WO2011086627A1 - Polyimide film and process for production thereof - Google Patents
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Definitions
- the linear expansion coefficient and dimensional stability of the resulting film tend to be improved.
- imidization proceeds too quickly with a large amount of imidizing agent, it becomes insoluble before filming, which causes problems such as inability to cast.
- a method of casting or coating on an endless belt, or a method of casting or coating on a substrate having a predetermined size can be employed.
- cooling after firing it is preferable to cool by providing a step of continuously cooling or holding the film in an atmosphere lower than at least one maximum firing temperature.
- Example 3 A gel film was prepared in the same manner as in Example 1. Heat drying was performed at 150 ° C. for 4 minutes, 200 ° C. for 5 minutes, 250 ° C. for 3 minutes, 300 ° C. for 2 minutes 30 seconds, and 380 ° C. for 2 minutes. Furthermore, after cooling at 260 ° C. for 60 seconds and at 130 ° C. for 60 seconds during cooling, the temperature was returned to room temperature to obtain a polyimide film 3.
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Abstract
Description
本発明は、透明性、寸法安定性に優れたポリイミドフィルム、及びその製造方法に関する。特にフィルム焼成の初期温度を低くすること、かつ降温過程を多段階にすることで透明且つ寸法安定性に優れたポリイミドフィルムが得られることに関するものである。 The present invention relates to a polyimide film excellent in transparency and dimensional stability, and a method for producing the same. In particular, it relates to the fact that a transparent polyimide film having excellent dimensional stability can be obtained by lowering the initial temperature of film baking and making the temperature lowering process multistage.
近年、液晶や有機EL、電子ペーパー等のディスプレイや、太陽電池、タッチパネル等のエレクトロニクスの急速な進歩に伴い、デバイスの耐破損性の向上、薄型化や軽量化、更には、フレキシブル化が要求されるようになってきた。現在、これらのデバイスのベース基板としては、ガラス板上にTFTや透明電極などの様々な電子素子やガスバリア層などの無機膜を形成したガラスベースの積層材料が用いられている。 In recent years, with rapid advances in displays such as liquid crystal, organic EL, and electronic paper, and electronics such as solar cells and touch panels, improvement in breakage resistance, thinning and weight reduction, and further flexibility are required. It has come to be. At present, as a base substrate of these devices, a glass-based laminated material in which various electronic elements such as TFTs and transparent electrodes and inorganic films such as a gas barrier layer are formed on a glass plate is used.
しかしながら、ガラス基板を用いたデバイスは、厚い、重い、破損しやすい、といった問題があり、このガラス板の代わりにフィルム材料を用いるプラスチックフィルム基板が検討されてきており、パネル自体の薄型化や軽量化、さらには、フレキシブル化が期待されている。 However, devices using glass substrates have problems such as being thick, heavy, and easy to break, and plastic film substrates using film materials instead of this glass plate have been studied, making the panel itself thinner and lighter And further flexibility is expected.
ポリイミドフィルムは、高度の耐熱性・寸法安定性・耐薬品性・電気的特性・機械的物性その他優れた諸特性を有していることから、半導体や電子部品への応用がなされてきた。特に、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジンのモノマーを用いたポリイミドは高耐熱性や低線膨張係数に加えて透明性にも優れており、これまでいくつかの報告例がある(特許文献1)。しかしながら、そのポリイミドフィルムの加熱時の寸法変化を改善する方法については見出せていない。 Polyimide films have high heat resistance, dimensional stability, chemical resistance, electrical properties, mechanical properties, and other excellent properties, and thus have been applied to semiconductors and electronic components. In particular, polyimides using monomers of 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and 2,2′-bis (trifluoromethyl) benzidine have high heat resistance and low linear expansion coefficient. It is also excellent in transparency, and there have been several reports so far (Patent Document 1). However, no method has been found for improving the dimensional change during heating of the polyimide film.
本発明は、上記実情を鑑みて成し遂げられたものであり、特定量の脱水剤、特定量のイミド化剤を用い、特定の温度条件でゲルフィルムを作製したポリイミドフィルムであり、透明でありかつフィルムの加熱時の寸法変化が小さい製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been accomplished in view of the above circumstances, and is a polyimide film prepared using a specific amount of dehydrating agent and a specific amount of an imidizing agent under a specific temperature condition, and is transparent. It aims at providing the manufacturing method with a small dimensional change at the time of the heating of a film.
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、以下の構成を有する本願発明を見出した。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found the present invention having the following configuration.
1). ジアミン化合物と酸二無水物を用いて合成された下記式一般(1)で表される繰り返し単位を有するポリアミド酸、ポリアミド酸のカルボン酸に対して0.1~2.0モル等量のイミド化剤、ポリアミド酸のカルボン酸に対して0.6~10.0モル当量の脱水剤からなる組成物を25℃~128℃の温度でゲルフィルムを作製し、その後イミド化して得られる濁度4%以下、YI(黄色度)20以下、全光線透過率80%以上、加熱収縮率0.05%以下のポリイミドフィルム 1). Polyamic acid having a repeating unit represented by the following formula (1) synthesized using a diamine compound and an acid dianhydride, and 0.1 to 2.0 mole equivalent of imide with respect to the carboxylic acid of the polyamic acid The turbidity obtained by preparing a gel film at a temperature of 25 ° C. to 128 ° C. with a composition comprising a dehydrating agent in an amount of 0.6 to 10.0 molar equivalents relative to the carboxylic acid of the polyamic acid and polyamic acid. Polyimide film of 4% or less, YI (yellowness) 20 or less, total light transmittance 80% or more, and heat shrinkage 0.05% or less
(式中R1は下記一般式(2)で表される4価の有機基を、R2は下記一般式(3)で表される2価の有機基を示す。) (In the formula, R 1 represents a tetravalent organic group represented by the following general formula (2), and R 2 represents a divalent organic group represented by the following general formula (3).)
2). イミド化剤としてβ-ピコリン、脱水剤として無水酢酸を用いた組成物からなることを特徴とする1)に記載のポリイミドフィルム。 2). The polyimide film as described in 1), comprising a composition using β-picoline as an imidizing agent and acetic anhydride as a dehydrating agent.
3). ジアミン化合物と酸二無水物を用いて合成された下記式一般(1)で表される繰り返し単位を有するポリアミド酸、ポリアミド酸のカルボン酸に対して0.1~2.0モル等量のイミド化剤、ポリアミド酸のカルボン酸に対して0.6~10.0モル当量の脱水剤からなる組成物を用いてまず、25℃~128℃の温度でゲルフィルムを作製し、その後イミド化することを特徴とする1)に記載のポリイミドフィルムの製造方法。 3). Polyamic acid having a repeating unit represented by the following formula (1) synthesized using a diamine compound and an acid dianhydride, and 0.1 to 2.0 mole equivalent of imide with respect to the carboxylic acid of the polyamic acid First, a gel film is prepared at a temperature of 25 ° C. to 128 ° C. using a composition comprising a dehydrating agent in an amount of 0.6 to 10.0 molar equivalents relative to the carboxylic acid of the polyamic acid, and then imidized. The manufacturing method of the polyimide film as described in 1) characterized by the above-mentioned.
(式中R1は下記一般式(2)で表される4価の有機基を、R2は下記一般式(3)で表される2価の有機基を示す。) (In the formula, R 1 represents a tetravalent organic group represented by the following general formula (2), and R 2 represents a divalent organic group represented by the following general formula (3).)
4). 300℃~420℃で加熱乾燥を行いイミド化させたフィルムを室温まで冷却する時、連続的に冷却あるいは前記加熱乾燥温度よりも低い段階を1以上設けて冷却することを特徴とする3)に記載のポリイミドフィルムの製造方法。 4). 3) characterized in that when the film imidized by heat drying at 300 ° C. to 420 ° C. is cooled to room temperature, it is continuously cooled or provided with one or more steps lower than the heat drying temperature. The manufacturing method of the polyimide film of description.
本発明によれば、透明性及びかつ加熱時の寸法安定性に優れたポリイミドフィルムを提供することができる。 According to the present invention, a polyimide film excellent in transparency and dimensional stability during heating can be provided.
本発明のポリイミドフィルムの製造に用いるポリアミド酸は、一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリアミド酸である。このポリアミド酸は酸二無水物とジアミン化合物を用いて合成することが可能である。 The polyamic acid used for the production of the polyimide film of the present invention is a polyamic acid having a repeating unit represented by the general formula (1). This polyamic acid can be synthesized using an acid dianhydride and a diamine compound.
用いる酸二無水物は、芳香族基を有するものが好ましく、その芳香族基には置換基を有していてもかまわない。置換基としては炭素数1~10のアルキル基が好ましく、そのアルキル基は分岐を有しても良く、ハロゲンを有していてもかまわない。置換基の中でも好ましい態様は炭素数1~3のアルキル基、さらにはメチル基が好ましい。置換基を有する場合、その数は1~3、さらには1又は2が好ましい。また、必要に応じて2種以上を併用することができる。 The acid dianhydride used preferably has an aromatic group, and the aromatic group may have a substituent. The substituent is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and the alkyl group may have a branch or a halogen. Among the substituents, a preferred embodiment is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and more preferably a methyl group. When it has a substituent, the number is preferably 1 to 3, more preferably 1 or 2. Moreover, 2 or more types can be used together as needed.
具体的には一般式(2)に示す3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物をあげることができる。この酸二無水物の使用量は、その全量を酸二無水物成分として用いることが好ましいが、目的の物性に応じて、酸二無水物全体の70モル%、好ましくは50モル%を超えない範囲で他の酸二無水物を用いても良い。また、他の酸二無水物を使用する場合も含めて、複数種用いる場合には、それらは、規則的に配列されていてもよいし、ランダムにポリアミド酸中に存在してもよい。 Specifically, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride represented by the general formula (2) can be given. The total amount of the acid dianhydride is preferably used as the acid dianhydride component, but it does not exceed 70 mol%, preferably 50 mol% of the total acid dianhydride, depending on the desired physical properties. Other acid dianhydrides may be used in the range. Moreover, when using multiple types including the case where other acid dianhydrides are used, they may be regularly arranged or may be present in the polyamic acid at random.
一般式(2)に示す有機基を有する酸二無水物と併用することができる他の酸二無水物としては、具体的には、例えば、エチレンテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、3,3',4,4'-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2',3,3'-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、1,1-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン二無水物、1,3-ビス[(3,4-ジカルボキシ)ベンゾイル]ベンゼン二無水物、1,4-ビス[(3,4-ジカルボキシ)ベンゾイル]ベンゼン二無水物、2,2-ビス{4-[4-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ]フェニル}プロパン二無水物、2,2-ビス{4-[3-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ]フェニル}プロパン二無水物、ビス{4-[4-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ]フェニル}ケトン二無水物、ビス{4-[3-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ]フェニル}ケトン二無水物、ビス{4-[4-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ]フェニル}ケトン二無水物、ビス{4-[3-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ]フェニル}ケトン二無水物、ビス{4-[4-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ]フェニル}スルホン二無水物、ビス{4-[3-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ]フェニル}スルホン二無水物、ビス{4-[4-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ]フェニル}スルフィド二無水物、ビス{4-[3-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ]フェニル}スルフィド二無水物、2,2-ビス{4-[4-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ]フェニル}-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルプロパン二無水物、2,2-ビス{4-[3-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ]フェニル}-1,1,1,3,3,3-プロパン二無水物、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7-アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,7,8-フェナントレンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。 Specific examples of other acid dianhydrides that can be used in combination with an acid dianhydride having an organic group represented by the general formula (2) include, for example, ethylenetetracarboxylic dianhydride, butanetetracarboxylic acid Anhydride, cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 2,2 ′, 3,3′-benzophenonetetra Carboxylic dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,2-bis (2,3-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, bis (3,4- Dicarboxyphenyl) ether dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, 1,1-bis (2,3-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride, bis ( 2,3-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) -1,1,1,3 , 3,3-hexafluoropropane dianhydride, 2,2-bis (2,3-dicarboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, 1,3- Bis [(3,4-dicarboxy) benzoyl] benzene dianhydride, 1,4-bis [(3,4-dicarboxy) benzoyl] benzene dianhydride, 2,2-bis {4- [4- ( 1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} propane dianhydride, 2,2-bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} propane dianhydride, bis {4- [4 -(1,2-dicarboxy) phenoxy] Enyl} ketone dianhydride, bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} ketone dianhydride, bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} Ketone dianhydride, bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} ketone dianhydride, bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} sulfone Anhydride, bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} sulfone dianhydride, bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} sulfide dianhydride Bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} sulfide dianhydride, 2,2-bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} -1 , 1,1 3,3,3-hexaflupropane dianhydride, 2,2-bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} -1,1,1,3,3,3-propane Dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-benzenetetracarboxylic dianhydride 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-anthracenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,7,8-phenanthrenetetracarboxylic dianhydride, etc. Is mentioned.
一方、本発明に使用することができるジアミン化合物は芳香族基を少なくとも1個有し、少なくともその1個が置換基を有するか、あるいは芳香族基を複数個有し分岐あるいは直鎖のアルキル基で結合されている構造を有することが好ましい。 On the other hand, the diamine compound that can be used in the present invention has at least one aromatic group, at least one of which has a substituent, or a branched or straight chain alkyl group having a plurality of aromatic groups. It is preferable that it has the structure couple | bonded by.
具体的には一般式(3)に示す2,2'-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン及び/又はその誘導体をあげることができる。 Specifically, 2,2′-bis (trifluoromethyl) benzidine and / or a derivative thereof represented by the general formula (3) can be given.
本発明で用いるジアミン化合物は、必要に応じて2種以上を併用することができる。上記した2,2'-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン及び/又はその誘導体を全量ジアミン化合物として用いることが好ましいが、目的の物性に応じて、ジアミン化合物全体の70モル%、好ましくは50モル%を超えない範囲で他のジアミンを用いても良い。また、ジアミン化合物を複数種用いる場合には、それらは、規則的に配列されていてもよいし、ランダムにポリアミド酸中に存在していてもよい。 The diamine compound used in the present invention can be used in combination of two or more as required. The total amount of 2,2′-bis (trifluoromethyl) benzidine and / or its derivative is preferably used as the diamine compound, but it is 70 mol%, preferably 50 mol%, based on the target physical properties. Other diamines may be used within a range not exceeding. Moreover, when using multiple types of diamine compounds, they may be arranged regularly and may exist in polyamic acid at random.
一般式(3)に示す有機基を有するジアミン化合物と併用することができる他のジアミンとしては、具体的には例えば、p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、o-フェニレンジアミン、3,3'-ジアミノジフェニルエーテル、3,4'-ジアミノジフェニルエーテル、4,4'-ジアミノジフェニルエーテル、3,3'-ジアミノジフェニルスルフィド、3,4'-ジアミノジフェニルスルフィド、4,4'-ジアミノジフェニルスルフィド、3,3'-ジアミノジフェニルスルホン、3,4'-ジアミノジフェニルスルホン、4,4'-ジアミノジフェニルスルホン、3,3'-ジアミノベンゾフェノン、4,4'-ジアミノベンゾフェノン、3,4'-ジアミノベンゾフェノン、3,3'-ジアミノジフェニルメタン、4,4'-ジアミノジフェニルメタン、3,4'-ジアミノジフェニルメタン、2,2-ジ(3-アミノフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、2,2-ジ(4-アミノフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、2-(3-アミノフェニル)-2-(4-アミノフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、1,1-ジ(3-アミノフェニル)-1-フェニルエタン、1,1-ジ(4-アミノフェニル)-1-フェニルエタン、1-(3-アミノフェニル)-1-(4-アミノフェニル)-1-フェニルエタン、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(3-アミノベンゾイル)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノベンゾイル)ベンゼン、1,4-ビス(3-アミノベンゾイル)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノベンゾイル)ベンゼン、1,3-ビス(3-アミノ-α,α-ジメチルベンジル)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノ-α,α-ジメチルベンジル)ベンゼン、1,4-ビス(3-アミノ-α,α-ジメチルベンジル)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノ-α,α-ジメチルベンジル)ベンゼン、1,3-ビス(3-アミノ-α,α-ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノ-α,α-ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、1,4-ビス(3-アミノ-α,α-ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノ-α,α-ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、2,6-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゾニトリル、2,6-ビス(3-アミノフェノキシ)ピリジン、4,4'-ビス(3-アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4'-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、2,2-ビス[3-(3-アミノフェノキシ)フェニル]-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、1,3-ビス[4-(3-アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,3-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,4-ビス[4-(3-アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,4-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,3-ビス[4-(3-アミノフェノキシ)-α,α-ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)-α,α-ジメチルベンジル]ベンゼン、1,4-ビス[4-(3-アミノフェノキシ)-α,α-ジメチルベンジル]ベンゼン、1,4-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)-α,α-ジメチルベンジル]ベンゼン、4,4'-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)ベンゾイル]ジフェニルエーテル、4,4'-ビス[4-(4-アミノ-α,α-ジメチルベンジル)フェノキシ]ベンゾフェノン、4,4'-ビス[4-(4-アミノ-α,α-ジメチルベンジル)フェノキシ]ジフェニルスルホン、4,4'-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェノキシ]ジフェニルスルホン、3,3'-ジアミノ-4,4'-ジフェノキシベンゾフェノン、3,3'-ジアミノ-4,4'-ジビフェノキシベンゾフェノン、3,3'-ジアミノ-4-フェノキシベンゾフェノン、3,3'-ジアミノ-4-ビフェノキシベンゾフェノン、6,6'-ビス(3-アミノフェノキシ)-3,3,3',3'-テトラメチル-1,1'-スピロビインダン、6,6'-ビス(4-アミノフェノキシ)-3,3,3',3'-テトラメチル-1,1'-スピロビインダン、1,3-ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、1,3-ビス(4-アミノブチル)テトラメチルジシロキサン、α,ω-ビス(3-アミノプロピル)ポリジメチルシロキサン、α,ω-ビス(3-アミノブチル)ポリジメチルシロキサン、ビス(アミノメチル)エーテル、ビス(2-アミノエチル)エーテル、ビス(3-アミノプロピル)エーテル、ビス(2-アミノメトキシ)エチル]エーテル、ビス[2-(2-アミノエトキシ)エチル]エーテル、ビス[2-(3-アミノプロトキシ)エチル]エーテル、1,2-ビス(アミノメトキシ)エタン、1,2-ビス(2-アミノエトキシ)エタン、1,2-ビス[2-(アミノメトキシ)エトキシ]エタン、1,2-ビス[2-(2-アミノエトキシ)エトキシ]エタン、エチレングリコールビス(3-アミノプロピル)エーテル、ジエチレングリコールビス(3-アミノプロピル)エーテル、トリエチレングリコールビス(3-アミノプロピル)エーテル、エチレンジアミン、1,3-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタン、1,5-ジアミノペンタン、1,6-ジアミノヘキサン、1,7-ジアミノヘプタン、1,8-ジアミノオクタン、1,9-ジアミノノナン、1,10-ジアミノデカン、1,11-ジアミノウンデカン、1,12-ジアミノドデカン、1,2-ジアミノシクロヘキサン、1,3-ジアミノシクロヘキサン、1,4-ジアミノシクロヘキサン、1,2-ジ(2-アミノエチル)シクロヘキサン、1,3-ジ(2-アミノエチル)シクロヘキサン、1,4-ジ(2-アミノエチル)シクロヘキサン、ビス(4-アミノシクロへキシル)メタン、2,6-ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、2,5-ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンをあげることができる。 Specific examples of other diamines that can be used in combination with the diamine compound having an organic group represented by the general formula (3) include p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, o-phenylenediamine, and 3,3 ′. -Diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl sulfide, 3,4'-diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,3 '-Diaminodiphenylsulfone, 3,4'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3,3'-diaminobenzophenone, 4,4'-diaminobenzophenone, 3,4'-diaminobenzophenone, 3, 3'-Diaminodiphenylmethane, 4,4'-diamy Diphenylmethane, 3,4'-diaminodiphenylmethane, 2,2-di (3-aminophenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2,2-di (4-aminophenyl)- 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2- (3-aminophenyl) -2- (4-aminophenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 1,1-di (3-aminophenyl) -1-phenylethane, 1,1-di (4-aminophenyl) -1-phenylethane, 1- (3-aminophenyl) -1- (4-aminophenyl) ) -1-phenylethane, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,4- Bis (4-Ami Phenoxy) benzene, 1,3-bis (3-aminobenzoyl) benzene, 1,3-bis (4-aminobenzoyl) benzene, 1,4-bis (3-aminobenzoyl) benzene, 1,4-bis (4 -Aminobenzoyl) benzene, 1,3-bis (3-amino-α, α-dimethylbenzyl) benzene, 1,3-bis (4-amino-α, α-dimethylbenzyl) benzene, 1,4-bis ( 3-amino-α, α-dimethylbenzyl) benzene, 1,4-bis (4-amino-α, α-dimethylbenzyl) benzene, 1,3-bis (3-amino-α, α-ditrifluoromethylbenzyl) ) Benzene, 1,3-bis (4-amino-α, α-ditrifluoromethylbenzyl) benzene, 1,4-bis (3-amino-α, α-ditrifluoromethylbenzyl) benzene 1,4-bis (4-amino-α, α-ditrifluoromethylbenzyl) benzene, 2,6-bis (3-aminophenoxy) benzonitrile, 2,6-bis (3-aminophenoxy) pyridine, 4, 4′-bis (3-aminophenoxy) biphenyl, 4,4′-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] ketone, bis [4- (4-aminophenoxy) Phenyl] ketone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfide, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfide, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] ether, bis [4- (4-amino Nophenoxy) phenyl] ether, 2,2-bis [3- (3-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2,2-bis [4- (4 -Aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 1,3-bis [4- (3-aminophenoxy) benzoyl] benzene, 1,3-bis [4- ( 4-aminophenoxy) benzoyl] benzene, 1,4-bis [4- (3-aminophenoxy) benzoyl] benzene, 1,4-bis [4- (4-aminophenoxy) benzoyl] benzene, 1,3-bis [4- (3-aminophenoxy) -α, α-dimethylbenzyl] benzene, 1,3-bis [4- (4-aminophenoxy) -α, α-dimethylbenzyl] benzene, 1,4-bis [ -(3-aminophenoxy) -α, α-dimethylbenzyl] benzene, 1,4-bis [4- (4-aminophenoxy) -α, α-dimethylbenzyl] benzene, 4,4'-bis [4- (4-aminophenoxy) benzoyl] diphenyl ether, 4,4′-bis [4- (4-amino-α, α-dimethylbenzyl) phenoxy] benzophenone, 4,4′-bis [4- (4-amino-α) , Α-dimethylbenzyl) phenoxy] diphenylsulfone, 4,4′-bis [4- (4-aminophenoxy) phenoxy] diphenylsulfone, 3,3′-diamino-4,4′-diphenoxybenzophenone, 3,3 '-Diamino-4,4'-dibiphenoxybenzophenone, 3,3'-diamino-4-phenoxybenzophenone, 3,3'-diamino-4-biphenoxyben Phenone, 6,6′-bis (3-aminophenoxy) -3,3,3 ′, 3′-tetramethyl-1,1′-spirobiindane, 6,6′-bis (4-aminophenoxy) -3, 3,3 ′, 3′-tetramethyl-1,1′-spirobiindane, 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane, 1,3-bis (4-aminobutyl) tetramethyldisiloxane, α, ω-bis (3-aminopropyl) polydimethylsiloxane, α, ω-bis (3-aminobutyl) polydimethylsiloxane, bis (aminomethyl) ether, bis (2-aminoethyl) ether, bis (3- Aminopropyl) ether, bis (2-aminomethoxy) ethyl] ether, bis [2- (2-aminoethoxy) ethyl] ether, bis [2- (3-aminoprotoxy) ethyl ] Ether, 1,2-bis (aminomethoxy) ethane, 1,2-bis (2-aminoethoxy) ethane, 1,2-bis [2- (aminomethoxy) ethoxy] ethane, 1,2-bis [2 -(2-aminoethoxy) ethoxy] ethane, ethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether, diethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether, triethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether, ethylenediamine, 1,3- Diaminopropane, 1,4-diaminobutane, 1,5-diaminopentane, 1,6-diaminohexane, 1,7-diaminoheptane, 1,8-diaminooctane, 1,9-diaminononane, 1,10-diaminodecane 1,11-diaminoundecane, 1,12-diaminododecane, 1,2-dia Nocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, 1,4-diaminocyclohexane, 1,2-di (2-aminoethyl) cyclohexane, 1,3-di (2-aminoethyl) cyclohexane, 1,4-di (2 -Aminoethyl) cyclohexane, bis (4-aminocyclohexyl) methane, 2,6-bis (aminomethyl) bicyclo [2.2.1] heptane, 2,5-bis (aminomethyl) bicyclo [2.2 .1] Heptane can be raised.
本発明に用いるポリアミド酸、イミド化剤、脱水剤からなる組成物にはそれらを溶解する溶媒を用いることができる。用いることのできる溶媒は非プロトン性の溶媒が好ましい。 In the composition comprising the polyamic acid, the imidizing agent and the dehydrating agent used in the present invention, a solvent for dissolving them can be used. The solvent that can be used is preferably an aprotic solvent.
本発明で用いることができる非プロトン性極性溶剤としては、具体的には例えばN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ヘキサメチルホスホリルアミド、アセトニトリル、アセトン、テトラヒドロフランなどの溶剤を単独または混合物として用いられるが、好ましくはN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)を挙げることができる。 Specific examples of the aprotic polar solvent that can be used in the present invention include N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMAc), and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). , Dimethyl sulfoxide (DMSO), hexamethylphosphorylamide, acetonitrile, acetone, tetrahydrofuran and the like are used alone or as a mixture, but preferably N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMAc) Can be mentioned.
ここで言う非プロトン性極性溶剤とは極性が高く酸性水素をもたない溶媒のことである。極性が高いとは、例えば誘電率が5以上であることが好ましい。 The aprotic polar solvent mentioned here is a solvent having high polarity and no acidic hydrogen. The high polarity means that the dielectric constant is preferably 5 or more, for example.
本発明に用いることができる溶剤としては全量が非プロトン性極性溶剤であることが好ましいが、芳香族溶剤あるいはエーテル系溶剤を補助溶剤として使用してもかまわない。 The total amount of the solvent that can be used in the present invention is preferably an aprotic polar solvent, but an aromatic solvent or an ether solvent may be used as an auxiliary solvent.
補助溶剤としては、例えば、キシレン、トルエン、ベンゼン、ジエチレングリコールエチルエーテル、1,2-ジメトキシエタン(モノグリム)、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)、1,2-ビス-(2-メトキシエトキシ)エタン(トリグリム)、ビス-(2-メトキシエチル)エーテル、ブチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルおよびプロピレングリコールメチルエーテルアセテートが挙げられる。補助溶剤は用いる非プロトン性極性溶剤量の50重量%未満、さらには30重量%未満、特には15重量%未満で使用することができる。 Examples of the auxiliary solvent include xylene, toluene, benzene, diethylene glycol ethyl ether, 1,2-dimethoxyethane (monoglyme), diethylene glycol dimethyl ether (diglyme), 1,2-bis- (2-methoxyethoxy) ethane (triglyme), Bis- (2-methoxyethyl) ether, butyl cellosolve, butyl cellosolve acetate, propylene glycol methyl ether and propylene glycol methyl ether acetate. The auxiliary solvent can be used in an amount of less than 50% by weight of the aprotic polar solvent used, further less than 30% by weight, particularly less than 15% by weight.
本発明に用いるポリアミド酸溶液の固形分濃度としては、5~50重量%、さらには10~35重量%が取扱いの面から好ましい。 The solid content concentration of the polyamic acid solution used in the present invention is preferably 5 to 50% by weight, more preferably 10 to 35% by weight from the viewpoint of handling.
ポリアミド酸溶液の製造に用いるジアミン化合物と酸二無水物は実質的に略同量(モル比)で行うことが好ましい。ジアミン化合物と酸二無水物のモノマー比としては、例えば、酸二無水物成分100モル%に対してジアミン成分92.0~99.5モル%、さらには95.0~99.0モル%が好ましい。ジアミン成分が少ない場合には、十分な粘度が得られずポリアミド酸から合成したポリイミドフィルムの機械物性が十分とはなりがたい。 It is preferable that the diamine compound and the acid dianhydride used in the production of the polyamic acid solution are substantially the same amount (molar ratio). As the monomer ratio of the diamine compound and the acid dianhydride, for example, the diamine component is 92.0 to 99.5 mol%, further 95.0 to 99.0 mol% with respect to 100 mol% of the acid dianhydride component. preferable. When the diamine component is small, a sufficient viscosity cannot be obtained, and the mechanical properties of the polyimide film synthesized from the polyamic acid are unlikely to be sufficient.
ジアミン成分を100モル%とした場合の酸二無水物成分とのモノマー比についても、上記と同様の範囲とすることが好ましい。ポリアミド酸の分子量はある程度高くないと上記したように得られるポリイミドの機械的物性が十分とはなりにくい。ポリアミド酸は不安定な化合物であり、分子量測定での重合状況の把握に代えて簡便な方法として、得られるポリアミド酸溶液の粘度により重合状況を把握する方法が用いられる。そのポリアミド酸溶液の粘度としては、23℃において500~4500ポイズ、さらには850~4000ポイズ、特には1000~3500ポイズになるように重合条件を決めることが好ましい。 The monomer ratio with respect to the acid dianhydride component when the diamine component is 100 mol% is also preferably in the same range as described above. If the molecular weight of the polyamic acid is not high to some extent, it is difficult to obtain sufficient mechanical properties of the polyimide obtained as described above. Polyamic acid is an unstable compound, and as a simple method instead of grasping the polymerization state by molecular weight measurement, a method of grasping the polymerization state from the viscosity of the obtained polyamic acid solution is used. It is preferable to determine the polymerization conditions such that the viscosity of the polyamic acid solution is 500 to 4500 poise, further 850 to 4000 poise, particularly 1000 to 3500 poise at 23 ° C.
溶液粘度が高い場合には取扱いが困難となり、溶液粘度が低い場合には、ポリアミド酸から合成したポリイミドフィルムの機械物性が十分となりがたい。溶液粘度は固形分濃度によっても変化し、同一分子量の場合、固形分濃度が高い方が溶液粘度も高くなる。上記固形分濃度の範囲内でポリアミド酸溶液の粘度が範囲に収まるよう、重合条件を決めることが好ましい。 When the solution viscosity is high, handling becomes difficult, and when the solution viscosity is low, the mechanical properties of the polyimide film synthesized from polyamic acid are not sufficient. The solution viscosity also varies depending on the solid content concentration. When the molecular weight is the same, the higher the solid content concentration, the higher the solution viscosity. It is preferable to determine the polymerization conditions so that the viscosity of the polyamic acid solution is within the range of the solid content concentration.
本発明に用いるポリアミド酸を重合する際の反応温度は0~35℃が好ましく、3~30℃がより好ましい。反応温度が低い場合には反応時間が長くなったり、原料の溶解性が低下してモル比異常となる可能性がある。また、反応温度が高い場合にはポリアミド酸の分解反応も促進されるため、粘度が上昇しない場合がある。 The reaction temperature when polymerizing the polyamic acid used in the present invention is preferably 0 to 35 ° C, more preferably 3 to 30 ° C. When the reaction temperature is low, there is a possibility that the reaction time becomes long or the solubility of the raw material is lowered and the molar ratio becomes abnormal. Further, when the reaction temperature is high, the decomposition reaction of the polyamic acid is also promoted, so that the viscosity may not increase.
ポリアミド酸重合時、炭素数15以下の脂肪族カルボン酸を添加してもかまわない。炭素数15以下の脂肪族カルボン酸の量はカルボン酸を含めた全溶剤量の0.5~35重量%、さらには0.7~33重量%、特には1.0~31重量%の範囲で添加することができる。脂肪族カルボン酸量がこれら範囲にあるように用いることで、ポリアミド酸の重合速度の向上と、生成したポリアミド酸の分解が防止できるので好ましい。 During the polyamic acid polymerization, an aliphatic carboxylic acid having 15 or less carbon atoms may be added. The amount of the aliphatic carboxylic acid having 15 or less carbon atoms is in the range of 0.5 to 35% by weight of the total amount of the solvent including the carboxylic acid, more preferably 0.7 to 33% by weight, particularly 1.0 to 31% by weight Can be added. It is preferable to use the aliphatic carboxylic acid so that the amount of the aliphatic carboxylic acid is within these ranges, since the polymerization rate of the polyamic acid can be improved and the generated polyamic acid can be prevented from being decomposed.
炭素数15以下の脂肪族カルボン酸は、その脂肪族は炭素数15以下のアルキル基が好ましく、アルキル基は分岐を有していてもかまわない。炭素数15以下の脂肪族カルボン酸の中でも炭素数10以下、さらには5以下、特には3以下のカルボン酸が好ましい。また、多価カルボン酸も使用可能であるが、1価のカルボン酸が好ましい。具体的には例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、n-酪酸、iso-酪酸をあげることができる。中でもギ酸、酢酸、プロピオン酸が好ましく、さらには酢酸が好ましい。 The aliphatic carboxylic acid having 15 or less carbon atoms is preferably an alkyl group having 15 or less carbon atoms, and the alkyl group may have a branch. Among aliphatic carboxylic acids having 15 or less carbon atoms, carboxylic acids having 10 or less carbon atoms, more preferably 5 or less, and particularly 3 or less are preferable. Polyvalent carboxylic acids can also be used, but monovalent carboxylic acids are preferred. Specific examples include formic acid, acetic acid, propionic acid, n-butyric acid, and iso-butyric acid. Of these, formic acid, acetic acid, and propionic acid are preferable, and acetic acid is more preferable.
ポリアミド酸溶液の重合の際には、用いるジアミン化合物と酸二無水物を一度に添加(片方の全量中にもう片方の全量を加えることを含む)してもかまわないが、例えばどちらか一方の成分を全量用いずにプレポリマー(前駆体)をまず重合し、後から残りの成分を追加する方法でもかまわない。本発明のポリアミド酸の重合に用いるジアミン化合物と酸二無水物の使用割合は前記した割合を用いることができるが、プレポリマーを重合する場合、まずジアミン化合物が多い状態でプレポリマーを重合し次いで残りの酸二無水物を用いる方法、酸二無水物が多い状態でプレポリマーを重合し次いで残りのジアミン化合物を用いる方法がある。 In the polymerization of the polyamic acid solution, the diamine compound and the acid dianhydride to be used may be added at once (including adding the entire amount of the other to the other). A method may be used in which the prepolymer (precursor) is polymerized first without using all the components, and the remaining components are added later. The ratio of the diamine compound and acid dianhydride used for the polymerization of the polyamic acid of the present invention can be the ratio described above. When the prepolymer is polymerized, the prepolymer is first polymerized in a state where the diamine compound is large. There are a method of using the remaining acid dianhydride and a method of polymerizing the prepolymer in a state where the acid dianhydride is large and then using the remaining diamine compound.
後で用いる酸二無水物あるいはジアミン化合物の量としては、酸二無水物あるいはジアミン化合物の全量の3~15モル%、さらには4~10モル%が好ましい。プレポリマーの溶液粘度は、23℃における粘度が1~200ポイズ、好ましくは2~150ポイズ、特に好ましくは3~100ポイズであることが好ましい。また、得られるポリイミドフィルム中への異物混入を抑えるため、プレポリマーの段階で一度濾過を実施しても良い。プレポリマーの濾過方法としては、公知のあらゆる方法が適用できる。 The amount of the acid dianhydride or diamine compound used later is preferably 3 to 15 mol%, more preferably 4 to 10 mol%, based on the total amount of the acid dianhydride or diamine compound. The solution viscosity of the prepolymer is preferably 1 to 200 poise, preferably 2 to 150 poise, particularly preferably 3 to 100 poise at 23 ° C. Moreover, in order to suppress foreign material mixing in the obtained polyimide film, it may be filtered once at the prepolymer stage. Any known method can be applied as a prepolymer filtration method.
上記ポリアミド酸溶液をイミド化してポリイミドフィルムを製造することが可能であり、得られるポリイミドフィルムはフレキシブルな基板として有用である。本発明の実施形態においては、無機膜積層フィルムの基板として用いることができる。特にエレクトロニクス分野で必要とする様々な用途に応用できる。すなわち、ディスプレイや太陽電池用のガスバリアフィルム、透明導電フィルム、層間絶縁膜、配線被覆膜、光回路、反射防止膜、ホログラム等に用いることができる。 It is possible to produce a polyimide film by imidizing the polyamic acid solution, and the resulting polyimide film is useful as a flexible substrate. In embodiment of this invention, it can use as a board | substrate of an inorganic film laminated | multilayer film. In particular, it can be applied to various uses required in the electronics field. That is, it can be used for gas barrier films for displays and solar cells, transparent conductive films, interlayer insulating films, wiring coating films, optical circuits, antireflection films, holograms, and the like.
イミド化の方法としては、ポリアミド酸に脱水剤やイミド化剤を配合し、基材にキャストした後、加熱乾燥してポリイミドフィルムを得る手法が好ましい方法として挙げられる。用いることができるイミド化剤としては、3級アミンが好ましく、中でも複素環式3級アミンが好ましい。具体的にはピリジン、3,5-ジエチルピリジン、ピコリン、キノリン、イソキノリンをあげることができる。 As a method for imidization, a method in which a polyamic acid is mixed with a dehydrating agent or an imidizing agent, cast on a base material, and then dried by heating to obtain a polyimide film is preferable. As the imidizing agent that can be used, a tertiary amine is preferable, and among them, a heterocyclic tertiary amine is preferable. Specific examples include pyridine, 3,5-diethylpyridine, picoline, quinoline, and isoquinoline.
脱水剤としては、酸無水物が好ましく、具体的には無水酢酸、プロピオン酸無水物、n-酪酸無水物、安息香酸無水物、トリフルオロ酢酸無水物をあげることができ、中でも無水酢酸が最も好ましい。 As the dehydrating agent, acid anhydrides are preferred, and specific examples include acetic anhydride, propionic anhydride, n-butyric anhydride, benzoic anhydride, and trifluoroacetic anhydride, with acetic anhydride being the most preferred. preferable.
本発明では、ポリアミド酸のカルボン酸に対するイミド化剤の添加モル量を多くするほど、得られるフィルムの線膨張係数や寸法安定性が良好になる傾向がある。一方で、多量のイミド化剤によりイミド化があまりに早く進行すると、フィルム化を行う前に不溶化してしまい、キャストできない等の問題が出るので、実用的にはイミド化剤の添加量としては、ポリアミド酸のカルボン酸基に対して、0.1~2.0倍モル当量、さらには0.25~1.8倍モル当量、さらには0.5~1.5倍モル当量が好ましい。キャスト法としては、エンドレスベルト上に流延あるいは塗布する方法、所定の大きさの基材に流延あるいは塗布する方法が採用できる。 In the present invention, as the molar amount of the imidizing agent added to the carboxylic acid of the polyamic acid is increased, the linear expansion coefficient and dimensional stability of the resulting film tend to be improved. On the other hand, if imidization proceeds too quickly with a large amount of imidizing agent, it becomes insoluble before filming, which causes problems such as inability to cast. 0.1 to 2.0 times molar equivalent, more preferably 0.25 to 1.8 times molar equivalent, and even more preferably 0.5 to 1.5 times molar equivalent to the carboxylic acid group of the polyamic acid. As the casting method, a method of casting or coating on an endless belt, or a method of casting or coating on a substrate having a predetermined size can be employed.
また、脱水剤は飽和する上限はあるものの、添加する量を多くすることでフィルムの物性バランスを取りやすくなる傾向にある。また、キャストフィルムを基材から剥がしやすくなる傾向がある。これらの傾向から、脱水剤の添加量としては、ポリアミド酸のカルボン酸基に対して、0.6~10.0倍モル当量が、さらには1.0~8.0倍モル当量が、さらには1.5~6.0倍モル等量であることが好ましい。なお、イミド化剤、脱水剤の上記好ましい範囲は適宜組み合わせて用いることができる。 In addition, although there is an upper limit for saturation of the dehydrating agent, increasing the amount to be added tends to easily balance the physical properties of the film. Moreover, there exists a tendency which becomes easy to peel a cast film from a base material. From these tendencies, the dehydrating agent is added in an amount of 0.6 to 10.0 times molar equivalent, more preferably 1.0 to 8.0 times molar equivalent to the carboxylic acid group of the polyamic acid. Is preferably 1.5 to 6.0 times the molar equivalent. In addition, the said preferable range of an imidating agent and a dehydrating agent can be used in combination as appropriate.
本願発明に係るポリイミドフィルムは、特定構造のポリアミド酸に特定量のイミド化剤、特定量の脱水剤を加え、特定温度でゲルフィルム化する工程を経て得ることが出来る。また、ゲルフィルムを焼成によりイミド化した後、室温にまで冷却させる工程において、特定の冷却条件を採用することにより、透明で加熱時の寸法安定性の良いポリイミドフィルムを得ることが出来る。 The polyimide film according to the present invention can be obtained by adding a specific amount of an imidizing agent and a specific amount of a dehydrating agent to a polyamic acid having a specific structure and forming a gel film at a specific temperature. In addition, after the gel film is imidized by baking and then cooled to room temperature, a transparent polyimide film having good dimensional stability during heating can be obtained by employing specific cooling conditions.
フィルムはポリアミド酸に脱水剤やイミド化剤を混合し、基材にキャストした後、加熱乾燥を行い部分的イミド化を起こしてゲルフィルムを作製し、それを基材から剥がしてピンやクリップなどに固定して更に加熱乾燥してポリイミドフィルムを得る方法、基材にポリアミド酸のみをキャストした後、加熱乾燥を行ってゲルフィルムを作製し、それを基材から剥がして/もしくは基材ごと脱水剤やイミド化剤に浸漬した後、基材から剥がしてピンやクリップなどに固定して更に加熱乾燥してポリイミドフィルムを得る方法が挙げられる。 The film is mixed with polyamic acid with a dehydrating agent or imidizing agent, cast onto a base material, then heated and dried to cause partial imidization to produce a gel film, which is then peeled off from the base material, pins, clips, etc. A method of obtaining a polyimide film by fixing to a substrate and further drying by heating. After casting only polyamic acid on a substrate, heat drying is performed to produce a gel film, which is peeled off from the substrate and / or dehydrated together with the substrate. Examples of the method include a method of obtaining a polyimide film by immersing in an agent or an imidizing agent, peeling off from a base material, fixing to a pin or clip, and drying by heating.
このうち、フィルム全体を均一にイミド化することが出来、特性ばらつきを低減できる理由から、前者の方法が好ましい。後者の方法は脱水剤やイミド化剤がゲルフィルム中に浸透するのに時間を要するため、フィルムが不均一にイミド化されて特性ばらつきが生じたり、浸透時間を確保するためにフィルム化速度を上げることが出来ず、生産性に問題が生じる場合が有る。 Of these, the former method is preferable because the entire film can be imidized uniformly and the characteristic variation can be reduced. In the latter method, it takes time for the dehydrating agent or imidizing agent to penetrate into the gel film. Therefore, the film is imidized non-uniformly, resulting in characteristic variations, and the film formation speed is increased to ensure the penetration time. In some cases, it may not be possible to increase the productivity.
ゲルフィルムを得る温度は25℃~128℃が、さらには60℃~125℃が好ましい。ゲルフィルム作製時の焼成温度が高い場合には、得られるポリイミドフィルムが白濁して透明性が低下し、低い場合には、ゲルフィルムの作製に多くの時間を要する。 The temperature for obtaining the gel film is preferably 25 ° C to 128 ° C, more preferably 60 ° C to 125 ° C. When the baking temperature at the time of gel film preparation is high, the obtained polyimide film becomes cloudy and transparency is lowered, and when it is low, it takes a lot of time to prepare the gel film.
ポリイミドフィルムの焼成温度は100℃~420℃が好ましく、更に段階的あるいは連続的に昇温させることが好ましく、また段階的あるいは連続的に降温させることが好ましい。焼成温度が高すぎた場合には、ポリイミドフィルムが熱分解を起こし、また低すぎる場合にはポリイミドフィルム中に溶剤が残存する。また、最高焼成温度まで昇温する時には少なくとも20秒以上、好ましくは100秒以上、さらに好ましくは200秒以上かけることが良い。短い時間で昇温した場合には、急激な乾燥に伴いフィルムが破れることがある。 The firing temperature of the polyimide film is preferably from 100 ° C. to 420 ° C., and it is preferable that the temperature is raised stepwise or continuously, and the temperature is preferably lowered stepwise or continuously. When the firing temperature is too high, the polyimide film undergoes thermal decomposition, and when it is too low, the solvent remains in the polyimide film. Further, when the temperature is raised to the maximum firing temperature, it is preferable to take at least 20 seconds, preferably 100 seconds or more, and more preferably 200 seconds or more. When the temperature is raised in a short time, the film may be broken with rapid drying.
焼成後冷却する際には、連続的に冷却あるいは少なくとも1段階の最高焼成温度より低い雰囲気にフィルムを保持する工程を設けて冷却することが好ましい。 When cooling after firing, it is preferable to cool by providing a step of continuously cooling or holding the film in an atmosphere lower than at least one maximum firing temperature.
冷却工程としては、最高焼成温度から室温まで連続的に冷却することが好ましい。段階的に冷却させる場合、段階を設ける冷却温度としては、最高焼成温度の条件によっても異なるが、例えば、最高焼成温度が300~420℃の場合では、次の式により各段階の温度を順に低くした状態に保持して冷却することが好ましい。
冷却工程の段数をN、所望の段階(高い温度から順に)をnとする。この場合のNは1~4、好ましくは1~3に適用できる。
As the cooling step, it is preferable to continuously cool from the highest firing temperature to room temperature. When cooling in stages, the cooling temperature at which the stages are provided varies depending on the conditions of the maximum firing temperature. For example, when the maximum firing temperature is 300 to 420 ° C., the temperature of each stage is decreased in order according to the following formula. It is preferable to cool it while keeping it in this state.
The number of stages of the cooling process is N, and the desired stage (in order from the highest temperature) is n. In this case, N can be applied to 1 to 4, preferably 1 to 3.
高い温度からn段階目の温度(℃)=(最高焼成温度/(N+1))±70/n
これら温度に保持する各時間については、40~300秒、さらには50~250秒が好ましい。これらの冷却条件については、前記したゲルフィルム化時のベルト温度とあわせて、本願フィルムの加熱収縮率、濁度を良好に保つ上で適宜選択することが出来る。具体的には、本願フィルムの加熱収縮率が0.05%以下、好ましくは0.03%以下となるように、また濁度については4%以下、好ましくは3%以下となるように適宜選択する。
High temperature to nth stage temperature (° C.) = (Maximum firing temperature / (N + 1)) ± 70 / n
About each time to hold | maintain at these temperature, 40 to 300 second, Furthermore, 50 to 250 second is preferable. About these cooling conditions, it can select suitably, when keeping together the heat shrinkage rate and turbidity of a film of this application with the belt temperature at the time of making the above-mentioned gel film. Specifically, the heat shrinkage rate of the film of the present application is appropriately selected such that it is 0.05% or less, preferably 0.03% or less, and the turbidity is 4% or less, preferably 3% or less. To do.
本発明により得られるポリイミドフィルムの引張弾性率は、3~15GPa、好ましくは4~13GPa、更に好ましくは5~10GPaの範囲のポリイミドフィルムを得ることも可能である。高すぎるまたは低すぎる場合は、フィルムの取扱が困難になる可能性がある。 It is also possible to obtain a polyimide film having a tensile elastic modulus of 3 to 15 GPa, preferably 4 to 13 GPa, more preferably 5 to 10 GPa. If it is too high or too low, handling of the film can be difficult.
また、本発明により得られるポリイミドフィルムの引張強度は100~500MPa、好ましくは150~450MPa、更に好ましくは200~400MPaの範囲のポリイミドフィルムを得ることも可能である。高すぎるまたは低すぎる場合は、フィルムの取扱が困難になる可能性がある。 Also, it is possible to obtain a polyimide film having a tensile strength of 100 to 500 MPa, preferably 150 to 450 MPa, more preferably 200 to 400 MPa. If it is too high or too low, handling of the film can be difficult.
また、得られるポリイミドフィルムの引張伸びは5~200%、好ましくは10~150%、更に好ましくは15~100%の範囲のポリイミドフィルムを得ることも可能である。高すぎるまたは低すぎる場合は、フィルムの取扱が困難になる可能性がある。 Also, it is possible to obtain a polyimide film having a tensile elongation of 5 to 200%, preferably 10 to 150%, more preferably 15 to 100%. If it is too high or too low, handling of the film can be difficult.
得られるポリイミドフィルムの残存溶剤量は2000ppm以下、好ましくは1000ppm以下、更に好ましくは500ppm以下が望ましい。残存溶剤量が多すぎる場合は、加熱時に溶剤揮発に伴って変形が起こる可能性がある。 The residual solvent amount of the obtained polyimide film is 2000 ppm or less, preferably 1000 ppm or less, more preferably 500 ppm or less. If the amount of residual solvent is too large, deformation may occur as the solvent evaporates during heating.
得られるポリイミドフィルムの線膨張係数は-1.0~20ppm/℃、好ましくは-0.5~10ppm/℃、更に好ましくは0~5ppm/℃のポリイミドフィルムを得ることも可能である。線膨張係数が高い場合には、低い線膨張係数を有する無機化合物を積層できない可能性がある。また熱ヒステリシスが小さいポリイミドフィルムを得ることも可能である。熱ヒステリシスとは加熱冷却の前後での寸法変化のことであり、本願発明では熱ヒステリシスが小さいポリイミドフィルムを得ることが出来る。実施例で示した熱ヒステリシス試験法において、0.01~5μmさらには0.05~3.5μm特には0.06~1.8μmの熱ヒステリシスとなるポリイミドフィルムを得ることも可能である。 It is also possible to obtain a polyimide film having a linear expansion coefficient of −1.0 to 20 ppm / ° C., preferably −0.5 to 10 ppm / ° C., more preferably 0 to 5 ppm / ° C. When the linear expansion coefficient is high, there is a possibility that an inorganic compound having a low linear expansion coefficient cannot be laminated. It is also possible to obtain a polyimide film having a small thermal hysteresis. Thermal hysteresis is a dimensional change before and after heating and cooling. In the present invention, a polyimide film having a small thermal hysteresis can be obtained. In the thermal hysteresis test method shown in the examples, it is also possible to obtain a polyimide film having a thermal hysteresis of 0.01 to 5 μm, further 0.05 to 3.5 μm, particularly 0.06 to 1.8 μm.
得られるポリイミドフィルムの全光線透過率は80%以上、好ましくは83%以上、更に好ましくは85%以上のポリイミドフィルムを得ることも可能である。また、ポリイミドフィルムのYI(黄色度)は、20以下のポリイミドフィルムを得ることも可能である。 It is also possible to obtain a polyimide film having a total light transmittance of 80% or more, preferably 83% or more, and more preferably 85% or more. In addition, a polyimide film having a YI (yellowness) of 20 or less can be obtained.
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. However, the present invention is not limited to these examples.
[線膨張係数・熱ヒステリシス]
セイコーインスツルメント社製TMA120Cにより測定した。縦10mm、横3mm、のフィルム片の長手方向の片端に6gfの引っ張り応力をかけ、昇温速度10℃/minで20℃から210℃まで昇温した後、降温速度10℃/minで20℃まで降温した。これを1サイクルとして2サイクル測定を実施し、2サイクル目の100℃―200℃におけるフィルム片の変化量から線膨張係数を求めた。なお、測定に使用するフィルム片は、フィルム作製時の流延方向が縦となるように切り出した。
[Linear expansion coefficient and thermal hysteresis]
Measured with TMA120C manufactured by Seiko Instruments Inc. A tensile stress of 6 gf was applied to one end in the longitudinal direction of a 10 mm long and 3 mm wide film piece, the temperature was raised from 20 ° C. to 210 ° C. at a temperature rising rate of 10 ° C./min, and then 20 ° C. at a temperature falling rate of 10 ° C./min. The temperature was lowered. This was defined as one cycle, and two-cycle measurement was performed. The linear expansion coefficient was determined from the amount of change in the film piece at 100 ° C. to 200 ° C. in the second cycle. In addition, the film piece used for a measurement was cut out so that the casting direction at the time of film preparation might become vertical.
熱ヒステリシスは、上記線膨張係数試験の2サイクル目において、20℃から210℃まで加熱後、20℃まで冷却した時の50℃でのフィルム寸法変化を示し、(熱ヒステリシス)=(冷却時50℃の長さ)-(加熱時50℃の長さ)から算出した。 Thermal hysteresis indicates the change in film dimensions at 50 ° C. when heated from 20 ° C. to 210 ° C. and then cooled to 20 ° C. in the second cycle of the linear expansion coefficient test, and (thermal hysteresis) = (50 at cooling) The length was calculated from (length in ° C)-(length at 50 ° C when heated).
[粘度測定]
東機産業(株)製 E型粘度計RE550型を用いて、23℃での溶液粘度を測定した。
[Viscosity measurement]
The solution viscosity at 23 ° C. was measured using an E-type viscometer RE550 manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.
[濁度測定/全光線透過率測定]
日本電色工業(株)製 NDH-300Aを用いてフィルムの濁度及び全光線透過率を測定した。
[Measure turbidity / total light transmittance]
The turbidity and total light transmittance of the film were measured using NDH-300A manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.
[YI(黄色度)測定]
日本電色工業(株)製 NR-3000を用いてフィルムのYIを測定した。
[YI (yellowness) measurement]
The YI of the film was measured using NR-3000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.
[加熱収縮率測定]
試験形状として縦100mm、横100mm、膜厚約50μmのフィルムを23℃、55%の恒温恒湿室に24時間静置させた後、ミッツ(株)製プリント基板加工機Eleven Tにより縦80mm間隔、横80mm間隔に四箇所穴を開け、(株)ミツトヨ製測定顕微鏡MF-A1720Hにより穴間隔を測定した。フィルムを熱風オーブンで200℃、30分間加熱して、23℃、55%の恒温恒湿室に24時間静置させた後、再び穴間隔を測定した。加熱前後の穴間隔をもとに、(加熱収縮率)={(加熱後の穴間隔)-(加熱前の穴間隔)}/(加熱前の穴間隔)×100からフィルムの加熱収縮率を算出した。
[Measurement of heat shrinkage]
A test shape of 100 mm in length, 100 mm in width, and a film thickness of about 50 μm was allowed to stand in a constant temperature and humidity chamber at 23 ° C. and 55% for 24 hours, and then 80 mm in length with a printed board processing machine Eleven T manufactured by Mits. Then, four holes were made at intervals of 80 mm across, and the hole intervals were measured with a measuring microscope MF-A1720H manufactured by Mitutoyo Corporation. The film was heated in a hot air oven at 200 ° C. for 30 minutes and allowed to stand in a constant temperature and humidity chamber at 23 ° C. and 55% for 24 hours, and then the hole interval was measured again. Based on the hole interval before and after heating, (heat shrinkage rate) = {(hole interval after heating) − (hole interval before heating)} / (hole interval before heating) × 100 Calculated.
[残存溶剤量測定]
Perkin Elmer製TurboMatrix ATDで350℃、30分でフィルムを加熱して出てきた溶剤量をAgilent Technologies製GCMSにより測定した。
[Residual solvent amount measurement]
The amount of solvent produced by heating the film at 350 ° C. for 30 minutes with a TurboMatrix ATD manufactured by Perkin Elmer was measured by GCMS manufactured by Agilent Technologies.
[合成例]
2000mlセパラブルフラスコに、2,2'-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン179.0g(559.1mmol)を投入し、N,N-ジメチルアセトアミド1381gに溶解させた。そこへ、3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物166.4g(565.5mmol)を加えて室温で48時間撹拌してポリアミド酸溶液を得た。こうして得られたポリアミド酸溶液の23℃における溶液粘度は、2130ポイズであった。
[Synthesis example]
In a 2000 ml separable flask, 179.0 g (559.1 mmol) of 2,2′-bis (trifluoromethyl) benzidine was added and dissolved in 1381 g of N, N-dimethylacetamide. Thereto, 166.4 g (565.5 mmol) of 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride was added and stirred at room temperature for 48 hours to obtain a polyamic acid solution. The solution viscosity at 23 ° C. of the polyamic acid solution thus obtained was 2130 poise.
(実施例1)
上記ポリアミド酸溶液80gに、β-ピコリン3.6g(38.7mmol)、無水酢酸20.0g(194.4mmol)、及びN,N-ジメチルアセトアミド4.4gを添加して混合した。遠心分離機により脱泡した後、アルミシート上に流延し、80℃でゲルフィルムを作製した。ゲルフィルムをアルミシートから引き剥がしてピンフレームに固定して、150℃で4分、200℃で5分、250℃で3分、300℃で2分30秒、380℃で2分加熱乾燥を行った。さらに冷却時に150℃で60秒保持した後、室温まで戻してポリイミドフィルム1を得た。
Example 1
To 80 g of the above polyamic acid solution, 3.6 g (38.7 mmol) of β-picoline, 20.0 g (194.4 mmol) of acetic anhydride and 4.4 g of N, N-dimethylacetamide were added and mixed. After defoaming with a centrifuge, it was cast on an aluminum sheet and a gel film was produced at 80 ° C. The gel film is peeled off from the aluminum sheet and fixed to the pin frame, and dried at 150 ° C for 4 minutes, 200 ° C for 5 minutes, 250 ° C for 3 minutes, 300 ° C for 2 minutes 30 seconds, and 380 ° C for 2 minutes went. Further, after being held at 150 ° C. for 60 seconds during cooling, it was returned to room temperature to obtain a polyimide film 1.
ポリイミドフィルム1の線膨張係数(100-200℃)は0.9ppm/℃であり、熱ヒステリシスは0.2μmであった。また、YIは15.9、濁度は1.6%、全光線透過率は86%、残存溶剤量は218ppmであった。さらにフィルムの加熱収縮率は0.02%であった。フィルムの厚みは53μmであった。 The linear expansion coefficient (100-200 ° C.) of the polyimide film 1 was 0.9 ppm / ° C., and the thermal hysteresis was 0.2 μm. YI was 15.9, turbidity was 1.6%, total light transmittance was 86%, and the residual solvent amount was 218 ppm. Furthermore, the heat shrinkage rate of the film was 0.02%. The film thickness was 53 μm.
(実施例2)
実施例1と同様の操作でゲルフィルムを作製した。150℃で4分、200℃で5分、250℃で3分、300℃で2分30秒、350℃で2分加熱乾燥を行った。さらに冷却時に200℃で60秒以上、かつ100℃で60秒以上保持した後、室温まで戻してポリイミドフィルム2を得た。
(Example 2)
A gel film was prepared in the same manner as in Example 1. Heat drying was performed at 150 ° C. for 4 minutes, 200 ° C. for 5 minutes, 250 ° C. for 3 minutes, 300 ° C. for 2 minutes 30 seconds, and 350 ° C. for 2 minutes. Furthermore, after holding at 200 ° C. for 60 seconds or more and 100 ° C. for 60 seconds or more during cooling, the temperature was returned to room temperature to obtain a polyimide film 2.
ポリイミドフィルム2の線膨張係数(100-200℃)は0.3ppm/℃であり、熱ヒステリシスは0.1μmであった。また、YIは19.4、濁度は3.0%、全光線透過率は85%、残存溶剤量は検出されなかった。さらにフィルムの加熱収縮率は0.01%であった。フィルムの厚みは50μmであった。 The linear expansion coefficient (100-200 ° C.) of the polyimide film 2 was 0.3 ppm / ° C., and the thermal hysteresis was 0.1 μm. YI was 19.4, turbidity was 3.0%, total light transmittance was 85%, and the amount of residual solvent was not detected. Furthermore, the heat shrinkage rate of the film was 0.01%. The film thickness was 50 μm.
(実施例3)
実施例1と同様の操作でゲルフィルムを作製した。150℃で4分、200℃で5分、250℃で3分、300℃で2分30秒、380℃で2分加熱乾燥を行った。さらに冷却時に260℃で60秒、かつ130℃で60秒保持した後、室温まで戻してポリイミドフィルム3を得た。
(Example 3)
A gel film was prepared in the same manner as in Example 1. Heat drying was performed at 150 ° C. for 4 minutes, 200 ° C. for 5 minutes, 250 ° C. for 3 minutes, 300 ° C. for 2 minutes 30 seconds, and 380 ° C. for 2 minutes. Furthermore, after cooling at 260 ° C. for 60 seconds and at 130 ° C. for 60 seconds during cooling, the temperature was returned to room temperature to obtain a polyimide film 3.
ポリイミドフィルム3の線膨張係数(100-200℃)は1.5ppm/℃であり、熱ヒステリシスは1.4μmであった。また、YIは18.0、濁度は2.5%、全光線透過率は85%、残存溶剤量は35ppmであった。さらにフィルムの加熱収縮率は0.01%であった。フィルムの厚みは51μmであった。 The linear expansion coefficient (100-200 ° C.) of the polyimide film 3 was 1.5 ppm / ° C., and the thermal hysteresis was 1.4 μm. YI was 18.0, turbidity was 2.5%, total light transmittance was 85%, and the residual solvent amount was 35 ppm. Furthermore, the heat shrinkage rate of the film was 0.01%. The film thickness was 51 μm.
(実施例4)
β-ピコリン4.0g(43.0mmol)、無水酢酸22.1g(216.8mmol)、及びN,N-ジメチルアセトアミド4.4gを用いて実施例1と同様の操作でゲルフィルムを作製した。150℃で4分、200℃で5分、250℃で3分、300℃で2分30秒、380℃で2分加熱乾燥を行った。さらに冷却時に260℃で60秒、かつ130℃で60秒保持した後、室温まで戻してポリイミドフィルム4を得た。
Example 4
A gel film was prepared in the same manner as in Example 1, using 4.0 g (43.0 mmol) of β-picoline, 22.1 g (216.8 mmol) of acetic anhydride, and 4.4 g of N, N-dimethylacetamide. Heat drying was performed at 150 ° C. for 4 minutes, 200 ° C. for 5 minutes, 250 ° C. for 3 minutes, 300 ° C. for 2 minutes 30 seconds, and 380 ° C. for 2 minutes. Furthermore, after cooling at 260 ° C. for 60 seconds and at 130 ° C. for 60 seconds during cooling, the temperature was returned to room temperature to obtain a polyimide film 4.
ポリイミドフィルム4の線膨張係数(100-200℃)は2.0ppm/℃であり、熱ヒステリシスは0.5μmであった。また、YIは16.5、濁度は3.1%、全光線透過率は86%、残存溶剤量は28ppmであった。さらにフィルムの加熱収縮率は0.02%であった。フィルムの厚みは50μmであった。 The linear expansion coefficient (100-200 ° C.) of the polyimide film 4 was 2.0 ppm / ° C., and the thermal hysteresis was 0.5 μm. YI was 16.5, turbidity was 3.1%, total light transmittance was 86%, and the amount of residual solvent was 28 ppm. Furthermore, the heat shrinkage rate of the film was 0.02%. The film thickness was 50 μm.
(比較例1)
実施例1と同様の操作でゲルフィルムを作製した。150℃で4分、200℃で5分、250℃で3分、300℃で2分30秒、350℃で2分加熱乾燥を行い、室温まで急冷してポリイミドフィルム5を得た。
(Comparative Example 1)
A gel film was prepared in the same manner as in Example 1. Heat drying was performed at 150 ° C. for 4 minutes, 200 ° C. for 5 minutes, 250 ° C. for 3 minutes, 300 ° C. for 2 minutes 30 seconds, and 350 ° C. for 2 minutes, and then rapidly cooled to room temperature to obtain polyimide film 5.
ポリイミドフィルム5の線膨張係数(100-200℃)は-0.1ppm/℃であり、熱ヒステリシスは0.3μmであった。また、YIは18.9、濁度は2.9%、全光線透過率は85%、残存溶剤量は検出されなかった。さらにフィルムの加熱収縮率は0.06%であった。フィルムの厚みは51μmであった。 The linear expansion coefficient (100-200 ° C.) of the polyimide film 5 was −0.1 ppm / ° C., and the thermal hysteresis was 0.3 μm. YI was 18.9, turbidity was 2.9%, total light transmittance was 85%, and the amount of residual solvent was not detected. Furthermore, the heat shrinkage rate of the film was 0.06%. The film thickness was 51 μm.
(比較例2)
ベルト温度を130℃にしてゲルフィルムを作製した。150℃で4分、200℃で5分、250℃で3分、300℃で2分30秒、350℃で2分加熱乾燥を行い、さらに冷却時に150℃で60秒保持した後、室温まで戻してポリイミドフィルム6を得た。
(Comparative Example 2)
A gel film was prepared at a belt temperature of 130 ° C. Heat drying at 150 ° C for 4 minutes, 200 ° C for 5 minutes, 250 ° C for 3 minutes, 300 ° C for 2 minutes 30 seconds, 350 ° C for 2 minutes, and further hold at 150 ° C for 60 seconds during cooling, then to room temperature It returned and the polyimide film 6 was obtained.
ポリイミドフィルム6の線膨張係数(100-200℃)は0.9ppm/℃であり、熱ヒステリシスは0.5μmであった。また、YIは16.3、濁度は4.3%(一部白濁)、全光線透過率は86%、残存溶剤は検出されなかった。さらにフィルムの加熱収縮率は0.02%であった。フィルムの厚みは53μmであった。 The linear expansion coefficient (100-200 ° C.) of the polyimide film 6 was 0.9 ppm / ° C., and the thermal hysteresis was 0.5 μm. YI was 16.3, turbidity was 4.3% (partially cloudy), total light transmittance was 86%, and no residual solvent was detected. Furthermore, the heat shrinkage rate of the film was 0.02%. The film thickness was 53 μm.
(比較例3)
合成例のポリアミド酸溶液80gを125μm厚みのPETフィルム(ルミラー、東レ製)上に流延し、80℃でゲルフィルムを作製した。一方、β-ピコリンと無水酢酸をモル比1:1で含む溶液を別途調製し、この溶液に上記ゲルフィルムをPET付きのまま10分間浸漬した。ゲルフィルムをPETから剥離してピンフレームに固定し、80℃で更に2分間加熱を行った。続いて、100℃、150℃、200℃、300℃で30分間ずつ加熱乾燥を行い、ポリイミドフィルム7を得た。
(Comparative Example 3)
80 g of the polyamic acid solution of the synthesis example was cast on a 125 μm-thick PET film (Lumirror, manufactured by Toray), and a gel film was produced at 80 ° C. On the other hand, a solution containing β-picoline and acetic anhydride at a molar ratio of 1: 1 was separately prepared, and the gel film was immersed in this solution for 10 minutes with PET. The gel film was peeled off from the PET, fixed to the pin frame, and heated at 80 ° C. for another 2 minutes. Then, it heat-dried for 30 minutes at 100 degreeC, 150 degreeC, 200 degreeC, and 300 degreeC, respectively, and the polyimide film 7 was obtained.
ポリイミドフィルム7の線膨張係数(100-200℃)は0.3ppm/℃であり、熱ヒステリシスは2.0μmであった。また、YIは21.0、濁度は3.5%、全光線透過率は86%、残存溶剤は検出されなかった。さらにフィルムの加熱収縮率は0.07%であった。フィルムの厚みは51μmであった。 The linear expansion coefficient (100-200 ° C.) of the polyimide film 7 was 0.3 ppm / ° C., and the thermal hysteresis was 2.0 μm. YI was 21.0, turbidity was 3.5%, total light transmittance was 86%, and residual solvent was not detected. Furthermore, the heat shrinkage rate of the film was 0.07%. The film thickness was 51 μm.
(比較例4)
合成例のポリアミド酸溶液80gを125μm厚みのPETフィルム(ルミラー、東レ製)上に流延し、80℃でゲルフィルムを作製した。一方、β-ピコリンと無水酢酸をモル比1:5で含む溶液を別途調製し、この溶液に上記ゲルフィルムをPET付きのまま10分間浸漬した。ゲルフィルムをPETから剥離してピンフレームに固定し、150℃で4分、200℃で5分、250℃で3分、300℃で2分30秒、380℃で2分加熱乾燥を行った。さらに冷却時に150℃で60秒保持した後、室温まで戻してポリイミドフィルム8を得た。
(Comparative Example 4)
80 g of the polyamic acid solution of the synthesis example was cast on a 125 μm-thick PET film (Lumirror, manufactured by Toray), and a gel film was produced at 80 ° C. On the other hand, a solution containing β-picoline and acetic anhydride at a molar ratio of 1: 5 was separately prepared, and the gel film was immersed in this solution for 10 minutes with PET. The gel film was peeled off from the PET and fixed to the pin frame, dried at 150 ° C for 4 minutes, 200 ° C for 5 minutes, 250 ° C for 3 minutes, 300 ° C for 2 minutes 30 seconds, and 380 ° C for 2 minutes. . Further, after cooling at 150 ° C. for 60 seconds during cooling, the temperature was returned to room temperature to obtain a polyimide film 8.
ポリイミドフィルム8の線膨張係数(100-200℃)は4.7ppm/℃であり、熱ヒステリシスは0.2μmであった。また、YIは25.6、濁度は3.6%、全光線透過率は85%、残存溶剤は検出されなかった。さらにフィルムの加熱収縮率は0.05%であった。フィルムの厚みは49μmであった。 The linear expansion coefficient (100-200 ° C.) of the polyimide film 8 was 4.7 ppm / ° C., and the thermal hysteresis was 0.2 μm. YI was 25.6, turbidity was 3.6%, total light transmittance was 85%, and residual solvent was not detected. Furthermore, the heat shrinkage rate of the film was 0.05%. The film thickness was 49 μm.
(比較例5)
合成例のポリアミド酸溶液70gに、β-ピコリン2.8g(31.0mmol)、無水酢酸19.0g(185.4mmol)を添加して混合した。遠心分離機により脱泡した後、ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム上に流延し、50℃で10分間、100℃で10分間、200℃で10分間加熱してゲルフィルムを作製した。ゲルフィルムをPENから剥離してピンフレームに固定し、300℃で1時間加熱乾燥を行った後、室温まで戻してポリイミドフィルム9を得た。
(Comparative Example 5)
To 70 g of the polyamic acid solution of Synthesis Example, 2.8 g (31.0 mmol) of β-picoline and 19.0 g (185.4 mmol) of acetic anhydride were added and mixed. After defoaming with a centrifugal separator, the gel film was cast on a polyethylene naphthalate (PEN) film and heated at 50 ° C. for 10 minutes, at 100 ° C. for 10 minutes, and at 200 ° C. for 10 minutes to produce a gel film. The gel film was peeled off from the PEN and fixed to the pin frame, dried by heating at 300 ° C. for 1 hour, and then returned to room temperature to obtain a polyimide film 9.
ポリイミドフィルム9の線膨張係数(100-200℃)は1.2ppm/℃であり、熱ヒステリシスは0.3μmであった。また、YIは16.2、濁度は2.2%、全光線透過率は86%、残存溶剤は検出されなかった。さらにフィルムの加熱収縮率は0.07%であった。フィルムの厚みは51μmであった。 The linear expansion coefficient (100-200 ° C.) of the polyimide film 9 was 1.2 ppm / ° C., and the thermal hysteresis was 0.3 μm. YI was 16.2, turbidity was 2.2%, total light transmittance was 86%, and residual solvent was not detected. Furthermore, the heat shrinkage rate of the film was 0.07%. The film thickness was 51 μm.
表1の結果から、乾燥後急冷して室温に戻した場合は、ポリイミドフィルムの加熱収縮率が高くなり(比較例1、比較例3)、またゲルフィルム作製温度が高い場合には、ポリイミドフィルムの濁度が高くなる(比較例2)。一方、ゲルフィルム作製を80℃で行い、かつ乾燥後冷却過程を少なくとも1段階以上の温度で保持することにより、加熱収縮率が低く寸法安定性が高くなることが分かる。
From the results in Table 1, when the film is rapidly cooled after drying and returned to room temperature, the heat shrinkage rate of the polyimide film becomes high (Comparative Example 1 and Comparative Example 3), and when the gel film preparation temperature is high, the polyimide film The turbidity of is increased (Comparative Example 2). On the other hand, it can be seen that when the gel film is produced at 80 ° C. and the cooling process after drying is maintained at a temperature of at least one stage, the heat shrinkage ratio is low and the dimensional stability is high.
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