KR20230001765A - Aqueous polyamic acid composition - Google Patents

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Abstract

The present application provides an aqueous polyamic acid composition capable of polymerizing polyamic acid in water rather than an organic solvent by using a water-based catalyst having a small amount of polydentate structure and performing imidization into polyimide having an amorphous structure during curing.

Description

폴리아믹산 수용액 조성물 {AQUEOUS POLYAMIC ACID COMPOSITION}Polyamic acid aqueous solution composition {AQUEOUS POLYAMIC ACID COMPOSITION}

본 출원은 폴리아믹산 수용액 조성물, 폴리아믹산 제조 방법 및 폴리이미드 제조 방법에 관한 것이다.The present application relates to a polyamic acid aqueous solution composition, a method for preparing polyamic acid, and a method for preparing polyimide.

5G 이동통신과 사물인터넷 (IoT)시대의 도래로 다기능, 소형화, 고집적 기능성 소재가 요구됨에 따라 전기전자용 고내열 소재로서 폴리이미드 고분자가 주목받고 있다. With the advent of the 5G mobile communication and Internet of Things (IoT) era, multifunctional, miniaturized, and highly integrated functional materials are required, and polyimide polymers are attracting attention as highly heat-resistant materials for electrical and electronic applications.

폴리이미드는 높은 열적 안정성을 가진 고분자로 물질로 우수한 기계적 강도, 내화학성, 내후성, 내열성을 가지고 있으며 광범위한 온도 (-273℃ ~ 400℃)에서의 물성 안정성을 갖는다. 특히 전기절연성, 유연성, 불연성을 가지고 있어 전자 및 광학 분야에 그 활용이 증가하고 있다. Polyimide is a polymer with high thermal stability. It has excellent mechanical strength, chemical resistance, weather resistance, and heat resistance as a material, and has physical property stability in a wide range of temperatures (-273 ℃ ~ 400 ℃). In particular, it has electrical insulation, flexibility, and incombustibility, so its use in the electronic and optical fields is increasing.

통상적으로 폴리이미드 합성은 유기 용매하에서 방향족 이무수물(dianhydride)과 방향족 디아민(diamine)을 축중합 시켜 얻어진 폴리아믹산의 탈수화에 의해 얻어진다. 이 합성 공정은 용매 하에서 축중합 시, 수분에 취약한 방향족 이무수물의 가수분해 의해 합성이 용이 하지 않을 수 있다. 이로 인해 유기계에서 합성된 폴리아믹산은 분자량 제어와 초기 빠른 반응에 의한 가교 반응을 제어하는 것 주요 문제이고, 사용한 유기 용매가 갖는 오염 문제 및 이를 해결하기 위한 비싼 처리 비용 문제는 여전히 해결해야 하는 과제이다.Typically, polyimide synthesis is obtained by dehydration of polyamic acid obtained by condensation polymerization of aromatic dianhydride and aromatic diamine in an organic solvent. This synthesis process may not be easy to synthesize due to the hydrolysis of aromatic dianhydride, which is vulnerable to moisture, during condensation polymerization in a solvent. As a result, polyamic acid synthesized in an organic system is a major problem in controlling the crosslinking reaction by molecular weight control and initial rapid reaction, and the contamination problem of the organic solvent used and the expensive treatment cost problem to solve it are still problems to be solved. .

또한, 폴리이미드는 결정 구조를 가지며, 이러한 결정 구조는 필름의 절연 및 유전 특성 균일도를 떨어뜨리는 문제가 있다.In addition, polyimide has a crystal structure, and this crystal structure has a problem of deteriorating the uniformity of insulating and dielectric properties of the film.

본 출원은 소량의 폴리덴테이트 구조를 갖는 수계 촉매를 사용하여 유기 용매가 아닌 물에서 폴리아믹산 중합 가능하며, 경화 시 비정질 구조를 갖는 폴리이미드를 제공할 수 있는 폴리아믹산 수용액 조성물을 제공한다.The present application provides an aqueous polyamic acid composition capable of polymerizing polyamic acid in water rather than an organic solvent using an aqueous catalyst having a small amount of polydentate structure, and providing polyimide having an amorphous structure upon curing.

본 출원은 폴리아믹산 수용액 조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 출원은 물에서 중합 (수계 중합) 가능하고, 경화 시 비정질 구조를 갖는 폴리이미드를 제공할 수 있는 폴리아믹산 수용액 조성물에 관한 것이다. This application relates to a polyamic acid aqueous solution composition. More specifically, the present application relates to an aqueous polyamic acid composition capable of being polymerized in water (water-based polymerization) and providing a polyimide having an amorphous structure upon curing.

예시적인 폴리아믹산 수용액 조성물은 디아민 단량체 및 디안하이드라이드 단량체를 중합 단위로 포함하는 폴리아믹산; 및 수계 촉매를 포함하고, 경화물이 비결정성 중합체이다. 본 출원에서 수용액 조성물은 용매로서 물을 포함하는 조성물을 의미하며, 이외 다른 용매는 허용하지 않는다. 상기 경화물은 폴리이미드일 수 있다. 이러한 비결정성 구조 (또는 비정질 구조)를 갖는 폴리이미드는 일반적인 결정 구조를 갖는 폴리이미드 대비 필름의 절연 및 유전 특성 균일도가 향상되는 장점을 갖는다.An exemplary aqueous polyamic acid composition may include a polyamic acid containing a diamine monomer and a dianhydride monomer as polymerized units; and an aqueous catalyst, wherein the cured product is an amorphous polymer. In this application, an aqueous solution composition means a composition containing water as a solvent, and other solvents are not allowed. The cured material may be polyimide. Polyimide having such an amorphous structure (or amorphous structure) has an advantage of improving the uniformity of insulating and dielectric properties of a film compared to polyimide having a general crystalline structure.

본 명세서에서 비결정성 중합체는 결정 구조를 가지지 않고, 이하에서 설명하는 XRD 패턴의 특징을 갖는 것을 의미한다.In the present specification, an amorphous polymer means one that does not have a crystalline structure and has the characteristics of an XRD pattern described below.

예를 들어, 경화물의 XRD 패턴은 2θ=21°의 비결정성 피크를 가질 수 있다. 반면, 상기 경화물의 XRD 패턴은 2θ=19.3° 및 2θ=25.4°의 결정성 피크를 가지지 않는다. 상기 XRD 패턴은 공지된 다양한 장치 및 방법으로 측정할 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.For example, an XRD pattern of a cured product may have an amorphous peak at 2θ=21°. On the other hand, the XRD pattern of the cured product does not have crystalline peaks at 2θ=19.3° and 2θ=25.4°. The XRD pattern can be measured by various known devices and methods, and is not particularly limited.

상기 수계 촉매는 적어도 2 이상의 3차 아민이 지방족 또는 방향족 탄화수소로 연결된 폴리덴테이트 구조를 가질 수 있다. 본 출원은 적어도 2 이상의 3차 아민이 지방족 또는 방향족 탄화수소로 연결된 폴리덴테이트 구조를 갖는 수계 촉매를 사용함에 따라, 물에서 폴리아믹산의 균일한 중합이 가능하다. 반면 1개의 3차 아민, 예를 들면, 트리에틸아민(TEA)등 과 같은 지방족 3차 아민을 수계 촉매로 사용할 경우, 폴리아믹산 합성이 어려울 수 있다.The water-based catalyst may have a polydentate structure in which at least two or more tertiary amines are connected with aliphatic or aromatic hydrocarbons. As the present application uses a water-based catalyst having a polydentate structure in which at least two or more tertiary amines are connected by aliphatic or aromatic hydrocarbons, uniform polymerization of polyamic acid in water is possible. On the other hand, when one tertiary amine, for example, an aliphatic tertiary amine such as triethylamine (TEA) is used as a water-based catalyst, it may be difficult to synthesize polyamic acid.

구체적으로, 상기 수계 촉매는 하기 화학식 1 내지 4의 화합물 중 적어도 하나 이상을 포함하는 폴리아믹산 수용액 조성물:Specifically, the water-based catalyst is a polyamic acid aqueous solution composition comprising at least one or more of the compounds represented by Formulas 1 to 4:

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00003
Figure pat00003

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 R1 내지 R6 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, The R 1 to R 6 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms;

A1 내지 A3은 각각 독립적으로 산소, 카보닐기, 알킬카보닐기, 알킬기, 알킬렌기 또는 알킬리덴기이다. 상기 알킬렌기 또는 알킬리덴기는 적어도 하나 이상의 치환기로 치환 또는 비치환될 수 있다. 상기 치환기는 예를 들어, 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있고, 탄소수 1 내지 30의 범위 내 또는 1 내지 10의 범위 내일 수 있다. 상기 탄소수의 하한은 1, 2, 3, 또는 4일 수 있고, 상한은 30, 25, 20, 15, 10 또는 8 이하일 수 있다. A 1 to A 3 are each independently an oxygen, a carbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkyl group, an alkylene group, or an alkylidene group. The alkylene group or alkylidene group may be unsubstituted or substituted with at least one substituent. The substituent may be, for example, an alkyl group, an alkenyl group or an alkynyl group, but is not limited thereto. The alkyl group, alkenyl group or alkynyl group may be straight chain, branched chain or cyclic, and may have 1 to 30 carbon atoms or 1 to 10 carbon atoms. The lower limit of the number of carbon atoms may be 1, 2, 3, or 4, and the upper limit may be 30, 25, 20, 15, 10, or 8 or less.

본 명세서에서 용어 「알킬기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 30, 탄소수 1 내지 25, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 의미할 수 있다. 상기 알킬기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형 구조를 가질 수 있으며, 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해서 치환되어 있을 수 있다. 상기 치환기는 예를 들어, 극성 관능기 등이 예시될 수 있다.In this specification, the term "alkyl group", unless otherwise specified, has 1 to 30 carbon atoms, 1 to 25 carbon atoms, 1 to 20 carbon atoms, 1 to 16 carbon atoms, 1 to 12 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, or 1 to 4 carbon atoms. It may mean an alkyl group of. The alkyl group may have a straight-chain, branched-chain or cyclic structure, and may be optionally substituted with one or more substituents. The substituent may be, for example, a polar functional group.

본 명세서에서 용어 「알케닐기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 30, 탄소수 1 내지 25, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알케닐기를 의미할 수 있다. 상기 알케닐기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형 구조를 가질 수 있으며, 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해서 치환되어 있을 수 있다. 상기 치환기는 예를 들어, 극성 관능기 등이 예시될 수 있다.In this specification, the term "alkenyl group", unless otherwise specified, has 1 to 30 carbon atoms, 1 to 25 carbon atoms, 1 to 20 carbon atoms, 1 to 16 carbon atoms, 1 to 12 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, or 1 to 8 carbon atoms. 4 may mean an alkenyl group. The alkenyl group may have a straight-chain, branched-chain or cyclic structure, and may be optionally substituted with one or more substituents. The substituent may be, for example, a polar functional group.

본 명세서에서 용어 「알키닐기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 30, 탄소수 1 내지 25, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알키닐기를 의미할 수 있다. 상기 알키닐기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형 구조를 가질 수 있으며, 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해서 치환되어 있을 수 있다. 상기 치환기는 예를 들어, 극성 관능기 등이 예시될 수 있다.In this specification, the term "alkynyl group", unless otherwise specified, has 1 to 30 carbon atoms, 1 to 25 carbon atoms, 1 to 20 carbon atoms, 1 to 16 carbon atoms, 1 to 12 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, or 1 to 8 carbon atoms. 4 may mean an alkynyl group. The alkynyl group may have a straight-chain, branched-chain or cyclic structure, and may be optionally substituted with one or more substituents. The substituent may be, for example, a polar functional group.

본 명세서에서 용어 「알킬렌기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 2 내지 30, 탄소수, 2 내지 25, 탄소수, 2 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 10 또는 탄소수 2 내지 8의 알킬렌기를 의미할 수 있다. 상기 알킬렌기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형 구조를 가질 수 있으며, 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해서 치환되어 있을 수 있다. 상기 치환기는 예를 들어, 극성 관능기 등이 예시될 수 있다.In this specification, the term "alkylene group", unless otherwise specified, has 2 to 30 carbon atoms, 2 to 25 carbon atoms, 2 to 20 carbon atoms, 2 to 16 carbon atoms, 2 to 12 carbon atoms, 2 to 10 carbon atoms, or 2 to 10 carbon atoms It may mean an alkylene group of 2 to 8. The alkylene group may have a straight-chain, branched-chain or cyclic structure, and may be optionally substituted with one or more substituents. The substituent may be, for example, a polar functional group.

본 명세서에서 용어 「알킬리덴기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 2 내지 30, 탄소수, 2 내지 25, 탄소수, 2 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 10 또는 탄소수 2 내지 8의 알킬리덴기를 의미할 수 있다. 상기 알킬리덴기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형 구조를 가질 수 있으며, 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해서 치환되어 있을 수 있다. 상기 치환기는 예를 들어, 극성 관능기 등이 예시될 수 있다.In this specification, the term "alkylidene group", unless otherwise specified, has 2 to 30 carbon atoms, 2 to 25 carbon atoms, 2 to 20 carbon atoms, 2 to 16 carbon atoms, 2 to 12 carbon atoms, 2 to 10 carbon atoms, or It may mean an alkylidene group having 2 to 8 carbon atoms. The alkylidene group may have a straight-chain, branched-chain or cyclic structure, and may be optionally substituted with one or more substituents. The substituent may be, for example, a polar functional group.

본 출원의 조성물은 상기와 같이 화학식 1 내지 4 중 적어도 하나의 화합물을 수계 촉매로 사용함에 따라, 경화 시 비정질 구조를 갖는 폴리이미드로 제조될 수 있다.The composition of the present application may be made of polyimide having an amorphous structure upon curing by using at least one compound of Chemical Formulas 1 to 4 as an aqueous catalyst as described above.

본 출원의 구체예에서, 상기 수계 촉매는 폴리아믹산 내의 카르복실기 1 당량에 대해 0.5 내지 2.0배 당량 범위 내일 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 수계 촉매는 상기 폴리아믹산 내의 카르복실기 1 당량에 대해 0.55배 당량 이상, 0.6배 당량 이상, 0.7배 당량 이상, 0.8배 당량 이상, 0.83배 당량 이상 또는 0.93 배 당량 이상일 수 있고, 또한, 상한은 1.9 배 당량 이하, 1.8 배 당량 이하, 1.7 배 당량 이하, 1.6 배 당량 이하, 1.5 배 당량 이하, 1.4 배 당량 이하, 1.3 배 당량 이하, 1.2 배 당량 이하, 1.15 배 당량 이하 또는 1.05 배 당량 이하일 수 있다.In the specific example of the present application, the water-based catalyst may be within the range of 0.5 to 2.0 times the equivalent of 1 equivalent of the carboxyl group in the polyamic acid. In one example, the water-based catalyst may be 0.55-fold equivalent or more, 0.6-fold equivalent or more, 0.7-fold equivalent or more, 0.8-fold equivalent or more, 0.83-fold equivalent or more, or 0.93-fold equivalent or more with respect to 1 equivalent of the carboxyl group in the polyamic acid, In addition, the upper limit is 1.9 times equivalent or less, 1.8 times equivalent or less, 1.7 times equivalent or less, 1.6 times equivalent or less, 1.5 times equivalent or less, 1.4 times equivalent or less, 1.3 times equivalent or less, 1.2 times equivalent or less, 1.15 times equivalent or less, or 1.05 times. It may be less than twice the equivalent.

본 명세서에서, 수계 촉매의 양을 규정하는 "폴리아믹산 내의 카르복실기에 대한 당량" 이란, 폴리아믹산 내의 카르복실기 1 개에 대해 사용된 수계 촉매 또는 금속 이온의 개수 (몰수)를 의미할 수 있다.In the present specification, "equivalent to carboxyl group in polyamic acid", which defines the amount of water-based catalyst, may mean the number (moles) of water-based catalyst or metal ion used for one carboxyl group in polyamic acid.

하나의 구체적인 예에서, 상기 폴리아믹산 조성물은 전체 중량을 기준으로 고형분을 1 내지 50 중량% 포함할 수 있고, 예를 들어, 1 내지 45 중량%, 1 내지 40 중량% 또는 1 내지 35 중량% 포함할 수 있다. 본 출원은 상기 폴리아믹산 조성물의 고형분 함량을 조절함으로써, 점도 상승을 제어하면서 경화 과정에서 다량의 용매를 제거해야 하는 제조 비용과 공정 시간 증가를 방지할 수 있다.In one specific example, the polyamic acid composition may include 1 to 50% by weight of the solid content based on the total weight, for example, 1 to 45% by weight, 1 to 40% by weight, or 1 to 35% by weight. can do. In the present application, by controlling the solid content of the polyamic acid composition, it is possible to prevent an increase in manufacturing cost and process time in which a large amount of solvent must be removed during a curing process while controlling an increase in viscosity.

본 출원의 폴리아믹산 수용액 조성물은 수계 중합되는 조성물로서, 유기 용매를 실질적으로 포함하지 않을 수 있다. 본 명세서에서 실질적으로 포함하지 않는다는 의미는 유기 용매가 5 중량% 미만, 3 중량% 미만, 1 중량% 미만 또는 0 중량% 내지 0.5 중량%으로 포함됨을 의미할 수 있다. 수계 중합 가능한 폴리아믹산 조성물은 공정 측면 및 환경적인 측면에서 유리할 수 있다.The aqueous polyamic acid composition of the present application is a composition subjected to water-based polymerization, and may not substantially contain an organic solvent. In the present specification, substantially not included may mean that the organic solvent is included in less than 5% by weight, less than 3% by weight, less than 1% by weight, or 0% to 0.5% by weight. A water-based polymerizable polyamic acid composition may be advantageous in terms of process and environment.

본 명세서에서 용어 폴리아믹산 조성물과 폴리아믹산 용액, 폴리아믹산 수용액 조성물 및 폴리이미드 전구체 조성물은 동일한 의미로 사용될 수 있다. 또한 본 명세서에서 용어 경화와 이미드화는 동일한 의미로 사용될 수 있다.In this specification, the terms polyamic acid composition, polyamic acid solution, polyamic acid aqueous solution composition, and polyimide precursor composition may be used in the same meaning. Also, in this specification, the terms curing and imidization may be used in the same meaning.

폴리아믹산 용액의 제조에 사용될 수 있는 디안하이드라이드 단량체는 방향족 테트라카르복실릭 디안하이드라이드일 수 있다. 예를 들면, 상기 디안하이드라이드 단량체는 하기 화학식 5로 표시되는 화합물을 적어도 하나 이상 포함한다.The dianhydride monomer that can be used for preparing the polyamic acid solution may be an aromatic tetracarboxylic dianhydride. For example, the dianhydride monomer includes at least one compound represented by Formula 5 below.

[화학식 5][Formula 5]

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 X는 페닐, 바이페닐,

Figure pat00006
또는 알릭사이클릭이고,Wherein X is phenyl, biphenyl,
Figure pat00006
or an aliccyclic;

상기 M은 단일 결합, 알킬렌기, 알킬리덴기, 카보닐기, 알킬카보닐기, 알콕시기, 및 설포닐기를 포함하는 군 중에서 적어도 하나 이상을 포함하고, 상기 M은 불소 및 알킬기를 포함하는 군 중에서 적어도 하나 이상으로 치환되거나 비치환된다. 상기 M은 화학식 5의 M은 적어도 하나 이상의 불소로 치환된 알킬기를 치환기로 갖는 알킬렌기일 수 있다. 일 예로서, 적어도 하나 이상의 불소로 치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기는 퍼플루오르알킬기일 수 있으며, 구체적으로, 퍼플루오르메틸기일 수 있다. 또 다른 예시에서, 디안하이드라이드 단량체 성분은 적어도 하나 이상의 불소로 치환된 디안하이드라이드 단량체를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.Wherein M includes at least one from the group containing a single bond, an alkylene group, an alkylidene group, a carbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkoxy group, and a sulfonyl group, and M is at least one from the group containing fluorine and an alkyl group. It is unsubstituted or substituted with one or more. M in Formula 5 may be an alkylene group having at least one fluorine-substituted alkyl group as a substituent. As an example, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine may be a perfluoroalkyl group, specifically, a perfluoromethyl group. In another example, the dianhydride monomer component may include at least one dianhydride monomer substituted with at least one fluorine.

본 명세서에서 용어 「단일 결합」은, 어떠한 원자 없이 양쪽 원자를 잇는 결합을 의미할 수 있다. 예를 들면, 상기 화학식 5에서 M이 단일 결합인 경우, 양쪽 방향족 고리가 서로 직접 연결될 수 있다.In this specification, the term "single bond" may mean a bond connecting both atoms without any atoms. For example, when M in Formula 5 is a single bond, both aromatic rings may be directly connected to each other.

상기 화학식 5를 만족하는 상기 방향족 테트라카르복실릭 디안하이드라이드는 피로멜리틱 디안하이드라이드(또는 PMDA), 3,3',4,4'-바이페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드(또는 BPDA), 2,3,3',4'-바이페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드(또는 a-BPDA), 옥시디프탈릭 디안하이드라이드(또는 ODPA), 디페닐설폰-3,4,3',4'-테트라카르복실릭 디안하이드라이드(또는 DSDA), 비스(3,4-디카르복시페닐)설파이드 디안하이드라이드, 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로페인 디안하이드라이드, 2,3,3',4'- 벤조페논테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실릭 디안하이드라이드(또는 BTDA), 비스(3,4-디카르복시페닐)메테인 디안하이드라이드, 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)프로페인 디안하이드라이드, p-페닐렌비스(트라이멜리틱 모노에스터 애시드 안하이드라이드), p-바이페닐렌비스(트라이멜리틱 모노에스터 애시드 안하이드라이드), m-터페닐-3,4,3',4'-테트라카르복실릭 디안하이드라이드, p-터페닐-3,4,3',4'-테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 1,3-비스(3,4-디카르복시페녹시)벤젠 디안하이드라이드, 1,4-비스(3,4-디카르복시페녹시)벤젠 디안하이드라이드, 1,4-비스(3,4-디카르복시페녹시)바이페닐 디안하이드라이드, 2,2-비스〔(3,4-디카르복시 페녹시)페닐〕프로페인 디안하이드라이드(BPADA), 2,3,6,7-나프탈렌테트라카복실산 디안하이드라이드, 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 4,4'-(2,2-헥사플루오로아이소프로필리덴)디프탈산 디안하이드라이드(6-FDA) 등을 예로 들 수 있다. The aromatic tetracarboxylic dianhydride satisfying Formula 5 is pyromellitic dianhydride (or PMDA), 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (or BPDA) , 2,3,3',4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (or a-BPDA), oxydiphthalic dianhydride (or ODPA), diphenylsulfone-3,4,3',4 '-tetracarboxylic dianhydride (or DSDA), bis(3,4-dicarboxyphenyl)sulfide dianhydride, 2,2-bis(3,4-dicarboxyphenyl)-1,1,1, 3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, 2,3,3',4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic ric dianhydride (or BTDA), bis(3,4-dicarboxyphenyl)methane dianhydride, 2,2-bis(3,4-dicarboxyphenyl)propane dianhydride, p-phenylenebis (trimellitic monoester acid anhydride), p-biphenylenebis(trimellitic monoester acid anhydride), m-terphenyl-3,4,3',4'-tetracarboxylic diane Hydride, p-terphenyl-3,4,3 ', 4'-tetracarboxylic dianhydride, 1,3-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) benzene dianhydride, 1,4- Bis(3,4-dicarboxyphenoxy)benzene dianhydride, 1,4-bis(3,4-dicarboxyphenoxy)biphenyl dianhydride, 2,2-bis[(3,4-dicarboxy Phenoxy) phenyl] propane dianhydride (BPADA), 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 4,4' -(2,2-hexafluoroisopropylidene) diphthalic acid dianhydride (6-FDA), etc. are exemplified.

상기 디안하이드라이드 단량체는 필요에 따라, 단독 또는 2 종 이상을 조합하여 이용할 수 있지만, 본 출원은 결합 해리에너지를 고려하여, 예를 들면, 피로멜리틱 디안하이드라이드(PMDA), 3,3',4,4'-바이페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드(s-BPDA) 또는 2,3,3',4'-바이페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드(a-BPDA)를 포함할 수 있다.The dianhydride monomers may be used alone or in combination of two or more, if necessary, but the present application considers bond dissociation energy, for example, pyromellitic dianhydride (PMDA), 3,3' , 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (s-BPDA) or 2,3,3', 4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (a-BPDA) may be included. .

또한, 폴리아믹산 용액 제조에 사용될 수 있는 디아민 단량체는 방향족 디아민으로서, 이하와 같이 분류하여 예를 들 수 있다.In addition, the diamine monomers that can be used in preparing the polyamic acid solution are aromatic diamines, and can be classified and exemplified as follows.

1) 1,4-디아미노벤젠(또는 파라페닐렌디아민, PDA), 1,3-디아미노벤젠, 2,4-디아미노톨루엔, 2,6-디아미노톨루엔, 3,5-디아미노벤조익 애시드(또는 DABA) 등과 같이, 구조 상 벤젠 핵 1개를 갖는 디아민으로서, 상대적으로 강직한 구조의 디아민;1) 1,4-diaminobenzene (or para-phenylenediamine, PDA), 1,3-diaminobenzene, 2,4-diaminotoluene, 2,6-diaminotoluene, 3,5-diaminobenzo diamines having a relatively rigid structure as diamines having one benzene nucleus in structure, such as acid acid (or DABA);

2) 4,4'-디아미노디페닐에테르(또는 옥시디아닐린, ODA), 3,4'-디아미노디페닐에테르 등의 디아미노디페닐에테르, 4,4'-디아미노디페닐메테인(메틸렌디아민), 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노바이페닐, 2,2'-디메틸-4,4'-디아미노바이페닐, 2,2'-비스(트라이플루오로메틸)-4,4'-디아미노바이페닐, 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노디페닐메테인, 3,3'-디카복시-4,4'-디아미노디페닐메테인, 3,3',5,5'-테트라메틸-4,4'-디아미노디페닐메테인, 비스(4-아미노페닐)설파이드, 4,4'-디아미노벤즈아닐라이드, 3,3'-디클로로벤지딘, 3,3'-디메틸벤지딘(또는 o-톨리딘), 2,2'-디메틸벤지딘(또는 m-톨리딘), 3,3'-디메톡시벤지딘, 2,2'-디메톡시벤지딘, 3,3'-디아미노디페닐에테르, 3,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 3,3'-디아미노디페닐설파이드, 3,4'-디아미노디페닐설파이드, 4,4'-디아미노디페닐설파이드, 3,3'-디아미노디페닐설폰, 3,4'-디아미노디페닐설폰, 4,4'-디아미노디페닐설폰, 3,3'-디아미노벤조페논, 4,4'-디아미노벤조페논, 3,3'-디아미노-4,4'-디클로로벤조페논, 3,3'-디아미노-4,4'-디메톡시벤조페논, 3,3'-디아미노디페닐메테인, 3,4'-디아미노디페닐메테인, 4,4'-디아미노디페닐메테인, 2,2-비스(3-아미노페닐)프로페인, 2,2-비스(4-아미노페닐)프로페인, 2,2-비스(3-아미노페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로페인, 2,2-비스(4-아미노페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로페인, 3,3'-디아미노디페닐설폭사이드, 3,4'-디아미노디페닐설폭사이드, 4,4'-디아미노디페닐설폭사이드 등과 같이, 구조 상 벤젠 핵 2개를 갖는 디아민;2) 4,4'-diaminodiphenyl ether (or oxydianiline, ODA), diaminodiphenyl ether such as 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenylmethane (methylenediamine), 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2'-bis(trifluoromethyl) ) -4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-dicarboxy-4,4'-diaminodiphenylmethane , 3,3',5,5'-tetramethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, bis(4-aminophenyl)sulfide, 4,4'-diaminobenzanilide, 3,3' -Dichlorobenzidine, 3,3'-dimethylbenzidine (or o-tolidine), 2,2'-dimethylbenzidine (or m-tolidine), 3,3'-dimethoxybenzidine, 2,2'-dimethoxy Benzidine, 3,3'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl sulfide, 3,4' -Diaminodiphenylsulfide, 4,4'-diaminodiphenylsulfide, 3,3'-diaminodiphenylsulfone, 3,4'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenylsulfone , 3,3'-diaminobenzophenone, 4,4'-diaminobenzophenone, 3,3'-diamino-4,4'-dichlorobenzophenone, 3,3'-diamino-4,4' -Dimethoxybenzophenone, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 3,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 2,2-bis(3- Aminophenyl) propane, 2,2-bis (4-aminophenyl) propane, 2,2-bis (3-aminophenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2,2-bis(4-aminophenyl)-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 3,3'-diaminodiphenylsulfoxide, 3,4'-diaminodi diamines having two benzene nuclei in their structure, such as phenyl sulfoxide, 4,4'-diaminodiphenyl sulfoxide and the like;

3) 1,3-비스(3-아미노페닐)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페닐)벤젠, 1,4-비스(3-아미노페닐)벤젠, 1,4-비스(4-아미노 페닐)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,4-비스(3-아미노페녹시)벤젠(또는 TPE-Q), 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠(또는 TPE-Q), 1,3-비스(3-아미노페녹시)-4-트라이플루오로메틸벤젠, 3,3'-디아미노-4-(4-페닐)페녹시벤조페논, 3,3'-디아미노-4,4'-디(4-페닐페녹시)벤조페논, 1,3-비스(3-아미노페닐설파이드)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페닐설파이 드)벤젠, 1,4-비스(4-아미노페닐설파이드)벤젠, 1,3-비스(3-아미노페닐설폰)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페닐설폰)벤젠, 1,4-비스(4-아미노페닐설폰)벤젠, 1,3-비스〔2-(4-아미노페닐)아이소프로필〕벤젠, 1,4-비스〔2-(3-아미노페닐)아이소프로필〕벤젠, 1,4-비스〔2-(4-아미노페닐)아이소프로필〕벤젠 등과 같이, 구조 상 벤젠 핵 3개를 갖는 디아민;3) 1,3-bis(3-aminophenyl)benzene, 1,3-bis(4-aminophenyl)benzene, 1,4-bis(3-aminophenyl)benzene, 1,4-bis(4-amino Phenyl)benzene, 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,4-bis(3-aminophenoxy)benzene (or TPE-Q), 1,4-bis(4-aminophenoxy) Benzene (or TPE-Q), 1,3-bis(3-aminophenoxy)-4-trifluoromethylbenzene, 3,3'-diamino-4-(4-phenyl)phenoxybenzophenone, 3 ,3'-diamino-4,4'-di(4-phenylphenoxy)benzophenone, 1,3-bis(3-aminophenylsulfide)benzene, 1,3-bis(4-aminophenylsulfide) Benzene, 1,4-bis(4-aminophenylsulfide)benzene, 1,3-bis(3-aminophenylsulfone)benzene, 1,3-bis(4-aminophenylsulfone)benzene, 1,4-bis( 4-aminophenylsulfone)benzene, 1,3-bis[2-(4-aminophenyl)isopropyl]benzene, 1,4-bis[2-(3-aminophenyl)isopropyl]benzene, 1,4- diamines having three benzene nuclei in their structure, such as bis[2-(4-aminophenyl)isopropyl]benzene;

4) 3,3'-비스(3-아미노페녹시)바이페닐, 3,3'-비스(4-아미노페녹시)바이페닐, 4,4'-비스(3-아미노페녹시)바이페닐, 4,4'-비스(4-아미노페녹시)바이페닐, 비스〔3-(3-아미노페녹시)페닐〕에테르, 비스〔3-(4-아미노페녹시)페닐〕에테르, 비스〔4-(3-아미노페녹시)페닐〕에테르, 비스〔4-(4-아미노페녹시)페닐〕에테르, 비스〔3-(3-아미노페녹시)페닐〕케톤, 비스〔3-(4-아미노페녹시)페닐〕케톤, 비스〔4-(3-아미노페녹시)페닐〕케톤, 비스〔4-(4-아미노 페녹시)페닐〕케톤, 비스〔3-(3-아미노페녹시)페닐〕설파이드, 비스〔3-(4-아미노페녹시)페닐〕설파이드, 비스 〔4-(3-아미노페녹시)페닐〕설파이드, 비스〔4-(4-아미노페녹시)페닐〕설파이드, 비스〔3-(3-아미노페녹시)페닐〕설폰, 비스〔3-(4-아미노페녹시)페닐〕설폰, 비스〔4-(3-아미노페녹시)페닐〕설폰, 비스〔4-(4-아미노페녹시)페닐〕설폰, 비스〔3-(3-아미노페녹시)페닐〕메테인, 비스〔3-(4-아미노페녹시)페닐〕메테인, 비스〔4-(3-아미노페녹시)페닐〕메테인, 비스〔4-(4-아미노페녹시)페닐〕메테인, 2,2-비스〔3-(3-아미노페녹시)페닐〕프로페인, 2,2-비스〔3-(4-아미노페녹시)페닐〕프로페인, 2,2-비스〔4-(3-아미노페녹시)페닐〕프로페인, 2,2-비스〔4-(4-아미노페녹시)페닐〕프로페인(BAPP), 2,2-비스〔3-(3-아미노페녹시)페닐〕-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로페인, 2,2-비스〔3-(4-아미노페녹시)페닐〕-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로페인, 2,2-비스〔4-(3-아미노페녹시)페닐〕-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로페인, 2,2-비스〔4-(4-아미노페녹시)페닐〕-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로페인 등과 같이, 구조 상 벤젠 핵 4개를 갖는 디아민.4) 3,3'-bis(3-aminophenoxy)biphenyl, 3,3'-bis(4-aminophenoxy)biphenyl, 4,4'-bis(3-aminophenoxy)biphenyl, 4,4'-bis(4-aminophenoxy)biphenyl, bis[3-(3-aminophenoxy)phenyl] ether, bis[3-(4-aminophenoxy)phenyl] ether, bis[4- (3-aminophenoxy)phenyl]ether, bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]ether, bis[3-(3-aminophenoxy)phenyl]ketone, bis[3-(4-aminophenoxy) cy)phenyl] ketone, bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]ketone, bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]ketone, bis[3-(3-aminophenoxy)phenyl]sulfide , bis[3-(4-aminophenoxy)phenyl]sulfide, bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]sulfide, bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]sulfide, bis[3- (3-aminophenoxy)phenyl]sulfone, bis[3-(4-aminophenoxy)phenyl]sulfone, bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]sulfone, bis[4-(4-aminophenoxy) cy)phenyl]sulfone, bis[3-(3-aminophenoxy)phenyl]methane, bis[3-(4-aminophenoxy)phenyl]methane, bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl] ]methane, bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]methane, 2,2-bis[3-(3-aminophenoxy)phenyl]propane, 2,2-bis[3-(4) -aminophenoxy)phenyl]propane, 2,2-bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]propane, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane ( BAPP), 2,2-bis[3-(3-aminophenoxy)phenyl]-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2,2-bis[3-(4-) Aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3 ,3,3-hexafluoropropane, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, etc. A diamine with four phase benzene nuclei.

상기 디아민 단량체는 필요에 따라, 단독 또는 2 종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.The said diamine monomer can be used individually or in combination of 2 or more types as needed.

본 출원의 폴리아믹산 조성물은 저점도 특성을 갖는 조성물일 수 있다. 본 출원의 폴리아믹산 조성물은 25℃온도 및 30s-1의 전단속도 조건으로 측정한 점도가 20,000cps 이하, 10,000 cps 이하, 6,000 cps 이하일 수 있다. 그 하한은 특별히 한정되지 않으나, 10 cps 이상, 15 cps 이상, 30 cps 이상, 100 cps 이상, 300 cps 이상, 500 cps 이상 또는 1000 cps 이상일 수 있다. 상기 점도는 예를 들어, Haake 사의 VT-550을 사용하여 측정한 것일 수 있고 30/s의 전단 속도, 25℃ 온도 및 1 mm 플레이트 갭 조건에서 측정한 것일 수 있다. 본 출원은 상기 점도 범위를 조절함으로써, 우수한 공정성을 갖는 전구체 조성물을 제공할 수 있다.The polyamic acid composition of the present application may be a composition having low viscosity. The polyamic acid composition of the present application may have a viscosity of 20,000 cps or less, 10,000 cps or less, or 6,000 cps or less when measured under conditions of a temperature of 25 °C and a shear rate of 30 s -1 . The lower limit is not particularly limited, but may be 10 cps or more, 15 cps or more, 30 cps or more, 100 cps or more, 300 cps or more, 500 cps or more, or 1000 cps or more. The viscosity may be measured using, for example, Haake's VT-550, and may be measured under conditions of a shear rate of 30/s, a temperature of 25°C, and a plate gap of 1 mm. The present application can provide a precursor composition having excellent processability by adjusting the above viscosity range.

하나의 예시에서, 상기 폴리아믹산 조성물은 그의 고형분 농도에 기초하여 온도 30℃ 및 농도 0.5 g/100 mL (물에 용해)에서 측정한 대수 점도가 0.1 이상 또는 0.2 이상일 수 있다. 상한은 특별히 제한되지 않으나, 5 이하, 3 이하 또는 2.5 이하일 수 있다. 본 출원은 상기 대수 점도를 조절함으로써, 적정량의 폴리아믹산 분자량을 조절하고, 공정성을 확보할 수 있다.In one example, the polyamic acid composition may have a logarithmic viscosity of 0.1 or more or 0.2 or more measured at a temperature of 30° C. and a concentration of 0.5 g/100 mL (dissolved in water) based on its solid content concentration. The upper limit is not particularly limited, but may be 5 or less, 3 or less, or 2.5 or less. In the present application, by adjusting the logarithmic viscosity, an appropriate amount of polyamic acid molecular weight can be controlled and fairness can be secured.

일 구체예에서, 본 출원의 폴리아믹산 조성물은 경화 후 중량평균분자량이 10,000 내지 200,000g/mol, 15,000 내지 80,000 g/mol, 18,000 내지 70,000 g/mol, 20,000 내지 60,000 g/mol, 25,000 내지 55,000 g/mol 또는 30,000 내지 50,000 g/mol의 범위 내일 수 있다. 본 출원에서 용어 중량평균분자량은, GPC(Gel permeation Chromatograph)로 측정한 표준 폴리스티렌에 대한 환산 수치를 의미한다. In one embodiment, the polyamic acid composition of the present application has a weight average molecular weight after curing of 10,000 to 200,000 g/mol, 15,000 to 80,000 g/mol, 18,000 to 70,000 g/mol, 20,000 to 60,000 g/mol, 25,000 to 55,000 g /mol or within the range of 30,000 to 50,000 g/mol. In this application, the term weight average molecular weight means a value in terms of standard polystyrene measured by gel permeation chromatograph (GPC).

본 출원의 폴리아믹산 수용액 조성물은 경화물로 제조되는 경우, 상기 경화물은 이하에서 설명하는 다양한 물성을 만족하여 기계적 강도, 내열성 등 우수한 물성을 나타낼 수 있다. 본 출원에서 상기 폴리아믹산 수용액 조성물의 경화물은 폴리이미드를 의미한다.When the aqueous polyamic acid composition of the present application is prepared as a cured product, the cured product may exhibit excellent physical properties such as mechanical strength and heat resistance by satisfying various physical properties described below. In the present application, the cured product of the polyamic acid aqueous solution composition means polyimide.

하나의 예시에서, 폴리아믹산 수용액 조성물의 경화물은 ASTM D882에 따른 인장 신도가 15 내지 50%, 15 내지 45%, 15 내지 40%, 15 내지 35%, 20 내지 50%, 20 내지 45%, 20 내지 40% 또는 20 내지 35%의 범위 내일 수 있다. 본 출원의 경화물은 비정질 구조를 가짐에 따라, 인장 신도가 상기 범위로 조절되어, 우수한 기계적 물성을 나타낸다.In one example, the cured product of the aqueous polyamic acid composition has a tensile elongation of 15 to 50%, 15 to 45%, 15 to 40%, 15 to 35%, 20 to 50%, 20 to 45% according to ASTM D882, It may be in the range of 20 to 40% or 20 to 35%. As the cured product of the present application has an amorphous structure, tensile elongation is adjusted to the above range, and thus exhibits excellent mechanical properties.

또한, 상기 폴리아믹산 수용액 조성물의 경화물은 열중량분석기 (TGA, TA instrument 2950, USA)를 이용하여 측정한 5% 열분해 온도(Td)가 450 내지 700 ℃, 500 내지 700 ℃, 550 내지 700 ℃ 또는 600 내지 700 ℃의 범위 내일 수 있다.In addition, the cured product of the polyamic acid aqueous solution composition has a 5% thermal decomposition temperature (Td) of 450 to 700 ℃, 500 to 700 ℃, 550 to 700 ℃ measured using a thermogravimetric analyzer (TGA, TA instrument 2950, USA) or within the range of 600 to 700 °C.

그리고, 폴리아믹산 수용액 조성물의 경화물은 기계분석법(TMA, TA Instrument 사)을 이용하여 측정한 열팽창계수(CTE)가 1 내지 15 ppm/℃의 범위 내일 수 있다. 상기 열팽창 계수의 하한은 예를 들어, 1 ppm/℃이상, 2 ppm/℃이상, 3 ppm/℃이상, 4 ppm/℃이상, 5 ppm/℃이상 또는 6 ppm/℃이상일 수 있다. 그리고 상기 열팽창 계수의 상한은 예를 들어, 14 ppm/℃이하, 13 ppm/℃이하, 12 ppm/℃이하, 11 ppm/℃이하 또는 10 ppm/℃이하일 수 있다.In addition, the cured product of the polyamic acid aqueous solution composition may have a coefficient of thermal expansion (CTE) measured using a mechanical analysis method (TMA, TA Instrument Co.) in the range of 1 to 15 ppm/°C. The lower limit of the thermal expansion coefficient may be, for example, 1 ppm/°C or more, 2 ppm/°C or more, 3 ppm/°C or more, 4 ppm/°C or more, 5 ppm/°C or more, or 6 ppm/°C or more. And the upper limit of the thermal expansion coefficient may be, for example, 14 ppm/°C or less, 13 ppm/°C or less, 12 ppm/°C or less, 11 ppm/°C or less, or 10 ppm/°C or less.

또 하나의 예시에서, 폴리아믹산 수용액 조성물의 경화물의 유전율은 3 내지 3.5일 수 있다. 예를 들어, 상기 유전율 하한은 3.05 이상, 3.1 이상, 3.15 이상 또는 3.2 이상일 수 있으며, 상기 유전율의 상한은 3.45 이하, 3.4 이하, 3.35 또는 3.3 이하일 수 있다.In another example, the cured product of the polyamic acid aqueous solution composition may have a dielectric constant of 3 to 3.5. For example, the lower limit of the permittivity may be 3.05 or more, 3.1 or more, 3.15 or more, or 3.2 or more, and the upper limit of the permittivity may be 3.45 or less, 3.4 or less, 3.35 or 3.3 or less.

본 출원은 또한, 폴리아믹산의 제조 방법에 관한 것이다. 일 예시에서, 상기 폴리아믹산 수용액 조성물의 제조 방법은 적어도 2 이상의 3차 아민이 지방족 또는 방향족 탄화수소로 연결된 폴리덴테이트 구조를 갖는 수계 촉매를 사용하여 폴리아믹산을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 본 출원의 제조 방법은 상기 수계 촉매를 사용함에 따라 수계 중합 및 비정질 구조를 갖는 폴리이미드로 이미드화되는 폴리아믹산을 제조할 수 있다. 상기 수계 촉매와 관련된 자세한 설명은 전술한 내용과 중복되므로 이하에서 생략하기로 한다.This application also relates to a method for producing a polyamic acid. In one example, the method for preparing the aqueous polyamic acid composition may include preparing polyamic acid using an aqueous catalyst having a polydentate structure in which at least two or more tertiary amines are linked with aliphatic or aromatic hydrocarbons. The production method of the present application can prepare polyamic acid imidized with polyimide having an amorphous structure and water-based polymerization by using the water-based catalyst. A detailed description of the water-based catalyst is omitted because it overlaps with the above description.

본 출원은 폴리이미드 제조 방법에 관한 것이다. 상기 폴리이미드 제조 방법은 적어도 2 이상의 3차 아민이 지방족 또는 방향족 탄화수소로 연결된 폴리덴테이트 구조를 갖는 수계 촉매를 사용하여 폴리아믹산을 제조하는 단계; 및 상기 폴리아믹산을 200℃ 이상에서 열 경화하여 폴리이미드를 제조하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 상기 단계는 350℃ 이하에서 열 경화할 수 있다. 본 출원의 제조 방법은 특정 구조를 갖는 수계 촉매를 사용하여 제조된 폴리아믹산을 열경화시켜 비정질의 폴리이미드를 제공할 수 있다.This application relates to a method for producing polyimide. The polyimide production method includes preparing polyamic acid using an aqueous catalyst having a polydentate structure in which at least two or more tertiary amines are connected by aliphatic or aromatic hydrocarbons; and preparing polyimide by thermally curing the polyamic acid at 200° C. or higher. For example, the above step may be thermally cured at 350° C. or less. The production method of the present application may provide amorphous polyimide by thermally curing polyamic acid prepared using a water-based catalyst having a specific structure.

본 출원은 또한 폴리이미드에 관한 것이다. 상기 폴리이미드는 전술한 폴리아믹산 수용액 조성물로부터 유래된 것일 수 있다. 상기 폴리이미드는 비정질 구조를 가짐에 따라 경화물의 절연 및 유전 특성이 균일하고, 이에 따라, 다양한 전기전자용 소재에 적용될 수 있다. This application also relates to polyimides. The polyimide may be derived from the above-described polyamic acid aqueous solution composition. As the polyimide has an amorphous structure, the cured product has uniform insulation and dielectric properties, and thus can be applied to various materials for electric and electronic applications.

본 출원에 따른 폴리아믹산 수용액 조성물은 소량의 폴리덴테이트 구조를 갖는 수계 촉매를 사용하여 유기 용매가 아닌 물에서 폴리아믹산 중합 가능하며, 경화 시 비정질 구조를 갖는 폴리이미드를 제공할 수 있다.The polyamic acid aqueous solution composition according to the present application can polymerize the polyamic acid in water instead of an organic solvent using an aqueous catalyst having a small amount of polydentate structure, and can provide polyimide having an amorphous structure upon curing.

도 1은 실시예 1, 4, 비교예 1, 2에 대한 폴리이미드 XRD 패턴 그래프이다.
도 2는 실시예 1, 4 비교예 1, 2에 대한 용액 점도 측정 결과 그래프이다.
도 3은 실시예 1, 4 비교예 1, 2에 대한 인장 신도 측정 결과 그래프이다.
도 4는 실시예 1, 4 비교예 1, 2에 대한 5% 열분해 온도 측정 결과 그래프이다.
도 5 및 6은 실시예 1, 4 비교예 1, 2에 대한 열팽창 계수 측정결과 그래프이다.
도 7은 실시예 1, 4 비교예 1, 2에 대한 유전율 측정 결과 그래프이다.
1 is a polyimide XRD pattern graph for Examples 1 and 4 and Comparative Examples 1 and 2.
Figure 2 is a graph of the solution viscosity measurement results for Examples 1 and 4 and Comparative Examples 1 and 2.
3 is a graph of tensile elongation measurement results for Examples 1 and 4 and Comparative Examples 1 and 2.
4 is a graph of 5% thermal decomposition temperature measurement results for Examples 1 and 4 and Comparative Examples 1 and 2.
5 and 6 are graphs of thermal expansion coefficient measurement results for Examples 1 and 4 and Comparative Examples 1 and 2.
7 is a graph of permittivity measurement results for Examples 1 and 4 and Comparative Examples 1 and 2.

이하, 본 출원에 따른 실시예를 통해 본 출원을 보다 상세히 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 제시될 실시예에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present application will be described in more detail through examples according to the present application, but the scope of the present application is not limited to the examples to be presented below.

실시예 1Example 1

온도조절기를 구비하고 질소로 충전된 반응기에 용매로 증류수 65 g을 넣었다. 여기에 p-페닐렌디아민 (pPDA) 1.0814 g (0.01 mol), N, N, N ', N'- 테트라 메틸 -1,3- 프로판 디아민 3.2557 g (카르복실기 대비 2.5 당량) 첨가한 후, 25℃에서 1시간 동안 기계식 교반기를 이용하여 혼합물을 용해시켰다. 그 후, 3,3',4,4'-바이페닐테트라카르복실릭 다이안하이드라이드 (s-BPDA) 2.9422 g (0.01 mol)을 첨가하고, 혼합물을 70℃에서 18 시간 동안 교반하며 중합반응을 진행하여 수용성 폴리아믹산을 제조하였다.65 g of distilled water was added as a solvent to a reactor equipped with a temperature controller and filled with nitrogen. After adding 1.0814 g (0.01 mol) of p-phenylenediamine (pPDA) and 3.2557 g (2.5 equivalents compared to the carboxyl group) of N, N, N ', N'-tetramethyl-1,3-propane diamine, the mixture was heated at 25 ° C. The mixture was dissolved using a mechanical stirrer for 1 hour. Thereafter, 2.9422 g (0.01 mol) of 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (s-BPDA) was added, and the mixture was stirred at 70°C for 18 hours to effect polymerization. Proceeding to prepare a water-soluble polyamic acid.

이 후, 얻어진 폴리아믹산을 유리기판에 바 코터로 캐스팅하고, 진공상태 오븐의 25℃에서 2 시간 탈포 및 건조 후에, 30분간 300℃에서 350℃까지 열 경화하여 두께 25㎛의 폴리이미드 필름을 제조하였다.Thereafter, the obtained polyamic acid was cast on a glass substrate with a bar coater, and after defoaming and drying for 2 hours at 25° C. in a vacuum oven, thermal curing was performed at 300° C. to 350° C. for 30 minutes to prepare a polyimide film having a thickness of 25 μm. did

이하, 표 1에 나타난 조성에 따라 실시예 1과 동일한 방법으로 다양한 실시예 및 비교예의 폴리아믹산 수용액 조성물 및 폴리이미드 필름을 제조하였다.Hereinafter, polyamic acid aqueous solution compositions and polyimide films of various Examples and Comparative Examples were prepared in the same manner as in Example 1 according to the compositions shown in Table 1.

[표 1][Table 1]

Figure pat00007
Figure pat00007

비교예 1은 유기 용매 하에서 폴리아믹산 중합한 예이고, 비교예 2는 높은 함량의 수계 촉매 존재 하에서 합성이 되었으며, 비교예 3은 폴리아믹산으로 중합되지 않았다. 반면, 실시예 2 내지 12은 적은 함량의 수계 촉매로도 폴리아믹산 수계 중합된 것을 확인할 수 있었다.Comparative Example 1 is an example in which polyamic acid was polymerized in an organic solvent, Comparative Example 2 was synthesized in the presence of a high content of a water-based catalyst, and Comparative Example 3 was not polymerized with polyamic acid. On the other hand, in Examples 2 to 12, it was confirmed that the aqueous polymerization of polyamic acid was carried out even with a small amount of the aqueous catalyst.

또한, 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 폴리아믹산 조성물의 고형분은 10wt%이였고, 이들에 대해, 하기의 방법의 실험예로 조성물과 필름의 물성을 평가하였고, 그 결과는 표 1에 나타내었다.In addition, the solid content of the polyamic acid composition prepared in the above Examples and Comparative Examples was 10wt%, and for these, the physical properties of the composition and the film were evaluated in the experimental example of the following method, and the results are shown in Table 1 .

추가로, 도 1은 실시예 1, 4, 비교예 1, 2에 대한 폴리이미드 XRD 패턴 그래프이다. 도 1을 참조하면, 실시예 1, 4의 폴리이미드 XRD 패턴에서 비결정 피크인 2θ=21° 가 관찰되는 반면, 결정성 피크인 2θ=19.3° 및 2θ=25.4°는 관찰되지 않는 것 확인할 수 있었다. 이는 실시예 1, 4의 폴리이미드 필름이 비정질 구조임을 시사한다. 반면, 비교예 1, 2는 결정성 피크가 관찰되었고, 이는 비교예 1, 2의 폴리이미드 필름이 결정성 구조임을 시사한다.Additionally, FIG. 1 is a polyimide XRD pattern graph for Examples 1 and 4 and Comparative Examples 1 and 2. Referring to FIG. 1, it was confirmed that the amorphous peak 2θ = 21 ° was observed in the polyimide XRD patterns of Examples 1 and 4, whereas the crystalline peaks 2θ = 19.3 ° and 2θ = 25.4 ° were not observed. . This suggests that the polyimide films of Examples 1 and 4 have an amorphous structure. On the other hand, crystalline peaks were observed in Comparative Examples 1 and 2, suggesting that the polyimide films of Comparative Examples 1 and 2 had a crystalline structure.

1. 용액 점도 측정1. Solution Viscosity Measurement

실시예 및 비교예에서 제조된 폴리아믹산 조성물에 대해, Haake 사의 VT-550을 사용하여 30/s의 전단 속도, 25℃ 온도 및 1 mm 플레이트 갭 조건에서 측정하였다. 추가로, 도 2는 실시예 1, 4 비교예 1, 2에 대한 용액 점도 측정 결과 그래프이다.The polyamic acid compositions prepared in Examples and Comparative Examples were measured under conditions of a shear rate of 30/s, a temperature of 25° C., and a plate gap of 1 mm using Haake's VT-550. Additionally, Figure 2 is a graph of the solution viscosity measurement results for Examples 1 and 4 and Comparative Examples 1 and 2.

2. 대수 점도2. Logarithmic Viscosity

실시예 및 비교예에서 제조된 폴리아믹산 조성물을 고형분 농도에 기초하여 농도 0.5 g/dl (용매: 물) 가 되도록 희석하였다. 상기 희석액의 유하 시간 (T1)을 30℃에서 Cannon-Fenske 점도계 No. 100을 이용해 측정하였다. 대수 점도는 블랭크 물의 유하 시간 (T0)을 이용해 이하의 식으로 산출했다.The polyamic acid compositions prepared in Examples and Comparative Examples were diluted to a concentration of 0.5 g/dl (solvent: water) based on the solid content concentration. The flow time (T 1 ) of the diluent was determined using a Cannon-Fenske viscometer No. 30 at 30 °C. It was measured using 100. The logarithmic viscosity was calculated by the following formula using the flow time (T 0 ) of the blank water.

대수 점도 = {ln(T1/T0)}/0.5Logarithmic viscosity = {ln(T 1 /T 0 )}/0.5

3. 인장 신도3. Tensile Elongation

폴리이미드 필름을 폭 10 mm, 길이 70 mm로 자른 후 인스트론(Instron)사의 Instron5564 UTM 장비를 사용하여 ASTM D-882 방법으로 모듈러스 및 인장강도를 측정하였다. 이때의 Cross Head Speed는 5 mm/min의 조건으로 측정하였다. 추가로, 도 3은 실시예 1, 4 비교예 1, 2에 대한 인장 신도 측정 결과 그래프이다.After cutting the polyimide film into a width of 10 mm and a length of 70 mm, modulus and tensile strength were measured using an Instron 5564 UTM device by the ASTM D-882 method. Cross head speed at this time was measured under the condition of 5 mm/min. Additionally, Figure 3 is a graph of the tensile elongation measurement results for Examples 1 and 4 and Comparative Examples 1 and 2.

4. 5% 열분해 온도 4. 5% pyrolysis temperature

TA사 열중량 분석(thermogravimetric analysis) Q50 모델을 사용하였으며, 폴리이미드 필름을 질소 10℃/분의 속도로 800℃까지 승온하여 5%의 중량 감소가 발생하는 온도를 측정하였다.TA's thermogravimetric analysis Q50 model was used, and the polyimide film was heated up to 800 °C at a nitrogen rate of 10 °C/min, and the temperature at which a weight loss of 5% occurred was measured.

추가로, 도 4는 실시예 1, 4 비교예 1, 2에 대한 5% 열분해 온도 측정 결과 그래프이다.Additionally, FIG. 4 is a graph of 5% thermal decomposition temperature measurement results for Examples 1 and 4 and Comparative Examples 1 and 2.

5. 열팽창 계수5. Coefficient of thermal expansion

열기계분석법 (TMA, Perkin Elmer 사,)를 이용하여 측정하였으며, 측정 온도 범위는 50 ~ 250℃이고, 승온 속도는 5℃/min이며, 이 때 필름을 당기는 힘을 0.05 N으로 설정하였다. 추가로, 도 5 및 6은 실시예 1, 4 비교예 1, 2에 대한 5% 열팽창 계수 측정결과 그래프이다. 자세하게 도 5는 온도 변화에 대한 길이 변화를 정량적으로 측정한 결과 그래프이다. 도 6은 열팽창계수 (Coefficient of thermal expansion; CTE) 로 도 5의 50-250℃구간의 평균 기울기로 계산된 결과값이다.It was measured using a thermomechanical analysis method (TMA, Perkin Elmer Co., Ltd.), the measurement temperature range was 50 ~ 250 ° C, the temperature increase rate was 5 ° C / min, and the film pulling force was set to 0.05 N. Additionally, FIGS. 5 and 6 are graphs of 5% thermal expansion coefficient measurement results for Examples 1 and 4 and Comparative Examples 1 and 2. In detail, FIG. 5 is a graph showing the result of quantitatively measuring length change with respect to temperature change. FIG. 6 is a result value calculated as an average slope of the 50-250° C. section of FIG. 5 as a coefficient of thermal expansion (CTE).

6. 유전율6. Permittivity

폴리이미드 필름 양면에 알루미늄 증착을 통해 MIN (metal-insulator-metal) 캐패시터를 제작한다. 제작된 MIM 캐패시터로부터 LCR-meter (Agilent E4980A, USA)를 이용하여 20 Hz~2 MHz까지 주파수 변화에 따른 정전용량 (capacitance)과 유전 손실 (tanδ)을 측정한 후, 하기 계산식을 이용하여 유전상수 값은 얻었다. MIN (metal-insulator-metal) capacitors are fabricated by aluminum deposition on both sides of polyimide film. After measuring the capacitance and dielectric loss (tanδ) according to the frequency change from 20 Hz to 2 MHz using an LCR-meter (Agilent E4980A, USA) from the manufactured MIM capacitor, the dielectric constant was calculated using the following formula got the value

[계산식][formula]

Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00008
Figure pat00009

상기 계산식에서, C는 캐패시터 정전용량이고,

Figure pat00010
는 필름 주변 유전 상수이며,
Figure pat00011
는 필름 유전 상수이고, A는 알루미늄 증착 면적이며, d는 필름 두께이다. 도 7은 실시예 1, 4 비교예 1, 2에 대한 유전율 측정 결과 그래프이다. 도 7은 상기 계산식의 변수에 아래 수치를 각각 대입하여 측정한 결과이다.In the above calculation formula, C is the capacitor capacitance,
Figure pat00010
is the dielectric constant around the film,
Figure pat00011
is the film dielectric constant, A is the aluminum deposition area, and d is the film thickness. 7 is a graph of permittivity measurement results for Examples 1 and 4 and Comparative Examples 1 and 2. 7 is a measurement result by substituting the following values into the variables of the above formula.

Figure pat00012
=8.854 ⅹ10-12 F/m
Figure pat00012
=8.854 ⅹ10 -12 F/m

d= 40 ~ 55 μmd = 40 to 55 µm

A= 210 ~ 240 mm2 A = 210 to 240 mm 2

Claims (13)

디아민 단량체 및 디안하이드라이드 단량체를 중합 단위로 포함하는 폴리아믹산; 및 수계 촉매를 포함하고,
경화물이 비결정성 중합체인 폴리아믹산 수용액 조성물.
Polyamic acid containing a diamine monomer and a dianhydride monomer as polymerized units; and an aqueous catalyst;
A polyamic acid aqueous solution composition wherein the cured product is an amorphous polymer.
제 1 항에 있어서, 경화물의 XRD 패턴은 2θ=21°의 비결정성 피크를 갖는 폴리아믹산 수용액 조성물.The aqueous polyamic acid composition according to claim 1, wherein the XRD pattern of the cured product has an amorphous peak at 2θ=21°. 제 1 항에 있어서, 경화물의 XRD 패턴은 2θ=19.3° 및 2θ=25.4°의 결정성 피크를 가지지 않는, 폴리아믹산 수용액 조성물The polyamic acid aqueous solution composition according to claim 1, wherein the XRD pattern of the cured product does not have crystalline peaks at 2θ = 19.3 ° and 2θ = 25.4 °. 제 1 항에 있어서, 상기 수계 촉매는 하기 화학식 1 내지 4의 화합물 중 적어도 하나 이상을 포함하는 폴리아믹산 수용액 조성물:
[화학식 1]
Figure pat00013

[화학식 2]
Figure pat00014

[화학식 3]
Figure pat00015

[화학식 4]
Figure pat00016

상기 R1 내지 R6 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고,
A1 내지 A3은 각각 독립적으로 산소, 카보닐기, 알킬카보닐기, 알킬기, 알킬렌기 또는 알킬리덴기이다.
The aqueous polyamic acid composition according to claim 1, wherein the aqueous catalyst comprises at least one of the compounds represented by the following Chemical Formulas 1 to 4:
[Formula 1]
Figure pat00013

[Formula 2]
Figure pat00014

[Formula 3]
Figure pat00015

[Formula 4]
Figure pat00016

The R 1 to R 6 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms;
A 1 to A 3 are each independently oxygen, a carbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkyl group, an alkylene group, or an alkylidene group.
제 1 항에 있어서, 상기 수계 촉매는 폴리아믹산 내의 카르복실기 1 당량에 대해 0.5 내지 2.0배 당량 범위 내인, 폴리아믹산 수용액 조성물.The aqueous polyamic acid composition according to claim 1, wherein the water-based catalyst is in the range of 0.5 to 2.0 times equivalent to 1 equivalent of the carboxyl group in the polyamic acid. 제 1 항에 있어서, 디안하이드라이드 단량체는 하기 화학식 5로 표시되는 화합물을 적어도 하나 이상 포함하는 폴리아믹산 수용액 조성물:
[화학식 5]

Figure pat00017

상기 X는 페닐, 바이페닐,
Figure pat00018
또는 알릭사이클릭이고,
상기 M은 단일 결합, 알킬렌기, 알킬리덴기, 카보닐기, 알킬카보닐기, 알콕시기, 및 설포닐기를 포함하는 군 중에서 적어도 하나 이상을 포함하고, 상기 M은 불소 및 알킬기를 포함하는 군 중에서 적어도 하나 이상으로 치환되거나 비치환된다.
The polyamic acid aqueous solution composition according to claim 1, wherein the dianhydride monomer comprises at least one compound represented by Formula 5 below:
[Formula 5]

Figure pat00017

Wherein X is phenyl, biphenyl,
Figure pat00018
or an aliccyclic;
Wherein M includes at least one from the group containing a single bond, an alkylene group, an alkylidene group, a carbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkoxy group, and a sulfonyl group, and M is at least one from the group containing fluorine and an alkyl group. It is unsubstituted or substituted with one or more.
제 6 항에 있어서, M은 적어도 하나 이상의 불소로 치환된 알킬기를 치환기로 갖는 알킬렌기인 폴리아믹산 수용액 조성물.[Claim 7] The aqueous solution composition of polyamic acid according to claim 6, wherein M is an alkylene group having at least one fluorine-substituted alkyl group as a substituent. 제 1 항에 있어서, 고형분 함량은 1 내지 50중량%의 범위 내인, 폴리아믹산 수용액 조성물.The aqueous solution composition of polyamic acid according to claim 1, wherein the solid content is in the range of 1 to 50% by weight. 제 1 항에 있어서, 폴리아믹산 수용액 조성물의 경화물은 ASTM DD882에 따른 인장 신도가 15 내지 50%의 범위 내인, 폴리아믹산 수용액 조성물.The aqueous polyamic acid composition according to claim 1, wherein the cured product of the aqueous polyamic acid composition has a tensile elongation in the range of 15 to 50% according to ASTM DD882. 제 1 항에 있어서, 폴리아믹산 수용액 조성물의 경화물은 열중량분석기 (TGA, TA instrument 2950, USA)를 이용하여 측정한 5% 열분해 온도(Td)가 450 내지 700 ℃의 범위 내인, 폴리아믹산 수용액 조성물.The method of claim 1, wherein the cured product of the polyamic acid aqueous solution composition has a 5% thermal decomposition temperature (Td) measured using a thermogravimetric analyzer (TGA, TA instrument 2950, USA) in the range of 450 to 700 ° C., the polyamic acid aqueous solution composition. 제 1 항에 있어서, 폴리아믹산 수용액 조성물의 경화물은 기계분석법(TMA, TA instrument 사)을 이용하여 측정한 열팽창계수(CTE)가 1 내지 15 ppm/℃의 범위 내인, 폴리아믹산 수용액 조성물. The polyamic acid aqueous solution composition according to claim 1, wherein the cured product of the polyamic acid aqueous solution composition has a coefficient of thermal expansion (CTE) measured using a mechanical analysis method (TMA, TA instrument) in the range of 1 to 15 ppm/℃. 적어도 2 이상의 3차 아민이 지방족 또는 방향족 탄화수소로 연결된 폴리덴테이트 구조를 갖는 수계 촉매를 사용하여 폴리아믹산을 제조하는 단계를 포함하는 폴리아믹산 제조 방법.A method for producing polyamic acid, comprising preparing polyamic acid using an aqueous catalyst having a polydentate structure in which at least two or more tertiary amines are linked by aliphatic or aromatic hydrocarbons. 적어도 2 이상의 3차 아민이 지방족 또는 방향족 탄화수소로 연결된 폴리덴테이트 구조를 갖는 수계 촉매를 사용하여 폴리아믹산을 제조하는 단계; 및
상기 폴리아믹산을 200℃이상에서 열 경화하여 폴리이미드를 제조하는 단계를 포함하는, 폴리이미드 제조 방법.
preparing a polyamic acid using a water-based catalyst having a polydentate structure in which at least two or more tertiary amines are linked by aliphatic or aromatic hydrocarbons; and
Comprising the step of preparing a polyimide by thermally curing the polyamic acid at 200 ° C. or higher, a polyimide manufacturing method.
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