TW202202553A - 聚醯亞胺樹脂、聚醯亞胺清漆以及聚醯亞胺薄膜 - Google Patents
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Abstract
一種聚醯亞胺樹脂,具有來自四羧酸二酐之構成單元A、及來自二胺之構成單元B,構成單元A含有來自2,2’,3,3’,5,5’-六甲基[1,1’-聯苯]-4,4’-二基雙(1,3-二氧代-1,3-二氫-2-苯并呋喃-5-羧酸酯)之構成單元(A1)及來自1,2,4,5-環己烷四羧酸二酐之構成單元(A2)。
Description
本發明係關於聚醯亞胺樹脂、聚醯亞胺清漆及聚醯亞胺薄膜。
聚醯亞胺樹脂例如由芳香族四羧酸酐與芳香族二胺獲得,一般而言,因分子之剛直性、共振安定化、強化學鍵,具有優良的耐熱性、耐藥品性、機械物性、電特性,所以,廣泛應用於成形材料、複合材料、電氣電子零件、光學材料、顯示器、航太等領域。
前述用途尤其具透明性係重要,已有人進行使聚醯亞胺樹脂之透明性提高的研究。
專利文獻1揭示為了使透明性、耐熱性、溶劑加工性等更好,以TAHMBP等作為構成單元之聚醯亞胺。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2014/046180號
(發明欲解決之課題)
近年尤其是在顯示器、保護顯示器之前面板的用途的應用進展,考量替代以往使用之玻璃材料的方面,需要高彈性的聚醯亞胺樹脂。但是,以往的高彈性聚醯亞胺樹脂常會有透明性不佳等問題。
又,最近也使用於作為有折疊結構之智慧手機之顯示器、保護板,要求有高彈性也有可撓性,也需要有聚醯亞胺薄膜變形後回復形狀之性質、薄膜之伸長性這類性質。
所以,希望有兼顧該等性質之聚醯亞胺樹脂。
亦即,本發明欲解決之課題為提供兼顧高彈性及透明性,係能形成高彈性且變形回復性及伸長性優良之薄膜之聚醯亞胺樹脂,及兼顧高彈性及透明性,且變形回復性及伸長性也良好之聚醯亞胺薄膜。
(解決課題之方式)
發明者等努力研究,結果發現具有特定之2種來自四羧酸二酐之構成單元之聚醯亞胺樹脂,其兼顧高彈性及透明性,且能形成高彈性且變形回復性及伸長性也優良之薄膜,乃完成本發明。
亦即本發明係關於下列[1]~[8]。
[1]一種聚醯亞胺樹脂,具有來自四羧酸二酐之構成單元A、及來自二胺之構成單元B,
構成單元A含有來自下式(a1)表示之化合物之構成單元(A1)及來自下式(a2)表示之化合物之構成單元(A2);
[化1]
[2]如[1]之聚醯亞胺樹脂,其中,該構成單元(A2)相對於該構成單元A之比例為10~80莫耳%。
[3]如[1]或[2]之聚醯亞胺樹脂,其中,該構成單元B含有來自下列通式(b1)表示之化合物之構成單元(B1);
[化2]
式(b1)中,X為單鍵或氧原子。
[4]如[1]~[3]中任一項之聚醯亞胺樹脂,其中,該構成單元B更含有來自下式(b2)表示之化合物之構成單元(B2);
[化3]
[5]如[1]~[4]中任一項之聚醯亞胺樹脂,其中,該構成單元(A1)相對於該構成單元A之比例為20~90莫耳%。
[6]如[3]~[5]中任一項之聚醯亞胺樹脂,其中,該構成單元(B1)相對於該構成單元B之比例為70莫耳%以上。
[7]一種聚醯亞胺清漆,係將如[1]~[6]中任一項之聚醯亞胺樹脂溶解於有機溶劑中而成。
[8]一種聚醯亞胺薄膜,含有如[1]~[6]中任一項之聚醯亞胺樹脂。
(發明之效果)
依照本發明,能提供兼顧高彈性及透明性,係能形成高彈性且變形回復性及伸長性優良之薄膜之聚醯亞胺樹脂、含有該聚醯亞胺樹脂之聚醯亞胺清漆,及兼顧高彈性及透明性,且變形回復性及伸長性也良好之聚醯亞胺薄膜。
[聚醯亞胺樹脂]
本發明之聚醯亞胺樹脂,具有來自四羧酸二酐之構成單元A、及來自二胺之構成單元B,
構成單元A含有來自下式(a1)表示之化合物之構成單元(A1)及來自下式(a2)表示之化合物之構成單元(A2)。
[化4]
以下針對本發明之聚醯亞胺樹脂說明。
[構成單元A]
本發明之聚醯亞胺中含有的構成單元A,係聚醯亞胺樹脂中之來自四羧酸二酐之構成單元。
構成單元A含有來自前述式(a1)表示之化合物之構成單元(A1)、及來自前述式(a2)表示之構成單元(A2)。
前述式(a1)表示之化合物,係2,2’,3,3’,5,5’-六甲基[1,1’-聯苯]-4,4’-二基雙(1,3-二氧代-1,3-二氫-2-苯并呋喃-5-羧酸酯)(TMPBP-TME)。
構成單元A藉由含有構成單元(A1),獲得之聚醯亞胺樹脂之彈性模數提高。
前述式(a2)表示之化合物係1,2,4,5-環己烷四羧酸二酐(HPMDA)。
構成單元A藉由含有構成單元(A2),能維持彈性模數且使透明性更好,伸長性也會更好。
如此,藉由具有前述2種來自四羧酸二酐之構成單元而能兼顧高彈性及透明性且變形回復性及伸長性也優良之理由雖不詳,推測是由於酯基之剛直性及脂環族化合物之透明性的緣故。
構成單元(A1)相對於構成單元A之比例較佳為20~90莫耳%,更佳為20~80莫耳%,又更佳為30~80莫耳%,再更佳為50~80莫耳%,更佳為50~70莫耳%,又更佳為55~65莫耳%。
構成單元(A2)相對於構成單元A之比例較佳為10~80莫耳%,更佳為20~80莫耳%,又更佳為20~70莫耳%,再更佳為20~50莫耳%,更佳為30~50莫耳%,又更佳為35~45莫耳%。
構成單元A中之構成單元(A1)與構成單元(A2)之合計之比率較佳為50莫耳%以上,更佳為70莫耳%以上,又更佳為90莫耳%以上。構成單元(A1)及構成單元(A2)之合計之比率之上限值不特別限定,為100莫耳%以下。構成單元A也可僅由構成單元(A1)與構成單元(A2)構成。
構成單元A中之構成單元(A1)與構成單元(A2)之莫耳比[(A1):(A2)],考量使彈性模數、伸長性、透明性及變形回復性更好的觀點,較佳為20:80~90:10,更佳為20:80~80:20,又更佳為30:70~80:20,較佳為50:50~80:20,更佳為50:50~70:30,較佳為55:45~65:35。
本發明之聚醯亞胺樹脂,在不損及本發明效果之範圍內,於構成單元A中也可以含有來自於上式(a1)表示之化合物及上式(a2)表示之化合物以外之四羧酸二酐之構成單元作為上述構成單元(A1)及構成單元(A2)以外之構成單元。
上式(a1)表示之化合物及上式(a2)表示之化合物以外之四羧酸二酐不特別限定,可列舉:苯均四酸酐、2,3,5,6-甲苯四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐等芳香族四羧酸二酐;1,2,4,5-環戊烷四羧酸二酐、雙環[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、二環己基四羧酸二酐或該等的位置異構物等脂環族四羧酸二酐;及1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-戊烷四羧酸二酐等脂肪族四羧酸二酐。它們可以單獨使用或將2種以上組合使用。
又,本說明書中,芳香族四羧酸二酐係指含有1個以上之芳香環之四羧酸二酐,脂環族四羧酸二酐係指含有1個以上之脂環且不含芳香環之四羧酸二酐,脂肪族四羧酸二酐係指沒有芳香環也沒有脂環之四羧酸二酐。
[構成單元B]
本發明之聚醯亞胺中含有的構成單元B係來自二胺之構成單元。
構成單元B中含有的來自二胺之構成單元無限制,但以下針對理想的構成單元說明。
本發明之聚醯亞胺中含有的構成單元B宜含有來自下列通式(b1)表示之化合物之構成單元(B1)較佳。藉由含有構成單元(B1),彈性模數、伸長性、透明性及變形回復性提高。
[化5]
式(b1)中,X為單鍵或氧原子。
前述構成單元(B1)宜含有選自由來自下式(b11)表示之化合物之構成單元(B11)、及來自下式(b12)表示之化合物之構成單元(B12)構成之群組中之至少1個構成單元較佳,考量透明性及彈性模數、無色性之觀點,含有來自下式(b11)表示之化合物之構成單元(B11)更佳。又,考量伸長性之觀點,含有來自下式(b12)表示之化合物之構成單元(B12)更佳。
構成單元(B1)可僅含有構成單元(B11)或構成單元(B12)中任一者,也可兩者都含有。
式(b11)表示之化合物為2,2’-雙(三氟甲基)聯苯胺(TFMB)。
式(b12)表示之化合物為2,2’-雙(三氟甲基)-4,4’-二胺基二苯醚(6FODA)。
構成單元(B1)相對於構成單元B之比例較佳為30莫耳%以上,更佳為40莫耳%以上,又更佳為50莫耳%以上,較佳為70莫耳%以上,更佳為85莫耳%以上。又,構成單元(B1)之比例之上限值不特別限定,為100莫耳%以下。
構成單元(B2)相對於構成單元B之比例,考量透明性、變形回復性之觀點,為50莫耳%以下較理想,40莫耳%以下更佳,30莫耳%以下更理想。也可為15莫耳%以下。又,構成單元(B2)之比例之下限值不特別限定,為0莫耳%以上,但從彈性模數更好之觀點,為5莫耳%以上較佳。
構成單元B含有構成單元(B1)及構成單元(B2)時,構成單元B中之構成單元(B1)與構成單元(B2)之合計之比率較佳為50莫耳%以上,更佳為70莫耳%以上,又更佳為90莫耳%以上。構成單元(B1)及(B2)之合計之比率之上限值不特別限定,為100莫耳%以下。構成單元B亦可僅由構成單元(B1)與構成單元(B2)構成。
在無損本發明效果之範圍內,本發明之聚醯亞胺樹脂之構成單元B中也可含有上述通式(b1)表示之化合物及上式(b2)表示之化合物以外之來自二胺之構成單元作為上述構成單元(B1)及構成單元(B2)以外之構成單元。
上述通式(b1)表示之化合物及上式(b2)表示之化合物以外之二胺不特別限定,可列舉:1,4-苯二胺、對亞二甲苯二胺、1,5-二胺基萘、2,2’-二甲基聯苯-4,4’-二胺、2,2’-二甲基聯苯-4,4’-二胺、4,4’-二胺基二苯基甲烷、1,4-雙[2-(4-胺基苯基)-2-丙基]苯、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、4,4’-二胺基苯醯替苯胺、1-(4-胺基苯基)-2,3-二氫-1,3,3-三甲基-1H-茚-5-胺、α,α’-雙(4-胺基苯基)-1,4-二異丙基苯、N,N’-雙(4-胺基苯基)對苯二甲醯胺、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、及1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯等芳香族二胺;1,3-雙(胺基甲基)環己烷、及1,4-雙(胺基甲基)環己烷等脂環族二胺;乙二胺及六亞甲基二胺等脂肪族二胺;及改性聚矽氧二胺。可將它們單獨使用或將2種以上組合使用。
又,本說明書中,芳香族二胺係指含有1個以上之芳香環之二胺,脂環族二胺係指含有1個以上之脂環且不含芳香環之二胺,脂肪族二胺係指不含芳香環也不含脂環之二胺。
[聚醯亞胺樹脂之特性等]
針對本發明之聚醯亞胺樹脂之數量平均分子量,考量獲得之聚醯亞胺薄膜之機械強度之觀點,較佳為5,000~100,000。又,聚醯亞胺樹脂之數量平均分子量可利用凝膠過濾層析等進行測定。
本發明之聚醯亞胺樹脂中,在無損本發明效果之範圍內,也可更混合各種添加劑。添加劑,例如:抗氧化劑、光安定劑、界面活性劑、阻燃劑、塑化劑、前述聚醯亞胺樹脂以外之高分子化合物等。
高分子化合物可列舉本發明之聚醯亞胺樹脂以外之聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯等聚酯、聚醚碸、聚羧酸、聚縮醛、聚伸苯醚、聚碸、聚丁烯、聚丙烯、聚丙烯醯胺、聚氯乙烯等。
[聚醯亞胺樹脂之製造方法]
本發明之聚醯亞胺樹脂可藉由使含有提供上述構成單元(A1)之化合物及提供構成單元(A2)之化合物之四羧酸成分、與二胺成分反應以製造。
提供構成單元(A1)之化合物可列舉式(a1)表示之化合物,但不限定於此,在提供同構成單元之範圍下亦可為其衍生物。該衍生物可列舉對應於式(a1)表示之四羧酸二酐之四羧酸及該四羧酸之烷酯。提供構成單元(A1)之化合物宜為式(a1)表示之化合物(亦即二酐)較佳。
同樣,提供構成單元(A2)之化合物可列舉式(a2)表示之化合物,但不限於此,在提供同構成單元之範圍下亦可為其衍生物。該衍生物可列舉對應於式(a2)表示之四羧酸二酐之四羧酸及該四羧酸之烷酯。提供構成單元(A-2)之化合物宜為式(a2)表示之化合物(亦即二酐)較佳。
四羧酸成分中,提供構成單元(A1)之化合物宜含20~90莫耳%,更佳為含20~80莫耳%,又更佳為含30~80莫耳%含,較佳為含50~80莫耳%,更佳為含50~70莫耳%,較佳為含55~65莫耳%。
四羧酸成分中,提供構成單元(A2)之化合宜含10~80莫耳%,更佳為含20~80莫耳%,又更佳為含20~70莫耳%,較佳為含20~50莫耳%,更佳為含30~50莫耳%,較佳為含35~45莫耳%。
提供構成單元(A1)之化合物與提供構成單元(A2)之化合物之合計含有比率,宜為全部四羧酸成分中之50莫耳%以上,更佳為70莫耳%以上,又更佳為90莫耳%以上。提供構成單元(A1)之化合物與提供構成單元(A2)之化合物之合計含有比率之上限值不特別限定,為100莫耳%以下。四羧酸成分也可僅由提供構成單元(A1)之化合物與提供構成單元(A2)之化合物構成。
四羧酸成分中之提供構成單元(A1)之化合物與提供構成單元(A2)之化合物之莫耳比[(A1):(A2)],考量使彈性模數及透明性更好之觀點,較佳為20:80~90:10,更佳為20:80~80:20,又更佳為30:70~80:20,更佳為50:50~80:20,較佳為50:50~70:30,更佳為55:45~65:35。
四羧酸成分也可含有提供構成單元(A1)之化合物及提供構成單元(A2)之化合物以外之化合物,該化合物可列舉上述芳香族四羧酸二酐、脂環族四羧酸二酐、及脂肪族四羧酸二酐、及它們的衍生物(四羧酸、四羧酸之烷酯等)。
四羧酸成分中任意含有的化合物(亦即提供構成單元(A1)及構成單元(A2)之化合物以外之化合物)可為1種,也可為2種以上。
二胺成分無限制,宜含有提供上述構成單元(B1)之化合物較佳。
提供構成單元(B1)之化合物可列舉式(b1)表示之化合物,但不限於此,在提供同構成單元之範圍下亦可為其衍生物。該衍生物可列舉式(b1)表示之二胺所對應之二異氰酸酯。提供構成單元(B1)之化合物宜為式(b1)表示之化合物(亦即二胺)較佳。
二胺成分宜含有提供構成單元(B1)之化合物30莫耳%以上,更佳為含40莫耳%以上,又更佳為含50莫耳%,更佳為含70莫耳%以上,較佳為含85莫耳%以上。又,提供構成單元(B1)之化合物之比例之上限值不特別限定,為100莫耳%以下。
二胺成分也可含有提供構成單元(B2)之化合物,考量使彈性模數更好之觀點,宜含有提供構成單元(B2)之化合物較佳。
提供構成單元(B2)之化合物可列舉式(b2)表示之化合物,但不限定於此,在提供同構成單元之範圍下亦可為其衍生物。該衍生物可列舉式(b2)表示之二胺所對應之二異氰酸酯。提供構成單元(B2)之化合物宜為式(b2)表示之化合物(亦即二胺)較佳。
提供構成單元(B1)之化合物與提供構成單元(B2)之化合物之合計含有比率,宜為全部二胺成分中之50莫耳%以上,更佳為70莫耳%以上,又更佳為90莫耳%以上。提供構成單元(B1)之化合物與提供構成單元(B2)之化合物之合計含有比率之上限值不特別限定,為100莫耳%以下。二胺成分也可僅由提供構成單元(B1)之化合物與提供構成單元(B2)之化合物構成。
二胺成分也可含有提供構成單元(B1)之化合物及提供構成單元(B2)之化合物以外之化合物,該化合物可列舉上述芳香族二胺、脂環族二胺、及脂肪族二胺、改性聚矽氧二胺、及它們的衍生物(二異氰酸酯等)。
二胺成分中任意含有的化合物(亦即提供構成單元(B1)之化合物及提供構成單元(B2)之化合物以外之化合物)可為1種也可為2種以上。
製造本發明之聚醯亞胺樹脂時,針對四羧酸成分與二胺成分之進料量比,二胺成分相對於四羧酸成分1莫耳為0.9~1.1莫耳較佳。
製造本發明之聚醯亞胺樹脂時,除了使用前述四羧酸成分、前述二胺成分以外,亦可使用封端劑。封端劑宜為單元胺類或二羧酸類較佳。導入之封端劑之進料量相對於四羧酸成分1莫耳為0.0001~0.1莫耳較理想,0.001~0.06莫耳更理想。理想的單元胺類封端劑可列舉甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、苄胺、4-甲基苄胺、4-乙基苄胺、4-十二基苄胺、3-甲基苄胺、3-乙基苄胺、苯胺、3-甲基苯胺、4-甲基苯胺等。該等之中,苄胺、苯胺更理想。二羧酸類封端劑宜為二羧酸類較理想,其一部分閉環亦可。理想的二羧酸可列舉:鄰苯二甲酸、鄰苯二甲酸酐、4-氯鄰苯二甲酸、四氟鄰苯二甲酸、2,3-二苯基酮二羧酸、3,4-二苯基酮二羧酸、環己烷-1,2-二羧酸、環戊烷-1,2-二羧酸、4-環己烯-1,2-二羧酸等。該等之中,鄰苯二甲酸、鄰苯二甲酸酐更理想。
使前述四羧酸成分與二胺成分反應之方法無特殊限制,可採用公知之方法。
具體的反應方法可列舉:(1)將四羧酸成分、二胺成分、及反應溶劑對於反應器進料,於10~110℃攪拌0.5~30小時,之後升溫並進行醯亞胺化反應之方法、(2)將二胺成分及反應溶劑進料到反應器,使其溶解後,將四羧酸成分進料,視需要於10~110℃攪拌0.5~30小時,之後升溫,進行醯亞胺化反應之方法、(3)將四羧酸成分、二胺成分、及反應溶劑對於反應器進料,立即升溫並進行醯亞胺化反應之方法等。
製造聚醯亞胺樹脂時使用的反應溶劑,只要不妨礙醯亞胺化反應,能溶解生成之聚醯亞胺樹脂即可。例如:非質子性溶劑、苯酚系溶劑、醚系溶劑、碳酸酯系溶劑等。
非質子性溶劑之具體例可列舉N,N-二甲基異丁基醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-甲基己內醯胺、1,3-二甲基咪唑啶酮、四甲基尿素等醯胺系溶劑、γ-丁內酯、γ-戊內酯等內酯系溶劑、六甲基磷醯胺、六甲基膦三醯胺等含磷系醯胺系溶劑、二甲基碸、二甲基亞碸、環丁碸等含硫系溶劑、丙酮、環己酮、甲基環己烷等酮系溶劑、甲基吡啶、吡啶等胺系溶劑、乙酸(2-甲氧基-1-甲基乙酯)等酯系溶劑等。
苯酚系溶劑之具體例可列舉苯酚、鄰甲酚、間甲酚、對甲酚、2,3-二甲酚、2,4-二甲酚、2,5-二甲酚、2,6-二甲酚、3,4-二甲酚、3,5-二甲酚等。
醚系溶劑之具體例可列舉:1,2-二甲氧基乙烷、雙(2-甲氧基乙基)醚、1,2-雙(2-甲氧基乙氧基)乙烷、雙[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基]醚、四氫呋喃、1,4-二㗁烷等。
又,碳酸酯系溶劑之具體例可列舉碳酸二乙酯、碳酸甲基乙酯、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯等。
上述反應溶劑之中,醯胺系溶劑或內酯系溶劑較佳。又,上述反應溶劑可單獨使用或將2種以上混合使用。
醯亞胺化反應宜使用迪安斯塔克裝置等邊去除製造時生成之水邊進行反應較佳。藉由進行如此的操作,能使聚合度及醯亞胺化率更上升。
上述醯亞胺化反應可使用公知之醯亞胺化觸媒。醯亞胺化觸媒可列舉鹼觸媒或酸觸媒。
鹼觸媒可列舉吡啶、喹啉、異喹啉、α-甲基吡啶、β-甲基吡啶、2,4-二甲基吡啶、2,6-二甲基吡啶、三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺、咪唑、N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺等有機鹼觸媒、氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸氫鉀、碳酸氫鈉等無機鹼觸媒。
又,酸觸媒可列舉巴豆酸、丙烯酸、反式-3-己烯酸、桂皮酸、苯甲酸、甲基苯甲酸、氧苯甲酸、對苯二甲酸、苯磺酸、對甲苯磺酸、萘磺酸等。上述醯亞胺化觸媒可單獨使用或將2種以上組合使用。
上述之中,考量操作性之觀點,使用鹼觸媒較佳,使用有機鹼觸媒更佳,使用三乙胺更理想。
使用上述觸媒時,考量反應率及抑制凝膠化等之觀點,醯亞胺化反應之溫度較佳為120~250℃,更佳為160~190℃,又更佳為180~190℃。又,反應時間宜為從生成水開始餾出後0.5~10小時。
又,不使用觸媒時之醯亞胺化反應之溫度較佳為200~350℃。
[聚醯亞胺清漆]
本發明之聚醯亞胺清漆係本發明之聚醯亞胺樹脂溶於有機溶劑而成者。亦即本發明之聚醯亞胺清漆含有本發明之聚醯亞胺樹脂及有機溶劑,且該聚醯亞胺樹脂溶於該有機溶劑。
有機溶劑只要聚醯亞胺樹脂會溶解即可,不特別限定,宜上述化合物單獨或2種以上混合以作為聚醯亞胺樹脂之製造中使用的反應溶劑。
本發明之聚醯亞胺清漆宜含有本發明之聚醯亞胺樹脂5~60質量%較佳,含5~45質量%更佳。聚醯亞胺清漆之黏度為0.1~200Pa・s較理想,0.5~150Pa・s更理想。
[聚醯亞胺薄膜]
本發明之聚醯亞胺薄膜含有前述聚醯亞胺樹脂。
亦即,含有如下列的聚醯亞胺樹脂:具有來自四羧酸二酐之構成單元A、及來自二胺之構成單元B,且構成單元A含有來自下式(a1)表示之化合物之構成單元(A1)及來自下式(a2)表示之化合物之構成單元(A2)。
藉由含有如此的聚醯亞胺樹脂,本發明之聚醯亞胺薄膜兼顧高彈性及透明性,且變形回復性也優良。
本發明之聚醯亞胺薄膜之製作方法無特殊限制,可採用公知之方法。例如:將含有本發明之聚醯亞胺樹脂之溶液、或包含含有本發明之聚醯亞胺樹脂之溶液與既述各種添加劑之溶液塗佈在玻璃板、金屬板、塑膠等平滑的支持體上、或成形為薄膜狀後,將該溶液中含有的有機溶劑等溶劑成分除去之方法等。
前述含有聚醯亞胺樹脂之溶液亦可為利用聚合法獲得之聚醯亞胺樹脂溶液本身。又,也可混合前述例示之化合物中選出之至少1種化合物以作為對於前述聚醯亞胺樹脂溶液溶解聚醯亞胺樹脂之溶劑。藉由如上述調整含有聚醯亞胺樹脂之溶液之固體成分濃度、黏度,能夠輕易地控制本發明之聚醯亞胺薄膜之厚度。
前述支持體之表面也可視需要塗佈離形劑。針對前述於支持體塗佈含有前述聚醯亞胺樹脂或前述聚醯亞胺樹脂組成物之溶液後加熱而使溶劑成分蒸發之方法,宜為下列方法較佳。亦即,於120℃以下之溫度使溶劑蒸發而成為自支持性薄膜後,將該自支持性薄膜從支持體剝離,將該自支持性薄膜之端部固定,於使用之溶劑成分之沸點以上350℃以下之溫度乾燥而製造聚醯亞胺薄膜較佳。又,宜於氮氣環境下乾燥較佳。乾燥氣體環境之壓力為減壓、常壓、加壓皆可。
本發明之聚醯亞胺薄膜之厚度可因應用途等適當選擇,較佳為1~250μm,更佳為5~100μm,又更佳為10~80μm之範圍。厚度藉由為1~250μm,可作為自立膜實際使用。
本發明中,可製成厚度50μm之全光線透射率較佳為85%以上,更佳為88%以上,又更佳為89%以上之聚醯亞胺薄膜。
本發明中,可製成黃色指數(YI值)較佳為8.0以下,更佳為7.5以下,又更佳為6.0以下,更佳為4.0以下之聚醯亞胺薄膜。
聚醯亞胺薄膜之全光線透射率及YI值,具體而言,可依實施例記載的方法測定。
含有本發明之聚醯亞胺樹脂之聚醯亞胺薄膜,適合作為彩色濾光片、可撓性顯示器、半導體零件、光學構件等各種構件用之薄膜使用。
[實施例]
以下依實施例對於本發明具體說明。惟本發明並不受該等實施例而有任何限制。
下列實施例及比較例獲得之聚醯亞胺薄膜之物性依以下所示方法測定。
(1)薄膜厚度
薄膜厚度之測定使用MITSUTOYO(股)公司製測微計測定。
(2)拉伸彈性模數(彈性之評價)、拉伸強度
測定係依JIS K7127,使用東洋精機(股)公司製拉伸試驗機「STROGRAPH VG1E」進行。
(3)拉伸斷裂伸長率(伸長性之評價)
拉伸斷裂伸長率,係依照依循JIS K7127之拉伸試驗(伸長率之測定)進行。試驗片使用寬10mm、厚度10~70μm者。
(4)全光線透射率(透明性之評價)、YI值
測定係依循ASTM E313-05,使用日本電色工業(股)公司製色彩濁度同時測定器「COH7700」進行。
(5)變形回復性
如圖1(a),將切割為10mm寬×100mm長之聚醯亞胺薄膜1以治具固定成R=3mm,於65℃、相對濕度90%靜置24小時。之後於23℃、相對濕度50%取走治具,靜置2小時後,針對薄膜之回復,測定圖1(b)所示角度θ,以評價變形回復性。又,測得的角度越小代表變形回復性越優良,數值越小越佳。
[實施例1]
於配備不銹鋼製半月型攪拌翼、氮氣導入管、裝有冷卻管之迪安斯塔克裝置、溫度計、玻璃製端蓋的300mL的5口圓底燒瓶中,投入作為二胺成分之2,2’-雙(三氟甲基)聯苯胺(和歌山精化工業(股)公司製,式(b11)表示之化合物,以下稱為TFMB)18.76g(0.059莫耳)、作為有機溶劑之γ-丁內酯(三菱化學(股)公司製,以下稱為GBL)85.8g、作為醯亞胺化觸媒之三乙胺(關東化學(股)公司製,以下稱為TEA)0.296g,於系內溫度70℃、氮氣環境下,以轉速150rpm攪拌,獲得溶液。於其中一次性添加作為四羧酸成分之1,2,4,5-環己烷四羧酸二酐(三菱瓦斯化學(股)公司製,式(a2)表示之化合物,以下稱為HPMDA)5.25g(0.023莫耳)及2,2’,3,3’,5,5’-六甲基[1,1’-聯苯]-4,4’-二基雙(1,3-二氧代-1,3-二氫-2-苯并呋喃-5-羧酸酯)(本州化學工業(股)公司製,式(a1)表示之化合物,以下稱TMPBP-TME)21.75g(0.035莫耳)、GBL21.3g後,以加熱包加熱,費時約20分鐘將反應系內溫度升到190℃。捕集餾去之成分,於配合黏度上昇來調整轉速下,保持反應系內溫度為190℃,進行2小時回流,以獲得聚醯亞胺溶液。之後一旦將反應系內溫度冷卻到120℃,則添加N,N-二甲基乙醯胺(三菱瓦斯化學(股)公司製)使成為預定之固體成分濃度,再攪拌約3小時以均勻化,獲得固體成分濃度15.0質量%之聚醯亞胺清漆(A)。
然後,將聚醯亞胺清漆(A)塗佈在玻璃基板上,於60℃保持20分鐘、80℃保持20分鐘、100℃保持30分鐘,使溶劑揮發,以獲得有自支持性之透明的一次乾燥薄膜,再將該薄膜固定在不銹鋼框,於220℃,於空氣氣體環境下進行20分鐘乾燥以去除溶劑,獲得聚醯亞胺薄膜。物性之測定結果及評價結果示於表1。
[實施例2]
將TFMB之量變更為17.27g(0.054莫耳),加入3,5-二胺基苯甲酸(日本純良藥品(股)公司製,式(b2)表示之化合物,以下稱3,5-DABA)0.91g(0.0060莫耳),將HPMDA之量變更為5.37g(0.024莫耳)、TMPBP-TME之量變更為22.23g(0.036莫耳),除此以外依和實施例1同樣的方法,獲得固體成分濃度15.0質量%之聚醯亞胺清漆(B)。使用獲得之聚醯亞胺清漆(B),依和實施例1同樣的方法,獲得聚醯亞胺薄膜。物性之測定結果及評價結果示於表1。
[實施例3]
將TFMB之量變更為19.56g(0.061莫耳)、3,5-DABA之量變更為1.03g(0.0068莫耳),並將HPMDA之量變更為9.13g(0.041莫耳)、TMPBP-TME之量變更為16.79g(0.027莫耳),除此以外依和實施例1同樣的方法進行,獲得固體成分濃度15.0質量%之聚醯亞胺清漆(C)。使用獲得之聚醯亞胺清漆(C),依和實施例1同樣的方法獲得薄膜。物性之測定結果及評價結果示於表1。
[實施例4]
將TFMB之量變更為22.56g(0.070莫耳),加入3,5-DABA 1.19g(0.0078莫耳),並將HPMDA之量變更為14.04g(0.063莫耳)、TMPBP-TME之量變更為9.68g(0.016莫耳),除此以外依和實施例1同樣的方法進行,獲得固體成分濃度15.0質量%之聚醯亞胺清漆(D)。使用獲得之聚醯亞胺清漆(D),依和實施例1同樣的方法,獲得薄膜。物性之測定結果及評價結果示於表1。
[實施例5]
將TFMB變更為2,2’-雙(三氟甲基)-4,4’-二胺基二苯醚(ChinaTech Chemical(Taijin) Co., Ltd.製,式(b12)表示之化合物,以下稱6FODA)19.44g(0.058莫耳),HPMDA之量變更為5.18g(0.023莫耳)、TMPBP-TME之量變更為21.46g(0.035莫耳),除此以外依和實施例1同樣的方法,獲得固體成分濃度15.0質量%之聚醯亞胺清漆(E)。使用獲得之聚醯亞胺清漆(E),依和實施例1同樣的方法獲得薄膜。物性之測定結果及評價結果示於表1。
[實施例6]
將TFMB變更為6FODA 17.79g(0.053莫耳),加入3,5-DABA 0.90g(0.0059莫耳),並將HPMDA之量變更為5.27g(0.024莫耳)、TMPBP-TME之量變更為21.82g(0.035莫耳),除此以外依和實施例1同樣的方法,獲得固體成分濃度15.0質量%之聚醯亞胺清漆(F)。使用獲得之聚醯亞胺清漆(F)依和實施例1同樣的方法獲得薄膜。物性之測定結果及評價結果示於表1。
[比較例1]
TFMB之量變更為15.96g(0.050莫耳),不使用HPMDA,TMPBP-TME之量變更為30.83g(0.050莫耳),除此以外依和實施例1同樣的方法,獲得固體成分濃度15.0質量%之聚醯亞胺清漆(G)。使用獲得之聚醯亞胺清漆(G),依和實施例1同樣的方法獲得薄膜。物性之測定結果及評價結果示於表1。
[比較例2]
TFMB之量變更為37.75g(0.12莫耳),不使用TMPBP-TME,HPMDA之量變更為26.43g(0.12莫耳),除此以外依和實施例1同樣的方法,製作聚醯亞胺清漆,獲得固體成分濃度20質量%之聚醯亞胺清漆(H)。使用獲得之聚醯亞胺清漆(H),依和實施例1同樣的方法獲得薄膜。
[比較例3]
將TFMB變更為6FODA 38.44g(0.11莫耳),不使用TMPBP-TME,HPMDA之量變更為25.63g(0.11莫耳),除此以外依和實施例1同樣的方法,獲得固體成分濃度20質量%之聚醯亞胺清漆(I)。使用獲得之聚醯亞胺清漆(I),依和實施例1同樣的方法獲得薄膜。物性之測定結果及評價結果示於表1。
[表1]
實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 | 實施例5 | 實施例6 | 比較例1 | 比較例2 | 比較例3 | |||
聚醯亞胺樹脂 | 四羧酸成分(數字代表莫耳比) | TMPBP-TME(a1) | 60 | 60 | 40 | 20 | 60 | 60 | 100 | - | - |
HPMDA(a2) | 40 | 40 | 60 | 80 | 40 | 40 | - | 100 | 100 | ||
二胺成分(數字代表莫耳比) | TFMB(b11) | 100 | 90 | 90 | 90 | - | - | 100 | 100 | - | |
6FODA(b12) | - | - | - | - | 100 | 90 | - | - | 100 | ||
3,5-DABA(b2) | - | 10 | 10 | 10 | - | 10 | - | - | - | ||
薄膜評價 | 薄膜厚度[μm] | 37 | 41 | 52 | 60 | 63 | 43 | 51 | 57 | 49 | |
拉伸強度[MPa] | 148 | 162 | 140 | 117 | 137 | 139 | 164 | 118 | 114 | ||
拉伸彈性模數[GPa] | 3.6 | 3.8 | 3.3 | 2.9 | 2.8 | 3.0 | 3.7 | 2.9 | 2.9 | ||
拉伸斷裂伸長率[%] | 12 | 16 | 14 | 14 | 25 | 18 | 9 | 10 | 8 | ||
全光線透射率[%] | 89.5 | 89.4 | 89.7 | 89.9 | 89.5 | 89.3 | 88.8 | 90.8 | 90.7 | ||
YI | 2.95 | 3.16 | 3.45 | 2.97 | 6.78 | 6.08 | 4.57 | 1.47 | 1.94 | ||
變形回復性[度(角度)] | 90 | 95 | 90 | 85 | 85 | 90 | 90 | 75 | 40 |
從表1可知:實施例1~6之聚醯亞胺薄膜,兼顧透明性及彈性模數,變形回復性及伸長率也良好。
1:聚醯亞胺薄膜
θ:角度
圖1(a)、(b)係揭示測定聚醯亞胺薄膜之變形回復性之方法之概念圖。
Claims (8)
- 如請求項1之聚醯亞胺樹脂,其中,該構成單元(A2)相對於該構成單元A之比例為10~80莫耳%。
- 如請求項1至4中任一項之聚醯亞胺樹脂,其中,該構成單元(A1)相對於該構成單元A之比例為20~90莫耳%。
- 如請求項3至5中任一項之聚醯亞胺樹脂,其中,該構成單元(B1)相對於該構成單元B之比例為70莫耳%以上。
- 一種聚醯亞胺清漆,係將如請求項1至6中任一項之聚醯亞胺樹脂溶解於有機溶劑中而成。
- 一種聚醯亞胺薄膜,含有如請求項1至6中任一項之聚醯亞胺樹脂。
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