WO2019012722A1 - イミド基含有化合物水性溶媒溶液及びイミド基含有化合物水性溶媒溶液の製造方法 - Google Patents

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竹己 松野
勝治 北川
操 花園
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    • C08J2427/12Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
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Definitions

  • the present invention relates to an imide group-containing compound aqueous solvent solution (hereinafter sometimes referred to as an imide group-containing compound aqueous solution or simply as a predetermined aqueous solvent solution) and a method for producing an imide group-containing compound aqueous solvent solution About.
  • an imide group-containing compound aqueous solvent solution (simply referred to as an aqueous solvent solution or an aqueous solution, which may be curable at low temperature and is excellent in water solubility and which contains a specific imide group-containing compound). The same is true) and its efficient manufacturing method.
  • a polyimide molded product typified by a polyimide film has excellent chemical resistance, and therefore is insoluble in various organic solvents as well as in aqueous solvents, and has a high melting point, and thus has a thermoplasticity such as polystyrene. Like plastic, it was difficult to melt and reuse. Therefore, when disposing polyimide molded articles and the like, although it is expensive, most of them are disposed in landfills or incinerated, and there has been a problem that the recyclability and environmental characteristics are poor.
  • a polyimide powder having an average particle size of a predetermined value or less it is an aggregate of fine particles obtained by depositing polyimide dissolved in a treatment liquid containing a basic substance, the fine particles comprising polyimide and polyamic acid
  • a polyimide powder which contains the residual amount of the alkali metal of the basic substance contained in the treatment liquid and is 1% or less with respect to the total amount of the powder and a method for producing the same (see Patent Document 1). More specifically, the polyimide powder has, for example, a particle size distribution of 1 to 500 ⁇ m and an average particle size (median diameter: D 50 ) of 25 ⁇ m or less.
  • an aqueous dispersion composition obtained by blending an amine (B) with a specific polyimide resin (A) has been proposed (see Patent Document 2).
  • An aqueous dispersion composition has been proposed which contains resin (A) and 1 to 10 equivalents of amine (B) relative to the acid value of the polyimide resin (A).
  • a polyimide precursor varnish comprising a reaction product with an organic solvent, the polyimide precursor varnish comprising water, an amine compound, and an organic solvent It is proposed (refer patent document 3). More specifically, from 0.6 to 1.0 equivalents of an amine compound with respect to the polyamic acid and the carboxyl group of the polyamic acid, and from 0.2 to 1.0 equivalents of an organic solvent with respect to the amide group of the polyamic acid.
  • a polyimide precursor varnish comprising 99 to 50 wt% of the polyimide precursor and 1 to 50 wt% of the solvent water has been proposed.
  • Patent No. 5695675 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-199749 (Claims) JP-A-8-291252 (Claims)
  • the aqueous dispersion composition of Patent Document 2 needs to use a very special polyimide compound, and it is described that a predetermined amine compound is blended to improve its storage stability.
  • a predetermined amine compound is blended to improve its storage stability.
  • the improvement of the water solubility of a given imide group-containing compound to the aqueous solvent the effect of increasing the curing speed of the imide group-containing compound (low temperature curing), and the improvement of the film forming property. It was not done.
  • low temperature curing is achieved by combining a predetermined imide group-containing compound, an amine compound having a predetermined boiling point, and an aqueous solvent to form a predetermined aqueous solvent solution. It has been found that not only properties are obtained but also good water solubility and storage stability with respect to an aqueous solvent are obtained, and furthermore, good film forming properties are obtained, and the present invention is completed.
  • a specific imide group-containing compound and an amine compound having a predetermined boiling point which can be cured at low temperature, have excellent water solubility, and obtain good film forming property
  • the absorption peak at a wavenumber of 1375 cm -1 together have an absorption peak at a wavenumber of 1375 cm -1, and the height of the absorption peak at a wave number 1500 cm -1 derived from the benzene ring and S1, the height of the absorption peak at a wavenumber of 1375 cm -1 derived from the imide groups
  • the ratio of S1 / S2 is a value within the range of 2 to 10, where S2 is an imide group-containing compound aqueous solvent solution.
  • the imide group-containing compound and the amine compound react to form an amine salt, and Together with a predetermined aqueous solvent solution having good low temperature curability (imidation ratio: 70% or more), good water solubility, and good film forming property, etc. can do.
  • a predetermined product comprising an imide group-containing compound having a predetermined infrared absorption peak while partially hydrolyzing a polyimide molded article such as industrial waste, an aqueous solvent, and an amine compound having a predetermined boiling point
  • aqueous solvent solution By forming an aqueous solvent solution, when forming a film, it is possible to contribute to low-temperature curability as an amine salt of an imide group-containing compound without excessive scattering or residue of an amine compound. . Further, for the same reason, even when a film is formed, the amine compound appropriately remains, so that the good water solubility is maintained, and thus, a predetermined aqueous solvent solution can be obtained from which a good film forming property can be obtained. Can.
  • a predetermined polyimide resin can be obtained by heat curing at a temperature of 200 ° C. or less, but this is compared with the production cost of a conventional polyimide resin. It has been found that a polyimide resin having equivalent heat resistance and the like can be obtained at 1/10 or less. Therefore, it can be said that such an imide group-containing compound aqueous solvent solution is extremely economically advantageous as a raw material of recycled polyimide resin or as a raw material of polyimide resin exhibiting novel characteristics.
  • the polyimide molded article is partially hydrolyzed is the absorption peak derived from the imide group described above, the absorption peak derived from the amide group, and the absorption derived from the carboxyl group in the infrared spectrum chart. It can confirm by having and.
  • the aqueous solvent is preferably water and an alcohol compound, or one of them.
  • the imide group-containing compound can be uniformly dissolved, and a highly safe and economical predetermined aqueous solvent solution can be provided.
  • the amine compound is preferably N, N-dimethylaminoethanol (boiling point: 133 ° C.) and trimethylamine (boiling point: 89.5 ° C.), or either of them.
  • the infrared spectroscopic chart of the imide group-containing compound has an absorption peak at a wave number of 1600 cm -1 derived from an amide group and is derived from a benzene ring Assuming that the height of the absorption peak at a wave number of 1500 cm -1 is S1 and the height of the absorption peak at a wave number of 1600 cm -1 derived from an amide group is S3, the ratio of S1 / S3 is in the range of 2 to 20 It is preferable to By constituting in this way, it is possible to obtain a lower temperature curable imide group-containing compound derived from an imide group-containing compound aqueous solvent solution, and whether or not the polyimide molded article is partially hydrolyzed or not It can be an indicator.
  • an absorption peak (reference peak) at a wave number of 1500 cm -1 derived from a benzene ring is shown. It may not be. Therefore, in such a case, instead of the absorption peak at a wave number of 1500 cm ⁇ 1 derived from the benzene ring, another absorption peak can be used as a reference peak.
  • the infrared spectroscopic chart of the imide group-containing compound has an absorption peak at a wave number of 1413 cm -1 derived from a carboxyl group and is derived from a benzene ring
  • the ratio of S1 / S4 is in the range of 8 to 30
  • the amount of the aqueous solvent it is preferable to set the amount of the aqueous solvent to a value within the range of 20 to 99% by weight with respect to the total amount.
  • the viscosity of the predetermined aqueous solvent solution can be adjusted to a value within a predetermined range, handling can be facilitated, and furthermore, a uniform coating film can be formed.
  • the compounding amount of the amine compound is preferably set to a value within the range of 0.1 to 25% by weight with respect to the total amount.
  • Another aspect of the present invention is a method for producing an aqueous solution of an imide group-containing compound, comprising the following steps (1) to (3), (1) A preparing step of cutting a polyimide molded article to obtain a predetermined size, (2) hydrolyzing in the presence of water and a basic compound at a temperature of 50 to 100 ° C.
  • the imide group-containing compound obtained in the step (2) has an absorption peak at a wave number of 1500 cm -1 derived from a benzene ring and an absorption peak at a wave number of 1375 cm -1 derived from an imide group,
  • the height of the absorption peak at a wave number of 1500 cm ⁇ 1 derived from the benzene ring is S1 and the height of the absorption peak at a wave number of 1375 cm ⁇ 1 derived from the imide group is S2
  • the method for producing an imide group-containing compound aqueous solvent solution is characterized in that the ratio of S2 is set to a value within the range of 2 to 10.
  • the imide group-containing compound and the amine compound form an amine salt, and at the same time, control the evaporation of the water / amine compound to obtain a good low temperature. Curability is obtained, and in turn, a predetermined aqueous solvent solution having good water solubility, film forming property and the like can be efficiently produced. And, if it is an imide group-containing compound derived from a predetermined aqueous solvent solution, it can be thermally cured even under a low temperature condition of 200 ° C. or lower, but it has the same heat resistance and mechanical properties as ordinary polyimide resin. It is possible to obtain characteristics or ultraviolet light absorbability. Accordingly, it has been found that a polyimide resin having equivalent heat resistance and the like can be obtained at 1/10 or less as compared to the conventional polyimide resin production cost, and it is an economically extremely advantageous production method. I can say that.
  • FIG. 1 shows the compounding amount of the amine compound (N, N-dimethylaminoethanol) having a boiling point within a predetermined range in the imide group-containing compound aqueous solvent solution and the viscosity (measurement temperature) of the imide group-containing compound aqueous solvent solution : 25 ° C.)
  • FIG. 2 shows the relationship between the compounding amount of the amine compound (N, N-dimethylaminoethanol) having a boiling point within a predetermined range and the low-temperature curing property of the imide group-containing compound in the aqueous solution of the imide group-containing compound
  • FIG. 1 shows the compounding amount of the amine compound (N, N-dimethylaminoethanol) having a boiling point within a predetermined range in the imide group-containing compound aqueous solvent solution and the viscosity (measurement temperature) of the imide group-containing compound aqueous solvent solution : 25 ° C.)
  • FIG. 2 shows the relationship between the
  • FIG. 3 is an infrared spectrum chart of the imide group-containing compound (compound A) of the present invention (Example 1).
  • FIG. 4 is an infrared spectrum chart of a cured product (polyimide resin) of the imide group-containing compound (compound A) of the present invention (Example 1).
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between elapsed time (day) and viscosity (mPa ⁇ sec) during storage of the imide group-containing compound solution.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the blending amount of the viscosity stabilizer (trimethyl orthoformate) in the imide group-containing compound solution and the viscosity.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the blending amount of the viscosity stabilizer (triethyl orthoformate) in the imide group-containing compound solution and the viscosity.
  • FIGS. 8 (a) to 8 (e) are provided to explain the application of the imide group-containing compound.
  • FIG. 9 is an infrared spectrum chart of a commercially available polyimide (Kapton H).
  • FIG. 10 is a differential thermal balance chart (TG-DTA curve) of a cured product (polyimide resin) of the imide group-containing compound (compound A) of the present invention (Example 1).
  • FIG. 11 is an infrared spectrum chart of the imide group-containing compound (compound B) of the present invention (Example 2).
  • FIG. 9 is an infrared spectrum chart of a commercially available polyimide (Kapton H).
  • FIG. 10 is a differential thermal balance chart (TG-DTA curve) of a cured product (poly
  • FIG. 12 is an infrared spectrum chart of the thermosetting product (polyimide resin) of the imide group-containing compound (compound B) of the present invention (Example 2).
  • FIG. 13 is an infrared spectrum chart of the imide group-containing compound (compound C) of the present invention (Example 3).
  • FIG. 14 is an infrared spectrum chart of the thermosetting product (polyimide resin) of the imide group-containing compound (compound C) of the present invention (Example 3).
  • FIG. 15 is an infrared spectrum chart of the imide group-containing compound (Compound D) of Comparative Example 2.
  • the first embodiment is an imide group comprising an imide group-containing compound obtained by partially hydrolyzing a polyimide molded article, an aqueous solvent, and an amine compound having a boiling point within the range of 80 to 145 ° C.
  • a compound containing compound aqueous solvent solution wherein the imide group-containing compound has an absorption peak at a wave number of 1500 cm ⁇ 1 derived from a benzene ring and an absorption peak at a wave number of 1375 cm ⁇ 1 derived from an imide group in an infrared spectroscopy chart
  • the height of the absorption peak at a wave number of 1500 cm -1 derived from the benzene ring is S1
  • the height of the absorption peak at a wave number of 1375 cm -1 derived from the imide group is S2
  • the imide group-containing compound aqueous solvent solution is characterized in that the ratio of / S2 is set to a value within the range of 2 to 10. That is, as illustrated in FIGS.
  • the viscosity of the imide group-containing compound aqueous solvent solution can be adjusted to a desired range by including an amine compound having a boiling point at a predetermined temperature, and further, good Low temperature curability, water solubility to aqueous solvents, and film forming properties can be obtained, respectively.
  • polyimide Molded Article In producing an imide group-containing compound by partially hydrolyzing it, a polyimide molded article which has conventionally been treated as industrial waste or the like is widely targeted as a raw material thereof. Therefore, suitable polyimide molded articles include, for example, polyimide films, polyimide paints, polyimide resists, electrical component housings made of polyimide, electronic component materials made of polyimide, containers made of polyimide, mechanical parts made of polyimide, automotive parts made of polyimide, etc.
  • the imide group-containing compound of the present invention is a partial hydrolyzate of a polyimide molded article having a predetermined structure, as exemplified by its infrared spectrum chart in FIG. . That is, as an example, an imide group-containing compound obtained by partially hydrolyzing a polyimide molded article having a predetermined size in the presence of water and a basic compound at a temperature of 50 to 100 ° C.
  • the object is an imide group-containing compound having a predetermined structure represented by the following formula (1). Therefore, low temperature curing is possible by having at least an imide group, an amide group, a carboxyl group, and a carbonyl group etc. in a molecule consisting of carbon atoms, etc., and solubility in various aqueous solvents etc.
  • the imide group-containing compound can be made excellent in adhesion to various adherends.
  • the symbol X is an alkali metal (lithium / Li, sodium / Na, potassium / K, rubidium / Rb or cesium / Ce), and the subscripts n and l are located on both sides of the polyimide structure Is a symbol indicating the amount (number of moles) of the polyamic acid structure to be formed, and is usually a value within the range of 0.1 to 0.8, and the subscript m indicates the amount (number of moles) of polyimide structure A symbol, usually a value within the range of 0.2 to 0.9.)
  • the imide group-containing compound does not necessarily have to simultaneously contain an imide group, an amido group and a carboxyl group in one molecule of carbon atoms, and a poylimid having an imide group represented by the following formula (3) -1 It may be a mixture of a polyamide acid having an amide group represented by the following formula (3) -2 and a carboxylic acid compound having a carboxyl group represented by the following formula (3) -3.
  • the reason for this is that, by having an imide group in the molecule in this way, it is possible to obtain an imide group-containing compound that can be cured at a lower temperature, and eventually, when the polymer is polymerized to a polyimide resin by heat curing treatment, It is because predetermined heat resistance can be exhibited.
  • the imide group amount (peak height) in the imide group-containing compound of the present invention can be used as an index indicating the degree of partial hydrolysis.
  • the imide group amount (peak height) in the infrared spectral chart of the cured polyimide shown in 4 grade and the like is 100, it is preferably in the range of 10 to 50, more preferably in the range of 15 to 45, and 20 to 50 A range of 40 has been found to be more preferable.
  • the imide group-containing compound of the present invention is characterized by having an absorption peak derived from an amide group at or near a wavenumber of 1600 cm ⁇ .
  • the reason for this is that by having an amido group in the molecule in this way, an imide group-containing compound that can be cured at a lower temperature can be obtained.
  • the imide group-containing compound of the present invention shows an absorption peak (wave number 1600 cm ⁇ 1 ) attributed to a clear amide group, but the cured polyimide is a figure. As shown in 4, it has been found that it has no absorption peak due to such an amide group.
  • the imide group-containing compound of the present invention is characterized by having an absorption peak derived from a carboxyl group at a wave number of 1413 cm ⁇ 1 or in the vicinity thereof.
  • the reason for this is that, by thus having a carboxyl group in the molecule, an imide group-containing compound having good solubility and adhesiveness can be obtained.
  • the imide group-containing compound of the present invention has an absorption peak (wave number 1413 cm ⁇ 1 ) attributed to a carboxyl group, but in the case of a thermally cured polyimide, FIG. As shown in, it has been found that it has no absorption peak due to such a carboxyl group.
  • the imide group-containing compound of the present invention preferably has an absorption peak derived from a carbonyl group at a wave number of 1710 cm ⁇ 1 or in the vicinity thereof.
  • the carbonyl group weight (peak height) in the imide group containing compound of this invention can also be made into the parameter
  • the height of the absorption peak at a wave number of 1500 cm -1 derived from the benzene ring is S1
  • the height of the absorption peak at a wave number of 1375 cm -1 derived from the imide group is S1
  • the ratio of S1 / S2 is set to a value within the range of 2 to 10, where S2 is S2.
  • S2 is S2.
  • the height of the absorption peak at a wave number of 1500 cm -1 derived from the benzene ring is S1
  • the height of the absorption peak at a wave number of 1600 cm -1 derived from an amide group is S1
  • the ratio of S1 / S3 is set to a value within the range of 2 to 20, where S3 is S3.
  • S3 is S3.
  • the height of the absorption peak at a wave number of 1500 cm -1 derived from the benzene ring is S1
  • the height of the absorption peak at a wave number of 1413 cm -1 derived from the carboxyl group It is preferable to set the ratio of S1 / S4 to a value within the range of 8 to 30, where S4 is S4.
  • the reason for this is that by defining the proportion of the carboxyl group in this way, it is possible to make the imide group-containing compound further excellent in the solubility and adhesion to a predetermined organic solvent, and at the same time the degree of partial hydrolysis It is because it can also be an indicator to show. Therefore, it is more preferable to set the ratio of S1 / S4 to a value within the range of 10 to 25, and it is further preferable to set the ratio of S1 / S4 to a value within the range of 13 to 20.
  • Average Weight Molecular Weight it is preferable to set the average weight molecular weight of the imide group-containing compound of the present invention to a value within the range of 1,000 to 100,000.
  • the reason for this is that, by setting such an average weight molecular weight, a predetermined low temperature curability can be obtained, and a good solubility in an organic solvent can be obtained. Therefore, it is more preferable to set the average weight molecular weight of the imide group-containing compound to a value in the range of 3,000 to 60,000, and further preferable to set the value in the range of 5,000 to 30,000.
  • the average weight molecular weight of the imide group-containing compound can be measured by gel permeation chromatography as a molecular weight in terms of polystyrene.
  • Aqueous Solvent (1) Type The type of aqueous solvent in the imide group-containing compound aqueous solvent solution is not particularly limited, but is preferably at least one of water, alcohol and the like. In addition, even though the aqueous solvent is water alone, it is thought that it is for blending an amine compound having a predetermined boiling point, but it becomes a good solvent for an imide group-containing compound and is preferable because it is excellent in safety and environment. It is.
  • an imide group-containing compound is formed using a relatively small amount of an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (for example, 5% by weight or less, more preferably 1% by weight or less of the total amount of a predetermined aqueous solvent solution).
  • an imide group-containing compound having high uniformity and high safety etc. can be obtained. It is also preferable to use a compound aqueous solution or an alcohol solution.
  • thermoplastic resin component a thermosetting resin component, a photocurable resin component, a metal material, a ceramic material and the like can be blended uniformly and rapidly. More specifically, when the content of the aqueous solvent exceeds 99% by weight and the solid content concentration of the imide group-containing compound is less than 1% by weight, the initial viscosity of the imide group-containing compound aqueous solvent solution is It is because it may become too low, handling may become difficult, and application drying may be insufficient when forming a polyimide film.
  • the solid concentration is a value within the range of 5 to 30% by weight based on the total amount of the aqueous solution of the imide group-containing compound as the solid concentration of the imide group-containing compound. It is more preferable to blend the solvent so that
  • Amine Compound (1) Type The present invention is also characterized in that an amine compound having a predetermined boiling point is compounded in an imide group-containing compound aqueous solvent solution.
  • the reason for this is that the amine compound having a predetermined boiling point is aminated with the functional group possessed by the imide group-containing compound to further improve the low temperature curability, the solubility in an aqueous solvent, the film forming property, and the viscosity stability etc. To make it happen. Therefore, a boiling point close to the boiling point of water, or a boiling point slightly higher than the boiling point of water (for example, within 45 ° C., more preferably within 35 ° C.), more specifically, a boiling point within the range of 85 to 145 ° C.
  • amine compound which has these. That is, butylamine (78 ° C.), triethylamine (boiling point: 89.5 ° C.), N-methylmorpholine (115 ° C.), N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine (121 ° C.), N, N-dimethyl
  • alkylamines such as aminoethanol (boiling point: 133 ° C.), N, N-diethylethanolamine (boiling point: 134 ° C.), cyclohexanolamine (boiling point: 134.5 ° C.) and alkanolamines are suitable.
  • the odor is low, and the imide group-containing compound has a relatively small amount (eg, 8 to 16% by weight of the total amount). Since it is easy to be aminated with the functional group possessed, low temperature curability, solubility in aqueous solvent, film forming property, and further, viscosity stability and the like can be further improved. Furthermore, even when the boiling point is higher than the boiling point (100 ° C.) of water, and the film is formed or impregnated at a predetermined temperature (200 ° C.
  • the compounding amount of the amine compound having a predetermined boiling point is preferably set to a value within the range of 0.1 to 25% by weight with respect to the total amount (100% by weight) of the imide group-containing compound aqueous solvent solution.
  • the reason for this is that when the compounding amount of such an amine compound reaches a value of less than 0.1% by weight, the viscosity stabilizing effect of the amine compound is significantly reduced depending on the type of the amine compound and the like, whereby the imide group-containing compound aqueous solvent This is because the solution may be gelled. On the other hand, if the compounding amount of such an amine compound exceeds 25% by weight, the heat resistance and mechanical properties of the cured product derived from the imide group-containing compound may be significantly reduced, or the odor may become excessively strong. It is because there is.
  • the compounding amount of such an amine compound is more preferably set to a value within the range of 1 to 18% by weight, based on the total amount (100% by weight) of the imide group-containing compound aqueous solvent solution, 4 to 15%. It is more preferable to set the value within the range of%, it is further preferable to set the value within the range of 6 to 12% by weight, and most preferable to set the value within the range of 7 to 10% by weight.
  • the compounding amount of the amine compound (N, N-dimethylaminoethanol) having a boiling point within a predetermined range in the imide group-containing compound aqueous solvent solution, and the imide group-containing compound aqueous solvent
  • the relationship between the viscosity of the solution is described.
  • the basic composition of the imide group-containing compound aqueous solvent solution conforms to Example 1 and the like, but the horizontal axis in FIG. 1 shows the compounding amount of the predetermined amine compound, and the vertical axis The viscosity (25 ° C.) of the group-containing compound aqueous solvent solution is shown.
  • the viscosity of an imide group containing compound aqueous solvent solution is about 5 * 10 ⁇ 5 > mPa * sec.
  • the viscosity is significantly reduced, showing a viscosity of about 2 ⁇ 10 4 mPa ⁇ sec.
  • the viscosity is further significantly reduced, and a viscosity of about 7 ⁇ 10 2 mPa ⁇ sec is exhibited.
  • the viscosity is further lowered, but the viscosity is about 1 ⁇ 10 2 mPa ⁇ sec.
  • the compounding amount of the predetermined amine compound is further increased to about 14% by weight, the decrease in viscosity becomes considerably small, and the tendency to be considerably saturated is observed, and the viscosity is about 7 ⁇ 10 2 mPa ⁇ sec. Therefore, it is understood from the characteristic curve shown in FIG. 1 that an imide group-containing compound aqueous solvent solution having a desired viscosity can be obtained by appropriately changing the compounding amount of the predetermined amine compound.
  • the compounding amount of the amine compound (N, N-dimethylaminoethanol) whose boiling point is a value within a predetermined range in the imide group-containing compound aqueous solvent solution, and the low temperature curing of the imide group containing compound
  • the horizontal axis of FIG. 2 shows the compounding amount of the predetermined amine compound
  • the vertical axis shows the imide
  • the low temperature curability (relative value) of the group-containing compound is shown.
  • the relative value of the low temperature curing property is calculated on the basis of the low temperature curing property of the example with 5 points for evaluation, 3 points for evaluation, 3 points for evaluation, 1 point for evaluation and 0 point for evaluation. And, it is understood that when the compounding amount of the predetermined amine compound is 0% by weight, the low temperature curability evaluation score is 0, that is, it does not cure at about 200 ° C. Similarly, when the compounding amount of the predetermined amine compound is increased to about 6 to 7% by weight, the low-temperature curability evaluation point remarkably increases and indicates about 3.
  • the low-temperature curability evaluation score significantly increases and shows about 5 of those already saturated. . Therefore, it is understood from the characteristic curve of FIG. 2 that an imide group-containing compound aqueous solvent solution exhibiting desired low-temperature curability can be obtained by appropriately changing the compounding amount of the predetermined amine compound.
  • the compounding amount of the amine compound is preferably set to a value within the range of 0.1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the imide group-containing compound.
  • the reason for this is that the increase in viscosity of the imide group-containing compound aqueous solution can be surely suppressed by configuring the compounding amount of the amine compound in this way, and the reactivity of the resulting imide group-containing compound, etc. This is because the risk of inhibition is reduced.
  • the compounding amount of the amine compound when the compounding amount of the amine compound is less than 0.1 parts by weight, the viscosity stabilizing effect of the amine compound may be significantly reduced depending on the type of the amine compound and the like. On the other hand, if the compounding amount of the amine compound exceeds 20 parts by weight, the heat resistance and mechanical properties of the obtained amine compound may be significantly reduced, or the low temperature curability may be reduced. Therefore, the compounding amount of the amine compound is more preferably in the range of 0.5 to 10 parts by weight, and preferably in the range of 1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the imide group-containing compound. Is more preferred.
  • Viscosity Stabilizer (1) Type The viscosity stabilizer is characterized in that it is an orthocarboxylic acid ester and a chelating agent, or one of them. That is, by blending such a viscosity stabilizer, the increase in viscosity at the time of storage of the imide group-containing compound aqueous solvent solution decreases, and an imide group-containing compound aqueous solvent solution excellent in storage stability can be obtained.
  • orthocarboxylic acid esters trimethyl orthoformate, triethyl orthoformate, tripropyl orthoformate, tributyl orthoformate, trimethyl orthoacetate, trimethyl orthoacetate, triethyl orthoacetate, tripropyl orthoacetate, tributyl orthoacetate, orthopropion Trimethylate, triethyl orthopropionate, tripropyl orthopropionate, tributyl orthopropionate, trimethyl orthovalerate, triethyl orthovalerate, trimethyl orthochloroacetate, triethyl orthochloroacetate, tripropyl orthochloroacetate, tributyl orthochloroacetate, trimethyl orthodichloroacetate And at least one dehydrating agent such as triethyl ortho dichloroacetate.
  • at least one dehydrating agent such as triethyl ortho dichloroacetate.
  • trimethyl orthoformate and triethyl orthoformate are suitable orthocarboxylic acids because they absorb a small amount of water leading to an increase in viscosity and exert good viscosity stability even with a relatively small amount of compounded. It is an ester.
  • the chelating agent is preferably at least one of phytic acid, tannic acid, gallic acid and the like. The reason for this is that such a viscosity stabilizer can capture free metal ions etc. even if the blending amount of the viscosity stabilizer is relatively small, and can effectively suppress the viscosity increase. It is.
  • FIG. 5 shows the elapsed day (day) during storage of the imide group-containing compound aqueous solvent solution containing the viscosity stabilizer (2% by weight) based on Example 1 etc. on the horizontal axis. On the vertical axis, the viscosity (mPa ⁇ sec) of the imide group-containing compound aqueous solvent solution containing the viscosity stabilizer is shown.
  • the characteristic curve A corresponds to the aqueous solvent solution of an imide group-containing compound containing trimethyl orthoformate as a viscosity stabilizer
  • the characteristic curve B contains an imide group containing triethyl orthoformate as a viscosity stabilizer
  • the characteristic curve C corresponds to the imide group-containing compound aqueous solvent solution in which phytic acid is blended as a viscosity stabilizer
  • the characteristic curve D corresponds to the imide group-containing compound aqueous solvent solution which does not contain any viscosity stabilizer. As shown by these characteristic curves A to C in FIG.
  • the viscosity increase of the imide group-containing compound aqueous solvent solution is slightly increased depending on the elapsed days. Although it is recognized, even after 30 days, it is about 2500 mPa ⁇ sec, 4900 mPa ⁇ sec, and 6100 mPa ⁇ sec, respectively.
  • the viscosity of the imide group-containing compound aqueous solvent solution significantly increases depending on the elapsed days, and 30 days have passed The gelation later occurs, indicating that the viscosity can not be measured. That is, as understood from the comparison of the characteristic curves A to D in FIG. 5, by adding a predetermined viscosity stabilizer to the imide group-containing compound aqueous solvent solution, it is compared with the case where the viscosity stabilizer is not contained at all. It can be said that viscosity increase during storage can be effectively suppressed.
  • the compounding amount of the viscosity stabilizer it is preferable to set the compounding amount of the viscosity stabilizer to a value within the range of 0.1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the imide group-containing compound.
  • the reason for this is that the increase in viscosity can be surely suppressed by configuring the amount of the viscosity stabilizer to be limited as described above, and there is little possibility of inhibiting the reactivity or the like of the resulting imide group-containing compound.
  • the viscosity stabilizing effect may be significantly reduced depending on the type of the viscosity stabilizer.
  • the compounding amount of the viscosity stabilizer exceeds 20 parts by weight, the heat resistance and mechanical properties of the resulting polyimide film may be significantly reduced, or the low temperature curing property may be reduced. . Therefore, the compounding amount of the viscosity stabilizer is more preferably 0.2 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 5 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the imide group-containing compound. It is more preferable to use a value.
  • FIG. 6 shows the blending amount (% by weight) of the viscosity stabilizer (trimethyl orthoformate) in the imide group-containing compound aqueous solvent solution based on Example 1 etc. on the abscissa, and the ordinate
  • the viscosity (mPa ⁇ sec) of the imide group-containing compound aqueous solvent solution containing a viscosity stabilizer is shown in FIG.
  • the characteristic curve A corresponds to 0 days elapsed, that is, the initial state of the aqueous solution of the imide group-containing compound aqueous solution.
  • the characteristic curve B corresponds to the aqueous solution of an imide group-containing compound after 3 days
  • the characteristic curve C corresponds to the aqueous solvent solution of an imide group containing compound after 10 days
  • the characteristic curve D corresponds to the imide group-containing compound aqueous solvent solution after 20 days
  • the characteristic curve E corresponds to the imide group-containing compound aqueous solvent solution after 30 days.
  • FIG. 7 is an example using triethyl orthoformate as a kind of viscosity stabilizer, and the other contents are the same as the contents shown in FIG. That is, as the characteristic curves A to E in FIG. 7 show, the blending amount of the viscosity stabilizer (triethyl orthoformate) (1 wt%, 1.5 wt%, 2 wt%, 3 wt%) Although the difference in viscosity increase is recognized depending on the viscosity, for example, if the viscosity stabilizer is 2% by weight, the viscosity of the imide group-containing compound aqueous solvent solution is about 6100 mPa ⁇ sec, even after 30 days. It is understood that the viscosity increase during storage can be effectively suppressed as compared with the case where no stabilizer is contained (0% by weight).
  • surfactant (1) Type in the imide group-containing compound aqueous solvent solution, the stability of the solution is improved, the dispersibility of the imide group-containing compound is improved, and the wettability to the substrate to be coated is It is preferable to mix
  • surfactants include anionic surfactants, cationic surfactants, nonionic surfactants, etc. Specifically, ammonium salt surfactants, amine salt surfactants, Fluorine-based surfactants, siloxane-based surfactants, polymer surfactants and the like can be mentioned.
  • the compounding amount is 0.01 to 10 weight with respect to the total amount of the imide group-containing compound aqueous solvent solution It is preferable to set the value within the range of%. The reason for this is that when the amount of the surfactant is less than 0.01% by weight, the addition effect may not be exhibited, and the amount of the surfactant is more than 10% by weight. And the heat resistance and mechanical strength of the resulting polyimide resin may be reduced.
  • the compounding amount it is more preferable to set the compounding amount to a value within the range of 0.1 to 5% by weight with respect to the total amount of the imide group-containing compound aqueous solvent solution, More preferably, the value is in the range of 0.5 to 1% by weight.
  • blend coloring agents such as dye and a pigment
  • blend coloring agents such as dye and a pigment
  • low temperature thermal effects of 150 ° C. or less, more preferably 130 ° C. or less are possible, and even if various pigments and dyes are blended as additives, they have not been thermally decomposed, so that it has not been possible conventionally It became possible to make a colored polyimide film.
  • thermosetting resin be thermally cured at a temperature of 120 ° C. or less to form a predetermined polyimide resin. Therefore, for example, when the imide group-containing compound (compound A) in the infrared spectrum chart shown in FIG. 3 is treated under a heating condition of generally 100.degree. C. to 200.degree. C. for about 30 minutes to 60 minutes, FIG. It is preferable that it becomes the polyimide resin (70% or more by imidation ratio) represented by the infrared spectroscopy chart shown to (4).
  • a predetermined polyimide film can be formed on a substrate made of an olefin resin such as polypropylene. Can be stably formed.
  • a predetermined polyimide film can be formed on a metal base or a ceramic base, polyester A predetermined polyimide film can be stably formed also on a resin base made of a resin or the like.
  • solubility of the imide group-containing compound it is preferable to dissolve it in an aqueous solvent such as water or alcohol sufficiently and in a short time. That is, for example, the imide group-containing compound (compound A) in the infrared spectrum chart shown in FIG. 3 is homodimerized so that the solid concentration is in the range of 10 to 30% by weight, more preferably 12 to 20% by weight.
  • the solution is preferably a uniform solution within 60 minutes, and more preferably a uniform solution within 30 minutes.
  • Viscosity The viscosity of the imide group-containing compound aqueous solvent solution is in the range of 10 to 500,000 mPa ⁇ sec (measuring device: B-type viscometer, measuring temperature: 25 ° C., and so forth). It is preferable to do. The reason for this is that by limiting the viscosity of the imide group-containing compound aqueous solvent solution to a predetermined range, not only handling becomes easy, coatability is improved, and further, other compounding components, for example, a thermoplastic resin component This is because a thermosetting resin component, a photocurable resin component, a metal material, a ceramic material and the like can be blended uniformly and rapidly.
  • the viscosity of the imide group-containing compound aqueous solvent solution it is more preferable to set the viscosity of the imide group-containing compound aqueous solvent solution to a value within the range of 1000 to 80,000 mPa ⁇ sec, and to set the value within the range of 5,000 to 30,000 mPa ⁇ sec. More preferable.
  • the application of the imide group-containing compound aqueous solvent solution of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include heat-resistant paints and electrical insulating materials. Also, by heating at a predetermined temperature, a predetermined aqueous solvent is scattered and thermally cured, and a polyimide film having good heat resistance and the like, a heat resistant electric part housing, a heat resistant electronic part material, a heat resistant circuit board It can be used as a raw material for producing heat resistant containers, heat resistant mechanical parts, heat resistant automobile parts and the like. For example, in forming a lithium battery separator, paper or non-woven fabric is prepared as a base material and impregnated with the imide group-containing compound aqueous solvent solution of the present invention.
  • a typical application of the imide group-containing compound aqueous solvent solution is a raw material of a single layer polyimide film (polyimide film) 10 for improving heat resistance, electrical insulation and the like. It can be obtained by dispersing the aqueous solvent from the aqueous solution of the imide group-containing compound of the present invention and heating and curing it under predetermined conditions. Further, as shown in FIG. 8A, a typical application of the imide group-containing compound aqueous solvent solution is a raw material of a single layer polyimide film (polyimide film) 10 for improving heat resistance, electrical insulation and the like. It can be obtained by dispersing the aqueous solvent from the aqueous solution of the imide group-containing compound of the present invention and heating and curing it under predetermined conditions. Further, as shown in FIG.
  • the imide group-containing compound aqueous solvent solution of the present invention It is also preferable to set it as composite resin film 13 'formed by laminating
  • a metal layer 14 is formed on one side of the polyimide film 10 derived from the imide group-containing compound aqueous solvent solution of the present invention, and a metal composite polyimide film (polyimide substrate or TAB tape It is also preferable to set it as the aspect of 16).
  • a metal composite polyimide film 16 the adhesive layer between the polyimide film 10 and the metal layer 14 can be omitted, which can contribute to thinning of the metal composite polyimide film 16.
  • the first metal layer 14a and the second metal layer 14b are formed on both sides of the polyimide film 10 derived from the imide group-containing compound aqueous solvent solution of the present invention.
  • it is also preferable to form a double-sided circuit board 20 by forming a via hole 14 c electrically connecting the first metal layer 14 a and the second metal layer 14 b.
  • a second embodiment relates to a method for producing an imide group-containing compound aqueous solvent solution, which comprises the following steps (1) to (3), (1) A preparing step of cutting a polyimide molded article to obtain a predetermined size, (2) hydrolyzing in the presence of water and a basic compound at a temperature of 50 to 100 ° C. to form an imide group-containing compound in the form of a solution; (3) blending an imide group-containing compound, an aqueous solvent, and an amine compound having a boiling point of 85 to 145 ° C.
  • the imide group-containing compound obtained in the step (2) has an absorption peak at a wave number of 1500 cm -1 derived from a benzene ring and an absorption peak at a wave number of 1375 cm -1 derived from an imide group,
  • the height of the absorption peak at a wave number of 1500 cm ⁇ 1 derived from the benzene ring is S1
  • the height of the absorption peak at a wave number of 1375 cm ⁇ 1 derived from the imide group is S2
  • the method for producing an imide group-containing compound aqueous solvent solution is characterized in that the ratio of S2 is set to a value within the range of 2 to 10.
  • the step (1) is a preparation step of cutting the polyimide molded article to have a predetermined size. That is, in the next step, when partially hydrolyzing, a polyimide molded product conventionally treated as industrial waste and the like is widely targeted as the raw material. Therefore, as a suitable polyimide molded article, for example, polyimide film, polyimide coating film, polyimide type resist, electric component case made of polyimide, electronic component material made of polyimide, container made of polyimide, mechanical component made of polyimide, automobile component made of polyimide etc. It can be mentioned.
  • the polyimide molded product is cut or classified as industrial waste or the like using a cutting device, a pulverizing device, a classification device, etc. It is preferable to adjust the average particle size in advance. That is, a polyimide, as an industrial waste etc., is formed using a cutter, a knife, a chopper, a shredder, a ball mill, a grinding device, a sieve, a punching metal, a cyclone etc. so that partial hydrolysis becomes possible more uniformly and rapidly.
  • the product is cut or classified to adjust its maximum width and average particle size in advance.
  • the average width in the case of adjusting a polyimide molded product into a strip shape, it is preferable to set the average width to a value within a range of 10 mm or less, more preferably 1 to 5 mm.
  • the polyimide molded article is adjusted to a granular form, it is preferable to set the average particle size to a value within 10 mm or less, more preferably 1 to 5 mm.
  • it is charged into a resin crusher equipped with a punching metal, a sieve, etc. while being cooled using dry ice etc., crushed and crushed into small pieces or granular polyimide It is preferable to use an article.
  • a polyimide molded article of a predetermined size is partially subjected to temperature conditions of 40 to 100 ° C., more preferably 50 to 80 ° C., in the presence of at least water and a basic compound. It is a process which hydrolyzes and it is set as a crude imide group containing compound. Therefore, it is preferable to partially hydrolyze the polyimide molded article at a predetermined temperature, for example, under normal pressure, for 1 to 48 hours, in the presence of at least water and a basic compound.
  • the basic compound means a compound that generates hydroxide ion, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, sodium hydrogencarbonate, potassium hydrogencarbonate, sodium acetate, potassium acetate, Alkali metal or alkaline earth metal hydroxides such as sodium propionate, carbonates, hydrogencarbonates, fatty acid salts, ammonia, ammonium carbonate, ammonium hydrogencarbonate, ammonium acetate, ammonium acetate, hydroxylamine, hydrazine, tetramethylammonium hydroxide Tetraethyl ammonium hydroxide, organic amine compounds and the like.
  • sodium hydroxide or potassium hydroxide is preferably used because hydrolysis occurs relatively mildly and at a relatively low temperature.
  • the presence or absence of an absorption peak derived from an imide group, an absorption peak derived from an amide group, an absorption peak derived from a carboxyl group, etc. in an infrared spectrum chart obtained when infrared spectroscopy measurement is performed The polyimide molded product is partially hydrolyzed by confirming that the respective peak heights, and further, the relative height ratio with the absorption peak derived from the benzene ring, etc. are within the predetermined range. It can be confirmed whether the desired crude imide group-containing compound is obtained.
  • Process (3) Next, in the step (3), the crude imide group-containing compound is purified, and in the infrared spectrum chart obtained in the infrared spectroscopy measurement, an absorption peak derived from the imide group and a wave number 1600 cm ⁇ at a wave number of 1375 cm ⁇ 1.
  • 1 is a step of forming an imide group-containing compound having an absorption peak derived from an amide group and an absorption peak derived from a carboxyl group at a wave number of 1413 cm ⁇ 1 .
  • a series of acid treatment (hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, organic acid treatment etc.), water washing, alkali treatment (sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate treatment etc.), water washing and drying
  • alkali treatment sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate treatment etc.
  • water washing and drying The steps are repeated 1 to 10 times, and the crude imide group-containing compound is preferably purified to obtain an imide group-containing compound (particulate) from which impurities have been removed.
  • phosphoric acid which is a weak acid in the acid treatment, in order to effectively avoid the influence on the acid component and alkali component remaining in the crude imide group-containing compound, for example, the heat resistance and metal corrosion.
  • potassium hydroxide is more preferably used as the alkali treatment. Furthermore, after the crude imide group-containing compound is purified and dried, it is preferable to classify the imide group-containing compound for each predetermined particle diameter using a sieve in order to make the particle size uniform.
  • the ion chromatograph or X-ray photoelectron electron is that the element (or element ion) such as chlorine, sulfur, phosphorus, aluminum or magnesium is less than a predetermined amount It can confirm by quantifying using spectroscopy (XPS). More specifically, for example, it is quantified by ion chromatography elemental analysis that the chloride ion is 100 ppm or less, more preferably 10 ppm or less, more preferably 1 ppm or less, and the purification degree of the crude imide group-containing compound is confirmed can do.
  • the crude product of the crude imide group-containing compound may be referred to as a partial hydrolyzate.
  • the purified product of the crude imide group-containing compound is a representative example of a partial hydrolyzate of a polyimide molded product having a predetermined structure, as exemplified by the infrared spectrum chart in FIG. That is, as an example, an imide group-containing compound obtained by partially hydrolyzing a polyimide molded article having a predetermined size in the presence of water and a basic compound at a temperature of 50 to 100 ° C.
  • the object is an imide group-containing compound having a predetermined structure represented by the above-mentioned formula (1). Then, whether or not an imide group-containing compound having a predetermined structure represented by the formula (1) is produced can be confirmed by performing infrared spectroscopy.
  • low temperature curing is possible by having at least an imide group, an amide group, a carboxyl group, and a carbonyl group etc. in a molecule consisting of carbon atoms, etc., and solubility in various aqueous solvents etc.
  • the imide group-containing compound can be made excellent in adhesion to various adherends.
  • the step (4) is a step of dissolving the imide group-containing compound obtained in the step (3) in an aqueous solvent to form an imide group-containing compound aqueous solvent solution of a predetermined concentration. More specifically, the imide obtained in step (3) using at least one of known stirring devices such as propeller mixers, homomixers, planetary mixers, ball mills, jet mills, vibratory mills, triple rolls, etc. Basically, it is preferable to dissolve the group-containing compound in a predetermined amount of aqueous solvent to obtain an imide group-containing compound aqueous solvent solution.
  • stirring devices such as propeller mixers, homomixers, planetary mixers, ball mills, jet mills, vibratory mills, triple rolls, etc. Basically, it is preferable to dissolve the group-containing compound in a predetermined amount of aqueous solvent to obtain an imide group-containing compound aqueous solvent solution.
  • the imide group-containing compound obtained in the step (3) it is preferable to use a particulate matter having a predetermined average particle diameter (for example, 0.1 to 100 ⁇ m) as the imide group-containing compound obtained in the step (3) and dissolve it in an aqueous solvent, It is also preferable to use a paste-like, semi-solid-like or solid imide group-containing compound as it is after purifying the crude imide group-containing compound.
  • the imide group-containing compound is processed into particulates having a predetermined average particle diameter (for example, 0.1 to 100 ⁇ m) by a considerable number of processes such as dehydration treatment and low temperature drying treatment other than the purification step. Process is required.
  • the crude imide group-containing compound is purified as it is a paste-like, semi-solid or solid imide group-containing compound
  • the water content is, for example, 20 to 60% by weight of the total amount.
  • it can be dissolved in an aqueous solvent for a short time and uniformly. Therefore, the manufacturing cost and the manufacturing time can be greatly shortened (for example, 1/3 to 1/5), and contamination of the contaminant during the manufacturing can be effectively prevented.
  • the imide group is used with respect to the amount (content) of the aqueous solvent, regardless of whether the particulate imide group-containing compound is used or the paste-form, semi-solid or solid imide group-containing compound is used. It is preferable to set the value within the range of 20 to 99% by weight with respect to the total amount of the contained compound aqueous solvent solution. The reason for this is that, by adjusting the amount of the aqueous solvent to be in a predetermined range, not only handling becomes easy but also coating drying becomes easy, and further, other compounding components such as thermoplastic resin components, It is because a thermosetting resin component, a photocurable resin component, a metal material, a ceramic material, etc. can be mix
  • the solubility of the imide group-containing compound may be insufficient, and the handleability may be significantly reduced.
  • the compounding amount of the aqueous solvent exceeds 99% by weight, the viscosity of the resulting aqueous solution of an imide group-containing compound aqueous solution is excessively reduced to form a polyimide film having a predetermined film thickness and uniformity. In some cases, it is difficult to cause precipitation, or it is likely to cause precipitation.
  • the compounding amount of the aqueous solvent is more preferably 50 to 90% by weight, more preferably 60 to 80% by weight, based on the total amount of the imide group-containing compound aqueous solvent solution. It is further preferred that
  • the imide group-containing compound has a predetermined carboxyl group or hydroxyl group
  • the aqueous solution of the imide group-containing compound contains an unavoidable metal ion. Therefore, it may be in a pseudo crosslinked state which is considered to be derived from a predetermined carboxyl group or hydroxyl group. In such a case, it may be added after it is in the pseudo crosslinked state, or in order to prevent it, it is preferable to add a phytic acid compound, a dacro compound or EDTA in order to prevent it.
  • a phytic acid compound which is a hexaphosphate of myo-inositol represented by the molecular formula C 6 H 18 O 24 P 6 , a polyphenol compound represented by the molecular formula C 76 H 52 O 46 , or EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) is It is known to capture and chelate various metal ions (for example, iron and zinc).
  • the compound aqueous solvent solution has a low viscosity (100 to 100,000 mPsec, a measurement temperature is 20 ° C.), and can be applied and can be in a state.
  • the compounding amount of the pseudo-crosslinking inhibitor is preferably in the range of 0.01 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the imide group-containing compound (prior to the pseudo-crosslinked state), and 0.05 to 5 It is more preferable to set the value in the range of parts by weight, and it is further preferable to set the value in the range of 0.1 to 1 part by weight.
  • various additives can be blended as long as the properties of the imide group-containing compound aqueous solvent solution are not impaired. That is, blending at least one polymer resin or oligomer resin such as fluorocarbon resin, epoxy resin, phenol resin, silicone resin, urethane resin, olefin resin (including acrylic resin), polyester resin, polyamide resin, carbon resin, etc. preferable.
  • a fluorine resin it is possible to improve the slipperiness and water repellency of the obtained polyimide resin.
  • colorants such as dyes and pigments, conductive materials, electrically insulating materials, ultraviolet absorbers, radiation absorbers, crosslinkers, viscosity modifiers, matting agents, lightweight It is also preferable to blend at least one of a chemical, fiber and the like.
  • Example 1 Preparation of Imide Group-Containing Compound Aqueous Solvent Solution (1) Step 1 A Kapton film (Kapton-100H is mainly used, but a mixture of other Kapton films, manufactured by Toray Dupont Co., Ltd.) as a polyimide molded article was cut into a strip having a width of 10 mm or less using a chopper.
  • Kapton film Kapton-100H is mainly used, but a mixture of other Kapton films, manufactured by Toray Dupont Co., Ltd.
  • Process 3 a series of processes of acid treatment (phosphoric acid), water washing, alkali treatment, and water washing were repeated five times for the hydrolysis treatment solution containing the crude imide group-containing compound to purify the crude imide group-containing compound.
  • the purified imide group-containing compound was not subjected to the low temperature drying step, and only the dehydration pressing step was performed to obtain a semi-solid imide group-containing compound having a water content of 50% by weight of the total amount.
  • the imide group-containing compound contains about 0.2% by weight of potassium, about 0.02% by weight of Si, about 0.02% by weight of Ca, and 0.005% by weight of Fe, respectively. That was confirmed by quantitative analysis.
  • the polyimide film is soft at 120 ° C., but a substantially strong polyimide film can be formed at 150 ° C.
  • X At both 120 ° C. and 150 ° C., curing is insufficient and a strong polyimide film can not be formed.
  • Adhesion (Evaluation 4) The polyimide film (cured at 150 ° C. for 30 minutes) obtained by the low-temperature curing evaluation was subjected to a cross-cut test according to JIS K-5400, and adhesion was evaluated according to the following criteria. ⁇ : Peeling number is 0/100 grid. ⁇ : Peeling number is 1 to 5 / 100th grid. :: Peeling number is 6 to 10 / 100th grid. X: Peeling number is 11/100 grid or more.
  • Example 2 In Example 2, as the polyimide molded article, the type of Kapton film is changed to Kapton H (manufactured by Toray DuPont Co., Ltd.), and the hydrolysis time is changed to 36 hours to determine the degree of hydrolysis of the polyimide molded article.
  • the solubility of the imide group-containing compound was evaluated in the same manner as in Example 1 except that the imide group-containing compound aqueous solution containing the imide group-containing compound (compound B) was obtained.
  • FIG. 11 shows an infrared spectrum chart of the obtained imide group-containing compound
  • FIG. 12 shows a cured product of the imide group-containing compound (heat curing conditions at 150 ° C. for 30 minutes), that is, infrared rays of polyimide The spectral chart is shown.
  • Example 3 In Example 3, while changing the kind of Kapton film to Kapton EN (made by Toray DuPont Co., Ltd.) as a polyimide molded article, the hydrolysis time is shortened to 12 hours, and the degree of hydrolysis of the polyimide molded article The solubility of the imide group-containing compound was evaluated in the same manner as in Example 1 except that the imide group-containing compound aqueous solution containing the imide group-containing compound (compound C) was obtained.
  • FIG. 13 shows an infrared spectrum chart of the obtained imide group-containing compound
  • FIG. 14 shows a cured product of the imide group-containing compound (heat curing conditions at 150 ° C. for 30 minutes), that is, infrared rays of polyimide The spectral chart is shown.
  • Example 4 the compounding amount (% by weight) of N, N-dimethylaminoethanol was 8% by weight, 7% by weight, and 6% by weight based on the total amount, respectively. Similarly, the imide group-containing compound aqueous solvent solution was evaluated.
  • Example 7 to 10 In Examples 7 to 10, instead of N and N-dimethylaminoethanol, respectively, triethylamine (boiling point: 89.5 ° C .; Example 7; referred to as TYP2 in Table 2); N-methylmorpholine (115 ° C .; Example 8, TYP3 in Table 2), N, N, N ', N'-Tetramethylethylenediamine (121 ° C., Example 9, TYP4 in Table 2), N, N-diethylethanolamine (Typ4 in Table 2) Boiling point: The imide group-containing compound aqueous solvent solution was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that boiling point: 134 ° C. and TYP5 in Table 2 were used.
  • Comparative Example 1 sodium hydroxide is added to a polyimide molded article in an amount of about 80 times the theoretical decomposition amount (about 66 g) and then hydrolyzed at 80 ° C. under normal pressure for 7 days. Furthermore, solubility, low temperature curability, and adhesion were evaluated in the same manner as in Example 1 except that the acid substance was neutralized to completely decompose into pyromellitic acid and aromatic amine. However, in fact, it was not possible to form a film by curing, and the test for adhesion etc. was incomplete.
  • Comparative Example 2 In Comparative Example 2, after adding 1 mole (about 0.1 g) of the theoretical decomposition amount (about 0.1 g) of potassium hydroxide to the polyimide molded article, hydrolysis is carried out under conditions of 30 ° C., normal pressure, 8 hours, and further acidity. The solubility, the low-temperature curability, and the adhesion were evaluated in the same manner as in Example 1 except that the compound was neutralized with a substance and purified to a compound which hardly performed partial hydrolysis (compound D). . However, in fact, it was not able to melt
  • Comparative Examples 3 to 4 an imide group-containing compound aqueous solvent solution was prepared and evaluated in the same manner as in Examples 1 to 2 except that N and N-dimethylaminoethanol as a predetermined amine compound were not blended at all. did. However, in fact, it was not able to melt
  • Example 11 an imide group-containing compound aqueous solvent solution containing the purified imide group-containing compound (compound A) obtained in Example 1 was coated on an aluminum foil using a bar coater, and then 150 ° C. It was thermally cured under conditions of 30 minutes to form a composite film of 10 ⁇ m thick polyimide and 20 ⁇ m thick metal foil, and the appearance was evaluated. As a result, it was confirmed that a polyimide excellent in transparency although being colored light yellow was formed firmly on the aluminum foil.
  • Example 12 In Example 12, after an imide group-containing compound aqueous solvent solution containing the purified imide group-containing compound (compound A) obtained in Example 1 is coated on a polyester film using a bar coater, 150 ° C. The film was thermally cured under conditions of 30 minutes to form a composite film of a 10 ⁇ m thick polyimide and a 50 ⁇ m thick polyester film, and the appearance was evaluated. As a result, it was confirmed that a polyimide excellent in transparency although being colored light yellow was formed firmly on the polyester film. When the flame retardancy was evaluated according to the JIS L 1091 A-1 method, it was confirmed that the same standard was satisfied.
  • Example 13 the amount of the fluororesin (PTFE) is 5% by weight with respect to 100% by weight of the imide group-containing compound aqueous solvent solution containing the purified imide group-containing compound (compound A) obtained in Example 1 After compounding as described above, it was coated on an iron plate using a bar coater and further thermally cured under the conditions of 150 ° C. for 30 minutes to form a polyimide film having a thickness of 10 ⁇ m, and touch evaluation and the like were performed. As a result, it was confirmed that a uniform polyimide film having good surface slippage and excellent water repellency was formed.
  • PTFE fluororesin
  • Example 14 20% by weight of the fluorocarbon resin (PTFE) is used with respect to 100% by weight of the imide group-containing compound aqueous solvent solution containing the purified imide group-containing compound (compound A) obtained in Example 1 After blending 1 wt% of a fluorine-based surfactant, apply onto a steel plate using a bar coater, and heat cure at 150.degree. C. for 30 minutes to form a 10 .mu.m thick polyimide The film was formed and the feel evaluation etc. were performed. As a result, it was confirmed that a uniform polyimide film was formed which had a further excellent surface slipperiness and was excellent in water repellency.
  • PTFE fluorocarbon resin
  • the polyimide molded article as industrial waste etc. is partially hydrolyzed, and the infrared spectrum chart obtained in the infrared spectroscopy measurement has a predetermined absorption peak.
  • the predetermined aqueous solvent solution can be extremely short-circuited in an amorphous (mass) and semi-solid state without being formed into particles. It became possible to create it by a simple process.
  • the aqueous solvent such as water can be used, so it is excellent in safety and discardability, and it is less likely to remain when heated to form a polyimide resin as compared to NMP etc. There is also. Therefore, it has been found that a polyimide resin having equivalent heat resistance and the like can be obtained at a cost of 1/10 to 1/30 or less as compared with the conventional production cost of polyimide resin.
  • the obtained imide group-containing compound aqueous solvent solution can be used as a polyimide film, a polyimide paint, etc. excellent in heat resistance and adhesion, and various substrates (paper, nonwoven fabric, nanofibers, felt, wood, It is expected to be suitably used for various applications of various polyimide resins such as electrical component casings, electronic component materials, separators for Li batteries, heat resistant containers, mechanical components, automobile components and the like in combination with ceramic materials.
  • low temperature thermal curing is possible at 200 ° C. or less, more preferably 150 ° C.

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Abstract

ポリイミド成形品を部分的に加水分解してなるイミド基含有化合物を含むイミド基含有化合物水性溶媒溶液等を提供する。 イミド基含有化合物水性溶媒溶液及びその製造方法であって、(1)ポリイミド成形品を切断し、所定大きさとする準備工程と、(2)水及び塩基性化合物の存在下に、50~100℃の温度条件で加水分解し、溶液状の粗製イミド基含有化合物とする工程と、(3)溶液状の粗製イミド基含有化合物を精製し、半固体状のイミド基含有化合物とする工程と、(4)半固体状のイミド基含有化合物と、水性溶媒と、所定アルカリ化合物と、溶解させて、所定の水性溶媒溶液等とする工程

Description

イミド基含有化合物水性溶媒溶液及びイミド基含有化合物水性溶媒溶液の製造方法
 本発明は、イミド基含有化合物水性溶媒溶液(以下、イミド基含有化合物水性溶液と称したり、単に、所定水性溶媒溶液と称したりする場合がある。)及びイミド基含有化合物水性溶媒溶液の製造方法に関する。
 特に、低温硬化可能であって、かつ水溶解性に優れた、特定のイミド基含有化合物を含んでなるイミド基含有化合物水性溶媒溶液(単に、水性溶媒溶液や水溶液と称する場合がある。以下、同様である。)及びその効率的な製造方法に関する。
 従来、ポリイミドフィルムに代表されるポリイミド成形品は、優れた耐薬品性を有することから、水性溶媒はもとより、各種有機溶剤に不溶であって、かつ、融点が高いことから、ポリスチレン等の熱可塑性プラスチックのように、溶融して再利用することが困難であった。
 そのため、ポリイミド成形品等を廃棄処分する場合、高価であるものの、大部分は埋め立て処分されるか、あるいは焼却処分がなされており、リサイクル性や環境特性に乏しいという問題が見られた。
 そこで、廃棄すべきポリイミド成形品を化学的に加水分解して、リサイクルする方法が各種提案されている。
 例えば、平均粒径が所定値以下のポリイミド粉体を提供すべく、塩基性物質を含む処理液に溶解したポリイミドを析出させて得られる微粒子の集合体であって、微粒子はポリイミド及びポリアミック酸を含有し、処理液に含まれる塩基性物質のアルカリ金属の残留量が粉体全量に対して1%以下であるポリイミド粉体及びその製造方法が提案されている(特許文献1参照)。
 より具体的には、ポリイミド粉体は、例えば1~500μmの粒度分布を有し、平均粒径(メジアン径:D50)が25μm以下の値である。
 また、水性分散体組成物の保存安定性を向上させるべく、特定のポリイミド樹脂(Aに対して、アミン(B)を配合してなる水性分散体組成物が提案されている(特許文献2参照)。
 より具体的には、水性分散体組成物の保存安定性を向上させるべく、アルキレングリコールビスアンヒドロトリメリテート残基と、ジイソシアネート残基を有し、酸価が15~100mgKOH/gであるポリイミド樹脂(A)、及び当該ポリイミド樹脂(A)の酸価に対して、1~10当量のアミン(B)を含有する水性分散体組成物が提案されている。
 さらに、ポリイミド前駆体ワニスの保存安定性を向上させるべく、有機溶剤との反応生成物からなるポリイミド前駆体であって、水と、アミン化合物、及び有機溶剤とを含んでなるポリイミド前駆体ワニスが提案されている(特許文献3参照)。
 より具体的には、ポリアミド酸及びポリアミド酸のカルボキシル基に対して0.6~1.0当量のアミン化合物、及びポリアミド酸のアミド基に対して0.2~1.0当量の有機溶剤からなるポリイミド前駆体が99~50wt%、溶媒の水が1~50wt%からなるポリイミド前駆体ワニスが提案されている。
特許第5695675号公報(特許請求の範囲) 特開2016-199749(特許請求の範囲) 特開平8-291252(特許請求の範囲)
 しかしながら、特許文献1に開示されたポリイミド粉体及びその製造方法において、
塩基性物質を含む処理液に溶解したポリイミドを析出させ、さらには、それを乾燥処理して得られる、ポリイミド及びポリアミック酸を含有する微粒子の集合体であって、平均粒径が25μm以下のポリイミド粉体を製造する必要があった。
 したがって、所定のポリイミド溶液を作成する場合、そのような粒子状のポリイミドを製造してから、それを溶剤に溶解させなければならず、製造工程が過度に多くなったり、エネルギーロスが過度に大きくなったりするという問題が見られた。
 そして、特許文献1に開示されたポリイミド粉体は、反応性が乏しく、通常のポリイミドと同様に、相当程度反応させるためには、200℃の温度で、60分以上、加熱する必要があった。
 一方、特許文献2の水性分散体組成物は、極めて特殊なポリイミド化合物を用いる必要があって、その保存安定性を向上させるべく、所定のアミン化合物を配合することが記載されている。
 しかしながら、所定のイミド基含有化合物の水性溶媒に対する水溶性向上や、イミド基含有化合物の硬化速度を高める効果(低温硬化性)、さらには、製膜性の向上については、何ら記載も、示唆もなされていなかった。
 さらに、特許文献3のポリイミド前駆体についても、その保存安定性を向上させるべく、所定のアミン化合物を配合することが記載されている。
 しかしながら、特許文献3においても、所定のイミド基含有化合物の水性溶媒に対する水溶性向上や、イミド基含有化合物の硬化速度を高める効果(低温硬化性)、さらには、製膜性の向上については、何ら記載も、示唆もなされていなかった。
 その上、相当量の有機溶剤を含有させる必要があることから、安全性に問題が生じたり、あるいは、残留しやすくなるため、使用用途が制限されたりするなどの問題が見られた。
 そこで、本発明の発明者は鋭意検討した結果、所定のイミド基含有化合物と、所定の沸点を有するアミン化合物と、水性溶媒と、を配合して、所定水性溶媒溶液とすることによって、低温硬化性が得られるとともに、水性溶媒に対する良好な水溶性や保存安定性が得られ、その上、良好な製膜性が得られることを見出し、本発明を完成させたものである。
 すなわち、本発明によれば、低温硬化可能であって、水溶解性に優れ、さらには、良好な製膜性を得るべく、特定のイミド基含有化合物と、所定の沸点を有するアミン化合物と、水性溶媒と、を含んでなるイミド基含有化合物水性溶媒溶液及び所定水性溶媒溶液の効率的な製造方法を提供することを目的とする。
 本願発明によれば、ポリイミド成形品を部分的に加水分解したイミド基含有化合物と、沸点(常圧、以下、同様である。)が80~145℃の範囲内の値であるアミン化合物と、水性溶媒と、を含んでなるイミド基含有化合物水性溶媒溶液であって、イミド基含有化合物が、赤外分光チャートにおいて、ベンゼン環に由来した波数1500cm-1における吸収ピークと、イミド基に由来した波数1375cm-1の吸収ピークと、を有しているとともに、ベンゼン環に由来した波数1500cm-1における吸収ピークの高さをS1とし、イミド基に由来した波数1375cm-1の吸収ピークの高さをS2としたときに、S1/S2の比率を2~10の範囲内の値とすることを特徴とするイミド基含有化合物水性溶媒溶液である。
 このように水の沸点(100℃、常圧)と近似する沸点を有するアミン化合物を含んで構成することによって、イミド基含有化合物とアミン化合物とが反応して、アミン塩を形成するとともに、水/アミン化合物の蒸発性を制御することができ、ひいては、良好な低温硬化性(イミド化率:70%以上)、良好な水溶性、さらには良好な製膜性等を有する所定水性溶媒溶液とすることができる。
 すなわち、産業廃棄物等のポリイミド成形品を部分的に加水分解するとともに、所定の赤外吸収ピークを有するイミド基含有化合物と、水性溶媒と、所定沸点を有するアミン化合物と、を含んでなる所定水性溶媒溶液とすることにより、成膜した場合において、アミン化合物が過度に飛散したり、残留したりすることなく、イミド基含有化合物のアミン塩として、低温硬化性に寄与することが可能である。
 また、同様の理由で、成膜したような場合においても、アミン化合物が適度に残留するため、良好な水溶性が維持され、ひいては、良好な製膜性が得られる所定水性溶媒溶液とすることができる。
 また、所定水性溶媒溶液に由来したイミド基含有化合物であれば、200℃以下の温度で熱硬化させることによって、所定のポリイミド樹脂を得ることができるが、従来のポリイミド樹脂の製造コストと比較して、1/10以下で、同等の耐熱性等を有するポリイミド樹脂が得られることが判明している。
 したがって、リサイクルされたポリイミド樹脂の原材料として、あるいは、新規な特性を発揮するポリイミド樹脂の原材料として、かかるイミド基含有化合物水性溶媒溶液は、経済的に極めて有利であると言える。
 なお、ポリイミド成形品が、部分的に加水分解されたか否かは、赤外分光チャートにおいて、上述したイミド基に由来した吸収ピークと、アミド基に由来した吸収ピークと、カルボキシル基に由来した吸収ピークと、を有することによって確認することができる。
 本願発明のイミド基含有化合物水性溶媒溶液を構成するにあたり、水性溶媒が、水及びアルコール化合物、あるいはいずれか一方であることが好ましい。
 このように構成することによって、イミド基含有化合物を均一に溶解させることができるとともに、安全性が高く、かつ経済的な所定水性溶媒溶液を提供することができる。
 アミン化合物が、N、N-ジメチルアミノエタノール(沸点:133℃)及びトリメチルアミン(沸点:89.5℃)、あるいはいずれか一方であることが好ましい。
 このように構成することによって、所定水性溶媒溶液において、低温硬化が可能であって、より良好な水溶性を得ることができ、かつ、良好な製膜性を得ることができる。
 その上、これらのアミン化合物であれば、臭気も少なく、取り扱いが容易かつ、安全であるという利点もある。
 本願発明のイミド基含有化合物水性溶媒溶液を構成するにあたり、イミド基含有化合物の赤外分光チャートにおいて、アミド基に由来した波数1600cm-1の吸収ピークを有しているとともに、ベンゼン環に由来した波数1500cm-1における吸収ピークの高さをS1とし、アミド基に由来した波数1600cm-1の吸収ピークの高さをS3としたときに、S1/S3の比率を2~20の範囲内の値とすることが好ましい。
 このように構成することにより、イミド基含有化合物水性溶媒溶液に由来した、より低温硬化可能なイミド基含有化合物とすることができるとともに、ポリイミド成形品が、部分的に加水分解されたか否かの指標とすることができる。
 なお、ポリイミド成形品を構成するポリイミドの種類、すなわち、部分的に加水分解されて得られるイミド基含有化合物の種類によっては、ベンゼン環に由来した波数1500cm-1における吸収ピーク(基準ピーク)を示さない場合がある。したがって、そのような場合には、ベンゼン環に由来した波数1500cm-1における吸収ピークのかわりに、他の吸収ピークを基準ピークとすることができる。
 本願発明のイミド基含有化合物水性溶媒溶液を構成するにあたり、イミド基含有化合物の赤外分光チャートにおいて、カルボキシル基に由来した波数1413cm-1の吸収ピークを有しているとともに、ベンゼン環に由来した波数1500cm-1における吸収ピークの高さをS1とし、カルボキシル基に由来した波数1413cm-1の吸収ピークの高さをS4としたときに、S1/S4の比率を8~30の範囲内の値とすることが好ましい。
 このように構成することにより、イミド基含有化合物水性溶媒溶液に由来した、所定有機溶剤に対する溶解性や、各種基材に対する密着性がさらに優れたイミド基含有化合物とすることができるとともに、ポリイミド成形品が、部分的に加水分解されたか否かの指標とすることができる。
 本願発明のイミド基含有化合物水性溶媒溶液を構成するにあたり、水性溶媒の配合量を、全体量に対して、20~99重量%の範囲内の値とすることが好ましい。
 このように構成することによって、所定水性溶媒溶液の粘度を所定範囲内の値に調整したり、取り扱いが容易になったり、さらには、均一な塗膜を形成したりすることができる。
 本願発明のイミド基含有化合物水性溶媒溶液を構成するにあたり、アミン化合物の配合量を、全体量に対して、0.1~25重量%の範囲内の値とすることが好ましい。
 このように構成することによって、所定水性溶媒溶液の粘度を所定範囲内の値に調整したり、取り扱いが容易になったり、さらには、均一な塗膜を形成したりすることができる。
 本願発明の別の態様は、下記工程(1)~(3)を含むイミド基含有化合物水性溶媒溶液の製造方法であって、
(1)ポリイミド成形品を切断し、所定大きさとする準備工程と、
(2)水及び塩基性化合物の存在下に、50~100℃の温度条件で加水分解し、溶液状のイミド基含有化合物とする工程と、
(3)イミド基含有化合物と、沸点が80~145℃の範囲内の値であるアミン化合物と、水性溶媒と、を配合し、イミド基含有化合物水性溶媒溶液とする工程と、を含み、
 かつ、工程(2)で得られたイミド基含有化合物が、赤外分光チャートにおいて、ベンゼン環に由来した波数1500cm-1における吸収ピークと、イミド基に由来した波数1375cm-1の吸収ピークと、を有しているとともに、ベンゼン環に由来した波数1500cm-1における吸収ピークの高さをS1とし、イミド基に由来した波数1375cm-1の吸収ピークの高さをS2としたときに、S1/S2の比率を2~10の範囲内の値としてあることを特徴とするイミド基含有化合物水性溶媒溶液の製造方法である。
 すなわち、このようにイミド基含有化合物水性溶媒溶液を製造することによって、イミド基含有化合物とアミン化合物とが、アミン塩を形成するとともに、水/アミン化合物の蒸発性を制御して、良好な低温硬化性が得られ、ひいては、良好な水溶性や製膜性等を有する所定水性溶媒溶液を効率的に製造することができる。
 そして、所定水性溶媒溶液に由来したイミド基含有化合物であれば、200℃以下の低温条件であっても熱硬化させることができるが、それによって、通常のポリイミド樹脂と同等の耐熱性や機械的特性、あるいは紫外線吸収性等を得ることができる。
 したがって、従来のポリイミド樹脂の製造コストと比較して、1/10以下で、同等の耐熱性等を有するポリイミド樹脂が得られることが判明しており、経済的にも極めて有利な製法であると言える。
図1は、イミド基含有化合物水性溶媒溶液における、沸点が所定範囲内の値であるアミン化合物(N、N-ジメチルアミノエタノール)の配合量と、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の粘度(測定温度:25℃)と、の関係を示す図である。 図2は、イミド基含有化合物水性溶媒溶液における、沸点が所定範囲内の値であるアミン化合物(N、N-ジメチルアミノエタノール)の配合量と、イミド基含有化合物の低温硬化性と、の関係を示す図である。 図3は、本発明(実施例1)のイミド基含有化合物(化合物A)における赤外分光チャートである。 図4は、本発明(実施例1)のイミド基含有化合物(化合物A)の硬化物(ポリイミド樹脂)における赤外分光チャートである。 図5は、イミド基含有化合物溶液の保管中における経過時間(日)と、粘度(mPa・sec)との関係を説明するために供する図である。 図6は、イミド基含有化合物溶液中の粘度安定剤(オルトギ酸トリメチル)の配合量と、粘度との関係を説明するために供する図である。 図7は、イミド基含有化合物溶液中の粘度安定剤(オルトギ酸トリエチル)の配合量と、粘度との関係を説明するために供する図である。 図8(a)~(e)は、イミド基含有化合物の用途の態様を説明するために供する図である。 図9は、市販ポリイミド(カプトンH)における赤外分光チャートである。 図10は、本発明(実施例1)のイミド基含有化合物(化合物A)の硬化物(ポリイミド樹脂)における示差熱天秤チャート(TG-DTA曲線)である。 図11は、本発明(実施例2)のイミド基含有化合物(化合物B)における赤外分光チャートである。 図12は、本発明(実施例2)のイミド基含有化合物(化合物B)の熱硬化物(ポリイミド樹脂)における赤外分光チャートである。 図13は、本発明(実施例3)のイミド基含有化合物(化合物C)における赤外分光チャートである。 図14は、本発明(実施例3)のイミド基含有化合物(化合物C)の熱硬化物(ポリイミド樹脂)における赤外分光チャートである。 図15は、比較例2のイミド基含有化合物(化合物D)における赤外分光チャートである。
[第1の実施形態]
 第1の実施形態は、ポリイミド成形品を部分的に加水分解したイミド基含有化合物と、水性溶媒と、沸点が80~145℃の範囲内の値であるアミン化合物と、を含んでなるイミド基含有化合物水性溶媒溶液であって、イミド基含有化合物が、赤外分光チャートにおいて、ベンゼン環に由来した波数1500cm-1における吸収ピークと、イミド基に由来した波数1375cm-1の吸収ピークと、を有しているとともに、前記ベンゼン環に由来した波数1500cm-1における吸収ピークの高さをS1とし、前記イミド基に由来した波数1375cm-1の吸収ピークの高さをS2としたときに、S1/S2の比率を2~10の範囲内の値とすることを特徴とするイミド基含有化合物水性溶媒溶液である。
 すなわち、図1及び図2に例示されるように、所定温度の沸点を有するアミン化合物を含むことによって、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の粘度を所望範囲に調整することができ、さらには、良好な低温硬化性、水性溶媒に対する水溶性、及び製膜性等をそれぞれ得ることができる。
1.ポリイミド成形品
 部分的に加水分解して、イミド基含有化合物を製造するにあたり、その原材料として、従来産業廃棄物等として処理されていたポリイミド成形品が幅広く対象となる。
 したがって、好適なポリイミド成形品として、例えば、ポリイミドフィルム、ポリイミド塗料、ポリイミド系レジスト、ポリイミド製電気部品筐体、ポリイミド製電子部品材料、ポリイミド製容器、ポリイミド製機械部品、ポリイミド製自動車部品等が挙げられる。
 さらには、ポリイミドフィルム表面に金属回路パターンが形成された回路基板やTABテープ等の複合積層体であっても、本発明のイミド基含有化合物を製造する際の原材料としてのポリイミド成形品として使用することができる。
2.部分的加水分解
(1)所定構造
 また、本発明のイミド基含有化合物は、図3に、その赤外分光チャートを例示するように、所定構造を有するポリイミド成形品の部分的加水分解物である。
 すなわち、一例であるが、所定大きさのポリイミド成形品を、水及び塩基性化合物の存在下に、50~100℃の温度条件で部分的に加水分解して得られるイミド基含有化合物であって、下式(1)で示される所定構造を有するイミド基含有化合物が対象である。
 したがって、炭素原子からなる分子内等に、少なくともイミド基、アミド基、及びカルボキシル基、さらにはカルボニル基等を有することによって、低温硬化可能であって、かつ、各種水性溶媒等に対する溶解性や、各種被着体に対する密着性等に優れたイミド基含有化合物とすることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
(式(1)中、記号Xは、アルカリ金属(リチウム/Li、ナトリウム/Na、カリウム/K、ルビジウム/Rb、又はセシウム/Ce)であり、添字n及びlは、ポリイミド構造の両側に位置するポリアミド酸構造の存在量(モル数)を示す記号であって、通常、0.1~0.8の範囲内の値であり、添字mは、ポリイミド構造の存在量(モル数)を示す記号であって、通常、0.2~0.9の範囲内の値である。)
 また、イミド基含有化合物の分子末端については、下式(2)で示されるような所定構造を有すると推定されている。
 すなわち、記号Aで示されるように、ポリアミド酸構造と、記号Bで示されるように、ポリアミド酸及びアルカリ石鹸構造の混合物と、記号Cで示されるように、アルカリ石鹸構造と、がそれぞれ単独又は組み合わせられて、分子末端構造をなしているものと推定されている。
 したがって、このような分子末端とすることによって、さらに低温硬化可能であって、かつ、各種水性溶媒等に対する溶解性や、各種被着体に対する密着性等に優れたイミド基含有化合物とすることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 但し、イミド基含有化合物は、炭素原子からなる一分子内に、必ずしもイミド基、アミド基、及びカルボキシル基を同時に含む必要はなく、下式(3)-1で示されるイミド基を有するポイリミドと、下式(3)-2で示されるアミド基を有するポリアミド酸と、及び下式(3)-3で示されるカルボキシル基を有するカルボン酸化合物と、の混合物であっても良い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(2)赤外分光チャート
(2)-1 イミド基
 また、本発明のイミド基含有化合物は、赤外分光測定した場合に得られる赤外分光チャートにおいて、図3に示すように、波数1375cm-1あるいはその近傍に、イミド基に由来した吸収ピークを有することを特徴とする。
 この理由は、このようにイミド基を分子内に有することによって、より低温硬化可能なイミド基含有化合物とすることができ、ひいては、熱硬化処理によって高分子量化してポリイミド樹脂となった場合に、所定の耐熱性を発揮できるためである。
 なお、図3の赤外分光チャートに示すように、本発明のイミド基含有化合物におけるイミド基量(ピーク高さ)は、部分的な加水分解の程度を示す指標とすることもできるが、図4等に示す硬化後のポリイミドの赤外分光チャートのイミド基量(ピーク高さ)を100とした時に、10~50の範囲とすることが好ましく、15~45の範囲がより好ましく、20~40の範囲がさらに好ましいことが判明している。
(2)-2 アミド基
 また、本発明のイミド基含有化合物は、図3に示すように、波数1600cm-あるいはその近傍に、アミド基に由来した吸収ピークを有することを特徴とする。
 この理由は、このようにアミド基を分子内に有することによって、より低温硬化可能なイミド基含有化合物とすることができるためである。
 なお、図3の赤外分光チャートに示すように、本発明のイミド基含有化合物は、明確なアミド基に起因した吸収ピーク(波数1600cm-1)を示すものの、硬化してなるポリイミドでは、図4に示すように、かかるアミド基に起因した吸収ピークを有しないことが判明している。
(2)-3 カルボキシル基
 また、本発明のイミド基含有化合物は、図3に示すように、波数1413cm-1あるいはその近傍に、カルボキシル基に由来した吸収ピークを有することを特徴とする。
 この理由は、このようにカルボキシル基を分子内に有することによって、良好な溶解性や密着性を有するイミド基含有化合物とすることができるためである。
 なお、図3の赤外分光チャートに示すように、本発明のイミド基含有化合物は、カルボキシル基に起因した吸収ピーク(波数1413cm-1)を有するものの、熱硬化してなるポリイミドでは、図4に示すように、かかるカルボキシル基に起因した吸収ピークを有しないことが判明している。
(2)-4 カルボニル基
 また、本発明のイミド基含有化合物は、図3に示すように、波数1710cm-1あるいはその近傍に、カルボニル基に由来した吸収ピークを有することが好ましい。
 この理由は、このようにカルボニル基を分子内に有することによって、より良好な溶解性を有するイミド基含有化合物とすることができるためである。
 なお、図3の赤外分光チャートに示すように、本発明のイミド基含有化合物におけるカルボニル基量(ピーク高さ)は、部分的な加水分解の程度を示す指標とすることもできる。
 したがって、図3に示すポリイミドの赤外分光チャートのカルボニル基量(ピーク高さ)を100とした時に、30~70の範囲とすることが好ましく、35~60の範囲がより好ましく、40~50の範囲がさらに好ましいことが判明している。
(2)-5 ベンゼン環に対する比率
(S1/S2)
 また、本発明のイミド基含有化合物の赤外分光チャートにおいて、ベンゼン環に由来した波数1500cm-1における吸収ピークの高さをS1とし、イミド基に由来した波数1375cm-1の吸収ピークの高さをS2としたときに、S1/S2の比率を2~10の範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、このようにイミド基の存在割合を規定することによって、より低温硬化可能なイミド基含有化合物とすることができるとともに、部分的な加水分解の程度を示す指標とすることもできるためである。
 したがって、S1/S2の比率を3~8の範囲内の値とすることがより好ましく、S1/S2の比率を5~7の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(S1/S3)
 また、本発明のイミド基含有化合物の赤外分光チャートにおいて、ベンゼン環に由来した波数1500cm-1における吸収ピークの高さをS1とし、アミド基に由来した波数1600cm-1の吸収ピークの高さをS3としたときに、S1/S3の比率を2~20の範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、このようにアミド基の存在割合を規定することによって、所定有機溶剤に対する溶解性や密着性がさらに優れたイミド基含有化合物とすることができるとともに、部分的な加水分解の程度を示す指標とすることもできるためである。
 したがって、S1/S3の比率を5~15の範囲内の値とすることがより好ましく、S1/S3の比率を7~12の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(S1/S4)
 また、本発明のイミド基含有化合物の赤外分光チャートにおいて、ベンゼン環に由来した波数1500cm-1における吸収ピークの高さをS1とし、カルボキシル基に由来した波数1413cm-1の吸収ピークの高さをS4としたときに、S1/S4の比率を8~30の範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、このようにカルボキシル基の存在割合を規定することによって、所定有機溶剤に対する溶解性や密着性がさらに優れたイミド基含有化合物とすることができるとともに、部分的な加水分解の程度を示す指標とすることもできるためである。
 したがって、S1/S4の比率を10~25の範囲内の値とすることがより好ましく、S1/S4の比率を13~20の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(3)平均重量分子量
 また、本発明のイミド基含有化合物の平均重量分子量を1,000~100,000の範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、このような平均重量分子量とすることによって、所定の低温硬化性が得られるとともに、有機溶剤に対する良好な溶解性が得られるためである。
 したがって、イミド基含有化合物の平均重量分子量を3,000~60,000の範囲内の値とすることがより好ましく、5,000~30,000の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
 なお、かかるイミド基含有化合物の平均重量分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィによって、ポリスチレン換算分子量として、測定することができる。
3.水性溶媒
(1)種類
 また、イミド基含有化合物水性溶媒溶液における水性溶媒の種類は特に制限されるものではないが、水やアルコール等の少なくとも一つであることが好ましい。
 また、水性溶媒が水単独であっても、所定沸点を有するアミン化合物を配合するためと思料するが、イミド基含有化合物の良溶媒となり、かつ、安全性や環境性に優れていることから好適である。
 その他、N-メチル-2-ピロリドン等の比較的少量(例えば、所定水性溶媒溶液の全体量の5重量%以下、より好ましくは1重量%以下)の有機溶剤を用いて、イミド基含有化合物を予め溶解させておき、その状態で、水やアルコール等を、所定量(例えば、全体量の55~94重量%)となるように追加配合することにより、均一かつ安全性等の高いイミド基含有化合物水溶液やアルコール液とすることも好ましい。
(2)配合量
 また、水性溶媒の配合量に関して、イミド基含有化合物の固形分濃度に換算して、1~40重量%の範囲内の値となるように、水性溶媒を添加することが好ましい。
 この理由は、イミド基含有化合物の固形分濃度が、所定範囲内の値になるようにかかる水性溶媒の配合量を調整することによって、粘度安定剤の効果を有効に発揮させることができ、ひいては、良好な貯蔵安定性が得られるためである。
 また、このようなイミド基含有化合物の固形分濃度であれば、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の取り扱いが容易になるばかりか、塗布乾燥が容易になって、さらには、他の配合成分、例えば、熱可塑性樹脂成分、熱硬化性樹脂成分、光硬化性樹脂成分、金属材料、セラミック材料等を均一かつ迅速に配合することができるためである。
 より具体的には、水性溶媒の配合量が99重量%を超えた値となり、イミド基含有化合物の固形分濃度が1重量%未満の値になると、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の初期粘度が過度に低くなって、取り扱いが困難となったり、ポリイミド膜の形成に際しての塗布乾燥が不十分となったりする場合があるためである。
 一方、水性溶媒の配合量が60重量%未満となり、イミド基含有化合物の固形分濃度が40重量%を超えた値になると、粘度安定剤の効果が有効に発揮されず、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の粘度安定性が著しく低下する場合があるためである。
 したがって、水性溶媒の配合量に関し、イミド基含有化合物の固形分濃度換算として、当該固形分濃度が、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の全体量に対して、5~30重量%の範囲内の値となるように溶媒を配合することがより好ましく、10~20重量%の範囲内の値となるように溶媒を配合することがさらに好ましい。
4.アミン化合物
(1)種類
 また、イミド基含有化合物水性溶媒溶液中に、所定沸点を有するアミン化合物を配合することを特徴とする。
 この理由は、所定沸点を有するアミン化合物が、イミド基含有化合物が有する官能基とアミノ化して、低温硬化性、水性溶媒への溶解性、製膜性、さらには、粘度安定性等をさらに向上させるためである。
 したがって、水の沸点と近似する沸点、あるいは、水の沸点よりも若干高い沸点(例えば、45℃以内、より好ましくは35℃以内)、より具体的には、85~145℃の範囲内の沸点を有するアミン化合物を配合することが好ましい。
 すなわち、ブチルアミン(78℃)、トリエチルアミン(沸点:89.5℃)、N-メチルモルホリン(115℃)、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン(121℃)、N,N-ジメチルアミノエタノール(沸点:133℃)、N,N-ジエチルエタノールアミン(沸点:134℃)、シクロヘキサノールアミン(沸点:134.5℃)等のアルキルアミンやアルカノールアミンの少なくとも一つが適している。
 特に、N,N-ジメチルアミノエタノール(沸点:133℃)であれば、臭気が少ない上に、比較的少量(例えば、全体量の8~16重量%)であっても、イミド基含有化合物が有する官能基とアミノ化しやすいため、低温硬化性、水性溶媒への溶解性、製膜性、さらには、粘度安定性等をさらに向上させることができる。
 その上、水の沸点(100℃)よりも沸点が高く、塗工等して、所定温度(200℃以下)で、所定厚さに製膜したり、含浸させたりした場合であっても、水が先に飛散しやすいうえに、最終的には、N,N-ジメチルアミノエタノールも飛散して、残留しにくいため、製造工程においても、良好な低温硬化性、水性溶媒への溶解性等を維持することができる。
(2)配合量1
 また、所定沸点のアミン化合物の配合量は、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の全体量を考慮して定めることも好ましい。
 したがって、所定沸点のアミン化合物の配合量を、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の全体量(100重量%)に対して、0.1~25重量%の範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、かかるアミン化合物の配合量が0.1重量%未満の値になると、アミン化合物の種類等によっては、アミン化合物による粘度安定効果が著しく低下し、それにより、イミド基含有化合物水性溶媒溶液がゲル状となる場合があるためである。
 一方、かかるアミン化合物の配合量が25重量%を超えると、イミド基含有化合物に由来した硬化物の耐熱性や機械的物性が著しく低下したり、あるいは、臭気が過度に強くなったりする場合があるためである。
 したがって、かかるアミン化合物の配合量を、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の全体量(100重量%)に対して、1~18重量%の範囲内の値とすることがより好ましく、4~15重量%の範囲内の値とすることがさらに好ましく、6~12重量%の範囲内の値とすることがその上好ましく、7~10重量%の範囲内の値とすることが最も好ましい。
 ここで、図1を参照して、イミド基含有化合物水性溶媒溶液における、沸点が所定範囲内の値であるアミン化合物(N、N-ジメチルアミノエタノール)の配合量と、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の粘度(測定温度:25℃)と、の関係を説明する。
 イミド基含有化合物水性溶媒溶液の基本組成は、実施例1等に準拠したものであるが、図1の横軸に、所定のアミン化合物の配合量を採って示してあり、縦軸に、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の粘度(25℃)を採って示してある。
 そして、所定のアミン化合物の配合量を6重量%程度にすると、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の粘度は、約5×105mPa・secである。
 同様に、所定のアミン化合物の配合量を7重量%程度に増量すると、粘度は著しく低下し、約2×104mPa・secの粘度を示している。
 また、所定のアミン化合物の配合量をさらに8重量%程度に増量すると、粘度はさらに著しく低下し、約7×102mPa・secの粘度を示している。
 さらに、所定のアミン化合物の配合量をさらに9~10重量%程度に増量すると、粘度はさらに低下するが、約1×102mPa・secの粘度を示している。
 その上、所定のアミン化合物の配合量をさらに14重量%程度に増量すると、粘度の低下度合はかなり小さくなり、かなり飽和した傾向が見られ、約7×102mPa・secの粘度である。
 よって、図1に示す特性曲線から、所定のアミン化合物の配合量を適宜変更することによって、所望粘度のイミド基含有化合物水性溶媒溶液が得られることが理解される。
 次いで、図2を参照して、イミド基含有化合物水性溶媒溶液における、沸点が所定範囲内の値であるアミン化合物(N、N-ジメチルアミノエタノール)の配合量と、イミド基含有化合物の低温硬化性と、の関係を説明する。
 イミド基含有化合物水性溶媒溶液の基本組成は、実施例1等に準拠したものであるが、図2の横軸に、所定のアミン化合物の配合量を採って示してあり、縦軸に、イミド基含有化合物の低温硬化性(相対値)を採って示してある。
 かかる低温硬化性の相対値は、実施例の低温硬化性において、◎評価を5点、○評価を3点、△評価を1点、×評価を0点として、算出したものである。
 そして、所定のアミン化合物の配合量が0重量%では、低温硬化性の評価点は0であって、すなわち、200℃程度では硬化しないということが理解される。
 それを同様に、所定のアミン化合物の配合量を6~7重量%程度に増量すると、低温硬化性の評価点は著しく上昇し、3程度を示している。
 また、所定のアミン化合物の配合量をさらに8重量%、10重量%、14重量%と順に増量すると、低温硬化性の評価点は著しく上昇し、既に飽和しているものの5程度を示している。
 よって、図2の特性曲線から、所定のアミン化合物の配合量を適宜変更することによって、所望低温硬化性を示すイミド基含有化合物水性溶媒溶液が得られることが理解される。
(3)配合量2
 さらに、所定沸点のアミン化合物を配合する場合、イミド基含有化合物の配合量を考慮して定めることも好ましい。
 より具体的には、イミド基含有化合物100重量部に対して当該、アミン化合物の配合量を0.1~20重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、このようにアミン化合物の配合量を制限して構成することにより、イミド基含有化合物水溶液の粘度上昇を確実に抑制することができるとともに、得られるイミド基含有化合物の反応性等を阻害するおそれが少なくなるためである。
 すなわち、かかるアミン化合物の配合量が0.1重量部未満の値になると、アミン化合物の種類等によっては、アミン化合物による粘度安定効果が著しく低下する場合があるためである。
 一方、かかるアミン化合物の配合量が20重量部を超えると、得られるアミン化合物の耐熱性や機械的物性が著しく低下したり、あるいは、低温硬化性が低下したりする場合があるためである。
 したがって、イミド基含有化合物100重量部に対して、アミン化合物の配合量を0.5~10重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、1~5重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
5.粘度安定剤
(1)種類
 粘度安定剤の種類としては、オルトカルボン酸エステル及びキレート化剤、あるいはいずれか一方であることを特徴とする。
 すなわち、このような粘度安定剤を配合することにより、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の保管時における粘度上昇が少なくなり、貯蔵安定性に優れたイミド基含有化合物水性溶媒溶液を得ることができる。
 また、より具体的には、オルトカルボン酸エステルとして、オルトギ酸トリメチル、オルトギ酸トリエチル、オルトギ酸トリプロピル、オルトギ酸トリブチル、オルト酢酸トリメチル、オルト酢酸トリエチル、オルト酢酸トリプロピル、オルト酢酸トリブチル、オルトプロピオン酸トリメチル、オルトプロピオン酸トリエチル、オルトプロピオン酸トリプロピル、オルトプロピオン酸トリブチル、オルト吉草酸トリメチル、オルト吉草酸トリエチル、オルトクロロ酢酸トリメチル、オルトクロル酢酸トリエチル、オルトクロロ酢酸トリプロピル、オルトクロロ酢酸トリブチル、オルトジクロロ酢酸トリメチル、オルトジクロル酢酸トリエチル等の少なくとも一つの脱水剤が挙げられる。
 特に、オルトギ酸トリメチル及びオルトギ酸トリエチルであれば、比較的少量の配合であっても、粘度上昇につながる微量の水分を吸収し、良好な粘度安定性を発揮することから、好適なオルトカルボン酸エステルである。
 また、キレート化剤として、フィチン酸、タンニン酸、没食子酸等の少なくとも一つであることが好ましい。
 この理由は、このような粘度安定剤であれば、粘度安定剤の配合量が、比較的少量であっても、遊離の金属イオン等を捕捉し、有効に粘度上昇を抑制することができるためである。
 ここで、図5を参照して、各種粘度安定剤による、イミド基含有化合物水性溶媒溶液に対する粘度維持効果(粘度上昇抑制効果)を説明する。
 すなわち、図5は、横軸に、実施例1等に準拠した粘度安定剤(2重量%)を含むイミド基含有化合物水性溶媒溶液の室温保存中における経過日数(日)を採って示してあり、縦軸に、粘度安定剤を含むイミド基含有化合物水性溶媒溶液の粘度(mPa・sec)を採って示してある。
 そして、特性曲線Aが、粘度安定剤として、オルトギ酸トリメチルを配合したイミド基含有化合物水性溶媒溶液に対応しており、特性曲線Bが、粘度安定剤として、オルトギ酸トリエチルを配合したイミド基含有化合物水性溶媒溶液に対応しており、特性曲線Cが、粘度安定剤として、フィチン酸を配合したイミド基含有化合物水性溶媒溶液に対応している。一方、特性曲線Dが、粘度安定剤を全く含まないイミド基含有化合物水性溶媒溶液に対応している。
 かかる図5中の、これらの特性曲線A~Cが示すように、各種粘度安定剤を所定量(2重量)含む場合、経過日数によって、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の粘度上昇は、それぞれ若干認められるものの、30日経過後であっても、それぞれ2500mPa・sec、4900mPa・sec、及び6100mPa・sec程度である。
 それに対して、粘度安定剤を全く含まないイミド基含有化合物水性溶媒溶液の場合、特性曲線Dが示すように、経過日数によって、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の粘度が著しく上昇し、30日経過後にはゲル化してしまい、粘度測定ができない状態であることを示している。
 すなわち、かかる図5の特性曲線A~Dの比較から理解されるように、所定の粘度安定剤をイミド基含有化合物水性溶媒溶液に配合することによって、粘度安定剤を全く含まない場合と比較して、保管時の粘度上昇を有効に抑制できると言える。
(2)配合量
 また、イミド基含有化合物100重量部に対して、粘度安定剤の配合量を0.1~20重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、このように粘度安定剤の配合量を制限して構成することにより、確実に粘度上昇を抑制することができるとともに、得られるイミド基含有化合物の反応性等を阻害するおそれが少なくなるためである。
 より具体的には、かかる粘度安定剤の配合量が0.1重量部未満の値になると、粘度安定剤の種類等によっては、粘度安定化効果が著しく低下する場合があるためである。
 一方、かかる粘度安定剤の配合量が20重量部を超えると、得られるポリイミド膜の耐熱性や機械的物性が著しく低下したり、あるいは、低温硬化性が低下したりする場合があるためである。
 したがって、イミド基含有化合物100重量部に対して、粘度安定剤の配合量を0.2~10重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、0.5~5重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
 ここで、図6及び図7を参照して、粘度安定剤の配合量を変えた場合による、イミド基含有化合物水性溶媒溶液に対する粘度維持効果を説明する。
 また、図6は、横軸に、実施例1等に準拠したイミド基含有化合物水性溶媒溶液中の粘度安定剤(オルトギ酸トリメチル)の配合量(重量%)を採って示してあり、縦軸に、粘度安定剤を含むイミド基含有化合物水性溶媒溶液の粘度(mPa・sec)を採って示してある。
 そして、特性曲線Aが、経過日数が0日、すなわち、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の初期状態に対応している。また、特性曲線Bが、3日間経過後のイミド基含有化合物水性溶媒溶液に対応しており、特性曲線Cが、10日間経過後のイミド基含有化合物水性溶媒溶液に対応しており、特性曲線Dが、20日間経過後のイミド基含有化合物水性溶媒溶液に対応しており、特性曲線Eが、30日間経過後のイミド基含有化合物水性溶媒溶液に対応している。
 かかる図6中の、これらの特性曲線A~Eが示すように、粘度安定剤(オルトギ酸トリメチル)の配合量(1重量%、1.5重量%、2重量%、3重量%)の相違によって、粘度上昇に差異が認められるものの、例えば、粘度安定剤の配合量が、全体量に対して2重量%であれば、30日経過後であっても、2500mPa・sec程度の値である。
 それに対して、粘度安定剤を全く含まない場合(0重量%)、経過日数によって、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の粘度が著しく上昇し、30日経過後にはゲル化して、粘度測定ができない状態であることを示している。
 すなわち、かかる図6中の特性曲線A~Eの比較から理解されるように、所定量の粘度安定剤をイミド基含有化合物水性溶媒溶液に配合することによって、粘度安定剤を全く含まない場合と比較して、保管時の粘度上昇を有効に抑制できると言える。
 さらに、図7は、粘度安定剤の種類としてオルトギ酸トリエチルを用いた例であって、それ以外は、図7に示す内容と同様である。
 すなわち、かかる図7中の、これらの特性曲線A~Eが示すように、粘度安定剤(オルトギ酸トリエチル)の配合量(1重量%、1.5重量%、2重量%、3重量%)によって、粘度上昇に差異が認められるものの、例えば、粘度安定剤が2重量%であれば、30日経過後であっても、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の粘度は6100mPa・sec程度であり、粘度安定剤を全く含まない場合(0重量%)と比較して、保管時の粘度上昇を有効に抑制できることが理解される。
7.界面活性剤
(1)種類
 また、イミド基含有化合物水性溶媒溶液中に、当該溶液の安定性を向上させたり、イミド基含有化合物の分散性を向上させたり、塗布する基材への濡れ性を向上させたり、さらには、得られた塗膜の表面平滑性を調整するために、所定の界面活性剤を配合することが好ましい。
 このような界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等があるが、具体的には、アンモニウム塩系界面活性剤、アミン塩系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シロキサン系界面活性剤、高分子界面活性剤等が挙げられる。
(2)配合量
 また、イミド基含有化合物水性溶媒溶液中に、界面活性剤を配合する場合、その配合量を、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の全体量に対して、0.01~10重量%の範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、かかる界面活性剤の配合量が、0.01重量%未満の値になると、添加効果が発現しない場合があるためであり、かかる界面活性剤の配合量が、10重量%を超えると、得られるポリイミド樹脂の耐熱性や機械的強度が低下する場合があるためである。
 したがって、界面活性剤の種類にもよるが、その配合量を、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の全体量に対して、0.1~5重量%の範囲内の値とすることがより好ましく、0.5~1重量%の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
 また、得られるポリイミド樹脂の用途や形態に応じて、染料や顔料等の着色剤を配合することも好ましい。
 特に、150℃以下、より好ましくは130℃以下の低温熱効果が可能であるため、添加物として、各種顔料や染料を配合したとしても、それらが熱分解しないことから、従来不可能であった、カラー化ポリイミド膜とすることが可能になった。
8.諸特性及び用途
(1)低温硬化性
 また、イミド基含有化合物水性溶媒溶液に含まれるイミド基含有化合物の低温硬化性に関し、200℃以下の温度、より好ましくは、150℃以下の温度、さらに好ましくは、120℃以下の温度条件で熱硬化して、所定のポリイミド樹脂となることが好ましい。
 したがって、例えば、図3に示す赤外分光チャートのイミド基含有化合物(化合物A)を、通常、100℃~200℃の温度、30分~60分程度の加熱条件で処理した場合に、図4に示す赤外分光チャートで表わされるポリイミド樹脂(イミド化率で70%以上)になることが好ましい。
 より具体的には、かかるイミド基含有化合物が、100℃~150℃、30分の加熱条件で熱硬化するのであれば、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂からなる基材に対しても、所定のポリイミド膜を安定的に形成することができる。
 また、150℃超~200℃、30分の加熱条件で熱硬化するのであれば、金属基材やセラミック基材に対して、所定のポリイミド膜を形成することができるのはもちろんのこと、ポリエステル樹脂等からなる樹脂基材に対しても、所定のポリイミド膜を安定的に形成することができる。
(2)溶解性
 また、イミド基含有化合物の溶解性に関して、水あるいはアルコール等の水性溶媒に対して、十分かつ短時間で溶解することが好ましい。
 すなわち、例えば、図3に示す赤外分光チャートのイミド基含有化合物(化合物A)を、固形分濃度が10~30重量%の範囲、より好ましくは、12~20重量%になるように、ホモミキサーやプラネタリーミキサー等の撹拌装置を用いて、水あるいはアルコールに溶解させた場合に、60分以内に均一溶液となることが好ましく、30分以内に均一溶液となることがさらに好ましい。
(3)粘度
 なお、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の粘度を10~500,000mPa・sec(測定装置:B型粘度計、測定温度:25℃、以下同様である。)の範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の粘度を所定範囲に制限することによって、取り扱いが容易になるばかりか、塗布性が向上し、さらには、他の配合成分、例えば、熱可塑性樹脂成分、熱硬化性樹脂成分、光硬化性樹脂成分、金属材料、セラミック材料等を均一かつ迅速に配合することができるためである。
 したがって、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の粘度を、1000~80,000mPa・secの範囲内の値とすることがより好ましく、5,000~30,000mPa・secの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(4)用途
 本発明のイミド基含有化合物水性溶媒溶液の用途については、特に制限されるものではないが、例えば、耐熱塗料や電気絶縁材料等が挙げられる。
 また、所定温度で加熱することにより、所定の水性溶媒を飛散させるとともに、熱硬化させ、良好な耐熱性等を有するポリイミドフィルム、耐熱性電気部品筐体、耐熱性電子部品材料、耐熱性回路基板、耐熱性容器、耐熱性機械部品、耐熱性自動車部品等を製造する際の原材料とすることができる。
 例えば、リチウム電池のセパレーターを構成する場合において、基材として紙や不織布を用意し、それに、本発明のイミド基含有化合物水性溶媒溶液を含浸させた上で、例えば、150~200℃で、10~60分加熱処理することが好ましい。
 すなわち、ポリイミド樹脂が被覆された、リチウム電池のセパレーターとして、耐熱性、軽量性、不燃性、耐久性、耐化学薬品性(耐電解液)、経済性等に優れた特性を発揮することができる。
 ここで、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の用途の態様について、図8(a)~(e)を参照して、より具体的に説明する。
 まず、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の代表的用途は、図8(a)に示すように、耐熱性や電気絶縁性等を向上させるための単層のポリイミド膜(ポリイミドフィルム)10の原材料であって、本発明のイミド基含有化合物水性溶媒溶液から、水性溶媒を飛散させるとともに、所定条件で加熱硬化させることによって得ることができる。
 また、図8(b)に示すように、他の樹脂フィルム12の耐熱性や電気絶縁性等を向上させるために、ポリイミドフィルム10を積層してなる複合樹脂フィルム13の原材料であることも好ましい。すなわち、ポリエステルフィルムやポリオレフィンフィルム等の樹脂フィルム12の表面に、本発明のイミド基含有化合物水性溶媒溶液に由来した所定のポリイミドフィルム10を形成し、耐熱性等を有する複合樹脂フィルム13とすることも好ましい。
 さらに、図8(c)に示すように、図8(b)に示す複合樹脂フィルム13の変形例であるが、他の樹脂フィルム12の両面に、本発明のイミド基含有化合物水性溶媒溶液に由来したポリイミドフィルム10(10a,10b)を積層してなる複合樹脂フィルム13´とすることも好ましい。
 また、図8(d)に示すように、本発明のイミド基含有化合物水性溶媒溶液に由来したポリイミドフィルム10の片面に、金属層14を形成し、金属複合ポリイミドフィルム(ポリイミド基板やTABテープと称する場合がある。)16の態様とすることも好ましい。
 このような金属複合ポリイミドフィルム16であれば、ポリイミドフィルム10と、金属層14との間の接着剤層を省略することができ、金属複合ポリイミドフィルム16の薄膜化に資することができる。
 さらに、図8(e)に示すように、本発明のイミド基含有化合物水性溶媒溶液に由来したポリイミドフィルム10の両面に、第1の金属層14aと、第2の金属層14bと、を形成するとともに、第1の金属層14aと、第2の金属層14bと、を電気的に接続するビアホール14cを形成することによって、両面回路基板20とすることも好ましい。
[第2の実施形態]
 第2の実施形態は、下記工程(1)~(3)を含むイミド基含有化合物水性溶媒溶液の製造方法であって、
(1)ポリイミド成形品を切断し、所定大きさとする準備工程と、
(2)水及び塩基性化合物の存在下に、50~100℃の温度条件で加水分解し、溶液状のイミド基含有化合物とする工程と、
(3)イミド基含有化合物と、水性溶媒と、沸点が85~145℃の範囲内の値であるアミン化合物と、を配合し、イミド基含有化合物水性溶媒溶液とする工程と、を含み、
 かつ、工程(2)で得られたイミド基含有化合物が、赤外分光チャートにおいて、ベンゼン環に由来した波数1500cm-1における吸収ピークと、イミド基に由来した波数1375cm-1の吸収ピークと、を有しているとともに、ベンゼン環に由来した波数1500cm-1における吸収ピークの高さをS1とし、イミド基に由来した波数1375cm-1の吸収ピークの高さをS2としたときに、S1/S2の比率を2~10の範囲内の値としてあることを特徴とするイミド基含有化合物水性溶媒溶液の製造方法である。
1.工程(1)
 工程(1)は、ポリイミド成形品を切断し、所定大きさとする準備工程である。
 すなわち、次工程で、部分的に加水分解するにあたり、その原材料として、従来産業廃棄物等として処理されていたポリイミド成形品が幅広く対象となる。
 したがって、好適なポリイミド成形品として、例えば、ポリイミドフィルム、ポリイミド塗膜、ポリイミド系レジスト、ポリイミド製電気部品筐体、ポリイミド製電子部品材料、ポリイミド製容器、ポリイミド製機械部品、ポリイミド製自動車部品等が挙げられる。
 さらには、ポリイミドフィルム表面に金属回路パターンが形成された回路基板やTABテープ等の複合積層体であっても、本発明のイミド基含有化合物を製造する際の原材料としてのポリイミド成形品として使用することができる。
 また、工程(1)において、ポリイミド成形品を、切削装置、粉砕装置、分級装置等を用いて、産業廃棄物等としてのポリイミド成形品を切断したり、分級したりして、その最大幅や平均粒径を予め調整することが好ましい。
 すなわち、より均一かつ迅速に部分的加水分解が可能となるように、カッター、ナイフ、チョッパー、シュレッダー、ボールミル、粉砕装置、ふるい、パンチングメタル、サイクロン等を用いて、産業廃棄物等としてのポリイミド成形品を切断したり、分級したりして、その最大幅や平均粒径を予め調整することが好ましい。
 より具体的には、ポリイミド成形品を短冊状に調整する場合、その平均幅を10mm以下、より好ましくは1~5mmの範囲内の値とすることが好ましい。
 また、ポリイミド成形品を粒状に調整する場合、その平均粒径を10mm以下、より好ましくは1~5mmの範囲内の値としたりすることが好ましい。
 そして、さらに最大幅や平均粒径を揃えるべく、ドライアイス等を用いて冷却しながら、パンチングメタルやふるい等を備えた樹脂用粉砕機に投入して粉砕し、小片状あるいは粒状のポリイミド粉砕品とすることが好ましい。
2.工程(2)
 次いで、工程(2)は、所定大きさのポリイミド成形品を、少なくとも水及び塩基性化合物の存在下に、40~100℃の温度条件、より好ましくは50~80℃の温度条件で部分的に加水分解し、粗製イミド基含有化合物とする工程である。
 したがって、少なくとも水及び塩基性化合物の存在下に、所定温度下、例えば、常圧で、1~48時間の条件で、ポリイミド成形品を部分的に加水分解することが好ましい。
 ここで、塩基性化合物としては、水酸化物イオンを発生させる化合物を意味するが、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、プロピオン酸ソーダなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、脂肪酸塩や、アンモニア、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、酢酸アンモニウム、ヒドロキシルアミン、ヒドラジン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、有機アミン化合物などが挙げられる。
 特に、比較的低温で、かつマイルドに加水分解が生じることから、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムを用いることが好ましい。
 なお、上述したように、赤外分光測定した場合に得られる赤外分光チャートにおけるイミド基に由来した吸収ピーク、アミド基に由来した吸収ピーク、カルボキシル基に由来した吸収ピーク等の有りなしや、それぞれのピーク高さ、さらには、ベンゼン環に由来した吸収ピークとの相対高さ比等が所定範囲内の数値であることを確認することによって、ポリイミド成形品が、部分的に加水分解されて、所望の粗製イミド基含有化合物が得られているか否かを確認することができる。
3.工程(3)
 次いで、工程(3)は、粗製イミド基含有化合物を精製し、赤外分光測定した場合に得られる赤外分光チャートにおいて、波数1375cm-1に、イミド基に由来した吸収ピークと、波数1600cm-1に、アミド基に由来した吸収ピークと、波数1413cm-1に、カルボキシル基に由来した吸収ピークと、を有するイミド基含有化合物とする工程である。
 したがって、例えば、酸処理(塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、有機酸処理等)、水洗、アルカリ処理(水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム処理等)、水洗、及び乾燥の一連工程を1~10回繰り返して行い、粗製イミド基含有化合物を精製し、不純物が除去されたイミド基含有化合物(粒状)とすることが好ましい。
 そして、粗製イミド基含有化合物中に残留する酸成分やアルカリ成分の影響、例えば、耐熱性や金属腐食等への影響を効果的に避けるべく、酸処理に、弱酸であるリン酸を使用することがより好ましく、アルカリ処理として、水酸化カリウムを使用することがより好ましい。
 その上、粗製イミド基含有化合物を精製し、乾燥させた後、粒度を揃えるために、ふるいを用いて、イミド基含有化合物を所定粒径ごとに分級することが好ましい。
 なお、粗製イミド基含有化合物が十分に精製されたか否かにつき、塩素、硫黄、リン、アルミニウム、マグネシウム等の元素(あるいは元素イオン)が所定量以下であることを、イオンクロマトグラフやX線光電子分光法(XPS)を用いて定量することによって、確認することができる。
 より具体的には、例えば、塩素イオンが、100ppm以下、より好ましくは10ppm以下、さらに好ましくは1ppm以下であることを、イオンクロマトグラフ元素分析によって定量し、粗製イミド基含有化合物の精製度合いを確認することができる。
なお、粗製イミド基含有化合物の精製物を、部分的加水分解物と称する場合がある。
 そして、粗製イミド基含有化合物の精製物は、図3に、その赤外分光チャートを例示するように、所定構造を有するポリイミド成形品の部分的加水分解物の代表例である。
 すなわち、一例であるが、所定大きさのポリイミド成形品を、水及び塩基性化合物の存在下に、50~100℃の温度条件で部分的に加水分解して得られるイミド基含有化合物であって、上述した式(1)で示される所定構造を有するイミド基含有化合物が対象である。
 そして、式(1)で示される所定構造を有するイミド基含有化合物が生成されているか、否かについては、赤外分光分析を行うことによって、確認することができる。
 したがって、炭素原子からなる分子内等に、少なくともイミド基、アミド基、及びカルボキシル基、さらにはカルボニル基等を有することによって、低温硬化可能であって、かつ、各種水性溶媒等に対する溶解性や、各種被着体に対する密着性等に優れたイミド基含有化合物とすることができる。
4.工程(4)
 最後に、工程(4)は、工程(3)で得られたイミド基含有化合物を、水性溶媒に溶解させて、所定濃度のイミド基含有化合物水性溶媒溶液とする工程である。
 より具体的には、プロペラミキサー、ホモミキサー、プラネタリーミキサー、ボールミル、ジェットミル、振動ミル、三本ロール等の公知の撹拌装置の少なくとも一つを用いて、工程(3)で得られたイミド基含有化合物を、基本的に、所定量の水性溶媒に溶解させて、イミド基含有化合物水性溶媒溶液とすることが好ましい。
 また、工程(3)で得られたイミド基含有化合物として、所定平均粒径(例えば、0.1~100μm)を有する粒子状物を用いて、それを水性溶媒に溶解させることも好ましいが、粗製イミド基含有化合物を精製したままの、ペースト状、半固形状、又は固形状のイミド基含有化合物を用いることも好ましい。
 工程(3)において、イミド基含有化合物を所定平均粒径(例えば、0.1~100μm)を有する粒子状物に加工するのは、精製工程以外に、脱水処理や低温乾燥処理等、相当数の工程が必要である。
 それに対して、粗製イミド基含有化合物を精製したままの、ペースト状、半固形状、又は固形状のイミド基含有化合物であれば、含水量が、例えば、全体量の20~60重量%であるものの、短時間かつ均一に、水性溶媒に対して溶解させることができる。
 よって、製造コストや製造時間の大幅な短縮(例えば、1/3~1/5)になるとともに、製造中における汚染物質の混入を有効に防止することもできる。
 一方、粒子状物のイミド基含有化合物を使用するか、ペースト状、半固形状、又は固形状のイミド基含有化合物を用いるかは別として、水性溶媒の配合量(含有量)に関して、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の全体量に対して、20~99重量%の範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、かかる水性溶媒の配合量を所定範囲に調整することによって、取り扱いが容易になるばかりか、塗布乾燥が容易になって、さらには、他の配合成分、例えば、熱可塑性樹脂成分、熱硬化性樹脂成分、光硬化性樹脂成分、金属材料、セラミック材料等を均一かつ迅速に配合することができるためである。
 より具体的には、かかる水性溶媒の配合量が20重量%未満の値になると、イミド基含有化合物の溶解性が不十分となって、取り扱い性が著しく低下する場合があるためである。
 一方、かかる水性溶媒の配合量が99重量%を超えた値になると、得られるイミド基含有化合物水性溶媒溶液の粘度性が過度に低下し、所定膜厚でかつ均一なポリイミド膜を形成するのが困難となったり、沈殿物が生じやすくなったりする場合があるためである。
 したがって、水性溶媒の配合量を、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の全体量に対して、50~90重量%の範囲内の値とすることがより好ましく、60~80重量%の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
 その他、工程(4)において、疑似架橋防止剤を配合することが好ましい。
 すなわち、イミド基含有化合物は、所定のカルボキシル基や水酸基を有するとともに、イミド基含有化合物水性溶媒溶液は、不可避的な金属イオンを含んでいる。
 したがって、所定のカルボキシル基や水酸基に由来したものと思料される疑似架橋状態となる場合がある。
 そうした場合、疑似架橋状態になった後に添加しても良く、あるいは、疑似架橋状態となる前に、それを防止するために、フィチン酸化合物、ダクロ化合物、あるいはEDTAを添加することが好ましい。
 すなわち、分子式C618246で表わされるmyo-イノシトールの6リン酸エステルであるフィチン酸化合物、分子式C765246で表わされるポリフェノール化合物、あるいは、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)は、それぞれ各種金属イオン(例えば、鉄や亜鉛等)を捕捉して、キレート化することが知られている。
 よって、疑似架橋防止剤を配合することによって、カルボキシル基や水酸基に由来した疑似架橋の原因となると思われる金属イオンを捕捉してキレート化させ、疑似架橋状態となって粘度測定不可のイミド基含有化合物水性溶媒溶液を、低粘度(100~100000mPsec、測定温度20℃)であって、塗布可能であって状態とすることができる。
 したがって、疑似架橋防止剤の配合量としては、イミド基含有化合物(疑似架橋状態前)100重量部あたり、0.01~10重量部の範囲内の値とすることが好ましく、0.05~5重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、0.1~1重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
 また、イミド基含有化合物水性溶媒溶液の特性を損なわない範囲で、各種添加剤を配合することができる。
 すなわち、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、オレフィン樹脂(アクリル樹脂を含む)、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、炭素樹脂等の少なくとも一種の高分子樹脂やオリゴマー樹脂を配合することが好ましい。
 特に、フッ素樹脂を配合することによって、得られるポリイミド樹脂のすべり性や撥水性を向上させることができる。
 また、得られるポリイミド樹脂の用途や形態に応じて、染料や顔料等の着色剤、導電性材料、電気絶縁性材料、紫外線吸収剤、放射線吸収剤、架橋剤、粘度調整剤、つや消し剤、軽量化材、繊維等の少なくとも一種を配合することも好ましい。
 以下、実施例にもとづき、本発明をさらに詳細に説明する。
[実施例1]
1.イミド基含有化合物水性溶媒溶液の製造
(1)工程1
 ポリイミド成形品としてのカプトンフィルム(カプトン-100Hが主体であるが、他のカプトンフィルムの混合品、東レ・デュポン(株)製)を、チョッパーを用いて、幅10mm以下の短冊状に切断した。
 次いで、ドライアイスを添加して冷却しながら、直径3mmのパンチングメタルを備えた樹脂用粉砕機(型番P-1314、株式会社ホーライ)に投入して、当該パンチングメタルを通過するポリイミド成形品(平均粒径:約3mm)を、部分的に加水分解する対象としてのポリイミド粉砕品とした。
(2)工程2
 次いで、撹拌装置付きの1000ml容器内に、得られたポリイミド粉砕品5gと、イオン交換水400gと、塩基性物質として、水酸化カリウム2gと、を収容した。
 次いで、容器内の温度を50℃に加温した後、収容物を撹拌しながら、24時間の条件で、加水分解処理を行い、粗製イミド基含有化合物を含む加水分解処理液を得た。
(3)工程3
 次いで、粗製イミド基含有化合物を含む加水分解処理液につき、酸処理(リン酸)、水洗、アルカリ処理、及び水洗の一連工程を、5回繰り返して行い、粗製イミド基含有化合物を精製した。
 但し、精製したイミド基含有化合物につき、低温乾燥工程をおこなわず、脱水プレス工程のみを行い、含水量が、全体量の50重量%の半固形状のイミド基含有化合物とした。
 なお、かかるイミド基含有化合物中に、カリウムが約0.2重量%、Siが約0.02重量%、Caが約0.02重量%、Feが0.005重量%、それぞれ含まれていることを、定量分析によって、確認した。
(4)工程4
 次いで、撹拌装置付きの容器内に、イオン交換水493gと、N、N-ジメチルアミノエタノール90g(表2中、TYP1と称し、全体量に対して、9重量%)を投入し、60℃になるまで、撹拌しながら加温した。
 次いで、60℃に保持された撹拌装置付きの容器内に、不定形かつ半固形状のイミド基含有化合物を400gと、オルトギ酸トリメチル10gとを投入し、均一になるまで撹拌を続けた。
 最後に、撹拌装置付きの容器内に、界面活性剤を7g投入し、イミド基含有化合物(固形分濃度:20重量%)を含有してなるイミド基含有化合物水性溶媒溶液とした。
2.イミド基含有化合物及びイミド基含有化合物水性溶媒溶液の評価
(1)FT-IR分析(評価1)
 得られたイミド基含有化合物水性溶媒溶液から、塗布法によって、厚さ10μのイミド基含有化合物フィルムを作成した。
 次いで、赤外分光光度計(FT-IR)を用いて、ATR法にて、各種官能基(イミド基、アミド基、カルボキシル基、カルボニル基、ベンゼン環等)の存在を確認した。
 なお、図3に、得られたイミド基含有化合物の赤外分光チャートを示し、図4に、イミド基含有化合物の硬化物(150℃、30分の熱硬化条件)、すなわち、ポリイミドの赤外分光チャートを示す。
 そして、さらに、図9に、参考のため、市販のポリイミド(カプトンH)における赤外分光チャートを示す。
(2)溶解性(評価2)
 撹拌装置(ホモミキサー)を用いて、得られた不定形かつ半固形状のイミド基含有化合物を、固形分濃度が15重量%となるように、60℃に加温してなる水/N、N-ジメチルアミノエタノール混合溶液(重量比=90/10)に溶解させて、下記基準に準じて、イミド基含有化合物の溶解性を評価した。
◎:30分以内に溶解可能である。
○:60分以内に溶解可能である。
△:120分以内に溶解可能である。
×:120分経過しても、溶解不可である。
(3)低温硬化性(評価3)
 得られたイミド基含有化合物水性溶媒溶液を、軟鋼鉄プレート(長さ80mm、幅30mm、厚さ1mm)の上に塗布し、さらに、120℃、30分及び150℃、30分の条件で、それぞれ加熱硬化させて、厚さ20μのポリイミド膜を形成し、それを触診し、下記基準に準じて、低温硬化性を評価した。
◎:120℃及び150℃で、それぞれ強固なポリイミド膜が形成可能である。
○:120℃ではポリイミド膜が若干柔らかいが、150℃であれば、強固なポリイミド膜が形成可能である。
△:120℃ではポリイミド膜が柔らかいが、150℃であれば、ほぼ強固なポリイミド膜が形成可能である。
×:120℃、150℃の両方で、硬化が不十分であって、強固なポリイミド膜が形成不可能である。
(4)密着性(評価4)
 低温硬化性の評価で得られたポリイミド膜(150℃、30分硬化品)につき、JIS K-5400に準じて、碁盤目試験を行い、下記基準に準じて、密着性を評価した。
◎:はがれ数が0/100碁盤目である。
○:はがれ数が1~5/100碁盤目である。
△:はがれ数が6~10/100碁盤目である。
×:はがれ数が11/100碁盤目以上である。
(5)耐熱性(評価5)
 低温硬化性の評価で得られたポリイミド膜(150℃、30分硬化品)につき、耐熱性として、示差熱天秤(TG-DTA)を用い、窒素中で、30~500℃まで加熱(昇温速度10℃/分)し、図10に示すように、示差熱天秤チャート(TG-DTA曲線)を得た。そして、TG-DTA曲線のうち、TG曲線をもとに、以下の基準で、ポリイミド膜の耐熱性評価を行った。
◎:10%重量減少温度が450℃以上である。
○:10%重量減少温度が400℃以上である。
△:10%重量減少温度が350℃以上である。
×:10%重量減少温度が350℃未満である。
[実施例2]
 実施例2では、ポリイミド成形品として、カプトンフィルムの種類を、カプトンH(東レ・デュポン(株)製)に変えるとともに、加水分解時間を36時間に変更して、ポリイミド成形品の加水分解の程度を変えて、イミド基含有化合物(化合物B)を含むイミド基含有化合物水性溶媒溶液を得たほかは、実施例1と同様に、イミド基含有化合物の溶解性等について評価した。
 なお、図11に、得られたイミド基含有化合物の赤外分光チャートを示し、図12に、イミド基含有化合物の硬化物(150℃、30分の熱硬化条件)、すなわち、ポリイミドの赤外分光チャートを示す。
[実施例3]
 実施例3では、ポリイミド成形品として、カプトンフィルムの種類を、カプトンEN(東レ・デュポン(株)製)に変えるとともに、加水分解時間を12時間に短縮して、ポリイミド成形品の加水分解の程度を変えて、イミド基含有化合物(化合物C)を含むイミド基含有化合物水性溶媒溶液を得たほかは、実施例1と同様に、イミド基含有化合物の溶解性等について評価した。
 なお、図13に、得られたイミド基含有化合物の赤外分光チャートを示し、図14に、イミド基含有化合物の硬化物(150℃、30分の熱硬化条件)、すなわち、ポリイミドの赤外分光チャートを示す。
[実施例4~6]
 実施例4~6では、N、N-ジメチルアミノエタノールの配合量(重量%)を、全体量に対して、8重量%、7重量%、6重量%としたほかは、それぞれ実施例1と同様にイミド基含有化合物水性溶媒溶液について評価した。
[実施例7~10]
 実施例7~10では、それぞれN、N-ジメチルアミノエタノールのかわりに、トリエチルアミン(沸点:89.5℃、実施例7、表2中TYP2と称する。)、N-メチルモルホリン(115℃、実施例8、表2中TYP3と称する。)、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン(121℃、実施例9、表2中TYP4と称する。)、N,N-ジエチルエタノールアミン(沸点:134℃、実施例10、表2中TYP5と称する。)を用いたほかは、それぞれ実施例1と同様にイミド基含有化合物水性溶媒溶液を作成し、評価した。
[比較例1]
 比較例1では、ポリイミド成形品に対して、水酸化ナトリウムを、理論分解量の約80倍モル量(約66g)を添加した後、80℃、常圧、7日間の条件で加水分解し、さらに、酸性物質で中和して、ピロメリット酸及び芳香族アミンに完全に分解したほかは、実施例1と同様に、溶解性、低温硬化性、及び密着性をそれぞれ評価した。
 但し、事実上、硬化させて製膜することができず、密着性等の試験は不完全なものであった。
[比較例2]
 比較例2では、ポリイミド成形品に、水酸化カリウムを、理論分解量の1倍モル(約0.1g)添加した後、30℃、常圧、8時間の条件で加水分解し、さらに、酸性物質で中和するとともに、精製して、部分加水分解をほとんどしていない化合物(化合物D)としたほかは、実施例1と同様に、溶解性、低温硬化性、及び密着性をそれぞれ評価した。
 但し、事実上、溶解させて均一に製膜することができず、低温硬化性や密着性等の試験は不完全なものであった。
 なお、図15に、得られたイミド基含有化合物(化合物D)の赤外分光チャートを示す。
[比較例3~4]
 比較例3~4では、所定のアミン化合物としてのN、N-ジメチルアミノエタノールを全く配合しなかったほかは、それぞれ実施例1~2と同様にイミド基含有化合物水性溶媒溶液を作成し、評価した。
 但し、事実上、溶解させて均一に製膜することができず、低温硬化性や密着性等の試験は不完全なものであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
[実施例11]
 実施例11では、実施例1で得られた精製後のイミド基含有化合物(化合物A)を含むイミド基含有化合物水性溶媒溶液を、アルミ箔上に、バーコーターを用いて塗布した後、150℃、30分の条件で熱硬化させて、厚さ10μmのポリイミド及び厚さ20μmの金属箔の複合フィルムを形成して、外観評価を行った。
 その結果、薄黄色に着色しているものの、透明感に優れたポリイミドがアルミ箔上に強固に形成されていることを確認した。
[実施例12]
 実施例12では、実施例1で得られた精製後のイミド基含有化合物(化合物A)を含むイミド基含有化合物水性溶媒溶液を、ポリエステルフィルム上に、バーコーターを用いて塗布した後、150℃、30分の条件で熱硬化させて、厚さ10μmのポリイミド及び厚さ50μmのポリエステルフィルムの複合フィルムを形成して、外観評価を行った。
 その結果、薄黄色に着色しているものの、透明感に優れたポリイミドがポリエステルフィルム上に強固に形成されていることを確認した。
 そして、JIS L 1091 A-1法に準じて、難燃性を評価したところ、同基準をクリアすることを確認した。
[実施例13]
 実施例13では、実施例1で得られた精製後のイミド基含有化合物(化合物A)を含むイミド基含有化合物水性溶媒溶液100重量%に対して、フッ素樹脂(PTFE)を5重量%となるように配合した後、バーコーターを用いて鉄板上に塗布し、さらに、150℃、30分の条件で熱硬化させて、厚さ10μmのポリイミド膜を形成して、感触評価等を行った。
 その結果、表面のすべり性が良好で、かつ、撥水性に優れた、均一なポリイミド膜が形成されていることを確認した。
[実施例14]
 実施例14では、実施例1で得られた精製後のイミド基含有化合物(化合物A)を含むイミド基含有化合物水性溶媒溶液100重量%に対して、フッ素樹脂(PTFE)を20重量%となるように配合するとともに、フッ素系界面活性剤を1重量%配合した後、バーコーターを用いて鉄板上に塗布し、さらに、150℃、30分の条件で熱硬化させて、厚さ10μmのポリイミド膜を形成して、感触評価等を行った。
 その結果、表面のすべり性がさらに良好で、かつ、撥水性に優れた、均一なポリイミド膜が形成されていることを確認した。
 以上の説明の通り、本発明によれば、産業廃棄物等としてのポリイミド成形品を部分的に加水分解するとともに、赤外分光測定した場合に得られる赤外分光チャートにおいて、所定吸収ピークを有する特定構造のイミド基含有化合物を、水性溶媒と、所定沸点を有するアミノ化合物と、に対して溶解させることにより、良好な低温硬化性、良好な耐熱性、水性溶媒に対する良好な溶解性、ひいては、良好な製膜性や密着性等が得られるようになった。
 また、このような所定水性溶媒溶液に由来したイミド基含有化合物であれば、粒子状とすることなく、不定形(塊状)、半固形の状態で、所定水性溶媒溶液を、極めて短時間かつ、簡易プロセスによって、作成することができるようになった。
 その上、水等の水性溶媒を使用できることから、安全性や、廃棄処理性に優れており、しかも、NMP等と比較して、ポリイミド樹脂とするのに加熱した場合に、残留しにくいという利点もある。
 したがって、従来のポリイミド樹脂の製造コストと比較して、1/10~1/30以下のコストで、同等の耐熱性等を有するポリイミド樹脂が得られることが判明している。
 よって、得られたイミド基含有化合物水性溶媒溶液を、耐熱性や密着性等に優れたポリイミドフィルムやポリイミド塗料等、さらには、各種基材(紙、不織布、ナノファイバ―繊維、フェルト、木材、セラミック材料)と組み合わせて、電気部品筐体、電子部品材料、Li電池用セパレータ、耐熱性容器、機械部品、自動車部品等の各種ポリイミド樹脂の用途について、それぞれ好適に使用することが期待される。
 特に、200℃以下、より好ましくは150℃以下の低温熱硬化が可能であるため、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリウレタン樹脂等との複合化や、各種顔料や染料を配合したとしても、それらが熱分解しないことから、従来不可能であった、カラーポリイミド樹脂とすることも可能になった。
10:ポリイミド(ポリイミドフィルム、ポリイミド膜)
12:他の樹脂フィルム
13:複合樹脂フィルム
14:金属層
14a:第1の金属層
14b:第2の金属層
14c:ビアホール
16:金属複合ポリイミドフィルム
20:両面回路基板

Claims (8)

  1.  ポリイミド成形品を部分的に加水分解したイミド基含有化合物と、水性溶媒と、沸点が85~145℃であるアミン化合物と、を含んでなるイミド基含有化合物水性溶媒溶液であって、
     前記イミド基含有化合物が、赤外分光チャートにおいて、ベンゼン環に由来した波数1500cm-1における吸収ピークと、イミド基に由来した波数1375cm-1の吸収ピークと、を有しているとともに、前記ベンゼン環に由来した波数1500cm-1における吸収ピークの高さをS1とし、前記イミド基に由来した波数1375cm-1の吸収ピークの高さをS2としたときに、S1/S2の比率を2~10の範囲内の値とすることを特徴とするイミド基含有化合物水性溶媒溶液。
  2.  前記水性溶媒が、水及びアルコール化合物、あるいはいずれか一方であることを特徴とする請求項1に記載のイミド基含有化合物水性溶媒溶液。
  3.  前記イミド基含有化合物の赤外分光チャートにおいて、アミド基に由来した波数1600cm-1の吸収ピークを有しており、前記ベンゼン環に由来した波数1500cm-1における吸収ピークの高さをS1とし、前記アミド基に由来した波数1600cm-1の吸収ピークの高さをS3としたときに、S1/S3の比率を2~20の範囲内の値とすることを特徴とする請求項1又は2に記載のイミド基含有化合物水性溶媒溶液。
  4.  前記イミド基含有化合物の赤外分光チャートにおいて、カルボキシル基に由来した波数1413cm-1の吸収ピークを有しており、前記ベンゼン環に由来した波数1500cm-1における吸収ピークの高さをS1とし、前記カルボキシル基に由来した波数1413cm-1の吸収ピークの高さをS4としたときに、S1/S4の比率を8~30の範囲内の値とすることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のイミド基含有化合物水性溶媒溶液。
  5.  前記水の配合量を、全体量に対して、20~99重量%の範囲内の値とすることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載のイミド基含有化合物水性溶媒溶液。
  6.  前記アミン化合物の配合量を、全体量に対して、0.1~25重量%の範囲内の値とすることを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載のイミド基含有化合物水性溶媒溶液。
  7.  粘度安定剤を配合してあるとともに、前記イミド基含有化合物の全体量に対して、前記粘度安定剤の配合量を、0.1~10重量%の範囲内の値とすることを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載のイミド基含有化合物水性溶媒溶液。
  8. 下記工程(1)~(3)を含むイミド基含有化合物水性溶媒溶液の製造方法であって、
    (1)ポリイミド成形品を切断し、所定大きさとする準備工程と、
    (2)水及び塩基性化合物の存在下に、50~100℃の温度条件で加水分解し、溶液状のイミド基含有化合物とする工程と、
    (3)イミド基含有化合物と、水性溶媒と、沸点が85~145℃であるアミン化合物と、を配合し、イミド基含有化合物水性溶媒溶液とする工程と、を含み、
     かつ、工程(2)で得られたイミド基含有化合物が、赤外分光チャートにおいて、ベンゼン環に由来した波数1500cm-1における吸収ピークと、イミド基に由来した波数1375cm-1の吸収ピークと、を有しているとともに、ベンゼン環に由来した波数1500cm-1における吸収ピークの高さをS1とし、イミド基に由来した波数1375cm-1の吸収ピークの高さをS2としたときに、S1/S2の比率を2~10の範囲内の値としてあることを特徴とするイミド基含有化合物水性溶媒溶液の製造方法。
     
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