JP2009179697A - Polyimide resin, polyimide resin composition, and method for producing polyimide resin - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリイミド樹脂、該ポリイミド樹脂を含有するポリイミド樹脂組成物及び該ポリイミド樹脂の製造方法に関する。 The present invention relates to a polyimide resin, a polyimide resin composition containing the polyimide resin, and a method for producing the polyimide resin.
耐熱性コーティング材料、プリント配線基板の層間絶縁材料や半導体の絶縁材料等の電気絶縁材料、ビルドアップ材料、プリプレグ用樹脂、耐熱性接着剤等の電気電子産業分野では用いる樹脂組成物の保存安定性と共に、得られる硬化物の強靭性、耐熱性の向上が要望されてきている。特に、コンピューター等の電子機器産業分野ではフレキシブルフィルム基板やリジット基板の極薄基化等のダウンサイジングの要望が強く、この要望に答える為に基板の保護層、接着層、絶縁層での機械強度(強靭性)、耐熱性、寸法安定性の向上は必要である。 Storage stability of resin compositions used in the electrical and electronic industries such as heat-resistant coating materials, electrical insulation materials such as printed wiring board interlayer insulation materials and semiconductor insulation materials, build-up materials, prepreg resins, and heat-resistant adhesives At the same time, it has been desired to improve the toughness and heat resistance of the resulting cured product. In particular, there is a strong demand for downsizing such as ultra-thin flexible film substrates and rigid substrates in the field of electronic equipment industries such as computers. In order to respond to this demand, mechanical strength in the protective layer, adhesive layer and insulating layer of the substrate (Toughness), heat resistance, and dimensional stability must be improved.
樹脂の安定性に優れ、得られる硬化物の強靭性、耐熱性、寸法安定性にも優れるポリイミド樹脂として、例えば、無水トリメリット、3、3´、4,4´ージフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、3、3´ージメチルー4,4´ービフェニルジイソシアネート及びトリエチレンジアミンを反応させてなる芳香族系ポリアミドイミド樹脂が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。 For example, trimellitic anhydride, 3,3 ′, 4,4′-diphenyl ether tetracarboxylic acid dianhydride as a polyimide resin having excellent resin stability and excellent toughness, heat resistance, and dimensional stability of the resulting cured product An aromatic polyamideimide resin obtained by reacting 3,3′-dimethyl-4,4′-biphenyl diisocyanate and triethylenediamine is disclosed (for example, see Patent Document 1).
しかしながら該特許文献1で開示されたポリアミドイミド樹脂はNMP(N−メチルピロリドン)等の含窒素系極性溶剤等にしか溶解しない為、本溶剤の影響による吸湿性による白化等の問題があり、保存安定性が不十分である。この為、この樹脂を用いて得られた塗膜(フィルム)は本来のイミド樹脂の有する強靭な塗膜や優れた電気特性等得られないという問題が生じる。
However, since the polyamide-imide resin disclosed in
またNMP等の含窒素系極性溶剤等を使用しないことでこうした吸湿性の課題を改良した樹脂としてブロック共重合ポリイミド樹脂が開示されている(例えば、特許文献2参照。)該特許文献2では。酸無水物化合物とジアミン化合物との脱水反応による直接イミド化を行い、ブロック共重合の為に多段反応を行っている。その為、ポリイミド樹脂の製造工程が煩雑でかつ脱水反応による残存水分の影響があり前記特許文献1と同様の物性不良等の問題がある。 In addition, a block copolymerized polyimide resin is disclosed as a resin that improves such a hygroscopic problem by not using a nitrogen-containing polar solvent such as NMP (see, for example, Patent Document 2). Direct imidization is performed by dehydration reaction between an acid anhydride compound and a diamine compound, and a multistage reaction is performed for block copolymerization. Therefore, the manufacturing process of the polyimide resin is complicated, and there is an influence of residual moisture due to the dehydration reaction.
さらに有機溶剤としてN−ビニル−2ピロリドンを含有するポリイミド樹脂組成物が開示されている(例えば特許文献3参照。)。前記特許文献3のポリイミド樹脂組成物を用いて得られる塗膜は、吸湿による白化現象は低減されている。しかしながら、N−ビニル−2ピロリドンの塗膜中への残存する影響、及び合成中や乾燥中に重合性モノマーでもあるN−ビニル−2ピロリドンが重合することで同様な物性等への悪影響があり問題が残されている。 Furthermore, a polyimide resin composition containing N-vinyl-2pyrrolidone as an organic solvent is disclosed (for example, see Patent Document 3). In the coating film obtained using the polyimide resin composition of Patent Document 3, the whitening phenomenon due to moisture absorption is reduced. However, N-vinyl-2pyrrolidone remains in the coating film, and N-vinyl-2pyrrolidone, which is also a polymerizable monomer, is polymerized during synthesis or drying, and the same physical properties are adversely affected. The problem remains.
更に、汎用の有機溶剤に可溶なポリイミド樹脂としてカルボキシル基と線状炭化水素構造とウレタン結合とイソシアヌレート構造とを有するポリイミド樹脂が開示されている(例えば、特許文献4参照)。該特許文献4に開示されたポリイミド樹脂はNMP以外の溶剤にも溶解するものの該ポリイミド樹脂単独では造膜性が悪く、エポキシ樹脂による硬化が必要である。エポキシ樹脂を併用することにより得られる硬化塗膜は優れた耐熱性を有するものの、寸法安定性や強靭性等の機械物性が十分ではなかった。
Furthermore, a polyimide resin having a carboxyl group, a linear hydrocarbon structure, a urethane bond, and an isocyanurate structure is disclosed as a general-purpose organic solvent-soluble polyimide resin (see, for example, Patent Document 4). Although the polyimide resin disclosed in
本発明は、保存安定性に優れ、長期間の保存後にも溶剤への溶解性が良好で、しかも、塗膜化した際に強靭性、耐熱性、寸法安定性にも優れるポリイミド樹脂、該ポリイミド樹脂を含有するポリイミド樹脂組成物及び該ポリイミド樹脂の製造方法を提供するものである。 The present invention provides a polyimide resin having excellent storage stability, good solubility in a solvent even after long-term storage, and excellent toughness, heat resistance and dimensional stability when formed into a coating film, the polyimide A polyimide resin composition containing a resin and a method for producing the polyimide resin are provided.
本発明者らは鋭意検討した結果、下記(1)〜(4)の知見を見出した。
(1)イミド環にシクロヘキサン環が直結した構造を有するポリイミド樹脂は保存安定性に優れ、長期間の保存後にも溶剤への溶解性が良好である。
As a result of intensive studies, the present inventors have found the following findings (1) to (4).
(1) A polyimide resin having a structure in which a cyclohexane ring is directly linked to an imide ring is excellent in storage stability and has good solubility in a solvent even after long-term storage.
(2)前記ポリイミド樹脂を用いて得られる塗膜等の硬化物は強靭性、耐熱性、寸法安定性にも優れる。 (2) A cured product such as a coating film obtained using the polyimide resin is excellent in toughness, heat resistance, and dimensional stability.
(3)前記ポリイミド樹脂を含有する樹脂組成物を用いて得られる硬化物もまた強靭性、耐熱性、寸法安定性に優れる。 (3) A cured product obtained using the resin composition containing the polyimide resin is also excellent in toughness, heat resistance, and dimensional stability.
(4)前記ポリイミド樹脂はジイソシアネート化合物とシクロヘキサントリカルボン酸無水物とを反応させる製造方法により容易に製造することができる。
本発明は上記知見によって完成したものである。
(4) The polyimide resin can be easily produced by a production method in which a diisocyanate compound and cyclohexanetricarboxylic acid anhydride are reacted.
The present invention has been completed based on the above findings.
即ち、本発明は、一般式(1)で表される構造を有する事を特徴とするポリイミド樹脂を提供するものである。 That is, this invention provides the polyimide resin characterized by having the structure represented by General formula (1).
また、本発明は、 請求項1〜10のいずれか1項記載のポリイミド樹脂と有機溶剤とを含有することを特徴とするポリイミド樹脂組成物を提供するものである。 Moreover, this invention provides the polyimide resin composition characterized by including the polyimide resin and organic solvent of any one of Claims 1-10.
更に、本発明は、ジイソシアネート化合物とシクロヘキサントリカルボン酸無水物とを反応させることを特徴とするポリイミド樹脂の製造方法を提供するものである。 Furthermore, this invention provides the manufacturing method of the polyimide resin characterized by making a diisocyanate compound and a cyclohexane tricarboxylic acid anhydride react.
本発明のポリイミド樹脂は保存安定性に優れ、長期間の保存後にも溶剤への溶解性が良好である。しかも、本発明のポリイミド樹脂や、本発明のポリイミド樹脂組成物は、例えば、塗膜化した場合、該塗膜は強靭性、耐熱性、寸法安定性に優れ、塗装剤、配線層間絶縁膜、接着剤等に有用である。また、本発明の製造方法により保存安定性に優れ、また、強靭性、耐熱性、寸法安定性にも優れる硬化物が得られるポリイミド樹脂が容易に製造できる。 The polyimide resin of the present invention is excellent in storage stability and has good solubility in a solvent even after long-term storage. Moreover, when the polyimide resin of the present invention or the polyimide resin composition of the present invention is formed into a coating film, for example, the coating film is excellent in toughness, heat resistance, and dimensional stability, and a coating agent, a wiring interlayer insulating film, Useful for adhesives and the like. Moreover, the polyimide resin from which the hardened | cured material excellent in storage stability and excellent in toughness, heat resistance, and dimensional stability can be easily manufactured with the manufacturing method of this invention.
本発明のポリイミド樹脂は、一般式(1)で表される構造を有する。本発明のポリイミド樹脂は一般式(1)で表されるようにシクロヘキサン環に直結したイミド結合を有した構造を有する。このような構造を有することにより本発明のポリイミド樹脂は溶剤溶解性と強靭性、耐熱性等物性バランスに優れた顕著な効果を有する。 The polyimide resin of the present invention has a structure represented by the general formula (1). The polyimide resin of the present invention has a structure having an imide bond directly connected to a cyclohexane ring as represented by the general formula (1). By having such a structure, the polyimide resin of the present invention has a remarkable effect excellent in the balance of physical properties such as solvent solubility, toughness and heat resistance.
前記一般式(1)で表される構造としては、例えば、一般式(2)〜一般式(2−1)で表される構造等が挙げられる。 Examples of the structure represented by the general formula (1) include structures represented by the general formula (2) to the general formula (2-1).
そして、前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミド樹脂としては、例えば、一般式(5)〜一般式(5−1)で表される構造を有するポリイミド樹脂等が挙げられる。
And as a polyimide resin which has a structure represented by the said General formula (1), the polyimide resin etc. which have a structure represented by General formula (5)-General formula (5-1) etc. are mentioned, for example.
本発明のポリイミド樹脂としては、引っ張り強度や伸度等の機械物性に優れた塗膜が得られる理由から一般式(2)で表される構造を有するポリイミド樹脂が好ましい。 As the polyimide resin of the present invention, a polyimide resin having a structure represented by the general formula (2) is preferable because a coating film having excellent mechanical properties such as tensile strength and elongation can be obtained.
また、本発明のポリイミド樹脂が有する一般式(2)で表される構造や一般式(2−1)で表される構造等の一般式(1)の構造の含有量は、本発明のポリイミド樹脂の重量を基準として1〜50重量%が、溶剤溶解性に優れるポリイミド樹脂となり、且つ、耐熱性、引っ張り強度や伸度等の機械物性及び寸法安定性に優れる硬化物が得られることから好ましく、2〜40重量%がより好ましく、5〜30重量%が更に好ましい。 The content of the structure of the general formula (1) such as the structure represented by the general formula (2) and the structure represented by the general formula (2-1) of the polyimide resin of the present invention is the polyimide of the present invention. 1 to 50% by weight based on the weight of the resin is preferably a polyimide resin having excellent solvent solubility, and a cured product having excellent mechanical properties such as heat resistance, tensile strength and elongation, and dimensional stability can be obtained. 2 to 40% by weight is more preferable, and 5 to 30% by weight is still more preferable.
また、本発明のポリイミド樹脂が有する一般式(2)で表される構造や一般式(2−1)で表される構造等の一般式(1)の構造の含有量は、本発明のポリイミド樹脂の重量を基準として(該ポリイミド樹脂中に)1〜50モル%が、溶剤溶解性に優れるポリイミド樹脂となり、且つ、耐熱性、引っ張り強度や伸度等の機械物性及び寸法安定性に優れる硬化物が得られることから好ましく、2〜40モル%がより好ましく、5〜30モル%が更に好ましい。 The content of the structure of the general formula (1) such as the structure represented by the general formula (2) and the structure represented by the general formula (2-1) of the polyimide resin of the present invention is the polyimide of the present invention. Based on the weight of the resin (in the polyimide resin), 1 to 50 mol% is a polyimide resin excellent in solvent solubility, and has excellent mechanical properties such as heat resistance, tensile strength and elongation, and dimensional stability. It is preferable from a thing obtained, 2-40 mol% is more preferable, and 5-30 mol% is still more preferable.
前記一般式(2)で表される構造を有するポリイミド樹脂の中でも、更に一般式(5)で表される構造を有するポリイミド樹脂が、引っ張り強度や伸度等の機械物性及び寸法安定性に優れる等の理由から好ましい。 Among the polyimide resins having the structure represented by the general formula (2), the polyimide resin having the structure represented by the general formula (5) is excellent in mechanical properties such as tensile strength and elongation and dimensional stability. It is preferable for such reasons.
本発明のポリイミド樹脂は、一般式(5)の構造を、本発明のポリイミド樹脂中に重量を基準として10〜100重量%含有するポリイミド樹脂が、溶解性や機械物性の理由から好ましく、20〜80重量%がより好ましい。 The polyimide resin of the present invention is preferably a polyimide resin containing the structure of the general formula (5) in an amount of 10 to 100% by weight based on the weight of the polyimide resin of the present invention for reasons of solubility and mechanical properties. 80% by weight is more preferred.
本発明のポリイミド樹脂は、一般式(5)の構造を、本発明のポリイミド樹脂中に5〜100モル%含有するポリイミド樹脂が溶解性や機械物性の理由から好ましく、5〜98モル%がより好ましく、10〜98モル%が更に好ましく、20〜80モル%が特に好ましい。 The polyimide resin of the present invention is preferably a polyimide resin containing 5 to 100 mol% of the structure of the general formula (5) in the polyimide resin of the present invention for reasons of solubility and mechanical properties, more preferably 5 to 98 mol%. 10 to 98 mol% is more preferable, and 20 to 80 mol% is particularly preferable.
また、本発明のポリイミド樹脂中の一般式(5)の構造の含有量は、本発明のポリイミド樹脂の構成するモノマー成分を基準として5〜100モル%含有するポリイミド樹脂が溶解性や機械物性の理由から好ましく、5〜98モル%がより好ましく、10〜98モル%が更に好ましく、20〜80モル%が特に好ましい。 In addition, the content of the structure of the general formula (5) in the polyimide resin of the present invention is such that the polyimide resin containing 5 to 100 mol% based on the monomer component constituting the polyimide resin of the present invention has solubility and mechanical properties. For reasons, it is preferably 5 to 98 mol%, more preferably 10 to 98 mol%, and particularly preferably 20 to 80 mol%.
更に、本発明のポリイミド樹脂は一般式(3)で表される構造を合わせ有するポリイミド樹脂が低線膨張率で寸法安定性に優れる塗膜が得られる事から好ましい。 Furthermore, the polyimide resin of the present invention is preferable because the polyimide resin having the structure represented by the general formula (3) can provide a coating film having a low linear expansion coefficient and excellent dimensional stability.
前記一般式(3)で表される構造としては、例えば、一般式(4)〜一般式(4−1)で表される構造等が挙げられる。 Examples of the structure represented by the general formula (3) include structures represented by the general formula (4) to the general formula (4-1).
本発明のポリイミド樹脂のなかでも一般式(4)の構造を本発明のポリイミド樹脂中に2〜50モル%有するポリイミドが、溶剤溶解性と線膨張率の理由から好ましく、10〜40モル%がより好ましい。 Among the polyimide resins of the present invention, the polyimide having the structure of the general formula (4) in the polyimide resin of the present invention is preferably 2 to 50 mol% for reasons of solvent solubility and linear expansion coefficient, and 10 to 40 mol%. More preferred.
また、本発明のポリイミド樹脂が有する一般式(4)の構造の含有量は、本発明のポリイミド樹脂の構成するモノマー成分のモル量を基準として2〜50モル%が、溶剤溶解性と線膨張率の理由から好ましく、10〜40モル%がより好ましい。 In addition, the content of the structure represented by the general formula (4) of the polyimide resin of the present invention is 2 to 50 mol% based on the molar amount of the monomer component constituting the polyimide resin of the present invention. It is preferable from the reason of a rate, and 10-40 mol% is more preferable.
前記一般式(4)で表される構造を有するポリイミド樹脂の中でも、更に一般式(6)で表される構造を有するポリイミド樹脂が、引っ張り強度や伸度等の機械物性に優れる硬化物が得られることから好ましい。 Among the polyimide resins having the structure represented by the general formula (4), the polyimide resin having the structure represented by the general formula (6) further provides a cured product having excellent mechanical properties such as tensile strength and elongation. This is preferable.
本発明のポリイミド樹脂の中でも、一般式(6)の構造を本発明のポリイミド樹脂中に2〜95モル%含有するポリイミド樹脂が、良好な機械物性を発現する理由から好ましく、10〜80モル%がより好ましい。 Among the polyimide resins of the present invention, a polyimide resin containing 2 to 95 mol% of the structure of the general formula (6) in the polyimide resin of the present invention is preferable because it exhibits good mechanical properties, and 10 to 80 mol%. Is more preferable.
また、本発明のポリイミド樹脂が有する一般式(6)の構造の含有量は、本発明のポリイミド樹脂の構成するモノマー成分のモル量を基準として2〜95モル%が、良好な機械物性を発現する理由から好ましく、10〜80モル%がより好ましい。 In addition, the content of the structure of the general formula (6) of the polyimide resin of the present invention is 2 to 95 mol% based on the molar amount of the monomer component constituting the polyimide resin of the present invention, and exhibits good mechanical properties. Therefore, it is preferable, and 10 to 80 mol% is more preferable.
更に、本発明のポリイミド樹脂は、更に、一般式(7)で表されるポリイミド樹脂が溶剤溶解性に優れるポリイミド樹脂となり、且つ、低線膨張率で、機械物性に優れる塗膜が得られる事から好ましい。
(式中n、mはそれぞれ1〜1000である。)
Furthermore, the polyimide resin of the present invention is such that the polyimide resin represented by the general formula (7) becomes a polyimide resin having excellent solvent solubility, and a coating film having a low linear expansion coefficient and excellent mechanical properties can be obtained. To preferred.
(Where n and m are each 1 to 1000)
前記n、mはそれぞれ、より溶剤溶解性に優れるポリイミド樹脂となり、且つ、より低線膨張率で、より機械物性に優れる塗膜が得られる事から10〜100が好ましい。尚、一般式(7)で表される構造において、便宜上、共重合体を構成する各イミド単位を組成単位として表した。各イミド単位の配列は特定の規則性と定序性を有していても有していなくてもよい。従って、各共重合体のイミド単位(nまたはm)はポリイミド樹脂中に複数回出現していても良い。その場合、一般式(7)中のnとmは、それぞれ各共重合体のイミド単位の合計となる。 The n and m are each preferably 10 to 100 because a polyimide resin having better solvent solubility and a lower linear expansion coefficient and a more excellent mechanical property can be obtained. In addition, in the structure represented by General formula (7), each imide unit which comprises a copolymer was represented as a composition unit for convenience. The arrangement of each imide unit may or may not have specific regularity and regularity. Therefore, the imide unit (n or m) of each copolymer may appear multiple times in the polyimide resin. In that case, n and m in the general formula (7) are the total of the imide units of the respective copolymers.
更に、本発明のポリイミド樹脂は、一般式(8)および/または一般式(9)で表される構造を有するポリイミド樹脂が強靭性に優れる塗膜が得られる事から好ましく、中でも、一般式(9)で表される構造を有するポリイミド樹脂がより好ましい。 Furthermore, the polyimide resin of the present invention is preferable because a polyimide resin having a structure represented by the general formula (8) and / or the general formula (9) can provide a coating film having excellent toughness. The polyimide resin having the structure represented by 9) is more preferable.
本発明のポリイミド樹脂の中でも一般式(8)で表される構造や一般式(9)で表される構造を、本発明のポリイミド樹脂中に2〜50モル%含有するポリイミド樹脂が、溶剤溶解性と高強度を発現する理由から好ましく、5〜20モル%がより好ましい。 Among the polyimide resins of the present invention, the polyimide resin containing 2-50 mol% of the structure represented by the general formula (8) and the structure represented by the general formula (9) in the polyimide resin of the present invention is dissolved in a solvent. It is preferable from the reason of expressing property and high strength, and 5 to 20 mol% is more preferable.
本発明のポリイミド樹脂中の一般式(8)で表される構造や一般式(9)で表される構造の含有量は、本発明のポリイミド樹脂の構成するモノマー成分のモル量を基準として2〜50モル%が、溶剤溶解性と高強度を発現する理由から好ましく、5〜20モル%がより好ましい。 The content of the structure represented by the general formula (8) and the structure represented by the general formula (9) in the polyimide resin of the present invention is 2 based on the molar amount of the monomer component constituting the polyimide resin of the present invention. -50 mol% is preferable for the reason of expressing solvent solubility and high strength, and 5-20 mol% is more preferable.
更に、前記一般式(8)および/または一般式(9)で表される構造の中でも、一般式(10)および/または一般式(11)で表される構造を有するポリイミド樹脂が低線膨張率で強靭な塗膜が得られることから好ましく、中でも、一般式(10)で表される構造を有するポリイミド樹脂がより好ましい。 Furthermore, among the structures represented by the general formula (8) and / or the general formula (9), a polyimide resin having a structure represented by the general formula (10) and / or the general formula (11) is low in linear expansion. In particular, a polyimide resin having a structure represented by the general formula (10) is more preferable.
本発明のポリイミド樹脂の中でも、一般式(10)で表される構造や一般式(11)で表される構造を該ポリイミド樹脂中に2〜50モル%含有するポリイミド樹脂が、溶剤溶解性と良好な機械物性を発現する理由から好ましく、5〜20モル%がより好ましい。 Among the polyimide resins of the present invention, the polyimide resin containing 2-50 mol% of the structure represented by the general formula (10) and the structure represented by the general formula (11) in the polyimide resin is solvent soluble. It is preferable for the reason of exhibiting good mechanical properties, and more preferably 5 to 20 mol%.
本発明のポリイミド樹脂の中でも一般式(10)で表される構造や一般式(11)で表される構造の含有量は、本発明のポリイミド樹脂の構成するモノマー成分のモル量を基準として2〜50モル%が、溶剤溶解性と良好な機械物性を発現する理由から好ましく、5〜20モル%がより好ましい。 Among the polyimide resins of the present invention, the content of the structure represented by the general formula (10) and the structure represented by the general formula (11) is 2 based on the molar amount of the monomer component constituting the polyimide resin of the present invention. ˜50 mol% is preferable for the reason that solvent solubility and good mechanical properties are expressed, and 5 to 20 mol% is more preferable.
更に、本発明のポリイミド樹脂は、一般式(12)で表される構造を有するポリイミド樹脂が強靭性等の機械物性と寸法安定性とに優れる硬化塗膜が得られることからから好ましい。 Furthermore, the polyimide resin of the present invention is preferable because the polyimide resin having the structure represented by the general formula (12) provides a cured coating film having excellent mechanical properties such as toughness and dimensional stability.
前記n、m及びpはそれぞれ溶剤溶解性に優れるポリイミド樹脂となり、且つ、低線膨張率で、機械物性に優れる塗膜が得られることから10〜100が好ましい。尚、一般式(12)で表される構造において、便宜上、共重合体を構成する各イミド単位を組成単位として表した。各イミド単位の配列は特定の規則性と定序性を有するものであってもあるいはなくても良い。 従って、各共重合体のイミド単位(n、mまたはp)はポリイミド樹脂中に複数回出現していても良い。その場合、一般式(12)中のn、m及びpは、それぞれ各共重合体のイミド単位の合計となる。 The n, m, and p are each preferably a polyimide resin having excellent solvent solubility, and preferably have a low linear expansion coefficient and a coating film having excellent mechanical properties. In addition, in the structure represented by General formula (12), each imide unit which comprises a copolymer was represented as a composition unit for convenience. The arrangement of each imide unit may or may not have specific regularity and regularity. Therefore, the imide unit (n, m or p) of each copolymer may appear multiple times in the polyimide resin. In that case, n, m, and p in the general formula (12) are respectively the sum of the imide units of each copolymer.
本発明のポリイミド樹脂は保存安定性に優れる樹脂であるが、有機溶剤に溶解しやすいという特性を持たせやすい。本発明のポリイミド樹脂を用いる有機溶剤も、従来より用いられているN−メチルピロリドンやジメチルホルムアミド等の溶解力の大きな極性溶剤有機溶剤が用いることができるが、従来使用できなかったガンマブチロラクトン(γーブチロラクトン)等の比較的弱い溶解力の有機溶剤も用いることができる。 Although the polyimide resin of the present invention is a resin having excellent storage stability, it tends to have the property of being easily dissolved in an organic solvent. As the organic solvent using the polyimide resin of the present invention, a conventionally used polar solvent organic solvent having a large dissolving power such as N-methylpyrrolidone and dimethylformamide can be used, but gamma-butyrolactone (γ An organic solvent having a relatively weak dissolving power such as (butyrolactone) can also be used.
本発明においては、本発明のポリイミド樹脂が有機溶剤に溶解するか否かの判定は、有機溶剤に本発明のポリイミド樹脂濃度を10重量%となるように加え、25℃で7日間時間静置した後、目視にて外観を観察することによりおこなった。 In the present invention, whether or not the polyimide resin of the present invention is dissolved in an organic solvent is determined by adding the polyimide resin concentration of the present invention to 10% by weight in the organic solvent and allowing to stand at 25 ° C. for 7 days. Then, the appearance was visually observed.
本発明のポリイミド樹脂はガンマブチロラクトンに溶解するポリイミド樹脂が保存安定性に優れるポリイミド樹脂となることから好ましく、ガンマブチロラクトンに25℃で10重量%となるように溶解したときにガンマブチロラクトンに可溶であるポリイミド樹脂が好ましい。ガンマブチロラクトンに溶解するポリイミド樹脂を得るには、例えば、本願発明のポリイミド樹脂の製造方法により得る事ができる。 The polyimide resin of the present invention is preferable because the polyimide resin dissolved in gamma butyrolactone is a polyimide resin having excellent storage stability, and is soluble in gamma butyrolactone when dissolved in gamma butyrolactone at 10% by weight at 25 ° C. Certain polyimide resins are preferred. In order to obtain a polyimide resin that is soluble in gamma butyrolactone, it can be obtained, for example, by the method for producing a polyimide resin of the present invention.
本発明のポリイミド樹脂は線状の構造を有するポリイミド樹脂でも良いし、分岐状の構造を有するポリイミド樹脂でもよい。また、共重合成分としてポリエステル変性したポリエステルイミドやウレタン変性したポリウレタンイミドの構造を有していても良い。 The polyimide resin of the present invention may be a polyimide resin having a linear structure or a polyimide resin having a branched structure. Further, the copolymer component may have a polyester-modified polyesterimide or urethane-modified polyurethaneimide structure.
本発明のポリイミド樹脂の末端の構造としては、例えば、カルボン酸、カルボン酸の無水物、イソシアネート基、アミン基等の構造が挙げられる。末端の構造としては、本発明のポリイミド樹脂自体の安定性や、有機溶剤や他の樹脂との配合後の安定性が良好なことからカルボン酸やその無水物の構造が好ましい。末端構造がカルボン酸やその無水物の構造のときは、酸価は、固形分酸価で5〜50が取り扱いやすいポリイミド樹脂となり、機械強度と寸法安定性に優れるフィルムや成型品が得られることから好ましい。 Examples of the terminal structure of the polyimide resin of the present invention include structures such as carboxylic acid, carboxylic acid anhydride, isocyanate group, and amine group. As the terminal structure, the structure of the carboxylic acid or its anhydride is preferable because the stability of the polyimide resin itself of the present invention and the stability after blending with an organic solvent or another resin are good. When the terminal structure is a carboxylic acid or its anhydride structure, the acid value should be a polyimide resin with a solid content acid value of 5 to 50, and a film or molded product with excellent mechanical strength and dimensional stability can be obtained. To preferred.
本発明のポリイミド樹脂の分子量は、取り扱いやすいポリイミド樹脂となり、機械強度と寸法安定性に優れるフィルムや成型品が得られることから1000〜50000が好ましく、2000〜30000がより好ましい。分子量は、GPCや末端の官能基の定量で測定することが可能である。尚、本発明において分子量は末端に存在するカルボン酸基の定量として酸価より求めた。 The molecular weight of the polyimide resin of the present invention is preferably 1000 to 50000, more preferably 2000 to 30000, since it becomes a polyimide resin that is easy to handle, and a film or molded product having excellent mechanical strength and dimensional stability is obtained. The molecular weight can be measured by GPC or quantitative determination of the terminal functional group. In the present invention, the molecular weight was determined from the acid value as a quantitative determination of the carboxylic acid group present at the terminal.
本発明で用いるポリイミド樹脂は、例えば、以下の方法で製造することができる。
製法1:ポリイソシアネート化合物とシクロヘキサントリカルボン酸無水物とを用いて直接イミド化する方法(イソシアネート法)。
製法2:シクロヘキサントリカルボン酸無水物とジアミン化合物とを反応させ、アミック酸を合成した後に、このアミック酸の脱水反応を行いイミド閉環させる方法。
The polyimide resin used in the present invention can be produced, for example, by the following method.
Production method 1: A method of directly imidizing using a polyisocyanate compound and cyclohexanetricarboxylic acid anhydride (isocyanate method).
Production method 2: A method in which cyclohexanetricarboxylic acid anhydride and a diamine compound are reacted to synthesize an amic acid, followed by a dehydration reaction of the amic acid to cause imide ring closure.
本発明のポリイミド樹脂を製造するには、残存する水分量を減少させ物性を良好に保てる事、反応の制御がしやすい事、各種変性を施したポリイミド樹脂を作成しやすい等の理由から、上記イソシアネート法(ジイソシアネート化合物とシクロヘキサントリカルボン酸無水物とを反応させるポリイミド樹脂の製造方法。)が好ましい。以下、製法1を詳細に説明する。製法1としては、例えば、ジイソシアネート化合物とシクロヘキサントリカルボン酸無水物とを用いて直接イミド化する方法等が挙げられる。
In order to produce the polyimide resin of the present invention, the amount of remaining water can be reduced and the physical properties can be kept good, the reaction can be easily controlled, and the polyimide resin subjected to various modifications can be easily prepared. The isocyanate method (a method for producing a polyimide resin in which a diisocyanate compound and cyclohexanetricarboxylic acid anhydride are reacted) is preferable. Hereinafter,
前記ポリイソシアネートとしては、例えば、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート等が挙げられる。 Examples of the polyisocyanate include aromatic polyisocyanates and aliphatic polyisocyanates.
前記芳香族ポリイソシアネート化合物としては、例えば、p−フェニレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−キシレンジイソシアネート、m−キシレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3′−ジメチルジフェニル−4,4′−ジイソシアネート、3,3′−ジエチルジフェニル−4,4′−ジイソシアネート、m−キシレンジイソシアネート、p−キシレンジイソシアネート、1,3−ビス(α,α−ジメチルイソシアナートメチル)ベンゼン、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ジフェニレンエーテル−4,4′−ジイソシアネートおよびナフタレンジイソシアネート等が挙げられる。 Examples of the aromatic polyisocyanate compound include p-phenylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-xylene diisocyanate, m-xylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4. '-Diphenylmethane diisocyanate, 3,3'-dimethyldiphenyl-4,4'-diisocyanate, 3,3'-diethyldiphenyl-4,4'-diisocyanate, m-xylene diisocyanate, p-xylene diisocyanate, 1,3-bis (Α, α-dimethylisocyanatomethyl) benzene, tetramethylxylylene diisocyanate, diphenylene ether-4,4′-diisocyanate, naphthalene diisocyanate and the like.
前記脂肪族ポリイソシアネート化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、水素添加キシレンジイソシアネートおよびノルボヌレンジイソシアネート等が挙げられる。 Examples of the aliphatic polyisocyanate compound include hexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, trimethylhexamethylenemethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, hydrogenated xylene diisocyanate, and norbornylene diisocyanate.
ポリイソシアネート化合物としては、前記ポリイソシアネート化合物と各種ポリオール成分とをイソシアネート基過剰で予め反応させたイソシアネートプレポリマーを使用することも可能である。 As the polyisocyanate compound, it is also possible to use an isocyanate prepolymer obtained by reacting the polyisocyanate compound and various polyol components in advance with an excess of isocyanate groups.
本発明のポリイミド樹脂は、溶剤溶解性や他の樹脂との相溶性を向上させるため分岐構造をとっても良い。かかる分岐の手法としては、ポリイソシアネート化合物として、例えば、前記ジイソシアネート化合物等のイソシアヌレート体であるイソシアヌレート環を有する3官能以上のポリイソシアネート化合物や前記ジイソシアネートのビュレット体、アダクト体、アロハネート体、あるいはポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(クルードMDI)等を使用すればよい。 The polyimide resin of the present invention may have a branched structure in order to improve solvent solubility and compatibility with other resins. As the branching method, as the polyisocyanate compound, for example, a tri- or higher functional polyisocyanate compound having an isocyanurate ring that is an isocyanurate body such as the diisocyanate compound, a burette body, an adduct body, an allohanate body of the diisocyanate, or Polymethylene polyphenyl polyisocyanate (crude MDI) or the like may be used.
前記ポリイソシアネート化合物としては、得られる硬化物の機械強度や破断伸度等の機械物性と耐熱性が向上することから芳香族系ジイソシアネートを用いることが好ましく、さらに芳香族系ジイソシアネートの中でも4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネートがより好ましい。 As the polyisocyanate compound, an aromatic diisocyanate is preferably used since mechanical properties such as mechanical strength and elongation at break and heat resistance of the obtained cured product are improved, and among the aromatic diisocyanates, 4, 4 are preferable. '-Diphenylmethane diisocyanate is more preferred.
ポリイソシアネート化合物は単独で使用しても良いし2種以上を併用しても良い。2種以上併用する事で、溶解性や各種樹脂との相溶性を向上させたポリイミド樹脂を容易に得ることが期待できる。併用する際も、この時、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネートをポリイソシアネート化合物の重量を基準として50重量%以上使用すると、機械強度や破断伸度等の機械物性、耐熱性に優れる硬化物が得られることから好ましい。 A polyisocyanate compound may be used independently and may use 2 or more types together. By using 2 or more types together, it can be expected to easily obtain a polyimide resin having improved solubility and compatibility with various resins. Even when used together, when 4,4'-diphenylmethane diisocyanate is used in an amount of 50% by weight or more based on the weight of the polyisocyanate compound, a cured product having excellent mechanical properties such as mechanical strength and elongation at break and heat resistance can be obtained. This is preferable.
ポリイソシアネート化合物の使用量としては、ポリイミド樹脂を構成する全ての原料のモル量を基準として10〜70モル%が好ましく、10〜60モル%がより好ましく、30〜60モル%が更に好ましい。 As a usage-amount of a polyisocyanate compound, 10-70 mol% is preferable on the basis of the molar amount of all the raw materials which comprise a polyimide resin, 10-60 mol% is more preferable, 30-60 mol% is still more preferable.
前記シクロヘキサントリカルボン酸無水物としては、例えば、シクロヘキサン−1,3,4−トリカルボン酸無水物-3,4−無水物、シクロヘキサン−1,3,5−トリカルボン酸無水物-3,5−無水物、シクロヘキサン−1,2,3−トリカルボン酸無水物-2,3−無水物等が挙げられる。中でも、溶剤溶解性に優れ、機械強度や破断伸度等の機械物性と耐熱性に優れる硬化物が得られることからシクロヘキサン−1,3,4−トリカルボン酸無水物-3,4−無水物が好ましい。 Examples of the cyclohexane tricarboxylic acid anhydride include, for example, cyclohexane-1,3,4-tricarboxylic acid anhydride-3,4-anhydride, cyclohexane-1,3,5-tricarboxylic acid anhydride-3,5-anhydride. , Cyclohexane-1,2,3-tricarboxylic acid anhydride-2,3-anhydride and the like. Among them, cyclohexane-1,3,4-tricarboxylic acid anhydride-3,4-anhydride is obtained because a cured product having excellent solvent solubility and mechanical properties such as mechanical strength and elongation at break and heat resistance is obtained. preferable.
ここで上述のシクロヘキサントリカルボン酸無水物としては、以下の一般式(13)の構造で示されるものであり、製造原料として用いるシクロヘキサン−1,2,4−トリカルボン酸、シクロヘキサン−1,2,4−トリカルボン酸等の不純物が本発明の硬化を損なわない範囲、例えば、10重量%以下、このましくは5重量%以下であれば混入しても良いものである。 Here, the above-mentioned cyclohexanetricarboxylic acid anhydride is represented by the structure of the following general formula (13), and cyclohexane-1,2,4-tricarboxylic acid, cyclohexane-1,2,4 used as production raw materials. -In the range which impurities, such as a tricarboxylic acid, do not impair the hardening of this invention, for example, 10 weight% or less, Preferably it may be mixed if it is 5 weight% or less.
本発明の製造方法では、前記シクロヘキサントリカルボン酸無水物以外のポリカルボン酸無水物を本発明の効果を損なわない範囲で併用できる。その他のポリカルボン酸無水物としては、例えば、1個の酸無水物基を有するポリカルボン酸無水物や2個の酸無水物基を有するポリカルボン酸無水物等が挙げられる。前記1個の酸無水物基を有するポリカルボン酸無水物としては、例えば、無水トリメリット酸、ナフタレン−1,2,4−トリカルボン酸無水物等の芳香族トリカルボン酸無水物等が挙げられる。 In the production method of the present invention, polycarboxylic acid anhydrides other than the cyclohexanetricarboxylic acid anhydride can be used in combination as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of other polycarboxylic acid anhydrides include polycarboxylic acid anhydrides having one acid anhydride group and polycarboxylic acid anhydrides having two acid anhydride groups. Examples of the polycarboxylic acid anhydride having one acid anhydride group include aromatic tricarboxylic acid anhydrides such as trimellitic anhydride and naphthalene-1,2,4-tricarboxylic acid anhydride.
前記2個の酸無水物基を有するポリカルボン酸無水物としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノン−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物、ジフェニルエーテル−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物、ベンゼン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、ビフェニル−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物、ビフェニル−2,2′,3,3′−テトラカルボン酸二無水物、ナフタレン−2,3,6,7−テトラカルボン酸二無水物、ナフタレン−1,2,4,5−テトラカルボン酸二無水物、ナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、デカヒドロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、4,8−ジメチル−1,2,3,5,6,7−ヘキサヒドロナフタレン−1,2,5,6−テトラカルボン酸二無水物、2,6−ジクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、2,7−ジクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−テトラクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、フェナントレン−1,3,9,10−テトラカルボン酸二無水物、ベリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸二無水物、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、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,3−ビス(3,4−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)スルホン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、 Examples of the polycarboxylic acid anhydride having two acid anhydride groups include pyromellitic dianhydride, benzophenone-3,3 ', 4,4'-tetracarboxylic dianhydride, diphenyl ether-3, 3 ', 4,4'-tetracarboxylic dianhydride, benzene-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride, biphenyl-3,3', 4,4'-tetracarboxylic dianhydride , Biphenyl-2,2 ', 3,3'-tetracarboxylic dianhydride, naphthalene-2,3,6,7-tetracarboxylic dianhydride, naphthalene-1,2,4,5-tetracarboxylic acid Dianhydride, naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic dianhydride, decahydronaphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic dianhydride, 4,8-dimethyl-1,2, 3,5,6,7-hexahydro Phthalene-1,2,5,6-tetracarboxylic dianhydride, 2,6-dichloronaphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic dianhydride, 2,7-dichloronaphthalene-1,4 5,8-tetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-tetrachloronaphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic dianhydride, phenanthrene-1,3,9,10-tetracarboxylic Acid dianhydride, berylene-3,4,9,10-tetracarboxylic dianhydride, bis (2,3-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride 1,1-bis (2,3-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride, 1,1-bis (3,4-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride, 2,2-bis (2,3- Dicarboxyphenyl) propane Anhydride, 2,3-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride object,
エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、プロピレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、ブタンジオールビスアンヒドロトリメリテート、ヘキサメチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、ポリエチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、ポリプロピレンレングリコールビスアンヒドロトリメリテートやその他アルキレングリコールビスアンヒドロキシトリメリテート等が挙げられる。 Ethylene glycol bisanhydro trimellitate, propylene glycol bis anhydro trimellitate, butanediol bis anhydro trimellitate, hexamethylene glycol bis anhydro trimellitate, polyethylene glycol bis anhydro trimellitate, polypropylene lenglycol bis Anhydro trimellitate, other alkylene glycol bisan hydroxy trimellitate, etc. are mentioned.
前記ポリカルボン酸無水物のなかでも、無水トリメリット酸、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノン−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物、ジフェニルエーテル−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物、ビフェニル−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物、ビフェニル−2,2′,3,3′−テトラカルボン酸二無水物、およびエチレングリコールビスアンヒドロトリメリテートが好ましく、無水トリメリット酸がより好ましい。 Among the polycarboxylic acid anhydrides, trimellitic anhydride, pyromellitic dianhydride, benzophenone-3,3 ', 4,4'-tetracarboxylic dianhydride, diphenyl ether-3,3', 4, 4'-tetracarboxylic dianhydride, biphenyl-3,3 ', 4,4'-tetracarboxylic dianhydride, biphenyl-2,2', 3,3'-tetracarboxylic dianhydride, and ethylene Glycol bisanhydro trimellitate is preferred, and trimellitic anhydride is more preferred.
また、溶剤溶解性と機械物性、耐熱物性のバランスの面で上述のシクロヘキサントリカルボン酸無水物と無水トリメリット酸との併用、シクロヘキサントリカルボン酸無水物とベンゾフェノン−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物との併用、シクロヘキサントリカルボン酸無水物とピロメリット酸二無水物との併用等がより好ましく、さらにシクロヘキサントリカルボン酸無水物と、無水トリメリット酸、ベンゾフェノン−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物からなる群から選ばれる2種以上の併用がより好ましく、さらにシクロヘキサントリカルボン酸無水物、無水トリメリット酸、ベンゾフェノン−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物の3種類の併用がより好ましい。 In addition, the above-mentioned cyclohexanetricarboxylic acid anhydride and trimellitic anhydride are used in combination in terms of the balance between solvent solubility, mechanical properties, and heat resistance, and cyclohexanetricarboxylic acid anhydride and benzophenone-3,3 ', 4,4'- More preferred is a combined use of tetracarboxylic dianhydride, a combined use of cyclohexanetricarboxylic anhydride and pyromellitic dianhydride, and more preferred is cyclohexanetricarboxylic anhydride, trimellitic anhydride, benzophenone-3,3 ', More preferred is a combination of two or more selected from the group consisting of 4,4'-tetracarboxylic dianhydride and pyromellitic dianhydride, and cyclohexanetricarboxylic anhydride, trimellitic anhydride, benzophenone-3,3. Three types of combination of ', 4,4'-tetracarboxylic dianhydride are more preferable.
前記シクロヘキサントリカルボン酸無水物の使用量は、イミド樹脂を構成する全酸無水物化合物中の5〜100モル%が溶剤溶解性に優れたポリイミド樹脂となり、かつ、機械物性、耐熱性に優れる硬化物が得られることから好ましく、10〜80モル%がより好ましい。また、前記シクロヘキサントリカルボン酸無水物の使用量は、ポリイミド樹脂を構成する全ての原料のモル量を基準として2〜60モル%が好ましく、5〜50モル%がより好ましい。 The use amount of the cyclohexanetricarboxylic acid anhydride is 5-100 mol% in the total acid anhydride compound constituting the imide resin becomes a polyimide resin excellent in solvent solubility, and a cured product excellent in mechanical properties and heat resistance. Is preferable, and 10 to 80 mol% is more preferable. The amount of cyclohexanetricarboxylic acid anhydride used is preferably 2 to 60 mol%, more preferably 5 to 50 mol%, based on the molar amount of all raw materials constituting the polyimide resin.
シクロヘキサントリカルボン酸無水物と共に酸無水物として無水トリメリット酸を併用する場合の使用量は、同様に全酸無水物化合物のモル量を基準としてシクロヘキサントリカルボン酸無水物5〜90モル%、無水トリメリット酸20〜90モル%が好ましく、シクロヘキサントリカルボン酸無水物10〜50モル%、無水トリメリット酸40〜90モル%がより好ましい。また、前記シクロヘキサントリカルボン酸無水物と無水トリメリット酸の使用量は、ポリイミド樹脂を構成する全ての原料のモル量を基準としてそれぞれ2〜60モル%、2〜60モル%が好ましい。 The amount used when trimellitic anhydride is used in combination with cyclohexanetricarboxylic acid anhydride as the acid anhydride is similarly 5 to 90 mol% cyclohexanetricarboxylic acid anhydride based on the molar amount of the total acid anhydride compound, trimellitic anhydride. The acid is preferably 20 to 90 mol%, more preferably 10 to 50 mol% of cyclohexanetricarboxylic anhydride and 40 to 90 mol% of trimellitic anhydride. Moreover, the usage-amounts of the said cyclohexanetricarboxylic acid anhydride and trimellitic anhydride are 2-60 mol% and 2-60 mol% respectively on the basis of the molar amount of all the raw materials which comprise a polyimide resin.
シクロヘキサントリカルボン酸無水物と共に酸無水物として無水トリメリット酸とベンゾフェノン−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物を併用する場合は、イミド樹脂を構成する全酸無水物のモル量を基準としてシクロヘキサントリカルボン酸無水物5〜90モル%、無水トリメリット酸2〜80モル%、ベンゾフェノン−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物3〜50モル%が好ましく、シクロヘキサントリカルボン酸無水物10〜80モル%、無水トリメリット酸10〜80モル%、ベンゾフェノン−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物5〜30モル%がより好ましい。また、前記シクロヘキサントリカルボン酸無水物と無水トリメリット酸とベンゾフェノン−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物の使用量は、ポリイミド樹脂を構成する全ての原料のモル量を基準としてそれぞれ2〜60モル%、2〜60モル%及び2〜60モル%が好ましい。 When trimellitic anhydride and benzophenone-3,3 ', 4,4'-tetracarboxylic dianhydride are used in combination with cyclohexanetricarboxylic acid anhydride as the acid anhydride, the moles of all acid anhydrides constituting the imide resin Preferred is 5 to 90 mol% cyclohexanetricarboxylic anhydride, 2 to 80 mol% trimellitic anhydride, 3 to 50 mol% benzophenone-3,3 ', 4,4'-tetracarboxylic dianhydride based on the amount. More preferred are 10 to 80 mol% of cyclohexanetricarboxylic anhydride, 10 to 80 mol% of trimellitic anhydride, and 5 to 30 mol% of benzophenone-3,3 ', 4,4'-tetracarboxylic dianhydride. The amount of cyclohexanetricarboxylic anhydride, trimellitic anhydride, and benzophenone-3,3 ', 4,4'-tetracarboxylic dianhydride used is based on the molar amount of all raw materials constituting the polyimide resin. Are preferably 2 to 60 mol%, 2 to 60 mol% and 2 to 60 mol%, respectively.
上記ポリイミド樹脂の製造方法では、ポリイソシアネート化合物とシクロヘキサントリカルボン酸無水物とが反応する。ポリイソシアネート化合物中のイソシアネート基のモル数(ma)とシクロヘキサントリカルボン酸無水物中の無水酸基とカルボキシル基との合計のモル数(mb)の割合(ma)/(mb)は、分子量の大きいポリイミド樹脂が得やすく、機械物性に優れる硬化物が得られるポリイミド樹脂となることから0.7〜1.2の割合が好ましく、さらに0.8〜1.1の割合がより好ましい。また、保存安定性に優れるポリイミド樹脂が得やすいことから前記(ma)/(mb)は0.8〜1.0の範囲がより好ましい。尚、シクロヘキサントリカルボン酸無水物と併用して他のカルボン酸無水物を併用する場合は、前記(mb)は全てのカルボン酸無水物の中の無水酸基とカルボキシル基との合計のモル数である。 In the method for producing the polyimide resin, the polyisocyanate compound and cyclohexanetricarboxylic acid anhydride react. The ratio (ma) / (mb) of the total number of moles (mb) of the isocyanate groups in the polyisocyanate compound (ma) and the total number of moles of hydroxyl groups and carboxyl groups in the cyclohexanetricarboxylic acid anhydride (ma) / (mb) is a high molecular weight polyimide. A ratio of 0.7 to 1.2 is preferable, and a ratio of 0.8 to 1.1 is more preferable because a resin is easily obtained and a cured resin having excellent mechanical properties can be obtained. Moreover, since it is easy to obtain the polyimide resin excellent in storage stability, the range of (ma) / (mb) is more preferably in the range of 0.8 to 1.0. When other carboxylic acid anhydride is used in combination with cyclohexanetricarboxylic acid anhydride, the above (mb) is the total number of moles of hydroxyl-free and carboxyl groups in all carboxylic acid anhydrides. .
前記製法1において1段反応で製造を行う場合は、例えば、反応容器にポリイソシアネート化合物とシクロヘキサントリカルボン酸無水物とを仕込み、攪拌を行いながら昇温することで脱炭酸させながら反応を進行させる。
In the case of producing in a one-step reaction in the
反応温度としては、50℃から250℃の範囲で行うことが可能であり、反応速度と副反応防止の面から70℃から180℃の温度で行うことが好ましい。 The reaction temperature can be in the range of 50 ° C. to 250 ° C., and is preferably performed at a temperature of 70 ° C. to 180 ° C. in terms of reaction rate and prevention of side reactions.
反応は、イソシアネート基がほぼ全て反応するまで行った方が得られるポリイミド樹脂の安定性が良好となることから好ましい。また、若干残存するイソシアネート基に対して、アルコールやフェノール化合物を添加し反応させても良い。 The reaction is preferable because the stability of the resulting polyimide resin is improved when the reaction is performed until almost all isocyanate groups have reacted. Moreover, you may make it react by adding an alcohol and a phenol compound with respect to the isocyanate group which remains a little.
本発明のポリイミド樹脂の製造方法において、有機溶剤を使用すると均一な反応を進行できるため好ましい。ここで有機溶剤は、系中にあらかじめ存在させてから反応を行っても、途中で導入してもよい。また、適切な反応速度を維持するためには、系中の有機溶剤の割合は、反応系の98重量%以下であるが好ましく、10〜90重量%であることがより好ましい。かかる有機溶剤としては、原料成分としてイソシアネート基を含有する化合物を使用するため、水酸基やアミノ基等の活性プロトンを有しない非プロトン性極性有機溶剤が好ましい。 In the method for producing a polyimide resin of the present invention, it is preferable to use an organic solvent because a uniform reaction can proceed. Here, the organic solvent may be present after being present in the system in advance or may be introduced in the middle. In order to maintain an appropriate reaction rate, the proportion of the organic solvent in the system is preferably 98% by weight or less, more preferably 10 to 90% by weight of the reaction system. As such an organic solvent, since a compound containing an isocyanate group is used as a raw material component, an aprotic polar organic solvent having no active proton such as a hydroxyl group or an amino group is preferable.
前記非プロトン性極性有機溶剤としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルフォキシド、スルホラン、およびγ−ブチロラクトンなどの極性有機溶媒を使用することができる。また、上記溶媒以外に、溶解可能であれば、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、ケトン系溶剤、および石油系溶剤等を使用しても良い。また、各種溶剤を混合して使用しても良い。 As the aprotic polar organic solvent, for example, polar organic solvents such as dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, sulfolane, and γ-butyrolactone can be used. In addition to the above solvents, ether solvents, ester solvents, ketone solvents, petroleum solvents and the like may be used as long as they are soluble. Various solvents may be mixed and used.
特に溶剤の臭気や毒性の面と塗膜乾燥及び塗膜硬化時の残存溶剤量の低減、塗膜の溶剤の吸湿量低減等の理由からγ−ブチロラクトンの使用が好ましい。また得られるポリイミド樹脂においてもγ−ブチロラクトンに溶解する構造が好ましい。かかるγ−ブチロラクトンに溶解し、各種物性(耐熱特性、低線膨張率、機械物性)において良好な性能を有するポリイミド樹脂としては、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネートを含むイソシアネート成分を使用し、シクロヘキサン−1,3,4−トリカルボン酸−3,4−無水物と、無水トリメリット酸とを反応させる事により得られる。このときの4,4−ジフェニルメタンジイソシアネートと、シクロヘキサン−1,3,4−トリカルボン酸−3,4−無水物と、無水トリメリット酸の使用割合としては、ポリイミド樹脂を構成する全ての原料のモル量を基準として、それぞれ10〜60モル%、2〜60モル%及び2〜60モル%が好ましい。 In particular, the use of γ-butyrolactone is preferred from the viewpoints of the odor and toxicity of the solvent, the reduction of the residual solvent amount upon drying and curing of the coating film, and the reduction of the moisture absorption amount of the solvent of the coating film. Moreover, the structure which melt | dissolves in (gamma) -butyrolactone also in the polyimide resin obtained is preferable. As a polyimide resin which is dissolved in such γ-butyrolactone and has good performance in various physical properties (heat resistance, low linear expansion coefficient, mechanical properties), an isocyanate component containing 4,4′-diphenylmethane diisocyanate is used. It can be obtained by reacting 1,3,4-tricarboxylic acid-3,4-anhydride with trimellitic anhydride. The proportion of 4,4-diphenylmethane diisocyanate, cyclohexane-1,3,4-tricarboxylic acid-3,4-anhydride, and trimellitic anhydride used here is the moles of all raw materials constituting the polyimide resin. 10-60 mol%, 2-60 mol% and 2-60 mol% are preferred, respectively, based on the amount.
更に、かかるγ−ブチロラクトンに溶解し、各種物性(耐熱特性、低線膨張率、機械物性)において良好な性能を有するポリイミド樹脂は、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネートと、シクロヘキサン−1,3,5−トリカルボン酸−3,4−無水物と、無水トリメリット酸と、ベンゾフェノン−3,3´,4,4´−テトラカルボン酸二無水物とを反応させることにより好ましく得る事ができる。このときの4,4−ジフェニルメタンジイソシアネートと、シクロヘキサン−1,3,5−トリカルボン酸−3,4−無水物と、無水トリメリット酸と、ベンゾフェノン−3,3´,4,4´−テトラカルボン酸二無水物の使用割合としては、ポリイミド樹脂を構成する全ての原料のモル量を基準として、それぞれ10〜60モル%、2〜60モル%、2〜60および2〜60モル%が好ましい。 Furthermore, a polyimide resin which is dissolved in such γ-butyrolactone and has good performance in various physical properties (heat resistance, low linear expansion coefficient, mechanical properties) is 4,4-diphenylmethane diisocyanate and cyclohexane-1,3,5- It can preferably be obtained by reacting tricarboxylic acid-3,4-anhydride, trimellitic anhydride, and benzophenone-3,3 ', 4,4'-tetracarboxylic dianhydride. 4,4-diphenylmethane diisocyanate, cyclohexane-1,3,5-tricarboxylic acid-3,4-anhydride, trimellitic anhydride, and benzophenone-3,3 ', 4,4'-tetracarboxylic The use ratio of the acid dianhydride is preferably 10 to 60 mol%, 2 to 60 mol%, 2 to 60, and 2 to 60 mol% based on the molar amount of all raw materials constituting the polyimide resin.
本発明のポリイミド樹脂の製造方法で用いる事ができるエーテル系溶剤としては、例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル等のエチレングリコールジアルキルエーテル類;ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジブチルエーテル等のポリエチレングリコールジアルキルエーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のポリエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類; Examples of the ether solvent that can be used in the method for producing a polyimide resin of the present invention include ethylene glycol dialkyl ethers such as ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, and ethylene glycol dibutyl ether; diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, and diethylene glycol. Polyethylene glycol dialkyl ethers such as dibutyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol diethyl ether, triethylene glycol dibutyl ether; ethylene such as ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate Recall monoalkyl ether acetates; polyethylene glycol monoalkyl such as diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, triethylene glycol monomethyl ether acetate, triethylene glycol monoethyl ether acetate, triethylene glycol monobutyl ether acetate Ether acetates;
プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル等のプロピレングリコールジアルキルエーテル類;ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジブチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールジブチルエーテル等のポリプロピレングリコールジアルキルエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のポリプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;低分子のエチレン−プロピレン共重合体等の共重合ポリエーテルグリコールのジアルキルエーテル類;共重合ポリエーテルグリコールのモノアセテートモノアルキルエーテル類;共重合ポリエーテルグリコールのアルキルエステル類;および共重合ポリエーテルグリコールのモノアルキルエステルモノアルキルエーテル類等が挙げられる。 Propylene glycol dialkyl ethers such as propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol dibutyl ether; dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol dibutyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol diethyl ether, tripropylene glycol Polypropylene glycol dialkyl ethers such as propylene glycol dibutyl ether; propylene glycol monoalkyl ether acetates such as propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate; Polypropylene glycol monoalkyl ether acetate such as triglycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether acetate, dipropylene glycol monobutyl ether acetate, tripropylene glycol monomethyl ether acetate, tripropylene glycol monoethyl ether acetate, tripropylene glycol monobutyl ether acetate Dialkyl ethers of copolymerized polyether glycols such as low molecular weight ethylene-propylene copolymers; monoacetate monoalkyl ethers of copolymerized polyether glycols; alkyl esters of copolymerized polyether glycols; Examples include ether glycol monoalkyl esters and monoalkyl ethers. It is.
エステル系溶剤としては、例えば、酢酸エチルおよび酢酸ブチル等が挙げられる。ケトン系溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、およびシクロヘキサノン等が挙げられる。また、石油系溶剤としては、トルエン、キシレンやその他高沸点の芳香族溶剤等や、ヘキサン、シクロヘキサン等の脂肪族および脂環族溶剤を使用することも可能である。 Examples of the ester solvent include ethyl acetate and butyl acetate. Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, and cyclohexanone. In addition, as the petroleum solvent, it is also possible to use toluene, xylene, other high-boiling aromatic solvents, and aliphatic and alicyclic solvents such as hexane and cyclohexane.
本発明で用いるポリイミド樹脂(A)を製造する際に有機溶剤を用いる場合の系中の有機溶剤の割合は、反応系の98重量%以下であるが好ましく、40〜90重量%であることがより好ましい。 The ratio of the organic solvent in the system when the organic solvent is used when producing the polyimide resin (A) used in the present invention is preferably 98% by weight or less of the reaction system, and preferably 40 to 90% by weight. More preferred.
本発明のポリイミド樹脂には、更に、熱硬化性樹脂成分を添加することができる。具体的には、例えば、エポキシ樹脂、イソシアネート化合物、シリケート、およびアルコキシシラン化合物等が挙げられる。 A thermosetting resin component can be further added to the polyimide resin of the present invention. Specifically, an epoxy resin, an isocyanate compound, a silicate, an alkoxysilane compound, etc. are mentioned, for example.
前記エポキシ樹脂は分子内に2個以上のエポキシ基を有していることが好ましい。こうしたエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;フェノールノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型ノボラック等のノボラック型エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエンと各種フェノール類と反応させて得られる各種ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂のエポキシ化物;2,2′,6,6′−テトラメチルビフェノールのエポキシ化物等のビフェニル型エポキシ樹脂;ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂;フルオレン骨格を有するエポキシ樹脂等の芳香族系エポキシ樹脂やこれら芳香族系エポキシ樹脂の水素添加物;ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル等の脂肪族エポキシ樹脂;3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビス−(3,4−エポキヒシクロヘキシル)アジペート等の脂環式エポキシ樹脂;トリグリシジルイソシアヌレート等のごときヘテロ環含有エポキシ樹脂等が挙げられる。中でも、芳香族系エポキシ樹脂が、硬化塗膜の機会物性に優れる熱硬化性ポリイミド樹脂組成物が得られることから好ましく、中でもノボラック型エポキシ樹脂がより好ましい。 The epoxy resin preferably has two or more epoxy groups in the molecule. Examples of such epoxy resins include bisphenol type epoxy resins such as bisphenol A type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, and bisphenol F type epoxy resin; novolak types such as phenol novolac epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, and bisphenol type novolak. Epoxy resins; epoxidized products of various dicyclopentadiene-modified phenol resins obtained by reacting dicyclopentadiene with various phenols; biphenyl type epoxy resins such as epoxidized products of 2,2 ', 6,6'-tetramethylbiphenol; Epoxy resin having naphthalene skeleton; aromatic epoxy resin such as epoxy resin having fluorene skeleton and hydrogenated product of these aromatic epoxy resins; neopentyl glycol diglycidyl Aliphatic epoxy resins such as ether and 1,6-hexanediol diglycidyl ether; fats such as 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate and bis- (3,4-epoxycyclohexyl) adipate Cyclic epoxy resins; and heterocyclic ring-containing epoxy resins such as triglycidyl isocyanurate. Among these, an aromatic epoxy resin is preferable because a thermosetting polyimide resin composition excellent in opportunity physical properties of a cured coating film is obtained, and a novolac type epoxy resin is more preferable.
前記ポリイミド樹脂(A)とエポキシ樹脂(D)との配合量は、樹脂分の重量比として(A)/(D)が1/100から50/1の割合で使用することができ、さらに好ましくは、1/10から20/1である。 The blending amount of the polyimide resin (A) and the epoxy resin (D) can be used in a ratio of (A) / (D) of 1/100 to 50/1 as a weight ratio of the resin, and more preferably. Is from 1/10 to 20/1.
前記イソシアネート化合物としては、例えば、芳香族系のイソシアネート化合物、脂肪族系のイソシアネート化合物および脂環族系のイソシアネート化合物等が使用できる。好ましくは、1分子中に2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物が好ましい。また、ブロックイソシアネート化合物も使用可能である。 Examples of the isocyanate compound include aromatic isocyanate compounds, aliphatic isocyanate compounds, and alicyclic isocyanate compounds. Preferably, a polyisocyanate compound having two or more isocyanate groups in one molecule is preferable. A blocked isocyanate compound can also be used.
上述のアルキルアルコキシシランとしては、例えば、アルキルトリアルコキシシラン、ジアルキルジアルコキシシラン等が挙げられる。 Examples of the alkylalkoxysilane include alkyltrialkoxysilane and dialkyldialkoxysilane.
前記アルキルトリアルコキシシランとしては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、エチルトリブトキシシラン、フェニルトリメトキシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリプロポキシシラン、フェニルトリブトキシシラン等が挙げられる。 Examples of the alkyltrialkoxysilane include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltripropoxysilane, methyltributoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltripropoxysilane, ethyltributoxysilane, Examples thereof include phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltripropoxysilane, and phenyltributoxysilane.
前記ジアルキルジアルコキシシランとしては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジメチルジブトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジプロポキシシラン、ジエチルジブトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジフェニルジプロポキシシラン、ジフェニルジブトキシシラン、メチルエチルジメトキシシラン、メチルエチルジエトキシシラン、メチルエチルジプロポキシシラン、メチルエチルジブトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、メチルフェニルジエトキシシラン、メチルフェニルジプロポキシシラン、メチルフェニルジブトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリエチルメトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルエトキシシラン等が挙げられる。 Examples of the dialkyl dialkoxysilane include dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethyldipropoxysilane, dimethyldibutoxysilane, diethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, diethyldipropoxysilane, diethyldibutoxysilane, and diphenyldimethoxy. Silane, diphenyldiethoxysilane, diphenyldipropoxysilane, diphenyldibutoxysilane, methylethyldimethoxysilane, methylethyldiethoxysilane, methylethyldipropoxysilane, methylethyldibutoxysilane, methylphenyldimethoxysilane, methylphenyldiethoxysilane , Methylphenyldipropoxysilane, methylphenyldibutoxysilane, trimethylmethoxysilane, trimethyl ether Kishishiran, triethyl silane, triethyl silane, triphenyl methoxy silane, triphenyl ethoxy silane, and the like.
また、アルキルアルコキシシランの縮合物も使用かのうであり例えば、前記したアルキルトリアルコキシシランの縮合物や、ジアルキルジアルコキシシランの縮合物等が挙げられる。 In addition, condensates of alkylalkoxysilanes are also used, and examples thereof include the above-mentioned alkyltrialkoxysilane condensates and dialkyldialkoxysilane condensates.
さらに本発明の樹脂にはポリエステル、フェノキシ樹脂、PPS樹脂、PPE樹脂、ポリアリレーン樹脂等のバインダー樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アルコキシシラン系硬化剤、多塩基酸無水物、シアネート化合物等の硬化剤あるいは反応性化合物やメラミン、ジシアンジアミド、グアナミンやその誘導体、イミダゾール類、アミン類、水酸基を1個有するフェノール類、有機フォスフィン類、ホスホニュウム塩類、4級アンモニュウム塩類、光カチオン触媒等の硬化触媒や硬化促進剤、さらにフィラー、その他の添加剤として消泡材、レベリング剤、スリップ剤、ぬれ改良剤、沈降防止剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等添加することも可能である。 Further, the resin of the present invention includes polyester, phenoxy resin, PPS resin, PPE resin, polyarylene resin and other binder resins, phenolic resin, melamine resin, alkoxysilane-based curing agent, polybasic acid anhydride, cyanate compound and other curing agents, Reactive compounds, melamine, dicyandiamide, guanamine and derivatives thereof, imidazoles, amines, phenols having one hydroxyl group, organic phosphines, phosphonium salts, quaternary ammonium salts, photocationic catalysts, and other curing catalysts and accelerators Further, as a filler and other additives, an antifoaming material, a leveling agent, a slip agent, a wetting improver, an anti-settling agent, a flame retardant, an antioxidant, an ultraviolet absorber and the like can be added.
また、本発明の樹脂組成物は、更に必要に応じて、種々の充填材、有機顔料、無機顔料、体質顔料、防錆剤等を添加することができる。これらは単独でも2種以上を併用してもよい。 Moreover, the resin composition of this invention can add a various filler, an organic pigment, an inorganic pigment, an extender, a rust preventive agent, etc. further as needed. These may be used alone or in combination of two or more.
前記充填材としては、例えば、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、酸化けい素酸粉、微粒状酸化けい素、シリカ、タルク、クレー、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルムニウム、雲母、アルミナ等が挙げられる。
充填材としては、各種粒子径のものが使用かのうであり、本樹脂やその組成物の物性を阻害しない程度に添加することが可能である。 かかる適正な量としては、重量で5〜80%程度の範囲であり、好ましくは均一に分散してから使用することが好ましい。分散方法としては、公知のロールによる分散やビーズミル、高速分散等により行うことが可能であり、粒子表面を予め分散処理剤で表面改質しても良い。
Examples of the filler include barium sulfate, barium titanate, silicon oxide powder, finely divided silicon oxide, silica, talc, clay, magnesium carbonate, calcium carbonate, aluminum oxide, aluminum hydroxide, mica, and alumina. Is mentioned.
As the filler, those having various particle sizes are used, and it is possible to add the filler to such an extent that the physical properties of the resin and its composition are not impaired. Such an appropriate amount is in the range of about 5 to 80% by weight, and is preferably used after being uniformly dispersed. As a dispersion method, it is possible to carry out dispersion by a known roll, bead mill, high-speed dispersion or the like, and the surface of the particles may be modified in advance with a dispersion treatment agent.
前記有機顔料としては、アゾ顔料;フタロシアニン・ブルー、フタロシアニン・グリーンの如き銅フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料等が挙げられる。 Examples of the organic pigment include azo pigments; copper phthalocyanine pigments such as phthalocyanine blue and phthalocyanine green, and quinacridone pigments.
前記無機顔料としては、例えば、黄鉛、ジンククロメート、モリブデート・オレンジの如きクロム酸塩;紺青の如きフェロシアン化物、酸化チタン、亜鉛華、ベンガラ、酸化鉄;炭化クロムグリーンの如き金属酸化物、カドミウムイエロー、カドミウムレッド;硫化水銀の如き金属硫化物、セレン化物;硫酸鉛の如き硫酸塩;群青の如き珪酸塩;炭酸塩、コバルト・バイオレッド;マンガン紫の如き燐酸塩;アルミニウム粉、亜鉛末、真鍮粉、マグネシウム粉、鉄粉、銅粉、ニッケル粉の如き金属粉;カーボンブラック等が挙げられる。 Examples of the inorganic pigment include chromates such as chrome lead, zinc chromate and molybdate orange; ferrocyanides such as bitumen, titanium oxide, zinc white, bengara, iron oxide; metal oxides such as chromium carbide green, Cadmium yellow, cadmium red; metal sulfides such as mercury sulfide; selenides; sulfates such as lead sulfate; silicates such as ultramarine; carbonates, cobalt biored; phosphates such as manganese purple; aluminum powder, zinc dust Metal powders such as brass powder, magnesium powder, iron powder, copper powder and nickel powder; carbon black and the like.
また、その他の着色、防錆、体質顔料のいずれも使用することができる。これらは単独でも2種以上を併用してもよい。 In addition, any of other coloring, rust prevention, and extender pigments can be used. These may be used alone or in combination of two or more.
本発明の樹脂の処理方法は本発明の樹脂単独あるいはその組成物を調整し塗工や成形物とした後、100〜300℃で加熱することで乾燥あるいは硬化させることができる。 The resin treatment method of the present invention can be dried or cured by heating at 100 to 300 ° C. after preparing the resin of the present invention alone or its composition to form a coating or molding.
前記塗膜の形成方法で用いる基材は特に制限無く用いることができる。基材としては、例えば、プラスチック、金属、木材、ガラス、無機材、およびこれら複合材料等が挙げられる。 The substrate used in the method for forming the coating film can be used without any particular limitation. Examples of the substrate include plastic, metal, wood, glass, inorganic material, and composite materials thereof.
また、本発明の樹脂およびその組成物は、フレキシブル回路基板の製造用として好適な形態である、樹脂及びその組成物層(A層)及び支持体フィルム(B層)からなるフィルム(接着フィルム)の形態としても使用することができる。 In addition, the resin and the composition of the present invention are in a form suitable for the production of a flexible circuit board, and a film (adhesive film) comprising a resin and a composition layer (A layer) and a support film (B layer). It can also be used as a form.
接着フィルムは、種々の方法に従って、例えば、本発明の樹脂およびその組成物を有機溶剤に溶解した樹脂ワニスを調製し、支持体フィルムにこの樹脂ワニスを塗布し、加熱又は熱風吹きつけ等により有機溶剤を乾燥させて樹脂組成物層を形成させることにより製造することができる。 The adhesive film is prepared according to various methods, for example, by preparing a resin varnish obtained by dissolving the resin of the present invention and its composition in an organic solvent, applying the resin varnish to a support film, and heating or blowing hot air to the organic film. It can manufacture by drying a solvent and forming a resin composition layer.
支持体フィルム(B層)は、接着フィルムを製造する際の支持体となるものであり、フレキシブル回路基板の製造において、最終的には剥離または除去されるものである。支持体フィルムとしては、例えば、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート(以下、「PET」と略称することがある。)、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、更には離型紙や銅箔等の金属箔などを挙げることができる。なお、銅箔を支持体フィルムとして使用する場合は、塩化第二鉄、塩化第二銅等のエッチング液でエッチングすることにより除去することができる。支持フィルムはマット(mat)処理、コロナ処理の他、離型処理を施してあってもよいが、剥離性を考慮すると離型処理が施されている方がより好ましい。支持フィルムの厚さは特に限定されないが、通常10〜150μmであり、好ましくは25〜50μmの範囲で用いられる。 The support film (B layer) serves as a support when the adhesive film is produced, and is finally peeled off or removed in the production of the flexible circuit board. Examples of the support film include polyolefins such as polyethylene and polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate (hereinafter sometimes abbreviated as “PET”), polyesters such as polyethylene naphthalate, polycarbonate, and release paper and copper foil. The metal foil etc. can be mentioned. In addition, when using copper foil as a support body film, it can remove by etching with etching liquid, such as ferric chloride and cupric chloride. The support film may be subjected to a release treatment in addition to a mat treatment and a corona treatment, but it is more preferable that the release treatment is performed in consideration of releasability. Although the thickness of a support film is not specifically limited, Usually, it is 10-150 micrometers, Preferably it is used in 25-50 micrometers.
ワニスを調製するための有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、カルビトールアセテート等の酢酸エステル類、セロソルブ、ブチルカルビトール等のカルビトール類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ガンマブチロラクトン等を挙げることができる。有機溶剤は2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Organic solvents for preparing the varnish include, for example, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, acetates such as ethyl acetate, butyl acetate, cellosolve acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, carbitol acetate, cellosolve, butyl Examples thereof include carbitols such as carbitol, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, and gamma butyrolactone. Two or more organic solvents may be used in combination.
乾燥条件は特に限定されないが、樹脂組成物中への有機溶剤の含有割合が通常5質量%以下、好ましくは3質量%以下となるように乾燥させる。具体的な乾燥条件は、樹脂組成物の硬化性やワニス中の有機溶媒量によっても異なるが、例えば30〜60質量%の有機溶剤を含むワニスにおいては、通常80〜120℃で3〜13分程度乾燥させることができる。当業者は、簡単な実験により適宜、好適な乾燥条件を設定することができる。 The drying conditions are not particularly limited, but the drying is performed so that the content of the organic solvent in the resin composition is usually 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less. The specific drying conditions vary depending on the curability of the resin composition and the amount of the organic solvent in the varnish. For example, in a varnish containing 30 to 60% by mass of an organic solvent, it is usually 3 to 13 minutes at 80 to 120 ° C. It can be dried to some extent. Those skilled in the art can appropriately set suitable drying conditions by simple experiments.
樹脂およびその組成物層(A層)の厚さは通常5〜500μmの範囲とすることができる。A層の厚さの好ましい範囲は接着フィルムの用途により異なり、ビルドアップ工法により多層フレキシブル回路基板の製造に用いる場合は、回路を形成する導体層の厚みが通常5〜70μmであるので、層間絶縁層に相当するA層の厚さは10〜100μmの範囲であるのが好ましい。 The thickness of the resin and its composition layer (A layer) can usually be in the range of 5 to 500 μm. The preferred range of the thickness of the A layer varies depending on the use of the adhesive film, and when used for manufacturing a multilayer flexible circuit board by the build-up method, the thickness of the conductor layer forming the circuit is usually 5 to 70 μm. The thickness of the A layer corresponding to the layer is preferably in the range of 10 to 100 μm.
A層は保護フィルムで保護されていてもよい。保護フィルムで保護することにより、樹脂組成物層表面へのゴミ等の付着やキズを防止することができる。保護フィルムはラミネートの際に剥離される。保護フィルムとしては支持フィルムと同様の材料を用いることができる。保護フィルムの厚さは特に限定されないが、好ましくは1〜40μmの範囲である。 The A layer may be protected with a protective film. By protecting with a protective film, it is possible to prevent dust and the like from being attached to the surface of the resin composition layer and scratches. The protective film is peeled off during lamination. As the protective film, the same material as the support film can be used. Although the thickness of a protective film is not specifically limited, Preferably it is the range of 1-40 micrometers.
本発明の接着フィルムは特に多層フレキシブル回路基板の製造に好適に使用することができる。以下に、多層フレキシブル回路基板を製造する方法について説明する。本発明の接着フィルムは真空ラミネーターにより好適にフレキシブル回路基板にラミネートすることができる。ここで使用するフレキシブル回路基板は、主として、ポリエステル基板、ポリイミド基板、ポリアミドイミド基板、液晶ポリマー基板等の基板の片面又は両面にパターン加工された導体層(回路)はもちろん、回路と絶縁層が交互に層形成され、片面又は両面が回路形成されている多層フレキシブル回路基板を更に多層化するために使用することもできる。なお回路表面は過酸化水素/硫酸、メックエッチボンド(メック(株)社製)等の表面処理剤により予め粗化処理が施されていた方が絶縁層の回路基板への密着性の観点から好ましい。 Especially the adhesive film of this invention can be used conveniently for manufacture of a multilayer flexible circuit board. Below, the method to manufacture a multilayer flexible circuit board is demonstrated. The adhesive film of the present invention can be suitably laminated on a flexible circuit board with a vacuum laminator. The flexible circuit board used here is mainly composed of a conductive layer (circuit) patterned on one or both sides of a substrate such as a polyester substrate, a polyimide substrate, a polyamideimide substrate, or a liquid crystal polymer substrate, as well as alternating circuits and insulating layers. It is also possible to use a multilayer flexible circuit board that is layered and has a circuit formed on one or both sides for further multilayering. In addition, from the viewpoint of adhesion of the insulating layer to the circuit board, the surface of the circuit should have been previously roughened with a surface treatment agent such as hydrogen peroxide / sulfuric acid or MEC Etch Bond (MEC Co., Ltd.). preferable.
市販されている真空ラミネーターとしては、例えば、ニチゴー・モートン(株)製 バキュームアップリケーター、(株)名機製作所製 真空加圧式ラミネーター、日立テクノエンジニアリング(株)製 ロール式ドライコータ、日立エーアイーシー(株)製真空ラミネーター等を挙げることができる。 Commercially available vacuum laminators include, for example, a vacuum applicator manufactured by Nichigo Morton, a vacuum pressurizing laminator manufactured by Meiki Seisakusho, a roll dry coater manufactured by Hitachi Techno Engineering Co., Ltd., Hitachi AIC ( A vacuum laminator manufactured by Co., Ltd. can be mentioned.
ラミネートにおいて、接着フィルムが保護フィルムを有している場合には該保護フィルムを除去した後、接着フィルムを加圧及び加熱しながら回路基板に圧着する。ラミネートの条件は、接着フィルム及び回路基板を必要によりプレヒートし、圧着温度を好ましくは70〜140℃、圧着圧力を好ましくは1〜11kgf/cm2とし、空気圧20mmHg以下の減圧下でラミネートするのが好ましい。また、ラミネートの方法はバッチ式であってもロールでの連続式であってもよい。 In the lamination, when the adhesive film has a protective film, the protective film is removed, and then the adhesive film is pressure-bonded to the circuit board while being pressurized and heated. The laminating conditions include pre-heating the adhesive film and the circuit board as required, laminating at a pressure of preferably 70 to 140 ° C., a pressure of pressure of preferably 1 to 11 kgf / cm 2 and laminating under a reduced pressure of an air pressure of 20 mmHg or less. preferable. The laminating method may be a batch method or a continuous method using a roll.
接着フィルムを回路基板にラミネートした後、室温付近に冷却し支持体フィルムを剥離する。次いで、回路基板にラミネートされた熱硬化性ポリイミド樹脂組成物を加熱硬化させる。加熱硬化の条件は通常150℃〜220℃で20分〜180分の範囲で選択され、より好ましくは160℃〜200℃で30〜120分の範囲で選択される。なお支持体フィルムが離型処理やシリコン等の剥離層を有する場合は、熱硬化性ポリイミド樹脂組成物の加熱硬化後あるいは加熱硬化及び穴開け後に支持体フィルムを剥離することもできる。 After laminating the adhesive film on the circuit board, it is cooled to around room temperature and the support film is peeled off. Next, the thermosetting polyimide resin composition laminated on the circuit board is cured by heating. The conditions for heat curing are usually selected in the range of 150 to 220 ° C. for 20 to 180 minutes, more preferably in the range of 160 to 200 ° C. for 30 to 120 minutes. In addition, when a support body film has a peeling process or peeling layers, such as a silicon | silicone, a support body film can also be peeled after heat-hardening of a thermosetting polyimide resin composition, or after heat-hardening and punching.
熱硬化性ポリイミド樹脂組成物の硬化物である絶縁層が形成された後、必要に応じて回路基板にドリル、レーザー、プラズマ、又はこれらの組み合わせ等の方法により穴開けを行いビアホールやスルーホールを形成してもよい。特に炭酸ガスレーザーやYAGレーザー等のレーザーによる穴開けが一般的に用いられる。 After the insulating layer, which is a cured product of the thermosetting polyimide resin composition, is formed, the circuit board is drilled by a method such as drilling, laser, plasma, or a combination thereof to form via holes and through holes as necessary. It may be formed. In particular, drilling with a laser such as a carbon dioxide laser or a YAG laser is generally used.
次いで絶縁層(熱硬化性ポリイミド樹脂組成物の硬化物)の表面処理を行う。表面処理はデスミアプロセスで用いられる方法を採用することができ、デスミアプロセスを兼ねた形で行うことができる。デスミアプロセスに用いられる薬品としては酸化剤が一般的である。酸化剤としては、例えば、過マンガン酸塩(過マンガン酸カリウム、過マンガン酸ナトリウム等)、重クロム酸塩、オゾン、過酸化水素/硫酸、硝酸等が挙げられる。好ましくはビルドアップ工法による多層プリント配線板の製造における絶縁層の粗化に汎用されている酸化剤である、アルカリ性過マンガン酸溶液(例えば過マンガン酸カリウム、過マンガン酸ナトリウムの水酸化ナトリウム水溶液)を用いて処理を行うのが好ましい。酸化剤で処理する前に、膨潤剤による処理を行うこともできる。また酸化剤による処理の後は、通常、還元剤による中和処理が行われる。 Next, surface treatment of the insulating layer (cured product of the thermosetting polyimide resin composition) is performed. The surface treatment can employ a method used in a desmear process, and can be performed in a form that also serves as a desmear process. As a chemical used in the desmear process, an oxidizing agent is generally used. Examples of the oxidizing agent include permanganate (potassium permanganate, sodium permanganate, etc.), dichromate, ozone, hydrogen peroxide / sulfuric acid, nitric acid, and the like. Preferably, an alkaline permanganate solution (for example, potassium permanganate, sodium hydroxide aqueous solution of sodium permanganate), which is an oxidizer widely used for roughening the insulating layer in the production of multilayer printed wiring boards by the build-up method. It is preferable to carry out the treatment using A treatment with a swelling agent can also be performed before the treatment with the oxidizing agent. Further, after the treatment with an oxidizing agent, neutralization treatment with a reducing agent is usually performed.
表面処理を行った後、絶縁層表面にメッキにより導体層を形成する。導体層形成は無電解メッキと電解メッキを組み合わせた方法で実施することができる。また導体層とは逆パターンのメッキレジストを形成し、無電解メッキのみで導体層を形成することもできる。導体層形成後、150〜200℃で20〜90分アニール(anneal)処理することにより、導体層のピール強度をさらに向上、安定化させることができる。 After the surface treatment, a conductor layer is formed by plating on the surface of the insulating layer. The conductor layer can be formed by a method combining electroless plating and electrolytic plating. Alternatively, a plating resist having a pattern opposite to that of the conductor layer can be formed, and the conductor layer can be formed only by electroless plating. After the conductor layer is formed, the peel strength of the conductor layer can be further improved and stabilized by annealing at 150 to 200 ° C. for 20 to 90 minutes.
導体層をパターン加工し回路形成する方法としては、例えば当業者に公知のサブトラクティブ法、セミアディディブ法などを用いることができる。サブトラクティブ法の場合、無電解銅メッキ層の厚みは0.1乃至3μm、好ましくは0.3乃至2μmである。その上に電気メッキ層(パネルメッキ層)を3乃至35μm、好ましくは5乃至20μmの厚みで形成した後、エッチングレジストを形成し、塩化第二鉄、塩化第二銅等のエッチング液でエッチングすることにより導体パターンを形成した後、エッチングレジストを剥離することにより、回路基板を得ることが出来る。また、セミアディティブ法の場合には、無電解銅メッキ層の厚みを0.1乃至3μm、好ましくは0.3乃至2μmで無電解銅メッキ層を形成後、パターンレジストを形成し、次いで電気銅メッキ後に剥離することにより、回路基板を得ることができる。 As a method for forming a circuit by patterning the conductor layer, for example, a subtractive method or a semi-additive method known to those skilled in the art can be used. In the case of the subtractive method, the thickness of the electroless copper plating layer is 0.1 to 3 μm, preferably 0.3 to 2 μm. An electroplating layer (panel plating layer) is formed thereon with a thickness of 3 to 35 μm, preferably 5 to 20 μm, an etching resist is formed, and etching is performed with an etching solution such as ferric chloride or cupric chloride. After forming a conductor pattern by this, a circuit board can be obtained by peeling an etching resist. In the case of the semi-additive method, after forming the electroless copper plating layer with an electroless copper plating layer thickness of 0.1 to 3 μm, preferably 0.3 to 2 μm, a pattern resist is formed, and then the electrolytic copper A circuit board can be obtained by peeling after plating.
支持体フィルムを耐熱樹脂層(耐熱樹脂フィルム)で置き換えた形態のフィルム、すなわち、ポリイミド樹脂およびその組成物層(A層)及び耐熱樹脂層(C層)からなるフィルムは、フレキシブル回路基板用のベースフィルムとして使用できる。また樹脂およびその組成物層(A層)、耐熱樹脂層(C層)及び銅箔(D層)からなるフィルムも同様にフレキシブル回路基板のベースフィルムとして使用できる。この場合ベースフィルムはA層、C層、D層の順の層構成を有する。以上のようなベースフィルムでは、耐熱樹脂層は剥離されずに、フレキシブル回路基板の一部を構成することとなる。 A film in which the support film is replaced with a heat-resistant resin layer (heat-resistant resin film), that is, a film composed of a polyimide resin and its composition layer (A layer) and a heat-resistant resin layer (C layer) is used for a flexible circuit board. Can be used as a base film. A film made of a resin and its composition layer (A layer), a heat resistant resin layer (C layer) and a copper foil (D layer) can also be used as a base film of a flexible circuit board. In this case, the base film has a layer structure in the order of A layer, C layer, and D layer. In the base film as described above, the heat-resistant resin layer is not peeled off and constitutes a part of the flexible circuit board.
本発明の樹脂組成物の硬化物からなる絶縁層(A'層)が耐熱樹脂層(C層)上に形成されたフィルムは片面フレキシブル回路基板用のベースフィルムとして使用できる。また、A'層、C層及びA'層の順の層構成を有するフィルム、及びA'層、C層及び銅箔(D層)からなり、A'層、C層及びD層の順の層構成を有するフィルムも同様に両面フレキシブル回路基板用のベースフィルムとして使用できる。 A film in which an insulating layer (A ′ layer) made of a cured product of the resin composition of the present invention is formed on a heat-resistant resin layer (C layer) can be used as a base film for a single-sided flexible circuit board. Moreover, it consists of the film which has a layer structure of the order of A 'layer, C layer, and A' layer, and A 'layer, C layer, and copper foil (D layer), A' layer, the order of C layer, and D layer Similarly, a film having a layer structure can be used as a base film for a double-sided flexible circuit board.
耐熱樹脂層に用いられる耐熱樹脂は、ポリイミド樹脂、アラミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、液晶ポリマーなどを挙げることができる。特に、ポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂が好ましい。またフレキシブル回路基板に用いる特性上、破断強度が100MPa以上、破断伸度が5%以上、20〜150℃間の熱膨張係数が40ppm以下、およびガラス転移温度が200℃以上又は分解温度が300℃以上である耐熱樹脂を用いるのが好ましい。 Examples of the heat-resistant resin used for the heat-resistant resin layer include a polyimide resin, an aramid resin, a polyamideimide resin, and a liquid crystal polymer. In particular, a polyimide resin and a polyamideimide resin are preferable. Moreover, on the characteristic used for a flexible circuit board, the breaking strength is 100 MPa or more, the breaking elongation is 5% or more, the thermal expansion coefficient between 20 and 150 ° C. is 40 ppm or less, and the glass transition temperature is 200 ° C. or more or the decomposition temperature is 300 ° C. It is preferable to use the above heat resistant resin.
このような特性を満たす耐熱樹脂としては、フィルム状で市販されている耐熱樹脂を好適に用いることができ、例えば、宇部興産(株)製ポリイミドフィルム「ユーピ レックス−S」、東レ・デュポン(株)製ポリイミドフィルム「カプトン」、鐘淵化学工業(株)製ポリイミドフィルム「アピカル」、帝人アドバンストフィルム(株)製「アラミカ」、(株)クラレ製液晶ポリマーフィルム「ベクスター」、住友ベークライト(株)製ポリエーテルエーテルケトンフィルム「スミライトFS−1100C」等が知られている。 As the heat-resistant resin satisfying such characteristics, a heat-resistant resin that is commercially available in the form of a film can be suitably used. For example, a polyimide film “Upilex-S” manufactured by Ube Industries, Ltd., Toray DuPont Co., Ltd. ) Polyimide film "Kapton", Kaneka Chemical Co., Ltd. polyimide film "Apical", Teijin Advanced Films Ltd. "Aramika", Kuraray Co., Ltd. liquid crystal polymer film "Bexstar", Sumitomo Bakelite Co., Ltd. A polyether ether ketone film “Sumilite FS-1100C” and the like are known.
耐熱樹脂層の厚さは、通常2〜150μmであり、好ましくは10〜50μmの範囲とするのがよい。耐熱樹脂層(C層)は表面処理を施したものを用いてもよい。表面処理としては、マット(mat)処理、コロナ放電処理、プラズマ処理等の乾式処理、溶剤処理、酸処理、アルカリ処理等の化学処理、サンドブラスト処理、機械研磨処理などが挙げられる。特にA層との密着性の観点から、プラズマ処理が施されているのが好ましい。 The thickness of the heat-resistant resin layer is usually 2 to 150 μm, preferably 10 to 50 μm. As the heat-resistant resin layer (C layer), a surface-treated layer may be used. Examples of the surface treatment include dry treatment such as mat treatment, corona discharge treatment and plasma treatment, chemical treatment such as solvent treatment, acid treatment and alkali treatment, sand blast treatment and mechanical polishing treatment. In particular, from the viewpoint of adhesion to the A layer, it is preferable that plasma treatment is performed.
絶縁層(A')と耐熱樹脂層(C)からなる片面フレキシブル回路基板用のベースフィルムは以下のようにして製造することができる。まず、前述した接着フィルムと同様に、本発明の樹脂組成物を有機溶剤に溶解した樹脂ワニスを調製し、耐熱樹脂フィルム上にこの樹脂ワニスを塗布し、加熱又は熱風吹きつけ等により有機溶剤を乾燥させて熱硬化性ポリイミド樹脂組成物層を形成させる。有機溶剤、乾燥条件等の条件は前記接着フィルムの場合と同様である。樹脂組成物層の厚さは5〜15μmの範囲とするのが好ましい 。 A base film for a single-sided flexible circuit board composed of an insulating layer (A ′) and a heat-resistant resin layer (C) can be produced as follows. First, similarly to the adhesive film described above, a resin varnish prepared by dissolving the resin composition of the present invention in an organic solvent is prepared, this resin varnish is applied on a heat-resistant resin film, and the organic solvent is removed by heating or hot air blowing. It is made to dry and a thermosetting polyimide resin composition layer is formed. Conditions such as the organic solvent and drying conditions are the same as those for the adhesive film. The thickness of the resin composition layer is preferably in the range of 5 to 15 μm.
次に樹脂組成物層を加熱乾燥させ、熱硬化性ポリイミド樹脂組成物の絶縁層を形成させる。加熱硬化の条件は通常150℃〜220℃で20分〜180分の範囲で選択され、より好ましくは160℃〜200℃で30〜120分の範囲で選択される。 Next, the resin composition layer is heated and dried to form an insulating layer of the thermosetting polyimide resin composition. The conditions for heat curing are usually selected in the range of 150 to 220 ° C. for 20 to 180 minutes, more preferably in the range of 160 to 200 ° C. for 30 to 120 minutes.
絶縁層(A'層)、耐熱樹脂層(C)層及び銅箔(D層)の3層からなる両面フレキシブル回路基板用フィルムのベースフィルムの製造は、耐熱樹脂層(C層)と銅箔(D層)よりなる銅張積層フィルム上に樹脂組成物を層形成し、上記と同様にして製造すればよい。銅張積層フィルムとしては、キャスト法2層CCL(Copper-clad laminate)、スパッタ法2層CCL、ラミネート法2層CCL、3層CCLなどが挙げられる。銅箔の厚さは12μm、18μmのものが好適に使用される。 The production of a base film of a double-sided flexible circuit board film comprising three layers of an insulating layer (A ′ layer), a heat resistant resin layer (C) layer and a copper foil (D layer) A resin composition may be formed on a copper-clad laminated film made of (D layer) and manufactured in the same manner as described above. Examples of the copper clad laminated film include a cast method two-layer CCL (Copper-clad laminate), a sputtering method two-layer CCL, a laminate method two-layer CCL, and a three-layer CCL. The thickness of the copper foil is preferably 12 μm or 18 μm.
市販されている2層CCLとしては、エスパネックスSC(新日鐵化学社製)、ネオフレックスI<CM>、ネオフレックスI<LM>(三井化学社製)、S'PERFLEX(住友金属鉱山社製)等が挙げられ、また市販されている3層CCLとしては、ニカフレックスF−50VC1(ニッカン工業社製)等が挙げられる。 Commercially available two-layer CCL includes Espanex SC (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), Neoprex I <CM>, Neoprex I <LM> (Mitsui Chemicals), S'PERFLEX (Sumitomo Metal Mining Co., Ltd.) Nikaflex F-50VC1 (manufactured by Nikkan Kogyo Co., Ltd.) and the like are mentioned as the commercially available three-layer CCL.
絶縁層(A'層)、耐熱樹脂層(C層)及び絶縁層(A'層)の3層からなる両面フレキシブル回路基板用フィルムのベースフィルムの製造は以下のようにして行うことができる。まず前述した接着フィルムと同様に、本発明の樹脂組成物を有機溶剤に溶解した樹脂ワニスを調製し、支持体フィルム上にこの樹脂ワニスを塗布し、加熱又は熱風吹きつけ等により有機溶剤を乾燥させて樹脂組成物層を形成させる。有機溶剤、乾燥条件等の条件は前記接着フィルムの場合と同様である。樹脂組成物層の厚さは5〜15μmの範囲とするのが好ましい。 The production of a base film of a double-sided flexible circuit board film comprising three layers of an insulating layer (A ′ layer), a heat resistant resin layer (C layer) and an insulating layer (A ′ layer) can be carried out as follows. First, in the same manner as the adhesive film described above, a resin varnish prepared by dissolving the resin composition of the present invention in an organic solvent is prepared, this resin varnish is applied on a support film, and the organic solvent is dried by heating or hot air blowing. To form a resin composition layer. Conditions such as the organic solvent and drying conditions are the same as those for the adhesive film. The thickness of the resin composition layer is preferably in the range of 5 to 15 μm.
次に、この接着フィルムを耐熱樹脂フィルムの両面にラミネートする。ラミネートの条件は前記と同様である。また耐熱フィルムの片面に予め樹脂組成物層が設けられていれば、ラミネートは片面のみでよい。次に樹脂組成物層を加熱硬化させ、樹脂組成物の層である絶縁層を形成させる。加熱硬化の条件は通常150℃〜220℃で20分〜180分の範囲で選択され、より好ましくは160℃〜200℃で30〜120分の範囲で選択される。 Next, this adhesive film is laminated on both surfaces of the heat resistant resin film. Lamination conditions are the same as described above. Moreover, if the resin composition layer is previously provided on one side of the heat-resistant film, the lamination may be only on one side. Next, the resin composition layer is cured by heating to form an insulating layer that is a layer of the resin composition. The conditions for heat curing are usually selected in the range of 150 to 220 ° C. for 20 to 180 minutes, more preferably in the range of 160 to 200 ° C. for 30 to 120 minutes.
フレキシブル回路基板用のベースフィルムからフレキシブル回路基板を製造する方法について説明する。A'層、C層及びA'層からなるベースフィルムの場合は、まず加熱硬化後、回路基板にドリル、レーザー、プラズマ等の方法により穴開けし、両面の導通のためのスルーホールを形成する。A'層、C層及びD層からなるベースフィルムの場合は、同様の方法により穴開けし、ビアホールを形成する。特に炭酸ガスレーザーやYAGレーザー等のレーザーによる穴開けが一般的に用いられる。 A method for producing a flexible circuit board from the base film for the flexible circuit board will be described. In the case of a base film comprising an A ′ layer, a C layer, and an A ′ layer, first, after heat-curing, a circuit board is drilled by a method such as drilling, laser, or plasma to form a through hole for conduction on both sides. . In the case of a base film composed of an A ′ layer, a C layer, and a D layer, holes are formed by the same method to form via holes. In particular, drilling with a laser such as a carbon dioxide laser or a YAG laser is generally used.
次いで絶縁層(樹脂組成物の層)の表面処理を行う。表面処理については、前述した接着フィルムの場合と同様である。表面処理を行った後、絶縁層表面にメッキにより導体層を形成する。メッキによる導体層形成については、前述した接着フィルムの場合と同様である。導体層形成後、150〜200℃で20〜90分アニール処理することにより、導体層のピール強度をさらに向上、安定化させることができる。 Next, a surface treatment of the insulating layer (resin composition layer) is performed. About surface treatment, it is the same as that of the case of the adhesive film mentioned above. After the surface treatment, a conductor layer is formed by plating on the surface of the insulating layer. The formation of the conductor layer by plating is the same as in the case of the adhesive film described above. After the conductor layer is formed, the peel strength of the conductor layer can be further improved and stabilized by annealing at 150 to 200 ° C. for 20 to 90 minutes.
次に、導体層をパターン加工し回路形成しフレキシブル回路基板とする。A層、C層及びD層からなるベースフィルムを使用した場合は、D層である銅箔にも回路形成を行う。回路形成の方法としては、例えば当業者に公知のサブトラクティブ法、セミアディディブ法などを用いることができる。詳細は前述の接着フィルムの場合と同様である。 Next, the conductor layer is patterned to form a circuit to obtain a flexible circuit board. When a base film composed of an A layer, a C layer, and a D layer is used, a circuit is also formed on the copper foil that is the D layer. As a circuit formation method, for example, a subtractive method or a semi-additive method known to those skilled in the art can be used. Details are the same as in the case of the adhesive film described above.
このようにして得られた片面又は両面フレキシブル回路基板は、例えば、前述したように、本発明の接着フィルムを用いて多層化することで、多層フレキシブル回路基板を製造することができる。 The single-sided or double-sided flexible circuit board obtained in this way can be produced as a multilayer flexible circuit board by using the adhesive film of the present invention, for example, as described above.
また、本発明の樹脂組成物は半導体とサブストレート基板間の応力緩和層を形成するための材料としても有用である。例えば、前記と同様にして、本発明の樹脂組成物を用いて得られた接着フィルムによりサブストレート基板の最も上部の絶縁層の全部または一部を形成し、半導体を接続することにより、該樹脂組成物の硬化物を介して半導体とサブストレート基板が接着された半導体装置を製造することができる。この場合、接着フィルムの樹脂組成物層の厚みは10〜1000μmの範囲で適宜選択される。本発明の樹脂組成物はメッキにより導体層の形成が可能であり、サブストレート基板上に設けた応力緩和用の絶縁層上にも簡便にメッキにより導体層を形成し回路パターンを作製することも可能である。 The resin composition of the present invention is also useful as a material for forming a stress relaxation layer between a semiconductor and a substrate substrate. For example, in the same manner as described above, all or part of the uppermost insulating layer of the substrate substrate is formed by the adhesive film obtained by using the resin composition of the present invention, and the resin is connected by connecting the semiconductor. A semiconductor device in which a semiconductor and a substrate substrate are bonded via a cured product of the composition can be manufactured. In this case, the thickness of the resin composition layer of the adhesive film is appropriately selected within a range of 10 to 1000 μm. The resin composition of the present invention can form a conductor layer by plating, and a circuit pattern can also be produced by simply forming a conductor layer by plating on an insulating layer for stress relaxation provided on a substrate substrate. Is possible.
次に、本発明を実施例および比較例によりさらに具体的に説明する。以下において、部および「%」は特に断りのない限り、すべて「重量%」である。 Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. In the following, all parts and “%” are “% by weight” unless otherwise specified.
実施例1
攪拌装置、温度計およびコンデンサーを付けたフラスコに、GBL(ガンマブチロラクトン)1422.8gとMDI(ジフェニルメタンジイソシアネート)250g(1.0モル)とTMA(無水トリメリット酸)134.3(0.7モル)とTMA−H(シクロヘキサン−1,3,4−トリカルボン酸−3,4−無水物)59.4g(0.3モル)とを仕込み、攪拌を行いながら発熱に注意して80℃に昇温し、この温度で1時間かけて溶解、反応させ、更に2時間かけて160℃まで昇温した後、この温度で5時間反応させた。反応は炭酸ガスの発泡とともに進行し、系内は茶色の透明液体となった。 25℃での粘度が10Pa・sの樹脂固形分20%で溶液酸価が1.8(KOHmg/g)のポリイミド樹脂(A−1)の溶液(ポリイミド樹脂がγーブチロラクトンに溶解した樹脂組成物)を得た。尚、樹脂酸価〔1.8(KOHmg/g)〕より平均分子量12500と結論された。
Example 1
In a flask equipped with a stirrer, a thermometer and a condenser, 1422.8 g of GBL (gamma-butyrolactone), 250 g (1.0 mol) of MDI (diphenylmethane diisocyanate) and 134.3 (0.7 mol of trimellitic anhydride) were added. ) And 59.4 g (0.3 mol) of TMA-H (cyclohexane-1,3,4-tricarboxylic acid-3,4-anhydride), and the temperature was raised to 80 ° C. while stirring while taking care of heat generation. The mixture was heated, dissolved and reacted at this temperature for 1 hour, further heated to 160 ° C. over 2 hours, and then reacted at this temperature for 5 hours. The reaction proceeded with the foaming of carbon dioxide, and the system became a brown transparent liquid. A solution of a polyimide resin (A-1) having a resin solid content of 20% with a viscosity of 10 Pa · s at 25 ° C. and a solution acid value of 1.8 (KOHmg / g) (a resin composition in which the polyimide resin is dissolved in γ-butyrolactone) Product). It was concluded from the resin acid value [1.8 (KOHmg / g)] that the average molecular weight was 12500.
得られたポリイミド樹脂(A−1)の溶液をKBr板に塗装し、溶剤を揮発させた試料の赤外線吸収スペクトル(図1)を測定した結果、イソシアネート基の特性吸収である2270cm−1が完全に消滅し、725cm−1と1780cm−1と1720cm−1とにイミド環の特性吸収が確認された。また炭酸ガスの発生量は、フラスコ仕込み重量の変化で追跡し、88g(2モル)であった。これよりイソシアネート基の全量である2モルの全量がイミド結合およびアミド結合に変換していると結論される。さらにC13−NMR(図2)による分析を行った結果原料であるMDI:TMA:TMA−Hの組成比が52:35:15モル%である下記構造に代表されるポリイミド樹脂であることが確認された。 The obtained polyimide resin (A-1) solution was coated on a KBr plate and the infrared absorption spectrum (FIG. 1) of the sample in which the solvent was volatilized was measured. As a result, 2270 cm-1 which is the characteristic absorption of the isocyanate group was completely obtained. The characteristic absorption of the imide ring was confirmed at 725 cm −1, 1780 cm −1 and 1720 cm −1. The amount of carbon dioxide generated was 88 g (2 moles), which was monitored by the change in the weight charged to the flask. From this, it is concluded that the total amount of 2 moles, which is the total amount of isocyanate groups, has been converted to imide bonds and amide bonds. Furthermore, as a result of analysis by C13-NMR (FIG. 2), it was confirmed that the raw material was a polyimide resin represented by the following structure having a composition ratio of MDI: TMA: TMA-H of 52:35:15 mol%. It was done.
得られたポリイミド樹脂(A−1)の保存安定性、塗装作業性、塗膜造膜性、耐熱性、機械物性、電気特性及び寸法安定性を下記方法に従って評価した。その結果を第1表に示す。 The storage stability, coating workability, film-forming property, heat resistance, mechanical properties, electrical properties and dimensional stability of the obtained polyimide resin (A-1) were evaluated according to the following methods. The results are shown in Table 1.
(1)保存安定性
保存安定性試験は調製直後のポリイミド樹脂(A−1)の溶剤溶解性及び長期間静置後の溶剤溶解性を評価する事により行った。調製直後のポリイミド樹脂(A−1)をガンマブチロラクトンにて樹脂濃度を10%の溶液に調整し、これを蓋付ガラス瓶に25ml入れ、その外観を観察し、以下の評価基準にて評価した。これを調製直後のポリイミド樹脂(A−1)の溶剤溶解性とした。その後、ポリイミド樹脂(A−1)が入った蓋付ガラス瓶を25℃で7日間静置した後、その外観を観察し、以下の評価基準にて評価した。
(1) Storage stability The storage stability test was performed by evaluating the solvent solubility of the polyimide resin (A-1) immediately after preparation and the solvent solubility after standing for a long time. Immediately after preparation, the polyimide resin (A-1) was adjusted to a solution having a resin concentration of 10% with gamma butyrolactone, placed in a glass bottle with a lid, the appearance was observed, and the following evaluation criteria were used. This was defined as the solvent solubility of the polyimide resin (A-1) immediately after preparation. Thereafter, the lidded glass bottle containing the polyimide resin (A-1) was allowed to stand at 25 ° C. for 7 days, and then the appearance was observed and evaluated according to the following evaluation criteria.
○ :樹脂溶液が透明であり、流動性がある。
△ :流動性があるが濁りが発生する。
× :透明感が無く、流動性もない。
○: The resin solution is transparent and fluid.
Δ: Fluidity but turbidity occurs.
X: There is no transparency and fluidity.
(2)塗装作業性の評価
ポリイミド樹脂(A−1)をブリキ板に0.152ミルのアプリケーターで室温にて塗装した。塗装外観について以下の評価基準で評価した。尚、以下の実施例及び比較例において調製した樹脂溶液に固形分が混じっている時は樹脂溶液の温度を120℃まで上げて固形分を一度溶解させてから塗装した。
(2) Evaluation of coating workability Polyimide resin (A-1) was coated on a tin plate at room temperature with a 0.152 mil applicator. The appearance of the coating was evaluated according to the following evaluation criteria. In addition, when solid content was mixed in the resin solutions prepared in the following Examples and Comparative Examples, the temperature of the resin solution was raised to 120 ° C. and the solid content was once dissolved before coating.
○:透明で表面に光沢がありフラットな面である。
△:不透明であるがフラットな面である。
×:不透明で表面がフラットな面ではない。
○: Transparent, glossy and flat surface.
Δ: Opaque but flat surface.
X: Opaque and not a flat surface.
(3)塗膜造膜性の評価
ポリイミド樹脂(A−1)を乾燥後の膜厚が30μmになるようにブリキ板にアプリケーターにて塗布後、110℃で30分間乾燥させて試験片を作成した。この試験片を、25℃にて24時間放置し、塗膜外観を以下の評価基準で評価した。
(3) Evaluation of film-forming property After applying polyimide resin (A-1) to the tin plate with an applicator so that the film thickness after drying is 30 μm, it is dried at 110 ° C. for 30 minutes to prepare a test piece. did. This test piece was allowed to stand at 25 ° C. for 24 hours, and the appearance of the coating film was evaluated according to the following evaluation criteria.
○:塗膜にクラック等の異常は見られない。
△:塗膜に若干クラックが見られる。
×:塗膜全面にクラックが発生した。
○: No abnormalities such as cracks are observed in the coating film.
Δ: Some cracks are observed in the coating film.
X: Cracks occurred on the entire surface of the coating film.
(4)耐熱性の評価
ポリイミド樹脂(A−1)を硬化後の膜厚が30μmになるように銅泊がラミネートされたガラスエポキシ基板上に塗装し、200℃の乾燥機で60分間乾燥した後、室温まで冷却し試験片を作成した。この試験片を260℃の溶融ハンダ浴に30秒浸漬し、室温に冷却した。このハンダ浴の浸漬操作を合計3回行い、硬化塗膜の外観について以下の評価基準で評価した。
(4) Evaluation of heat resistance The polyimide resin (A-1) was coated on a glass epoxy substrate laminated with copper so that the film thickness after curing was 30 μm, and dried for 60 minutes with a 200 ° C. drier. Then, it cooled to room temperature and created the test piece. This test piece was immersed in a molten solder bath at 260 ° C. for 30 seconds and cooled to room temperature. This solder bath immersion operation was performed three times in total, and the appearance of the cured coating film was evaluated according to the following evaluation criteria.
○:塗膜に外観異常は見られない。
△:塗膜にフクレ、はがれ等異常が若干見られる。
×:塗膜全面にフクレ、はがれ等異常が見られる。
○: Appearance abnormality is not observed in the coating film.
Δ: Abnormalities such as swelling and peeling are slightly observed in the coating film.
X: Abnormalities such as swelling and peeling are observed on the entire surface of the coating film.
(5)機械物性の評価
機械物性は塗膜(フィルム)の引張試験を行い、弾性率と破断強度と破断伸度を求めることにより評価した。
<試験片の作製>
ポリイミド樹脂(A−1)を得られる塗膜の膜厚が30μmになるようにブリキ基板上に塗装した。次いで、この塗装板を50℃の乾燥機で30分間、100℃の乾燥機で30分間、200℃の乾燥機で60分間乾燥して塗膜(フィルム)を作成した。室温まで冷却した後、塗膜(フィルム)を所定の大きさに切り出し、基板から単離して測定用試料とした。
(5) Evaluation of mechanical properties Mechanical properties were evaluated by conducting a tensile test of a coating film (film) and obtaining elastic modulus, breaking strength and breaking elongation.
<Preparation of test piece>
It coated on the tinplate board | substrate so that the film thickness of the coating film which can obtain a polyimide resin (A-1) might be set to 30 micrometers. Next, this coated plate was dried with a dryer at 50 ° C. for 30 minutes, with a dryer at 100 ° C. for 30 minutes, and with a dryer at 200 ° C. for 60 minutes to form a coating film (film). After cooling to room temperature, the coating film (film) was cut into a predetermined size, isolated from the substrate, and used as a measurement sample.
<引張試験測定方法>
測定用試料を5枚作成し、下記の条件で引張試験を行い、弾性率と破断強度と破断伸度を求めた。弾性率の値が低いほど柔軟性に優れる塗膜であることを表す。破断伸度の値が高いほど柔軟性に優れる塗膜であることを表す。そして、破断強度の値が高いほど強靭な塗膜であることを表す。
測定機器:東洋ボールドウィン社製テンシロン
サンプル形状:10mm×70mm
チャック間:20mm
引張速度:10mm/min
測定雰囲気:22℃、45%RH
<Tensile test measurement method>
Five samples for measurement were prepared and subjected to a tensile test under the following conditions to determine the elastic modulus, breaking strength, and breaking elongation. It represents that it is a coating film which is excellent in a softness | flexibility, so that the value of an elasticity modulus is low. It represents that it is a coating film which is excellent in a softness | flexibility, so that the value of breaking elongation is high. And it shows that it is a tough coating film, so that the value of breaking strength is high.
Measuring instrument: Tensilon manufactured by Toyo Baldwin, Inc. Sample shape: 10 mm x 70 mm
Between chucks: 20 mm
Tensile speed: 10 mm / min
Measurement atmosphere: 22 ° C., 45% RH
(6)TGおよび線膨張係数の測定
<試験用試験片の作製>
ポリイミド樹脂(A−1)を硬化後の膜厚が50μmになるようにブリキ基板上に塗装し、70℃の乾燥機で20分間乾燥した後、200℃で1時間硬化させ冷却した後、剥離した硬化塗膜を幅5mm、長さ30mmに切り出し、測定用試料とした。
(6) Measurement of TG and linear expansion coefficient
<Preparation of test specimen>
The polyimide resin (A-1) was coated on a tin plate so that the film thickness after curing was 50 μm, dried for 20 minutes with a 70 ° C. dryer, then cured at 200 ° C. for 1 hour, cooled, and then peeled off. The cured coating film was cut into a width of 5 mm and a length of 30 mm to obtain a measurement sample.
<TG及び線膨張係数測定方法>
セイコー電子(株)製熱分析システムTMA−SS6000を用いて、試料長10mm、昇温速度10℃/分、荷重30mNの条件でTMA(Thermal Mechanical Analysis)法により測定した。なお、TGは、TMA測定での温度−寸法変化曲線からその変極点を求め、その温度をTGとした。さらに線膨張係数に使用した温度域は50〜60℃、及び110〜120℃での試料長の変位より求めた。TGが高いほど耐熱性に優れ線膨張係数が小さいほど寸法安定性に優れることを示す。
<TG and linear expansion coefficient measurement method>
Using a thermal analysis system TMA-SS6000 manufactured by Seiko Electronics Co., Ltd., measurement was performed by the TMA (Thermal Mechanical Analysis) method under the conditions of a sample length of 10 mm, a heating rate of 10 ° C./min, and a load of 30 mN. In addition, TG calculated | required the inflection point from the temperature-dimension change curve by TMA measurement, and made the temperature TG. Furthermore, the temperature range used for the linear expansion coefficient was determined from the displacement of the sample length at 50 to 60 ° C and 110 to 120 ° C. The higher the TG, the better the heat resistance, and the smaller the linear expansion coefficient, the better the dimensional stability.
実施例2
攪拌装置、温度計およびコンデンサーを付けたフラスコに、GBL 1420.5gとMDI 240g(0.96モル)とTMA 134.3(0.7モル)とTMA−H 39.6g(0.2モル)及びBTDA(ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物)32.2g(0.1モル)とを仕込み、攪拌を行いながら発熱に注意して2時間かけて170℃まで昇温した後、この温度で5時間反応させた。反応は炭酸ガスの発泡とともに進行し、系内は茶色の透明液体となった。25℃での粘度が8Pa・sの樹脂固形分20%で溶液酸価が2.48(KOHmg/g)のポリイミド樹脂(A−2)の溶液(ポリイミド樹脂がγーブチロラクトンに溶解した樹脂組成物)を得た。尚、樹脂溶液酸価〔2.48(KOHmg/g)〕より平均分子量は9050と結論される。
Example 2
In a flask equipped with a stirrer, a thermometer and a condenser, 1420.5 g of GBL, 240 g (0.96 mol) of MDI, 134.3 (0.7 mol) of TMA and 39.6 g (0.2 mol) of TMA-H And 32.2 g (0.1 mol) of BTDA (benzophenone tetracarboxylic acid anhydride) were added, and the temperature was raised to 170 ° C. over 2 hours with careful attention to heat generation while stirring, followed by reaction at this temperature for 5 hours. I let you. The reaction proceeded with the foaming of carbon dioxide, and the system became a brown transparent liquid. A solution of a polyimide resin (A-2) having a resin solid content of 20% with a viscosity of 8 Pa · s at 25 ° C. and a solution acid value of 2.48 (KOHmg / g) (resin composition in which the polyimide resin is dissolved in γ-butyrolactone) Product). In addition, it is concluded from the resin solution acid value [2.48 (KOHmg / g)] that the average molecular weight is 9050.
得られたポリイミド樹脂(A−2)の溶液をKBr板に塗装し、溶剤を揮発させた試料の赤外線吸収スペクトル(図3)を測定した結果、イソシアネート基の特性吸収である2270cm−1が完全に消滅し、725cm−1と1780cm−1と1720cm−1とにイミド環の特性吸収が確認された。また炭酸ガスの発生量は、フラスコ仕込み重量の変化で追跡し、84.5g(1.92モル)であった。これよりイソシアネート基の全量がイミド結合およびアミド結合に変換していると結論される。さらにC13−NMR(図4)による分析を行った結果原料であるMDI:TMA:BTDA:TMA−Hの組成比が50:35:5:10モル%である下記構造に代表されるポリイミド樹脂であることが確認された。 The obtained polyimide resin (A-2) solution was coated on a KBr plate and the infrared absorption spectrum (FIG. 3) of the sample in which the solvent was volatilized was measured. As a result, 2270 cm-1 which is the characteristic absorption of the isocyanate group was completely obtained. The characteristic absorption of the imide ring was confirmed at 725 cm −1, 1780 cm −1 and 1720 cm −1. The amount of carbon dioxide gas generated was 84.5 g (1.92 mol), which was monitored by the change in the weight charged to the flask. From this, it is concluded that the total amount of isocyanate groups is converted to imide bonds and amide bonds. Further, as a result of analysis by C13-NMR (FIG. 4), the composition ratio of MDI: TMA: BTDA: TMA-H which is a raw material is a polyimide resin represented by the following structure having a composition ratio of 50: 35: 5: 10 mol%. It was confirmed that there was.
得られたポリイミド樹脂(A−2)の溶液を用いた以外は実施例1と同様にしてポリイミド樹脂(A−2)を評価した。その結果を第1表に示す。 The polyimide resin (A-2) was evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained polyimide resin (A-2) solution was used. The results are shown in Table 1.
比較例1
攪拌装置、温度計およびコンデンサーを付けたフラスコに、GBL 337.8gとMDI 225g(0.9モル)とTMA 192(1モル)とを仕込み、攪拌を行いながら発熱に注意して2時間かけて160℃まで昇温した後、この温度で5時間反応させた。反応は炭酸ガスの発泡とともに進行し、系内は茶色の透明液体となった。25℃での粘度を測定しようとしたが、結晶化し粘度が測定できなかった。樹脂固形分は50%であった。これをポリイミド樹脂(a−1)の溶液(ポリイミド樹脂がγーブチロラクトンに溶解した樹脂組成物)と略記する。尚、樹脂溶液酸価〔16.6(KOHmg/g)〕より平均分子量は3400と結論される。
Comparative Example 1
A flask equipped with a stirrer, a thermometer and a condenser was charged with 337.8 g of GBL, 225 g of MDI (0.9 mol) and TMA 192 (1 mol). After heating up to 160 degreeC, it was made to react at this temperature for 5 hours. The reaction proceeded with the foaming of carbon dioxide, and the system became a brown transparent liquid. An attempt was made to measure the viscosity at 25 ° C., but crystallization occurred and the viscosity could not be measured. The resin solid content was 50%. This is abbreviated as a solution of polyimide resin (a-1) (resin composition in which polyimide resin is dissolved in γ-butyrolactone). The resin solution acid value [16.6 (KOHmg / g)] concludes that the average molecular weight is 3400.
得られたポリイミド樹脂(a−1)の溶液をKBr板に塗装し、溶剤を揮発させた試料の赤外線吸収スペクトルを測定した結果、イソシアネート基の特性吸収である2270cm−1が完全に消滅し、725cm−1と1780cm−1と1720cm−1とにイミド環の特性吸収が確認された。また炭酸ガスの発生量は、フラスコ仕込み重量の変化で追跡し、79.2g(1.8モル)であった。これよりイソシアネート基の全量である1.8モルの全量がイミド結合およびアミド結合に変換していると結論される。 As a result of coating the obtained polyimide resin (a-1) solution on a KBr plate and measuring the infrared absorption spectrum of the sample in which the solvent was volatilized, 2270 cm-1 which is the characteristic absorption of the isocyanate group completely disappeared, Characteristic absorption of the imide ring was confirmed at 725 cm −1, 1780 cm −1 and 1720 cm −1. The amount of carbon dioxide generated was 79.2 g (1.8 mol), which was monitored by the change in the weight charged to the flask. From this, it is concluded that the total amount of 1.8 moles, which is the total amount of isocyanate groups, is converted to imide bonds and amide bonds.
得られたポリイミド樹脂(a−1)の溶液を用いた以外は実施例1と同様にしてポリイミド樹脂(a−1)を評価した。その結果を第2表に示す。 The polyimide resin (a-1) was evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained polyimide resin (a-1) solution was used. The results are shown in Table 2.
比較例2
攪拌装置、温度計およびコンデンサーを付けたフラスコに、GBL 345.9gとMDI 237.5g(0.95モル)とTMA 192(1モル)とを仕込み、攪拌を行いながら発熱に注意して2時間かけて160℃まで昇温した後、この温度で5時間反応させた。反応は炭酸ガスの発泡とともに進行し、系内は茶色の透明液体となった。25℃での粘度を測定しようとしたが、結晶化し粘度が測定できなかった。樹脂固形分は50%であった。これをポリイミド樹脂(a−2)の溶液(ポリイミド樹脂がγーブチロラクトンに溶解した樹脂組成物)と略記する。尚、樹脂溶液酸価〔8.1(KOHmg/g)〕より平均分子量は6900と結論される。
Comparative Example 2
A flask equipped with a stirrer, a thermometer and a condenser was charged with 345.9 g of GBL, 237.5 g (0.95 mol) of MDI and 192 (1 mol) of TMA, and stirred for 2 hours while paying attention to heat generation. The temperature was raised to 160 ° C over a period of time, and the reaction was carried out at this temperature for 5 hours. The reaction proceeded with the foaming of carbon dioxide, and the system became a brown transparent liquid. An attempt was made to measure the viscosity at 25 ° C., but crystallization occurred and the viscosity could not be measured. The resin solid content was 50%. This is abbreviated as a solution of polyimide resin (a-2) (resin composition in which polyimide resin is dissolved in γ-butyrolactone). The resin solution acid value [8.1 (KOHmg / g)] concludes that the average molecular weight is 6900.
得られたポリイミド樹脂(a−2)の溶液をKBr板に塗装し、溶剤を揮発させた試料の赤外線吸収スペクトルを測定した結果、イソシアネート基の特性吸収である2270cm−1が完全に消滅し、725cm−1と1780cm−1と1720cm−1とにイミド環の特性吸収が確認された。また炭酸ガスの発生量は、フラスコ仕込み重量の変化で追跡し、83.6g(1.9モル)であった。これよりイソシアネート基の全量である1.9モルの全量がイミド結合およびアミド結合に変換していると結論される。 As a result of coating the obtained polyimide resin (a-2) solution on a KBr plate and measuring the infrared absorption spectrum of the sample in which the solvent was volatilized, 2270 cm-1 which is the characteristic absorption of the isocyanate group completely disappeared, Characteristic absorption of the imide ring was confirmed at 725 cm −1, 1780 cm −1 and 1720 cm −1. The amount of carbon dioxide generated was 83.6 g (1.9 mol), which was monitored by the change in the weight charged to the flask. From this, it is concluded that the total amount of 1.9 mol, which is the total amount of isocyanate groups, has been converted to imide bonds and amide bonds.
得られたポリイミド樹脂(a−2)の溶液を用いた以外は実施例1と同様にしてポリイミド樹脂(a−2)を評価した。その結果を第2表に示す。 The polyimide resin (a-2) was evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained polyimide resin (a-2) solution was used. The results are shown in Table 2.
比較例3
攪拌装置、温度計およびコンデンサーを付けたフラスコに、GBL 292.32gとMDI 190g(0.76モル)とTMA 130.56(0.68モル)及びBTDA 38.64g(0.12モル)とを仕込み、攪拌を行いながら発熱に注意して2時間かけて160℃まで昇温した後、この温度で5時間反応させた。反応は炭酸ガスの発泡とともに進行し、系内は茶色の透明液体から濁りを発生した。25℃での粘度を測定しようとしたが、結晶化し粘度が測定できなかった。樹脂固形分は50%であった。これをポリイミド樹脂(a−3)の溶液(ポリイミド樹脂がγーブチロラクトンに溶解しなかった樹脂組成物)と略記する。尚、樹脂溶液酸価〔7.7(KOHmg/g)〕より平均分子量は7300と結論される。
Comparative Example 3
GBL 292.32 g, MDI 190 g (0.76 mol), TMA 130.56 (0.68 mol) and BTDA 38.64 g (0.12 mol) were added to a flask equipped with a stirrer, a thermometer and a condenser. While charging and stirring, paying attention to heat generation, the temperature was raised to 160 ° C. over 2 hours, and then reacted at this temperature for 5 hours. The reaction proceeded with the foaming of carbon dioxide gas, and the system was turbid from a brown transparent liquid. An attempt was made to measure the viscosity at 25 ° C., but crystallization occurred and the viscosity could not be measured. The resin solid content was 50%. This is abbreviated as a solution of polyimide resin (a-3) (resin composition in which polyimide resin was not dissolved in γ-butyrolactone). From the resin solution acid value [7.7 (KOHmg / g)], it is concluded that the average molecular weight is 7300.
得られたポリイミド樹脂(a−3)の溶液をKBr板に塗装し、溶剤を揮発させた試料の赤外線吸収スペクトルを測定した結果、イソシアネート基の特性吸収である2270cm−1が完全に消滅し、725cm−1と1780cm−1と1720cm−1とにイミド環の特性吸収が確認された。また炭酸ガスの発生量は、フラスコ仕込み重量の変化で追跡し、66.88g(1.52モル)であった。これよりイソシアネート基の全量である1.52モルの全量がイミド結合およびアミド結合に変換していると結論される。 As a result of coating the obtained polyimide resin (a-3) solution on a KBr plate and measuring the infrared absorption spectrum of the sample in which the solvent was volatilized, 2270 cm-1 which is the characteristic absorption of the isocyanate group completely disappeared, Characteristic absorption of the imide ring was confirmed at 725 cm −1, 1780 cm −1 and 1720 cm −1. The amount of carbon dioxide generated was 66.88 g (1.52 mol), which was monitored by the change in the weight of the flask charged. From this, it is concluded that the total amount of 1.52 mol, which is the total amount of isocyanate groups, is converted to imide bonds and amide bonds.
得られたポリイミド樹脂(a−3)の溶液を用いた以外は実施例1と同様にしてポリイミド樹脂(a−3)を評価した。その結果を第2表に示す。 The polyimide resin (a-3) was evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained polyimide resin (a-3) solution was used. The results are shown in Table 2.
比較例4
攪拌装置、温度計、コンデンサーを付けたフラスコに、EDGA(エチルジグリコールアセテート) 4951gと、イソホロンジイソシアネートから誘導されるイソシアヌレート環を有するポリイソシアネート(イソシアネート基含有率18.2%、イソシアヌレート環含有トリイソシアネート含有率85%)2760g(イソシアネート基として12モル)と、ポリテールHA〔三菱化学(株)製の両末端に水酸基を有する水素添加液状ポリブタジエン、数平均分子量2,100、水酸基価51.2mgKOH/g〕2191g(水酸基として2モル)とを仕込み、攪拌を行いながら発熱に注意して80℃に昇温した。この温度で3時間ウレタン化反応を行った。次いで、さらにEDGA1536gとTMA 1536g(8モル)を仕込み、160℃まで昇温し4時間反応させて薄茶色のポリイミド樹脂(a−4)の溶液(ポリイミド樹脂がEDGAに溶解した樹脂組成物)を得た。樹脂固形分は48.2%であった。尚、樹脂溶液酸価〔38.1(KOHmg/g)〕であり、GPCより数平均分子量は5,900、重量平均分子量は24,000であった。
Comparative Example 4
In a flask equipped with a stirrer, thermometer and condenser, 4951 g of EDGA (ethyl diglycol acetate) and a polyisocyanate having an isocyanurate ring derived from isophorone diisocyanate (isocyanate group content: 18.2%, containing isocyanurate ring) Triisocyanate content 85%) 2760 g (12 moles as isocyanate group) and polytail HA [Mitsubishi Chemical Co., Ltd., hydrogenated liquid polybutadiene having hydroxyl groups at both ends, number average molecular weight 2,100, hydroxyl value 51.2 mgKOH / G] 2191 g (2 moles as a hydroxyl group) was charged, and the temperature was raised to 80 ° C. while stirring while paying attention to heat generation. The urethanization reaction was carried out at this temperature for 3 hours. Next, 1536 g of EDGA and 1536 g (8 mol) of EDGA were further added, and the temperature was raised to 160 ° C. and reacted for 4 hours to obtain a light brown polyimide resin (a-4) solution (resin composition in which the polyimide resin was dissolved in EDGA). Obtained. The resin solid content was 48.2%. In addition, it was resin solution acid value [38.1 (KOHmg / g)], and the number average molecular weight was 5,900 and the weight average molecular weight was 24,000 from GPC.
得られた比較対照用ポリイミド樹脂(a−4)の溶液をKBr板に塗装し、溶剤を揮発させた試料の赤外線吸収スペクトルを測定した結果、イソシアネート基の特性吸収である2270cm−1が完全に消滅し、725cm−1と1780cm−1と1720cm−1にイミド環の吸収、1690cm−1と1460cm−1にイソシアヌレート環の特性吸収、1550cm−1にウレタン結合の特性吸収が確認された。また、ポリイミド樹脂の酸価は固形分換算で79mgKOH/g、イソシアヌレート環の濃度は0.66mmol/g(樹脂固形分換算)であった。 As a result of coating a solution of the obtained polyimide resin for comparison (a-4) on a KBr plate and measuring the infrared absorption spectrum of the sample in which the solvent was volatilized, 2270 cm-1 which is the characteristic absorption of the isocyanate group was completely obtained. It disappeared, and absorption of the imide ring was confirmed at 725 cm −1, 1780 cm −1 and 1720 cm −1, characteristic absorption of the isocyanurate ring was observed at 1690 cm −1 and 1460 cm −1, and characteristic absorption of the urethane bond was confirmed at 1550 cm −1. The acid value of the polyimide resin was 79 mgKOH / g in terms of solid content, and the concentration of the isocyanurate ring was 0.66 mmol / g (in terms of resin solid content).
得られたポリイミド樹脂(a−4)の溶液を用いた以外は実施例1と同様にしてポリイミド樹脂(a−4)を評価した。その結果を第2表に示す。 The polyimide resin (a-4) was evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained polyimide resin (a-4) solution was used. The results are shown in Table 2.
比較例5
ポリイミド樹脂(a−4)80部、N680(大日本インキ化学工業株式会社製クレゾールノボラック型エポキシ樹脂 エポキシ当量214 軟化点81℃)20部及びトリフェニルフォスフィン0.5部を混合し、比較対象用ポリイミド樹脂組成物(a−5)を調製した。
Comparative Example 5
80 parts of polyimide resin (a-4), N680 (Dainippon Ink & Chemicals, Inc., cresol novolac type epoxy resin, epoxy equivalent 214, softening point 81 ° C.) 20 parts and 0.5 part of triphenylphosphine are mixed for comparison. Polyimide resin composition (a-5) for use was prepared.
得られたポリイミド樹脂組成物(a−5)を用いた以外は実施例1と同様にしてポリイミド樹脂組成物(a−5)を評価した。その結果を第2表に示す。 Except having used the obtained polyimide resin composition (a-5), it carried out similarly to Example 1, and evaluated the polyimide resin composition (a-5). The results are shown in Table 2.
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