푸리에 변환 핵자기공명 JNM-ECP400(JEOL 제조)을 사용하여 프로톤 NMR 측정을 행한 결과, (DMSO-d6, δ, ppm):7.52(d, ArH, 4H), 7.58(d, ArH, 4H), 8.51(d, ArH, 2H), 8.6(m, ArH, 4H), 8.71-8.76(m, ArH, 4H)로 귀속 가능하고, 생성물은 TA44BP인 것이 확인되었다. 또한 시차 주사 열랑 분석 장치 DSC3100(Bruker AXS사)에 의해 융점을 측정한 바, 326℃에 날카로운 융해 피크를 나타낸 것으로부터 이 생성물은 고순도인 것이 시사되었다. The obtained crude product was purified by recrystallization. 120 mL of gamma -butyrolactone (GBL) was added to 7.9956 g of the crude product, and the mixture was heated and dissolved, and left to stand for 12 hours. The precipitated yellow plate crystals were collected by filtration and vacuum dried at 200 ° C for 12 hours. The yield of the obtained pale yellow white powder was 6.3165 g, and the recrystallization yield was 79%. The product purified by recrystallization was obtained at 1861 cm -1 and 1782 cm -1 from Fourier transform infrared spectrophotometer FT / IR350 (manufactured by Jasco). Acid Anhydride C = O Stretch Vibration Absorber, 1730 cm -1 to The ester C = O stretching vibration absorbing band was confirmed. Furthermore, proton NMR measurement was performed using Fourier transform nuclear magnetic resonance JNM-ECP400 (manufactured by JEOL). (DMSO-d 6 , δ, ppm): 7.52 (d, ArH, 4H), 7.58 (d, ArH, 4H ), 8.51 (d, ArH, 2H), 8.6 (m, ArH, 4H), 8.71-8.76 (m, ArH, 4H), and the product was confirmed to be TA44BP. Moreover, when melting | fusing point was measured by the differential scanning calorimeter DSC3100 (Bruker AXS company), the product showed high purity from the sharp melting peak at 326 degreeC.

<합성예 3><Synthesis example 3>

하기 화학식 11로 표시되는 테트라카르복실산 이무수물의 합성Synthesis of tetracarboxylic dianhydride represented by the following formula (11)

Figure 112015025881914-pct00017
Figure 112015025881914-pct00017

(합성)(synthesis)

화학식 11로 표시되는 테트라카르복실산 이무수물(TA23X-BP)은 다음과 같이 합성하였다. 가지형 플라스크에 무수 트리멜리트산 클로라이드 6.3207 g(30.0170 m㏖)을 넣고 탈수 GBL 13.0 mL에 실온에서 용해시켜 셉텀실하여 용액 A를 조정하였다. 추가로 별도의 플라스크 중에서 2,2',3,3'-테트라메틸-비페닐-4,4'-디올(23X-BP) 2.4239 g(10.0032 m㏖)을 탈수 GBL 37.3 mL에 실온에서 용해시키고, 여기에 피리딘 4.85 mL(59.9656 m㏖)를 첨가하고 셉텀실하여 용액 B를 조정하였다. Tetracarboxylic dianhydride (TA23X-BP) represented by Formula 11 was synthesized as follows. 6.3207 g (30.0170 mmol) of anhydrous trimellitic acid chloride was placed in a branched flask, dissolved in 13.0 mL of dehydrated GBL at room temperature, and septum sealed to adjust solution A. Further, 2.4239 g (10.0032 mmol) of 2,2 ', 3,3'-tetramethyl-biphenyl-4,4'-diol (23X-BP) in a separate flask was dissolved in 37.3 mL of dehydrated GBL at room temperature. To this, 4.85 mL (59.9656 mmol) of pyridine was added and septum sealed to adjust solution B.

빙욕 중에서 냉각, 교반하면서 용액 A에 용액 B를 주사기로 약 20분에 걸쳐 적하하고, 그 후 실온에서 하룻밤 교반하였다. Solution B was added dropwise to Solution A with a syringe over about 20 minutes while cooling and stirring in an ice bath, and then stirred at room temperature overnight.

반응 종료 후, 백색 침전물을 여과 분별하여 이온교환수로 세정하였다. 피리딘 염산염의 제거는 세정액에 질산은 수용액을 첨가하여 백색 침전이 보이지 않게 된 것으로 확인하였다. 세정한 조생성물을 회수하여 80℃에서 1시간 및 100℃에서 12시간 진공 건조시켰다. 얻어진 조생성물은 백색 분말로, 수량은 5.6107 g, 수율은 95.0%였다. After the reaction was completed, the white precipitate was filtered off and washed with ion-exchanged water. The removal of pyridine hydrochloride confirmed that the white precipitate was not seen by adding an aqueous solution of silver nitrate to the washing solution. The washed crude product was collected and vacuum dried at 80 ° C for 1 hour and at 100 ° C for 12 hours. The obtained crude product was white powder, the yield was 5.6107 g and the yield was 95.0%.

(정제)(refine)

얻어진 조생성물은 재결정에 의해 정제하였다. 조생성물 3.6411 g에 GBL 210 mL를 첨가하여 100℃에서 가열 용해시킨 후, 자연 방랭하여 하룻밤 정치하였다. 석출물을 여과 회수하여 160℃에서 12시간 진공 건조시켰다. 얻어진 백색 분말의 수량은 2.8178 g이고, 재결정 수율은 77.3%였다. The obtained crude product was purified by recrystallization. 210 mL of GBLs were added to 3.6411 g of the crude product, and the resulting mixture was heated and dissolved at 100 ° C. The precipitate was collected by filtration and vacuum dried at 160 ° C. for 12 hours. The yield of the obtained white powder was 2.8178 g, and the recrystallization yield was 77.3%.

재결정에 의해 정제한 생성물은 적외 흡수 스펙트럼을 측정한 결과, 1780 ㎝-1에 산이무수물 C=O 신축 진동 흡수대, 1741 ㎝-1에 에스테르기 C=O 신축 진동 흡수대를 확인하였다. 또한 프로톤 NMR 측정을 행한 결과, (DMSO-d6, δ, ppm):2.02(s, -CH3, 6H), 2.17(s, -CH3, 6H), 7.07-7.09(d, J=8.3Hz, ArH, 2H), 7.24-7.26(d, J=8.2Hz, ArH, 2H), 8.31-8.33(d, J=7.96Hz, ArH, 2H), 8.70-8.72(dd, J=7.86Hz, 1.22Hz, ArH, 2H), 8.67(s, ArH, 2H)로 귀속 가능하고, 생성물은 TA23X-BP인 것이 확인되었다. 또한 시차 주사 열랑 분석에 의해 융점을 측정한 바, 309.1℃에 날카로운 융해 피크를 나타낸 것으로부터 이 생성물은 고순도인 것이 시사되었다. The product was purified by re-crystallization was confirmed that the acid anhydride C = O stretching vibration absorption band, ester C = O stretching vibration absorption band in 1741 to result ㎝ -1, 1780 ㎝ -1 measured by infrared absorption spectrum. Further, proton NMR measurement was performed. (DMSO-d 6 , δ, ppm): 2.02 (s, -CH 3, 6H), 2.17 (s, -CH 3, 6H), 7.07-7.09 (d, J = 8.3 Hz, ArH, 2H), 7.24-7.26 (d, J = 8.2 Hz, ArH, 2H), 8.31-8.33 (d, J = 7.96 Hz, ArH, 2H), 8.70-8.72 (dd, J = 7.86 Hz, 1.22 Hz , ArH, 2H), 8.67 (s, ArH, 2H), and the product was confirmed to be TA23X-BP. Furthermore, when melting | fusing point was measured by differential scanning calorimetry, the product showed high purity from the sharp melting peak at 309.1 degreeC.

<실시예 1><Example 1>

(폴리이미드 전구체의 중합)(Polymerization of Polyimide Precursor)

2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘(TFMB) 0.9607 g(3 m㏖)을 탈수 N,N-디메틸아세트아미드(DMAc) 11.3 g에 용해하였다. 여기에 합성예 1에 기재된 TAHMBP 분말 1.8558 g(3 m㏖)을 천천히 첨가하고 실온에서 96시간 교반하여 폴리이미드 전구체인 폴리아미드산을 얻었다(고형분 농도 20.0 중량%). 얻어진 폴리아미드산의 고유 점도는 1.84 dL/g이었다. 0.9607 g (3 mmol) of 2,2'-bis (trifluoromethyl) benzidine (TFMB) was dissolved in 11.3 g of dehydrated N, N-dimethylacetamide (DMAc). 1.8558 g (3 mmol) of TAHMBP powder described in Synthesis Example 1 was slowly added thereto, followed by stirring at room temperature for 96 hours to obtain polyamic acid as a polyimide precursor (solid content concentration of 20.0 wt%). The intrinsic viscosity of the obtained polyamic acid was 1.84 dL / g.

(화학 이미드화 반응)(Chemical imidization reaction)

얻어진 폴리아미드산 용액을 탈수 DMAc로 고형분 농도 10.0 중량%로 희석 후, 이것을 교반하면서 2.8 mL(30 m㏖)의 무수 초산과 1.2 mL(15 m㏖)의 피리딘의 혼합 용액을 실온에서 천천히 적하하고, 적하 종료 후 추가로 24시간 교반하였다. 얻어진 폴리이미드 용액을 대량의 메탄올에 천천히 적하하여 폴리이미드를 침전시켰다. 얻어진 백색 침전물을 메탄올로 충분히 세정하고, 160℃에서 12시간 진공 건조시켰다. 얻어진 섬유상 폴리이미드 분말은 2.5130 g이었다. 이 분말에 대하여 프로톤 NMR 측정을 행한 바, 폴리아미드산에 특유의 COOH 프로톤(δ13ppm 부근) 및 NHCO 프로톤(δ11ppm 부근)은 관측되지 않은 것으로부터 화학 이미드화 반응은 완결되어 있는 것이 시사되었다. 얻어진 폴리이미드의 고유 점도는 3.16 dL/g이고, 고분자량체였다. After diluting the obtained polyamic acid solution to 10.0 wt% of solid content with dehydrated DMAc, a mixed solution of 2.8 mL (30 mmol) of acetic anhydride and 1.2 mL (15 mmol) pyridine was slowly added dropwise at room temperature with stirring. And after completion | finish of dripping, it stirred for 24 hours. The obtained polyimide solution was slowly added dropwise to a large amount of methanol to precipitate polyimide. The white precipitate obtained was sufficiently washed with methanol and vacuum dried at 160 ° C. for 12 hours. The obtained fibrous polyimide powder was 2.5130 g. A proton NMR measurement was performed on the powder, suggesting that the chemical imidization reaction was completed because no COOH protons (near δ13 ppm) and NHCO protons (near δ11 ppm) specific to polyamic acid were observed. The intrinsic viscosity of the obtained polyimide was 3.16 dL / g, and was a high molecular weight body.

(폴리이미드 용액의 조정 및 폴리이미드 필름의 제막)(Adjustment of Polyimide Solution and Film Production of Polyimide Film)

상기의 폴리이미드 분말을 실온에서 시클로펜타논(CPN)에 재용해하여 11.4 중량%의 균일 용액을 조정하였다. 이 폴리이미드 용액을 유리 기판 상에 캐스팅하고, 60℃에서 2시간 열풍 건조기로 건조시켰다. 그 후, 기판째 진공 중 250℃에서 1시간 열처리하여 실온까지 방랭 후, 유리 기판으로부터 폴리이미드 필름을 박리하였다. 이 폴리이미드 필름을 한번 더 진공 중 250℃에서 1시간 열처리하여 잔류 변형을 제거하였다. 얻어진 폴리이미드 필름은 무색 투명이었다. 이 폴리이미드 필름(막 두께 32 ㎛)의 기계 특성을 측정한 바, 시험 장 수 20장의 평균 신도가 10.7%, 최대 신도가 20.0%, 인장 탄성률이 4.5 GPa, 파단강도는 0.19 GPa였다. 또한 열특성을 측정한 바, 선열팽창계수는 막 두께 24 ㎛의 폴리이미드 필름에서 21.7 ppm/K, 유리 전이 온도는 272℃, 5% 열중량 감소 온도는 437℃(공기 중)였다. 또한 폴리이미드 필름의 굴절률로부터 계산한 유전율은 2.80, 수 흡수율은 0.04%였다. 그 밖의 평가 결과와 함께 표 1에 특성을 나타낸다. 또한 CPN으로 11.4 중량%로 조정한 폴리이미드 용액의 흡습 안정성을 평가한 바 24시간 상대 습도 40%의 환경하에서도 용액에 변화는 보이지 않았다. 또한 다양한 용매에 대한 용매 용해성도 양호하여 CPN, GBL, Tri-GL과 같은 용해력이 약한 저흡습성 용매에도 우수한 용해성을 나타내었다. 이는 본 발명의 폴리이미드의 치밀한 분자 설계에 의한 것이다. 용해성 시험 결과를 표 2에 나타낸다. 또한 폴리이미드 박막의 적외선 흡수 스펙트럼을 도1에 나타낸다. The polyimide powder was redissolved in cyclopentanone (CPN) at room temperature to adjust a 11.4 wt% homogeneous solution. This polyimide solution was cast on the glass substrate, and it dried with the hot air dryer at 60 degreeC for 2 hours. Then, after heat-processing at 250 degreeC in the board | substrate vacuum for 1 hour, and standing to room temperature, the polyimide film was peeled off from the glass substrate. The polyimide film was once more heat treated at 250 ° C. for 1 hour in vacuo to remove residual strain. The obtained polyimide film was colorless and transparent. When the mechanical properties of this polyimide film (film thickness of 32 µm) were measured, the average elongation of 20 sheets of test sheets was 10.7%, the maximum elongation was 20.0%, the tensile modulus was 4.5 GPa, and the breaking strength was 0.19 GPa. In addition, when the thermal properties were measured, the coefficient of linear thermal expansion was 21.7 ppm / K, the glass transition temperature was 272 ° C, and the 5% thermogravimetric reduction temperature was 437 ° C (in air) in the polyimide film having a thickness of 24 µm. In addition, the dielectric constant calculated from the refractive index of the polyimide film was 2.80, and the water absorption was 0.04%. A characteristic is shown in Table 1 with other evaluation results. In addition, when the moisture absorption stability of the polyimide solution adjusted to 11.4 wt% with CPN was evaluated, no change was observed in the solution even under an environment of 40% relative humidity for 24 hours. In addition, solvent solubility in various solvents was also good, showing excellent solubility in low hygroscopic solvents such as CPN, GBL, and Tri-GL. This is due to the compact molecular design of the polyimide of the present invention. The solubility test results are shown in Table 2. In addition, the infrared absorption spectrum of a polyimide thin film is shown in FIG.

<실시예 2><Example 2>

(폴리이미드 용액의 조정 및 폴리이미드 필름의 제막)(Adjustment of Polyimide Solution and Film Production of Polyimide Film)

실시예 1에 기재된 방법에 의해 얻어진 폴리이미드 분말을 실온에서 γ-부티로락톤(GBL)에 재용해하여 9.9 중량%의 용액을 조정하였다. 이 폴리이미드 용액을 유리 기판 상에 캐스팅하고, 80℃에서 2시간 열풍 건조기로 건조시켰다. 그 후, 기판째 진공 중 250℃에서 1시간 열처리하여 실온까지 방랭 후, 유리 기판으로부터 폴리이미드 필름을 박리하였다. 이 폴리이미드 필름을 한번 더 진공 중 250℃에서 1시간 열처리하여 잔류 변형을 제거하였다. 얻어진 폴리이미드 필름은 무색 투명이었다. 이 폴리이미드 필름(막 두께 22 ㎛)의 기계 특성을 측정한 바, 시험 장 수 20장의 평균 신도가 7.1%, 최대 신도가 9.0%, 인장 탄성률이 4.4 GPa, 파단강도는 0.18 GPa였다. 또한 열특성을 측정한 바, 선열팽창계수는 막 두께 23 ㎛의 폴리이미드 필름에서 25.1 ppm/K, 유리 전이 온도는 274℃, 5% 열중량 감소 온도는 437℃(공기 중)였다. 또한 폴리이미드 필름의 굴절률로부터 계산한 유전율은 2.80, 수 흡수율은 0.05%였다. 그 밖의 평가 결과와 함께 표 1에 특성을 나타낸다. 또한 GBL로 9.9 중량%로 조정한 폴리이미드 용액의 안정성을 평가한 바 24시간 상대 습도 40%의 환경하에서도 용액에 변화는 보이지 않았다. The polyimide powder obtained by the method described in Example 1 was redissolved in γ-butyrolactone (GBL) at room temperature to adjust a 9.9% by weight solution. This polyimide solution was cast on the glass substrate, and it dried with the hot air dryer at 80 degreeC for 2 hours. Then, after heat-processing at 250 degreeC in the board | substrate vacuum for 1 hour, and standing to room temperature, the polyimide film was peeled off from the glass substrate. The polyimide film was once more heat treated at 250 ° C. for 1 hour in vacuo to remove residual strain. The obtained polyimide film was colorless and transparent. When the mechanical properties of this polyimide film (film thickness: 22 µm) were measured, the average elongation of 20 test sheets was 7.1%, the maximum elongation was 9.0%, the tensile modulus was 4.4 GPa, and the breaking strength was 0.18 GPa. In addition, when the thermal properties were measured, the coefficient of linear thermal expansion was 25.1 ppm / K in the polyimide film having a film thickness of 23 µm, the glass transition temperature was 274 ° C, and the 5% thermogravimetric reduction temperature was 437 ° C (in air). In addition, the dielectric constant calculated from the refractive index of the polyimide film was 2.80 and the water absorption was 0.05%. A characteristic is shown in Table 1 with other evaluation results. In addition, when the stability of the polyimide solution adjusted to 9.9% by weight with GBL was evaluated, no change was observed in the solution even under an environment of 40% relative humidity for 24 hours.

<실시예 3><Example 3>

(폴리이미드 용액의 조정 및 폴리이미드 필름의 제막)(Adjustment of Polyimide Solution and Film Production of Polyimide Film)

실시예 1에 기재된 방법에 의해 얻어진 폴리이미드 분말을 실온에서 트리에틸렌글리콜디메틸에테르(TriGL)에 재용해하여 10 중량%의 용액을 조정하였다. 이 폴리이미드 용액을 유리 기판 상에 캐스팅하고, 100℃에서 2시간 열풍 건조기로 건조시켰다. 그 후, 기판째 진공 중 250℃에서 1시간 열처리하여 실온까지 방랭 후, 유리 기판으로부터 폴리이미드 필름을 박리하였다. 이 폴리이미드 필름을 한번 더 진공 중 250℃에서 1시간 열처리하여 잔류 변형을 제거하였다. 얻어진 폴리이미드 필름은 무색 투명이었다. 이 폴리이미드 필름(막 두께 30 ㎛)의 기계 특성을 측정한 바, 시험 장 수 20장의 평균 신도가 10.2%, 최대 신도가 25.5%, 인장 탄성률이 4.2 GPa, 파단강도는 0.18 GPa였다. 또한 열특성을 측정한 바, 선열팽창계수는 막 두께 23 ㎛의 폴리이미드 필름에서 25.7 ppm/K, 유리 전이 온도는 280℃였다. 또한 폴리이미드 필름의 굴절률로부터 계산한 유전율은 2.79, 수 흡수율은 검출 한계 이하(<0.01%)였다. 그 밖의 평가 결과와 함께 표 1에 특성을 나타낸다. 또한 TriGL로 10 중량%로 조정한 폴리이미드 용액의 안정성을 평가한 바 24시간 상대 습도 40%의 환경하에서도 용액에 변화는 보이지 않았다. The polyimide powder obtained by the method described in Example 1 was redissolved in triethylene glycol dimethyl ether (TriGL) at room temperature to adjust a 10% by weight solution. This polyimide solution was cast on the glass substrate, and it dried with the hot air dryer at 100 degreeC for 2 hours. Then, after heat-processing at 250 degreeC in the board | substrate vacuum for 1 hour, and standing to room temperature, the polyimide film was peeled off from the glass substrate. The polyimide film was once more heat treated at 250 ° C. for 1 hour in vacuo to remove residual strain. The obtained polyimide film was colorless and transparent. When the mechanical properties of this polyimide film (film thickness of 30 µm) were measured, the average elongation of 20 sheets of test sheets was 10.2%, the maximum elongation was 25.5%, the tensile modulus was 4.2 GPa, and the breaking strength was 0.18 GPa. Moreover, when thermal characteristics were measured, the coefficient of linear thermal expansion was 25.7 ppm / K and the glass transition temperature was 280 degreeC in the polyimide film with a film thickness of 23 micrometers. Moreover, the dielectric constant calculated from the refractive index of the polyimide film was 2.79, and the water absorption was below the detection limit (<0.01%). A characteristic is shown in Table 1 with other evaluation results. In addition, when the stability of the polyimide solution adjusted to 10% by weight with TriGL was evaluated, no change was observed in the solution even under an environment of 40% relative humidity for 24 hours.

<실시예 4><Example 4>

(폴리이미드 용액의 조정 및 폴리이미드 필름의 제막)(Adjustment of Polyimide Solution and Film Production of Polyimide Film)

실시예 1에 기재된 방법에 의해 얻어진 폴리이미드 분말을 실온에서 테트라히드로푸란(THF)에 재용해하여 11.5 중량%의 용액을 조정하였다. 용매를 변경한 이외는 실시예 1에 기재한 방법과 동일하게 폴리이미드 필름을 제작하였다. 얻어진 폴리이미드 필름은 무색 투명이고, 선열팽창계수는 막 두께 12 ㎛의 폴리이미드 필름에서 22.3 ppm/K였다. 또한 THF로 11.5 중량%로 조정한 폴리이미드 용액의 안정성을 평가한 바 24시간 상대 습도 40%의 환경하에서도 용액에 변화는 보이지 않았다. The polyimide powder obtained by the method described in Example 1 was redissolved in tetrahydrofuran (THF) at room temperature to adjust a 11.5% by weight solution. The polyimide film was produced like the method of Example 1 except having changed the solvent. The obtained polyimide film was colorless and transparent, and the coefficient of linear thermal expansion was 22.3 ppm / K in the polyimide film with a film thickness of 12 micrometers. In addition, when the stability of the polyimide solution adjusted to 11.5 wt% with THF was evaluated, no change was observed in the solution even under an environment of 40% relative humidity for 24 hours.

<실시예 5><Example 5>

(폴리이미드 전구체의 중합)(Polymerization of Polyimide Precursor)

TFMB 0.9607 g(3 m㏖)을 탈수 DMAc 14.3 g에 용해하였다. 이 용액에 합성예 1에 기재된 TAHMBP 분말 1.2990 g(2.1 m㏖)과 3,3',4,4'-디페닐테트라카르복실산 이무수물(BPDA) 분말 0.2648 g(0.9 m㏖)을 천천히 첨가하고 실온에서 72시간 교반하여 폴리아미드산을 얻었다(고형분 농도 15 중량%). 얻어진 폴리아미드산의 고유 점도는 1.46 dL/g이었다. 0.9607 g (3 mmol) of TFMB was dissolved in 14.3 g of dehydrated DMAc. 1.2990 g (2.1 mmol) of TAHMBP powder and 0.2648 g (0.9 mmol) of 3,3 ', 4,4'-diphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) powder described in Synthesis Example 1 were slowly added to this solution. And it stirred at room temperature for 72 hours, and obtained polyamic acid (solid content concentration 15 weight%). The intrinsic viscosity of the obtained polyamic acid was 1.46 dL / g.

(화학 이미드화 반응)(Chemical imidization reaction)

상기 폴리아미드산 용액을 탈수 DMAc로 고형분 농도 9.6 중량%로 희석 후, 이것을 교반하면서 2.8 mL(30 m㏖)의 무수 초산과 1.2 mL(15 m㏖)의 피리딘의 혼합 용액을 실온에서 천천히 적하하고, 그 후 24시간 교반하였다. 얻어진 폴리이미드 용액을 대량의 메탄올에 첨가하여 석출시켰다. 얻어진 섬유상 백색 침전물을 메탄올로 충분히 세정하여 160℃에서 12시간 진공 건조시켰다. The polyamic acid solution was diluted with dehydrated DMAc to a solid content of 9.6 wt%, and then a mixed solution of 2.8 mL (30 mmol) of acetic anhydride and 1.2 mL (15 mmol) pyridine was slowly added dropwise at room temperature with stirring. It stirred after that for 24 hours. The obtained polyimide solution was added to a large amount of methanol to precipitate. The fibrous white precipitate thus obtained was sufficiently washed with methanol and vacuum dried at 160 ° C for 12 hours.

이 분말에 대하여 프로톤 NMR 측정을 행한 바, 폴리아미드산에 특유의 COOH 프로톤(δ13ppm 부근) 및 NHCO 프로톤(δ11ppm 부근)은 관측되지 않은 것으로부터 화학 이미드화 반응은 완결되어 있는 것이 시사되었다. 얻어진 폴리이미드의 고유 점도는 2.96 dL/g이었다. Proton NMR measurement was performed on the powder, suggesting that the chemical imidation reaction was completed because no COOH protons (near δ13 ppm) and NHCO protons (near δ11 ppm) specific to polyamic acid were observed. The intrinsic viscosity of the obtained polyimide was 2.96 dL / g.

(폴리이미드 용액의 조정 및 폴리이미드 필름의 제막)(Adjustment of Polyimide Solution and Film Production of Polyimide Film)

상기 폴리이미드 분말을 실온에서 시클로펜타논(CPN)에 재용해하여 12.5 중량%의 용액을 조정하였다. 이 폴리이미드 용액을 유리 기판 상에 캐스팅하고, 60℃에서 2시간 열풍 건조기로 건조시켰다. 그 후, 기판째 진공 중 250℃에서 1시간 열처리하여 실온까지 방랭 후, 유리 기판으로부터 폴리이미드 필름을 박리하였다. The polyimide powder was redissolved in cyclopentanone (CPN) at room temperature to adjust 12.5% by weight of the solution. This polyimide solution was cast on the glass substrate, and it dried with the hot air dryer at 60 degreeC for 2 hours. Then, after heat-processing at 250 degreeC in the board | substrate vacuum for 1 hour, and standing to room temperature, the polyimide film was peeled off from the glass substrate.

이 폴리이미드 필름을 한번 더 진공 중 250℃에서 1시간 열처리하여 잔류 변형을 제거하였다. 얻어진 폴리이미드 필름은 무색 투명이었다. 이 폴리이미드 필름(막 두께 25 ㎛)의 기계 특성을 측정한 바, 시험 장 수 20장의 평균 신도가 11.2%, 최대 신도가 17.7%, 인장 탄성률이 4.5 GPa, 파단강도는 0.19 GPa였다. 또한 열특성을 측정한 바, 선열팽창계수는 막 두께 22 ㎛의 폴리이미드 필름에서 22.5 ppm/K, 유리 전이 온도는 273℃, 5% 열중량 감소 온도는 449℃(공기 중)였다. The polyimide film was once more heat treated at 250 ° C. for 1 hour in vacuo to remove residual strain. The obtained polyimide film was colorless and transparent. When the mechanical properties of this polyimide film (film thickness of 25 µm) were measured, the average elongation of 20 test sheets was 11.2%, the maximum elongation was 17.7%, the tensile modulus was 4.5 GPa, and the breaking strength was 0.19 GPa. In addition, when the thermal properties were measured, the coefficient of linear thermal expansion was 22.5 ppm / K, the glass transition temperature was 273 ° C., and the 5% thermogravimetry reduction temperature was 449 ° C. (in air) in the polyimide film having a film thickness of 22 μm.

또한 폴리이미드 필름의 굴절률로부터 계산한 유전율은 2.84, 수 흡수율은 0.05%였다. 그 밖의 평가 결과와 함께 표 1에 특성을 나타낸다. 또한 CPN으로 12.5 중량%로 조정한 폴리이미드 용액의 안정성을 평가한 바 24시간 상대 습도 40%의 환경하에서도 용액에 변화는 보이지 않았다. 또한 다양한 용매에 대한 용매 용해성도 양호하여 CPN, GBL, Tri-GL과 같은 용해력이 약한 저흡습성 용매에도 우수한 용해성을 나타내었다. 통상, BPDA와 같은 강직한 구조의 모노머를 공중합 성분으로서 사용하면 그 사용량이 소량이어도 통상 폴리이미드의 용매 용해성의 극적인 저하를 초래하게 되지만, 본 발명의 폴리이미드 공중합체는 여전히 우수한 용해성을 유지하고 있었다. 이는 본 발명의 폴리이미드의 치밀한 분자 설계에 의한 것이다. 용해성 시험 결과를 표 2에 나타낸다. 또한 폴리이미드 공중합체 박막의 적외선 흡수 스펙트럼을 도 2에 나타낸다. In addition, the dielectric constant calculated from the refractive index of the polyimide film was 2.84 and the water absorption was 0.05%. A characteristic is shown in Table 1 with other evaluation results. In addition, when the stability of the polyimide solution adjusted to 12.5% by weight with CPN was evaluated, no change was observed in the solution even under an environment of 40% relative humidity for 24 hours. In addition, solvent solubility in various solvents was also good, showing excellent solubility in low hygroscopic solvents such as CPN, GBL, and Tri-GL. In general, when a monomer having a rigid structure such as BPDA is used as a copolymerization component, a small amount of the monomer usually causes a dramatic decrease in the solvent solubility of the polyimide, but the polyimide copolymer of the present invention still maintains excellent solubility. . This is due to the compact molecular design of the polyimide of the present invention. The solubility test results are shown in Table 2. In addition, the infrared absorption spectrum of a polyimide copolymer thin film is shown in FIG.

<실시예 6><Example 6>

(폴리이미드 전구체의 중합)(Polymerization of Polyimide Precursor)

TFMB 0.32 g(1 m㏖)을 탈수 DMAc 2.12 g에 용해하였다. 여기에 합성예 3에 기재된 TA23X-BP 분말 0.59 g(1 m㏖)을 천천히 첨가하고 실온에서 72시간 교반하여 폴리이미드 전구체인 폴리아미드산을 얻었다(고형분 농도 30 중량%). 0.32 g (1 mmol) of TFMB was dissolved in 2.12 g of dehydrated DMAc. 0.59 g (1 mmol) of TA23X-BP powder described in Synthesis Example 3 was slowly added thereto, followed by stirring at room temperature for 72 hours to obtain polyamic acid as a polyimide precursor (solid content concentration of 30% by weight).

얻어진 폴리아미드산의 고유 점도는 1.18 dL/g이었다. The intrinsic viscosity of the obtained polyamic acid was 1.18 dL / g.

(화학 이미드화 반응)(Chemical imidization reaction)

얻어진 폴리아미드산 용액을 탈수 DMAc로 고형분 농도 12.0 중량%로 희석 후, 이것을 교반하면서 1.0 g(10 m㏖)의 무수 초산과 0.4 mL(5 m㏖)의 피리딘의 혼합 용액을 실온에서 천천히 적하하고, 적하 종료 후 추가로 24시간 교반하였다. 얻어진 폴리이미드 용액을 대량의 메탄올에 천천히 적하하여 폴리이미드를 침전시켰다. 얻어진 백색 침전물을 메탄올로 충분히 세정하여 100℃에서 12시간 진공 건조시켰다. 얻어진 폴리이미드 분말은 0.819 g이었다. 이 분말에 대하여 프로톤 NMR 측정을 행한 바, 폴리아미드산에 특유의 COOH 프로톤(δ13ppm 부근) 및 NHCO 프로톤(δ11ppm 부근)은 관측되지 않은 것으로부터 화학 이미드화 반응은 완결되어 있는 것이 시사되었다. 얻어진 폴리이미드의 고유 점도는 1.81 dL/g이었다. The resulting polyamic acid solution was diluted with dehydrated DMAc to a solid content concentration of 12.0% by weight, and then a mixed solution of 1.0 g (10 mmol) of acetic anhydride and 0.4 mL (5 mmol) of pyridine was slowly added dropwise at room temperature with stirring. And after completion | finish of dripping, it stirred for 24 hours. The obtained polyimide solution was slowly added dropwise to a large amount of methanol to precipitate polyimide. The white precipitate obtained was sufficiently washed with methanol and vacuum dried at 100 ° C for 12 hours. The obtained polyimide powder was 0.819 g. Proton NMR measurement was performed on the powder, suggesting that the chemical imidation reaction was completed because no COOH protons (near δ13 ppm) and NHCO protons (near δ11 ppm) specific to polyamic acid were observed. The intrinsic viscosity of obtained polyimide was 1.81 dL / g.

(폴리이미드 용액의 조정 및 폴리이미드 필름의 제막)(Adjustment of Polyimide Solution and Film Production of Polyimide Film)

상기의 폴리이미드 분말을 실온에서 시클로펜타논(CPN)에 재용해하여 8.0 중량%의 균일 용액을 조정하였다. 이 폴리이미드 용액을 유리 기판 상에 캐스팅하고, 60℃에서 2시간 열풍 건조기에 의해 건조시켰다. 그 후, 기판째 진공 중 200℃에서 1시간 열처리하여 실온까지 방랭 후, 유리 기판으로부터 폴리이미드 필름을 박리하였다. 이 폴리이미드 필름을 한번 더 진공 중 200℃에서 1시간 열처리하여 잔류 변형을 제거하였다. 얻어진 폴리이미드 필름은 약간의 탁함이 있었지만, 무색 투명이었다. 이 폴리이미드 필름의 열특성을 측정한 바, 선열팽창계수는 막 두께 28.6 ㎛의 폴리이미드 필름에서 15.5 ppm/K, 막 두께 13.0 ㎛의 폴리이미드 필름에서 유리 전이 온도는 211℃, 5% 열중량 감소 온도는 20.0 ㎛의 폴리이미드 필름에서 437℃(공기 중)였다. The polyimide powder was redissolved in cyclopentanone (CPN) at room temperature to adjust a 8.0 wt% homogeneous solution. This polyimide solution was cast on the glass substrate, and it dried with the hot air dryer for 2 hours at 60 degreeC. Then, after heat-processing at 200 degreeC in the board | substrate vacuum for 1 hour, and standing to room temperature, the polyimide film was peeled off from the glass substrate. The polyimide film was once more heat treated at 200 ° C. for 1 hour in vacuo to remove residual strain. Although the obtained polyimide film had some turbidity, it was colorless and transparent. The thermal properties of this polyimide film were measured, and the coefficient of linear thermal expansion was 15.5 ppm / K in the polyimide film having a film thickness of 28.6 μm, and the glass transition temperature was 211 ° C. and 5% thermal weight in the polyimide film having a film thickness of 13.0 μm. The reduction temperature was 437 ° C. (in air) in a 20.0 μm polyimide film.

또한 폴리이미드 박막의 적외선 흡수 스펙트럼을 도 3에 나타낸다. In addition, the infrared absorption spectrum of a polyimide thin film is shown in FIG.

<참고예 1><Reference example 1>

(폴리이미드 용액의 조정 및 폴리이미드 필름의 제막)(Adjustment of Polyimide Solution and Film Production of Polyimide Film)

실시예 1에 기재된 방법에 의해 얻어진 폴리이미드 분말을 실온에서 N,N-디메틸아세트아미드(DMAc)에 재용해하여 11.1 중량%의 용액을 조정하였다. 용매를 변경한 이외는 실시예 1과 동일하게 폴리이미드 필름을 제작하였다. 얻어진 폴리이미드 필름은 무색 투명이고, 선열팽창계수는 막 두께 15 ㎛의 폴리이미드 필름에서 27.1 ppm/K였다. 또한 DMAc로 11.1 중량%로 조정한 폴리이미드 용액의 안정성을 평가한 바 24시간 상대 습도 40%의 환경하에서는 용액이 백탁되고 폴리이미드가 석출되었다. 이는 DMAc의 흡습성이 높기 때문에 24시간 상대 습도 40%의 환경하에서는 용액이 수분을 흡수한 것을 나타낸다. The polyimide powder obtained by the method described in Example 1 was redissolved in N, N-dimethylacetamide (DMAc) at room temperature to adjust a 11.1% by weight solution. A polyimide film was produced in the same manner as in Example 1 except that the solvent was changed. The obtained polyimide film was colorless and transparent, and the coefficient of linear thermal expansion was 27.1 ppm / K in the polyimide film with a film thickness of 15 micrometers. In addition, when the stability of the polyimide solution adjusted to 11.1 wt% with DMAc was evaluated, the solution became cloudy and polyimide precipitated under an environment of 40% relative humidity for 24 hours. This indicates that the solution absorbed moisture in an environment of 40% relative humidity for 24 hours because of high hygroscopicity of DMAc.

<참고예 2><Reference example 2>

(폴리이미드 용액의 조정 및 폴리이미드 필름의 제막)(Adjustment of Polyimide Solution and Film Production of Polyimide Film)

실시예 1에 기재된 방법에 의해 얻어진 폴리이미드 분말을 실온에서 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 재용해하여 9.8 중량%의 용액을 조정하였다. 용매를 변경한 이외는 실시예 1과 동일하게 폴리이미드 필름을 제작하였다. 얻어진 폴리이미드 필름은 무색 투명이고, 선열팽창계수는 막 두께 17 ㎛의 폴리이미드 필름에서 26.7 ppm/K였다. 또한 NMP로 9.8 중량%로 조정한 폴리이미드 용액의 안정성을 평가한 바 24시간 상대 습도 40%의 환경하에서는 용액이 백탁되고 폴리이미드가 석출되었다. 이는 참고예 1에 의한 결과와 마찬가지로 NMP의 흡습성이 높기 때문이다. The polyimide powder obtained by the method described in Example 1 was redissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) at room temperature to adjust a 9.8 wt% solution. A polyimide film was produced in the same manner as in Example 1 except that the solvent was changed. The obtained polyimide film was colorless and transparent, and the coefficient of linear thermal expansion was 26.7 ppm / K in the polyimide film with a film thickness of 17 micrometers. In addition, when the stability of the polyimide solution adjusted to 9.8 wt% with NMP was evaluated, the solution became cloudy and polyimide precipitated under an environment of 40% relative humidity for 24 hours. This is because the hygroscopicity of NMP is high similarly to the result by the reference example 1.

<참고예 3><Reference example 3>

(폴리이미드 전구체의 중합)(Polymerization of Polyimide Precursor)

TFMB 0.9607 g(3 m㏖)을 탈수 DMAc 6.6 g에 용해하였다. 이 용액에 TAHMBP 분말 1.8558 g(3 m㏖)을 천천히 첨가하고(고형분 농도 30.0 중량%), 추가로 탈수 DMAc를 첨가하여 실온에서 11일간 교반하였다(고형분 농도 20.0 중량%). 얻어진 폴리이미드 전구체(폴리아미드산)의 고유 점도는 1.26 dL/g이었다. 0.9607 g (3 mmol) of TFMB was dissolved in 6.6 g of dehydrated DMAc. 1.8558 g (3 mmol) of TAHMBP powder was slowly added to this solution (solid concentration 30.0 wt%), further, dehydrated DMAc was added and stirred at room temperature for 11 days (solid concentration 20.0 wt%). The intrinsic viscosity of the obtained polyimide precursor (polyamic acid) was 1.26 dL / g.

(폴리이미드 전구체 필름의 제막과 폴리이미드 필름의 제작)(Production of a polyimide precursor film and preparation of a polyimide film)

얻어진 폴리아미드산 용액을 유리 기판 상에 캐스팅하고, 60℃에서 2시간 열풍 건조기로 건조시켰다. 그 후, 기판째 진공 중 200℃에서 0.5시간, 계속해서 350℃에서 1시간에 걸쳐 열 이미드화하였다. 실온까지 방랭 후, 유리 기판으로부터 폴리이미드 필름을 박리하였다. 이 폴리이미드 필름을 한번 더 진공 중 320℃에서 1시간 열처리하여 잔류 변형을 제거하였다. 얻어진 폴리이미드 필름은 백탁되어 있었다. The obtained polyamic acid solution was cast on a glass substrate and dried in a hot air drier at 60 ° C. for 2 hours. Thereafter, the substrate was thermally imidized at 200 ° C. for 0.5 hour in the vacuum at the substrate and then at 350 ° C. for 1 hour. After cooling to room temperature, the polyimide film was released from the glass substrate. This polyimide film was once more heat treated at 320 ° C. for 1 hour in vacuo to remove residual strain. The obtained polyimide film was cloudy.

이 폴리이미드 필름의 선열팽창계수는 막 두께 26 ㎛의 폴리이미드 필름에서 66.5 ppm/K였다. 이와 같이 열 이미드화 반응에 의해 제작된 폴리이미드 필름의 선열팽창계수의 값은 실시예 1~4에 기재된 화학 이미드화 이어서 폴리이미드 바니시의 캐스트 제막을 거쳐 제작된 동 조성의 폴리이미드 필름의 선열팽창계수보다도 훨씬 크고, 또한 필름이 백탁되는 것으로부터 폴리아미드산의 단계에서 제막 이어서 열 이미드화하는 종래의 2단계 공정은 바람직하지 않은 것을 알 수 있다. 그 밖의 평가 결과와 함께 표 1에 특성을 나타낸다. The linear thermal expansion coefficient of this polyimide film was 66.5 ppm / K in the polyimide film with a film thickness of 26 micrometers. Thus, the value of the coefficient of linear thermal expansion of the polyimide film produced by the thermal imidation reaction is the linear thermal expansion of the polyimide film of the same composition produced via the chemical imidation of Examples 1-4, and then through the cast film forming of a polyimide varnish. It is found that the conventional two-step process of film formation followed by thermal imidation in the step of polyamic acid is not preferable because the film is much larger than the coefficient and the film becomes cloudy. A characteristic is shown in Table 1 with other evaluation results.

<비교예 1><Comparative Example 1>

(폴리이미드 전구체의 중합)(Polymerization of Polyimide Precursor)

TFMB 0.9607 g(3 m㏖)을 탈수 NMP 10.3 g에 용해하였다. 여기에 합성예 2에 기재된 TA44BP 분말 1.6033 g(3 m㏖)을 천천히 첨가하고 실온에서 5일간 교반하여 폴리아미드산을 얻었다(고형분 농도 20.0 중량%). 폴리아미드산의 고유 점도는 1.99 dL/g이었다. 0.9607 g (3 mmol) of TFMB was dissolved in 10.3 g of dehydrated NMP. 1.6033 g (3 mmol) of TA44BP powder described in Synthesis Example 2 was slowly added thereto, followed by stirring at room temperature for 5 days to obtain polyamic acid (solid content concentration of 20.0 wt%). The inherent viscosity of the polyamic acid was 1.99 dL / g.

(화학 이미드화 반응)(Chemical imidization reaction)

얻어진 폴리아미드산 용액을 탈수 NMP로 고형분 농도 10.0 중량%로 희석 후, 이것을 교반하면서 2.8 mL(30 m㏖)의 무수 초산과 1.2 mL(15 m㏖)의 피리딘의 혼합 용액을 실온에서 천천히 적하한 바, 반응 용액이 겔화되어 화학 이미드화 반응을 완결하는 것이 불가능하였다. 이는 이 폴리이미드의 용매 용해성이 불충분하기 때문이다. 이 결과는 사용한 TA44BP의 중앙 비페닐렌기 상에 치환기가 전혀 없는 것에 기인하고 있어, TAHMBP 중의 치환기가 용매 용해성에 대해 얼마나 중요한 역할을 하고 있는지를 나타내고 있다. After diluting the obtained polyamic acid solution to 10.0 weight% of solid content by dehydration NMP, the mixed solution of 2.8 mL (30 mmol) of acetic anhydride and 1.2 mL (15 mmol) pyridine was slowly dripped at room temperature, stirring this. The reaction solution gelled, making it impossible to complete the chemical imidization reaction. This is because solvent solubility of this polyimide is insufficient. This result is due to no substituent on the central biphenylene group of TA44BP used, and shows how important the substituent in TAHMBP plays a role in solvent solubility.

<비교예 2><Comparative Example 2>

(폴리이미드 전구체의 열 이미드화)(Thermal imidation of polyimide precursor)

비교예 1에서 중합한 폴리아미드산 용액을 유리 기판 상에 캐스팅하고, 80℃에서 2시간 열풍 건조기로 건조시켰다. 그 후, 기판째 진공 중 250℃에서 1시간, 계속해서 350℃에서 1시간에 걸쳐 열 이미드화하였다. 실온까지 방랭 후, 유리 기판으로부터 폴리이미드 필름을 박리하였다. The polyamic acid solution polymerized in Comparative Example 1 was cast on a glass substrate and dried at 80 ° C. for 2 hours in a hot air dryer. Thereafter, the substrate was thermally imidized at 250 ° C for 1 hour, and then at 350 ° C for 1 hour in the vacuum. After cooling to room temperature, the polyimide film was released from the glass substrate.

이 폴리이미드 필름을 한번 더 진공 중 350℃에서 1시간 열처리를 하였다. 얻어진 폴리이미드 필름은 강하게 황색으로 착색되어 있었다. This polyimide film was once more heat treated at 350 ° C. for 1 hour in vacuum. The obtained polyimide film was strongly colored yellow.

이 결과는 사용한 TA44BP의 중앙 비페닐렌기 상에 치환기가 전혀 없는 구조에 기인하고 있어, TAHMBP 중의 치환기가 필름의 착색 억제에 대해 얼마나 중요한 역할을 담당하고 있는지를 나타내고 있다. This result is attributable to the structure having no substituent on the central biphenylene group of TA44BP used, and shows how important the substituent in TAHMBP plays a role in suppressing the coloration of the film.

Figure 112015025881914-pct00018
Figure 112015025881914-pct00018

Figure 112015025881914-pct00019
Figure 112015025881914-pct00019

Figure 112015025881914-pct00020
Figure 112015025881914-pct00020

++:실온에서 가용, +:비점 부근까지 가열하여 가용, -:불용, + +: Soluble at room temperature, +: heated to near boiling point, soluble,-: insoluble,

±:팽윤·일부 용해, ±: swelling, some melting,

b) 수일 후 겔화, c) 수주 간 균일한 용액b) gelling after several days, c) homogeneous solution for several weeks

(폴리이미드막의 전광선 투과율과 헤이즈 값)(Total Light Transmittance and Haze Value of Polyimide Membrane)

실시예 1~3, 실시예 5, 실시예 6 및 비교예 2의 폴리이미드 필름에 대하여 닛폰 덴쇼쿠 공업 주식회사 제조 Haze Meter NDH 4000을 사용하여 JIS K 7361에 준한 전광선 투과율과 JIS K 7136에 준한 헤이즈 값을 각각 5회 측정하여 평균값을 구하고, 투명성의 지표로서 사용하였다. 이 결과에 의하면, 실시예 1~3 및 5의 폴리이미드에 대해서는 전광선 투과율이 충분히 높은 값을 나타내고 있고, 헤이즈 값은 낮았다. 그러나 비교예 2의 폴리이미드 필름은 이들 값이 떨어지고 있어 폴리이미드의 합성 시 사용한 TA44BP의 중앙 비페닐렌기 상에 치환기가 전혀 없는 구조에 기인하여 착색을 억제할 수 없었던 것을 알 수 있다. About the polyimide film of Examples 1-3, Example 5, Example 6, and the comparative example 2, using Haze Meter NDH 4000 by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., the total light transmittance according to JIS K 7361 and the haze according to JIS K 7136 The value was measured 5 times, and the average value was calculated | required and used as an index of transparency. According to this result, the polyimide of Examples 1-3 and 5 showed the value with a high total light transmittance sufficiently high, and the haze value was low. However, the polyimide film of the comparative example 2 is falling in these values, and it turns out that coloring could not be suppressed due to the structure which has no substituent on the central biphenylene group of TA44BP used at the time of the synthesis | combination of a polyimide.

또한 실시예 6의 폴리이미드 필름에 대해서는 전광선 투과율, 400 ㎚의 광 투과율, cut-off 파장이 비교예 2의 폴리이미드 필름보다도 매우 우수하기 때문에 폴리이미드 필름의 투명성은 명확히 실시예 6 쪽이 비교예 2보다 우수하다. 또한 실시예 6의 폴리이미드 필름의 헤이즈 값은 비교예 2의 폴리이미드 필름의 2배의 막 두께로 측정했기 때문에 헤이즈 값은 비교예 2보다 약간 커졌지만, 각 예의 필름의 막 두께를 고려하면 실질적으로는 실시예 6의 폴리이미드 필름 쪽이 우수하다. In addition, for the polyimide film of Example 6, since the total light transmittance, the light transmittance of 400 nm, and the cut-off wavelength are much superior to those of the polyimide film of Comparative Example 2, the transparency of the polyimide film is clearly shown in Example 6 Better than 2 In addition, since the haze value of the polyimide film of Example 6 was measured at twice the film thickness of the polyimide film of Comparative Example 2, the haze value was slightly larger than that of Comparative Example 2, but considering the film thickness of each film, As for the polyimide film of Example 6, it is excellent.

Figure 112015025881914-pct00021
Figure 112015025881914-pct00021

Claims (11)

하기 화학식 1로 표시되는 구성 단위를 포함하는 폴리이미드.
[화학식 1]
Figure 112019064396697-pct00022

(화학식 중 R은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소 원자 수 1~6의 직쇄상 또는 분지쇄상의 알킬기를 나타낸다. 단, 동일한 벤젠 고리에 결합하는 2개의 R 중 하나 이상은 알킬기이다.)
Polyimide containing the structural unit represented by following formula (1).
[Formula 1]
Figure 112019064396697-pct00022

(In formula, each R independently represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. However, at least one of two R's bonded to the same benzene ring is an alkyl group.)
하기 화학식 2로 표시되는 구성 단위를 포함하는 폴리이미드.
[화학식 2]
Figure 112015025881914-pct00023
Polyimide containing the structural unit represented by following formula (2).
[Formula 2]
Figure 112015025881914-pct00023
제1항에 있어서,
하기 화학식 1로 표시되는 구성 단위를 70 몰% 이상 포함하는 폴리이미드.
[화학식 1]
Figure 112019064396697-pct00024

(화학식 중 R은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소 원자 수 1~6의 직쇄상 또는 분지쇄상의 알킬기를 나타낸다. 단, 동일한 벤젠 고리에 결합하는 2개의 R 중 하나 이상은 알킬기이다.)
The method of claim 1,
Polyimide containing 70 mol% or more of the structural unit represented by following formula (1).
[Formula 1]
Figure 112019064396697-pct00024

(In formula, each R independently represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. However, at least one of two R's bonded to the same benzene ring is an alkyl group.)
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 폴리이미드와 유기 용매를 함유하는 폴리이미드 바니시. The polyimide varnish containing the polyimide and organic solvent in any one of Claims 1-3. 제4항에 있어서,
그 유기 용매가 에스테르계 용매, 에테르계 용매, 카보네이트계 용매, 글리콜계 용매, 페놀계 용매, 케톤계 용매로부터 하나 이상 선택되는 저흡습성 유기 용매이고, 또한 그 폴리이미드의 고형분 농도가 5 중량% 이상인 폴리이미드 바니시.
The method of claim 4, wherein
The organic solvent is a low hygroscopic organic solvent selected from one or more of an ester solvent, an ether solvent, a carbonate solvent, a glycol solvent, a phenol solvent, and a ketone solvent, and the solid content concentration of the polyimide is 5% by weight or more. Polyimide varnish.
하기 화학식 1로 표시되는 구성 단위를 포함하는 폴리이미드 성형체.
[화학식 1]
Figure 112019064396697-pct00025

(화학식 중 R은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소 원자 수 1~6의 직쇄상 또는 분지쇄상의 알킬기를 나타낸다. 단, 동일한 벤젠 고리에 결합하는 2개의 R 중 하나 이상은 알킬기이다.)
Polyimide molded body containing a structural unit represented by the following formula (1).
[Formula 1]
Figure 112019064396697-pct00025

(In formula, each R independently represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. However, at least one of two R's bonded to the same benzene ring is an alkyl group.)
제6항에 있어서,
성형체가 필름인 폴리이미드 성형체.
The method of claim 6,
The polyimide molded body whose molded object is a film.
제4항에 기재된 폴리이미드 바니시를 기판 상에 도포, 건조 및 기판으로부터 박리하여 얻어지는 폴리이미드 필름. The polyimide film obtained by apply | coating the polyimide varnish of Claim 4 on a board | substrate, drying, and peeling from a board | substrate. 제8항에 있어서,
폴리이미드 필름은 막 두께가 10 ㎛인 경우에서 400 ㎚에 있어서의 광 투과율이 45% 이상, 또는 막 두께가 20 ㎛인 경우에서 전광선 투과율이 80% 이상인 폴리이미드 필름.
The method of claim 8,
The polyimide film has a light transmittance of 45% or more at 400 nm when the film thickness is 10 μm, or a total light transmittance of 80% or more when the film thickness is 20 μm.
제8항에 있어서,
폴리이미드 필름은 막 두께가 10 ㎛인 경우에서 400 ㎚에 있어서의 광 투과율이 45% 이상이고, 또한 막 두께가 10 ㎛인 경우에 전광선 투과율이 70% 이상인 폴리이미드 필름.
The method of claim 8,
The polyimide film has a light transmittance of 45% or more at 400 nm when the film thickness is 10 μm, and a total light transmittance of 70% or more when the film thickness is 10 μm.
폴리아미드 전구체를 이미드화할 때 가열 온도를 150℃ 미만으로 하는, 하기 화학식 1로 표시되는 구성 단위를 포함하는 폴리이미드의 합성 방법.
[화학식 1]
Figure 112019064396697-pct00026

(화학식 중 R은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소 원자 수 1~6의 직쇄상 또는 분지쇄상의 알킬기를 나타낸다. 단, 동일한 벤젠 고리에 결합하는 2개의 R 중 하나 이상은 알킬기이다.)
A method for synthesizing a polyimide comprising a structural unit represented by the following formula (1), wherein the heating temperature is less than 150 ° C. when the polyamide precursor is imidized.
[Formula 1]
Figure 112019064396697-pct00026

(In formula, each R independently represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. However, at least one of two R's bonded to the same benzene ring is an alkyl group.)
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