WO2008013151A1 - Polyimide film made of multicomponent polyimide and process for production thereof - Google Patents

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raw material
polymerization
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Toshimune Yoshinaga
Kenji Fukunaga
Harutoshi Hoshino
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    • C08L2205/00Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group

Definitions

  • Polyimide film comprising multi-component polyimide and method for producing the same
  • the present invention relates to a polyimide film comprising a multi-component polyimide and a method for producing the same.
  • the ratio of fluorine atom-containing polyimide is controlled in the surface layer of the film, and the surface tension is significantly larger than the surface tension of the polyimide film in which raw material components are randomly bonded.
  • it is characterized by the fact that its mechanical properties are greatly modified with respect to the mechanical properties of polyimide films with raw material components randomly bonded.
  • Patent Document 1 discloses a method for discharging a polyimide film surface!
  • Patent Document 2 discloses a polyimide film with a metal foil film using a polyimide film that has been subjected to a low-pressure plasma treatment.
  • Patent Document 3 proposes a surface modification method in which a surface modifier is applied to a polyimide film.
  • Patent Document 4 proposes a polyimide film having improved adhesive strength by a specific chemical composition.
  • Patent Document 1 JP-A-5-1160
  • Patent Document 2 JP 2005-125721 A
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-192811
  • Patent Document 4 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-146074
  • An object of the present invention is to provide a film for a polyimide film in which raw material components are randomly bonded.
  • the object is to provide a multi-component polyimide film in which the properties of the surface of the film and the mechanical properties of the film are modified, and a method for producing the same.
  • the present invention relates to the solubility parameter SP of polyimide A and the solubility parameter SP of polyimide B.
  • the present invention relates to a polyimide film characterized in that no macrophase separation occurs in the film.
  • the present invention relates to the elastic modulus E of the polyimide A film and the elasticity of the polyimide B film.
  • Polymer component imidization reaction product (sometimes referred to as polyimide component A) and polyimide B raw material component and / or polymerization imidization reaction product of the above raw material component (also referred to as polyimide component B) A film formed of multi-component polyimide,
  • the rate E is E / E> 1. 005 and no macrophase separation occurs in the film.
  • the present invention also relates to the glass transition temperature Tg of polyimide A and the glass transition temperature T of polyimide B.
  • the rate E is E / E> 1. 005 and no macrophase separation occurs in the film.
  • the present invention also relates to the solubility parameter SP of polyimide A and the solubility parameter of polyimide B.
  • the absolute value of the difference between SP and SP I SP-SP I is 0 ⁇ 5MP & 1 "or more and polyimide A
  • the ratio E / E between the elastic modulus E of the film and the elastic modulus E of the polyimide B film is 1.05 or more.
  • polyimide component A The polyimide A raw material component and / or the polymerization imidization reaction product of the raw material component (sometimes referred to as polyimide component A) and the polyimide B raw material component and / or the polymerization imidization reaction product of the raw material component ( A film formed of multi-component polyimide, which may be called polyimide component B),
  • the ratio of ratio E is E / E> 1. 005, and the finole obtained by random polymerization of all raw material components
  • the surface tension ⁇ of at least one film surface is I ⁇ —
  • the present invention provides a polyimide film formed of a multi-component polyimide containing fluorine atoms, the fluorine atom concentration ( ⁇ ) on the surface of at least one film measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) And the average fluorine atom concentration of the whole film
  • the present invention relates to a polyimide film characterized by being 3 to 3.
  • the present invention is a polyimide film formed of a multi-component polyimide containing fluorine atoms, the fluorine atom concentration ( ⁇ ) on the surface of at least one film measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Fluorine source on the film surface obtained by random polymerization of all ingredients
  • the ratio ( ⁇ / ⁇ ) to the child concentration ( ⁇ ) is 1 ⁇ ;! ⁇ 2 ⁇ 6, preferably 1.2 to 2 ⁇ 4
  • the present invention provides a polyimide film formed of a multi-component polyimide containing a key atom, the key atom concentration ( ⁇ ) on the surface of at least one film measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) And the surface of the film obtained by random polymerization of all raw material components
  • the polyimide film is characterized in that the ratio ( ⁇ / ⁇ ) to the child concentration ( ⁇ ) is 1 ⁇ ;
  • the present invention also relates to the polyimide film, wherein the film is an ultrathin film having a thickness of less than 10 m and 10 nm or more.
  • the present invention provides a raw material component of polyimide A and / or polymerization imidization of the raw material component
  • the reaction product is polyimide component A
  • the raw material component of polyimide B and / or the polymerization imidization reaction product of the raw material component is polyimide component B
  • the number average degree of polymerization of the polyimide component A is N and
  • Step 2 The mixed solution of the multicomponent polyimide is further subjected to a polymerization imidization reaction, and then (Step 3) the solvent is removed from the film-like material made of the multicomponent polyimide.
  • the present invention relates to a method for producing a polyimide film comprising a multi-component polyimide.
  • N and N are an unreacted tetracarboxylic acid component that is a polyimide raw material and dialysis.
  • the degree of polymerization of each component is calculated as 0.5.
  • the present invention relates to the solubility parameter SP of polyimide soot and the solubility parameter of polyimide B.
  • the present invention relates to the elastic modulus E of the polyimide A film and the elasticity of the polyimide B film.
  • the above-mentioned multi-component polyimide is characterized in that the ratio E / E to the ratio E is 1.05 or more.
  • the glass transition temperature Tg of polyimide A is the glass transition temperature of polyimide B.
  • Polyimide film composed of the above-mentioned multi-component polyimide, characterized by being 20 ° C higher than Tg.
  • the present invention relates to a method for producing rumm.
  • the present invention also relates to a method for producing a polyimide film comprising the above-described multicomponent polyimide, wherein the polyimide A contains a fluorine atom in the chemical structure.
  • the present invention also relates to a method for producing a polyimide film comprising the aforementioned multi-component polyimide, wherein polyimide B does not contain a fluorine atom in its chemical structure.
  • the present invention also relates to a method for producing a polyimide film comprising the above-mentioned multicomponent polyimide, wherein the polyimide B force tensile elongation at break is 4% or more.
  • the polyimide A of the present invention includes a chemical atom containing a silicon atom
  • the present invention relates to a method for producing a polyimide film made of multi-component polyimide.
  • the present invention also relates to the above-described method for producing a polyimide film, wherein the polyimide B does not contain a silicon atom in the chemical structure.
  • a polyimide film made of a multi-component polyimide can be obtained without causing macrophase separation.
  • This polyimide film is a film in which the properties of the film surface and the mechanical properties of the film are significantly modified compared to the polyimide film in which the raw material components are randomly bonded.
  • FIG. 1 is a graph for explaining a combination of NA and NB of the present invention.
  • FIG. 2 is a TEM image of a cross section of the polyimide film obtained in Example 1.
  • FIG. 3 is a TEM image of a cross section of the polyimide film obtained in Comparative Example 1.
  • FIG. 4 is a TEM image of a cross section of the polyimide film obtained in Comparative Example 4.
  • FIG. 5 is a TEM image of a cross section of the polyimide film obtained in Comparative Example 5.
  • FIG. 6 The result of analyzing the fluorine atoms in the depth direction of the film obtained by casting on a glass plate and drying in Example 6 by dSIMS.
  • FIG. 7 The result of analysis by dSIMS of the fluorine atoms in the depth direction of the film obtained by casting on a glass plate and drying in Comparative Example 6.
  • FIG. 8 FE-SEM image of the polyimide film cross section obtained in Example 1.
  • FIG. 9 FE-SEM image of the polyimide film cross section obtained in Comparative Example 1.
  • FIG. 10 is an FE-SEM image of a cross section of the polyimide film obtained in Example 10.
  • FIG. 11 is an FE-SEM image of a cross section of the polyimide film obtained in Comparative Example 10.
  • polyimide A has fluorine atoms in its chemical structure.
  • polyimide B is contained and does not contain a fluorine atom in the chemical structure!
  • polyimide component means a raw material component of polyimide (unreacted tetracarboxylic acid component, unreacted diamine component) and / or a polymerization imidization reaction of the raw material component. It consists of things.
  • the polymerized imidized product does not mean only a polymer having a high degree of polymerization. It includes monomers that are formed at the initial stage of the reaction when the raw material component of polyimide is polymerized imidized and oligomers with a low degree of polymerization.
  • the polymerized imidization reaction product is composed of a monomer (a tetraforce rubonic acid component and a diamine component are imidized by a total of two molecules each) and / or a polymer (a tetracarboxylic acid component and a diamine component). It consists of a total of 3 molecules or more and imidization reaction).
  • the degree of polymerization of the polymerization imidization reaction product depends on the number of repeating units of the polyimide contained therein. That is, the degree of polymerization of the monomer is 1, and the degree of polymerization of the polymer is> 1.
  • the polymerization degree of the raw material component of polyimide is defined as 0.5 because it has no repeating unit.
  • the number average degree of polymerization is calculated from the degree of polymerization defined above.
  • Polyimide component A comprises a raw material component of polyimide A (unreacted tetracarboxylic acid component, unreacted diamine component) and / or a polymerization imidization reaction product of the raw material component.
  • the polyimide component B comprises a raw material component of polyimide B (unreacted tetracarboxylic acid component, unreacted diamine component) and / or a polymerization imidization reaction product of the raw material component.
  • Polyimide component A and polyimide component B were both mixed in the state of an unreacted tetracarboxylic acid component and a diamine component (the degree of polymerization was not higher and the deviation was 0.5) to cause a polymerization imidization reaction.
  • a polyimide composed mainly of a random copolymer in which both components are extremely random and bonded is formed.
  • the polyimide obtained by the polymerization imidization reaction is regarded as a polyimide in which all polyimide raw materials (all raw material components) are randomly polymerized.
  • macrophase separation means that different types of polyimide are phase-separated and a macroscopic phase separation structure is formed that includes different domains with a maximum diameter of 0.1 m or more, often 1 ⁇ m or more.
  • the macro phase separation structure is observed in the TEM image as a heterogeneous domain with a clear interface by observing a transmission electron microscope (hereinafter sometimes referred to as TEM) image.
  • TEM transmission electron microscope
  • the polyimide film of the present invention does not cause macro phase separation.
  • the absence of macrophase separation means that there are no domains with a maximum diameter of 1 m or more, preferably no domains with a maximum diameter of 0.1 m or more.
  • the polyimide film of the present invention has no turbidity observed visually.
  • the haze value can be used as a measure of turbidity. In the polyimide film of the present invention, this haze value is preferably less than 50%, more preferably 30% or less, particularly 4% or less.
  • the production method of the present invention is a production method for producing a polyimide film by a method such as a solution casting method using the mixed solution of the above-mentioned multicomponent polyimides, and between different kinds of polyimides in the process of drying and removing the solvent. It is characterized in that a surface layer containing more fluorine atom-containing polyimide is formed by phase separation when viewed along the cross-sectional direction of the film (direction perpendicular to the film surface).
  • the phase separation between different types of polyimide is performed in the process of drying and removing the solvent, it is appropriate that the mixed solution force of the multi-component polyimide is at least uniformly dissolved by visual observation.
  • a solution in which a mixed solution of polyimide undergoes phase separation is not suitable for the production method of the present invention! /.
  • a more preferable aspect is that a mixed solution of a multi-component polyimide containing a predetermined degree of polymerization and a block copolymer is prepared, and a solution casting method is performed using the mixed solution of the multi-component polyimide.
  • a manufacturing method which manufactures a polyimide film by methods, such as.
  • Such a mixed solution of multi-component polyimide is cast on a substrate to form a coating film (film-like product)
  • a coating film film-like product
  • a more preferred embodiment of the present invention is a method for producing a polyimide film comprising a multi-component polyimide, wherein different types of polyimide are used so that microphase separation occurs between different types of polyimide and the phase separation does not lead to macrophase separation.
  • a method for producing a polyimide film comprising a multi-component polyimide of the present invention includes, for example, a polyimide A containing a raw material component of polyimide A containing a fluorine atom in its chemical structure and / or a polymerization imidization reaction product of the raw material component,
  • the number average degree of polymerization of the polyimide component A is N.
  • the raw material component of imide B and / or the polymerization imidization reaction product of the raw material component is defined as polyimide component B, and the number average polymerization degree of the polyimide component B is defined as N.
  • Step 2 The mixed solution of the multi-component polyimide is further subjected to polymerization imidization reaction
  • Step 3 Molding the mixed solution of the multi-component polyimide into a film
  • Step 4 Solvent is dried from a film-like product made of a mixed solution of molded multi-component polyimide. Dry dry
  • Step 1 a polyimide component A and a polyimide component B are mixed in a combination in which N and N satisfy Formula 1 below to prepare a mixed solution of component polyimide.
  • the polyimide A containing a fluorine atom in the chemical structure is one in which at least one of a tetracarboxylic acid component and a diamine component, which are raw material components, contains a fluorine atom.
  • the tetracarboxylic acid component containing a fluorine atom that forms polyimide A is not particularly limited, but 2, 2 bis (3,4 dicarboxyphenenole) hexafluoropropan, 2, 2, 1bis (trifluoromethyl) 1, 4, 4, 5, 5, 5, monobiphenyltetracarboxylic acid, 4, 4 '(hexafluorotrimethylene) -diphthalic acid, 4, 4' (o (Cutafluorotetramethylene) -diphthalic acid, and their dianhydrides and their esterified compounds.
  • 2,2 bis (3,4 dicarboxyphenyl) hexafluoropropane, its dianhydride (hereinafter sometimes abbreviated as 6FDA), and its esterified product are preferred.
  • the diamine component containing a fluorine atom constituting polyimide A is not particularly limited, but 2, 2 bis (4-aminophenol) hexafluoropropane, 2, 2, 1 bis ( Trifluoromethyl) 4, 4 'diaminobiphenyl, 2, 2 bis [4— (4 aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane, 2-trifluoromethyl-p-phenylenediamine, etc. .
  • raw material component that forms polyimide A may be a main component (50 mol% or more, usually 55 mol% or more) of a raw material component containing a fluorine atom that is a tetracarboxylic acid component or a diamine component. It is suitable.
  • the diamine component to be combined when the main component is a tetracarboxylic acid component containing a fluorine atom that forms polyimide A is an aromatic diamine or aliphatic diamine used in known polyimides. Min can be preferably used.
  • p-phenylenediamine, m-phenylenediamine hereinafter sometimes abbreviated as MPD
  • 4, 4′-diaminodiphenyl ether hereinafter sometimes abbreviated as DADE
  • DADE 4, 4 '-Diaminodiphenylmethane, 3, 3'dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3 ', 5,5'-tetramethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3, -dichloro-4,4'- Diaminodiphenylmethane, dimethyl-3,7-diaminodibenzothiophene 5,5-dioxide (hereinafter sometimes abbreviated as TSN.
  • TSN is 2,8 dimethinole 3,7 diaminodibenzothiophene. 5, 5 Dioxides as main components and isomers with different methyl groups 2, 6 Dimethyl 3, 7 Diaminodibenzothiophene 5, 5-Dioxide, 4, 6-Dimethyl 3, 7-Diaminodibenzozothiophene 5, 6 5) Dioxide, etc.), 2, 2 Bis [4— (4 aminophenoxy) phenol] propane, 3,3, -dihydroxy 4, 4'-diaminodiphenol, 3, 3'-dicarboxy 4, 4 ' -Diaminodiphenyl, 3,3'-dicarboxy-4,4, -diaminodiphenylmethane, 3,3 ', 5,5, -tetrachloro-4,4'-diaminodiphenyl, diaminonaphthalene, 2,4 dimethyl-m-phenol Direndiamine, 3,5 diaminobenzoic acid (hereinafter sometimes abbreviated as DABA
  • Aromatic diamines such as (4-aminophenoxy) benzene and 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene are preferred.
  • the tetracarboxylic acid component combined with the diamine component containing a fluorine atom forming polyimide A is not particularly limited, but pyromellitic acid, benzophenone tetracarboxylic acid, naphthalene tetracarboxylic acid, Bis (dicarboxyphenyl) ether, bis (dicarboxyphenyl) sulfone, 2,2 bis (dicarboxyphenyl) propane, 2,3,3 ', 4'biphenyltetracarboxylic acid, 2, 2 It is possible to list '3,3,1-biphenyltetracarboxylic acid, 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid, their dianhydrides, and their esterified compounds. In particular, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (hereinafter sometimes abbreviated as sBPDA) is preferable
  • film force consisting of polyimide B obtained is tensile A strength of lOOMPa or more, preferably 150 MPa or more, and a tensile elongation at break of 10% or more, preferably 15% or more is suitably used.
  • Polyimides that contain fluorine atoms in their chemical structure have relatively low mechanical strength. Therefore, in the monomer component that forms polyimide B, both the tetracarboxylic acid component and the diamine component contain at least a fluorine atom as the main component. It is preferable not to contain it, preferably not to contain any fluorine atom, because the resulting polyimide film has excellent mechanical properties.
  • the tetracarboxylic acid component of polyimide B is not particularly limited, but pyromellitic acid, benzophenone tetracarboxylic acid, naphthalene tetracarboxylic acid, bis (dicarboxyphenenole) etherole, bis (di Carboxyphenyl) sulfone, 2,2-bis (dicarboxyphenyl) propane, 2, 3, 3 ', 4' biphenyl tetracarboxylic acid, 2, 2 '3, 3, monobiphenyl tetracarboxylic acid 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic acid, dihydrates thereof, and esterified products thereof.
  • 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride is preferred.
  • tetracarboxylic acid components may be used alone, or two or more different mixtures may be used. Further, the mixture may contain a small amount of a fluorine atom-containing tetracarboxylic acid component.
  • s BPDAl mole part may be used in combination with 0.3F part mole or less 6FDA.
  • the diamine component of the polyimide B the diamine exemplified in the description of the raw material components constituting the polyimide A can be suitably used.
  • step 1 of the production method of the present invention the number average degree of polymerization N and N satisfying formula 2 are preferred.
  • Polyimide component A composed of a raw material component of polyimide A containing elementary atoms and / or a polyimide component A composed of a polymerization imidization reaction product of the raw material component, and a polyimide component composed of a raw material component of polyimide B and / or a polymerization imidization reaction product of the raw material component
  • a mixed solution of multi-component polyimide by mixing with B.
  • the range of combinations of N and N that satisfy Equation 1 and Equation 2 is explained using the graph in Figure 1.
  • the lower area (shown as the shaded area).
  • the raw material component of polyimide unreacted The degree of polymerization of the tetracarboxylic acid component and the unreacted diamine component is defined as 0.5.
  • N is naturally greater than 0.5.
  • step 2 the mixed solution of the multi-component polyimide is further subjected to a polymerization imidization reaction.
  • the polyimide component A and the polyimide component B are further subjected to a polymerization imidization reaction, and in addition to the polymer composed of at least the polyimide component A and the polymer composed of the polyimide component B, the polyimide component A and A mixture of multi-component polyimides containing a di- or multi-block copolymer bonded to the ends of polyimide component B at the ends of each other and having an appropriate degree of polymerization can be obtained.
  • the diblock copolymer refers to a copolymer in which a block composed of a polyimide component ⁇ and a polyimide component ⁇ force are bonded to each other at the ends of each other! /, Les,
  • the multi-block copolymer is a copolymer in which one or more of the two types of blocks are further bonded to the end of the diblock copolymer.
  • Step 1 a mixed solution of multi-component polyimide consisting of a combination of N and N in the A region of Fig. 1 is prepared.
  • step 2 When prepared and further polymerized imidization reaction in step 2, when the average of the resulting polymer is seen, the block consisting only of polyimide component A and the block consisting only of polyimide component B are not formed, polyimide component A and polyimide component The randomness with B averaged is extremely high! / Copolymer (random copolyimide) force, power to obtain S
  • step 1 a mixed solution of multi-component polyimide comprising a combination of N and N in the B region of FIG.
  • Step 2 If it is prepared and the polymerization imidization reaction is further carried out in Step 2, it may not be possible to obtain a mixed liquid of a multi-component polyimide containing a block copolymer, but the degree of polymerization increases, The repulsive interaction is large and macrophase separation is likely to occur. For this reason, in the region of FIG. 1B, macrophase separation is likely to occur, and the effect of the present invention of modifying the surface by increasing the fluorine atom concentration on the surface of the polyimide film can be achieved, but the in-plane direction of the film (the surface of the film) When it is viewed along the direction parallel to the surface), the macro effect of the polyimide composition is likely to occur. There is power S.
  • polyimide component A In addition to the polymer composed of polyimide component A and the polymer composed of polyimide component B, it also contains a di- or multi-block copolymer having a block in which polyimide component A and polyimide component B are bonded to each other. In addition, it is possible to obtain a mixed liquid of multi-component polyimide having an appropriate degree of polymerization.
  • This multi-component polyimide can suppress macro phase separation due to repulsive interaction, and enables controlled phase separation that should be called micro phase separation.
  • step 1 of the present invention the number average degree of polymerization N and N satisfying the above formula 1 or 2 are calculated.
  • Each of the polyimide A raw material component containing a fluorine atom in the chemical structure and / or polyimide component A composed of a polymerization imidization reaction product of the raw material component, and the raw material component of polyimide B and / or the raw material component This is a step of preparing a mixed solution of multi-component polyimide by mixing polyimide component B made of a polymerization imidization reaction product.
  • the specific method of this step is not particularly limited as long as a mixed solution of the multi-component polyimide can be obtained! /.
  • the raw material component of polyimide A and the raw material component of polyimide B are prepared independently by polymerization imidization reaction as necessary, and then mixed uniformly to obtain a mixed solution of multi-component polyimide. You can also.
  • the mixed solution of the multi-component polyimide in Step 1 is one of the polyimide components is a raw material component (unreacted tetracarboxylic acid component, unreacted diamine component)
  • the raw material component of one polyimide component is A solution obtained by polymerization imidization reaction is prepared so as to have a predetermined number average degree of polymerization, and an unreacted tetracarboxylic acid component and a diamine component, which are the other polyimide components, may be added to the solution in the following step!
  • Step 1 first, the raw material component forming polyimide B is subjected to a polymerization imidization reaction in a polar solvent to obtain an appropriate polymerization degree.
  • a method of preparing a mixed solution of multi-component polyimide by adding polyimide B to the raw material component forming polyimide A is advantageous.
  • the polymerization imidization reaction for obtaining polyimide will be described.
  • a tetracarboxylic acid component and a diamine component in a polar solvent are mixed at a predetermined composition ratio in a temperature range of 120 ° C or higher, preferably 160 ° C or higher, and preferably lower than the boiling point of the solvent used. It is preferably carried out by forming a polyamic acid and imidizing it by carrying out a dehydration cyclization reaction. Lower reaction temperatures may be employed to achieve a predetermined degree of polymerization. If the amidic acid bond remains, the blocking property of the polyimide may be impaired by the exchange reaction. Therefore, it is preferable that the imidization rate is at least 40% in the polymerization imidization reaction, and the imidization is substantially completed. It ’s better to let it go.
  • a polyimide having a relatively high molecular weight (large number average degree of polymerization) can be synthesized by reacting with the composition ratio of the tetracarboxylic acid component and the diamine component close to each other.
  • the tetracarboxylic acid component 1 monolayer W has a diamine component strength of 0.95—0.99 monolayer (or 1.005—1.05 monolayer). ⁇ ⁇
  • it is preferable to prepare a polyimide component having a relatively high molecular weight by reacting with a thread in the range of 0.98 to 0.995 monolayer (or 1.005-1.02 monolayer). Better!/,.
  • the number average molecular weight is about 40,000 to 50,000 (number average degree of polymerization is 70 to 90 Degree of polyimide) can be synthesized.
  • a relatively low molecular weight (number average polymerization degree). Can be prepared.
  • the mixed solution of the multi-component polyimide obtained in Step 1 has a composition ratio of the total number of moles of diamine component to the total number of moles of tetracarboxylic acid component ((total number of moles of diamine component) / (tetra force norlevonic acid component) No. of spicy monolayers)) Force 0.95—0.99 or (or 1. 01—1.05 monolayer ⁇ more preferably 0.9.96—0.99 or 1.015—1.04 monolayer range
  • the ability to be inside is preferable because the number average molecular weight and solution viscosity of the mixed solution of the multi-component polyimide obtained as a result of Step 2 are suitable.
  • Step 2 of the present invention includes N 2 and N 2 satisfying Equation 2 obtained in Step 1, preferably Equation 1.
  • a mixed solution of a multi-component polyimide composed of a combination polyimide A component and polyimide B component is further polymerized and imidized to add at least a polymer composed of polyimide component A and a polymer composed of polyimide component B.
  • This is a process for obtaining a mixed liquid of multi-component polyimide containing a di- or multi-block copolymer in which polyimide component A and polyimide component B are bonded at the ends of each other and having an appropriate degree of polymerization. .
  • Step 2 of the present invention is characterized in that the mixed solution of the multi-component polyimide obtained in Step 1 is further subjected to a polymerization imidization reaction, and the above-described polymerization imidation reaction method can be suitably employed. .
  • the mixed solution of the multi-component polyimide obtained as a result of Step 1 and Step 2 is clearly turbid in appearance, a uniform polyimide film cannot be obtained. Therefore, in the mixed solution of the multicomponent polyimide in the above step 1 and step 2, a polar solvent that uniformly dissolves the multicomponent polyimide is used.
  • homogeneously dissolved means a state in which no macrophase-separated domain having a size enough to scatter visible light exists in the solution, and there is no turbidity in appearance. There may be microphase-separated domains that do not scatter visible light! /, And are not required to be uniform at the molecular chain level.
  • the polymerization imidization reaction in step 2 of the present invention is not particularly limited as long as it can form a di- or multi-block copolymer in which polyimide component A and polyimide component B are bonded to each other at their ends. What! / Usually, if the polymerization imidization reaction is carried out until the number average molecular weight of the multi-component polyimide mixed solution is preferably 2 times or more, more preferably 5 times or more, a di- or multi-block copolymer can be suitably formed. .
  • the number average degree of polymerization of the mixed solution of multicomponent polyimide obtained by the polymerization imidation reaction in step 2 is 20 to 1000, preferably 20 to 500, more preferably 30 to 200 force S.
  • the number average polymerization degree is too low, the solution viscosity of the mixed solution is too low, making Step 3 difficult, and the mechanical strength of the resulting polyimide film is lowered, which is not preferable. If the number average degree of polymerization is too high, macrophase separation becomes easy, and the viscosity of the solution becomes too high, which makes step 3 difficult, which is not preferable.
  • the solution viscosity (rotational viscosity) of the mixed solution of the multi-component polyimide obtained in Step 2 is a characteristic required for making the solution into a predetermined film-like product and further stabilizing the shape.
  • the solution viscosity of the mixed solution of the multi-component polyimide is preferably 20 to 17000 poise at 100 ° C., preferably ⁇ (100 to 15,000 poise, particularly 200 to 10,000).
  • the number average polymerization degree and the suitable solution viscosity of the suitable mixed solution of the multicomponent polyimide are determined by the total amount of the diamine component relative to the total number of moles of the tetracarboxylic acid component in the mixed solution of the multicomponent polyimide obtained in Step 1.
  • the composition ratio of the number of moles ((total number of moles of diamine component) / (number of spicy monoles of the tetracarboxylic acid component)) is preferably 0.95—0.99 or (or 1.01—1.05 monolayers) (It can be easily obtained by the polymerization imidation reaction in Step 2 within the range of 0.996 to 0.99 or 1. 015-1.04 mole parts.
  • the polymer concentration of the mixed solution of the multi-component polyimide in Step 1 and Step 2 is usually 5 to
  • step 3 of the present invention the mixed solution of the multi-component polyimide obtained in step 2 is formed into a film. It is the process of shape
  • This process may be performed by any method as long as a mixed solution of multi-component polyimide can be formed into a film! /, But, for example, a method of casting a solution on a substrate to form a coating film may be used.
  • a method may be used in which a solution is formed into a film by simply extruding from a predetermined slit width without using a material. If the substrate is not used, in some cases, the extruded film-like material needs to have a self-supporting property, so it is necessary to prepare the solution with a high viscosity.
  • a solution is cast on the substrate to form a coating film, and then a part of the solvent is dried and removed, and the film is peeled off from the substrate when it has self-supporting properties. It doesn't matter.
  • Step 4 of the present invention is a step of obtaining a polyimide film by drying and removing the solvent from the film-like material comprising the mixed solution of the multicomponent polyimide formed in Step 3.
  • the pressure and temperature conditions normally used for drying and removing the solvent of the polyimide solution can be suitably employed.
  • the heat treatment may be suddenly performed at a high temperature to raise the temperature to the maximum heat treatment temperature, but after the solvent is dried and removed at a relatively low temperature of 140 ° C or lower, the maximum heat treatment temperature is You can raise the temperature to Maximum heat treatment temperature is 200-600.
  • C Preferably 250-550.
  • this heat treatment may be performed in an inert atmosphere such as in nitrogen gas. Further, when the solvent is removed by drying, a reduced pressure state may be used to promote the drying removal.
  • the di- or multi-block copolymer in which the polyimide component A and the polyimide component B are bonded to each other end when the phase separation is performed in Step 4 along with the dry removal of the multi-component polyimide and the solvent Is composed of a polyimide component A that functions as a kind of surfactant of a polymer composed of polyimide component A and a polymer composed of polyimide component B, or in other words.
  • the di- or multi-block copolymer is distributed at the interface between the domain and the domain composed of polyimide component B, thereby blocking repulsive interaction between different domains, suppressing macro phase separation, and desirable micro phase separation.
  • a fluorine atom-containing polyimide is usually more soluble than a polyimide that does not contain a fluorine atom, it is considered that the fluorine atom-containing polyimide hardly deposits on the surface layer of the polyimide film.
  • element-containing polyimide has low surface free energy, it can be thermodynamically distributed more on the film surface, thereby reducing the enthalpy on the film surface.
  • Step 4 of the present invention it can be presumed that the higher proportion of fluorine-containing polyimide is present in the surface layer of the polyimide film for this thermodynamic reason!
  • One aspect of the polyimide film obtained by the present invention is a polyimide film obtained from a multi-component polyimide containing a fluorine atom-containing polyimide and having a higher proportion of fluorine-containing polyimide in the film surface layer. It is. The proportion of each polyimide contained varies depending on the portion in the thickness direction, which means that the surface of the film has an inclined structure.
  • Such a tilted structure can be obtained using dynamic secondary ion mass spectrometry (hereinafter sometimes abbreviated as dSI MS).
  • dSI MS dynamic secondary ion mass spectrometry
  • This method irradiates the film surface with 02 + ions, performs sputter etching of the film, and performs mass direction analysis of the secondary ions sputtered at each etching depth. How to do it.
  • a mixed solution of a multi-component polyimide containing a di- or multi-block copolymer produced by the production method of the present invention and having an appropriate degree of polymerization is cast on a glass plate to form a coating film, and then subjected to the subsequent recording.
  • Figure 6 shows the results of a depth analysis of the fluorine concentration from the film surface to the inside, using the Atomica dynamic SIMS4000.
  • Depth profile of fluorine atom distribution measured by irradiating the sample surface with 02 + ions at a current of 15 ⁇ / m 2.
  • the horizontal axis in the figure represents a deuterated polystyrene cover layer with a known thickness on the sample surface.
  • the average etching rate is calculated from the time required for sputter-etching, and the time for which the sample is subjected to the star etching is converted into the depth from the sample surface.
  • a region with a high fluorine concentration is observed at a depth of about 50 nm from the surface with respect to the value of the fluorine concentration inside the film at a depth of 150 nm or less from the surface.
  • a random copolymerized polyimide solution was prepared by an ordinary polymerization imidization method using the same raw material component composition as the total raw material component composition of the multicomponent polyimide containing the fluorine atom-containing polyimide, and the polyimide solution was made into glass. Cast the film on the plate and then form a coating!
  • Fig. 7 shows the same analysis results for the polyimide film obtained by drying and removal. Here, no large gradient structure is observed in the fluorine concentration distribution near the film surface.
  • a random copolymerized polyimide solution was prepared by an ordinary polymerization imidization method using the same raw material component composition as that of the multi-component polyimide containing the fluorine-containing polyimide, and the polyimide solution was prepared from the polyimide solution.
  • the fluorine atom concentration ratio ⁇ / f is about 1.0.
  • the polyimide film of the present invention contains more fluorine atom-containing polyimide in the surface layer, the fluorine atom concentration ⁇ on at least one film surface measured by X-ray photoelectron spectroscopy and the average of the entire film Ratio of fluorine atom concentration of f to ⁇ / f is more than 1.3
  • the polyimide film of the present invention is a film obtained by random polymerization of fluorine atom concentration ⁇ on at least one film surface measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and all raw material components.
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • the ratio ( ⁇ / ⁇ ) with the fluorine atom concentration ⁇ on the surface of the film is 1.;! ⁇ 2.6, preferably
  • the polyimide film of the present invention has a controlled surface tension. That is, the fluorine atom-containing polyimide is present in a larger proportion in the surface layer than the polyimide in which all the polyimide raw material components forming the film are randomly bonded. For this reason, the film surface characteristics are more influenced by the fluorine atom-containing polyimide. As one of the results, the surface tension of the film surface can be suitably controlled.
  • the polyimide A does not have a polar group or at least does not have a polar group having high hydrophilicity, and in this case, the surface of the polyimide film surface Tensile force S and all polyimide raw material components forming the film are preferably 10% or more lower than the surface tension of the polyimide film bonded to random.
  • Another embodiment is a case where polyimide A has a polar group, particularly hydrophilicity! /, And has a polar group, in this case, all the polyimide forming the surface tension force film on the surface of the polyimide film.
  • the surface tension of the polyimide film with the raw material components randomly bonded is preferably 10% or higher.
  • the polar group is not particularly limited to those having high hydrophilicity as described above, For example, COOH-OH, -S03 H S03 NH4 NHR1 NR2 R3 (where Rl R2 R3 is independently an alkyl group or an aryl group), or an alkyl group containing these substituents, or Use the power S to lift the aryl group and the like particularly well.
  • the property of the polyimide film is improved by providing a phase separation state that can be referred to as microphase separation in the film by imparting an appropriate block property to the molecular structure (chain structure) of the multi-component polyimide. Therefore, as long as polyimide A and polyimide B are composed of different repeating units (incompatible with each other), the chemical structure is not limited to multi-component polyimides containing fluorine atoms.
  • the present invention can also be suitably applied to a multi-component polyimide containing a key atom instead of a fluorine atom.
  • the present invention provides a combination of multi-component polyimides that do not contain fluorine atoms or silicon atoms in the chemical structure. If different mechanical properties characterized by the glass transition temperature and the like are used, it can be suitably applied.
  • polyimide A contains a fluorine atom in its chemical structure
  • polyimide B does not contain a fluorine atom in its chemical structure. If it is a thing, it will be established!
  • the present invention relates to the solubility parameter SP of polyimide A and the solubility parameter of polyimide B.
  • the glass transition temperature Tg of do A and the glass transition temperature Tg of polyimide B are identical.
  • the absolute value of the difference between I Tg — Tg I is 20 ° C or higher, preferably 24 300 ° C.
  • the solubility parameter is a measure of the compatibility of each polyimide. The smaller the solubility parameter difference between polyimide A and polyimide B, the higher the compatibility between polyimide A and polyimide B. The greater the difference in solubility parameter, the lower the compatibility between polyimide A and polyimide B. .
  • the solubility parameter of polyimide is determined by the method of Fedors (Ref: RF Fedors, Pol ym. Eng. Sci. 14 (1974) 147), van Krevelen et al. heir Estimation and Correlation with Chemical Structure, 2nd ed., Elsevier, NY (1990)).
  • the absolute value of the difference between the solubility parameter SP of polyimide A and polyimide B is the absolute value of the difference between the solubility parameter SP of polyimide A and polyimide B
  • I SP-SP I is 0.5 MPa 1/2 or more, preferably 5 MPa a 1/2 or less, more preferably
  • the elastic modulus E of the polyimide A film and the elasticity of the polyimide B film are identical to the elastic modulus E of the polyimide A film and the elasticity of the polyimide B film.
  • the ratio E / E to the rate E is 1.05 or more, preferably 400 or less, more preferably 1.08.
  • the elastic modulus is a temperature-dependent force, and the above ratio E / E is used for the film.
  • a temperature usually a value at room temperature, is preferably used.
  • the glass transition temperature Tg of polyimide A and the glass transition temperature of polyimide B are identical to the present invention.
  • the absolute value I Tg — Tg I of the difference from Tg is 20 ° C or more, preferably 300 ° C or less.
  • the elastic modulus is lower than that of polyimide B !, and the glass transition temperature Tg of polyimide A is
  • the glass transition temperature Tg is 20 ° C or higher, particularly 24 to 300 ° C lower.
  • the estimated value by the physical property estimation method such as atomic group contribution method can be used instead.
  • the physical property estimation method such as atomic group contribution method.
  • Bicerano's method see: J. Bicerano, Prediction of Polymer Properties, 3rd ed., Marcel Dekker, NY (2002)) can be used to estimate the glass transition temperature.
  • the method for producing a polyimide film comprising the multicomponent polyimide of the present invention is not limited to the multicomponent polyimide containing a fluorine atom in the chemical structure.
  • a multi-component polyimide containing a silicon atom instead of a fluorine atom can also be suitably applied. Also, even if polyimide A has a chemical structure that does not contain fluorine atoms or silicon atoms! /, A combination of multi-component polyimide, the repeating unit is different, and the compatibility between polyimide A and polyimide B is low. In addition, it can be suitably applied when using materials having different mechanical properties characterized by elastic modulus, glass transition temperature, and the like.
  • Absolute value of difference from P I SP-SP I is 0.5 MPa 1/2 or more, preferably 5 MPa 1/2 or less,
  • the elastic modulus E and the polyimide of the polyimide A film More preferably, in the case of 0.6 to 5 MPa 1/2 , the elastic modulus E and the polyimide of the polyimide A film
  • the glass transition temperature Tg of polyimide ⁇ and polyimide B is 1 ⁇ 08 ⁇ 400, the glass transition temperature Tg of polyimide ⁇ and polyimide B
  • the raw material component of polyimide A and / or the polymerization imidization reaction product of the raw material component is polyimide component A
  • the number average degree of polymerization of the polyimide component A is N
  • the raw material component and / or the polymerization imidization reaction product of the raw material component is polyimide component B, and polyimide A and polyimide B are as described above,
  • the mixed solution of the multicomponent polyimide is further polymerized and imidized, and then (Step 3) the polyimide film of the present invention is suitably obtained by removing the solvent from the film-like material comprising the multicomponent polyimide.
  • the polyimide A contains a fluorine atom in the chemical structure, preferably the polyimide B does not contain a fluorine atom in the chemical structure, and more preferably the polyimide B has a tensile elongation at break. 4% or more, preferably 10% or more, more preferably 10 to 100%.
  • the proportion of the polyimide A component in the multi-component polyimide is preferably 15 to 85% by weight, more preferably 20 to 80% by weight.
  • the polyimide A may contain a chemical atom in the chemical structure, and preferably the polyimide B may contain no chemical atom in the chemical structure.
  • the polyimide A containing a chemical atom in the chemical structure is not particularly limited.
  • ⁇ , ⁇ bis (2-aminoethyl) polydimethyl siloxane which is a diamine containing kaine, ⁇ , ⁇ -bis.
  • tetracarboxylic acid components pyromellitic acid, benzophenone tetracarboxylic acid, naphthalene tetracar Acid, bis (dicarboxyphenyl) ether, bis (dicarboxyphenyl) sulfone, 2,2 bis (dicarboxyphenyl) propane, 2,3,3 ', 4'-biphenyltetracarboxylic Acid, 2, 2 '3, 3, monobiphenyl tetracarboxylic acid, 3, 3', 4, 4, -biphenyl tetracarboxylic acid, their dianhydrides, and their esterified products
  • Examples of the copolymerized imidized product can be given.
  • the polyimids KA and B may not contain a fluorine atom or a key atom in the chemical structure. That is, in the present invention, the tetracarboxylic acid component and the diamine component have different repeating units and have low compatibility with each other, and the mechanical properties characterized by the elastic modulus and the glass transition temperature, etc. As long as it is a combination of multi-component polyimides having different values, those employed in conventionally known polyimides can be suitably used.
  • the glass transition temperature Tg of the polyimide A is the glass transition temperature T of the polyimide B.
  • the polyimide film of the present invention suitably obtained by the method for producing a polyimide film comprising the multicomponent polyimide of the present invention has the following features.
  • BAI is 0 ⁇ 5 MPa 1/2 or more, preferably from 0 ⁇ 6 ⁇ 5MPa 1/2, shall apply a film formed of polyimide components comprising a polyimide component A and the polyimide component B,
  • E / E force 1.05 or more, preferably 1.08 ⁇ 400, polyimide component A and polyimide composition
  • a film formed of a multi-component polyimide comprising:
  • the rate E is E / E> 1. 005, preferably 1. 01 ⁇ E / E ⁇ 1.5, and the film
  • the rate E is E / E> 1. 005, preferably 1. 01 ⁇ E / E ⁇ 1.5, and the film has rand rand
  • the ratio ( ⁇ / f) to the fluorine atom concentration (f) is 1.3 to 3, preferably
  • polyimide film made of multi-component polyimide containing fluorine atoms, and randomly polymerizes the fluorine atom concentration ( ⁇ ) on the surface of at least one film measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and all raw material components. Fluorine atom concentration on the film surface ( ⁇ )
  • Ratio ( ⁇ / ⁇ ) is 1 ⁇ ;! ⁇ 4, preferably 1 ⁇ 2 ⁇ 3 ⁇ 4
  • the polyimide film of the present invention is obtained by modifying not only the film surface properties but also the mechanical properties of the film. This is thought to be the result of controlling the spatial distribution and aggregation state of each polyimide component on and inside the polyimide film. That is, the polyimide film of the present invention measures on the FE-SEM image the diameter of the fine particles indicated by the morphology of the fracture surface, or the cross-sectional diameter in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the minute branches. When the average value is the characteristic size ⁇ of the aggregate structure, the ⁇ force is preferably ⁇ 0 nm or less.
  • the solubility parameter of polyimide and the surface tension of the film were measured (determined) as follows.
  • Method for measuring the surface tension of the film Using various test mixtures with different surface tensions, measure the contact angle ( ⁇ ) of these droplets formed on the film at 23 ° C. Then, from the Zisman plot in which cos ⁇ is plotted against the surface tension of various test liquid mixtures, the surface tension (critical surface tension) that becomes cos ⁇ force by the outer shell is obtained, and the value of this critical surface tension is calculated. Using.
  • the random copolymer is a mixture of all raw material components of polyimide A and polyimide B (unreacted tetracarboxylic acid component and diamine component) which are simultaneously mixed and subjected to a polymerization imidization reaction (random polymerization). Is a multi-component polyimide obtained by
  • the surface tension ⁇ of the random copolymer film is the same as the run amount with the same amount of the third component added.
  • the elastic modulus of the polyimide film was measured as follows.
  • Elastic modulus of polyimide film Specimen film conditioned in an atmosphere of temperature 23 ° C and relative humidity 50% is subjected to a tensile test at a strain rate of 50% / min. Used as.
  • the elastic modulus E of the film made of random copolymer is a random value obtained by adding the same amount of the third component.
  • the elastic modulus of a film made of a copolymer is the elastic modulus of a film made of a copolymer.
  • the ratio of the polyimide A component and the polyimide B component in the polyimide film according to the present invention is the weight W of the polyimide A component and the weight of the polyimide B component in the polyimide film.
  • Value power is preferably 15 to 85%, more preferably 20 to 80%. If the amount of the polyimide A component is less than the above range, it is not preferable because the effect of improving the physical properties by the polyimide A component cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if the amount of the polyimide A component is larger than the above range, the effect of improving the physical properties by the polyimide B component cannot be obtained. [0099] Any of the polyimide films of the present invention may be an ultra-thin vinylome having a film thickness of less than 10 m and lOnm or more! /.
  • the degree of polymerization is determined in advance by, for example, examining the correspondence between the number average degree of polymerization and the solution viscosity by measuring the imidization rate by gel permeation chromatography (GPC) or infrared spectroscopy. It is possible to know the number average degree of polymerization by measuring the solution viscosity.
  • GPC gel permeation chromatography
  • the imidization rate was 90% or more, the GPC measurement method was used.
  • the imidization rate was less than 90%, the imidation rate measurement method using infrared spectroscopy was used.
  • GPC measurement was performed as follows. Using an 800 series HPLC system manufactured by JASCO Corporation, one column is Shodex KD—806M, the column temperature is 40 ° C, and the detector is an intelligent UV-visible spectroscopic detector for unknown samples (absorption wavelength 350 nm) ), A differential refractometer (standard material is polyethylene glycol) was used for the standard material. The solvent used was an N-methyl-2-pyrrolidone solution containing 0.05 mol / L of lithium chloride and phosphoric acid, the solvent flow rate was 0.5 mL / min, and the sample concentration was about 0.1%. Data acquisition and data processing were performed using JASCO-JMBS / BORWIN.
  • the number average degree of polymerization N was determined by dividing the number average molecular weight Mn by the monomer unit molecular weight ⁇ m> averaged according to the charge ratio at the time of polymerization.
  • ⁇ m> ( ⁇ R1, i ml, i + ⁇ R2, j m2, j)-36
  • the imidation ratio was measured by infrared spectroscopy using Perkin Elma's Spectrum One, and the total reflection absorption measurement method Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR).
  • the absorbance of the absorption band was the peak intensity with the line connecting the valleys on both sides of the absorption band as the baseline.
  • the number average degree of polymerization N was further determined by the following formula.
  • N (l + r) / (2r (l -pl) + (l -r))
  • r is the composition ratio of the total number of moles of the diamine component to the total number of moles of the tetracarboxylic acid component of the polyimide, and when the diamine component is greater than the tetracarboxylic acid component, the reciprocal is taken (that is, in any case). r is 1 or less), pi is the imidization rate.
  • the proportion of the fluorine atom-containing polyimide present in the dense layer is lost by examining the fluorine atom concentration ⁇ on the surface of the dense layer by X-ray photoelectron spectroscopy (hereinafter sometimes abbreviated as XPS or ESCA). That power S.
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • the atomic concentration of the specific element j is Ni (the subscript indicates the type of element) and the number of atoms of each element that can be detected in the polyimide (hydrogen and helium atoms cannot be detected)
  • the number of atoms of a specific element j is represented by the following formula, where Nj is Nj.
  • Ni represents the sum of the number of atoms of all detectable elements contained in the polyimide.
  • the measurement of XPS is performed by irradiating the dense layer surface of the polyimide asymmetric film with X-rays, emitting electrons in each orbit of each element contained in the polyimide into vacuum, and releasing the emitted electrons (photoelectrons). This is done by measuring the photoelectron intensity (photoelectron spectrum) relative to kinetic energy.
  • monochromatic A1Ka rays from which X-ray components unnecessary for XPS are removed are preferably used as the X-rays to be irradiated in order to suppress damage to the polyimide surface.
  • the binding energy value is almost determined by the element and electron orbital, so in principle, all elements should be detectable if the energy of the irradiated X-ray is selected appropriately.
  • hydrogen and helium which have a small probability (photoionization cross section) that electrons in each orbit are excited by X-rays, cannot actually be observed.
  • the intensity Ij of photoelectrons emitted by X-ray irradiation from one orbit of a specific element j contained in polyimide is expressed by the following formula.
  • Nj is the number of atoms of element j per unit volume
  • 1 is the photoionization cross section for one shell of element j
  • ' is the electron emitted from one shell of element j as it travels through the polyimide.
  • Non-inverse scattering mean free path Aj 1 is the instrumental function for electrons emitted from one shell of element j
  • R is the surface roughness coefficient of the polyimide asymmetric film.
  • Aj 1 is a value determined from the apparatus and measurement conditions. Since the value of R disappears when the force-intensity ratio varies depending on the sample, it is not necessary to calculate the atomic concentration described later.
  • the atomic concentration of the specific element j contained in the polyimide was determined by the following formula using the measured photoelectron intensity Ij.
  • the relative sensitivity should be determined separately using a reference material with a known atomic concentration. You can.
  • the relative sensitivity Sj is a force that may use the relative sensitivity S'j provided by an XPS device manufacturer for convenience. In the present invention, it has a single composition, in other words, one kind of tetracarboxylic acid. Relative sensitivity was determined using a homopolyimide (atomic concentration known) consisting of a component and one diamine component.
  • the relative sensitivity Sj in determining the surface atomic concentration of the polyimide material is such that the surface atomic concentration ⁇ , i and the average atomic concentration fj force S when using a sample of homopolyimide with a single composition are the same.
  • a value obtained by correcting S′j was used. That is, the relative sensitivity Sj of the present invention is expressed by the following formula.
  • the relative sensitivity obtained by measuring the correction coefficient for each element and correcting with the correction coefficient was used.
  • the photoelectron intensity Ij was obtained from the photoelectron peak area for the photoelectron spectrum obtained as a result of XPS measurement.
  • the photoelectron peaks those relating to transitions having a relatively large photoionization cross section are preferably used.
  • a photoelectron peak relating to a transition in which the value of the photoionization cross section is higher than 10% of the value of the carbon Is orbital is preferably used.
  • the photoelectron peak from the Is orbital can be suitably used for fluorine.
  • the photoelectron spectrum also includes a background generated by inelastic scattering in the process of photoelectrons escaping from the sample into the vacuum. For this reason, for each photoelectron peak used to determine the atomic concentration, the remaining area obtained after subtracting the background was defined as Ij.
  • the polyimide asymmetric membrane is a hollow fiber
  • X-rays whose irradiation diameter is narrower than the hollow fiber diameter are used. Since the hollow fiber diameter is not less than 30 m and not less than about 100 m, an irradiation diameter of about 100 ⁇ ⁇ or less is preferably adopted, and further about 20 ⁇ is suitably adopted.
  • the thickness measured by XPS changes according to the photoelectron take-off angle (emission angle) ⁇ measured from the sample surface. 95% of the photoelectrons detected by XPS are emitted from the range of 3 j 1 sin ⁇ measured from the sample surface.
  • the value of ⁇ is not particularly limited as long as it can be measured, but 45 ° is preferably used.
  • the thickness to be analyzed is in the range of several nm from the sample surface. For this reason, the atomic concentration measured by XPS is the surface atomic concentration ⁇ , j in the range of a few nm from the surface.
  • the average atomic concentration fj for the element j contained in the multi-component polyimide forming the entire film is expressed by the following formula.
  • Nk is the total number of atoms that can be detected by X-ray photoelectron spectroscopy contained in monomer k.
  • monomer k is tetracarboxylic acid or its anhydride, it is eliminated as condensed water during polyimide polymerization.
  • Mk is the mole fraction of monomer k in the multi-component polyimide that formed the film
  • ⁇ ⁇ ⁇ is the sum for all monomers k contained in the multi-component polyimide.
  • the surface tension of the polyimide film is measured by using various test liquid mixtures having different surface tensions, forming these droplets on the film, and measuring the contact angle ( ⁇ ) of the droplets.
  • the relationship between the surface tension of the test liquid mixture and cos ⁇ , that is, the surface tension (critical surface tension) that becomes the cos ⁇ force from the Zisman plot was determined by the method of obtaining from the outer shell.
  • the measuring device used was a Cruz automatic contact angle meter DSA20.
  • the measurement temperature was 23 ° C.
  • the measurement surface was the surface exposed to the air during film formation, and the contact angle of each droplet was measured by placing a liquid mixture for wet tension testing (various liquid mixtures with different surface tensions) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. .
  • a liquid mixture for wet tension testing variant liquid mixtures with different surface tensions manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • the slope of a three-phase contact is obtained as a derivative of the curve equation at the reference line by fitting the complete contour of a stationary droplet with a general cone curve equation. Therefore, the method of determining the contact angle was used. First, the contact angle was measured 30 seconds after the test mixture was put on 5, i L.
  • the test mixture was further increased by 5 L, the contact angle was measured, and this was repeated until a total amount of 30 11 L was obtained. From the relationship between the appropriate amount of the test liquid mixture and the contact angle, the contact angle of 011 L was determined, and this was taken as the contact angle ( ⁇ ) of the test liquid mixture on the test film surface. Similarly, using various liquids with different surface tensions, the respective contact angles ( ⁇ ) on the film surface are obtained, and the relationship between the surface tension of the test liquid mixture and cos ⁇ , that is, the surface tension of the test film (from the Zisman plot ( Critical surface tension).
  • the surface tension of the polyimide film obtained by random polymerization of the raw material composition is expressed as ⁇
  • the glass transition temperature Tg is a temperature dependence curve of loss tangent (tan ⁇ ) for each polyimide component film using a solid viscoelasticity analyzer RSAIII manufactured by Rheometrics Scientific. Measure and calculate the temperature at the peak position of tan ⁇ It was. The tan ⁇ curve was measured by holding the sample in advance at 120 ° C for 10 minutes, and under nitrogen flow from 150 ° C to 450 ° C in 3 ° C increments at each temperature at a measurement frequency of 10 Hz. The storage elastic modulus E ′ and loss elastic modulus E ′′ of the film were measured and determined.
  • the glass transition temperature was measured using the Synthia module of Accelrys Materials Studio (ver. Estimated value Tgcalc was calculated and used as a reference value.
  • Tgcalc is estimated for random copolyimide components
  • the fraction wi the following Fox formula was used for estimation.
  • the solution viscosity of the polyimide solution was measured at a temperature of 100 ° C using a rotational viscometer (rotor shear rate of 1.75 sec).
  • the polyimide solution was prepared so that the solution viscosity was 50 to 1000 boise at 100 ° C, filtered using a 400 mesh wire net, and then defoamed by standing at 100 ° C.
  • This polyimide solution is cast on a glass plate at 50 ° C using a 0.5mm or 0.2mm doctor knife, heated in an oven at 100 ° C for 3 hours to evaporate the solvent, and then in an oven at 300 ° C.
  • a polyimide film was obtained by heat treatment with C for 1 hour.
  • a strip test piece obtained by cutting the polyimide into a width of about 2 mm was fixed to a paper frame with an epoxy adhesive, and a tensile test was conducted.
  • the cross-sectional area of the test film was calculated by measuring the thickness of the sample using a digital dial gauge and measuring the width on an optical microscope image.
  • the tensile test is performed in an atmosphere at a temperature of 23 ° C and a relative humidity of 50% at an effective length of 20 mm and a tensile speed of 10 mm / min.
  • the initial elastic modulus (sometimes simply referred to as elastic modulus), breaking strength, breaking elongation was measured. (Measurement of film turbidity)
  • the presence or absence of turbidity in the film was determined using the force S that can be determined visually and the haze value of the film.
  • the force S that can be determined visually and the haze value of the film.
  • Example 3 and Comparative Example 3 described later have a haze value less than that of Comparative Examples 4 and 5, whereas the films of Comparative Examples 4 and 5 had a haze value of 61% and 87%, respectively. Therefore, it was determined that Example 3 and Comparative Example 3 were not turbid, and the films of Comparative Examples 4 and 5 were turbid.
  • the film was cooled to liquid nitrogen temperature, and it was broken instantaneously from a notch previously introduced into a part of the film to obtain a frozen fracture surface of the film.
  • the morphology of the fracture surface was observed using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM).
  • FE-SEM field emission scanning electron microscope
  • the morphology of the fractured surface appears to be a collection of fine particles having a size of about 1 nm to 100 nm, or a structure that should be called a minute branch (hereinafter, this structure is sometimes referred to as a noisle).
  • This structure is sometimes referred to as a noisle.
  • Higher order structure was shown. Since the higher order structure depends on the spatial arrangement of the polyimide molecular chain, the higher order structure differs depending on whether the molecular structure (chain structure) of the multi-component polyimide has a blocking property or a random copolymer. In addition, when the phase separation state, which should be referred to as microphase separation, occurs or does not occur, or when macrophase separation occurs! /, The higher-order structure differs.
  • the diameter of the fine particles indicated by the morphology of the fracture surface or the cross-sectional diameter in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the minute branch is measured on the FE-SEM image, and the average value is agglomerated structure. A characteristic size of ⁇ was used.
  • 6FDA 2-bis (3,4-dicarboxyphenenole) hexafluoropropane dianhydride
  • TSN-TSN polyimide B 3 3, 4, 4, 4-biphenyl tetracarbox
  • the solubility parameter SP of polyimide A is 24.33 MPa 1/2 and the solubility parameter of polyimide B is
  • the resolution parameter SPB is 25.38MPa 1/2 and
  • 1. 05MPa 1/2
  • Polyimide A has an elastic modulus E of 3 ⁇ 80 GPa and a glass transition temperature Tg (reference value) of 371.
  • the surface tension ⁇ of this film is made of random copolyimide of polyimide ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ and polyimide ⁇ . Compared with the surface tension ⁇ of the film (Comparative Example 1), the difference I ⁇ - ⁇ I is 5. OmN /
  • the fluorine atom concentration ⁇ s on the film surface is compared with the fluorine atom concentration ⁇ s of the film made of random copolyimide of polyimide A and polyimide B (Comparative Example 1) ( ⁇ s /
  • S-BPDA12. 36g, 6FDA12.44g, and TSN19.68g were polymerized and imidized in a separable flask with a solvent PCP191g at a reaction temperature of 190 ° C for 16 hours, with a rotational viscosity of 21 95 boise and a polymer concentration of 18% by weight.
  • a polyimide solution was obtained.
  • the number average degree of polymerization of this polyimide was 44 as measured by the GPC measurement method.
  • DABA 3,5-diaminobenzoic acid
  • SP (or 24. 31MPa 1/2, is the SPB (or 25. 38MPa 1/2,
  • the number average polymerization degree N of this polyimide B is determined by the GPC measurement method.
  • the surface tension ⁇ of this film is 4.6 mN / m in terms of I ⁇ — ⁇ I and the elastic modulus E is the same as that of the film made of random copolyimide of polyimide ⁇ and polyimide ((Comparative Example 2).
  • the fluorine atom concentration ⁇ s on the film surface was 2.3 (ratio of ⁇ s / ⁇ s) compared to the polyimide A and polyimide B random copolyimide mosquito, Fararem (Comparative Example 2). .
  • S-BPDA12. 36g, 6FDA12.44g, TSN11.81g and DABA4.37g were polymerized and imidized in a separable flask with a solvent of CP CP175g at a reaction temperature of 190 ° C for 26 hours, rotational viscosity was 1655 boise, polymer concentration 18% by weight of polyimide solution was obtained.
  • the number average polymerization degree of this polyimide was measured by the GPC measurement method and found to be 44.
  • a film was produced using a 0.5 mm doctor knife in accordance with the polyimide film production method described above, and the film thickness was 29. The characteristics of the obtained film were measured, and the results are shown in the table.
  • This example has the same raw material composition as Example 2 (i) S / f is 1.04 and low Met. The elastic modulus, breaking strength and breaking elongation of this film were lower than those of the film of Example 2.
  • Random copolyimide made of 6FDA and TSN as polyimide A, DABA (mol ratio of TSN and DABA 85/15), polyimide as s-BPDA and TSN force (s-BPDA-TSN) ) was selected.
  • SP up to 24.33MPa 1/2
  • SPB up to 25.38MPa 1/2
  • E is 3.82GPa
  • Tg (reference value) is 335 ° C
  • EB is 5 ⁇ 07GPa
  • TgB reference value
  • S-BPDA12. 36g and TSN11.35g were polymerized and imidized in a solvent with PCP165g in Cenolav and Noreflasco at a reaction temperature of 190 ° C for 35 hours to obtain a polyimide B solution with a polymer concentration of 11.9 wt%. It was.
  • the number average polymerization degree N of this polyimide B is determined by the GPC measurement method.
  • rand I was 6.8 mN / m, and the elastic modulus E was 1.0038 as compared with Comparative Example 3.
  • the fluorine atom concentration ⁇ s on this film surface was 2.0 (ratio of ⁇ s / ⁇ s) compared to the random copolyimide card of polyimide A and polyimide B. .
  • Polymerization imidization was carried out together with 185 g of CP in a separable flask at a reaction temperature of 190 ° C. for 13 hours to obtain a polyimide solution having a rotational viscosity of 2623 boise and a polymer concentration of 18% by weight.
  • the number average polymerization degree of this polyimide was measured by the GPC measurement method and found to be 37.
  • a film was produced using a 0.5 mm doctor knife in accordance with the polyimide film production method described above, and the film thickness was 28. The characteristics of the obtained film were measured, and the results are shown in the table.
  • the raw material composition was almost the same as in Example 3 (i> s / f was 1.23, which was low.
  • the elastic modulus, breaking strength and breaking elongation of this film were It was lower than those of 3 films!
  • Polyimide (s—BPDA—TSN—DADE) composed of (molar ratio 9/1 of TSN and DADE) was selected. Since the amount of DAD E is very small, it is almost the same as the composition combination of Example 3.
  • 6FDA27 32g, TSN10.29g and DABA3.42g were polymerized and imidized with a solvent PCP162g in a methanol flask at a reaction temperature of 190 ° C for 110 hours to obtain a polyimide A solution with a polymer concentration of 19.3 wt%. .
  • the number average polymerization degree N of this polyimide A is defined as the GPC.
  • the film became turbid with macrophase separation.
  • 65g, TSN10.49g, and DABA3.49g were polymerized and imidized with a solvent PCP161g in a methanol flask at a reaction temperature of 190 ° C for 40 hours to obtain a polyimide A solution with a polymer concentration of 19.3 wt%. .
  • the number average polymerization degree N of this polyimide A is determined by the GPC measurement.
  • the measured value was 66.
  • the mixed solution of the multicomponent polyimide was further stirred and mixed at a temperature of 130 ° C. for 3 hours to obtain a mixed solution of the multicomponent polyimide having a rotational viscosity of 2753 boise and a polymer concentration of 19% by weight.
  • the number average degree of polymerization of the multicomponent polyimide was measured by the GPC measurement method and found to be 56. These N and N are also out of the range power of the present invention.
  • MASN 3, 3′-diaminodiphenylsulfone
  • the surface tension ⁇ of this film is I ⁇ - ⁇ I of 4.9 mN / m and the elastic modulus E is the same as that of a film made of random copolyimide of polyimide ⁇ and polyimide ((Comparative Example 6).
  • the fluorine atom concentration ⁇ s on the film surface is a random copolymer of polyimide A and polyimide B.
  • the ratio ( ⁇ 3 / ⁇ 3) was 1 ⁇ 2 compared to the film made of imide (Comparative Example 6).
  • Random copolyimide (6FDA—s—BPDA—TSDA—TSN—MASN—DABA) composed of 6FDA and TSN, MASN, DABA (TSN, MASN, DABA mono-ratio 1/2/1) as polyimide A, and s— Polyimide consisting of BPDA and TSN (s—BPDA—TSN) was selected.
  • SP (or 24. 34MPa 1/2, is the SPB (or 25. 38MPa 1/2,
  • Polymerization imidization was carried out together with 3 g in a separable flask at a reaction temperature of 190 ° C. for 6 hours to obtain a polyimide A solution having a polymer concentration of 18% by weight.
  • the number average polymerization degree N of this polyimide A was carried out together with 3 g in a separable flask at a reaction temperature of 190 ° C. for 6 hours to obtain a polyimide A solution having a polymer concentration of 18% by weight.
  • the number average polymerization degree N of this polyimide A was carried out together with 3 g in a separable flask at a reaction temperature of 190 ° C. for 6 hours to obtain a polyimide A solution having a polymer concentration of 18% by weight.
  • the number average polymerization degree N of this polyimide A was carried out together with 3 g in a separable flask at a reaction temperature of 190 ° C. for 6 hours to obtain a polyimide A solution
  • S-BPDA21. 18g and TSN20.25g were polymerized and imidized with a solvent PCP177g in a Senorafu flask at a reaction temperature of 190 ° C for 0.5 hours to obtain a polyimide B solution with a polymer concentration of 18% by weight. .
  • the number average polymerization degree N of this polyimide is determined by the GPC measurement method.
  • the measured value was 6.0.
  • the surface tension ⁇ of this film is made of random copolyimide of polyimide ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ and polyimide ⁇ .
  • I ⁇ - ⁇ I is 5.
  • OmN / m, and the elastic modulus E is
  • the fluorine atom concentration ⁇ s on this film surface had a ratio ( ⁇ 3 / ⁇ 3) of 1 ⁇ 7 compared to a film made of a random copolyimide of polyimide A and polyimide B (Comparative Example 6).
  • S-BPDA12. 36g and TSN11.35g were polymerized and imidized for 27 hours at a reaction temperature of 190 ° C in Cenolav and Noreflasco together with PCP165g of solvent to obtain a polyimide B solution with a polymer concentration of 11.8% by weight. It was.
  • the number average polymerization degree N of this polyimide B is determined by the GPC measurement method.
  • the fluorine atom concentration ⁇ s on the surface of this film had a ratio ( ⁇ s / ⁇ s) of 2.0 compared to the random copolyimide card of polyimide A and polyimide B, and the same Finorem (Comparative Example 6). .
  • S-BPDA12.71g, 6FDA12.79g, TSN14.17g, MASN3.67g and DABA1.12g were polymerized and imidized in a separable flask with solvent PCP191g at a reaction temperature of 190 ° C for 73 hours.
  • a polyimide solution with a boise and polymer concentration of 18% by weight was obtained.
  • the number average polymerization degree of this polyimide was measured by the GPC measurement method. It was 49.
  • the raw material composition was almost the same as in Example 6 (i> s / f was 1.25, which was low.
  • the elastic modulus, breaking strength, and breaking elongation of this film were It was lower than those of 4, 5 and 6 films!
  • polyimide A As polyimide A, s BPDA and 2, 2 bis (4- (4 aminophenoxy) phenyl) hexafluoropropane (hereinafter sometimes abbreviated as HFBAPP) force, homopolyimide (s — BPDA—HFBAPP), polyimide B S— Random copolyimide (s) consisting of BPDA and 1,4-di (4-aminominophenoxy) benzene (hereinafter sometimes abbreviated as TPEQ), DADE (TPEQ, monode ratio of DADE 3/2) BPDA— TPEQ— DADE).
  • SP (or 22. 67MPa 1/2, is the SPB (or 23. 80MPa 1/2,
  • s-BPD A 18.45g, 1,4-di (4aminophenoxy) benzene (hereinafter sometimes abbreviated as TPEQ) 11 ⁇ 23g and DADE 5.13g were added together with 20g PCP solvent.
  • TPEQ 1,4-di (4aminophenoxy) benzene
  • This mixed solution of multi-component polyimide was further polymerized and imidized at a reaction temperature of 190 ° C. for 4 hours to obtain a mixed solution of multi-component polyimide having a rotational viscosity of 1190 boise and a polymer concentration of 19% by weight.
  • the number average degree of polymerization of this multi-component polyimide was 39 by the GPC measurement method.
  • the fluorine atom concentration ⁇ s on the surface of this film had a ratio ( ⁇ s / ⁇ s) of 2.0 compared to the random copolyimide card of polyimide A and polyimide B. .
  • S-BPDA23.07g, HFBAPP8.30g, TPEQ11.23g and DADE5.13g were polymerized and imidized in a separable flask with a solvent of PCP191g at a reaction temperature of 190 ° C for 3 hours, resulting in a rotational viscosity of 1246 boise and polymer concentration.
  • a 19 wt% polyimide solution was obtained.
  • the number average degree of polymerization of this polyimide was measured by the GPC measurement method, which was 41.
  • a 0.5 mm doctor knife was applied according to the polyimide film preparation method described above. The film was produced using a film thickness of 27. The characteristics of the obtained film were measured, and the results are shown in the table.
  • the elastic modulus and breaking strength of this finoleme were lower than those of the film of Example 7.
  • polyimide A and polyimide B the same chemical structure as in Example 7 was selected (the ratio of polyimide A and polyimide B was different).
  • S-BPDA 6.92 g and HFBAPP 12.44 g were polymerized and imidized in a separable flask at a reaction temperature of 190 ° C. for 15 hours with 180 g of solvent PCP to obtain a polyimide A solution having a polymer concentration of 9.3 wt%.
  • the number average polymerization degree N of this polyimide A is determined by the GPC measurement method.
  • the fluorine atom concentration ⁇ s on the film surface had a ratio ( ⁇ 3 / ⁇ 3) of 1 ⁇ 8 compared to a film made of random copolyimide of polyimide A and polyimide B (Comparative Example 8).
  • S-BPDA23.07g, HFBAPP12.44g, TPEQ9.82g and DADE4.49g were polymerized and imidized in a separable flask with a solvent PCP191g at a reaction temperature of 190 ° C for 3 hours, resulting in a rotational viscosity of 1079 boise and polymer concentration.
  • a 19 wt% polyimide solution was obtained.
  • the number average degree of polymerization of this polyimide was measured by the GPC measurement method, which was 37.
  • a 0.5 mm doctor knife was applied according to the polyimide film preparation method shown above. The film was produced using a film thickness of 27. The characteristics of the obtained film were measured, and the results are shown in the table.
  • the final modulus of elastic modulus, breaking strength, and elongation at break were lower than those of the film of Example 8.
  • Polyimide A as s BPDA and 1,4 bis (3-aminopropyldimethylsilyl) benzen (hereinafter sometimes abbreviated as ADB), also as homopolyimide (s BPDA—ADB), as polyimide B as s—BPDA
  • SP M 20. 71MPa 1/2
  • SPB 25. 38MPa 1/2
  • S-BPDA14. 12g and TSN13.43g were polymerized and imidized in a solvent with PCP126.lg in Cenolav and Noreflasco at a reaction temperature of 190 ° C for 15 hours, and a polyimide B solution with a polymer concentration of 17.0% by weight.
  • the number average polymerization degree N of this polyimide B is determined by the GPC measurement method.
  • the surface tension ⁇ of this film is I ⁇ - ⁇ I is 8.6 mN / m compared with the film made of random copolyimide of polyimide ⁇ ⁇ and polyimide ((Comparative Example 9).
  • the ratio ( ⁇ s / ⁇ s) of the silicon atom concentration ⁇ s on this film surface is 3.3.
  • S-BPDA17. 65g, TSN13.43g, and ADB3.78g were polymerized and imidized in a separable flask with a solvent PCP159.7g at a reaction temperature of 190 ° C for 17 hours, with a rotational viscosity of 78 1 boise and a polymer concentration of 17 A weight percent polyimide solution was obtained.
  • the number average degree of polymerization of this polyimide was 49 as measured by the GPC measurement method.
  • the raw material composition is almost the same as in Example 9 (i> s / f is 2.2 and low) Met.
  • the elastic modulus, breaking strength, and breaking elongation of this film were lower than those of the film of Example 9 /.
  • BAPP 2, 2 bis (4 (4-aminophenoxy) phenyl) propan
  • the surface tension ⁇ of this film is I ⁇ - ⁇ I is 6.6 mN / m and the elastic modulus E is the same as that of the film made of random copolyimide of polyimide ⁇ and polyimide ⁇ (Comparative Example 10).
  • Polyimide A and polyimide B were selected to have the same chemical structure as Example 10 (the ratio of polyimide A and polyimide B was different).
  • S-BPDA8. 24g and m-To: L6.06g were polymerized and imidized with a solvent of PCP75.3g in Cenolav and Noreflasco at a reaction temperature of 190 ° C for 13 hours, and the polymer concentration was 15 wt%.
  • a Riimide B solution was obtained.
  • the number average polymerization degree N of this polyimide B is determined by the GPC measurement method.
  • rana I was 1.5 mN / m, and the elastic modulus E was 1.100 as compared with Comparative Example 11, and the ratio E / E was 1.100.
  • Polyimide A and polyimide B were selected to have the same chemical structure as Example 10 (the ratio of polyimide A and polyimide B was different).
  • Polyimide 8 as a homopolyimide (3—: 6-0 0-0 80 £) consisting of 3—8—0 and 13—80 pounds
  • Polyimide B as a homopolyimide (s—BPDA) consisting of s—BPDA and m—ToL -M-ToL).
  • the surface tension ⁇ of this film is I ⁇ - ⁇ OmN / m compared to the film made of random copolyimide of polyimide ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ and polyimide ((Comparative Example 13).
  • Polyimide A and polyimide B were selected to have the same chemical structure as Example 10 (the ratio of polyimide A and polyimide B was different).
  • S-BPDA8. 24g and BAPP11.72g were polymerized and imidized for 15 hours at a reaction temperature of 190 ° C in a noraflasco with a solvent PCP107.4g, and a polyimide A solution with a polymer concentration of 15% by weight was obtained. Obtained.
  • the number average polymerization degree N of this polyimide A is determined by the GPC measurement method.
  • Polyimide A as 3, 3 ', 4, 4'-biphenyl ether tetracarboxylic dianhydride (hereinafter sometimes abbreviated as ETDA) and BAPP homopolyimide (ETDA-BAPP), as polyimide B as ETDA And a homopolyimide (ETDA—m—ToL) consisting of m—ToL.
  • ETDA 3, 3 ', 4, 4'-biphenyl ether tetracarboxylic dianhydride
  • ETDA-BAPP BAPP homopolyimide
  • E ma 3.15GPa, Tg (ma 204 ° C
  • EB ma 3.42GPa, d gB (ma 285.C
  • a I 80 ° C.
  • ETDA 4.65 g and m-ToL 3.25 g were polymerized and imidized with a solvent PCP41.7 g in a separable flask at a reaction temperature of 190 ° C. for 12 hours to obtain a polyimide B solution having a polymer concentration of 15 wt%.
  • the number average polymerization degree N of this polyimide B is measured by the GPC measurement method.
  • rana I was 3. OmN / m, and the elastic modulus E was the ratio E / E of 1.234 as compared with Comparative Example 15.
  • Polyimide A as a homopolyimide consisting of s—BPDA and BAPP (s—BPDA—BAPP), and as polyimide B as s—BPDA and 3,3′-dimethyl-4,4′-diaminodiphenyl (hereinafter abbreviated as o—ToL)
  • s—BPDA—o—ToU Homopolyimide
  • SP (ma 22. 67MPa 1/2 SPB (ma 23.42MPa 1/2 ,
  • rana I is 6.8mN / m
  • polyimide A s—BPDA and TPEQ homopolyimide (s—BPDA—TPEQ) and as polyimide B, s—BPDA and DADE homopolyimide (s—BPDA—DADE) were selected.
  • SP up to 23.63MPa 1/2
  • SPB up to 24.12MPa 1/2
  • S-BPDA 6.04 g and DADE 4.21 g were polymerized and imidized in a separable flask with a solvent PCP134 g in a separable flask at a reaction temperature of 190 ° C. for 11 hours to obtain a polyimide B solution having a polymer concentration of 19 wt%.
  • the number average polymerization degree N of this polyimide B is measured by the GPC measurement method.
  • the surface tension ⁇ of this film is an elastic modulus rana where I ⁇ - ⁇ I is less than 0.2 mN / m compared to a film made of random copolyimide of polyimide ⁇ and polyimide ((Comparative Example 19).
  • polyimide A and polyimide B those having the same chemical structure as in Comparative Example 17 were selected.
  • S-BPDA 6.04g and DADE 4.21g were polymerized and imidized in a separable flask with a solvent PCP131g at a reaction temperature of 190 ° C for 15 hours to obtain a polymer with a polymer concentration of 6.7% by weight.
  • An imide B solution was obtained.
  • the number average polymerization degree N of this polyimide B is determined by the GPC measurement method.
  • the measured value was 46.
  • s-BPDA 14.10 g, TPEQ12 • 28 g and DADEl 40 g were added together with 20 g of PCP solvent.
  • This multi-component polyimide mixed solution was further polymerized and imidized at a reaction temperature of 190 ° C. for 3 hours to obtain a multi-component polyimide mixed solution having a rotational viscosity of 1786 boise and a polymer concentration of 19% by weight.
  • the number average degree of polymerization of this multi-component polyimide was measured by the GPC measurement method and found to be 43.
  • Example 10 Using the mixed solution of the multi-component polyimide produced in Example 10, an ultrathin film was produced using a 0.2 mm doctor knife according to the polyimide film production method described above, and the film thickness was 3 m. there were. The characteristics of the obtained film were measured, and the results are shown in the table.
  • the surface tension ⁇ of this ultrathin film is I ⁇ - ⁇ I of 2.4 mN / m compared to the ultrathin film (Comparative Example 20) made of random copolyimide of polyimide ⁇ and polyimide ⁇ .
  • Example 17 Using the mixed solution of the multi-component polyimide produced in Example 12 and the polyimide film production method shown in Example 17, an ultrathin film was produced using a 0.2 mm doctor knife, and the film thickness was Was 5 m. The properties of the obtained film were measured and the results are shown in the table.
  • the surface tension ⁇ of this ultra-thin film has an I ⁇ - ⁇ I of 6.7 mN / m compared to an ultra-thin film (Comparative Example 21) made of polyimide ⁇ and polyimide ⁇ random copolyimide.
  • the ratio E / E was 1.175 in comparison with Comparative Example 21.
  • Example 17 Using the mixed solution of the multi-component polyimide produced in Example 16 and according to the polyimide film production method shown in Example 17, an ultrathin film was produced using a 0.2 mm doctor knife, and the film thickness was 4 m. The properties of the obtained film were measured and the results are shown in the table.
  • the surface tension ⁇ of this ultra-thin film has an I ⁇ — ⁇ I of 3.7 mN / m compared to an ultra-thin film (Comparative Example 22) made of polyimide ⁇ and polyimide ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ random copolyimide.
  • Example 17 Using the mixed solution of the multi-component polyimide produced in Comparative Example 16 and following the polyimide film production method shown in Example 17, a film was produced using a 0.2 mm doctor knife, and the film thickness was 4 m. there were. The characteristics of the obtained film were measured, and the results are shown in the table. The elastic modulus, breaking strength, and breaking elongation of this film were lower than those of the film of Example 19 !.
  • Example 17 Using the mixed solution of the multicomponent polyimide produced in Example 15 and the polyimide film production method shown in Example 17, an ultrathin film was produced using a 0.2 mm doctor knife, and the film thickness was Was 7 m. The properties of the obtained film were measured and the results are shown in the table.
  • the surface tension ⁇ of this ultrathin film is I ⁇ - ⁇ compared to the ultrathin film (Comparative Example 23) made of random copolyimide of polyimide ⁇ and polyimide ⁇ .
  • rand I was 3.6 mN / m, and the elasticity ratio E was 1.0 089 as compared with Comparative Example 23.
  • the elastic modulus E of this film is 4 ⁇ lOGPa, and compared with the film made of random copolymer of polyimide A and polyimide B (Comparative Example 2), the ratio E / E is only 0.901.
  • the elastic modulus, breaking strength, and breaking elongation of this film are random co-polymers of polyimide A and polyimide B.
  • the film was almost the same as the film (Comparative Example 6).
  • Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 8 are compared with Table 1
  • Example 9 and Comparative Example 9 are compared with Table 2
  • Examples 10 to 16 are compared.
  • Table 4 shows 0 and Comparative Examples 20-23.
  • B / A represents the molar ratio of the diamine component (B) to the tetra-strength carboxylic acid component (A).
  • a multicomponent polyimide film having a modified surface can be obtained.
  • This polyimide film is, for example, a material whose surface tension has been significantly modified with respect to a polyimide film bonded to the raw material component cadmium of all polyimide forming the film.

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Description

明 細 書
多成分ポリイミドからなるポリイミドフィルム及びその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、多成分ポリイミドからなるポリイミドフィルム及びその製造方法に関する。
本発明のポリイミドフィルムは、例えば、フィルムの表面層においてフッ素原子含有ポ リイミドの割合が制御されていること、その表面張力が、原料成分がランダムに結合し たポリイミドフィルムの表面張力に対して大幅に改質されたものであること、さらに、そ の機械的性質が、原料成分がランダムに結合したポリイミドフィルムの機械的性質に 対して大幅に改質されたものであることなどを特徴とする。
背景技術
[0002] ポリイミドは優れた耐熱性や機械的特性を有するため種々の産業分野で広く利用さ れている。ポリイミドを実際の応用に供するに際して、しばしばその表面の接着性や 濡れ性などの表面特性の改質が問題になる。このため、コロナ放電処理、プラズマ処 理、サンドプラスト処理、ケミカルエッチング処理などによって、ポリイミドフィルムの表 面を改質する方法が提案されている。例えば、特許文献 1にはポリイミドフィルム表面 を放電処理する方法が開示されて!/、る。特許文献 2には減圧プラズマ処理したポリイ ミドフィルムを用いた金属箔膜付きポリイミドフィルムが開示されている。特許文献 3に はポリイミドフィルムに表面改質剤を塗布する表面改質法が提案されている。
[0003] 一方、特許文献 4には、特定の化学組成によって接着強度を改良したポリイミドフィ ルムが提案されている。
[0004] 特許文献 1 :特開平 5— 1160号公報
特許文献 2:特開 2005— 125721号公報
特許文献 3 :特開 2003— 192811号公報
特許文献 4:特開 2005— 146074号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 本発明の目的は、原料成分がランダムに結合したポリイミドフィルムに対して、フィ ルム表面の性質やフィルムの機械的な性質が改質された多成分ポリイミドフィルム及 びその製造方法を提供することである。
課題を解決するための手段
[0006] 本発明は、ポリイミド Aの溶解度パラメータ SP とポリイミド Bの溶解度パラメータ SP
A B
との差の絶対値 I SP - SP
B A Iが 0. 5MPa1/2以上である、ポリイミド Aの原料成分 及び/又は前記原料成分の重合イミド化反応物(ポリイミド成分 Aと呼ぶこともある)と ポリイミド Bの原料成分及び/又は前記原料成分の重合イミド化反応物(ポリイミド成 分 Bと呼ぶこともある)とからなる多成分ポリイミドで形成されたフィルムであって、 全原料成分をランダム重合して得られるフィルムの表面張力 Ί に比べて、少なく
rand
とも一方のフィルム表面の表面張力 γ力 S I γ— γ | > 0. 3mN/mであり、且つ
rand
フィルムにマクロ相分離が生じていないことを特徴とするポリイミドフィルムに関する。
[0007] また、本発明は、ポリイミド Aのフィルムの弾性率 E とポリイミド Bのフィルムの弾性
A
率 E との比 E /E が 1. 05以上である、ポリイミド Aの原料成分及び/又は前記原
B B A
料成分の重合イミド化反応物(ポリイミド成分 Aと呼ぶこともある)とポリイミド Bの原料 成分及び/又は前記原料成分の重合イミド化反応物(ポリイミド成分 Bと呼ぶこともあ る)とからなる多成分ポリイミドで形成されたフィルムであって、
全原料成分をランダム重合して得られるフィルムの弾性率 E に比べて、その弾性
rand
率 Eが E/E > 1. 005であり、且つフィルムにマクロ相分離が生じていないことを特
rand
徴とするポリイミドフィルムに関する。
[0008] また、本発明は、ポリイミド Aのガラス転移温度 Tg とポリイミド Bのガラス転移温度 T
A
g との差の絶対値 I Tg -Tg I力 ¾0°C以上である、ポリイミド Aの原料成分及び
B B A
/又は前記原料成分の重合イミド化反応物(ポリイミド成分 Aと呼ぶこともある)とポリ イミド Bの原料成分及び/又は前記原料成分の重合イミド化反応物(ポリイミド成分 B と呼ぶこともある)とからなる多成分ポリイミドで形成されたフィルムであって、
全原料成分をランダム重合して得られるフィルムの弾性率 E に比べて、その弾性
rand
率 Eが E/E > 1. 005であり、且つフィルムにマクロ相分離が生じていないことを特
rand
徴とするポリイミドフィルムに関する。
[0009] また、本発明は、ポリイミド Aの溶解度パラメータ SP とポリイミド Bの溶解度パラメ一 タ SP との差の絶対値 I SP - SP Iが 0· 5MP&1"以上であり且つポリイミド Aの
B B A
フィルムの弾性率 E とポリイミド Bのフィルムの弾性率 E との比 E /E が 1. 05以
A B B A
上である、ポリイミド Aの原料成分及び/又は前記原料成分の重合イミド化反応物( ポリイミド成分 Aと呼ぶこともある)とポリイミド Bの原料成分及び/又は前記原料成分 の重合イミド化反応物(ポリイミド成分 Bと呼ぶこともある)とからなる多成分ポリイミドで 形成されたフィルムであって、
全原料成分をランダム重合して得られるフィルムの弾性率 E に比べて、その弾性
rand
率 Eの比が E/E > 1. 005であり、全原料成分をランダム重合して得られるフィノレ
rand
ムの表面張力 γ に比べて、少なくとも一方のフィルム表面の表面張力 γが I γ—
rand
γ I 〉0. 3mN/mであり、且つフィルムにマクロ相分離が生じていないことを特 rand
徴とするポリイミドフィルムに関する。
[0010] さらに、本発明は、フッ素原子を含む多成分ポリイミドで形成されたポリイミドフィル ムであって、 X線光電子分光(XPS)で測定した少なくとも一方のフィルム表面のフッ 素原子濃度(Φ )と、フィルム全体の平均のフッ素原子濃度
S ωとの比(Φ
S /f)が 1
. 3〜3であることを特徴とするポリイミドフィルムに関する。
[0011] また、本発明は、フッ素原子を含む多成分ポリイミドで形成されたポリイミドフィルム であって、 X線光電子分光(XPS)で測定した少なくとも一方のフィルム表面のフッ素 原子濃度(Φ )と、全原料成分をランダム重合して得られるフィルム表面のフッ素原
S
子濃度(Φ )との比(Φ / Φ )が 1 · ;!〜 2· 6、好ましくは 1. 2〜2· 4であるこ
S, rand S S, rand
とを特徴とするポリイミドフィルムに関する。
[0012] また、本発明は、ケィ素原子を含む多成分ポリイミドで形成されたポリイミドフィルム であって、 X線光電子分光(XPS)で測定した少なくとも一方のフィルム表面のケィ素 原子濃度(Φ )と、全原料成分をランダム重合して得られるフィルム表面のケィ素原
S
子濃度(Φ )との比(Φ / Φ )が 1 · ;!〜 4であることを特徴とするポリイミドフ
S, rand S S, rand
イルムに関する。
[0013] また、本発明は、フィルムの厚みが 10 m未満 10nm以上の極薄フィルムであるこ とを特徴とする前記のポリイミドフィルムに関する。
[0014] さらに、本発明は、ポリイミド Aの原料成分及び/又は前記原料成分の重合イミド化 反応物をポリイミド成分 Aとし、ポリイミド Bの原料成分及び/又は前記原料成分の重 合イミド化反応物をポリイミド成分 Bとし、前記ポリイミド成分 Aの数平均重合度を N と
A
し、前記ポリイミド成分 Bの数平均重合度を N としたときに、
B
(工程 1)ポリイミド成分 Aとポリイミド成分 Bとを、 N と N とが下記数式 1を満たす組
A B
合せで混合して多成分ポリイミドの混合溶液を調製し、
数式 1
2. 35 X N — 2∞ < N < 450 X N — 1 12
A B A
(工程 2)前記多成分ポリイミドの混合溶液をさらに重合イミド化反応させ、次いで、 (工程 3)前記多成分ポリイミドからなるフィルム状物から溶媒を除去する
ことを特徴とする多成分ポリイミドからなるポリイミドフィルムの製造方法に関する。 ここで、 N 及び N は、ポリイミド原料である未反応のテトラカルボン酸成分とジアミ
A B
ン成分の重合度をそれぞれ 0· 5として算出する。
[0015] また、本発明は、ポリイミド Αの溶解度パラメータ SP とポリイミド Bの溶解度パラメ
A 一 タ SP との差の絶対値 I SP - SP Iが 0. 5MPa1/2以上であることを特徴とす前
B B A
記の多成分ポリイミドからなるポリイミドフィルムの製造方法に関する。
[0016] また、本発明は、ポリイミド Aのフィルムの弾性率 E とポリイミド Bのフィルムの弾性
A
率 E との比 E /E が 1. 05以上であることを特徴とする前記の多成分ポリイミドか
B B A
らなるポリイミドフィルムの製造方法に関する。
[0017] また、本発明は、ポリイミド Aのガラス転移温度 Tg がポリイミド Bのガラス転移温度
A
Tg より 20°C以上高いことを特徴とする前記の多成分ポリイミドからなるポリイミドフィ
B
ルムの製造方法に関する。
[0018] また、本発明は、ポリイミド Aが化学構造にフッ素原子を含むことを特徴とする前記 の多成分ポリイミドからなるポリイミドフィルムの製造方法に関する。
[0019] また、本発明は、ポリイミド Bが化学構造にフッ素原子を含まないことを特徴とする前 記の多成分ポリイミドからなるポリイミドフィルムの製造方法に関する。
[0020] また、本発明は、ポリイミド B力 引張破断伸びが 4%以上であることを特徴とする前 記の多成分ポリイミドからなるポリイミドフィルムの製造方法に関する。
[0021] また、本発明のポリイミド Aが化学構造にケィ素原子を含むことを特徴とする前記の 多成分ポリイミドからなるポリイミドフィルムの製造方法に関する。
[0022] また、本発明は、ポリイミド Bが化学構造にケィ素原子を含まないことを特徴とする前 記のポリイミドフィルムの製造方法に関する。
[0023] 本発明によれば、マクロ相分離を生じさせることなく多成分ポリイミドからなるポリイミ ドフィルムを得ることができる。このポリイミドフィルムは、原料成分がランダムに結合し たポリイミドフィルムに対して、フィルム表面の性質やフィルムの機械的な性質が大幅 に改質されたものである。
図面の簡単な説明
[0024] [図 1]:本発明の NAと NBの組合せを説明するためのグラフである。
[図 2]:実施例 1で得られたポリイミドフィルム断面の TEM像である。
[図 3]:比較例 1で得られたポリイミドフィルム断面の TEM像である。
[図 4]:比較例 4で得られたポリイミドフィルム断面の TEM像である。
[図 5]:比較例 5で得られたポリイミドフィルム断面の TEM像である。
[図 6]:実施例 6でガラス板上に流延し乾燥させて得たフィルムの深さ方向のフッ素原 子を dSIMSで分析した結果である。
[図 7]:比較例 6でガラス板上に流延し乾燥させて得たフィルムの深さ方向のフッ素原 子を dSIMSで分析した結果である。
[図 8]:実施例 1で得られたポリイミドフィルム断面の FE— SEM像である。
[図 9]:比較例 1で得られたポリイミドフィルム断面の FE— SEM像である。
[図 10] :実施例 10で得られたポリイミドフィルム断面の FE— SEM像である。
[図 11] :比較例 10で得られたポリイミドフィルム断面の FE— SEM像である。
発明を実施するための最良の形態
[0025] まず、本発明の、繰返し単位の異なるポリイミド Aとポリイミド Bとの 2つのポリイミド成 分からなる多成分ポリイミドによって形成されたポリイミドフィルムの製造方法を、ポリイ ミド Aが化学構造にフッ素原子を含むものであり且つポリイミド Bが化学構造にフッ素 原子を含まな!/、ものである場合につ!/、て説明する。
[0026] 本発明にお!/、て、『ポリイミド成分』とは、ポリイミドの原料成分 (未反応のテトラカル ボン酸成分、未反応のジァミン成分)、及び/又は前記原料成分の重合イミド化反応 物からなる。ここで、前記重合イミド化物は重合度が大きなポリマーのみを意味しない 。ポリイミドの原料成分を重合イミド化したときに反応初期に生成するモノマーや重合 度の低いオリゴマーなどを含む。すなわち、重合イミド化反応物は、モノマー(テトラ力 ルボン酸成分とジァミン成分とが各 1分子の計 2分子でイミド化反応したもの)、及び /又はポリマー(テトラカルボン酸成分とジァミン成分とが計 3分子以上でイミド化反 応したもの)からなる。
[0027] 本発明にお!/、て、重合イミド化反応物の重合度はそこに含まれるポリイミドの繰返し 単位数によるものとした。即ち、モノマーの重合度は 1であり、ポリマーの重合度は〉 1である。一方、ポリイミドの原料成分の重合度は、繰返し単位を持たないので、 0. 5 と定義した。数平均重合度は前記のように定義した重合度から算出される。
[0028] ポリイミド成分 Aは、ポリイミド Aの原料成分 (未反応のテトラカルボン酸成分、未反 応のジァミン成分)及び/又は前記原料成分の重合イミド化反応物からなる。そして 、ポリイミド成分 Bは、ポリイミド Bの原料成分 (未反応のテトラカルボン酸成分、未反応 のジァミン成分)及び/又は前記原料成分の重合イミド化反応物からなる。
[0029] ポリイミド成分 Aとポリイミド成分 Bとを、いずれも未反応のテトラカルボン酸成分とジ ァミン成分の状態(重合度はレ、ずれも 0. 5)で混合して重合イミド化反応させた場合、 両成分が著しくランダム性を帯びて結合したランダム共重合体を主成分とするポリイミ ドが生成する。本発明では、この様にして重合イミド化反応して得られたポリイミドを全 ポリイミド原料 (全原料成分)がランダム重合したポリイミドと見なす。このポリイミドから なる溶液を基材上に流延して塗膜 (フィルム状物)を形成し次いで溶媒を乾燥除去し てポリイミドフィルムを得た場合には、得られるポリイミドフィルムの表面層にフッ素原 子含有ポリイミドが偏在することはなぐ表面層の化学組成はフィルム全体の平均の 化学組成とほぼ同じものになる。
[0030] ポリイミド Aとポリイミド Bとを別々に重合イミド化反応し、 V、ずれも重合度が大き!/、ポ リイミドの状態で混合する場合、均一な混合溶液を調製することは通常困難である。 前記混合溶液をごく短時間ほぼ均一な状態にできることもあるが、均一な状態を長時 間維持させてポリイミドフィルムを安定的に製造することは容易ではない。重合度が 大きレ、複数のポリイミドからなる混合溶液を基材上に流延して塗膜を形成し次レ、で溶 媒を除去する場合、溶媒を除去する過程において、僅かであっても化学的性質の違 いによる両ポリイミド間の反発的相互作用によってマクロ相分離が急速に進行する。 ここでマクロ相分離とは異種のポリイミドが相分離して、最大径が 0. 1 m以上しばし ば 1 μ m以上のサイズの異種ドメインを含むマクロな相分離構造が形成されることを V、う。マクロ相分離構造は透過電子顕微鏡(以下 TEMと呼ぶこともある)像を観察す ることによって、明瞭な界面を有する異種ドメインとして TEM像中に観察される。マク 口相分離が生じるとフィルム内部に生じたマクロな異種ドメイン構造のために、フィノレ ムは濁った色調のものになり易ぐ安定してフィルムを得るのが容易ではなくなる。ま た濁ったフィルムは、フィルムの反対側を透力もて見ることが困難なため、実用に供 するに当りしばしば不適切なものとなる。
すなわち、本発明のポリイミドフィルムはマクロ相分離が生じていないものである。マ クロ相分離を生じていないとは、最大径が 1 m以上のドメインがないこと、好ましくは 最大径が 0. 1 m以上のドメインがないことを意味する。この結果、本発明のポリイミ ドフィルムは、 目視では濁りが観察されない。濁りの尺度として、ヘイズ値を用いること が出来る。本発明のポリイミドフィルムでは、このヘイズ値力 好ましくは 50%未満、よ り好ましくは 30%以下、特に 4%以下である。
[0031] 本発明の製造方法は、前記多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、溶液キャスト法 などの方法によってポリイミドフィルムを製造する製造方法であり、溶媒を乾燥除去す る過程の異種ポリイミド間の相分離によって、フィルムの断面方向(膜の表面に垂直 な方向)に沿って見たときにフッ素原子含有ポリイミドをより多く含んだ表面層が形成 されることを特徴とする。なお、本発明では、溶媒を乾燥除去する過程で異種ポリイミ ド間の相分離を行うのであるから、多成分ポリイミドの混合溶液力 少なくとも目視で 均一に溶解していることが適当であり、多成分ポリイミドの混合溶液が相分離するもの は、本発明の製造方法におレ、ては好適ではな!/、。
[0032] 本発明の製造方法において、より好ましい態様は、所定の重合度とブロック共重合 体を含む多成分ポリイミドの混合溶液を調製し、前記多成分ポリイミドの混合溶液を 用いて、溶液キャスト法などの方法によってポリイミドフィルムを製造する製造方法で ある。このような多成分ポリイミドの混合溶液を基材上に流延して塗膜 (フィルム状物) を形成し次レ、で前記塗膜から溶媒を乾燥除去すると、この過程ではマクロ相分離は 発生せず、ミクロ相分離というべき相分離が進行する。ここでは異種ドメインを含む相 分離構造 (マクロ相分離)は見られない。数 nm〜0. ; 1 m程度の微細なドメインが形 成されていると思われるが、全体としてはドメインの境界が不明確となって、異種のポ リイミドが完全には相分離しな!/、曖昧な領域を多く含む構造が形成される。この相分 離の過程で、フィルムの面内方向(膜の表面に平行な方向)に沿って見たときにはポ リイミド組成のマクロな乱れを生じさせないで、フィルムの断面方向(膜の表面に垂直 な方向)に沿って見たときにフッ素原子含有ポリイミドをより多く含んだ表面層が形成 される。すなわち、本発明のより好ましい態様は、多成分ポリイミドからなるポリイミドフ イルムの製造方法において、異種ポリイミド間にミクロな相分離を生じさせながら且つ 前記相分離がマクロ相分離に至らないように異種ポリイミド間の相分離を制御するこ とによって、マクロ相分離の進行に伴うフィルムのマクロな不均一化を生じさせないで 、ポリイミドフィルムの表面層と内部(ここで内部とはフィルム表面からの距離が 10nm 程度以上の深さにある部分をいう)のそれぞれの化学的 ·物理的性質を異なるものに することができる改良されたポリイミドフィルムの製造方法である。
[0033] 本発明の多成分ポリイミドからなるポリイミドフィルムの製造方法は、例えば化学構 造にフッ素原子を含むポリイミド Aの原料成分及び/又は前記原料成分の重合イミド 化反応物をポリイミド成分 Aとし、前記ポリイミド成分 Aの数平均重合度を N とし、ポリ
A
イミド Bの原料成分及び/又は前記原料成分の重合イミド化反応物をポリイミド成分 B とし、前記ポリイミド成分 Bの数平均重合度を N として、次の工程 1〜工程 4からなる
B
ことを特徴とする。
(工程 1)ポリイミド成分 Aとポリイミド成分 Bとを、 N と N とが下記数式 2を満たす組
A B
合せで混合して成分ポリイミドの混合溶液を調製する
[0034] 数式 2
2. 35 X N 2·09く N
A B
(工程 2)前記多成分ポリイミドの混合溶液をさらに重合イミド化反応させる
(工程 3)前記多成分ポリイミドの混合溶液をフィルム状に成形する
(工程 4)成形された多成分ポリイミドの混合溶液からなるフィルム状物から溶媒を乾 燥除去する
[0035] なお、工程 1の、より好ましい態様においては、ポリイミド成分 Aとポリイミド成分 Bとを 、 N と N とが下記数式 1を満たす組合せで混合して成分ポリイミドの混合溶液を調
A B
製する
[0036] 数式 1
2. 35 X N — 2∞ < N < 450 X N — 1 12
A B A
[0037] ここで、化学構造にフッ素原子を含むポリイミド Aは、原料成分であるテトラカルボン 酸成分及びジァミン成分の少なくとも一方がフッ素原子を含有したものである。
[0038] ポリイミド Aをなすフッ素原子を含有したテトラカルボン酸成分としては、特に限定す るものではないが、 2, 2 ビス(3, 4 ジカルボキシフエ二ノレ)へキサフルォロプロパ ン、 2, 2, 一ビス(トリフルォロメチル)一4, 4,, 5, 5, 一ビフエニルテトラカルボン酸、 4, 4 ' (へキサフルォロトリメチレン)ージフタル酸、 4, 4 ' (ォクタフルォロテトラメ チレン)ージフタル酸、及びそれらの二無水物、及びそれらのエステル化物などを挙 げること力できる。特に、 2, 2 ビス(3, 4 ジカルボキシフエニル)へキサフルォロプ 口パン、その二無水物(以下、 6FDAと略記することもある)、及びそのエステル化物 が好適である。
[0039] ポリイミド Aをなすフッ素原子を含有したジァミン成分としては、特に限定するもので はないが、 2, 2 ビス(4ーァミノフエ二ノレ)へキサフルォロプロパン、 2, 2,一ビス(トリ フルォロメチル) 4, 4 ' ジアミノビフエニル、 2, 2 ビス [4— (4 アミノフエノキシ) フエニル]へキサフルォロプロパン、 2—トリフルォロメチルー p—フエ二レンジァミンな どを挙げること力 Sできる。
[0040] これらのフッ素原子を含有した原料成分は単独でもよいが、異なる 2種の混合物で もよぐ、フッ素原子を含有しないモノマー成分と組合せても構わない。また、ポリイミド Aをなす原料成分は、テトラカルボン酸成分又はジァミン成分の!/、ずれかがフッ素原 子を含有する原料成分を主成分(50モル%以上通常 55モル%以上)とすることが好 適である。
[0041] ポリイミド Aをなすフッ素原子を含有したテトラカルボン酸成分を主成分とした際に 組合せるジァミン成分は、公知のポリイミドで採用される芳香族ジァミン、脂肪族ジァ ミンを好適に用いることができる。例えば、 p—フエ二レンジァミン、 m—フエ二レンジァ ミン(以下、 MPDと略記することもある)、 4, 4'ージアミノジフエニルエーテル(以下、 DADEと略記することもある)、 4, 4'ージアミノジフエニルメタン、 3, 3' ジメチルー 4, 4'ージアミノジフエニルメタン、 3, 3' , 5, 5'—テトラメチルー 4, 4'ージアミノジフ ェニルメタン、 3, 3,ージクロロー 4, 4'ージアミノジフエニルメタン、ジメチルー 3, 7— ジアミノジベンゾチォフェン一 5, 5—ジォキシド(以下、 TSNと略記することもある。な お、通常の TSNは、 2, 8 ジメチノレー 3, 7 ジアミノジベンゾチォフェン 5, 5 ジ ォキシドを主成分とし、メチル基の位置が異なる異性体 2, 6 ジメチルー 3, 7 ジァ ミノジベンゾチォフェン 5, 5—ジォキシド、 4, 6—ジメチルー 3, 7—ジアミノジベン ゾチォフェン 5, 5 ジォキシドなどを含む混合物である。)、 2, 2 ビス [4— (4 アミノフエノキシ)フエ二ノレ]プロパン、 3, 3,ージヒドロキシ 4, 4'ージアミノジフエ二 ノレ、 3, 3'ージカルボキシー 4, 4'ージアミノジフエニル、 3, 3'ージカルボキシー 4, 4 ,ージアミノジフエニルメタン、 3, 3' , 5, 5,ーテトラクロロー 4, 4'ージアミノジフエ二 ル、ジァミノナフタレン、 2, 4 ジメチルー m—フエ二レンジァミン、 3, 5 ジァミノ安 息香酸(以下、 DABAと略記することもある)、 3, 3'ージアミノジフエニルスルホン(以 下、 MASNと略記することもある)、 4, 4 'ージァミノべンゾフエノン、 3, 3'ージァミノ ベンゾフエノン、 4, 4'—ジアミノジフエニルスルホン 1 , 3—ビス
(4—アミノフエノキシ)ベンゼン、 1 , 4—ビス(4—アミノフエノキシ)ベンゼンなどの芳 香族ジァミンが好適である。
[0042] また、ポリイミド Aをなすフッ素原子を含有したジァミン成分と組合せるテトラカルボ ン酸成分としては、特に限定するものではないが、ピロメリット酸、ベンゾフエノンテトラ カルボン酸、ナフタリンテトラカルボン酸、ビス(ジカルボキシフエニル)エーテル、ビス (ジカルボキシフエ二ノレ)スルホン、 2, 2 ビス(ジカルボキシフエ二ノレ)プロパン、 2, 3 , 3' , 4' ビフエニルテトラカルボン酸、 2, 2' 3, 3,一ビフエニルテトラカルボン酸、 3 , 3' , 4, 4'—ビフエニルテトラカルボン酸、それらの二無水物、及びそれらのエステ ル化物を挙げること力 Sできる。特に 3, 3' , 4, 4'—ビフエニルテトラカルボン酸二無水 物(以下、 s BPDAと略記することもある)が好適である。
[0043] ポリイミド Bをなす原料成分としては、得られるポリイミド Bからなるフィルム力 引張 強度 lOOMPa以上好ましくは 150MPa以上、且つ引張破断伸び 10%以上好ましく は 15%以上のものが好適に用いられる。化学構造にフッ素原子を含むポリイミドは比 較的に機械的強度が低いことから、ポリイミド Bをなすモノマー成分においては、テト ラカルボン酸成分及びジァミン成分のいずれにも少なくとも主成分としてはフッ素原 子を含まないこと、好ましくはフッ素原子を全く含まないことが、得られるポリイミドフィ ルムの機械的特性が優れるので好適である。
[0044] ポリイミド Bのテトラカルボン酸成分としては、特に限定するものではないが、ピロメリ ット酸、ベンゾフエノンテトラカルボン酸、ナフタリンテトラカルボン酸、ビス(ジカルボキ シフエ二ノレ)エーテノレ、ビス(ジカルボキシフエ二ノレ)スルホン、 2, 2—ビス(ジカルボキ シフエ二ノレ)プロパン、 2, 3, 3' , 4' ビフエニルテトラカルボン酸、 2, 2' 3, 3, 一ビ フエニルテトラカルボン酸、 3, 3' , 4, 4'—ビフエニルテトラカルボン酸、それら二無 水物、及びそれらのエステル化物を挙げることができる。特に 3, 3' , 4, 4'—ビフエ ニルテトラカルボン酸二無水物が好適である。
[0045] これらのテトラカルボン酸成分は、単独で用いてもよいし、異なる 2種類以上の混合 物を用いてもよぐ更にその混合物にはフッ素原子含有テトラカルボン酸成分を少量 含んでも構わない。例えば、 s BPDAlモル部に対して 0. 3モル部以下の 6FDAを 組合せて用いても構わない。
[0046] ポリイミド Bのジァミン成分としては、前記ポリイミド Aをなす原料成分の説明におレヽ て、例示したジァミンを好適に用いることができる。
[0047] 本発明の製造方法の工程 1では、数式 2を満たす数平均重合度 N と N とを、好ま
A B
しくは数式 1を満たす数平均重合度 N と N とをそれぞれが有する、化学構造にフッ
A B
素原子を含むポリイミド Aの原料成分及び/又は前記原料成分の重合イミド化反応 物からなるポリイミド成分 Aと、ポリイミド Bの原料成分及び/又は前記原料成分の重 合イミド化反応物からなるポリイミド成分 Bとを混合して多成分ポリイミドの混合溶液を 調製する。数式 1、数式 2を満たす N と N との組合せの範囲を図 1のグラフで説明
A B
すると、数式 2を満たす領域は、直線 N = 2. 35 X N 2∞よりも右上の領域である。
B A
また数式 1を満たす領域は、前記領域のうちで更に直線 N =450 X N 1 12よりも左
B A
下の領域 (斜線領域として示された領域)である。なお、ポリイミドの原料成分 (未反応 のテトラカルボン酸成分、未反応のジァミン成分)の重合度を 0. 5と定義したから、 N
A
及び N は当然 0. 5以上である。
B
[0048] 次いで、工程 2では、この多成分ポリイミドの混合溶液をさらに重合イミド化反応させ る。この結果、前記ポリイミド成分 Aとポリイミド成分 Bとがさらに重合イミド化反応した 混合物であって、少なくともポリイミド成分 Aからなる重合体と、ポリイミド成分 Bからな る重合体に加えて、ポリイミド成分 Aとポリイミド成分 Bとが互!/、の末端で結合したジ又 はマルチブロック共重合体を含有し且つ適当な重合度を持った多成分ポリイミドの混 合 ί夜を得ること力できる。
ここで、ジブロック共重合体とは、ポリイミド成分 Αからなるブロックとポリイミド成分 Β 力、らなるブロックの各 1個が互!/、の末端で結合した共重合体を!/、レ、、マルチブロック 共重合体は前記ジブロック共重合体の末端に前記 2種のブロックが更に 1個以上結 合した共重合体をいう。ジ又はマルチブロック共重合体には、ポリイミド成分 Aからな るブロックが連続して結合した部分やポリイミド成分 Bからなるブロックが連続して結合 した部分も存在し得る。
[0049] 前記図 1のグラフを参照して説明する。
工程 1で図 1の A領域の N と N との組合せからなる多成分ポリイミドの混合溶液を
A B
調製し、工程 2でさらに重合イミド化反応すると、生成ポリマーを平均して見たときに、 ポリイミド成分 Aのみからなるブロックやポリイミド成分 Bのみからなるブロックが形成さ れず、ポリイミド成分 Aとポリイミド成分 Bが平均化されたランダム性が極めて高!/、共重 合体 (ランダムコポリイミド)し力、得ること力 Sできなレ、。
[0050] 工程 1で図 1の B領域の N と N との組合せからなる多成分ポリイミドの混合溶液を
A B
調製し、工程 2でさらに重合イミド化反応すると、ブロック共重合体を含む多成分ポリ イミドの混合液を得ることができる力、も知れないが、その重合度が大きくなるために、 各ポリイミド間の反発的相互作用が大きくてマクロ相分離が生じやすくなる。このため 、図 1B領域では、マクロ相分離が起こり易くなり、ポリイミドフィルム表面のフッ素原子 濃度を高くして表面を改質する本発明の効果を達成できるが、フィルムの面内方向( 膜の表面に平行な方向)に沿って見たときにはポリイミド組成のマクロな乱れを生じ易 いために、前記効果、例えば表面張力の制御を行うことはできるが十分でない場合 力 Sある。
[0051] 数式 1を満たす N と N の組合せ範囲内(図 1のグラフに斜線領域)では、少なくと
A B
もポリイミド成分 Aからなる重合体と、ポリイミド成分 Bからなる重合体に加えて、ポリイ ミド成分 Aとポリイミド成分 Bとが互いの末端で結合したブロックを有するジ又はマルチ ブロック共重合体を含有し且つ適当な重合度を持った多成分ポリイミドの混合液を得 ること力 Sできる。この多成分ポリイミドは、反発的相互作用によるマクロ相分離を抑制 することが可能であり、ミクロ相分離というべき制御された相分離を可能にする。この 結果、フィルムの面内方向(膜の表面に平行な方向)に沿って見たときにはポリイミド 組成のマクロな乱れを生じさせないで、フィルムの断面方向(膜の表面に垂直な方向 )に沿って見たときにフッ素原子含有ポリイミドをより多く含んだ表面層を形成すること ができるので、ポリイミドフィルムの表面の制御をより好適に行うことができる。
[0052] 本発明の工程 1は、前記数式 1、又は数式 2を満たす数平均重合度 N と N とをそ
A B
れぞれが有する、化学構造にフッ素原子を含むポリイミド Aの原料成分及び/又は 前記原料成分の重合イミド化反応物からなるポリイミド成分 Aと、ポリイミド Bの原料成 分及び/又前記原料成分の重合イミド化反応物からなるポリイミド成分 Bとを混合し て多成分ポリイミドの混合溶液を調製する工程である。この工程は前記多成分ポリィ ミドの混合溶液を得ることができれば具体的方法は特に限定されな!/、。ポリイミド Aの 原料成分とポリイミド Bの原料成分とをそれぞれ独立に必要に応じて重合イミド化反 応によって調製した後でそれらを均一になるように混合して多成分ポリイミドの混合溶 液を得ることもできる。また、工程 1の多成分ポリイミドの混合溶液が、いずれか一方 のポリイミド成分が原料成分 (未反応のテトラカルボン酸成分、未反応のジァミン成分 )の場合には、一方のポリイミド成分の原料成分を所定の数平均重合度になるように 重合イミド化反応した溶液を調製し、次!、で前記溶液に他方のポリイミド成分である 未反応のテトラカルボン酸成分とジァミン成分を加えても構わな!/、。特にポリイミド Bを より高分子量化することがフィルムの機械的強度を向上させるうえで好適なので、ェ 程 1で先ずポリイミド Bをなす原料成分を極性溶媒中で重合イミド化反応して適当な 重合度のポリイミド Bを生成し、これにポリイミド Aをなす原料成分を添加して多成分ポ リイミドの混合溶液を調製する方法が好都合である。 [0053] ポリイミドを得る重合イミド化反応について説明する。重合イミド化反応は、極性溶 媒中テトラカルボン酸成分とジァミン成分とを、所定の組成比で、 120°C以上好ましく は 160°C以上、且つ好ましくは使用する溶媒の沸点以下の温度範囲で、ポリアミド酸 を生成すると共に脱水閉環反応を行わせてイミド化することによって好適に行われる 。所定の重合度を達成するためにより低温の反応温度を採用してもよい。アミド酸結 合が残ると交換反応によってポリイミドのブロック性が損なわれることがあるので、重合 イミド化反応では少なくともイミド化率は 40%以上であることが好ましぐ実質的にイミ ド化を完了させることがより好ましレ、。
[0054] 重合イミド化反応において、テトラカルボン酸成分とジァミン成分との組成比を近づ けて反応すると比較的高分子量 (数平均重合度が大きい)のポリイミドを合成すること ができる。最初に比較的高分子量のポリイミドを調製する場合には、テトラカルボン酸 成分 1モノレ咅 Wこ対してジァミン成分力 0. 95—0. 995モノレ咅又 (ま 1. 005—1. 05モ ノレ咅 ^特に 0. 98〜0. 995モノレ咅又 (ま 1. 005—1. 02モノレ咅の範囲の糸且成匕で反 応して、比較的高分子量のポリイミド成分を調製するのが好まし!/、。
[0055] 例えば、テトラカルボン酸成分として 6FDAを用い、ジァミン成分として TSNを用い た場合、 6FDA1モル部に対して TSNを 1. 02モノレ部となる組成で 190°Cにて 30時 間脱水閉環反応を行った場合、数平均分子量が 15000〜25000程度(数平均重合 度が 20〜40程度)のポリイミドを合成することができる。また 6FDA1モル部に対して TSNを 1. 005モル部となる組成で 190°Cにて 30時間脱水閉環反応を行った場合、 数平均分子量が 30000〜40000程度(数平均重合度が 40〜60程度)のポリイミド を合成すること力できる。
[0056] 例えば、テトラカルボン酸成分として 6FDAを用い、ジァミン成分として DABAを用 いた場合、 6FDA1モル部に対して DABAを 1 · 02モノレ部となる組成で 190°Cにて 3 0時間脱水閉環反応を生じせしめた場合、数平均分子量が 15000〜25000程度( 数平均重合度が 25〜45程度)のポリイミドを合成することができる。また 6FDA1モル 部に対して DABAを 1. 005モル部となる組成で 190°Cにて 30時間脱水閉環反応を 生じせしめた場合、数平均分子量 40000〜50000程度(数平均重合度が 70〜90 程度)のポリイミドを合成することができる。 [0057] 一方、テトラカルボン酸成分 1モル部に対してジァミン成分が 0. 98モル部以下又 は 1. 02モル部以上の組成比で反応することにより、比較的低分子量 (数平均重合 度が小さ!/、)のポリイミド成分を調製することもできる。
[0058] 工程 1で得られる多成分ポリイミドの混合溶液は、テトラカルボン酸成分の総モル数 に対するジァミン成分の総モル数の組成比((ジァミン成分の総モル数) / (テトラ力 ノレボン酸成分の辛忿モノレ数))力 0. 95—0. 99又 (ま 1. 01— 1. 05モノレ咅 ^より好ましく は 0. 96—0. 99又は 1. 015—1. 04モノレ咅の範囲内となるようにすること力 工程 2 の結果得られる多成分ポリイミドの混合溶液の数平均分子量や溶液粘度が好適にな るので好ましい。
[0059] 本発明の工程 2は、工程 1で得られた数式 2、好ましくは数式 1を満たす N と N の
A B
組合せのポリイミド A成分とポリイミド B成分とからなる多成分ポリイミドの混合溶液をさ らに重合イミド化反応させて、少なくともポリイミド成分 Aからなる重合体と、ポリイミド成 分 Bからなる重合体に加えて、ポリイミド成分 Aとポリイミド成分 Bとが互!/、の末端で結 合したジ又はマルチブロック共重合体を含有し且つ適当な重合度を持った多成分ポ リイミドの混合液を得る工程である。
[0060] 本発明の工程 2は、工程 1で得られる多成分ポリイミドの混合溶液をさらに重合イミド 化反応することに特徴があり、前述の重合イミド化反応の方法を好適に採用すること ができる。
[0061] 工程 1及び工程 2の結果得られる多成分ポリイミドの混合溶液に外観上明らかな濁 りが生じた場合には、均一なポリイミドフィルムを得ることができない。したがって、前 記工程 1及び工程 2の多成分ポリイミドの混合溶液では、多成分ポリイミドを均一に溶 解する極性溶媒が用いられる。ここで均一に溶解するとは、溶液内部に可視光を散 乱する程度のサイズを持ったマクロ相分離したドメインが存在せず、外観上明らかな 濁りがなレ、状態を言う。可視光を散乱しな!/、程度のサイズのミクロ相分離したドメイン は存在してもよく、分子鎖レベルで均一になることを必須の要件とはしない。
[0062] このような極性溶媒として、特に限定はな!/、が、フエノール、クレゾール、キシレノー ル等のようなフエノール類、 2個の水酸基をベンゼン環に有するカテコール類、 3 ク ロルフェノール、 4 クロルフエノール(以下、 PCPと略記することもある)、 4 ブロム フエノーノレ、 2 クロル一 5 ヒドロキシトノレェンなどのハロゲン化フエノール類などの フエノール系溶媒、または、 N メチル 2—ピロリドン、 N, N ジメチルホルムアミド 、 N, N ジメチルァセトアミド、 N, N ジェチルァセトアミドなどのアミド系溶媒、ある いはそれらの混合物が好適である。
[0063] 本発明の工程 2の重合イミド化反応は、ポリイミド成分 Aとポリイミド成分 Bとが互いの 末端で結合したジ又はマルチブロック共重合体を生成させることができれば特に限 定されるものではな!/、。通常は多成分ポリイミド混合溶液の数平均分子量が好ましく は 2倍以上より好ましくは 5倍以上になる程度まで重合イミド化反応を行えば、ジ又は マルチブロック共重合体を好適に生成させることができる。工程 2の重合イミド化反応 によって得られる多成分ポリイミドの混合溶液の数平均重合度は 20〜; 1000好ましく は 20〜500より好ましくは 30〜200力 S好適である。数平均重合度が低過ぎると、混 合溶液の溶液粘度が低すぎて工程 3が困難になり、得られるポリイミドフィルムの機械 的強度が低下するので好ましくない。数平均重合度が高過ぎると、マクロ相分離し易 くなり、また溶液粘度が高くなり過ぎて工程 3が困難になるので好ましくない。
[0064] 工程 2で得られる多成分ポリイミドの混合溶液の溶液粘度(回転粘度)は、溶液を所 定のフィルム状物にし更にその形状を安定化するために要求される特性である。本 発明においては、多成分ポリイミドの混合溶液の溶液粘度を、 100°Cにおいて 20〜 17000ポィズ、好まし < (ま 100〜; 15000ポィズ、特に 200〜; 10000に調製するの力 好適である。
[0065] 好適な多成分ポリイミドの混合溶液の数平均重合度及び好適な溶液粘度は、工程 1で得られる多成分ポリイミドの混合溶液のテトラカルボン酸成分の総モル数に対す るジァミン成分の総モル数の組成比((ジァミン成分の総モル数) / (テトラカルボン酸 成分の辛忿モノレ数))を 0. 95—0. 99又 (ま 1. 01— 1. 05モノレ咅 ^より好ましく (ま 0. 96 〜0. 99又は 1. 015-1. 04モル部の範囲内にして、工程 2の重合イミド化反応によ つて容易に得られる。
[0066] なお、工程 1及び工程 2の多成分ポリイミドの混合溶液のポリマー濃度は、通常 5〜
40重量%好ましくは 8〜25重量%より好ましくは 9〜20重量%である。
[0067] 本発明の工程 3は、前記工程 2で得られた多成分ポリイミドの混合溶液をフィルム状 に成形する工程である。この工程は、多成分ポリイミドの混合溶液をフィルム状に成 形できればどのような方法でも構わな!/、が、例えば基材上に溶液を流延して塗膜を 形成する方法でもよぐ基材を用いないで単に所定のスリット幅から押し出して溶液を フィルム状に成形する方法でも構わなレ、。基材を用いなレ、場合には押し出したフィル ム状物が自己支持性を有する必要があるので、溶液を高粘度に調製する必要が生じ る。また、基材上に溶液を流延して塗膜を形成し、その後で溶媒の一部を乾燥除去 してフィルム状物が自己支持性を有するようになった時点で基材から剥離しても構わ ない。
[0068] 本発明の工程 4は、工程 3で成形した多成分ポリイミドの混合溶液からなるフィルム 状物から溶媒を乾燥除去して、ポリイミドフィルムを得る工程である。溶媒を乾燥除去 する条件は、ポリイミド溶液の塗膜力も溶媒を乾燥除去するときに通常用いられる圧 力及び温度条件が好適に採用できる。例えば、加熱処理は、いきなり高温で加熱処 理して最高熱処理温度まで温度を上げてもよいが、 140°C以下の比較的低温で溶 媒を乾燥除去し次!/、で最高加熱処理温度まで温度を上げてもよ!/、。最高加熱処理 温度は 200〜600。C好ましくは 250〜550。Cより好ましくは 280〜450。Cの温度範囲 とし、この温度範囲で 0. 0;!〜 20時間好ましくは 0. 0;!〜 6時間より好ましくは 0. 01 〜5時間加熱処理することが好適である。また、この加熱処理は、窒素ガス中などの 不活性雰囲気下で行われてもよぐさらに、溶媒を乾燥除去する際には減圧状態に して乾燥除去を促進させてもょレ、。
[0069] 本発明においては、工程 4において多成分ポリイミドと溶媒の乾燥除去に伴って相 分離するときに、ポリイミド成分 Aとポリイミド成分 Bとが互いの末端で結合したジ又は マルチブロック共重合体が互いに非相溶なポリイミド成分 Aからなる重合体とポリイミ ド成分 Bからなる重合体との一種の界面活性剤的な機能をすることで、あるいは別の 表現をすれば、ポリイミド成分 Aからなるドメインとポリイミド成分 Bからなるドメインとの 界面に前記ジ又はマルチブロック共重合体が分布することで、異種ドメイン間の反発 的相互作用を遮蔽して、マクロ相分離を抑制し、望ましいミクロ相分離を生じさせる。
[0070] フッ素原子含有ポリイミドは、フッ素原子を含有しないポリイミドよりも、通常は溶解 性が高いので、ポリイミドフィルムの表面層には析出し難いと考えられる。しかし、フッ 素含有ポリイミドは表面自由エネルギーが低いために熱力学的にはフィルム表面に より多く分布することによりフィルム表面のェンタルピーを低下することができる。本発 明の工程 4で、ポリイミドフィルムの表面層にフッ素含有ポリイミドがより高い割合で存 在するのは、この熱力学的理由に拠って!/、ると推定できる。
[0071] 本発明によって得られるポリイミドフィルムの一つの態様は、フッ素原子含有ポリイミ ドを含む多成分のポリイミドからなり、フィルム表面層にフッ素含有ポリイミドをより高い 割合で存在させて得られたポリイミドフィルムである。厚み方向の部位によって含まれ る各ポリイミドの割合が変化して!/、るとレ、う意味にお!/、てフィルム表面近傍が傾斜構 造を有するポリイミドフィルムとレ、える。
[0072] このような傾斜構造が得られることは、ダイナミック二次イオン質量分析法(以下 dSI MSと略記する場合もある)を用いて知ることができる。この方法は、 02 +イオンをフィ ルム表面に照射して、フィルムのスパッターエッチングを行って、各エッチング深さに おいてスパッターされてきた二次イオンを質量分析することにより深さ方向の分析を 行う方法である。本発明の製造方法によって製造されたジ又はマルチブロック共重合 体を含有し且つ適当な重合度を持った多成分ポリイミドの混合液を、ガラス板上に流 延して塗膜を形成し次レ、で溶媒を乾燥除去して得られたポリイミドフィルムにつ!/、て、 フィルム表面から内部に向かってフッ素濃度の深さ方向分析を行った結果を図 6 (At omica dynamic SIMS4000を用い、照射電流 15ηΑ/ m2にて 02 +イオン を試料表面に照射して測定したフッ素原子分布の深さプロファイル。なお図の横軸 は、サンプル表面に被せた厚みが既知の重水素化ポリスチレンカバー層をスパッタ 一エッチングするのに要した時間から平均のエッチング速度を算出し、サンプルをス ノ ンターエッチングした時間をサンプル表面からの深さに換算して表示したものであ る。)に示す。ここでは、表面から 150nm以下の深さのフィルム内部におけるフッ素濃 度の値に対して、フッ素濃度の高い領域が表面から 50nm程度の深さに及んで観察 される。
[0073] 一方、フッ素原子含有ポリイミドを含む多成分ポリイミドの全原料成分組成と同一の 原料成分組成を用いて通常の重合イミド化法によってランダム共重合ポリイミド溶液 を調製し、そのポリイミドの溶液をガラス板上に流延して塗膜を形成し次!、で溶媒を 乾燥除去して得られたポリイミドフィルムについての同様の分析結果を図 7に示す。こ こでは、フィルム表面付近のフッ素濃度分布に大きな傾斜構造は観察されない。
[0074] すなわち、フッ素原子含有ポリイミドを含む多成分ポリイミドの全原料成分組成と同 一の原料成分組成を用いて通常の重合イミド化法によってランダム共重合ポリイミド 溶液を調製し、そのポリイミド溶液からポリイミドフィルムを得た場合には、フッ素原子 濃度比 Φ /fが 1. 0程度である。
S
[0075] 一方、本発明のポリイミドフィルムは、表面層にフッ素原子含有ポリイミドがより多く 存在するために、 X線光電子分光で測定した少なくとも一方のフィルム表面のフッ素 原子濃度 Φ と、フィルム全体の平均のフッ素原子濃度 fとの比 φ /fが 1. 3以上好
S S
ましくは 1 · 3〜3、より好ましくは 1. 4〜2· 6の範囲のものである。
また本発明のポリイミドフィルムは、 X線光電子分光 (XPS)で測定した少なくとも一 方のフィルム表面のフッ素原子濃度 φ と、全原料成分をランダム重合して得られるフ
S
イルム表面のフッ素原子濃度 Φ との比(Φ / Φ )が 1. ;!〜 2. 6、好ましくは
S, rand S S, rand
1. 2〜2. 4の範囲のものである。
[0076] さらに本発明のポリイミドフィルムは、表面張力が制御されたものである。すなわち、 フィルムを形成している全ポリイミド原料成分がランダムに結合したポリイミドに較べて 、表面層にフッ素原子含有ポリイミドがより多くの割合で存在している。このため、フィ ルム表面の特性は、このフッ素原子含有ポリイミドの影響をより多く受ける。その結果 の一つとして、フィルム表面の表面張力を好適に制御することができる。すなわち、本 発明のポリイミドフィルムにおいて、一つの態様は、ポリイミド Aが極性基を持たないか 或いは少なくとも親水性が高い極性基を持たない場合であって、この場合には、ポリ イミドフィルム表面の表面張力力 S、フィルムを形成している全ポリイミド原料成分がラン ダムに結合したポリイミドフィルムの表面張力に対して、好ましくは 10%以上低い。別 の一つの態様は、ポリイミド Aが極性基特に親水性が高!/、極性基を持つ場合であつ て、この場合には、ポリイミドフィルム表面の表面張力力 フィルムを形成している全ポ リイミド原料成分がランダムに結合したポリイミドフィルムの表面張力に対して、好まし くは 10%以上高い。
[0077] 前記極性基は、前記のとおり親水性が高いものが好ましぐ特に限定されないが、 ί列えば COOH -OH, - S03 H S03 NH4 NHR1 NR2 R3 (こ こで、 Rl R2 R3はそれぞれ独立にアルキル基、またはァリール基)などの置換 基、またはこれらの置換基を含むアルキル基、またはァリール基などを特に好適に挙 げること力 Sでさる。
[0078] 以上、ポリイミド Aが化学構造にフッ素原子を含み且つポリイミド Bが化学構造にフッ 素原子を含まない 2つのポリイミド成分からなる多成分ポリイミドによって形成されたポ リイミドフィルムの場合について説明した。
しかしながら、本発明は、多成分ポリイミドの分子構造 (鎖構造)に適度なブロック性 を持たせることにより、フィルム中にミクロ相分離ともいうべき相分離状態を生じさせる ことを通して、ポリイミドフィルムの性質を改良するものであるため、ポリイミド Aとポリイ ミド Bが異なる繰返し単位からなる(相溶しない)組合せであれば、化学構造にフッ素 原子を含む多成分ポリイミドに限定されない。
本発明は、フッ素原子の代わりにケィ素原子を含む多成分ポリイミドでも好適に適 用できる。
さらに、本発明は、ポリイミドが化学構造にフッ素原子やケィ素原子を含まない多成 分ポリイミドの組合せであっても、繰返し単位が相違し、相互に、相溶性が低くいもの や、弾性率やガラス転移温度等で特徴付けられる機械的性質が異なるものを用いれ ば、好適に適用することができる。
そして、以下説明するこのようなポリイミド Aとポリイミド Bとの組合せは、先に説明し てきた、ポリイミド Aが化学構造にフッ素原子を含むものであり且つポリイミド Bが化学 構造にフッ素原子を含まなレ、ものである場合にお!/、ても成立して!/、る。
[0079] すなわち、本発明は、ポリイミド Aの溶解度パラメータ SP とポリイミド Bの溶解度パ
A
ラメータ SP との差の絶対値
B I SP - SP
B A Iが 0· 5MPa1/2以上、好ましくは 0· 6 5MPa1/2である場合、ポリイミド Aのフィルムの弾性率 E とポリイミド Bのフィルムの
A
弾性率 E との比 E /E 力 . 05以上、好ましくは 1. 08 400である場合、ポリイミ
B B A
ド Aのガラス転移温度 Tg とポリイミド Bのガラス転移温度 Tg
A
との差の絶対値 I Tg — Tg Iが 20°C以上、好ましくは 24 300°Cである場合な
B B A
どに好適に適用できる。 [0080] 溶解度パラメータは、各ポリイミドの相溶性の一つの尺度である。ポリイミド Aとポリイ ミド Bの溶解度パラメータの差が小さいほどポリイミド Aとポリイミド B間の相溶性が高く 、この溶解度パラメータの差が大きレ、ほどポリイミド Aとポリイミド B間の相溶性が低レヽ といえる。ポリイミドの溶解度パラメータは、 Fedorsの方法(参照: R. F. Fedors, Pol ym. Eng. Sci. 14 (1974) 147) , van Krevelenらの方法(参照: D. W. van Kr evelen, P. J. Hoftyzer, Properties of Polymers, 1 heir Estimation and Correlation with Chemical Structure, 2nd ed. , Elsevier, NY (1990) ) 等に従って好適に得られる。
本発明において、ポリイミド Aとポリイミド Bの溶解度パラメータ SP との差の絶対値
B
I SP - SP I は、 0· 5MPa1/2以上、好ましくは 5MPa 1/2以下であり、より好ましく
B A
は 0· 6〜5MPa1/2である。 I SP — SP |力 S小さすぎると、ポリイミド A成分とポリイ
B A
ミド B成分間のミクロ相分離が進行しなくなる。一方、 I SP — SP
B A Iが大きすぎると ポリイミド A成分とポリイミド B成分間のマクロ相分離を抑制することが困難になる。
[0081] 本発明において、ポリイミド Aのフィルムの弾性率 E とポリイミド Bのフィルムの弾性
A
率 E との比 E /Eは、 1. 05以上、好ましくは 400以下であり、より好ましくは 1. 08
B B A
〜400である。機械的性質の差が小さすぎる(E /E が極めて 1に近い)と、フィノレ
B A
ムの機械的性質が改良されない。機械的性質の差が大きすぎる(E /E が非常に
B A
大きい)と、フィルムに変形が加えられた際にポリイミド A成分からなる相とポリイミド B 成分からなる相の界面に応力が集中し、界面剥離を生じやすくなるため好ましくない
なお、弾性率は温度に依存する力、上記の比 E /Eはフィルムが使用に供される
B A
温度、通常は室温における値が好適に用いられる。
[0082] 本発明において、ポリイミド Aのガラス転移温度 Tg とポリイミド Bのガラス転移温度
A
Tg との差の絶対値 I Tg — Tg I は、 20°C以上、好ましくは 300°C以下である。
B B A
特にポリイミド Bより弾性率の低!/、ポリイミド Aのガラス転移温度 Tg が前記ポリイミド B
A
のガラス転移温度 Tg より 20°C以上、特に 24〜300°C低いことが好ましい。
B
なお、ポリイミドのガラス転移温度の実測による決定が熱分解の影響などにより困難 な場合、原子団寄与法などの物性推算手法による推算値を代用することもできる。例 えば、 Biceranoの方法 (参照、: J. Bicerano, Prediction of Polymer Properties , 3rd ed. , Marcel Dekker, NY(2002) )等をガラス転移温度の見積に好適に 用いること力 Sでさる。
[0083] 前述のとおり、本発明の多成分ポリイミドからなるポリイミドフィルムの製造方法は、 化学構造にフッ素原子を含む多成分ポリイミドに限定されない。
フッ素原子の代わりにケィ素原子を含む多成分ポリイミドでも好適に適用できる。 また、ポリイミド Aが化学構造にフッ素原子やケィ素原子を含まな!/、多成分ポリイミド の組合せであっても、繰返し単位が相違し、ポリイミド Aとポリイミド Bとの相溶性が低く V、ものや、弾性率やガラス転移温度等で特徴付けられる機械的性質が異なるものを 用いた場合には好適に適用することができる。
具体的には、ポリイミド Aの溶解度パラメータ SP とポリイミド Bの溶解度パラメータ S
A
P との差の絶対値 I SP - SP Iが 0. 5MPa1/2以上、好ましくは 5MPa1/2以下、
B B A
より好ましくは 0. 6〜5MPa1/2である場合、ポリイミド Aのフィルムの弾性率 E とポリイ
A
ミド Bのフィルムの弾性率 E との比 E /E 力 . 05以上、好ましくは 400以下、より
B B A
好ましくは 1 · 08〜400である場合、ポリイミド Αのガラス転移温度 Tg とポリイミド B
A
ガラス転移温度 Tg との差の絶対値 g — Tg
B I T B A I力 ¾0°C以上、好ましくは 300°C 以下、より好ましくは 24〜300°Cである場合などに好適に適用できる。
[0084] すなわち、ポリイミド Aの原料成分及び/又は前記原料成分の重合イミド化反応物 をポリイミド成分 Aとし、前記ポリイミド成分 Aの数平均重合度を N とし、ポリイミド Bの
A
原料成分及び/又は前記原料成分の重合イミド化反応物をポリイミド成分 Bとし、ポリ イミド Aとポリイミド Bとが、それぞれ前記のような場合において、
(工程 1)ポリイミド成分 Aとポリイミド成分 Bとを、 N と N とが下記数式 1を満たす組
A B
合せで混合して多成分ポリイミドの混合溶液を調製し、
数式 1
2. 35 X N — 2∞ < N < 450 X N — 1 12
A B A
(工程 2)前記多成分ポリイミドの混合溶液をさらに重合イミド化反応させ、次いで、 (工程 3)前記多成分ポリイミドからなるフィルム状物から溶媒を除去することによって 好適に本発明のポリイミドフィルムを得ることができる。 [0085] 本発明において、前記ポリイミド Aが化学構造にフッ素原子を含み、好ましくは前記 ポリイミド Bが化学構造にフッ素原子を含まないものであり、さらに好ましくは前記ポリ イミド Bは、引張破断伸びが 4%以上、好ましくは 10%以上、より好ましくは 10〜; 100 %である。
また、本発明において、多成分ポリイミドの中で、ポリイミド A成分の占める割合は、 好ましくは 15〜85重量%、より好ましくは 20〜80重量%である。
[0086] また、本発明にお!/、て、前記ポリイミド Aが化学構造にケィ素原子を含むものであり 、好ましくは前記ポリイミド Bが化学構造にケィ素原子を含まないものであってもよい。 化学構造にケィ素原子を含むポリイミド Aとしては、特に限定するものではないが、 例えば、ケィ素を含有するジァミンである α , ω ビス(2—アミノエチル)ポリジメチル シロキサン、 α , ω—ビス(3—ァミノプロピル)ポリジメチルシロキサン、 α , ω—ビス( 4—ァミノフエニル)ポリジメチルシロキサン、 α , ω ビス(4—アミノー 3—メチルフエ ニル)ポリジメチルシロキサン、 α , ω—ビス(3—ァミノプロピル)ポリジフエニルシロキ サン、 α , ω ビス(4 アミノブチル)ポリジメチルシロキサン、或いは前記化合物の エーテル基がフエ二レン基に置き換わった化合物、 1 , 3 ビス(2 アミノエチル)テト
3—ビス(4—ァミノフエニル)テトラメチルジシロキサン、 1 , 3—ビス(4—ァミノ一 3—メ チルフエニル)テトラメチルジシロキサン、 1 , 3—ビス(3—ァミノプロピル)テトラフエ二 ノレジシロキサン、 1 , 3—ビス(4 アミノブチノレ)テトラメチノレジシロキサン、 1 , 4 ビス (2 アミノエチルジメチルシリル)ベンゼン、 1 , 4 ビス(3 ァミノプロピルジメチルシ リル)ベンゼン、 1 , 4 ビス(4ーァミノフエ二ルジメチルシリル)ベンゼン、 1 , 4 ビス( 4 アミノー 3—メチルフエ二ルジメチルシリル)ベンゼン、 1 , 4 ビス(3—ァミノプロピ ノレジフエニルシリル)ベンゼン 1 , 4 ビス(4 アミノブチルジメチルシリル)ベンゼン 等と、テトラカルボン酸成分であるピロメリット酸、ベンゾフエノンテトラカルボン酸、ナ フタリンテトラカルボン酸、ビス(ジカルボキシフエニル)エーテル、ビス(ジカルボキシ フエ二ノレ)スルホン、 2, 2 ビス(ジカルボキシフエ二ノレ)プロパン、 2 , 3, 3 ' , 4 '—ビ フエニルテトラカルボン酸、 2, 2 ' 3, 3, 一ビフエニルテトラカルボン酸、 3, 3 ' , 4, 4, ービフエニルテトラカルボン酸、それら二無水物、及びそれらのエステル化物を、縮 合重合イミド化したものを挙げることができる。
[0087] 本発明にお!/、て、前記ポリイミ KA、 Bが化学構造にフッ素原子及びケィ素原子を含 まないものであってもよい。すなわち、本発明において、テトラカルボン酸成分とジァ ミン成分とは、繰返し単位が相違し、相互に、相溶性が低くいものや、弾性率ゃガラ ス転移温度等で特徴付けられる機械的性質が異なる多成分ポリイミドの組合せであ ればよぐ従来公知のポリイミドで採用されるものを好適に用いることができる。
[0088] 前記ポリイミド Aは、そのガラス転移温度 Tg が前記ポリイミド Bのガラス転移温度 T
A
g より 20°C以上、特に 24〜300°C低いことが好ましい。
B
[0089] 本発明の多成分ポリイミドからなるポリイミドフィルムの製造方法などによって好適に 得られる本発明のポリイミドフィルムには、以下のような特徴を持った態様がある。
[0090] ポリイミド Aの溶解度パラメータ SP とポリイミド Bの溶解度パラメータ SP との差の
A B
絶対値 I SP - SP
B A Iが 0· 5MPa1/2以上、好ましくは 0· 6〜5MPa1/2である、ポリ イミド成分 Aとポリイミド成分 Bとからなる多成分ポリイミドで形成されたフィルムであつ て、
全原料成分をランダム重合して得られるフィルムの表面張力 Ί に比べて、少なく
rand
とも一方のフィルム表面の表面張力 γ力 S I γ— γ | > 0. 3mN/m、好ましくは 0
rand
• 4mN/m≤ | γ— γ | ≤10mN/mであり、且つフィルムにマクロ相分離が生
rand
じていないことを特徴とする。
[0091] また、ポリイミド Aのフィルムの弾性率 E とポリイミド Bのフィルムの弾性率 E との比
A B
E /E 力 1. 05以上、好ましくは 1. 08〜400である、ポリイミド成分 Aとポリイミド成
B A
分 Bとからなる多成分ポリイミドで形成されたフィルムであって、
全原料成分をランダム重合して得られるフィルムの弾性率 E に比べて、その弾性
rand
率 Eが E/E > 1. 005、好ましくは 1. 01≤E/E ≤1. 5であり、且つフィルムに
rand rand
マクロ相分離が生じてレ、なレ、ことを特徴とする。
[0092] また、ポリイミド Aのガラス転移温度 Tg とポリイミド Bのガラス転移温度 Tg との差の
A B
絶対値 I Tg — Tg
B A I力 ¾0°C以上、好ましくは 24〜300°Cである、ポリイミド成分 A とポリイミド成分 Bとからなる多成分ポリイミドで形成されたフィルムであって、
全原料成分をランダム重合して得られるフィルムの弾性率 E に比べて、その弾性 率 Eが E/E > 1. 005、好ましくは 1. 01≤E/E ≤1. 5であり、且つフィルムに rand rand
マクロ相分離が生じてレ、なレ、ことを特徴とする。
[0093] また、フッ素原子を含む多成分ポリイミドで形成されたポリイミドフィルムであって、 X 線光電子分光 (XPS)で測定した少なくとも一方のフィルム表面のフッ素原子濃度( Φ )と、フィルム全体の平均のフッ素原子濃度(f)との比(Φ /f)が 1. 3〜3、好ま
S S
しくは 1. 4〜2. 6であることを特徴とする。
また、フッ素原子を含む多成分ポリイミドで形成されたポリイミドフィルムであって、 X 線光電子分光 (XPS)で測定した少なくとも一方のフィルム表面のフッ素原子濃度( Φ )と、全原料成分をランダム重合して得られるフィルム表面のフッ素原子濃度(Φ
S
)との比(Φ /Φ )が 1 ·;!〜 2· 6、好ましくは 1. 2〜2· 4であることを特徴と
, rand S S, rand
する。
[0094] また、ケィ素原子を含む多成分ポリイミドで形成されたポリイミドフィルムであって、 X 線光電子分光 (XPS)で測定した少なくとも一方のフィルム表面のケィ素原子濃度(
Φ )と、全原料成分をランダム重合して得られるフィルム表面のケィ素原子濃度(Φ
S S
)との比(Φ /Φ )が 1 ·;!〜 4、好ましくは 1 · 2〜3· 4であることを特徴とする
, rand S S, rand
[0095] 本発明のポリイミドフィルムは、前述のように、フィルム表面の性質のみならず、フィ ルムの機械的な性質が改質されたものである。これは、ポリイミドフィルムの表面及び 内部における各ポリイミド成分の空間的分布や凝集状態が制御された結果もたらさ れたものと考えられる。すなわち、本発明のポリイミドフィルムは、破断面のモルホロジ 一が示す微小な粒子の直径、あるいは微小な枝状物の長手方向と垂直な方向にお ける断面径を FE— SEM像上で計測し、その平均値を凝集構造の特徴的なサイズ λとした時に、好ましくは λ力 ¾0nm以下のものである。
[0096] 本発明において、ポリイミドの溶解度パラメータ、及びフィルムの表面張力は、次の ようにして測定 (決定)したものである。
ポリイミドの溶解度パラメータの測定方法: Accelrys社製 Materials Studio (ver . 4. 0)の Synthiaモジュールを使い、各ポリイミド成分の化学構造につ!/、て Fedor sの方法に従い求めた。ランダムコポリイミドについては、該ランダムコポリイミドを構成 する各ホモポリイミド成分 iにつ!/、て、上記 Fedorsの方法で求めた溶解度パラメータ を、ランダムコポリイミド中における各ホモポリイミド成分 iの体積分率 φ iを乗じて足し 合わせ平均することにより見積もった。
フィルムの表面張力の測定方法:表面張力が既知で且つその値の異なる種々の試 験用混合液を用い、フィルム上に形成したこれらの液滴の接触角( Θ )を 23°Cにおい て測定し、種々の試験用混合液の表面張力に対して cos Θをプロットした Zismanプ ロットから、外揷により cos Θ力 になる表面張力(臨界表面張力)を求め、この臨界表 面張力の値を用いた。
[0097] また、前記ランダムコポリマーとは、ポリイミド A及びポリイミド Bの全原料成分(未反 応のテトラカルボン酸成分とジァミン成分)を一斉に混合して重合イミド化反応(ランダ ム重合)せしめることによって得られる多成分ポリイミドのことである。
なお、ポリイミドフィルムがポリイミド A及びポリイミド B以外の第 3成分を含む場合、ラ ンダムコポリマーからなるフィルムの表面張力 γ は、同じ量の第 3成分を加えたラン
rand
ダムコポリマーからなるフィルムの表面張力である。
[0098] ここで、前記ポリイミドフィルムの弾性率は、次のようにして測定したものである。
ポリイミドフィルムの弾性率:温度 23°C、相対湿度 50%の雰囲気にて調湿された試 験片フィルムを、歪速度 50%/分にて引張試験を行い、初期弾性率を測定し弾性 率として用いた。
なお、ポリイミドフィルムがポリイミド A及びポリイミド B以外の第 3成分を含む場合、ラ ンダムコポリマーからなるフィルムの弾性率 E は、同じ量の第 3成分を加えたランダ
rand
ムコポリマーからなるフィルムの弾性率である。
本発明によるポリイミドフィルム中におけるポリイミド A成分とポリイミド B成分の割合 は、ポリイミドフィルム中におけるポリイミド A成分の重量 Wとポリイミド B成分の重量
A
Wとから算出されるポリイミド A成分の重量分率 w =W / (W +W ) X 100 (%)の
B A A A B
値力 好ましくは 15〜85%、より好ましくは 20〜80%である。ポリイミド A成分の量が 上記の範囲より少なくなると、ポリイミド A成分による物性の改良効果が十分得られな くなるため好ましくない。またポリイミド A成分の量が上記の範囲より多くなると、逆に ポリイミド B成分による物性の改良効果が十分得られなくなるため好ましくない。 [0099] 本発明のポリイミドフィルムは、何れも、フィルムの厚みが 10 m未満 lOnm以上の 極薄フイノレムであってもよ!/、。
実施例
[0100] 本発明にお!/、て採用した各種測定方法につ!/、て以下に説明する。
[0101] (重合度の測定)
本発明において、重合度は、例えばゲルパーミエーシヨンクロマトグラフィ(GPC)測 定または赤外分光法などによるイミド化率の測定によってあらかじめ数平均重合度と 溶液粘度との対応を調べておき、反応溶液の溶液粘度の測定によって数平均重合 度を知ること力 Sできる。なお、イミド化率が 90%以上のものが対象の場合には、 GPC 測定法によって求め、イミド化率が 90%未満の場合には、赤外分光法によるイミド化 率測定法から求めた。
本発明において GPC測定は以下のようにして行った。 日本分光工業株式会社製 8 00シリーズ HPLCシステムを用い、カラムは Shodex KD— 806Mを 1本、カラム部 温度は 40°C、検出器は未知試料用としてインテリジェント紫外可視分光検出器 (吸 収波長 350nm)、標準物質用として示差屈折計 (標準物質はポリエチレングリコール )を使用した。溶媒は塩化リチウム及びリン酸を各々 0. 05モル/ L含む N—メチルー 2—ピロリドン溶液を使用し、溶媒の流速は 0. 5mL/分、サンプルの濃度は約 0. 1 %とした。データの取り込み及びデータ処理は JASCO— JMBS/BORWINを用い 行なった。データの取り込みは 2回/秒行ない、試料のクロマトグラムを得た。一方、 標準物質として分子量 82, 250、 28, 700、 6, 450、 1 , 900のポリエチレングリコー ルを使用し、これらのクロマトグラムからピークを検出し、保持時間と分子量の関係を 示す校正曲線を得た。未知試料の分子量解析は、校正曲線から各保持時間におけ る分子量 Miを各々求め、また、各保持時間におけるクロマトグラムの高さ hiの合計 に対する分率 Wi =hi /∑hiを求め、それらをもとに数平均分子量 Mnは 1/{∑ ( Wi /Mi ) }から、重量平均分子量 Mwは∑ (Wi .Mi )から求めた。
[0102] 数平均重合度 Nは、重合時の仕込み割合に応じて平均化したモノマー単位分子量 < m〉で数平均分子量 Mnを除して求めた。
[0103] 数式 3 N = Mn/<m>
[0104] なお、モノマー単位分子量 <m〉は下記のとおり求めた。すなわち、複数種のテト ラカルボン酸成分(分子量 ml , i、仕込みモル比 Rl , i、但し、∑R1 , i = 1、 i= l , 2, 3, · · · , nl )、複数種のジァミン成分(分子量 m2, j、仕込みモル比 R2, j、但し 、 ∑R2, j = 1、 j = l , 2, 3, · · · , n2 )を仕込んだ場合のモノマー単位分子量く m >は下記の式に従って求めた。
[0105] 数式 4
<m> = (∑R1 , i ml , i +∑R2, j m2, j ) - 36
なお、ポリイミド成分の一部については、 N メチルー 2—ピロリドンへの溶解性が 乏しいため用いる溶媒を変更し、 CF3COONaを 0. 01モル/ L含むへキサフルォロ イソプロパノールを溶媒として GPC測定を行った。このとき、カラムは Shodex HFIP — LG + HFIP— 806Mを 2本、カラム部温度は 40°C、検出器は RI— 8011、標準物 質用として示差屈折計を使用した。溶媒の流速は 0. 8mL/分、サンプルの濃度は 約 0. 1 %とした。標準物質として分子量 1 , 400, 000、 820, 000、 480, 000、 260 , 000, 127, 000、 67, 000、 34, 500、 15, 100、 6, 400、 2, 400、 960のポリメ チルメタタリレートを使用し、これらのクロマトグラムからピークを検出し、保持時間と分 子量の関係を示す校正曲線を得た。未知試料の分子量解析は、 N メチルー 2—ピ 口リドン溶媒を用いる場合と同様に、校正曲線から各保持時間における分子量 Miを 各々求め、また、各保持時間におけるクロマトグラムの高さ hiの合計に対する分率 W i =hi /∑hiを求め、それらをもとに数平均分子量 Mnは 1/{∑ (Wi /Mi ) }から 、重量平均分子量 Mwは∑ (Wi .Mi )から求めた。
[0106] (イミド化率の測定による重合度の測定)
赤外分光法によるイミド化率の測定はパーキンエルマ一社製スペクトラムワンを用 い、全反射吸収測定法 フーリエ変換赤外分光法 (ATR— FTIR)によって行った。 イミド化率 piの算出は、イミド結合の C— N伸縮振動(波数約 1360cm— の吸光度 A を芳香核 C = C面内振動(波数約 1500cm— の吸光度 AIを内部標準として規格化 した値 (A/AI )を、 190°Cにて 5時間熱処理した後の試料について先と同様にして 求めた C N伸縮振動の吸光度 A を芳香核 C = C面内振動の吸光度 A Iを内部標 準として規格化した値 (A /A I)で除して求めた。
s s
[0107] 数式 5
pi = (A/AI ) / (A /A I)
S S
なお、吸収バンドの吸光度は、吸収バンドの両側の谷を結んだ線をベースラインと したピーク強度とした。
ここで得られたイミド化率の値から、さらに下記式により数平均重合度 Nを求めた。
[0108] 数式 6
N= (l +r) / (2r (l -pl ) + (l -r) )
ここで rはポリイミドのテトラカルボン酸成分の総モル数に対するジァミン成分の総モ ル数の組成比であり、ジァミン成分がテトラカルボン酸成分より多い場合その逆数を 取るものとし(即ちどの場合においても rは 1以下)、 piはイミド化率である。
[0109] (X線光電子分光による緻密層表面のフッ素原子濃度の測定)
本発明において、フッ素原子含有ポリイミドが緻密層に存在する割合は、 X線光電 子分光(以下、 XPSまたは ESCAと略記する場合もある)で緻密層表面のフッ素原子 濃度 Φ を調べることにより失口ること力 Sできる。
S
ここで、特定元素 jの原子濃度 は、ポリイミドに含まれる検出可能な(水素原子と ヘリウム原子は検出できない)各元素の原子数を Ni (下付きの添え字は元素の種類 を表す)とし、特定の元素 jの原子数を Njとして、下記数式で表されるものである。
[0110] 数式 7
Φ Ϊ =Nj /∑Ni
(ここで、∑Niはポリイミドに含まれる検出可能な全元素の原子数の和を示す。 )
[0111] XPSの測定は、 X線をポリイミド非対称膜の緻密層表面に照射し、ポリイミドに含ま れる各々の元素の各軌道にある電子を真空中に放出させ、放出された電子(光電子 )の運動エネルギーに対する光電子の強度(光電子スペクトル)を測定することによつ て行われる。本発明においては、照射する X線として、ポリイミド表面の損傷などを抑 制するために、 XPSに不必要な X線成分を除去した単色化 A1K a線が好適に利用 される。
また、光電子の運動エネルギー Ek力、ら電子の物質原子中における束縛エネルギ 一 Eb 、下記数式で求められる。
[0112] 数式 8
Eb =h v Ek -W
(ここで、 h vは照射 X線のエネルギー、 Wは光電子を検出した分光器の仕事関数で ある。 )
この束縛エネルギーの値は、元素と電子軌道によりほぼ決まった値をとるので、照 射 X線のエネルギーを適当に選択すれば、原理的には全元素の検出が可能なはず である。し力もながら、各軌道の電子が X線によって励起される確率(光イオン化断面 積)が小さい水素とヘリウムに関しては、実際には観測できない。
ポリイミドに含まれる特定の元素 jの 1軌道から X線照射によって放出された光電子の 強度 Ijは下記数式で示される。
[0113] 数式 9
Ij =Nj σ ] ' λ ] ' Aj ' R
(ここで、 Njは単位体積当りの元素 jの原子数、 1は元素 jの 1殻に対する光イオン 化断面積、 'は元素 jの 1殻から放出された電子がポリイミド中を走行する際の非弹 性散乱平均自由行程、 Aj 1は元素 jの 1殻から放出された電子に対する装置関数、 R はポリイミド非対称膜の表面粗さ係数である。 )
光イオン化断面積 '、非弾性散乱平均自由行程 'の値は公知である。 Aj 1 は装置と測定条件から決まる値である。 Rの値はサンプルによって異なる力 強度比 を取ると消える値であるため、後述する原子濃度の算出には必要ない。
[0114] 本発明において、ポリイミドに含まれる特定の元素 jの原子濃度 は、測定された 光電子の強度 Ijを用いて下記数式で求めた。
[0115] 数式 10
Φ ] = (Ij /Sj ) /∑ (Ii /Si )
(ここで、 Sj = σ ] 1 λ ] 1 Aj 1であり、 Sjは元素 iに対する相対的な感度を表しており 、∑ (Ii /Si )はポリイミドに含まれる検出できる全ての元素 iについて光電子の強度 を前記の相対感度で除した値の和を表している。 )
なお、相対感度 は原子濃度が既知である基準物質等を用いて別途決定するこ とができる。相対感度 Sjとして、 XPSの装置メーカーなどから提供されている相対感 度 S ' jを便宜的に用いることがある力 本発明においては、単一組成からなる、換言 すれば 1種類のテトラカルボン酸成分と 1種類のジァミン成分からなるホモポリイミド( 原子濃度が既知)を用いて相対感度を決定した。
すなわち、単一組成のポリイミド(1種類のテトラカルボン酸成分と 1種類のジァミン 成分からなるホモポリイミド)力 なるサンプルについては、表面原子濃度 Φ , jの値 と該ポリイミドにおける平均の原子濃度の値 fjがほぼ一致することが期待されるが、 表面原子濃度 Φ , jを求める際に用いる相対感度 Sjとして、 XPSの装置メーカーな どから提供されてレ、る相対感度係数を装置関数で補正した相対感度 S ' jをそのまま 用いた場合、 Φ , jと fjの間にしばしばズレが生じる。これは前記相対感度 S ' j力 ポリイミド以外の他の標準物質を用いて実験的に決められた値であることによる。この ためポリイミド材料の表面原子濃度を求める際の相対感度 Sjは、単一組成のホモポ リイミドからなるサンプルを用いたときの表面原子濃度 Φ , iと平均の原子濃度 fj力 S 一致するように、 S ' jを補正した値を用いた。すなわち、本発明の相対感度 Sjは、下 記数式で示される。
数式 11
Sj = S J X a ]
(ここで は元素 jについて、他の標準材料を用いて決定された相対感度 S ' jをポリ イミド材料に適用するために使用する補正係数である)
本発明にお!/、ては前記補正係数を元素ごとに測定して求め、その補正係数で補正 した相対感度 を用いた。
本発明において、光電子の強度 Ijは、 XPS測定の結果得られる光電子スペクトル について、光電子ピークの面積から求めた。光電子ピークのうち、比較的に光イオン 化断面積の大きい遷移に関するものが好適に利用される。通常は光イオン化断面積 の値が炭素 Is軌道の値の 10%より高い遷移に関する光電子ピークが好適に利用さ れる。本発明では、フッ素に関しては Is軌道からの光電子ピークを好適に利用でき、 例えば炭素に関しては Is軌道、窒素に関しては Is軌道、酸素に関しては Is軌道、硫 黄に関しては 2p軌道から放出された光電子ピークを好適に利用できた。 また、光電子スペクトルは、光電子が試料から真空中へ脱出する過程で非弾性散 乱を起こすことにより生じたバックグラウンドを含んでいる。このため、原子濃度の決定 に利用する各光電子ピークについて、前記のバックグラウンドを差し引いた後に求め た残りの面積を Ijとした。
[01 17] 更に、本発明の XPSの測定において、ポリイミド非対称膜が中空糸の場合、照射径 を中空糸径より細く絞った X線が使用される。中空糸径が 30 m以上概略 100 m 程度以上であるため、照射径として 100 ^ πι φ程度以下が好適に採用され、更に 20 β ΐ φ程度が好適に採用された。
また、光電子の放出によりポリイミド表面が帯電するため、電子線照射などによる試 料表面電荷の中和が好適に採用された。
XPSの測定においては、試料表面から測った光電子の取り出し角度(ェミッション 角) Θに応じて、 XPSで測定される厚みが変化する。 XPSで検出される光電子の 95 %は試料表面から測った厚み 3 j 1 sin Θの範囲から放出されたものである。 Θの値 には、測定が可能な範囲であれば特に制限はないが、 45° などが好適に利用され る。分析される厚みとしては試料表面から数 nmの厚みの範囲となる。このため XPS で測定された原子濃度は表面から数 nmの厚みの範囲における表面原子濃度 φ , j である。
一方、膜全体を形成した多成分のポリイミドに含まれる元素 jについての平均の原 子濃度 fjは下記数式で示される。
[01 18] 数式 12
f j =∑ mk nk / ∑ mk Nk
(ここで nkはモノマー kに含まれる元素 jの原子数であり、モノマー kがテトラカルボン 酸又はその無水物の場合で元素 jが酸素の場合、ポリイミド重合時に縮合水として脱 離する酸素原子の数を除いた数であり、 Nkはモノマー kに含まれる X線光電子分光 で検出可能な全原子数であり、モノマー kがテトラカルボン酸又はその無水物の場合 、ポリイミド重合時に縮合水として脱離する酸素原子の数を除いた数であり、 mkは膜 を形成した多成分のポリイミド中におけるモノマー kのモル分率であり、∑は多成分の ポリイミドに含まれる全てのモノマー kについて和を取ることを示す) 本発明において、膜全体における平均のフッ素原子濃度(f)は、前記数式に基づ いて算出されたものである。
[0119] (表面張力の測定)
本発明においてポリイミドフィルムの表面張力測定は、表面張力の異なる種々の試 験用混合液を用い、フィルム上にこれらの液滴を形成させ、その液滴の接触角( Θ ) を測定し、種々の試験用混合液の表面張力と cos Θとの関係、すなわち Zismanプロ ットから cos Θ力 になる表面張力(臨界表面張力)を、外揷により求める方法で行つ た。
具体的に説明すれば、測定装置はクルス自動接触角計 DSA20装置を使用した。 測定温度は 23°Cで行った。測定表面はフィルム形成時の空気に曝した表面とし、和 光純薬工業株式会社製ぬれ張力試験用混合液 (表面張力の異なる種々の混合液) を乗せ、各々の液滴の接触角を測定した。液滴の接触角評価方法として、静置した 液滴の完全な輪郭を一般円錐曲線式でフィッティングすることによって、 3相の接点 での傾斜を基準線における曲線式の導関数として求め、これによつて接触角を決定 する方法を用いた。接触角は、まず試験用混合液を 5 ,i L乗せ 30秒後に測定した。 次いで試験用混合液をさらに 5 L増やして接触角を測定し、これを繰り返し合計量 30 11 Lまで求めた。試験用混合液の液適量と接触角との関係から液適量が 0 11 Lの 接触角を求め、これを試験フィルム表面におけるその試験用混合液の接触角( Θ )と した。表面張力の異なる種々の液体を用いて、同様にフィルム表面における各々の 接触角( Θ )を求め、試験用混合液の表面張力と cos Θとの関係、すなわち Zisman プロットから試験フィルムの表面張力(臨界表面張力)を求めた。
なお、原料組成をランダム重合して得られたポリイミドフィルムの表面張力を γ と
rand して、本発明で得られたポリイミドフィルムの表面張力を γとしたときの、表面張力の 変化 δは、 δ = γ— γ で求めた。
rand
[0120] (ガラス転移温度の測定)
本発明にお!/、てガラス転移温度 Tgは、レオメトリックスサイエンティフィック社製固体 粘弾性アナライザー RSAIIIを用い、各ポリイミド成分からなるフィルムについて、損 失正接 (tan δ )の温度依存性曲線を測定し、 tan δのピーク位置の温度として求め た。前記 tan δ曲線の測定は、サンプルを予め 120°Cで 10分間保持した後、窒素気 流下で、— 150°Cから 450°Cまで 3°C刻みで各温度において、測定周波数 10Hzに て、フィルムの貯蔵弾性率 E'、損失弾性率 E"を測定し求めた。
上記測定で tan δ曲線に明確なピークが観察されない一部のホモポリイミドについ ては、 Biceranoの方法に従い Accelrys社製 Materials Studio (ver. 4. 0)の S ynthiaモジュールを用いて、ガラス転移温度の推算値 Tgcalcを求め、参考値として 代用した。ランダムコポリイミド成分について Tgcalcを推算する場合については、ラン ダムコポリイミドを構成する各ホモポリイミド成分 iについて上記 Biceranoの方法で求 めた Tgcalc, i、及びランダムコポリイミド中における各ホモポリイミド成分 iの重量分率 wiを用い、次の Foxの式を使って見積もった。
[0121] 数式 13
ランダムコポリイミドの Tgcalc = l/ [∑ (wi/Tgcalc, i) ]
[0122] (回転粘度の測定方法)
ポリイミド溶液の溶液粘度は、回転粘度計(ローターのずり速度 1. 75sec— を用い 温度 100°Cで測定した。
[0123] (ポリイミドフィルムの作製)
ポリイミド溶液は、溶液粘度が 100°Cで 50〜; 1000ボイズになるように調製し、 400 メッシュ金網を用いて濾過し、引き続き 100°Cで静置により脱泡した。このポリイミド溶 液を 50°Cでガラス板上に 0. 5mmまたは 0. 2mmのドクターナイフを用いて流延し、 オーブン中 100°Cで 3時間加熱し溶媒を蒸発させ、更にオーブン中 300°Cで 1時間 加熱処理をおこないポリイミドフィルムを得た。
[0124] (フィルムの機械的性質の測定)
ポリイミドを幅約 2mmに切り出して得られた短冊状試験片を、紙枠にエポキシ接着 剤で固定したものをサンプルとして、引張り試験を行った。試験フィルムの断面積は、 サンプルの厚さをデジタルダイヤルゲージを用いて測定し、幅を光学顕微鏡像上に て測定し、算出した。引張試験は、温度 23°C、相対湿度 50%の雰囲気にて、有効長 20mm,引張り速度 10mm/分にて行い、初期弾性率(単に弾性率と書くこともある) 、破断強度、破断伸びを測定した。 (フィルムの濁りの測定)
フィルムの濁りの有無は目視にても判定できる力 S、フィルムのヘイズ値を用いて判定 した。 日本分光工業株式会社製 V— 570紫外可視近赤外分光光度計を用い、積分 球(日本分光工業株式会社製 ISN— 470)測定を行うことにより、各フィルムについて 全光線透過率 Tt、散乱光線透過率 Tdを測定し、ヘイズ値 Th=Td/Tt X 100 (%) を求めた。このヘイズ値が 50%より大きいフィルムを、濁りありと判定した。例えば、後 述する実施例 3、比較例 3のフィルムはヘイズ値力 未満なのに対して、比較例 4、 比較例 5のフィルムはヘイズ値がそれぞれ 61 %、 87%であった。従って実施例 3、比 較例 3は濁りなし、比較例 4、比較例 5のフィルムは濁りありと判定した。
(凍結破断面のノジュールサイズの測定)
フィルムを液体窒素温度に冷却し、予めフィルムの一部に導入した切れ込みから瞬 時に破断して、フィルムの凍結破断面を得た。この凍結破断面に、極薄い導電膜をコ 一ティングした後、フィールドェミッション型走査型電子顕微鏡(FE— SEM)を用い て破断面の形態を観察した。フィルムの破断は、フィルム中における多成分ポリイミド の多数の分子鎖の空間的な配置がつくる構造 (これ以降、単に高次構造と呼ぶことも ある)の内で相対的に脆弱な部分を通して進行するため、破断面には前記高次構造 の特徴を反映した凹凸の形態(これ以降、単に破断面のモルホロジ一と呼ぶこともあ る)が出現する。この破断面のモルホロジ一は lnm〜100nm程度のサイズを有する 微小な粒子、あるいは微小な枝状物ともいうべき構造 (これ以降、この構造をノジユー ノレと呼ぶこともある)が集合したように見える高次構造を示した。高次構造はポリイミド 分子鎖の空間的な配置によるのであるから、多成分ポリイミドの分子構造 (鎖構造)が ブロック性を有する場合と、ランダム共重合体である場合とで前記高次構造は異なり 、またミクロ相分離とも言うべき相分離状態が生じている場合と生じていない場合、あ るいはマクロ相分離が生じて!/、る場合それぞれにお!/、て前記高次構造は異なる。な お、破断面のモルホロジ一が示す微小な粒子の直径、あるいは微小な枝状物の長 手方向と垂直な方向における断面径を FE— SEM像上で計測し、その平均値を凝 集構造の特徴的なサイズ λとした。
(実施例 1) ポリイミド Aとして 2, 2—ビス(3, 4—ジカルボキシフエ二ノレ)へキサフルォロプロパン 二無水物(以下、 6FDAと略記することもある)とジメチルー 3, 7—ジアミノジベンゾチ ォフェン = 5, 5—ジォキシド(以下、 TSNと略記することもある)力もなるホモポリイミド (6FDA—TSN)、ポリイミド Bとして 3, 3,, 4, 4,ービフエニルテトラカルボン酸二無 水物(以下、 s— BPDAと略記することもある)と TSNからなるポリイミド(s— BPDA— TSN)を選んだ。
この場合、ポリイミド Aの溶解度パラメータ SP は 24. 33MPa1/2、ポリイミド Bの溶
A
解度パラメータ SPB は 25. 38MPa1/2であり、 | SPB — SP | = 1. 05MPa1/2
A
であった。
またポリイミド Aの弾性率 E は 3· 80GPa、ガラス転移温度 Tg (参考値)は 371
A A
°Cであり、ポリイミド Bの弾性率 EB は 5. 07GPa、ガラス転移温度 TgB は 400°C以 上であった。従って E /E = 1 · 33、 — Tg
A I TgB
A I 〉29°Cであった。
B
S-BPDA12. 36gと TSN11. 38g (酸二無水物 1モノレ咅 Wこ対してジァミン力 0. 98 8モル部、 Β/Α=0· 988)を、溶媒のパラクロロフエノール(以下、 PCPと略記するこ ともある) 171gと共にセパラブルフラスコ中にて反応温度 190°Cで 30時間重合イミド 化し、ポリマー濃度が 11. 5重量%のポリイミド B溶液を得た。このポリイミド Bの数平 均重合度 N を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 75であった。このポリイミ
B
ド溶液へ 2, 2—ビス(3, 4—ジカルボキシフエニル)へキサフルォロプロパン二無水 物(以下、 6FDAと略記することも る) 12. 44gと丁 SN8. 30g (酸二無水物 1モノレ咅 に対してジァミンが 1. 081モル部)を溶媒の PCP20gと共に添加した。この多成分ポ リイミドの混合溶液を、さらに反応温度 190°Cで 8時間重合イミド化し、回転粘度が 23 06ボイズ、ポリマー濃度が 18重量%の多成分ポリイミドの混合溶液を得た。この多成 分ポリイミドの数平均重合度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 40であつ た。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 25 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。
このフィルムの表面張力 γは、ポリイミド Αとポリイミド Βのランダムコポリイミドからなる フィルム(比較例 1)の表面張力 γ と比較して、その差 I γ— γ Iが 5. OmN/
rand rand
mであった。またこのフィルムの弾性率 Eは、ポリイミド Aとポリイミド Bのランダムコポリ イミドからなるフィルム(比較例 1)の弾性率 E と比較して、その比 E/E 力 S 1. 019
rand rand であった。
このフィルム表面のフッ素原子濃度 φ sは、ポリイミド Aとポリイミド Bのランダムコポリ イミドからなるフィルム(比較例 1)のフッ素原子濃度 φ s と比較して、その比( φ s/
,rand
(f> s )が 2· 2であった。
,rand
また、このポリイミドフィルム凍結破断面の FE— SEMを用いて観察し、ノジュール サイズをもとめた。 (図 8)
[0126] (比較例 1)
S -BPDA12. 36gと 6FDA12. 44gと TSN19. 68gを、溶媒の PCP191gと共に セパラブルフラスコ中にて反応温度 190°Cで 16時間重合イミド化し、回転粘度が 21 95ボイズ、ポリマー濃度が 18重量%のポリイミド溶液を得た。このポリイミドの数平均 重合度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 44であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 25 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。 この例は原料組成が実施例 1とほぼ同じである力 (i> s/fが 1. 05であり、低いもの であった。またこのフィルムの弾性率、破断強度は、実施例 1のフィルムのそれらより 低いものであった。
また、このポリイミドフィルム凍結破断面の FE— SEMを用いて観察し、ノジュール サイズをもとめた。 (図 9)
[0127] (実施例 2)
ポリイミド Aとして 6FDAと 3, 5—ジァミノ安息香酸(以下、 DABAと略記することも ある)からなるホモポリイミド(6FDA— DABA)、ポリイミド Bとして s— BPDAと TSNか らなるポリイミド(s— BPDA— TSN)を選んだ。
この場合、 SP (ま 24. 31MPa1/2、 SPB (ま 25. 38MPa1/2であり、 | SPB — SP
A A
I = 1. 07MPa1/2であった。 また E (ま 3. 87GPa、Tg (参考ィ直)(ま 275°Cであり、 EB (ま 5. 07GPa、 TgB
A A
は 400°C以上であった。従って E /E = 1 · 31、 I TgB — Tg | 〉125°Cであつ
B A A
た。
S-BPDA12. 36gと TSN11. 38gを、溶媒の PCP154gと共にセノ ラフ、、ノレフラス コ中にて反応温度 190°Cで 30時間重合イミド化し、ポリマー濃度が 12. 6重量%の ポリイミド B溶液を得た。このポリイミド Bの数平均重合度 N を前記 GPC測定方法に
B
よって測定したところ、 75であった。このポリイミド溶液へ 6FDA12. 44gと DABA4. 61gを溶媒の PCP20gと共に添加した。この多成分ポリイミドの混合溶液を、さらに反 応温度 190°Cで 5時間重合イミド化し、回転粘度が 2120ボイズ、ポリマー濃度が 18 重量%の多成分ポリイミドの混合溶液を得た。この多成分ポリイミドの数平均重合度 を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 78であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 27 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。
このフィルムの表面張力 γは、ポリイミド Αとポリイミド Βのランダムコポリイミドからなる フィルム(比較例 2)と比較して I γ— γ Iが 4. 6mN/mであり、弾性率 Eは、同 rand
じく比較例 2と比較して、その比 E/E が 1. 136であった。
rand
このフィルム表面のフッ素原子濃度 φ sは、ポリイミド Aとポリイミド Bのランダムコポリ イミドカ、らなるフイノレム(比較例 2)と比較して、その比( φ s/ φ s )が 2· 3であった。
,rand
(比較例 2)
S-BPDA12. 36gと 6FDA12. 44gと TSN11. 81gと DABA4. 37gを、溶媒の P CP175gと共にセパラブルフラスコ中にて反応温度 190°Cで 26時間重合イミド化し、 回転粘度が 1655ボイズ、ポリマー濃度が 18重量%のポリイミド溶液を得た。このポリ イミドの数平均重合度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 44であった。 この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 29 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。
この例は原料組成が実施例 2とほぼ同じである力 (i) S/fが 1. 04であり、低いもの であった。またこのフィルムの弾性率、破断強度、破断伸びは、実施例 2のフィルムの それらより低!/、ものであった。
[0129] (実施例 3)
ポリイミド Aとして 6FDAと TSN、 DABA(TSNと DABAのモル比 85/15)からな るランダムコポリイミド(6FDA—TSN— DABA)、ポリイミド Bとして s— BPDAと TSN 力もなるポリイミド(s— BPDA— TSN)を選んだ。
この場合、 SP (ま 24. 33MPa1/2、 SPB (ま 25. 38MPa1/2であり、 | SPB — SP
A A
I = 1. 05MPa1/2であった。
また E は 3. 82GPa、Tg (参考値)は 335°Cであり、 EB は 5· 07GPa、 TgB
A A
は 400°C以上であった。従って E /E = 1 · 33、 | TgB — Tg | 〉65°Cであつ
B A A
た。
S-BPDA12. 36gと TSN11. 35gを、溶媒の PCP165gと共にセノ ラフ、、ノレフラス コ中にて反応温度 190°Cで 35時間重合イミド化し、ポリマー濃度が 11. 9重量%の ポリイミド B溶液を得た。このポリイミド Bの数平均重合度 N を前記 GPC測定方法に
B
よって測定したところ、 77であった。このポリイミド溶 ί夜へ 6FDA12. 44gと TSN5. 2 lgDABAl . 73gを溶媒の PCP20gと共に添加した。この多成分ポリイミドの混合溶 液を、さらに反応温度 190°Cで 8時間重合イミド化し、回転粘度が 1618ボイズ、ポリ マー濃度が 18重量%の多成分ポリイミドの混合溶液を得た。この多成分ポリイミドの 数平均重合度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 41であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 26 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。 このフィルムの表面張力 γは、ポリイミド Αとポリイミド Βのランダムコポリイミドからなる フィルム(比較例 3)と比較して I γ— γ
rand Iが 6. 8mN/mであり、弾性率 Eは、同 じく比較例 3と比較して、その比 E/E が 1. 038であった。
rand
このフィルム表面のフッ素原子濃度 φ sは、ポリイミド Aとポリイミド Bのランダムコポリ イミドカ、らなるフイノレム(比較例 3)と比較して、その比( φ s/ φ s )が 2· 0であった。
,rand
[0130] (比較例 3) S-BPDA12. 36gと 6FDA12. 44gと TSN16. 73gと DABA1. 64gを、溶媒の P
CP 185gと共にセパラブルフラスコ中にて反応温度 190°Cで 13時間重合イミド化し、 回転粘度が 2623ボイズ、ポリマー濃度が 18重量%のポリイミド溶液を得た。このポリ イミドの数平均重合度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 37であった。 この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 28 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。
この例は原料組成が実施例 3とほぼ同じである力 (i> s/fが 1. 23であり、低いもの であった。またこのフィルムの弾性率、破断強度、破断伸びは、実施例 3のフィルムの それらより低!/、ものであった。
(比較例 4)
ポリイミド Aとして 6FDAと TSN、 DABA(TSNと DABAのモル比 5/3)からなるホ モポリイミド(6FDA—TSN— DABA)、ポリイミド Bとして s— BPDAと TSN、 4, 4, 一 ジアミノジフエニルエーテル(以下、 DADEと略記することもある)(TSNと DADEの モル比 9/1)からなるポリイミド(s— BPDA— TSN— DADE)を選んだ。なお DAD Eの量は僅少であるため、実施例 3の組成の組合せとほぼ同じものである。
6FDA27. 32gと TSN10. 29gと DABA3. 42gを溶媒の PCP162gと共にセノ ラ ブルフラスコ中にて反応温度 190°Cで 110時間重合イミド化し、ポリマー濃度が 19. 3重量%のポリイミド A溶液を得た。このポリイミド Aの数平均重合度 N を前記 GPC
A
測定方法によって測定したところ、 30であった。
S-BPDA52. 66gと TSN46. 00gと DADE3. 73gを、溶媒の PCP419gと共に セパラブルフラスコ中にて反応温度 190°Cで 25時間重合イミド化し、ポリマー濃度が 18. 7重量%のポリイミド B溶液を得た。このポリイミド Bの数平均重合度 N を前記 G
B
PC測定方法によって測定したところ、 63であった。
次に前記ポリイミド A溶液 92g及び前記ポリイミド B溶液 100gをセパラブルフラスコ に秤り取り混合した。この多成分ポリイミドの混合溶液を、さらに反応温度 190°Cで 3 時間重合イミド化し、回転粘度が 1618ボイズ、ポリマー濃度が 18. 8重量%の多成 分ポリイミドの混合溶液を得た。この多成分ポリイミドの数平均重合度を前記 GPC測 定方法によって測定したところ、 76であった。この N 、 Nは本発明の範囲からはず
A B
れるものである。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 27 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。このフィノレ ムの弾性率、破断強度は、実施例 3のフィルムのそれらより低いものであった。
このフィルムはマクロ相分離を示し濁ったものとなった。
(比較例 5)
ポリイミド A、ポリイミド Bは比較例 4と同じ化学構造を選んだ。
6FDA26. 65gと TSN10. 49gと DABA3. 49gを溶媒の PCP161gと共にセノ ラ ブルフラスコ中にて反応温度 190°Cで 40時間重合イミド化し、ポリマー濃度が 19. 3 重量%のポリイミド A溶液を得た。このポリイミド Aの数平均重合度 N を前記 GPC測
A
定方法によって測定したところ、 44であった。
S-BPDA52. 66gと TSN46. 00gと 4, 4,ージアミノジフエニノレエーテノレ(以下、 D ADEと略記することもある) 3. 73gを、溶媒の PCP419gと共にセパラブルフラスコ中 にて反応温度 190°Cで 25時間重合イミド化し、ポリマー濃度が 18. 7重量%のポリイ ミド B溶液を得た。このポリイミド Bの数平均重合度 N を前記 GPC測定方法によって
B
測定したところ、 66であった。
次に前記ポリイミド A溶液 90g及び前記ポリイミド B溶液 100gをセパラブルフラスコ に秤り取り混合した。この多成分ポリイミドの混合溶液を、さらに温度 130°Cで 3時間 攪拌混合し、回転粘度が 2753ボイズ、ポリマー濃度が 19重量%の多成分ポリイミド の混合溶液を得た。この多成分ポリイミドの数平均重合度を前記 GPC測定方法によ つて測定したところ、 56であった。この N 、 Nは本発明の範囲力もはずれるものであ
A B この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 30 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。このフィノレ ムの弾性率、破断強度は、実施例 3のフィルムのそれらより低いものであった。 このフィルムはマクロ相分離を示し濁ったものとなった。
(実施例 4)
ポリイミド Aとして 6FDA、 s— BPDAと TSN、 3, 3'—ジアミノジフエニルスルホン( 以下 MASNと略する場合もある)、 DABA(6FDAと s— BPDAのモル比 4/3、 TS N、 MASN, DABAのモル比 4/2/1)からなるランダムコポリイミド(6FDA— s— B PD A - TSN - MAS N - DAB A)、ポリイミド Bとして s— BPDAと TSNからなるポリ イミド(s— BPDA—TSN)を選んだ。
この場合、 SP (ま 24. 77MPa1/2、 SPB (ま 25. 38MPa1/2であり、 | SPB — SP
A A
I =0. 61MPa1/2であった。
また E (ま 4. 17GPa、Tg (参考ィ直)(ま 343°Cであり、 EB (ま 5. 07GPa、 TgB
A A
は 400°C以上であった。従って E /E = 1 · 21、
B A I TgB — Tg | 〉57°Cであつ
A
た。
S-BPDA6. 36gと TSN6. 07gを、溶媒の PCP171gと共にセパラブルフラスコ中 にて反応温度 190°Cで 27時間重合イミド化し、ポリマー濃度が 6. 4重量%のポリイミ ド B溶液を得た。このポリイミドの数平均重合度 N を前記 GPC測定方法によって測
B
定したところ、 57であった。このポリイミド溶 ί夜へ s— BPDA6. 36gと 6FDA12. 79g と丁 SN8. 10gと MASN3. 67gと DABA1. 12gを溶媒の PCP20gと共に添カロした。 この多成分ポリイミドの混合溶液を、さらに反応温度 190°Cで 19時間重合イミド化し、 回転粘度が 1507ボイズ、ポリマー濃度が 18重量%の多成分ポリイミドの混合溶液を 得た。この多成分ポリイミドの数平均重合度を前記 GPC測定方法によって測定したと ころ、 50であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 34 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。
このフィルムの表面張力 γは、ポリイミド Αとポリイミド Βのランダムコポリイミドからなる フィルム(比較例 6)と比較して I γ— γ Iが 4. 9mN/mであり、弾性率 Eは、同
rand
じく比較例 6と比較して、その比 E/E が 1. 055であった。
rand
このフィルム表面のフッ素原子濃度 φ sは、ポリイミド Aとポリイミド Bのランダムコポリ イミドからなるフィルム(比較例 6)と比較して、その比(φ 3/ φ 3 )が 1 · 2であった。
,rand
(実施例 5)
ポリイミド Aとして 6FDAと TSN、 MASN、 DABA(TSN、 MASN、 DABAのモノレ 比 1/2/1)からなるランダムコポリイミド(6FDA— s— BPDA— TSN— MASN— D ABA)、ポリイミド Bとして s— BPDAと TSNからなるポリイミド(s— BPDA—TSN)を 選んだ。
この場合、 SP (ま 24. 34MPa1/2、 SPB (ま 25. 38MPa1/2であり、 | SPB — SP
A A
I = 1. 04MPa1/2であった。
また E (ま 3. 76GPa、Tg (参考ィ直)(ま 279°Cであり、 EB (ま 5. 07GPa、 TgB
A A
は 400°C以上であった。従って E /E = 1 · 35、 | TgB — Tg | 〉121°Cであつ
B A A
た。
6FDA23. lOgと TSN3. 66gと MASN6. 62gと DABA2. 03gを溶媒の PCP15
3gと共にセパラブルフラスコ中にて反応温度 190°Cで 6時間重合イミド化し、ポリマー 濃度が 18重量%のポリイミド A溶液を得た。このポリイミド Aの数平均重合度 N を前
A
記 GPC測定方法によって測定したところ、 4. 9であった。
S -BPDA21. 18gと TSN20. 25gを、溶媒の PCP177gと共にセノ ラフ、レフラスコ 中にて反応温度 190°Cで 0. 5時間重合イミド化し、ポリマー濃度が 18重量%のポリ イミド B溶液を得た。このポリイミドの数平均重合度 N を前記 GPC測定方法によって
B
測定したところ、 6. 0であった。
次に前記ポリイミド A溶液 88g及び前記ポリイミド B溶液 110gをセパラブルフラスコ に秤り取り混合した。この多成分ポリイミドの混合溶液を、さらに反応温度 190°Cで 19 時間重合イミド化し、回転粘度が 1376ボイズ、ポリマー濃度が 18重量%の多成分ポ リイミドの混合溶液を得た。この多成分ポリイミドの数平均重合度を前記 GPC測定方 法によって測定したところ、 57であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 30 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。
このフィルムの表面張力 γは、ポリイミド Αとポリイミド Βのランダムコポリイミドからなる フィルム(比較例 6)と比較して I γ— γ Iが 5. OmN/mであり、弾性率 Eは、同 rand
じく比較例 6と比較して、その比 E/E が 1. 175であった。
rand
このフィルム表面のフッ素原子濃度 φ sは、ポリイミド Aとポリイミド Bのランダムコポリ イミドからなるフィルム(比較例 6)と比較して、その比(φ 3/ φ 3 )が 1 · 7であった。
,rand
[0135] (実施例 6)
ポリイミド A、ポリイミド Bは実施例 5と同じ化学構造を選んだ。
S-BPDA12. 36gと TSN11. 35gを、溶媒の PCP165gと共にセノ ラフ、、ノレフラス コ中にて反応温度 190°Cで 27時間重合イミド化し、ポリマー濃度が 11. 8重量%の ポリイミド B溶液を得た。このポリイミド Bの数平均重合度 N を前記 GPC測定方法に
B
よって測定したところ、 76であった。このポリイミド溶 ί夜へ 6FDA12. 44gと TSN2. 0 8gと MASN3. 77gと DABA1. 16gを溶媒の PCP20gと共に添カロした。この多成分 ポリイミドの混合溶液を、さらに反応温度 190°Cで 30時間重合イミド化し、回転粘度 力 ボイズ、ポリマー濃度が 18重量%の多成分ポリイミドの混合溶液を得た。この 多成分ポリイミドの数平均重合度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 45 であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 36 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。 このフィルムの表面張力 γは、ポリイミド Αとポリイミド Βのランダムコポリイミドからなる フィルム(比較例 6)と比較して I γ— γ Iが 8. lmN/mであり、弾性率 Eは、同 rand
じく比較例 6と比較して、その比 E/E が 1. 113であった。
rand
このフィルム表面のフッ素原子濃度 φ sは、ポリイミド Aとポリイミド Bのランダムコポリ イミドカ、らなるフイノレム(比較例 6)と比較して、その比( φ s/ φ s )が 2· 0であった。
,rand
[0136] (比較例 6)
S-BPDA12. 71gと 6FDA12. 79gと TSN14. 17gと MASN3. 67gと DABA1 . 12gを、溶媒の PCP191gと共にセパラブルフラスコ中にて反応温度 190°Cで 73時 間重合イミド化し、回転粘度が 1190ボイズ、ポリマー濃度が 18重量%のポリイミド溶 液を得た。このポリイミドの数平均重合度を前記 GPC測定方法によって測定したとこ ろ、 49であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 34 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。
この例は原料組成が実施例 6とほぼ同じである力 (i> s/fが 1. 25であり、低いもの であった。またこのフィルムの弾性率、破断強度、破断伸びは、実施例 4、 5、 6の各フ イルムのそれらより低!/、ものであった。
(実施例 7)
ポリイミド Aとして s BPDAと 2, 2 ビス(4— (4 アミノフエノキシ)フエニル)へキ サフルォロプロパン(以下、 HFBAPPと略記することもある)力もなるホモポリイミド(s — BPDA—HFBAPP)、ポリイミド Bとして s— BPDAと 1 , 4ージ(4ーァミノフエノキシ )ベンゼン(以下、 TPEQと略記することもある)、 DADE (TPEQ、 DADEのモノレ比 3 /2)からなるランダムコポリイミド(s BPDA— TPEQ— DADE)を選んだ。
この場合、 SP (ま 22. 67MPa1/2、 SPB (ま 23. 80MPa1/2であり、 | SPB — SP
A A
I = 1. 13MPa1/2であった。
また E (ま 2. 59GPa、Tg (ま 260°Cであり、 EB (ま 3. 49GPa、丁 gB (ま 284。C
A A
であった。従って E /E = 1 · 34、 I TgB — Tg I = 24°Cであった。
B A A
S-BPDA4. 61gと 2, 2 ビス(4— (4 アミノフエノキシ)フエ二ノレ)へキサフルォ 口プロパン(以下、 HFBAPPと略記することもある) 8. 30gを、溶媒の PCP171gと共 にセパラブルフラスコ中にて反応温度 190°Cで 8時間重合イミド化し、ポリマー濃度 が 6. 7重量%のポリイミド A溶液を得た。このポリイミド Aの数平均重合度 N を前記 G
A
PC測定方法によって測定したところ、 18. 2であった。このポリイミド溶液へ s— BPD A18. 45gと 1 , 4ージ(4 アミノフエノキシ)ベンゼン(以下、 TPEQと略記することも ある) 11 · 23gと DADE5. 13gを溶媒の PCP20gと共に添加した。この多成分ポリィ ミドの混合溶液を、さらに反応温度 190°Cで 4時間重合イミド化し、回転粘度が 1190 ボイズ、ポリマー濃度が 19重量%の多成分ポリイミドの混合溶液を得た。この多成分 ポリイミドの数平均重合度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 39であった この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 29 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。 このフィルムの表面張力 γは、ポリイミド Αとポリイミド Βのランダムコポリイミドからなる フィルム(比較例 7)と比較して I γ— γ Iが 1. 9mN/mであり、弾性率 Eは、同 rand
じく比較例 7と比較して、その比 E/E が 1. 083であった。
rand
このフィルム表面のフッ素原子濃度 φ sは、ポリイミド Aとポリイミド Bのランダムコポリ イミドカ、らなるフイノレム(比較例 7)と比較して、その比( φ s/ φ s )が 2· 0であった。
,rand
[0138] (比較例 7)
S-BPDA23. 07gと HFBAPP8. 30gと TPEQ11. 23gと DADE5. 13gを、溶媒 の PCP191gと共にセパラブルフラスコ中にて反応温度 190°Cで 3時間重合イミド化 し、回転粘度が 1246ボイズ、ポリマー濃度が 19重量%のポリイミド溶液を得た。この ポリイミドの数平均重合度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 41であった この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 27 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。このフィノレ ムの弾性率、破断強度は、実施例 7のフィルムのそれらより低いものであった。
[0139] (実施例 8)
ポリイミド A、ポリイミド Bは実施例 7と同じ化学構造を選んだ (ポリイミド Aとポリイミド B の比率が異なる)。
S-BPDA6. 92gと HFBAPP12. 44gを、溶媒の PCP180gと共にセパラブルフラ スコ中にて反応温度 190°Cで 15時間重合イミド化し、ポリマー濃度が 9. 3重量%の ポリイミド A溶液を得た。このポリイミド Aの数平均重合度 N を前記 GPC測定方法に
A
よって測定したところ、 22. 5であった。このポリイミド溶液へ s— BPDA16. 15gと TP EQ9. 82gと DADE4. 49gを溶媒の PCP20gと共に添カロした。この多成分ポリイミド の混合溶液を、さらに反応温度 190°Cで 4時間重合イミド化し、回転粘度が 1897ポ ィズ、ポリマー濃度が 19重量%の多成分ポリイミドの混合溶液を得た。この多成分ポ リイミドの数平均重合度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 44であった。 この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 27 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。 このフィルムの表面張力 γは、ポリイミド Αとポリイミド Βのランダムコポリイミドからなる フィルム(比較例 8)と比較して I γ— γ Iが 0. 9mN/mであり、弾性率 Eは、同 rand
じく比較例 8と比較して、その比 E/E が 1. 078であった。
rand
このフィルム表面のフッ素原子濃度 φ sは、ポリイミド Aとポリイミド Bのランダムコポリ イミドからなるフィルム(比較例 8)と比較して、その比(φ 3/ φ 3 )が 1 · 8であった。
,rand
[0140] (比較例 8)
S-BPDA23. 07gと HFBAPP12. 44gと TPEQ9. 82gと DADE4. 49gを、溶媒 の PCP191gと共にセパラブルフラスコ中にて反応温度 190°Cで 3時間重合イミド化 し、回転粘度が 1079ボイズ、ポリマー濃度が 19重量%のポリイミド溶液を得た。この ポリイミドの数平均重合度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 37であった この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 27 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。このフィノレ ムの弾性率、破断強度、破断伸びは、実施例 8のフィルムのそれらより低いものであ つた。
[0141] (実施例 9)
ポリイミド Aとして s BPDAと 1 , 4 ビス(3—ァミノプロピルジメチルシリル)ベンゼ ン(以下、 ADBと略記することもある)力もなるホモポリイミド(s BPDA— ADB)、ポ リイミド Bとして s— BPDAと TSNからなるホモポリイミド(s— BPDA—TSN)を選んだ この場合、 SP (ま 20. 71MPa1/2、 SPB (ま 25. 38MPa1/2であり、 | SPB — SP
A A
I =4. 67MPa1/2であった。
また E (ま 0. 02GPa、Tg (ま 125°Cであり、 EB (ま 5. 07GPa、丁 gB (ま 400 C 以上であった。従って E /E = 330、 I TgB — Tg I 〉275°Cであった。
B A A
S-BPDA14. 12gと TSN13. 43gを、溶媒の PCP126. lgと共にセノ ラフ、、ノレフラ スコ中にて反応温度 190°Cで 15時間重合イミド化し、ポリマー濃度が 17. 0重量%の ポリイミド B溶液を得た。このポリイミド Bの数平均重合度 N を前記 GPC測定方法に
B
よって測定したところ、 57であった。このポリイミド溶液へ s— BPDA3. 53gと 1 , 4— ビス(3—ァミノプロピルジメチルシリル)ベンゼン(以下、 ADBと略記することもある) 3 . 78gを溶媒の PCP33. 6gと共に添加した。この多成分ポリイミドの混合溶液を、さら に反応温度 190°Cで 5時間重合イミド化し、回転粘度が 930ボイズ、ポリマー濃度が 17重量%の多成分ポリイミドの混合溶液を得た。この多成分ポリイミドの数平均重合 度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 31であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 19 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。
このフィルムの表面張力 γは、ポリイミド Αとポリイミド Βのランダムコポリイミドからなる フィルム(比較例 9)と比較して I γ— γ Iが 8. 6mN/mであり、弾性率 Eは、同 rand
じく比較例 9と比較して、その比 E/E が 1. 077であった。
rand
このフィルム表面のケィ素原子濃度 φ sは、ポリイミド Aとポリイミド Bのランダムコポリ イミドカ、らなるフイノレム(比較例 9)のそれと比較して、その比( φ s/ φ s )が 3· 3で
,rand あった。
(比較例 9)
S-BPDA17. 65gと TSN13. 43gと ADB3. 78gを、溶媒の PCP159. 7gと共に セパラブルフラスコ中にて反応温度 190°Cで 17時間重合イミド化し、回転粘度が 78 1ボイズ、ポリマー濃度が 17重量%のポリイミド溶液を得た。このポリイミドの数平均重 合度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 49であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 26 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。
この例は原料組成が実施例 9とほぼ同じである力 (i> s/fが 2. 2であり、低いもの であった。またこのフィルムの弾性率、破断強度、破断伸びは、実施例 9のフィルムの それらより低!/、ものであった。
(実施例 10)
ポリイミド Aとして s BPDAと 2, 2 ビス(4一(4 アミノフエノキシ)フエニル)プロ パン(以下、 BAPPと略記することもある)力もなるホモポリイミド(s BPDA— BAPP )、ポリイミド Bとして s— BPDAと 2, 2' ジメチルー 4, 4'ージアミノジフエニル(以下 、 m— ToLと略記することもある)力もなるホモポリイミド(s— BPDA— m— ToUを選 んた。
この場合、 SP (ま 22. 67MPa1/2、 SPB (ま 23. 42MPa1/2であり、 | SPB — SP
A A
I =0. 75MPa1/2であった。
また E (ま 2. 52GPa、Tg (ま 260°Cであり、 EB (ま 6. 53GPa、丁 gB (ま 330。C
A A
であった。従って E /E = 2. 59、 I TgB — Tg | = 70°Cであった。
B A A
S-BPDA5. 88gと 2, 2' ジメチルー 4, 4 ' ジァミノジフエニル(以下、 m— ToL と略記することもある) 4. 33gを、溶媒の PCP53. 8gと共にセパラブルフラスコ中にて 反応温度 190°Cで 12時間重合イミド化し、ポリマー濃度が 15重量%のポリイミド B溶 液を得た。このポリイミド Bの数平均重合度 N を前記 GPC測定方法によって測定し
B
たところ、 51であった。このポリイミド溶液へ s— BPDA5. 88gと 2, 2 ビス(4— (4— アミノフエノキシ)フエニル)プロパン(以下、 BAPPと略記することもある) 8· 37gを溶 媒の PCP76. 7gと共に添加した。この多成分ポリイミドの混合溶液を、さらに反応温 度 190°Cで 5時間重合イミド化し、回転粘度が 751ボイズ、ポリマー濃度が 15重量% の多成分ポリイミドの混合溶液を得た。この多成分ポリイミドの数平均重合度を前記 G PC測定方法によって測定したところ、 68であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 20 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。
このフィルムの表面張力 γは、ポリイミド Αとポリイミド Βのランダムコポリイミドからなる フィルム(比較例 10)と比較して I γ— γ Iが 6. 6mN/mであり、弾性率 Eは、同
rand
じく比較例 10と比較して、その比 E/E が 1. 032であった。 また、このポリイミドフィルム凍結破断面の FE— SEMを用いて観察し、ノジュール サイズをもとめた。 (図 10)
[0144] (比較例 10)
s-BPDAl l . 77gと m— ToL4. 33gと BAPP8. 37gを溶媒の PCP130. 5gと共 にセパラブルフラスコ中にて反応温度 190°Cで 17時間重合イミド化し、回転粘度が 5 52ボイズ、ポリマー濃度が 15重量%のポリイミド溶液を得た。このポリイミドの数平均 重合度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 50であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 20 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。このフィノレ ムの弾性率、破断強度は、実施例 10のフィルムのそれらより低いものであった。 また、このポリイミドフィルム凍結破断面の FE— SEMを用いて観察し、ノジュール サイズをもとめた。 (図 11)
[0145] (実施例 11)
ポリイミド Aとポリイミド Bは実施例 10と同じ化学構造を選んだ (ポリイミド Aとポリイミド Bの比率が異なる)。
S-BPDA8. 24gと m—To:L6. 06gを、溶媒の PCP75. 3gと共にセノ ラフ、、ノレフラ スコ中にて反応温度 190°Cで 13時間重合イミド化し、ポリマー濃度が 15重量%のポ リイミド B溶液を得た。このポリイミド Bの数平均重合度 N を前記 GPC測定方法によ
B
つて測定したところ、 56であった。このポリイミド溶液へ s— BPDA3. 53gと BAPP5. 02gを溶媒の PCP46. lgと共に添加した。この多成分ポリイミドの混合溶液を、さら に反応温度 190°Cで 4時間重合イミド化し、回転粘度が 460ボイズ、ポリマー濃度が 15重量%の多成分ポリイミドの混合溶液を得た。この多成分ポリイミドの数平均重合 度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 42であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 27 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。 このフィルムの表面張力 γは、ポリイミド Αとポリイミド Βのランダムコポリイミドからなる フィルム(比較例 11)と比較して I γ— γ
rana Iが 1. 5mN/mであり、弾性率 Eは、同 じく比較例 11と比較して、その比 E/E が 1. 100であった。
rand
[0146] (比較例 11)
s-BPDAl l . 77gと m— ToL6. 06gと BAPP5. 02gを溶媒の PCP121. 4gと共 にセパラブルフラスコ中にて反応温度 190°Cで 19時間重合イミド化し、回転粘度が 5 80ボイズ、ポリマー濃度が 15重量%のポリイミド溶液を得た。このポリイミドの数平均 重合度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 53であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 29 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。このフィノレ ムの弾性率、破断強度、破断伸びは、実施例 11のフィルムのそれらより低いものであ つた。
[0147] (実施例 12)
ポリイミド Aとポリイミド Bは実施例 10と同じ化学構造を選んだ (ポリイミド Aとポリイミド Bの比率が異なる)。
S-BPDA3. 53gと m—ToL2. 60gを、溶媒の PCP32. 3gと共にセノ ラフ、、ノレフラ スコ中にて反応温度 190°Cで 15時間重合イミド化し、ポリマー濃度が 15重量%のポ リイミド B溶液を得た。このポリイミド Bの数平均重合度 N を前記 GPC測定方法によ
B
つて測定したところ、 50であった。このポリイミド溶液へ s— BPDA8. 24gと BAPP11 . 72gを溶媒の PCP107. 4gと共に添加した。この多成分ポリイミドの混合溶液を、さ らに反応温度 190°Cで 5時間重合イミド化し、回転粘度が 420ボイズ、ポリマー濃度 が 15重量%の多成分ポリイミドの混合溶液を得た。この多成分ポリイミドの数平均重 合度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 39であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 28 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。 このフィルムの表面張力 γは、ポリイミド Αとポリイミド Βのランダムコポリイミドからなる フィルム(比較例 12)と比較して I γ— γ Iが 2. 4mN/mであり、弾性率 Eは、同 じく比較例 12と比較して、その比 E/E が 1. 064であった。
rand
[0148] (比較例 12)
s-BPDAl l . 77gと m— ToL2. 60gと BAPP11. 72gを溶媒の PCP139. 7gと 共にセパラブルフラスコ中にて反応温度 190°Cで 17時間重合イミド化し、回転粘度 力 S550ボイズ、ポリマー濃度が 15重量%のポリイミド溶液を得た。このポリイミドの数 平均重合度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 50であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 24 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。このフィノレ ムの弾性率、破断強度は、実施例 12のフィルムのそれらより低いものであった。
[0149] (実施例 13)
ポリィミド八として3— 8?0八と13八0£からなるホモポリィミド(3—:6?0八ー0八0£)、 ポリイミド Bとして s— BPDAと m—ToLからなるホモポリイミド(s— BPDA—m—ToL) を選んだ。
この場合、 SP (ま 24. 12MPa1/2、 SPB (ま 23. 42MPa1/2であり、 | SPB — SP
A A
I =0. 70MPa1/2であった。
また E (ま 2. 94GPa、Tg (ま 300°Cであり、 EB (ま 6. 53GPa、丁 gB (ま 330。C
A A
であった。従って E /E = 2. 22、 | = 30°Cであった。
B A I TgB — Tg
A
S-BPDA3. 53gと m—ToL2. 60gを、溶媒の PCP32. 3gと共にセノ ラフ、、ノレフラ スコ中にて反応温度 190°Cで 11時間重合イミド化し、ポリマー濃度が 15重量%のポ リイミド B溶液を得た。このポリイミド Bの数平均重合度 N を前記 GPC測定方法によ
B
つて測定したところ、 49であった。このポリイミド溶液へ s— BPDA8. 24gと DADE5. 72gを溶媒の PCP73. 4gと共に添加した。この多成分ポリイミドの混合溶液を、さら に反応温度 190°Cで 3時間重合イミド化し、回転粘度が 508ボイズ、ポリマー濃度が 15重量%の多成分ポリイミドの混合溶液を得た。この多成分ポリイミドの数平均重合 度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 46であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 24 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。
このフィルムの表面張力 γは、ポリイミド Αとポリイミド Βのランダムコポリイミドからなる フィルム(比較例 13)と比較して I γ— γ OmN/mであ
rana Iが 4. り、弾性率 Eは、同 じく比較例 13と比較して、その比 E/E が 1. 090であった。
rand
[0150] (比較例 13)
s-BPDAl l . 77gと m— ToL2. 60gと DADE5. 72gを溶媒の PCP105. 7gと共 にセパラブルフラスコ中にて反応温度 190°Cで 13時間重合イミド化し、回転粘度が 4 70ボイズ、ポリマー濃度が 15重量%のポリイミド溶液を得た。このポリイミドの数平均 重合度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 45であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 27 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。このフィノレ ムの弾性率、破断強度、破断伸びは、実施例 13のフィルムのそれらより低いものであ つた。
[0151] (実施例 14)
ポリイミド Aとポリイミド Bは実施例 10と同じ化学構造を選んだ (ポリイミド Aとポリイミド Bの比率が異なる)。
S-BPDA8. 24gと BAPP11. 72gを、溶媒の PCP107. 4gと共にセノ ラフ、、ノレフラ スコ中にて反応温度 190°Cで 15時間重合イミド化し、ポリマー濃度が 15重量%のポ リイミド A溶液を得た。このポリイミド Aの数平均重合度 N を前記 GPC測定方法によ
A
つて測定したところ、 52であった。このポリイミド溶液へ s— BPDA3. 53gと m— ToL 2. 60gを溶媒の PCP32. 3gと共に添加した。この多成分ポリイミドの混合溶液を、さ らに反応温度 190°Cで 5時間重合イミド化し、回転粘度が 630ボイズ、ポリマー濃度 が 15重量%の多成分ポリイミドの混合溶液を得た。この多成分ポリイミドの数平均重 合度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 58であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 21 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。 このフィルムの表面張力 γは、ポリイミド Αとポリイミド Βのランダムコポリイミドからなる フィルム(比較例 14)と比較して I γ— γ Iが 2. 5mN/mであり、弾性率 Eは、同
rana
じく比較例 14と比較して、その比 E/E が 1. 155であった。
rand
[0152] (比較例 14)
s-BPDAl l . 77gと m— ToL2. 60gと BAPP11. 72gを溶媒の PCP139. 7gと 共にセパラブルフラスコ中にて反応温度 190°Cで 14時間重合イミド化し、回転粘度 力 ボイズ、ポリマー濃度が 15重量%のポリイミド溶液を得た。このポリイミドの数 平均重合度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 56であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 26 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。このフィノレ ムの弾性率、破断強度は、実施例 14のフィルムのそれらより低いものであった。
[0153] (実施例 15)
ポリイミド Aとして 3, 3' , 4, 4'—ビフエニルエーテルテトラカルボン酸二無水物(以 下、 ETDAと略記することもある)と BAPPからなるホモポリイミド(ETDA— BAPP)、 ポリイミド Bとして ETDAと m— ToLからなるホモポリイミド(ETDA— m— ToL)を選ん だ。
この場合、 SP (ま 22. 68MPa1/2、 SPB (ま 23. 42MPa1/2であり、 | SPB — SP
A A
I =0. 74MPa1/2であった。
また E (ま 3. 15GPa、Tg (ま 204°Cであり、 EB (ま 3. 42GPa、丁 gB (ま 285。C
A A
であった。従って E /E = 1 · 08、
B A I TgB — Tg
A I = 80°Cであった。
ETDA4. 65gと m— ToL3. 25gを、溶媒の PCP41. 7gと共にセパラブルフラスコ 中にて反応温度 190°Cで 12時間重合イミド化し、ポリマー濃度が 15重量%のポリイミ ド B溶液を得た。このポリイミド Bの数平均重合度 N を前記 GPC測定方法によって測
B
定したところ、 51であった。このポリイミド溶液へ ETDA10. 86gと BAPP14. 66gを 溶媒の PCP137. 4gと共に添加した。この多成分ポリイミドの混合溶液を、さらに反 応温度 190°Cで 4時間重合イミド化し、回転粘度が 577ボイズ、ポリマー濃度が 15重 量%の多成分ポリイミドの混合溶液を得た。この多成分ポリイミドの数平均重合度を 前記 GPC測定方法によって測定したところ、 52であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 39 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。 このフィルムの表面張力 γは、ポリイミド Αとポリイミド Βのランダムコポリイミドからなる フィルム(比較例 15)と比較して I γ— γ
rana Iが 3. OmN/mであり、弾性率 Eは、同 じく比較例 15と比較して、その比 E/E が 1. 234であった。
rand
[0154] (比較例 15)
ETDA12. 41gと m— ToL2. 60gと BAPP11. 72gを溶媒の PCP143. 3gと共に セパラブルフラスコ中にて反応温度 190°Cで 17時間重合イミド化し、回転粘度が 59 5ボイズ、ポリマー濃度が 15重量%のポリイミド溶液を得た。このポリイミドの数平均重 合度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 54であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 34 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。このフィノレ ムの弾性率、破断強度、破断伸びは、実施例 15のフィルムのそれらより低いものであ つた。
[0155] (実施例 16)
ポリイミド Aとして s— BPDAと BAPPからなるホモポリイミド(s— BPDA—BAPP)、 ポリイミド Bとして s— BPDAと 3, 3'—ジメチルー 4, 4'ージアミノジフエニル(以下、 o —ToLと略記することもある)力もなるホモポリイミド(s— BPDA— o—ToUを選んだ
この場合、 SP (ま 22. 67MPa1/2 SPB (ま 23. 42MPa1/2であり、 | SPB — SP
A A
I =0. 75MPa1/2であった。
また E (ま 2. 52GPa、Tg (ま 260°Cであり、 EB (ま 6. 35GPa、丁 gB (ま 400。C
A A
以上であった。従って E /E = 2. 52、 — Tg |
B A I TgB 〉140°Cであった。
A
S-BPDA4. 41gと 3, 3,一ジメチルー 4, 4 '—ジアミノジフエニル(以下、 o— ToL と略記することもある) 3. 25gを、溶媒の PCP40. 4gと共にセパラブルフラスコ中にて 反応温度 190°Cで 8時間重合イミド化し、ポリマー濃度が 15重量%のポリイミド B溶液 を得た。このポリイミド Bの数平均重合度 N を前記 GPC測定方法によって測定したと
B
ころ、 48であった。このポリイミド溶液へ s— BPDAIO. 3gと BAPP14. 66gを溶媒の PCP134. 3gと共に添加した。この多成分ポリイミドの混合溶液を、さらに反応温度 1 90°Cで 5時間重合イミド化し、回転粘度が 616ボイズ、ポリマー濃度が 15重量%の 多成分ポリイミドの混合溶液を得た。この多成分ポリイミドの数平均重合度を前記 GP C測定方法によって測定したところ、 56であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 35 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。 このフィルムの表面張力 γは、ポリイミド Αとポリイミド Βのランダムコポリイミドからなる フィルム(比較例 16)と比較して I γ— γ であり、弾性率 Eは、同
rana Iが 6. 8mN/m
じく比較例 16と比較して、その比 E/E が 1. 042であった。
rand
[0156] (比較例 16)
s-BPDAl l . 77gと o— ToL2. 60gと BAPP14. 66gを溶媒の PCP139. 7gと共 にセパラブルフラスコ中にて反応温度 190°Cで 17時間重合イミド化し、回転粘度が 6 51ボイズ、ポリマー濃度が 15重量%のポリイミド溶液を得た。このポリイミドの数平均 重合度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 60であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 27 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。このフィノレ ムの弾性率、破断伸びは、実施例 16のフィルムのそれらより低いものであった。
[0157] (比較例 17)
ポリイミド Aとして s— BPDAと TPEQからなるホモポリイミド(s— BPDA—TPEQ)、 ポリイミド Bとして s— BPDAと DADEからなるホモポリイミド(s— BPDA—DADE)を 選んだ。
この場合、 SP (ま 23. 63MPa1/2、 SPB (ま 24. 12MPa1/2であり、 | SPB — SP
A A
I =0. 49MPa1/2であり、このポリイミド Aとポリイミド Bは相溶性が高い組合せとなつ ている。
また E (ま 3. 46GPa、Tg (ま 280°Cであり、 EB (ま 3. 54GPa、丁 gB (ま 290。C
A A
であった。従って E /E = 1. 03、 I TgB — Tg I = 10°Cであり、このポリイミド A
B A A
とポリイミド Bは機械的性質の差が小さレ、組合せとなって!/、る。
S-BPDA20. 16gと DADE2. OOgを溶媒の PCP138gと共にセパラブルフラスコ 中にて反応温度 190°Cで 2時間重合イミド化し、引き続き TPEQ17. 54gを溶媒の P CP20gと共に添加し 3時間重合イミド化し、ポリマー濃度が 19重量%のポリイミド A溶 液を得た。このポリイミド Aの数平均重合度 N を前記 GPC測定方法によって測定し
A
たところ、 51であった。
S-BPDA6. 04gと DADE4. 21gを、溶媒の PCP134gと共にセパラブルフラスコ 中にて反応温度 190°Cで 11時間重合イミド化し、ポリマー濃度が 19重量%のポリイミ ド B溶液を得た。このポリイミド Bの数平均重合度 N を前記 GPC測定方法によって測
B
定したところ、 44であった。
次に前記ポリイミド A溶液 137g及び前記ポリイミド B溶液 49gをセパラブルフラスコ に秤り取り混合した。この多成分ポリイミドの混合溶液を、さらに温度 130°Cで 3時間 攪拌混合し、回転粘度が 1990ボイズ、ポリマー濃度が 19重量%の多成分ポリイミド の混合溶液を得た。この多成分ポリイミドの数平均重合度を前記 GPC測定方法によ つて測定したところ、 45であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 24 であった。得られたフィルムの特性を測定、その結果を表に示した。
このフィルムの表面張力 γは、ポリイミド Αとポリイミド Βのランダムコポリイミドからなる フィルム(比較例 19)と比較して I γ— γ Iが 0· 2mN/m以下しかなぐ弾性率 rana
Eは、同じく比較例 19と比較して、その比 E/E が 0. 986でしかなかった。
rand
(比較例 18)
ポリイミド A及びポリイミド Bとして比較例 17と同じ化学構造のものを選んだ。
S-BPDA6. 04gと DADE4. 21gを、溶媒の PCP131gと共にセパラブルフラスコ 中にて反応温度 190°Cで 15時間重合イミド化し、ポリマー濃度が 6. 7重量%のポリ イミド B溶液を得た。このポリイミド Bの数平均重合度 N を前記 GPC測定方法によつ
B
て測定したところ、 46であった。このポリイミド溶液へ s— BPDA14. 10gと TPEQ12 • 28gと DADEl . 40gを溶媒の PCP20gと共に添カロした。この多成分ポリイミドの混 合溶液を、さらに反応温度 190°Cで 3時間重合イミド化し、回転粘度が 1786ボイズ、 ポリマー濃度が 19重量%の多成分ポリイミドの混合溶液を得た。この多成分ポリイミド の数平均重合度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 43であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 26 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。 このフィルムの表面張力 γは、ポリイミド Αとポリイミド Βのランダムコポリイミドからなる フィルム(比較例 19)と比較して I γ— γ Iが 0. 2mN/m以下でしかなぐ弾性
rana
率 Eは、同じく比較例 19と比較して、その比 E/E が 1. 003でしかなかった。
rand
[0159] (比較例 19)
S-BPDA20. 14gと TPEQ12. 28gと DADE5. 61gを、溶媒の PCP151gと共に セパラブルフラスコ中にて反応温度 190°Cで 3時間重合イミド化し、回転粘度が 104 2ボイズ、ポリマー濃度が 19重量%のポリイミド溶液を得た。このポリイミドの数平均重 合度を前記 GPC測定方法によって測定したところ、 36であった。
この多成分ポリイミドの混合溶液を用いて、上記に示したポリイミドフィルムの作製方 法に従い 0. 5mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、フィルムの厚さは 24 であった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に示した。
[0160] (実施例 17)
実施例 10で製造した多成分ポリイミドの混合溶液を用い、上記に示したポリイミドフ イルムの作製方法に従い 0. 2mmのドクターナイフを用いて極薄フィルムを製造し、 フィルムの厚さは 3 mであった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に 示した。
この極薄フィルムの表面張力 γは、ポリイミド Αとポリイミド Βのランダムコポリイミドか らなる極薄フィルム(比較例 20)と比較して I γ— γ Iが 2. 4mN/mであり、弾
rand
性率 Eは、同じく比較例 20と比較して、その比 E/E が 1. 170であった。 [0161] (比較例 20)
比較例 10で製造した多成分ポリイミドの混合溶液を用レ、、実施例 17に示したポリイ ミドフィルムの作製方法に従い 0. 2mmのドクターナイフを用いて極薄フィルムを製造 し、フィルムの厚さは 4 mであった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を 表に示した。このフィルムの弾性率、破断強度、破断伸びは、実施例 17のフィルムの それらより低!/、ものであった。
[0162] (実施例 18)
実施例 12で製造した多成分ポリイミドの混合溶液を用レ、、実施例 17に示したポリイ ミドフィルムの作製方法に従い 0. 2mmのドクターナイフを用いて極薄フィルムを製造 し、フィルムの厚さは 5 mであった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を 表に示した。
この極薄フィルムの表面張力 γは、ポリイミド Αとポリイミド Βのランダムコポリイミドか らなる極薄フィルム(比較例 21)と比較して I γ— γ Iが 6. 7mN/mであり、弾
rand
性率 Eは、同じく比較例 21と比較して、その比 E/E が 1. 175であった。
rand
[0163] (比較例 21 )
比較例 12で製造した多成分ポリイミドの混合溶液を用レ、、実施例 17に示したポリイ ミドフィルムの作製方法に従い 0. 2mmのドクターナイフを用いて極薄フィルムを製造 し、フィルムの厚さは 6 mであった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を 表に示した。このフィルムの弾性率、破断強度、破断伸びは、実施例 18のフィルムの それらより低!/、ものであった。
[0164] (実施例 19)
実施例 16で製造した多成分ポリイミドの混合溶液を用い、実施例 17に示したポリイ ミドフィルムの作製方法に従い 0. 2mmのドクターナイフを用いて極薄フィルムを製造 し、フィルムの厚さは 4 mであった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を 表に示した。
この極薄フィルムの表面張力 γは、ポリイミド Αとポリイミド Βのランダムコポリイミドか らなる極薄フィルム(比較例 22)と比較して I γ— γ Iが 3. 7mN/mであり、弾
rand
性率 Eは、同じく比較例 22と比較して、その比 E/E が 1. 314であった。 [0165] (比較例 22)
比較例 16で製造した多成分ポリイミドの混合溶液を用い、実施例 17に示したポリイ ミドフィルムの作製方法に従い 0. 2mmのドクターナイフを用いてフィルムを製造し、 フィルムの厚さは 4 mであった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を表に 示した。またこのフィルムの弾性率、破断強度、破断伸びは、実施例 19のフィルムの それらより低!/、ものであった。
[0166] (実施例 20)
実施例 15で製造した多成分ポリイミドの混合溶液を用レ、、実施例 17に示したポリイ ミドフィルムの作製方法に従い 0. 2mmのドクターナイフを用いて極薄フィルムを製造 し、フィルムの厚さは 7 mであった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を 表に示した。
この極薄フィルムの表面張力 γは、ポリイミド Αとポリイミド Βのランダムコポリイミドか らなる極薄フィルム(比較例 23)と比較して I γ— γ
rand Iが 3. 6mN/mであり、弾 性率 Eは、同じく比較例 23と比較して、その比 E/E が 1. 089であった。
rand
[0167] (比較例 23)
比較例 15で製造した多成分ポリイミドの混合溶液を用レ、、実施例 17に示したポリイ ミドフィルムの作製方法に従い 0. 2mmのドクターナイフを用いて極薄フィルムを製造 し、フィルムの厚さは 7 mであった。得られたフィルムの特性を測定し、その結果を 表に示した。またこのフィルムの弾性率、破断強度、破断伸びは、実施例 20のフィノレ ムのそれらより低!/、ものであった。
[0168] (比較例 24)
N = 1. 7、 N =0. 5とした以外は実施例 2と同様にしてポリイミドフィルムを得た。
A B
このフィルムの弾性率 Eは 4· lOGPaし力、なく、ポリイミド Aとポリイミド Bのランダムコポ リイミドからなるフィルム(比較例 2)と比較して、その比 E/E が 0. 901でしかなかつ
rand
た。
[0169] (比較例 25)
N =0. 5、 N = 7. 0とした以外は実施例 4と同様にしてポリイミドフィルムを得た。
A B
このフィルムの弾性率、破断強度、破断伸びはポリイミド Aとポリイミド Bのランダムコポ リイミド力 なるフィルム (比較例 6)と略同じものであった。
[0170] 以上の実施例と比較例の結果について、実施例 1〜8と比較例 1〜8を表 1に、実 施例 9と比較例 9を表 2に、実施例 10〜16と比較例 10〜: 19を表 3に、実施例 17~2
0と比較例 20〜23を表 4に示した。なお、表中 B/Aは、ジァミン成分 (B)とテトラ力 ルボン酸成分 (A)のモル比を示す。
[0171] [表 1]
差替え用紙(規則 ) 表 1—1
Figure imgf000064_0001
瑯 S ¾ ^ ¾ i
(表 1一 1纖き)
Figure imgf000065_0001
62
Figure imgf000066_0001
羞替え用紙(規則 26)
Figure imgf000067_0001
1/2 9
f/X3d ISI£10/800Z OAV 〕〕〔 表 2
Figure imgf000068_0001
β撖離 £ §Μ
表 3— 1
Figure imgf000069_0001
(表 3—1纖き)
Figure imgf000070_0001
表 3— 2
Figure imgf000071_0001
(表 3— 2 き) s-BPDA s-BPDA
歸! 116 10.30g 441g
H-282 BAPP 1466 0.5 o-Tol 3.25 g 48 0.7 56.0 616ボイズ 30.3 6.8 3.23 139 35.6 なし
(15wt¾)
(B/A=1.02) (B/A=l.02)
s-BPDA 11.77 g
o-Tol 2.6 g
H-282 BAPP 1466 g 60.0 651ボイズ 23.5 0 3.10 139 344 なし
(15wt%)
(B/A=l.02) s-BPDA s-BPDA s-BPDA 20.14g
J:瞧 17 1410g 6.04g TPEQ 12.28 g
SY5-24 TPEQ 12.28 g 51 DADE 421g 44 職 5.61g 45.9 45 1990ボイズ 30.5 3.1 3.46 187 97.1 なし 應 1.40g (19wt¾)
(B/A=l.022) (B/A=l.022) (B ¾ ^讀/A=l.022) s-BPDA s-BPDA s-BPDA 20.14g
J:翻 18 1 10g 6.04g 1PEQ 12.28 ( OTO OqgQ
SY6-1 TPEQ 1228g 0.5 DADE 421g 46 DADE 5.61g 1.6 43 1786ボイズ 23.5 10.1 3.52 185 945 なし DADE 1.40g (19wt¾)
(B/A=l.022) (B/A=l.022) (B/A=l.022) s-BPDA 20.14g
脚 J19 TPEQ 12.28 g
SY6-2 DADE 5.61 36 龍ボイズ 33.6 0 3.51 183 97.4 なし
(19 t¾)
(B/A=l.022)
SS ¾ ¾呦歸 表 4
Figure imgf000073_0001
66/1
Figure imgf000074_0001
差替え用紙(規則 26) 6 6/2
産業上の利用可能' 14
本発明によれば、表面が改質された多成分ポリイミドフィルムを得ることができる。こ のポリイミドフィルムは、例えば、フィルムを形成している全ポリイミドの原料成分カ^ン ダムに結合したポリイミドフィルムに対して、表面張力が大幅に改質されたものである
羞替え用紙(規則 26)

Claims

67 請求の範囲
[1] ポリイミド Aの溶解度パラメータ SP とポリイミド Bの溶解度パラメータ SP との差の 絶対値 I SP - SP Iが 0. 5MPa1/2以上である、ポリイミド Aの原料成分及び/
B A
又は前記原料成分の重合イミド化反応物(ポリイミド成分 Aと呼ぶこともある)と、ポリイ ミド Bの原料成分及び/又は前記原料成分の重合イミド化反応物(ポリイミド成分 Bと 呼ぶこともある)とからなる多成分ポリイミドで形成されたフィルムであって、
全原料成分をランダム重合して得られるフィルムの表面張力 Ί に比べて、少なく
rand
とも一方のフィルム表面の表面張力 γ力 S I γ— γ | > 0. 3mN/mであり、且つ
rand
フィルムにマクロ相分離が生じて!/、な!/、ことを特徴とするポリ^
[2] ポリイミド Aのフィルムの弾性率 E とポリイミド Bのフィルムの弾性率 E との比 E /
A B B
E が 1. 05以上である、ポリイミド Aの原料成分及び/又は前記原料成分の重合イミ
A
ド化反応物(ポリイミド成分 Aと呼ぶこともある)と、ポリイミド Bの原料成分及び/又は 前記原料成分の重合イミド化反応物 (ポリイミド成分 Bと呼ぶこともある)とからなる多 成分ポリイミドで形成されたフィルムであって、
全原料成分をランダム重合して得られるフィルムの弾性率 E に比べて、その弾性
rand
率 Eが E/E > 1. 005であり、且つフィルムにマクロ相分離が生じていないことを特
rand
ί毁とするポリイミド、フイノレム。
[3] ポリイミド Αのガラス転移温度 Tg とポリイミド Bのガラス転移温度 Tg との差の絶対
A B
値 I Tg — Tg 力 ¾0°C以上である、ポリイミド
A I Aの原料成分及び/又は前記原料
B
成分の重合イミド化反応物(ポリイミド成分 Aと呼ぶこともある)と、ポリイミド Bの原料成 分及び/又は前記原料成分の重合イミド化反応物(ポリイミド成分 Bと呼ぶこともある) とからなる多成分ポリイミドで形成されたフィルムであって、
全原料成分をランダム重合して得られるフィルムの弾性率 E に比べて、その弾性
rand
率 Eが E/E > 1. 005であり、且つフィルムにマクロ相分離が生じていないことを特
rand
ί毁とするポリイミド、フイノレム。
[4] ポリイミド Αの溶解度パラメータ SP とポリイミド Bの溶解度パラメータ SP との差の
A B
絶対値 I SP - SP
B A Iが 0. 5MPa1/2以上であり、且つポリイミド Aのフィルムの弾 性率 E とポリイミド Bのフィルムの弾性率 E との比 E /E 力 1. 05以上である、ポリ 68 イミド Aの原料成分及び/又は前記原料成分の重合イミド化反応物(ポリイミド成分 A と呼ぶこともある)と、ポリイミド Bの原料成分及び/又は前記原料成分の重合イミド化 反応物(ポリイミド成分 Bと呼ぶこともある)とからなる多成分ポリイミドで形成されたフィ 全原料成分をランダム重合して得られるフィルムの弾性率 E に比べて、その弾性
rand
率 Eが E/E > 1. 005であり、全原料成分をランダム重合して得られるフィルムの
rand
表面張力 Ί に比べて、少なくとも一方のフィルム表面の表面張力 γが I Ί — Ί
rand rand
I > 0. 3mN/mであり、且つフィルムにマクロ相分離が生じていないことを特徴とす るポリイミドフィルム。
[5] フッ素原子を含む多成分ポリイミドで形成されたポリイミドフィルムであって、 X線光 電子分光 (XPS)で測定した少なくとも一方のフィルム表面のフッ素原子濃度(Φ )と
S
、フィルム全体の平均のフッ素原子濃度(f)との比(Φ /f)が 1. 3〜3であることを特
S
ί毁とするポリイミド、フイノレム。
[6] フッ素原子を含む多成分ポリイミドで形成されたポリイミドフィルムであって、 X線光 電子分光 (XPS)で測定した少なくとも一方のフィルム表面のフッ素原子濃度(Φ )と
S
、全原料成分をランダム重合して得られるフィルム表面のフッ素原子濃度(Φ
S, ) rand との比(Φ /Φ , )が 1 ·;!〜 2· 6であることを特徴とするポリイミドフィルム。
S S rand
[7] ケィ素原子を含む多成分ポリイミドで形成されたポリイミドフィルムであって、 X線光 電子分光 (XPS)で測定した少なくとも一方のフィルム表面のケィ素原子濃度(Φ )と
S
、全原料成分をランダム重合して得られるフィルム表面のケィ素原子濃度(Φ
S, ) rana との比(Φ /Φ , )が 1 ·;!〜 4であることを特徴とするポリイミドフィルム。
[8] 厚みが 10 m未満 10nm以上の極薄フィルムであることを特徴とする請 求項 1〜7のいずれかに記載のポリイミドフィルム。
[9] ポリイミド Aの原料成分及び/又は前記原料成分の重合イミド化反応物をポリイミド 成分 Aとし、ポリイミド Bの原料成分及び/又は前記原料成分の重合イミド化反応物 をポリイミド成分 Bとし、前記ポリイミド成分 Aの数平均重合度を N とし、前記ポリイミド
A
成分 Bの数平均重合度を N としたときに、
B
(工程 1)ポリイミド成分 Aとポリイミド成分 Bとを、 N と N とが下記数式 1を満たす組 69 合せで混合して多成分ポリイミドの混合溶液を調製し、
数式 1
2. 35 X N — 2∞ < N < 450 X N — 1 12
A B A
(工程 2)前記多成分ポリイミドの混合溶液をさらに重合イミド化反応させ、次いで、 (工程 3)前記多成分ポリイミドからなるフィルム状物から溶媒を除去する
ことを特徴とする多成分ポリイミドからなるポリイミドフィルムの製造方法。 ここで、 N 及び N は、ポリイミド原料である未反応のテトラカルボン酸成分とジアミ
A B
ン成分の重合度をそれぞれ 0· 5として算出する。
[10] ポリイミド Αの溶解度パラメータ SP とポリイミド Bの溶解度パラメータ SP との差の
A B
絶対値 I SP - SP Iが 0. 5MPa1/2以上であることを特徴とする請求項 9に記載
B A
の多成分ポリイミドからなるポリイミドフィルムの製造方法。
[11] ポリイミド Aのフィルムの弾性率 E とポリイミド Bのフィルムの弾性率 E との比 E /
A B B
E が 1. 05以上であることを特徴とする請求項 9〜; 10のいずれかに記載の多成分ポ
A
リイミドからなるポリイミドフィルムの製造方法。
[12] ポリイミド Aのガラス転移温度 Tg がポリイミド Bのガラス転移温度 Tg より 20°C以上
A B
高レ、ことを特徴とする請求項 9〜 11の!/、ずれかに記載の多成分ポリイミドからなるポリ イミドフィルムの製造方法。
[13] ポリイミド Aが化学構造にフッ素原子を含むことを特徴とする請求項 9〜; 12のいず れかに記載の多成分ポリイミドからなるポリイミドフィルムの製造方法。
[14] ポリイミド Bが化学構造にフッ素原子を含まないことを特徴とする請求項 13に記載の 多成分ポリイミドからなるポリイミドフィルムの製造方法。
[15] ポリイミド B力 引張破断伸びが 4%以上であることを特徴とする請求項 9〜; 14のい ずれかに記載の多成分ポリイミドからなるポリイミドフィルムの製造方法。
[16] ポリイミド Aが化学構造にケィ素原子を含むことを特徴とする請求項 9〜; 15のいず れかに記載の多成分ポリイミドからなるポリイミドフィルムの製造方法。
[17] ポリイミド Bが化学構造にケィ素原子を含まないことを特徴とする請求項 16に記載 の多成分ポリイミドからなるポリイミドフィルムの製造方法。
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