JP2022159241A - Polyimide block copolymerization based polymer, polyimide block copolymerization based film, polyamic acid-imide copolymer, and resin composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、フレキシブルデバイスのための基板の製造に用いられる、ポリアミド酸-イミドおよびそれを含む樹脂組成物、ポリイミド樹脂膜、樹脂フィルム及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a polyamic acid-imide, a resin composition containing the same, a polyimide resin film, a resin film, and a method for producing the same, which are used, for example, in the production of substrates for flexible devices.
一般に、高耐熱性が要求される用途には、樹脂フィルムとしてポリイミド樹脂のフィルムが用いられる。一般的なポリイミド樹脂は、芳香族カルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを溶液重合することによりポリイミド前駆体を製造した後、これを高温で熱イミド化して、又は、触媒を用いて化学イミド化して、製造される高耐熱樹脂である。 In general, polyimide resin films are used as resin films for applications that require high heat resistance. A general polyimide resin is produced by solution polymerization of an aromatic carboxylic dianhydride and an aromatic diamine to produce a polyimide precursor, which is then thermally imidized at a high temperature, or chemically imidized using a catalyst. It is a highly heat-resistant resin manufactured by
ポリイミド樹脂は、不溶、不融の超耐熱性樹脂であり、耐熱酸化性、耐熱特性、耐放射線性、耐低温性、耐薬品性等に優れた特性を有している。このため、ポリイミド樹脂は、電子材料を含む広範囲な分野で用いられている。電子材料分野におけるポリイミド樹脂の適用例としては、例えば絶縁コーティング材、絶縁膜、半導体、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ(TFT-LCD)の電極保護膜等を挙げることができる。最近は、ディスプレイ材料の分野において従来使用されていたガラス基板に代わり、その軽さ、柔軟性を利用したフレキシブル基板としても採用が検討されている。 A polyimide resin is an insoluble and infusible super heat-resistant resin, and has excellent properties such as thermal oxidation resistance, heat resistance, radiation resistance, low temperature resistance, and chemical resistance. Therefore, polyimide resins are used in a wide range of fields including electronic materials. Examples of applications of polyimide resins in the field of electronic materials include insulating coating materials, insulating films, semiconductors, electrode protection films for thin film transistor liquid crystal displays (TFT-LCDs), and the like. Recently, in the field of display materials, it is being considered to use it as a flexible substrate, taking advantage of its lightness and flexibility, in place of the glass substrate that has been conventionally used.
ポリイミド樹脂を、フレキシブル基板として用いる場合には、例えばガラス基板等の適当な支持体上に、ポリイミド樹脂又はその前駆体、及びその他の成分を含有するワニスを塗布、乾燥させてフィルムとし、該フィルムに素子、回路等を形成した後に、ガラス基板からフィルムを剥離する工程が広く用いられている。しかしながら、ポリイミド樹脂を有する積層体を製造するときには、ポリイミド前駆体の乾燥及びイミド化のために、250℃以上の高温における加熱処理を有する。この加熱処理により、前記積層体に残留応力が発生し、反り、剥離等の深刻な問題が生じる。これは、前記の支持体を構成する材料と比べ、ポリイミドの線膨張係数が大きいためである。 When a polyimide resin is used as a flexible substrate, a varnish containing a polyimide resin or a precursor thereof and other components is applied to a suitable support such as a glass substrate, dried to form a film, and the film is obtained. A process of peeling the film from the glass substrate after forming elements, circuits, etc. on the glass substrate is widely used. However, when producing a laminate having a polyimide resin, a heat treatment at a high temperature of 250° C. or higher is required for drying and imidizing the polyimide precursor. Due to this heat treatment, residual stress is generated in the laminate, causing serious problems such as warping and peeling. This is because the coefficient of linear expansion of polyimide is larger than that of the material forming the support.
前記積層体における残留応力を低減させるため、熱膨張係数がガラスと同程度まで小さいポリイミド樹脂を用いることが検討されており、熱膨張係数の小さいポリイミド材料としては、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(以下、BPDAとも記す)とパラフェニレンジアミンとから形成されるポリイミドが最もよく知られている。膜厚及び作製条件に依存するものの、このポリイミドは非常に低い線熱膨張係数を示すことが報告されている(非特許文献1)。 In order to reduce the residual stress in the laminate, the use of a polyimide resin whose coefficient of thermal expansion is as small as that of glass has been studied. Polyimides formed from '-biphenyltetracarboxylic dianhydride (hereinafter also referred to as BPDA) and paraphenylenediamine are the most well known. It has been reported that this polyimide exhibits a very low coefficient of linear thermal expansion, although it depends on the film thickness and production conditions (Non-Patent Document 1).
しかし、上記の文献に記載されたポリイミドを含め、一般的なポリイミド樹脂は、高い電子密度により茶色又は黄色に着色するため、可視光線領域における光透過率が低く、したがって透明性が要求される分野に用いるのに十分に低い黄色度(YI値)を達成することは困難であった。また、線膨張係数の低いポリイミドは一般的に分子の配向性が高いために積層体に濁り及び曇りが発生し易く、透過率を悪化させる原因となることが知られている(特許文献2)。 However, general polyimide resins, including the polyimides described in the above literature, are colored brown or yellow due to high electron density, and therefore have low light transmittance in the visible light region, and therefore fields where transparency is required. It has been difficult to achieve a low enough yellowness index (YI value) for use in In addition, it is known that polyimide, which has a low coefficient of linear expansion, generally has high molecular orientation, so that turbidity and cloudiness are likely to occur in the laminate, which causes deterioration in transmittance (Patent Document 2). .
一般的に黄色度(YI値)については、例えばトリフルオロメチル基を有するジアミンを用いた溶媒可溶性のポリイミドや脂環式のテトラカルボン酸二無水物もしくはジアミンを用いたポリイミドが、極めて低い黄色度(YI値)および残留応力を示すことが知られている(特許文献3および特許文献4)。
Generally, regarding the yellowness (YI value), for example, a solvent-soluble polyimide using a diamine having a trifluoromethyl group or a polyimide using an alicyclic tetracarboxylic dianhydride or diamine has an extremely low yellowness. (YI value) and residual stress (
上述したように、ポリイミド樹脂を無色透明フレキシブル基板として適用するためには、優れた熱特性および透明性という、相反する特性の両立が求められる。特に最近では、これらの性能の他に、フレキシブルデバイス用の基板として用いるのに十分な折曲耐性を有するポリイミド樹脂の開発が望まれている。 As described above, in order to apply a polyimide resin as a colorless and transparent flexible substrate, it is required to have both excellent thermal properties and transparency, which contradict each other. In recent years, in addition to these properties, there has been a demand for the development of polyimide resins that have sufficient bending resistance to be used as substrates for flexible devices.
一般的なポリイミドである、特許文献1に記載されたポリイミド樹脂は、低い線熱膨張係数を示したものの、400℃以上のLTPS工程で使用するには透明性が十分ではない。また、特許文献2に記載されたポリイミドは特定のテトラカルボン酸二無水物とジアミンを用いることで線膨張係数(以下、「CTE」とも記す。)及び透明性に優れることが報告されているが、400℃以上の加熱において積層体に濁り及び曇りが生じ、透明基板として使用するには曇り度(以下、「Haze値」とも記す)が十分ではない。
The polyimide resin described in
さらに、公知の技術思想として、透明性を達成するためには、特許文献3に記載されているように、芳香環を持たない脂環式の酸二無水物、若しくはジアミンを用いること、又は、分子内に嵩高く分子内のねじれを誘起する官能基を持つジアミン(例えば、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、以下TFMBとも記す)を用いることで、分子内CT遷移を抑制する方法が知られている。しかしながら、これら透明性に優れるポリイミドはポリアミド酸の状態では耐熱性および熱特性が不十分で、高い透明性を得るため、溶液重合時にイミド化を完了した溶媒可溶性のポリイミド樹脂とする必要があるが、これらのポリイミドはフィルムとした時の線膨張係数が大きく、430℃以上の高温領域での熱安定性に乏しく、溶媒への溶解性も十分とは言えなかった。
Furthermore, as a known technical idea, in order to achieve transparency, as described in
これら相反する性能である熱特性と透明性を両立するため、ポリイミドとポリアミド酸の混合体もしくは、共重合体から得られるポリイミド共重合系フィルムが検討されているが、これらの樹脂同士は単純に混合させてもフィルム成形加工時に相分離を起こすことが知られており、透明基板としては適切ではなかった(特許文献5)。これは、耐熱性を有するポリイミドは平面性が高く剛直な骨格を有するため、屈曲基を有する溶解可溶性のポリイミドとはフィルム化時に相溶し難く、相分離してしまうことが原因である。さらに、これら剛直な骨格を有するポリイミドは折曲試験を行うと配向が進み、フィルム表面に濁りが生じ、フレキシブルディスプレイの基板として用いた時に視認性が悪化するという問題がある。 In order to achieve both thermal properties and transparency, which are contradictory performances, a mixture of polyimide and polyamic acid or a polyimide copolymer film obtained from a copolymer has been studied, but these resins are simply Even if mixed, it is known that phase separation occurs during film forming processing, and it was not suitable as a transparent substrate (Patent Document 5). This is because the heat-resistant polyimide has a highly planar and rigid skeleton, and thus is difficult to be compatible with the soluble polyimide having a bending group when formed into a film, resulting in phase separation. Furthermore, when a bending test is performed on these polyimides having a rigid skeleton, the orientation progresses, causing turbidity on the film surface.
前記特許文献4では、分子内に部分的にイミド構造とアミド構造を共存させることにより、保存安定性と成型加工性が改善出来ることが開示されている。しかしながら、本発明者らが確認したところ、特許文献4に記載されたポリアミド酸-イミド樹脂組成物は耐熱性に乏しく、LTPS工程の430℃以上の熱履歴では黄色度(YI値)および曇り度(Haze値)が著しく悪化することが分かった。この主たる原因は、ポリイミド及びポリアミド酸のモノマー骨格が共通していることに由来し、ポリイミドとポリアミド酸において共通するモノマー骨格の割合が多いほど、相分離によるHazeの発生は抑制できる一方で、熱特性、機械的な特性(折曲耐性)および透明性という、相反する複数の特性を共立させることは困難であった。
The
そこで、本発明は、このような状況を鑑みて、良好な透明性、耐熱性および折曲耐性を共立したポリイミドブロック共重合系フィルムを提供することを目的とする。 Therefore, in view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a polyimide block copolymer film having excellent transparency, heat resistance and bending resistance.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究し実験を重ねた。その結果、特定の散乱パターンを示すポリイミドブロック共重合系フィルムであれば、優れた透明性、曇り度、耐熱性、線膨張係数、折曲耐性を有する事を見出し、これらの知見に基づいて本発明をなすに至った。すなわち、発明は、以下のとおりのものである。
<1>
ポリイミドブロック共重合系高分子を含み、
広角X線回折測定において、結晶化度が0.11よりも大きく、
前記ポリイミドブロック共重合系高分子が、下記一般式(1):
下記構成1,2を除く:
構成1.X3が9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物(BPAF)に由来する基である場合は、X4が、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、及び/又は2,2’―ビス(トリフルオロメチル)ベンジジンに由来する基である;
構成2.X3がノルボルナン―2―スピロ―α―シクロペンタノン―α’―スピロ―2’’―ノルボルナン―5,5’’,6,6’’―テトラカルボン酸二無水に由来する基である}
で示される構造単位を含み、かつ
前記X2として、下記一般式(A-1):
で表される構造を有する、
ポリイミドフィルム。
<2>
小角X線散乱測定において、結晶長周期d(nm)が12.0nm以上である、項目1に記載のポリイミドフィルム。
<3>
前記小角X線散乱測定において、散乱強度I=A×q-B式により算出される乗数Bが、0.04<q<0.05の範囲において、3.6以下である、項目1または項目2に記載のポリイミドフィルム。
<4>
曇り度(Haze値)が1.0%以下である、項目1~3のいずれか1項に記載のポリイミドフィルム。
<5>
前記結晶化度が0.21よりも小さい、項目1~4のいずれか1項に記載のポリイミドフィルム。
<6>
前記一般式(1)中、前記X3が、下記一般式(A-3):
で表される構造、及び4,4’-オキシジフタル酸二無水物(ODPA)由来の構造から成る群から選択される少なくとも1種である、項目1~5のいずれか1項に記載のポリイミドフィルム。
<7>
前記一般式(1)中、前記X3が、下記一般式(A-3):
で表される構造である、項目1~6のいずれか1項に記載のポリイミドフィルム。
<8>
上記一般式(1)中のX4が、下記一般式(A-4):
で表される構造、及び下記一般式(A-5):
で表される構造から成る群から選択される少なくとも1種である、項目1~7のいずれか1項に記載のポリイミドフィルム。
<9>
上記一般式(1)中のX1が、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)由来の構造を含む、項目1~8のいずれか1項に記載のポリイミドフィルム。
<10>
上記一般式(1)中に含まれるX1とX2のモル比(X2/X1)が、0.84~1.00であり、かつ、上記一般式(2)に含まれるX3とX4(X4/X3)のモル比が、1.01~2.00である、項目1~9のいずれか1項に記載のポリイミドフィルム。
<11>
上記一般式(1)中のX1及びX2から構成されるポリイミドの構成単位とX3及びX4から構成されるポリイミドの構成単位のモル比(構成単位Nのモル数:構成単位Mのモル数)が、60:40~95:5の範囲である、項目1~10のいずれか1項に記載のポリイミドフィルム。
<12>
ポリアミド酸-イミド共重合体であって、下記一般式(2):
下記構成1,2を除く:
構成1.X3が9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物(BPAF)に由来する基である場合は、X4が4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、及び/又は2,2’―ビス(トリフルオロメチル)ベンジジンに由来する基である;
構成2.X3がノルボルナン―2―スピロ―α―シクロペンタノン―α’―スピロ―2’’―ノルボルナン―5,5’’,6,6’’―テトラカルボン酸二無水に由来する基である}
で示される構造単位Lを含み、
前記ポリアミド酸-イミド共重合体はキュアされると小角X線散乱測定において、結晶長周期d(nm)が12.0nm以上であり、かつ広角X線回折測定において、結晶化度が0.11よりも大きいことを特徴とし、
上記一般式(2)中のX2が、下記一般式(A-1):
で表される構造を有し、
上記一般式(2)中のX2を構成するジアミン成分とX4を構成するジアミン成分とが、ジアミン組成、又はジアミン種のいずれかが異なる、
ポリアミド酸-イミド共重合体。
<13>
上記一般式(2)中のX3が、下記一般式(A-3):
で表される構造、及び4,4’-オキシジフタル酸二無水物(ODPA)由来の構造から成る群から選択される少なくとも1種である、項目12に記載のポリアミド酸-イミド共重合体。
<14>
上記一般式(2)中のX3が、上記一般式(A-3)で表される構造である、項目13に記載のポリアミド酸-イミド共重合体。
<15>
上記一般式(2)中のX4が、下記一般式(A-4):
で表される構造、及び下記一般式(A-5):
で表される構造から成る群から選択される少なくとも1種である、項目12~14のいずれか1項に記載のポリアミド酸-イミド共重合体。
<16>
上記一般式(2)中のX1が、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)由来の構造を含む、項目12~15のいずれか1項に記載のポリアミド酸-イミド共重合体。
<17>
上記一般式(2)中に含まれるX1とX2のモル比(X2/X1)が、0.84~1.00であり、かつ上記一般式(2)に含まれるX3とX4(X4/X3)のモル比が、1.01~2.00である、項目12~16のいずれか1項に記載のポリアミド酸-イミド共重合体。
<18>
上記一般式(2)中のX1及びX2から構成されるポリアミド酸の構成単位とX3及びX4から構成されるポリイミドの構成単位のモル比(構成単位Nのモル数:構成単位Mのモル数)が、60:40~95:5の範囲である、項目12~17のいずれか1項に記載のポリアミド酸-イミド共重合体。
<19>
項目12~18のいずれか1項に記載のポリアミド酸-イミド共重合体と、(d)有機溶剤とを含有する、樹脂組成物。
<20>
前記樹脂組成物に含まれる全ポリマーのうち、X1とX2から構成されるポリアミド酸の構造単位Mの比率が、60~95モル%である、項目19に記載の樹脂組成物。
<21>
更に、(e)イミド化触媒を含む、項目19又は20に記載の樹脂組成物。
<22>
前記(e)イミド化触媒が、1-メチルイミダゾールもしくは、N-Boc-イミダゾールを含む、項目21に記載の樹脂組成物。
<23>
ポリイミドブロック共重合系高分子の製造方法であって、
ポリアミド酸-イミド共重合体を原料として使用し、
前記ポリアミド酸-イミド共重合体は、下記一般式(2):
下記構成1,2を除く:
構成1.X3が9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物(BPAF)に由来する基である場合は、X4が4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、及び/又は2,2’―ビス(トリフルオロメチル)ベンジジンに由来する基である;
構成2.X3がノルボルナン―2―スピロ―α―シクロペンタノン―α’―スピロ―2’’―ノルボルナン―5,5’’,6,6’’―テトラカルボン酸二無水に由来する基である}
で示される構造単位Lを含み、
前記ポリイミドブロック共重合系高分子は、小角X線散乱測定において、結晶長周期d(nm)が12.0nm以上であり、かつ広角X線回折測定において、結晶化度が0.11よりも大きく、
上記一般式(2)中のX2が、下記一般式(A-1):
で表される構造を有する、
ポリイミドブロック共重合系高分子の製造方法。
In order to solve the above problems, the inventors of the present invention conducted extensive research and repeated experiments. As a result, we found that a polyimide block copolymer film that shows a specific scattering pattern has excellent transparency, haze, heat resistance, linear expansion coefficient, and bending resistance. I came up with the invention. That is, the invention is as follows.
<1>
including a polyimide block copolymer polymer,
In wide-angle X-ray diffraction measurement, the degree of crystallinity is greater than 0.11,
The polyimide block copolymer polymer has the following general formula (1):
Except
and as X 2 , the following general formula (A-1):
having a structure represented by
polyimide film.
<2>
The polyimide film according to
<3>
<4>
4. The polyimide film according to any one of
<5>
5. The polyimide film according to any one of
<6>
In the general formula (1), the X 3 is represented by the following general formula (A-3):
The polyimide film according to any one of
<7>
In the general formula (1), the X 3 is represented by the following general formula (A-3):
The polyimide film according to any one of
<8>
X 4 in the above general formula (1) is represented by the following general formula (A-4):
and the following general formula (A-5):
The polyimide film according to any one of
<9>
The polyimide film according to any one of
<10>
The molar ratio (X 2 /X 1 ) between X 1 and X 2 contained in the general formula (1) is 0.84 to 1.00, and X 3 contained in the general formula (2) and X 4 (X 4 /X 3 ) in a molar ratio of 1.01 to 2.00, the polyimide film according to any one of
<11>
The molar ratio of the polyimide structural units composed of X 1 and X 2 and the polyimide structural units composed of X 3 and X 4 in the general formula (1) (number of moles of structural unit N: number of structural units M number of moles) is in the range of 60:40 to 95:5, the polyimide film according to any one of
<12>
A polyamic acid-imide copolymer represented by the following general formula (2):
Except
Including a structural unit L represented by
When cured, the polyamic acid-imide copolymer has a crystal long period d (nm) of 12.0 nm or more in small-angle X-ray scattering measurement, and a crystallinity of 0.11 in wide-angle X-ray diffraction measurement. characterized by being greater than
X 2 in the above general formula (2) is represented by the following general formula (A-1):
has a structure represented by
The diamine component constituting X 2 and the diamine component constituting X 4 in the general formula (2) are different in either the diamine composition or the diamine species,
Polyamic acid-imide copolymer.
<13>
X 3 in the above general formula (2) is represented by the following general formula (A-3):
The polyamic acid-imide copolymer according to item 12, which is at least one selected from the group consisting of a structure represented by and a structure derived from 4,4'-oxydiphthalic dianhydride (ODPA).
<14>
14. The polyamic acid-imide copolymer according to item 13, wherein X 3 in general formula (2) is a structure represented by general formula (A-3).
<15>
X 4 in the above general formula (2) is represented by the following general formula (A-4):
and the following general formula (A-5):
The polyamic acid-imide copolymer according to any one of items 12 to 14, which is at least one selected from the group consisting of structures represented by.
<16>
The polyamic acid-imide copolymer according to any one of items 12 to 15, wherein X 1 in the general formula (2) contains a structure derived from biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA).
<17>
The molar ratio (X 2 /X 1 ) of X 1 and X 2 contained in the general formula (2) is 0.84 to 1.00, and X 3 and
<18>
The molar ratio of polyamic acid structural units composed of X 1 and X 2 and polyimide structural units composed of X 3 and X 4 in the general formula (2) (number of moles of structural unit N: structural unit M ) is in the range of 60:40 to 95:5, the polyamic acid-imide copolymer according to any one of items 12 to 17.
<19>
A resin composition comprising the polyamic acid-imide copolymer according to any one of items 12 to 18 and (d) an organic solvent.
<20>
20. The resin composition according to item 19, wherein the proportion of the polyamic acid structural unit M composed of X 1 and X 2 in the total polymer contained in the resin composition is 60 to 95 mol %.
<21>
21. The resin composition according to
<22>
22. The resin composition according to item 21, wherein the (e) imidization catalyst contains 1-methylimidazole or N-Boc-imidazole.
<23>
A method for producing a polyimide block copolymer polymer, comprising:
Using a polyamic acid-imide copolymer as a raw material,
The polyamic acid-imide copolymer has the following general formula (2):
Except
Including a structural unit L represented by
The polyimide block copolymer polymer has a crystal long period d (nm) of 12.0 nm or more in small-angle X-ray scattering measurement, and a crystallinity greater than 0.11 in wide-angle X-ray diffraction measurement. ,
X 2 in the above general formula (2) is represented by the following general formula (A-1):
having a structure represented by
A method for producing a polyimide block copolymer polymer.
本発明によれば、良好な透明性、耐熱性および折曲耐性を共立したポリイミドブロック共重合系フィルム、並びにその原料、樹脂組成物および製造方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a polyimide block copolymer film having good transparency, heat resistance and bending resistance, as well as its raw material, resin composition and production method.
以下本発明の例示の実施の形態(以下、「本実施形態」と略記する。)について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。また、本開示で記載する特性値は、特記がない限り、[実施例]の項において記載する方法又はこれと同等であることが当業者に理解される方法で測定される値であることを意図する。 Exemplary embodiments of the present invention (hereinafter abbreviated as "present embodiments") will be described in detail below. It should be noted that the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention. In addition, unless otherwise specified, the characteristic values described in the present disclosure are values measured by the method described in the [Examples] section or a method understood to be equivalent thereto by a person skilled in the art. Intend.
<樹脂組成物>
まず、本実施形態のポリイミドブロック共重合系高分子を含むポリイミドフィルムを形成するためのポリアミド酸-イミドブロック共重合系樹脂組成物について説明する。本実施形態に係るポリアミド酸-イミドブロック共重合系樹脂組成物は、ポリアミド酸-イミドブロック共重合体を含む。
<Resin composition>
First, a polyamic acid-imide block copolymer resin composition for forming a polyimide film containing the polyimide block copolymer polymer of the present embodiment will be described. The polyamic acid-imide block copolymer resin composition according to the present embodiment contains a polyamic acid-imide block copolymer.
本発明の一態様が提供するポリアミド酸-イミドブロック共重合系樹脂組成物は、(a)ポリアミド酸および(b)ポリイミドを含む、(c)ポリアミド酸-イミド共重合体、及び(d)有機溶剤、及び(e)イミド化触媒を含有する。 The polyamic acid-imide block copolymer resin composition provided by one aspect of the present invention comprises (a) a polyamic acid and (b) a polyimide, (c) a polyamic acid-imide copolymer, and (d) an organic It contains a solvent and (e) an imidization catalyst.
以下、各成分を順に説明する。 Each component will be described in order below.
本開示の第一の実施形態は、下記一般式(2):
で示される構造単位Lを含むポリアミド酸-イミド共重合体を提供する。
A first embodiment of the present disclosure is represented by the following general formula (2):
provides a polyamic acid-imide copolymer comprising a structural unit L represented by
上記一般式(2)中のX2は、得られるポリイミドブロック共重合系フィルムまたはポリイミドフィルムの曇り度の観点から、下記一般式(A-1):
で表される構造を有することが好ましい。
X 2 in the above general formula (2) is the following general formula (A-1) from the viewpoint of the haze degree of the obtained polyimide block copolymer film or polyimide film:
It is preferable to have a structure represented by
第一の実施形態に係るポリアミド酸-イミド共重合体はキュア(硬化)されると、後述されるポリイミドブロック共重合系高分子と同様に、小角X線散乱測定において、結晶長周期d(nm)が12.0nm以上であり、かつ/又は広角X線回折測定において、結晶化度が0.11よりも大きいことを特徴とする。 When the polyamic acid-imide copolymer according to the first embodiment is cured (cured), the crystal long period d (nm ) is 12.0 nm or more, and/or the crystallinity is greater than 0.11 in wide-angle X-ray diffraction measurement.
第一の実施形態に係るポリアミド酸-イミド共重合体(以下、ポリイミド前駆体ということがある)は、ポリイミドフィルムとしたときに線膨張係数が低く、残留応力が低く、曇り度(Haze値)および黄色度(YI値)が小さい。また、第一の実施形態に係るポリアミド酸-イミド共重合体は、ポリイミドフィルムとしたときに、高温領域での黄色度(YI値)が小さく、曇り度(Haze値)が小さく、折曲耐性に優れる。このような観点から、ポリアミド酸-イミド共重合体は、下記構成1,2を除くことが好ましい:
構成1.X3が9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物(BPAF)に由来する基である場合は、X4が、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、及び/又は2,2’―ビス(トリフルオロメチル)ベンジジンに由来する基である;
構成2.X3がノルボルナン―2―スピロ―α―シクロペンタノン―α’―スピロ―2’’―ノルボルナン―5,5’’,6,6’’―テトラカルボン酸二無水に由来する基である。
The polyamic acid-imide copolymer (hereinafter sometimes referred to as a polyimide precursor) according to the first embodiment has a low linear expansion coefficient, a low residual stress, and a haze value (Haze value) when made into a polyimide film. and low yellowness index (YI value). In addition, the polyamic acid-imide copolymer according to the first embodiment has a small yellowness (YI value) in a high temperature region, a small haze (Haze value), and a bending resistance when made into a polyimide film. Excellent for From this point of view, the polyamic acid-imide copolymer preferably excludes the following
(a)<ポリアミド酸部の実施形態>
本発明のポリアミド酸-イミド共重合体を構成するポリアミド酸部分は、前記一般式(2)中の構造単位Nで示される部分である。
(a) <Embodiment of polyamic acid moiety>
The polyamic acid portion constituting the polyamic acid-imide copolymer of the present invention is the portion represented by the structural unit N in the general formula (2).
前記一般式(2)中、X1は、4価の有機基であり、ポリイミド前駆体中に存在する複数のX1は互いに同一であっても異なっていてもよい。X1としては、下記のテトラカルボン酸二無水物に由来する4価の有機基が例示される。 In the general formula (2), X 1 is a tetravalent organic group, and multiple X 1 's present in the polyimide precursor may be the same or different. X 1 is exemplified by a tetravalent organic group derived from the following tetracarboxylic dianhydride.
上記のテトラカルボン酸二無水物としては、炭素数が8~36の芳香族テトラカルボン酸二無水物、炭素数が6~50の脂肪族テトラカルボン酸二無水物、及び炭素数が6~36の脂環式テトラカルボン酸二無水物を例示することができる。この中で、高温領域での黄色度の観点から炭素数が8~36の芳香族テトラカルボン酸二無水物が好ましい。ここでいう炭素数には、カルボキシル基に含まれる炭素の数も含む。 The tetracarboxylic dianhydrides include aromatic tetracarboxylic dianhydrides having 8 to 36 carbon atoms, aliphatic tetracarboxylic dianhydrides having 6 to 50 carbon atoms, and 6 to 36 carbon atoms. can be exemplified by alicyclic tetracarboxylic dianhydrides. Among these, aromatic tetracarboxylic dianhydrides having 8 to 36 carbon atoms are preferred from the viewpoint of yellowness in a high temperature range. The number of carbon atoms as used herein also includes the number of carbon atoms contained in the carboxyl group.
上記の炭素数が8~36の芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物(以下、6FDAとも記す)、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロ-3-フラニル)-3-メチル-シクロヘキセン-1,2ジカルボン酸無水物、ピロメリット酸二無水物(以下、PMDAとも記す)、1,2,3,4-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(以下、BPDAとも記す)、3,3’,4,4’―ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物(以下、DSDAとも記す)、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、メチレン-4,4ジフタル酸二無水物、1,1-エチリデン-4,4’-ジフタル酸二無水物、2,2-プロピリデン-4,4’-ジフタル酸二無水物、1,2-エチレン-4,4’-ジフタル酸二無水物、1,3-トリメチレン-4,4’-ジフタル酸二無水物、1,4-テトラメチレン-4,4’-ジフタル酸二無水物、1,5-ペンタメチレン-4,4’-ジフタル酸二無水物、4,4’-オキシジフタル酸二無水物(以下、ODPAとも記す)、P-フェニレンビス(トリメリテート酸無水物)(以下、TAHQとも記す)チオ-4,4’-ジフタル酸二無水物、スルホニル-4,4’-ジフタル酸二無水物、1,3-ビス(3,-ジカルボキシフェニル)ベンゼン二無水物、1,3-ビス(3,4-ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物、1,4-ビス(3,4-ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物、1,3-ビス[2-(3,4-ジカルボキシフェニル)-2-プロピル]ベンゼン二無水物、1,4-ビス[2-(3,4-ジカルボキシフェニル)-2-プロピル]ベンゼン二無水物、ビス[3-(3,4-ジカルボキシフェノキシ)フェニル]メタン二無水物、ビス[4-(3,4-ジカルボキシフェノキシ)フェニル]メタン二無水物、2,2-ビス[3-(3,4-ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、2,2-ビス[4-(3,4-ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェノキシ)ジメチルシラン二無水物、1,3-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン二無水物、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7-アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,7,8-フェナントレンテトラカルボン酸二無水物等を例示することができる。 Examples of the aromatic tetracarboxylic dianhydride having 8 to 36 carbon atoms include 4,4′-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride (hereinafter also referred to as 6FDA), 5-(2,5- dioxotetrahydro-3-furanyl)-3-methyl-cyclohexene-1,2 dicarboxylic anhydride, pyromellitic dianhydride (hereinafter also referred to as PMDA), 1,2,3,4-benzenetetracarboxylic acid di anhydride, 3,3′,4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 2,2′,3,3′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,3′,4,4′-biphenyl Tetracarboxylic dianhydride (hereinafter also referred to as BPDA), 3,3′,4,4′-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride (hereinafter also referred to as DSDA), 2,2′,3,3′- Biphenyltetracarboxylic dianhydride, methylene-4,4-diphthalic dianhydride, 1,1-ethylidene-4,4'-diphthalic dianhydride, 2,2-propylidene-4,4'-diphthalic dianhydride anhydride, 1,2-ethylene-4,4'-diphthalic dianhydride, 1,3-trimethylene-4,4'-diphthalic dianhydride, 1,4-tetramethylene-4,4'-diphthalic acid dianhydride, 1,5-pentamethylene-4,4'-diphthalic dianhydride, 4,4'-oxydiphthalic dianhydride (hereinafter also referred to as ODPA), p-phenylenebis(trimellitate anhydride ) (hereinafter also referred to as TAHQ) thio-4,4′-diphthalic dianhydride, sulfonyl-4,4′-diphthalic dianhydride, 1,3-bis(3,-dicarboxyphenyl)benzene dianhydride 1,3-bis(3,4-dicarboxyphenoxy)benzene dianhydride, 1,4-bis(3,4-dicarboxyphenoxy)benzene dianhydride, 1,3-bis[2-(3 ,4-dicarboxyphenyl)-2-propyl]benzene dianhydride, 1,4-bis[2-(3,4-dicarboxyphenyl)-2-propyl]benzene dianhydride, bis[3-(3 ,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]methane dianhydride, bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]methane dianhydride, 2,2-bis[3-(3,4-dicarboxyphenoxy ) phenyl]propane dianhydride, 2,2-bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]propane dianhydride, bis(3,4-dicarboxyphenoxy)dimethylsilane dianhydride, 1, 3-bis(3,4 -dicarboxyphenyl)-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid Dianhydride, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-anthracenetetracarboxylic dianhydride and 1,2,7,8-phenanthrenetetracarboxylic dianhydride.
炭素数が6~50の脂肪族テトラカルボン酸二無水物として、例えばエチレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。 Examples of aliphatic tetracarboxylic dianhydrides having 6 to 50 carbon atoms include ethylenetetracarboxylic dianhydride and 1,2,3,4-butanetetracarboxylic dianhydride.
炭素数が6~36の脂環式テトラカルボン酸二無水物として、例えば、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサン-1,2,3,4-テトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサン-1,2,4,5-テトラカルボン酸二無水物、シクロペンタノンビススピロノルボルナンテトラカルボン酸二無水物(以下、CPODAとも記す)、3,3’,4,4’-ビシクロヘキシルテトラカルボン酸二無水物、カルボニル-4,4’-ビス(シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸)二無水物、メチレン-4,4’-ビス(シクロヘキサン-12-ジカルボン酸)二無水物、1,2-エチレン-4,4’-ビス(シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸)二無水物、1,1-エチリデン-4,4’-ビス(シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸)二無水物、2,2-プロピリデン-4,4’-ビス(シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸)二無水物、オキシ-4,4’-ビス(シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸)二無水物、チオ-4,4’-ビス(シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸)二無水物、スルホニル-4,4’-ビス(シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸)二無水物、ビシクロ[2,2,2]オクト-7-エン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物、REL-[1S,5R,6R]-3-オキサビシクロ[3,2]オクタン-2,4-ジオン-6-スピロ-3’-(テトラヒドロフラン-2’,5’ジオン)、4-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-1,2-ジカルボン酸無水物、エチレングリコール-ビス-3,4-ジカルボン酸無水物フェニル)エーテル等が挙げられる。 Alicyclic tetracarboxylic dianhydrides having 6 to 36 carbon atoms, such as 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, cyclohexane-1,2 ,3,4-tetracarboxylic dianhydride, cyclohexane-1,2,4,5-tetracarboxylic dianhydride, cyclopentanonebisspironorbornanetetracarboxylic dianhydride (hereinafter also referred to as CPODA), 3 ,3′,4,4′-bicyclohexyltetracarboxylic dianhydride, carbonyl-4,4′-bis(cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid) dianhydride, methylene-4,4′-bis(cyclohexane -12-dicarboxylic acid) dianhydride, 1,2-ethylene-4,4'-bis(cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid) dianhydride, 1,1-ethylidene-4,4'-bis(cyclohexane -1,2-dicarboxylic acid) dianhydride, 2,2-propylidene-4,4'-bis(cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid) dianhydride, oxy-4,4'-bis(cyclohexane-1 ,2-dicarboxylic acid) dianhydride, thio-4,4'-bis(cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid) dianhydride, sulfonyl-4,4'-bis(cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid) dianhydride, bicyclo[2,2,2]oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, REL-[1S,5R,6R]-3-oxabicyclo[3, 2] octane-2,4-dione-6-spiro-3′-(tetrahydrofuran-2′,5′dione), 4-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl)-1,2,3, 4-tetrahydronaphthalene-1,2-dicarboxylic anhydride, ethylene glycol-bis-3,4-dicarboxylic anhydride (phenyl)ether and the like.
好ましい一態様において、X1は、ピロメリット酸二無水物(PMDA)、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)、4,4’-ビフェニルビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)(TAHQ)、9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物(BPAF)、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物(DSDA)、4,4’-オキシジフタル酸無水物(ODPA)、及びシクロペンタノンビススピロノルボルナンテトラカルボン酸二無水物(CPODA)から成る群から選択される少なくとも1種に由来する。 In one preferred embodiment, X 1 is pyromellitic dianhydride (PMDA), biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA), 4,4′-biphenylbis(trimellitic monoester anhydride) (TAHQ) , 9,9-bis(3,4-dicarboxyphenyl)fluorene dianhydride (BPAF), 3,3′,4,4′-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride (DSDA), 4,4′ - derived from at least one selected from the group consisting of oxydiphthalic anhydride (ODPA) and cyclopentanonebisspironorbornanetetracarboxylic dianhydride (CPODA).
線膨張係数(CTE)、耐薬品性、ガラス転移温度(Tg)、及び高温領域での黄色度のバランスの観点から、PMDA、BPDA、DSDA、TAHQ、ODPA、CPODAが好ましく、BPDA、TAHQ、ODPAが好ましく、BPDAがさらに好ましい。 PMDA, BPDA, DSDA, TAHQ, ODPA, and CPODA are preferable from the viewpoint of the balance of coefficient of linear expansion (CTE), chemical resistance, glass transition temperature (Tg), and yellowness in a high-temperature region, and BPDA, TAHQ, and ODPA. is preferred, and BPDA is more preferred.
本実施形態におけるポリイミド前駆体は、その性能を損なわない範囲で、前述のテトラカルボン酸二無水物に加えてジカルボン酸を使用して得られたものでもよい。このような前駆体を使用することにより、得られるフィルムにおいて、機械伸度の向上、ガラス転移温度の向上、黄色度の低減等の諸性能を調整することができる。そのようなジカルボン酸として、芳香環を有するジカルボン酸及び脂環式ジカルボン酸が挙げられる。特に炭素数が8~36の芳香族ジカルボン酸、及び炭素数が6~34の脂環式ジカルボン酸から成る群から選択される少なくとも1つの化合物が好ましい。ここでいう炭素数は、カルボキシル基に含まれる炭素の数も含む。これらのうち、芳香環を有するジカルボン酸が好ましい。 The polyimide precursor in the present embodiment may be obtained by using a dicarboxylic acid in addition to the above-mentioned tetracarboxylic dianhydride within a range that does not impair its performance. By using such a precursor, it is possible to adjust various performances such as improvement in mechanical elongation, improvement in glass transition temperature and reduction in yellowness in the resulting film. Such dicarboxylic acids include dicarboxylic acids having aromatic rings and alicyclic dicarboxylic acids. At least one compound selected from the group consisting of aromatic dicarboxylic acids having 8 to 36 carbon atoms and alicyclic dicarboxylic acids having 6 to 34 carbon atoms is particularly preferred. The number of carbon atoms as used herein also includes the number of carbon atoms contained in the carboxyl group. Among these, dicarboxylic acids having an aromatic ring are preferred.
具体的には、例えばイソフタル酸、テレフタル酸、4,4’-ビフェニルジカルボン酸、3,4’-ビフェニルジカルボン酸、3,3’-ビフェニルジカルボン酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、2,3-ナフタレンジカルボン酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、4,4’-スルホニルビス安息香酸、3,4’-スルホニルビス安息香酸、3,3’-スルホニルビス安息香酸、4,4’-オキシビス安息香酸、3,4’-オキシビス安息香酸、3,3’-オキシビス安息香酸、2,2-ビス(4-カルボキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-カルボキシフェニル)プロパン、2,2’-ジメチル-4,4’-ビフェニルジカルボン酸、3,3’-ジメチル-4,4’-ビフェニルジカルボン酸、2,2’-ジメチル-3,3’-ビフェニルジカルボン酸、9,9-ビス(4-(4-カルボキシフェノキシ)フェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(3-カルボキシフェノキシ)フェニル)フルオレン、4,4’-ビス(4-カルボキシフェノキシ)ビフェニル、4,4’-ビス(3-カルボキシフェノキシ)ビフェニル、3,4’-ビス(4-カルボキシフェノキシ)ビフェニル、3,4’-ビス(3-カルボキシフェノキシ)ビフェニル、3,3’-ビス(4-カルボキシフェノキシ)ビフェニル、3,3’-ビス(3―カルボキシフェノキシ)ビフェニル、4,4’-ビス(4-カルボキシフェノキシ)-p-ターフェニル、4,4’-ビス(4-カルボキシフェノキシ)-m-ターフェニル、3,4’-ビス(4-カルボキシフェノキシ)-p-ターフェニル、3,3’-ビス(4-カルボキシフェノキシ)-p-ターフェニル、3,4’-ビス(4-カルボキシフェノキシ)-m-ターフェニル、3,3’-ビス(4-カルボキシフェノキシ)-m-ターフェニル、4,4’-ビス(3-カルボキシフェノキシ)-p-ターフェニル、4,4’-ビス(3-カルボキシフェノキシ)-m-ターフェニル、3,4’-ビス(3-カルボキシフェノキシ)-p-ターフェニル、3,3’-ビス(3-カルボキシフェノキシ)-p-ターフェニル、3,4’-ビス(3-カルボキシフェノキシ)-m-ターフェニル、3,3’-ビス(3-カルボキシフェノキシ)-m-ターフェニル、1,1-シクロブタンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸、4,4’-ベンゾフェノンジカルボン酸、1,3-フェニレン二酢酸、1,4-フェニレン二酢酸等;及び国際公開第2005/068535号パンフレットに記載の5-アミノイソフタル酸誘導体等が挙げられる。これらジカルボン酸をポリマーに実際に共重合させる場合には、塩化チオニル等から誘導される酸クロリド体、活性エステル体等の形で使用してもよい。 Specifically, for example, isophthalic acid, terephthalic acid, 4,4′-biphenyldicarboxylic acid, 3,4′-biphenyldicarboxylic acid, 3,3′-biphenyldicarboxylic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 2,3 -naphthalenedicarboxylic acid, 1,5-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 4,4'-sulfonylbisbenzoic acid, 3,4'-sulfonylbisbenzoic acid, 3,3'-sulfonylbisbenzoic acid , 4,4′-oxybisbenzoic acid, 3,4′-oxybisbenzoic acid, 3,3′-oxybisbenzoic acid, 2,2-bis(4-carboxyphenyl)propane, 2,2-bis(3-carboxy phenyl)propane, 2,2'-dimethyl-4,4'-biphenyldicarboxylic acid, 3,3'-dimethyl-4,4'-biphenyldicarboxylic acid, 2,2'-dimethyl-3,3'-biphenyldicarboxylic acid acid, 9,9-bis(4-(4-carboxyphenoxy)phenyl)fluorene, 9,9-bis(4-(3-carboxyphenoxy)phenyl)fluorene, 4,4'-bis(4-carboxyphenoxy) Biphenyl, 4,4'-bis(3-carboxyphenoxy)biphenyl, 3,4'-bis(4-carboxyphenoxy)biphenyl, 3,4'-bis(3-carboxyphenoxy)biphenyl, 3,3'-bis (4-carboxyphenoxy)biphenyl, 3,3′-bis(3-carboxyphenoxy)biphenyl, 4,4′-bis(4-carboxyphenoxy)-p-terphenyl, 4,4′-bis(4-carboxy phenoxy)-m-terphenyl, 3,4′-bis(4-carboxyphenoxy)-p-terphenyl, 3,3′-bis(4-carboxyphenoxy)-p-terphenyl, 3,4′-bis (4-carboxyphenoxy)-m-terphenyl, 3,3′-bis(4-carboxyphenoxy)-m-terphenyl, 4,4′-bis(3-carboxyphenoxy)-p-terphenyl, 4, 4'-bis(3-carboxyphenoxy)-m-terphenyl, 3,4'-bis(3-carboxyphenoxy)-p-terphenyl, 3,3'-bis(3-carboxyphenoxy)-p-terphenyl Phenyl, 3,4'-bis(3-carboxyphenoxy)-m-terphenyl, 3,3'-bis(3-carboxyphenoxy)-m-terphenyl, 1,1-cyclobutanedicarboxylic acid, 1,4- cyclohexanedicarboxylic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 4,4′-benzophenonedicarboxylic acid, 1,3-phenylenediacetic acid, 1,4-phenylenediacetic acid, etc.; and acid derivatives. When these dicarboxylic acids are actually copolymerized with a polymer, they may be used in the form of acid chlorides or active esters derived from thionyl chloride or the like.
上記一般式(2)中、X2は、2価の有機基であり、好ましくは、下記一般式(A-1)および下記一般式(B-1)で示される構造、又はBAFL、BFAF、BAOFL、44DAS、及び33DASに由来する構造である。X2としては、高温領域での黄色度(YI値)の観点から4-アミノフェニル-4-アミノベンゾエートに由来する構造が好ましく、曇り度(HAZE値)の観点から、4-アミノ-3-フルオロフェニル-4-アミノベンゾエート(APAB)、パラフェニレンジアミン(pPD)、BAFL、及びBFAFに由来する構造が好ましい。 In the above general formula (2), X 2 is a divalent organic group, preferably the structures represented by the following general formulas (A-1) and (B-1), or BAFL, BFAF, Structures derived from BAOFL, 44DAS, and 33DAS. X 2 is preferably a structure derived from 4-aminophenyl-4-aminobenzoate from the viewpoint of yellowness (YI value) in a high temperature region, and 4-amino-3- from the viewpoint of haze (HAZE value). Structures derived from fluorophenyl-4-aminobenzoate (APAB), paraphenylenediamine (pPD), BAFL, and BFAF are preferred.
一般式(2)中のX2の構造は、一態様において、下記一般式(A-1):
で表される。X2として式(A-1)で表される構造を用いて得られるポリイミドブロック共重合系高分子又はポリイミドフィルムは、曇り度に優れる傾向がある。
In one aspect, the structure of X 2 in general formula (2) is the following general formula (A-1):
is represented by Polyimide block copolymer polymers or polyimide films obtained by using the structure represented by formula (A- 1 ) as X2 tend to be excellent in haze.
ここで、R1及びR2は、それぞれ独立に、炭素数1~20の1価の有機基、水素、若しくはハロゲンであれば限定されない。このような有機基として、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、トリフルオロメチル基などのハロゲン含有基、メトキシ基、エトキシ基などのアルコキシ基、水素、もしくはフッ素などが挙げられる。この中で、高温領域での黄色度(YI値)の観点から、水素、フェニル基が好ましく、曇り度(Haze値)の観点から水素、メチル基、フッ素が好ましい。 Here, R 1 and R 2 are not limited as long as they are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, hydrogen, or halogen. Examples of such organic groups include alkyl groups such as methyl group, ethyl group and propyl group, halogen-containing groups such as trifluoromethyl group, alkoxy groups such as methoxy group and ethoxy group, hydrogen or fluorine. Among these, hydrogen and a phenyl group are preferred from the viewpoint of yellowness (YI value) in a high temperature range, and hydrogen, a methyl group and fluorine are preferred from the viewpoint of cloudiness (Haze value).
ここで、a及びbは、それぞれ、0~4の整数であれば限定されない。この中で、黄色度(YI値)、及び残留応力の観点から、0~2の整数が好ましく、高温領域での黄色度(YI値)の観点から、0が特に好ましい。 Here, a and b are not limited as long as they are integers from 0 to 4 respectively. Among these, an integer of 0 to 2 is preferable from the viewpoint of yellowness (YI value) and residual stress, and 0 is particularly preferable from the viewpoint of yellowness (YI value) in a high temperature region.
一般式(A-1)で表される構造単位は、一態様において下記一般式(B-1):
で表されるジアミンに由来する。
In one embodiment, the structural unit represented by general formula (A-1) has the following general formula (B-1):
Derived from the diamine represented by
一般式(B-1)で表されるジアミンとして、より具体的には、4-アミノフェニル-4-アミノベンゾエート(以下、APABとも記す)、2-メチル-4-アミノフェニル-4-アミノベンゾエート(以下、2Me-APABとも記す)、3-メチル-4-アミノフェニル-4-アミノベンゾエート(以下、3Me-APABとも記す)、2-フルオロ-4-アミノフェニル-4-アミノベンゾエート(以下、2F-APABとも記す)、3-フルオロ-4-アミノフェニル-4-アミノベンゾエート(以下、3F-APABとも記す)、3-メチル-4-アミノフェニル-3-メチル-4-アミノベンゾエート(以下、3,3Me-APABとも記す)、などを例示することができ、高温領域での黄色度(YI値)の観点から、APABが好ましく、曇り度(Haze値)が小さくなる観点から、APAB、3Me-APAB、3F-APABが好ましい。 As the diamine represented by the general formula (B-1), more specifically, 4-aminophenyl-4-aminobenzoate (hereinafter also referred to as APAB) and 2-methyl-4-aminophenyl-4-aminobenzoate (hereinafter also referred to as 2Me-APAB), 3-methyl-4-aminophenyl-4-aminobenzoate (hereinafter also referred to as 3Me-APAB), 2-fluoro-4-aminophenyl-4-aminobenzoate (hereinafter referred to as 2F -APAB), 3-fluoro-4-aminophenyl-4-aminobenzoate (hereinafter also referred to as 3F-APAB), 3-methyl-4-aminophenyl-3-methyl-4-aminobenzoate (hereinafter referred to as 3 , also referred to as 3Me-APAB), etc., and from the viewpoint of yellowness (YI value) in a high temperature region, APAB is preferable, and from the viewpoint of reducing haze (Haze value), APAB, 3Me- APAB, 3F-APAB are preferred.
第一、第二の実施形態におけるポリアミド酸、ポリイミド、ポリアミド酸-イミド共重合体、ポリイミド共重合体は、それぞれ、黄色度、曇り度、残留応力等を損なわない範囲で、前述した一般式(B-1)で表されるジアミンだけでなく、その他のジアミンも用いることができる。 The polyamic acid, polyimide, polyamic acid-imide copolymer, and polyimide copolymer in the first and second embodiments are each represented by the general formula ( In addition to the diamine represented by B-1), other diamines can also be used.
その他のジアミンとしては、例えば、4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、3,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’-ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、3,4’-ジアミノベンゾフェノン、3,3’-ジアミノベンゾフェノン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジアミノジフェニルメタン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、4,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4-ビス(3-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、ビス〔4-(3-アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、1,4-ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、9,10-ビス(4-アミノフェニル)アントラセン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,4-ビス(3-アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼン、等を挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上を使用することが好ましい。全ジアミン中の、上記その他ジアミンの含有量は、20モル%以下が好ましく、10モル%以下が特に好ましい。一方、シリコーン系ジアミンは含まないことが、高温での耐熱性の観点から好ましい。例えば、市販品として入手可能な、信越化学工業株式会社製の「X-22-9409」、「X-22-1660B-3」等が挙げられる。 Other diamines include, for example, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,3'-diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-diaminobiphenyl , 3,3′-diaminobiphenyl, 4,4′-diaminobenzophenone, 3,4′-diaminobenzophenone, 3,3′-diaminobenzophenone, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 3,4′-diaminodiphenylmethane, 3 ,3′-diaminodiphenylmethane, 1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis(3-aminophenoxy)benzene, bis[4- (4-aminophenoxy)phenyl]sulfone, 4,4-bis(4-aminophenoxy)biphenyl, 4,4-bis(3-aminophenoxy)biphenyl, bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]ether, bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]ether, 1,4-bis(4-aminophenyl)benzene, 1,3-bis(4-aminophenyl)benzene, 9,10-bis(4-aminophenyl ) anthracene, 2,2-bis(4-aminophenyl)propane, 2,2-bis(4-aminophenyl)hexafluoropropane, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl)propane, 2 , 2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl)hexafluoropropane, 1,4-bis(3-aminopropyldimethylsilyl)benzene, etc., and one selected from these It is preferred to use the above. The content of the other diamines in the total diamine is preferably 20 mol % or less, particularly preferably 10 mol % or less. On the other hand, from the viewpoint of heat resistance at high temperatures, it is preferable not to contain a silicone diamine. For example, commercially available products such as “X-22-9409” and “X-22-1660B-3” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. can be mentioned.
本実施形態における上記一般式(2)に含まれるポリアミド酸中のX1とX2のモル比(X2/X1)は、0.84~1.00又は0.85~1.2が好ましく、0.90~1.1がより好ましく、0.92~1,00が更に好ましい。X2/X1が0.84以上あると、残留応力が低く、YIが低くなる。X2/X1が1.2以下又は1.00以下であると伸度、破断強度等の機械的特性に優れる。 The molar ratio (X 2 /X 1 ) between X 1 and X 2 in the polyamic acid contained in the general formula (2) in the present embodiment is 0.84 to 1.00 or 0.85 to 1.2. It is preferably from 0.90 to 1.1, and even more preferably from 0.92 to 1,00. When X 2 /X 1 is 0.84 or more, residual stress is low and YI is low. When X 2 /X 1 is 1.2 or less or 1.00 or less, the mechanical properties such as elongation and breaking strength are excellent.
本実施形態におけるポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)は、1,000~300,000が好ましく、10,000~200,000が特に好ましい。重量平均分子量が10,000以上であると、伸度、破断強度等の機械的特性に優れ、残留応力が低く、YIが低くなる。重量平均分子量が300,000以下であると、ポリアミド酸の合成時に重量平均分子量をコントロールし易くなり、適度な粘度の樹脂組成物を得ることができ、樹脂組成物の塗布性が良くなる。本開示において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、GPCともいう)を用いて、標準ポリスチレン換算値として求められる値である。 The weight average molecular weight (Mw) of the polyamic acid in this embodiment is preferably 1,000 to 300,000, particularly preferably 10,000 to 200,000. When the weight average molecular weight is 10,000 or more, the mechanical properties such as elongation and breaking strength are excellent, the residual stress is low, and the YI is low. When the weight-average molecular weight is 300,000 or less, the weight-average molecular weight can be easily controlled during the synthesis of the polyamic acid, a resin composition having an appropriate viscosity can be obtained, and the coating properties of the resin composition are improved. In the present disclosure, the weight average molecular weight is a value obtained as a standard polystyrene conversion value using gel permeation chromatography (hereinafter also referred to as GPC).
(b)<ポリイミド部の実施形態>
本発明のポリアミド酸-イミド共重合体を構成するポリイミド部分は、前記一般式(2)中の構造単位Mで示される部分である。
(b) <Embodiment of polyimide part>
The polyimide moiety constituting the polyamic acid-imide copolymer of the present invention is the moiety represented by the structural unit M in the general formula (2).
前記一般式(2)において、X3は、4価の有機基であり、好ましくは、下記一般式(A-3)で表される構造、または4,4’-オキシジフタル酸二無水物(ODPA)に由来する構造であり、前記<ポリアミド酸部の実施形態>で記載されたテトラカルボン酸二無水物に由来する4価の有機基を用いることが出来る。また、ポリイミド前駆体中に存在する複数のX3は互いに同一であっても異なっていてもよく、X1と互いに同一であっても異なっていてもよい。 In the general formula (2), X 3 is a tetravalent organic group, preferably the structure represented by the following general formula (A-3), or 4,4'-oxydiphthalic dianhydride (ODPA ), and the tetravalent organic group derived from the tetracarboxylic dianhydride described in <Embodiment of polyamic acid moiety> can be used. In addition, a plurality of X3s present in the polyimide precursor may be the same or different from each other, and may be the same as or different from X1.
X3としては、高温領域での黄色度(YI値)の観点からBPAFに由来する構造が好ましく、残留応力の観点から、ODPAに由来する構造が好ましい。 As X3 , a structure derived from BPAF is preferable from the viewpoint of yellowness (YI value) in a high temperature region, and a structure derived from ODPA is preferable from the viewpoint of residual stress.
一般式(2)中のX3の構造は、一態様において、下記一般式(A-3):
で表される構造、又は4,4’-オキシジフタル酸二無水物(ODPA)に由来する構造である。中でも、X3として式(A-3)で表される構造を用いて得られるポリイミドブロック共重合系高分子又はポリイミドフィルムは、黄色度と折曲耐性に優れる傾向がある。
In one aspect, the structure of X 3 in general formula (2) is the following general formula (A-3):
or a structure derived from 4,4′-oxydiphthalic dianhydride (ODPA). Among them, the polyimide block copolymer polymer or polyimide film obtained by using the structure represented by the formula (A-3) as X 3 tends to be excellent in yellowness and bending resistance.
ここで、R4~R7はそれぞれ独立に、炭素数1~20の1価の有機基、水素、若しくはハロゲンであれば限定されない。このような有機基として、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、トリフルオロメチル基などのハロゲン含有基、メトキシ基、エトキシ基などのアルコキシ基、水素、もしくはフッ素などが挙げられる。この中で、高温領域での黄色度(YI値)の観点から、水素が好ましく、曇り度(Haze値)の観点から、フッ素が好ましい。 Here, each of R 4 to R 7 is not limited as long as it is independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, hydrogen, or halogen. Examples of such organic groups include alkyl groups such as methyl group, ethyl group and propyl group, halogen-containing groups such as trifluoromethyl group, alkoxy groups such as methoxy group and ethoxy group, hydrogen or fluorine. Among these, hydrogen is preferable from the viewpoint of yellowness (YI value) in a high temperature range, and fluorine is preferable from the viewpoint of haze (Haze value).
ここで、Z1は単結合、メチレン基、エチレン基、エーテル、ケトンなどが例示できる。この中で、高温領域でのYIの観点から、単結合がより好ましく、残留応力の観点から単結合及びエーテルが好ましい。 Here, Z 1 can be exemplified by single bond, methylene group, ethylene group, ether, ketone and the like. Among these, a single bond is more preferable from the viewpoint of YI in a high temperature region, and a single bond and an ether are preferable from the viewpoint of residual stress.
ここで、d~gは、それぞれ、0~4の整数であれば限定されない。この中で、黄色度(YI値)、及び残留応力の観点から、0~2の整数が好ましく、高温領域での黄色度(YI値)の観点から、0が特に好ましい。 Here, d to g are not limited as long as they are integers of 0 to 4, respectively. Among these, an integer of 0 to 2 is preferable from the viewpoint of yellowness (YI value) and residual stress, and 0 is particularly preferable from the viewpoint of yellowness (YI value) in a high temperature region.
一般式(A-2)で表される構造単位は、一態様において下記一般式(B-3):
で表される酸二無水物に由来する。
In one embodiment, the structural unit represented by general formula (A-2) has the following general formula (B-3):
Derived from the acid dianhydride represented by.
一般式(B-3)で表されるジアミンとして、より具体的には、9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物(BPAF)、9,9-ビス[4-(3,4-ジカルボキシフェノキシ)フェニル]フルオレン二酸無水物(BPF-PA)などを例示することができ、曇り度(Haze値)が小さくなる観点および高温領から、BPAFが好ましく残留応力の観点からBPAFおよびBPF-PAが好ましい。 As the diamine represented by the general formula (B-3), more specifically, 9,9-bis(3,4-dicarboxyphenyl)fluorene diacid anhydride (BPAF), 9,9-bis[4 -(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]fluorene dianhydride (BPF-PA) and the like can be exemplified, and from the viewpoint of reducing the haze (Haze value) and high temperature range, BPAF is preferable residual stress BPAF and BPF-PA are preferred from the viewpoint of
前記一般式(2)において、X4は、2価の有機基であり、好ましくは、下記一般式(A-4)もしくは、(A-5)で示される構造であり、前記<ポリアミド酸部の実施形態>で記載されたジアミンに由来する2価の有機基を用いることが出来る。また、ポリイミド中に存在する複数のX4は、互いに同一であっても異なっていてもよいが、相反する特性である耐熱性と透明性を両立する観点から、X2とは異なっていることが好ましい。 In the general formula (2), X 4 is a divalent organic group, preferably a structure represented by the following general formula (A-4) or (A-5), the <polyamic acid moiety Embodiment>, a divalent organic group derived from the diamine described in the above section can be used. In addition, a plurality of X 4 present in the polyimide may be the same or different from each other, but from the viewpoint of achieving both heat resistance and transparency, which are contradictory properties, they are different from X 2 . is preferred.
一般式(2)中のX4の構造は、一態様において、下記一般式(A-4):
ここで、R8~R11は、それぞれ独立に、炭素数1~20の1価の有機基、水素、若しくはハロゲンであれば限定されない。このような有機基として、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、トリフルオロメチル基などのハロゲン含有基、メトキシ基、エトキシ基などのアルコキシ基、水素、もしくはフッ素などが挙げられる。この中で、高温領域での黄色度(YI値)の観点から、水素が好ましく、曇り度(Haze値)の観点から、フッ素が好ましい。 Here, R 8 to R 11 are not limited as long as they are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, hydrogen, or halogen. Examples of such organic groups include alkyl groups such as methyl group, ethyl group and propyl group, halogen-containing groups such as trifluoromethyl group, alkoxy groups such as methoxy group and ethoxy group, hydrogen or fluorine. Among these, hydrogen is preferable from the viewpoint of yellowness (YI value) in a high temperature range, and fluorine is preferable from the viewpoint of haze (Haze value).
ここで、h~kは、それぞれ、0~4の整数であれば限定されない。この中で、黄色度(YI値)、及び残留応力の観点から、0~2の整数が好ましく、高温領域での黄色度(YI値)の観点から、0が特に好ましい。 Here, h to k are not limited as long as they are integers from 0 to 4, respectively. Among these, an integer of 0 to 2 is preferable from the viewpoint of yellowness (YI value) and residual stress, and 0 is particularly preferable from the viewpoint of yellowness (YI value) in a high temperature region.
Z2は単結合、メチレン基、エチレン基、エーテル、ケトンなどが例示できる。この中で、高温領域でのYIの観点から、単結合がより好ましい。 Z2 can be exemplified by single bond, methylene group, ethylene group, ether, ketone and the like. Among these, a single bond is more preferable from the viewpoint of YI in a high temperature region.
一般式(2)中のX4の構造は、一態様において、下記一般式(A-5):
で表されるジアミンに由来する。
In one aspect, the structure of X 4 in general formula (2) is the following general formula (A-5):
Derived from the diamine represented by
ここで、R12、及びR13は、それぞれ独立に炭素数1~20の1価の有機基であれば限定されない。このような有機基として、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、トリフルオロメチル基などのハロゲン含有基、フェニル基、ナフチル基などのアリール基、メトキシ基、エトキシ基などのアルコキシ基、などが挙げられる。この中で、高温領域でのYIの観点から、メチル基が好ましい。 Here, R 12 and R 13 are not limited as long as they are each independently a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. Examples of such organic groups include alkyl groups such as methyl group, ethyl group and propyl group; halogen-containing groups such as trifluoromethyl group; aryl groups such as phenyl group and naphthyl group; alkoxy groups such as methoxy group and ethoxy group; etc. Among these, a methyl group is preferable from the viewpoint of YI in a high temperature range.
ここで、l、mは0~4の整数であれば限定されない。この中で、YI、残留応力の観点から0~2の整数が好ましく、高温領域でのYIの観点から、0が特に好ましい。 Here, l and m are not limited as long as they are integers from 0 to 4. Among these, an integer of 0 to 2 is preferable from the viewpoint of YI and residual stress, and 0 is particularly preferable from the viewpoint of YI in a high temperature region.
一般式(A-4)で表される構造単位は、一態様において下記一般式(B-4):
で表されるジアミンに由来する。
In one aspect, the structural unit represented by general formula (A-4) has the following general formula (B-4):
Derived from the diamine represented by
一般式(B-3)で表されるジアミンとして、より具体的には、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン(BAFL)、9,9-ビス(3-フルオロ-4-アミノフェニル)フルオレン(BFAF)、9,9-ビス(4-(アミノフェノキシ)フェニル)フルオレン(BAOFL)などを例示することができ、高温での黄色度(YI値)の観点から、BFAFが好ましく、曇り度(Haze値)が小さくなる観点から、BAFLが好ましい。 As the diamine represented by the general formula (B-3), more specifically, 9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene (BAFL), 9,9-bis(3-fluoro-4-aminophenyl ) fluorene (BFAF), 9,9-bis (4- (aminophenoxy) phenyl) fluorene (BAOFL), etc. can be exemplified, and from the viewpoint of yellowness at high temperature (YI value), BFAF is preferable, cloudy BAFL is preferable from the viewpoint of decreasing the degree (haze value).
また、一般式(A-5)で表される構造単位は、一態様において、下記一般式(B-5-1):
で表されるジアミンなどに由来する(但し、X3が9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物(BPAF)に由来する基である場合は、X4は、前記一般式(B-5-1)である場合を除く)。
Further, in one aspect, the structural unit represented by general formula (A-5) has the following general formula (B-5-1):
(However, when X 3 is a group derived from 9,9-bis(3,4-dicarboxyphenyl)fluorene dianhydride (BPAF), X 4 is Except for the case of general formula (B-5-1).
一般式(B-5-1)および(B-5-2)で表されるジアミンとして、より具体的には、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン(44DAS)、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン(33DAS)を例示することができる。その他のジアミンとして、より具体的には、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホンおよびビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルホンなどを例示することができる。高温での黄色度(YI値)の観点から、44DASが好ましく、残留応力が低くなる観点から、33DASが好ましい。 As diamines represented by general formulas (B-5-1) and (B-5-2), more specifically, 4,4′-diaminodiphenylsulfone (44DAS) and 3,3′-diaminodiphenylsulfone (33 DAS) can be exemplified. More specific examples of other diamines include bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]sulfone and bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]sulfone. 44 DAS is preferable from the viewpoint of yellowness (YI value) at high temperature, and 33 DAS is preferable from the viewpoint of low residual stress.
本実施形態におけるポリイミドの重量平均分子量(Mw)は、1,000~100,000が好ましく、2,639~80,000がより好ましく、5,000~60,000が特に好ましい。重量平均分子量が1,000以上であると、伸度、破断強度等の機械的特性に優れ、残留応力が低く、YIが低くなる。重量平均分子量が60,000以下であると、ポリアミド酸-イミド共重合フィルムとした時の相分離が抑制され曇り度(HAZE値)が低くなる。本開示において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、GPCともいう)を用いて、標準ポリスチレン換算値として求められる値である。 The weight average molecular weight (Mw) of the polyimide in this embodiment is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 2,639 to 80,000, and particularly preferably 5,000 to 60,000. When the weight average molecular weight is 1,000 or more, the mechanical properties such as elongation and breaking strength are excellent, the residual stress is low, and the YI is low. When the weight-average molecular weight is 60,000 or less, phase separation is suppressed when a polyamic acid-imide copolymer film is formed, resulting in a low haze (HAZE value). In the present disclosure, the weight average molecular weight is a value obtained as a standard polystyrene conversion value using gel permeation chromatography (hereinafter also referred to as GPC).
本実施形態におけるポリイミドまたはその前駆体では、上記一般式(2)に含まれるX3とX4(X4/X3)のモル比は、0.85~2.0である事が好ましく、0.95~1.5または1.01~2.00である事がより好ましく、1.01~1.25である事がより好ましい。モル比が0.85以上であると、高温領域での耐熱性に優れ、YI値が低くなる。モル比が2.0以下であると、ポリアミド酸部との反応性が向上し、膜とした時の強度が上昇するため、伸度、破断強度等の機械特性に優れる。 In the polyimide or its precursor in the present embodiment, the molar ratio of X 3 and X 4 (X 4 /X 3 ) contained in the general formula (2) is preferably 0.85 to 2.0, It is more preferably 0.95 to 1.5 or 1.01 to 2.00, more preferably 1.01 to 1.25. When the molar ratio is 0.85 or more, the heat resistance in the high temperature range is excellent and the YI value is low. When the molar ratio is 2.0 or less, the reactivity with the polyamic acid moiety is improved, and the strength when formed into a film is increased, resulting in excellent mechanical properties such as elongation and breaking strength.
本実施形態におけるポリイミドまたはその前駆体の、分子量1,000未満の分子の含有量は、ポリアミド酸-イミド共重合体とした時に、前記共重合体の全量に対して、5質量%未満であることが好ましく、1質量%未満であることが更に好ましく、0.1質量%未満がより好ましい。このようなポリアミド酸-イミド共重合体を用いて得られる樹脂組成物から形成されるポリイミドフィルムは残留応力が低く、該ポリイミドフィルム上に形成した曇り度(Haze値)が低くなる。ポリアミド酸-イミド共重合体の全量に対する分子量1,000未満の分子の含有量は、該ポリイミドを溶解した溶液を用いてGPC測定を行って得られるピーク面積から算出することができる。 The content of molecules having a molecular weight of less than 1,000 in the polyimide or its precursor in the present embodiment is less than 5% by mass with respect to the total amount of the copolymer when converted to a polyamic acid-imide copolymer. preferably less than 1% by mass, more preferably less than 0.1% by mass. A polyimide film formed from a resin composition obtained using such a polyamic acid-imide copolymer has low residual stress, and the haze value formed on the polyimide film is low. The content of molecules having a molecular weight of less than 1,000 with respect to the total amount of the polyamic acid-imide copolymer can be calculated from the peak area obtained by GPC measurement using a solution in which the polyimide is dissolved.
第一の態様および第二の態様におけるポリイミド前駆体には、伸度、強度、応力、及び黄色度等を損なわない範囲で、前述した一般式(B-1)~(B-5-2)で表されるジアミン、の他に、他のジアミンを用いることができる。その他のジアミンとしては、例えば、4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、3,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’-ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’-ジアミノビフェニル、3,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、3,4’-ジアミノベンゾフェノン、3,3’-ジアミノベンゾフェノン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジアミノジフェニルメタン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、4,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4-ビス(3-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、ビス〔4-(3-アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、1,4-ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、9,10-ビス(4-アミノフェニル)アントラセン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2ービス〔4-(4ーアミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,4-ビス(3-アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼン、等を挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上を使用することが好ましい。 The polyimide precursors in the first aspect and the second aspect have the above-described general formulas (B-1) to (B-5-2) within a range that does not impair elongation, strength, stress, yellowness, etc. In addition to the diamine represented by, other diamines can be used. Other diamines include, for example, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,3'-diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-diaminobiphenyl, 3,4'-diaminobiphenyl , 3,3′-diaminobiphenyl, 4,4′-diaminobenzophenone, 3,4′-diaminobenzophenone, 3,3′-diaminobenzophenone, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 3,4′-diaminodiphenylmethane, 3 ,3′-diaminodiphenylmethane, 1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis(3-aminophenoxy)benzene, bis[4- (4-aminophenoxy)phenyl]sulfone, 4,4-bis(4-aminophenoxy)biphenyl, 4,4-bis(3-aminophenoxy)biphenyl, bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]ether, bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]ether, 1,4-bis(4-aminophenyl)benzene, 1,3-bis(4-aminophenyl)benzene, 9,10-bis(4-aminophenyl ) anthracene, 2,2-bis(4-aminophenyl)propane, 2,2-bis(4-aminophenyl)hexafluoropropane, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl)propane, 2 , 2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl)hexafluoropropane, 1,4-bis(3-aminopropyldimethylsilyl)benzene, etc., and at least one selected from these is preferably used.
全ジアミン中の、上記その他ジアミンの含有量は、20モル%以下が好ましく、1 0モル%以下が特に好ましい。こちらもX2と同様にシリコーン系ジアミンは含まないことが、高温での耐熱性の観点から好ましい。 The content of the other diamine in the total diamine is preferably 20 mol % or less, particularly preferably 10 mol % or less. From the viewpoint of heat resistance at high temperatures, it is also preferable for this to contain no silicone - based diamine, as with X2.
(c)<ポリアミド酸-イミド共重合体の実施形態>
本発明のポリアミド酸-イミド共重合体は、前記一般式(2)で示されるポリアミド酸部分である構造単位Mと、ポリイミド部分である構造単位Nを含む構造単位Lを含むが、その具体的な実施形態について以下に示す。
(c) <Embodiment of polyamic acid-imide copolymer>
The polyamic acid-imide copolymer of the present invention contains a structural unit M that is a polyamic acid moiety represented by the general formula (2) and a structural unit L that includes a structural unit N that is a polyimide moiety. Embodiments are shown below.
前記ポリアミド酸部のジアミン(X2)と前記ポリイミド部のジアミン(X4)は、同一の組成、もしくはジアミン種であってもよく異なる組成、もしくはジアミン種であってもよい。ここでいう「同一の組成」とは、ポリアミド酸部で用いられるジアミンが1種類以上から構成される場合、ポリイミド部のジアミンは全く同一の組成である。一方、ここでいう「異なる組成」とは、ポリアミド酸部で用いられるジアミンが1種類以上から構成される場合、ポリイミド部のジアミンは全く同一の組成ではなく、異なるジアミンから構成されるか、同一のジアミンを用いていたとしても比率は異なることを意味する。 The diamine (X 2 ) of the polyamic acid portion and the diamine (X 4 ) of the polyimide portion may have the same composition or diamine species, or may have different compositions or diamine species. The term "same composition" as used herein means that, when the diamine used in the polyamic acid portion is composed of one or more types, the diamines in the polyimide portion have exactly the same composition. On the other hand, the "different composition" here means that when the diamine used in the polyamic acid portion is composed of one or more types, the diamine in the polyimide portion does not have exactly the same composition, but is composed of different diamines or the same This means that the ratios would be different even if more diamines were used.
本発明の一態様におけるポリアミド酸部の役割としては、高温領域での高い熱安定性、優れる寸法安定性を持つことであり、分子平面性が高く、ポリイミドとした時の高温での耐熱性が高い骨格が好ましい。 The role of the polyamic acid moiety in one aspect of the present invention is to have high thermal stability and excellent dimensional stability in a high temperature range, high molecular planarity, and high heat resistance at high temperatures when made into a polyimide. A high skeleton is preferred.
前記ポリアミド酸部の酸二無水物(X1)としては、(a)<ポリアミド酸部の実施形態>で示したとおり、ピロメリット酸二無水物(PMDA)、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)、4,4’-ビフェニルビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)(TAHQ)、9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物(BPAF)、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物(DSDA)、4,4’-オキシジフタル酸無水物(ODPA)、及びシクロペンタノンビススピロノルボルナンテトラカルボン酸二無水物(CPODA)から成る群から選択される少なくとも1種に由来する。 As the acid dianhydride (X 1 ) of the polyamic acid moiety, pyromellitic dianhydride (PMDA), biphenyltetracarboxylic dianhydride ( BPDA), 4,4′-biphenylbis(trimellitic monoester anhydride) (TAHQ), 9,9-bis(3,4-dicarboxyphenyl)fluorene diacid anhydride (BPAF), 3,3 consisting of ',4,4'-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride (DSDA), 4,4'-oxydiphthalic anhydride (ODPA), and cyclopentanonebisspironorbornanetetracarboxylic dianhydride (CPODA) It is derived from at least one species selected from the group.
線膨張係数(CTE)、耐薬品性、ガラス転移温度(Tg)、及び高温領域での黄色度のバランスの観点から、PMDA、BPDA、DSDA、TAHQ、ODPA、CPODAが好ましく、BPDA、TAHQ、ODPAがより好ましく、BPDAがさらに好ましい。X1としては、上記で示される酸二無水物の他に、その性能を損なわない範囲で、前述のテトラカルボン酸二無水物に加えてジカルボン酸を使用して得られたものでもよい。また、その他のテトラカルボン酸二無水物を加えてもよいが、芳香族テトラカルボン酸二無水物もしくは芳香族ジカルボン酸に由来する骨格であることが好ましい。また、X1におけるその他の酸二無水物、およびジカルボン酸の割合は、20モル%以下である事が好ましく、10モル%以下であることが好ましい。 PMDA, BPDA, DSDA, TAHQ, ODPA, and CPODA are preferable from the viewpoint of the balance of coefficient of linear expansion (CTE), chemical resistance, glass transition temperature (Tg), and yellowness in a high-temperature region, and BPDA, TAHQ, and ODPA. is more preferred, and BPDA is even more preferred. In addition to the acid dianhydrides shown above, X 1 may be obtained by using a dicarboxylic acid in addition to the above-mentioned tetracarboxylic dianhydride within a range that does not impair its performance. Other tetracarboxylic dianhydrides may be added, but a skeleton derived from an aromatic tetracarboxylic dianhydride or an aromatic dicarboxylic acid is preferred. The ratio of other acid dianhydrides and dicarboxylic acids in X1 is preferably 20 mol % or less, and preferably 10 mol % or less.
前記ポリアミド酸部のジアミン(X2)としては、(4-アミノフェニル-4-アミノベンゾエート(APAB)、2-メチル-4-アミノフェニル-4-アミノベンゾエート、3-メチル-4-アミノフェニル-4-アミノベンゾエート、2-フルオロ-4-アミノフェニル-4-アミノベンゾエート(2F-APAB)、3-フルオロ-4-アミノフェニル-4-アミノベンゾエート(3F-APAB)、3-メチル-4-アミノフェニル-3-メチル-4-アミノベンゾエート、(2-フェニルー4-アミノフェニル)-4-アミノベンゾエート(ph-APAB)から成る群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、線膨張係数(CTE)、耐薬品性、ガラス転移温度(Tg)、及び高温領域での黄色度のバランスの観点から、APAB、2F-APAB、3F-APAB、Ph-APABが好ましく、APABがより好ましい。X2としては、上記で示される酸二無水物の他に、その性能を損なわない範囲で、その他のジアミンを加えてもよいが、シクロヘキサン環やシクロペンタン環を含まず、芳香族ジアミンであることが好ましい。X2におけるその他のジアミンの割合は、20モル%以下である事が好ましく、10モル%以下であることが好ましい。つまり、前記イミド部分のジアミン(X4)としては、上記に示される構造を含まないことが好ましいが、全くの同一組成でなければその限りではない。 Examples of the diamine (X 2 ) of the polyamic acid moiety include (4-aminophenyl-4-aminobenzoate (APAB), 2-methyl-4-aminophenyl-4-aminobenzoate, 3-methyl-4-aminophenyl- 4-aminobenzoate, 2-fluoro-4-aminophenyl-4-aminobenzoate (2F-APAB), 3-fluoro-4-aminophenyl-4-aminobenzoate (3F-APAB), 3-methyl-4-amino It is preferably at least one selected from the group consisting of phenyl-3-methyl-4-aminobenzoate, (2-phenyl-4-aminophenyl)-4-aminobenzoate (ph-APAB), and the coefficient of linear expansion ( CTE), chemical resistance, glass transition temperature (Tg), and yellowness in the high-temperature region, APAB, 2F-APAB, 3F-APAB, and Ph-APAB are preferable, and APAB is more preferable.X 2 As, in addition to the acid dianhydrides shown above, other diamines may be added to the extent that their performance is not impaired, but they should be aromatic diamines that do not contain cyclohexane rings or cyclopentane rings. The ratio of other diamines in X 2 is preferably 20 mol % or less, preferably 10 mol % or less. Although it is preferable that they do not contain any structure, this is not the case unless they have exactly the same composition.
本発明の一態様におけるイミド部の役割としては、高温領域での高い熱安定性、優れる光学特性、溶媒への高い溶解性、を有する骨格が好ましい。 As the role of the imide moiety in one aspect of the present invention, a skeleton having high thermal stability in a high temperature range, excellent optical properties, and high solubility in a solvent is preferable.
前記ポリイミド部の酸二無水物(X3)としては、(b)<ポリイミド部の実施形態>で示したとおり、テトラカルボン酸二無水物に由来する4価の有機基を用いることが出来る。また、ポリイミド前駆体中に存在する複数のX3は互いに同一であっても異なっていてもよく、X1と互いに同一であっても異なっていてもよい。X3としては、高温領域での優れる黄色度(YI値)および曇り度(Haze値)の観点からBPAFに由来する構造を含むことが好ましく、残留応力の観点から、ODPAに由来する構造が好ましい。BPAFに由来する骨格を用いる場合、高温領域での熱安定性を改善することを目的にPMDA、BPDA、DSDA、TAHQ、ODPAから選ばれる骨格を同時に用いることが出来る。その中でも、BPDA、TAHQから選ばれる骨格を含むことがより好ましい。X3におけるBPAFの割合は、40モル%以上が好ましく、50モル%以上が好ましく、70モル%以上でより好ましく、100モル%でもよい。 As the acid dianhydride (X 3 ) of the polyimide portion, a tetravalent organic group derived from a tetracarboxylic dianhydride can be used as described in (b) <Embodiment of polyimide portion>. In addition, a plurality of X3s present in the polyimide precursor may be the same or different from each other, and may be the same as or different from X1. X 3 preferably includes a structure derived from BPAF from the viewpoint of excellent yellowness (YI value) and haze (Haze value) in a high-temperature region, and a structure derived from ODPA is preferable from the viewpoint of residual stress. . When using a skeleton derived from BPAF, a skeleton selected from PMDA, BPDA, DSDA, TAHQ, and ODPA can be used at the same time for the purpose of improving thermal stability in a high temperature range. Among them, it is more preferable to contain a skeleton selected from BPDA and TAHQ. The proportion of BPAF in X3 is preferably 40 mol% or more, preferably 50 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, and may be 100 mol%.
前記イミド部のジアミンとしては、(b)<ポリイミド部の実施形態>で示したとおり、ジアミンに由来する2価の有機基を用いることが出来る。また、ポリイミド前駆体中に存在する複数のX3は互いに同一であっても異なっていてもよく、X1と互いに同一であっても異なっていてもよいが、全く同一であってはならない。X3としては、44BAFL、33BAFL、BFAF、BAOFL、BAHF、33DAS、44DASから選ばれる群から選択される少なくとも1種である事が好ましく、線膨張係数(CTE)、耐薬品性、ガラス転移温度(Tg)、及び高温領域での黄色度のバランスの観点から、44BAFL、33BAFL、BFAF、BAOFL、33DAS、44DASがより好ましく、44BAFL、BFAF、33DAS、44DASがさらに好ましい。 As the diamine of the imide portion, a divalent organic group derived from diamine can be used as described in (b) <Embodiment of polyimide portion>. Moreover , a plurality of X3 present in the polyimide precursor may be the same or different, and may be the same or different from X1, but they should not be exactly the same. X3 is preferably at least one selected from the group selected from 44BAFL , 33BAFL, BFAF, BAOFL, BAHF, 33DAS, and 44DAS, and has a linear expansion coefficient (CTE), chemical resistance, glass transition temperature ( Tg) and yellowness balance in a high temperature range, 44BAFL, 33BAFL, BFAF, BAOFL, 33DAS and 44DAS are more preferable, and 44BAFL, BFAF, 33DAS and 44DAS are more preferable.
本実施形態における前記ポリアミド酸-イミド共重合体は、X1およびX2から構成されるポリアミド酸部とX3およびX4から構成されるポリイミド部を含み、前記ポリアミド酸の構成単位と前記ポリイミドの構成単位のモル比(構成単位Nのモル数:構成単位Mのモル数)の上限は、95:5でもよく、90:10でもよく、85:15でもよく、80:20でもよいが、残留応力と曇り度(Haze値)の観点から5/95である事が好ましく、黄色度(YI値)の観点から80:20がより好ましい。前記ポリアミド酸の構成単位と前記ポリイミドの構成単位のモル比(構成単位Nのモル数:構成単位Mのモル数)の下限は、30:70でもよく、40:60でもよく、50:50でもよいが、残留応力と黄色度(YI値)を共立する観点から40:60である事が好ましい。 The polyamic acid-imide copolymer in the present embodiment includes a polyamic acid portion composed of X 1 and X 2 and a polyimide portion composed of X 3 and X 4 , and the constituent units of the polyamic acid and the polyimide The upper limit of the molar ratio of the structural units (the number of moles of the structural unit N: the number of moles of the structural unit M) may be 95:5, 90:10, 85:15, or 80:20, It is preferably 5/95 from the viewpoint of residual stress and haze (Haze value), and more preferably 80:20 from the viewpoint of yellowness (YI value). The lower limit of the molar ratio of the constituent units of the polyamic acid and the constituent units of the polyimide (the number of moles of the structural unit N: the number of moles of the structural unit M) may be 30: 70, 40: 60, or 50: 50. However, from the viewpoint of coexistence of residual stress and yellowness (YI value), the ratio is preferably 40:60.
本実施形態におけるポリアミド酸-イミド共重合体(構造単位L)の重量平均分子量(Mw)は、2,639~300,000が好ましく、10,000~250,000がより好ましく、20,000~200,000がさらに好ましく、40,000~200,000が特に好ましい。重量平均分子量が2,639以上であると、伸度、破断強度等の機械的特性に優れ、残留応力が低く、YIが低くなる。重量平均分子量が200,000以下であると、ポリアミド酸-イミド共重合体ワニスの粘度と濃度のバランスが良く、加工性が良く、塗工時の膜ムラが小さくなる。本開示において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、GPCともいう)を用いて、標準ポリスチレン換算値として求められる値である。 The weight average molecular weight (Mw) of the polyamic acid-imide copolymer (structural unit L) in the present embodiment is preferably 2,639 to 300,000, more preferably 10,000 to 250,000, and 20,000 to 200,000 is more preferred, and 40,000 to 200,000 is particularly preferred. When the weight average molecular weight is 2,639 or more, the mechanical properties such as elongation and breaking strength are excellent, the residual stress is low, and the YI is low. When the weight-average molecular weight is 200,000 or less, the viscosity and concentration of the polyamic acid-imide copolymer varnish are well-balanced, workability is good, and film unevenness during coating is reduced. In the present disclosure, the weight average molecular weight is a value obtained as a standard polystyrene conversion value using gel permeation chromatography (hereinafter also referred to as GPC).
(d)有機溶剤
本実施形態における(d)有機溶剤は、上述した(a)ポリアミド酸、(b)ポリイミド、(c)ポリアミド酸-イミド共重合体及び任意的に使用されるその他の成分を溶解できるものであれば特に制限はない。
(d) Organic solvent The (d) organic solvent in the present embodiment includes (a) polyamic acid, (b) polyimide, (c) polyamic acid-imide copolymer and other optionally used components described above. There is no particular limitation as long as it can be dissolved.
このような(d)有機溶剤の具体的な例としては、例えば、非プロトン性溶媒、フェノ-ル系溶媒、エーテル及びグリコ-ル系溶媒等が挙げられる。これらの具体例としては、前記非プロトン性溶媒として、例えば、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、N-メチルカプロラクタム、1,3-ジメチルイミダゾリジノン、テトラメチル尿素、エクアミドM100(商品名:出光興産社製)、エクアミドB100(商品名:出光興産社製)、γ-ブチロラクトン(GBL)、γ-バレロラクトン、ヘキサメチルホスホリックアミド、ヘキサメチルホスフィントリアミド、ジメチルスルホン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、ピコリン、ピリジン、酢酸(2-メトキシ-1-メチルエチル)、フェノ-ル、o-クレゾ-ル、m-クレゾ-ル、p-クレゾ-ル、2,3-キシレノ-ル、2,4-キシレノ-ル、2,5-キシレノ-ル、2,6-キシレノ-ル、3,4-キシレノ-ル、3,5-キシレノ-ル等が:前記エ-テル及びグリコ-ル系溶媒として、例えば、1,2-ジメトキシエタン、ビス(2-メトキシエチル)エ-テル、1,2-ビス(2-メトキシエトキシ)エタン、ビス[2-(2-メトキシエトキシ)エチル]エ-テル、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサンなどが挙げられるが、ポリアミド酸、ポリイミド、ポリアミド酸-イミド共重合体の溶解性の観点からNMP、GBL、DMF、DMAcから選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。 Specific examples of such (d) organic solvents include aprotic solvents, phenolic solvents, ether and glycolic solvents, and the like. Specific examples thereof include the aprotic solvent such as N,N-dimethylformamide (DMF), N,N-dimethylacetamide (DMAc), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N-methyl Caprolactam, 1,3-dimethylimidazolidinone, tetramethylurea, Equamid M100 (trade name: manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.), Equamid B100 (trade name: manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.), γ-butyrolactone (GBL), γ-valerolactone , hexamethylphosphoricamide, hexamethylphosphinetriamide, dimethylsulfone, dimethylsulfoxide, sulfolane, cyclohexanone, methylcyclohexanone, picoline, pyridine, acetic acid (2-methoxy-1-methylethyl), phenol, o-creso- le, m-cresol, p-cresol, 2,3-xylenol, 2,4-xylenol, 2,5-xylenol, 2,6-xylenol, 3,4- xylenol, 3,5-xylenol, etc.: as the ether and glycol solvents, for example, 1,2-dimethoxyethane, bis(2-methoxyethyl) ether, 1,2- bis(2-methoxyethoxy)ethane, bis[2-(2-methoxyethoxy)ethyl]ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, polyamic acid, polyimide, polyamic acid-imide copolymer from the viewpoint of the solubility of NMP, GBL, DMF, and DMAc.
[その他の成分]
本実施形態の樹脂組成物は、上記(a)、(b)、(c)及び(d)成分の他に、(e)イミド化触媒等を、更に含有していてもよい。
[Other ingredients]
The resin composition of the present embodiment may further contain (e) an imidization catalyst, etc., in addition to the components (a), (b), (c) and (d).
一方で、曇り度(Haze値)を悪化させない観点から、樹脂組成物は、無機粒子は含まないことが好ましい。無機粒子としては、ケイ素原子を含む粒子が挙げられ、該ケイ素原子を含む粒子としては、シリカ粒子が挙げられる。 On the other hand, the resin composition preferably does not contain inorganic particles from the viewpoint of not worsening the haze (haze value). Examples of inorganic particles include particles containing silicon atoms, and examples of particles containing silicon atoms include silica particles.
((e)イミド化触媒)
本実施形態に係る樹脂組成物からイミド化によりポリイミド樹脂フィルムを得る工程において、樹脂組成物にイミド化触媒を加えることが出来る。
((e) imidization catalyst)
In the step of obtaining a polyimide resin film from the resin composition according to the present embodiment by imidization, an imidization catalyst can be added to the resin composition.
当該樹脂組成物は、(c)ポリアミド酸-イミド共重合体の繰り返し単位1モルに対し、イミド化触媒を0.01~0.5モル%を含有することができる。ポリアミド酸-イミド共重合体の繰り返し単位1モルに対するイミド化触媒の含有量が0.01モル%以上であることにより、フィルムの黄色度(YI値)を抑制することが出来る。またイミド化触媒の含有量が0.5モル%以下であることが、樹脂組成物の保存安定性の観点から好ましい。イミド化触媒の含有量は、ポリアミド酸-イミド共重合体の繰り返し単位1モルに対し、0.01~0、5モル%であることがより好ましく、0.02~0、5モル%であることが更に好ましく、0.02~0、15モル%であることが特に好ましい。 The resin composition may contain 0.01 to 0.5 mol % of the imidization catalyst per 1 mol of repeating units of the (c) polyamic acid-imide copolymer. When the content of the imidization catalyst is 0.01 mol % or more per 1 mol of the repeating unit of the polyamic acid-imide copolymer, the yellowness (YI value) of the film can be suppressed. From the viewpoint of the storage stability of the resin composition, the content of the imidization catalyst is preferably 0.5 mol % or less. The content of the imidization catalyst is more preferably 0.01 to 0.5 mol%, more preferably 0.02 to 0.5 mol%, relative to 1 mol of the repeating unit of the polyamic acid-imide copolymer. is more preferred, and 0.02 to 0.15 mol % is particularly preferred.
イミド化触媒としては、特に限定されないが、例えば、ピリジン、トリエチルアミン、1,2-ジメチルイミダゾール、1-メチルイミダゾール、2-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、イミダゾール、ベンゾイミダゾールなどが挙げられる。1,2-ジメチ
ルイミダゾール、1-メチルイミダゾール、2-メチルイミダゾール、イミダゾールなどが好ましく、1,2-ジメチルイミダゾール、N-tert-ブトキシカルボニルイミダゾール(N-Boc-イミダゾール)、1-メチルイミダゾールが特に好ましく、保存安定性の観点からN-Boc-イミダゾールが好ましく、高温での黄色度(YI値)の観点から1-メチルイミダゾールが好ましく、両方を同時に用いてもよい。
Examples of imidization catalysts include, but are not limited to, pyridine, triethylamine, 1,2-dimethylimidazole, 1-methylimidazole, 2-methylimidazole, 2-phenylimidazole, imidazole, and benzimidazole. 1,2-dimethylimidazole, 1-methylimidazole, 2-methylimidazole, imidazole and the like are preferred, and 1,2-dimethylimidazole, N-tert-butoxycarbonylimidazole (N-Boc-imidazole) and 1-methylimidazole are particularly N-Boc-imidazole is preferred from the viewpoint of storage stability, and 1-methylimidazole is preferred from the viewpoint of yellowness (YI value) at high temperatures, and both may be used at the same time.
[ポリアミド酸-イミド共重合体の製造方法]
本発明のポリアミド酸、ポリイミド、ポリアミド酸-イミド共重合体は、以下の工程により合成することが可能である。ポリアミド酸-イミド共重合体の製造方法は、例えば、下記工程1~工程3を有する:
工程1:前記一般式(2)を構成するポリアミド酸部のテトラカルボン酸二無水物成分(X3)と、ジアミン成分(X4)とを反応させ、溶媒可溶性のポリイミド溶液を得る工程
工程2:工程1で得られたポリイミドに対し、前記一般式(2)中のポリアミド酸部のジアミン(X2)を溶解させる工程
工程3:工程2で得られた溶液に対し、前記一般式(2)を構成するポリアミド酸部(X1)のテトラカルボン酸二無水物成分を反応させ、ポリアミド酸-イミド共重体を得る工程。
[Method for producing polyamic acid-imide copolymer]
The polyamic acid, polyimide and polyamic acid-imide copolymer of the present invention can be synthesized by the following steps. A method for producing a polyamic acid-imide copolymer has, for example, the following
Step 1: Step 2 of reacting the tetracarboxylic dianhydride component (X 3 ) of the polyamic acid moiety constituting the general formula (2) with the diamine component (X 4 ) to obtain a solvent-soluble polyimide solution. : A step of dissolving the diamine (X 2 ) of the polyamic acid moiety in the general formula (2) in the polyimide obtained in
まず工程1から順に具体的な実施例について述べる。工程1においては前記一般式(2)中のポリイミド部を合成する工程である。前記一般式(2)中のポリイミド部のジアミン(例えば、44BAFL)と、テトラカルボン酸二無水物(例えば、BPAF)とを、重縮合反応させることにより、合成することができる。この反応は、イミド化時に発生する水を除去する反応容器を用い、モノマー及び精製するポリイミドを溶解することが出来る溶媒中で行うことが好ましい。具体的には、例えば、還流管及びディーンスターク管を備えたセパラブルフラスコに所定量のBAFLとNMPを加え、BAFLを完全に溶解させた後、所定量のBPAF、水の共沸溶媒としてトルエンを加え、180℃まで加熱し、攪拌する方法があげられる。180℃で加熱中に発生した水および共沸溶媒としてのトルエンは適宜容器外へ排出することが好ましい。
First, specific examples will be described in order from
前記ポリイミド前を合成する時の、テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分の比(モル比)は、得られる樹脂フィルムの熱線膨張率、残留応力、伸度、及び黄色度(以下、YIともいう)を所望の範囲にコントロールするとの観点から、テトラカルボン酸二無水物:ジアミン=100:85~100:200(テトラカルボン酸二無水物1モル部に対してジアミン0.85~2.00モル部)の範囲とすることが好ましく、100:101~100:125(酸二無水物1モル部に対してジアミン1.01~1.25モル部)の範囲とすることが更に好ましい。上記の範囲とすることにより、ポリアミド酸との反応が起き易くなり、曇り度(Haze値)が低下する点で好ましい。 When synthesizing the polyimide, the ratio (molar ratio) of the tetracarboxylic dianhydride component and the diamine component is the thermal linear expansion coefficient, residual stress, elongation, and yellowness of the resulting resin film (hereinafter also referred to as YI from the viewpoint of controlling to the desired range, tetracarboxylic dianhydride: diamine = 100: 85 to 100: 200 (diamine 0.85 to 2.00 per 1 mole part of tetracarboxylic dianhydride 100:101 to 100:125 (1.01 to 1.25 mol parts of diamine to 1 mol part of acid dianhydride) is more preferable. By setting it as said range, reaction with a polyamic acid becomes easy and it is preferable at the point of a haze degree (Haze value) falling.
反応温度としては、イミド化と水の除去を両立する観点から、140℃以上が好ましく、160℃がより好ましい。また、溶媒の分解による着色、およびモノマーとの反応を抑制する観点から200℃以下が好ましく、190℃以下がより好ましく、反応終了後は速やかに100℃以下とすることが好ましい。 The reaction temperature is preferably 140° C. or higher, more preferably 160° C., from the viewpoint of achieving both imidization and water removal. From the viewpoint of suppressing coloration due to decomposition of the solvent and reaction with the monomer, the temperature is preferably 200° C. or lower, more preferably 190° C. or lower, and preferably 100° C. or lower immediately after completion of the reaction.
反応時間としては、分子量を増加させる観点から2時間以上が好ましく、3時間以上が好ましい。一方で、溶媒の分解による着色、およびモノマーとの反応を抑制する観点から12時間以下が好ましく、6時間以下が好ましい。 From the viewpoint of increasing the molecular weight, the reaction time is preferably 2 hours or longer, preferably 3 hours or longer. On the other hand, it is preferably 12 hours or less, preferably 6 hours or less, from the viewpoint of suppressing coloration due to decomposition of the solvent and reaction with the monomer.
次に、工程2について述べる。工程2は、前記工程1で得られたポリイミドに対し、前記一般式(2)中のポリアミド酸部のジアミン(X2)を溶解させる工程である。工程1においてポリイミドを合成した後、所定量のジアミン(例えば、APAB)とNMPを加え十分に攪拌し、ジアミンを溶解させる。最終的に得られるポリイミド共重合体フィルムの熱線膨張率、残留応力、伸度、及び黄色度(以下、YIともいう)を所望の範囲にコントロールするとの観点から、ポリイミド部のテトラカルボン酸二無水物に由来する成分(X3):ポリイミド部およびポリアミド酸部のジアミン成分に由来する成分(X2とX4)=100:150~100:3000(テトラカルボン酸二無水物1モル部に対してジアミン1.50~30モル部)の範囲とすることが好ましく、100:225~100:2000(テトラカルボン酸二無水物1モル部に対してジアミン2.25~30モル部)の範囲とすることがさらに好ましい。上記の範囲とすることで、工程3においてテトラカルボン酸二無水物を反応させる際の反応均一性が高まり、分子量分布が2.00に近く、分子量1,000以下のオリゴマーの割合が少ないポリアミド酸-イミド共重合体が得られ、フィルムとした時の高温領域での熱安定性が向上する。
Next,
ジアミンを溶解させる温度としては、ジアミンの溶解性を高め、均一性を向上させる観点から、40℃以上が好ましく、60℃以上がさらに好ましい。一方で、溶媒との副反応による着色を抑制する観点から、120℃以下とすることが好ましく、100℃以下がより好ましい。 The temperature for dissolving the diamine is preferably 40° C. or higher, more preferably 60° C. or higher, from the viewpoint of enhancing the solubility of the diamine and improving the uniformity. On the other hand, from the viewpoint of suppressing coloration due to a side reaction with the solvent, the temperature is preferably 120° C. or lower, more preferably 100° C. or lower.
次に、工程3について述べる。工程3は、前記工程2のポリイミドとジアミンが溶解した溶液に対し、前記一般式(2)中のポリアミド酸部のテトラカルボン酸二無水物を加え、重縮合反応させることにより、ポリアミド酸-イミド共重合体を合成することができる。
Next,
前記ポリアミド酸-イミド共重合体を合成する時の、ポリアミド酸部のテトラカルボン酸二無水物成分(X1)とジアミン成分(X2)のモル比(X2/X1)は、得られる樹脂フィルムの熱線膨張率、残留応力、伸度、及び黄色度(以下、YIともいう)を所望の範囲にコントロールするとの観点から、0.85~1.2が好ましく、0.90~1.1がより好ましく、0.92~1,00が好ましい。上記の範囲とすることにより、ポリイミドとの反応が起き易くなり、曇り度(Haze値)が低下する点で好ましい。 When synthesizing the polyamic acid-imide copolymer, the molar ratio (X 2 /X 1 ) of the tetracarboxylic dianhydride component (X 1 ) and the diamine component (X 2 ) in the polyamic acid moiety is obtained From the viewpoint of controlling the coefficient of linear thermal expansion, residual stress, elongation, and yellowness (hereinafter also referred to as YI) of the resin film within a desired range, it is preferably 0.85 to 1.2, and 0.90 to 1.0. 1 is more preferred, and 0.92 to 1,00 is preferred. By setting it as said range, reaction with a polyimide easily occurs, and it is preferable at the point of haze degree (Haze value) falling.
また、前記ポリアミド酸-イミド共重合体を合成する時の、ポリイミド部のテトラカルボン酸二無水物成分(X3)とジアミン成分(X4)のモル比(X4/X3)は、得られる樹脂フィルムの熱線膨張率、残留応力、伸度、及び黄色度(以下、YIともいう)を所望の範囲にコントロールするとの観点から、0.85~2.0の範囲である事が好ましく、0.95~1.5の範囲である事がより好ましく、1.01~1.25の範囲である事がより好ましい。上記の範囲とすることにより、高温での耐熱性が向上し、加熱時の分解反応が抑制され、黄色度(YI値)、曇り度(Haze値)が低下する点で好ましい。 Further, when synthesizing the polyamic acid-imide copolymer, the molar ratio (X 4 /X 3 ) of the tetracarboxylic dianhydride component (X 3 ) and the diamine component (X 4 ) in the polyimide part is From the viewpoint of controlling the coefficient of thermal expansion, residual stress, elongation, and yellowness (hereinafter also referred to as YI) of the resin film to be within a desired range, it is preferably in the range of 0.85 to 2.0, It is more preferably in the range of 0.95 to 1.5, more preferably in the range of 1.01 to 1.25. The above range is preferable in that the heat resistance at high temperatures is improved, the decomposition reaction during heating is suppressed, and the yellowness (YI value) and haze (Haze value) are lowered.
また、前記ポリアミド酸-イミド共重合体を合成する時の、ポリアミド酸およびポリイミド部のテトラカルボン酸二無水物成分(X1とX3)とジアミン成分(X2とX4)のモル比((X2のモル数+X4のモル数)/(X1のモル数+X3のモル数))は、得られる樹脂フィルムの熱線膨張率、残留応力、伸度、及び黄色度(以下、YIともいう)を所望の範囲にコントロールするとの観点から、0.92~1.05の範囲とすることが好ましく、0.94~01.00の範囲とすることが更に好ましい。上記の範囲とすることにより、ポリアミド酸-イミド共重合体の分子量が向上し易く、樹脂組成物として加工性が向上し、フィルムを作製する際の塗工ムラが抑制でき、曇り度(Haze値)が低下する点で好ましい。また、ポリアミド酸-イミド共重合体の末端アミンが減少し、加熱時の分解反応が抑制され、高温領域での熱安定性が向上し、黄色度(YI値)が低くなる。 Further, when synthesizing the polyamic acid - imide copolymer , the molar ratio ( (Number of moles of X 2 + Number of moles of X 4 ) / (Number of moles of X 1 + Number of moles of X 3 )) is the thermal linear expansion coefficient, residual stress, elongation, and yellowness of the resulting resin film (hereinafter, YI ) is preferably in the range of 0.92 to 1.05, more preferably in the range of 0.94 to 01.00. By setting the above range, the molecular weight of the polyamic acid-imide copolymer is easily improved, the processability as a resin composition is improved, coating unevenness when producing a film can be suppressed, and the haze (Haze value ) is reduced. In addition, the amount of terminal amines in the polyamic acid-imide copolymer is reduced, the decomposition reaction during heating is suppressed, the thermal stability at high temperatures is improved, and the yellowness index (YI value) is lowered.
本実施の態様において、好ましいポリアミド酸-イミド共重合体を合成する際には、分子量を、テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分との比の調整、及び末端封止剤の添加によってコントロールすることが可能である。酸二無水物成分とジアミン成分との比が1:1に近いほど、及び末端封止剤の使用量が少ないほど、ポリイミドの分子量を大きくすることができる。 In this embodiment, when synthesizing the preferred polyamic acid-imide copolymer, the molecular weight is controlled by adjusting the ratio of the tetracarboxylic dianhydride component and the diamine component, and adding a terminal blocker. It is possible. The closer the ratio of the acid dianhydride component to the diamine component is to 1:1 and the less the amount of the terminal blocker used, the higher the molecular weight of the polyimide.
テトラカルボン酸二無水物成分及びジアミン成分として、高純度品を使用することが推奨される。その純度としては、それぞれ、98質量%以上とすることが好ましく、99質量%以上とすることがより好ましく、99.5質量%以上とすることが更に好ましい。複数種類の酸二無水物成分又はジアミン成分を併用する場合には、酸二無水物成分又はジアミン成分の全体として上記の純度を有していれば足りるが、使用する全種類の酸二無水物成分及びジアミン成分が、それぞれ上記の純度を有していることが好ましい。 It is recommended to use high-purity products as the tetracarboxylic dianhydride component and the diamine component. The purity is preferably 98% by mass or more, more preferably 99% by mass or more, and even more preferably 99.5% by mass or more. When multiple types of acid dianhydride components or diamine components are used in combination, it is sufficient if the acid dianhydride component or diamine component as a whole has the above purity, but all types of acid dianhydrides used It is preferred that the component and the diamine component each have the purity specified above.
反応の溶媒としては、前記(d)有機溶媒中に示した溶媒を用いることが出来るが、その限りではない。 As the solvent for the reaction, the solvent shown in (d) organic solvent can be used, but is not limited thereto.
その他の成分として、前記(e)イミド化触媒に記載の化合物を用いることが出来るが、その限りではない。 As other components, the compounds described in (e) imidization catalyst can be used, but are not limited thereto.
ポリイミドの合成に用いられる溶媒の常圧における沸点は、60~300℃が好ましく、140~280℃がより好ましく、170~270℃が特に好ましい。溶媒の沸点が300℃より高いと、乾燥工程が長時間必要となる。一方で溶媒の沸点が60℃より低いと、乾燥工程中に、樹脂膜の表面における荒れの発生、樹脂膜中への気泡の混入等が起こり、均一なフィルムが得られない場合がある。 The boiling point at normal pressure of the solvent used for polyimide synthesis is preferably 60 to 300°C, more preferably 140 to 280°C, and particularly preferably 170 to 270°C. If the boiling point of the solvent is higher than 300°C, the drying process will take a long time. On the other hand, if the boiling point of the solvent is lower than 60° C., the surface of the resin film may become rough during the drying process, air bubbles may be mixed into the resin film, and a uniform film may not be obtained.
このように、好ましくは沸点が170~270℃であり、より好ましくは20℃における蒸気圧が250Pa以下である溶媒を使用することが、溶解性及び塗工時エッジはじきの観点から好ましい。より具体的には、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、γ-ブチロラクトン(GBL)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)で表される化合物から成る群より選択される1種以上を使用することが好ましく、前記(d)容器溶媒、に記載された溶媒を適宜使用することが出来る。溶媒中の水分含量は、3000質量ppm以下が好ましい。これらの溶媒は、単独で又は2種類以上混合して用いてもよい。 Thus, it is preferable to use a solvent having a boiling point of preferably 170 to 270° C., more preferably a vapor pressure of 250 Pa or less at 20° C., from the viewpoint of solubility and edge repellency during coating. More specifically, it consists of compounds represented by N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), γ-butyrolactone (GBL), N,N-dimethylacetamide (DMAc), and N,N-dimethylformamide (DMF). It is preferable to use one or more selected from the group, and the solvent described in (d) Container solvent can be used as appropriate. The water content in the solvent is preferably 3000 mass ppm or less. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
<ポリイミドブロック共重合系高分子>
本実施の第二の態様としては、前述の樹脂組成物に含有されていた(c)ポリアミド酸-イミド共重合体がイミド化されたポリイミドブロック共重合系高分子を含むフィルム(以下、ポリイミドフィルムということがある)である。従って、下記一般式(1):
で示される構造単位を含み、かつX2として上記一般式(A-1)で表される構造を有することを特徴とするポリイミドブロック共重合系高分子を提供できる。
<Polyimide block copolymer polymer>
As a second aspect of the present embodiment, a film containing a polyimide block copolymer polymer in which the (c) polyamic acid-imide copolymer contained in the resin composition is imidated (hereinafter referred to as a polyimide film sometimes called). Therefore, the following general formula (1):
It is possible to provide a polyimide block copolymer polymer characterized by comprising a structural unit represented by and having a structure represented by the above general formula (A-1) as X 2 .
一般式(A-1)~(A-5)で表される構造については、<ポリアミド酸-イミド共重合体>と同様に定義される。ポリイミドブロック共重合系高分子は、上記で説明されたポリアミド酸-イミド共重合体と同様の観点から、下記構成1,2を除くことが好ましい:
構成1.X3が9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物(BPAF)に由来する基である場合は、X4が、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、及び/又は2,2’―ビス(トリフルオロメチル)ベンジジンに由来する基である;
構成2.X3がノルボルナン―2―スピロ―α―シクロペンタノン―α’―スピロ―2’’―ノルボルナン―5,5’’,6,6’’―テトラカルボン酸二無水に由来する基である。
The structures represented by general formulas (A-1) to (A-5) are defined in the same manner as <polyamic acid-imide copolymer>. The polyimide block copolymer polymer preferably excludes the following
本発明のポリイミドブロック共重合系高分子の厚さは、用途に応じて適宜調整されるが、通常、3~500μm、好ましくは5~100μm、より好ましくは8~50μmである。 The thickness of the polyimide block copolymer polymer of the present invention is appropriately adjusted depending on the application, and is usually 3 to 500 μm, preferably 5 to 100 μm, more preferably 8 to 50 μm.
本発明のポリイミドブロック共重合系高分子は、小角X線散乱測定において、結晶長周期d(nm)が12.0nm以上であり、かつ/又は広角X線回折測定において、結晶化度が0.11よりも大きい。結晶長周期d(nm)が12.0nm以上であり、かつ/又は結晶化度が0.11よりも大きいことは、ポリイミドブロック共重合系高分子に含まれるポリイミドの結晶性が十分に高く、その結晶ドメイン間距離が十分離れていることを示している。結晶性が高いことは、分子間の相互作用が強く、高温領域での熱安定性、および線膨張係数に優れることを示している。つまり、400℃以上での高温でキュアした際の曇り度(Haze値)及び残留応力に優れるポリイミドであることを示している。また、結晶ドメイン間距離が十分離れていることは、結晶ドメイン間に柔軟な非晶領域が存在していることを示している。この非晶領域の存在により、結晶ドメインの配向、凝集が抑制され、高温領域での透明性(YI値及びHaze値)、及び折曲耐性に優れることを示している。つまり、これら両方の特性を有することは、高温での耐熱性に優れ、透明性が高く、折曲耐性に優れるポリイミドブロック共重合系高分子であることを示している。 The polyimide block copolymer polymer of the present invention has a crystal long period d (nm) of 12.0 nm or more in small-angle X-ray scattering measurement, and/or has a crystallinity of 0.07 in wide-angle X-ray diffraction measurement. Greater than eleven. When the crystal long period d (nm) is 12.0 nm or more and/or the crystallinity is greater than 0.11, the crystallinity of the polyimide contained in the polyimide block copolymer polymer is sufficiently high, This indicates that the distance between the crystal domains is sufficiently long. High crystallinity indicates strong intermolecular interaction, excellent thermal stability in a high-temperature region, and excellent linear expansion coefficient. In other words, this indicates that the polyimide is excellent in haze (haze value) and residual stress when cured at a high temperature of 400° C. or higher. In addition, the fact that the distance between the crystal domains is sufficiently long indicates that there is a flexible amorphous region between the crystal domains. The existence of this amorphous region suppresses the orientation and aggregation of the crystalline domains, indicating that the transparency (YI value and Haze value) in the high temperature region and the bending resistance are excellent. In other words, having both of these properties indicates that the polyimide block copolymer polymer has excellent heat resistance at high temperatures, high transparency, and excellent bending resistance.
結晶長周期d(nm)は、折曲試験時に曇り度(Haze値)が悪化しない観点から、12.0nm以上であることが好ましく、12.3nmより大きいことがより好ましく、12.9nmよりも大きいことがより好ましい。また、結晶長周期d(nm)は残留応力が優れる観点から、30.0nmよりも小さいことが好ましく、20nmよりも小さいことが好ましく、18.0nmよりも小さいことが好ましく、17.9nmよりも小さいことがより好ましい。 The crystal long period d (nm) is preferably 12.0 nm or more, more preferably larger than 12.3 nm, more preferably larger than 12.9 nm, from the viewpoint of not worsening the haze (haze value) during the bending test. Larger is more preferred. In addition, from the viewpoint of excellent residual stress, the crystal long period d (nm) is preferably less than 30.0 nm, preferably less than 20 nm, preferably less than 18.0 nm, and more than 17.9 nm. Smaller is more preferred.
結晶化度は、残留応力に優れる観点から、0.11よりも大きいことが好ましく、0.12よりも大きいことがさらに好ましく、0.13よりも大きいことがさらに好ましい。 From the viewpoint of excellent residual stress, the crystallinity is preferably greater than 0.11, more preferably greater than 0.12, and even more preferably greater than 0.13.
また、本発明のポリイミドブロック共重合系高分子は、その小角X線散乱測定において、散乱強度I=A×q-B式により算出される乗数Bが、0.04<q<0.05の範囲において、3.6以下である。 In addition, in the small-angle X-ray scattering measurement, the polyimide block copolymer polymer of the present invention has a scattering intensity I=A×q −B with a multiplier B of 0.04<q<0.05. In the range, it is 3.6 or less.
乗数Bが3.6以下の範囲であることは、マクロ相分離が起こっていないことを示唆し、ポリイミドブロック共重合系高分子に含まれるポリイミド同士が相溶状態にあり、曇り度(Haze値)が小さいことを意味する。つまり、乗数Bが3.6以下のポリイミドブロック共重合系高分子で形成されるフィルムは、曇り度(Haze値)が1.0%以下のフィルムであり、フレキシブルディスプレイの基板として好適に用いることが出来る。一方、乗数Bが3.6よりも大きい場合、小角領域でのフィルムの散乱が大きいことを示している。つまり、ポリイミド同士が部分的に相分離もしくは凝集しており、曇り度(Haze値)が大きいフィルムであり、フレキシブルディスプレイの基板として用いるには不適である。 The fact that the multiplier B is in the range of 3.6 or less suggests that macrophase separation has not occurred, and the polyimides contained in the polyimide block copolymer polymer are in a compatible state, and the haze value ) is small. In other words, a film formed of a polyimide block copolymer polymer having a multiplier B of 3.6 or less has a haze value of 1.0% or less, and can be suitably used as a flexible display substrate. can be done. On the other hand, a multiplier B greater than 3.6 indicates greater film scattering in the small angle region. In other words, the polyimide is partially phase-separated or aggregated, and the film has a large haze value, which is unsuitable for use as a substrate for a flexible display.
よって、乗数Bの値は、曇り度(Haze値)が優れる観点から、3.6より小さいことが好ましく、3.0よりも小さいことがより好ましく、2.34よりも小さいことが更に好ましく、2.23よりも小さいことが特に好ましい。
また、乗数Bの値は、負の値であってもよく、-3よりも大きくてもよく、-2よりも大きくてもよく、-1よりも大きくてもよく、0より大きくともよい。
Therefore, the value of the multiplier B is preferably less than 3.6, more preferably less than 3.0, and even more preferably less than 2.34, from the viewpoint of excellent haze (haze value). Less than 2.23 is particularly preferred.
Also, the value of the multiplier B may be a negative value, greater than −3, greater than −2, greater than −1, or greater than 0.
<ポリイミドの製造方法>
本開示の第三の態様として、ポリイミドの製造方法が提供される。ポリイミドの製造方法は、上記一般式(2)で表される構造を有するポリアミド酸-イミド共重合体を原料またはポリイミド前駆体として使用することを特徴とし、それにより得られるポリイミドは、ブロック共重合系を形成し、小角X線散乱測定において、結晶長周期d(nm)が12.0nm以上で、かつ広角X線回折測定において、結晶化度が0.11よりも大きい。
<Method for producing polyimide>
As a third aspect of the present disclosure, a method for producing polyimide is provided. The method for producing a polyimide is characterized by using a polyamic acid-imide copolymer having a structure represented by the general formula (2) as a raw material or a polyimide precursor, and the resulting polyimide is obtained by block copolymerization. form a system having a crystal long period d (nm) of 12.0 nm or more in small-angle X-ray scattering measurement and a crystallinity greater than 0.11 in wide-angle X-ray diffraction measurement.
本実施形態に係るポリアミド酸-イミド共重合体、樹脂組成物を用いて製造されるポリイミドブロック共重合系高分子樹脂フィルムは、例えば、半導体絶縁膜、TFT-LCD絶縁膜、電極保護膜等として適用できる他、フレキシブルデバイスの製造において、特に基板として好適に利用することができる。ここで、本実施形態に係る樹脂フィルム及び積層体を適用可能なフレキシブルデバイスとしては、例えば、フレキシブルディスプレイ、フレキシブル太陽電池、フレキシブルタッチパネル電極基板、フレキシブル照明、フレキシブルバッテリー等を挙げることができる。また、低温ポリシリコンをTFTとして用いる光学デバイスの製造においても、特に好適に用いることが出来る。ここで、本実施形態に係る樹脂フィルム及び積層体を適用可能なフレキシブルデバイスとしては、例えば、ディスプレイ、タッチパネル電極基板等を挙げることが出来る。 A polyimide block copolymer polymer resin film produced using the polyamic acid-imide copolymer and resin composition according to the present embodiment can be used, for example, as a semiconductor insulating film, a TFT-LCD insulating film, an electrode protective film, or the like. In addition to being applicable, it can be suitably used particularly as a substrate in the production of flexible devices. Flexible devices to which the resin film and laminate according to the present embodiment can be applied include, for example, flexible displays, flexible solar cells, flexible touch panel electrode substrates, flexible lighting, and flexible batteries. Moreover, it can be used particularly preferably in the manufacture of optical devices using low-temperature polysilicon as TFTs. Examples of flexible devices to which the resin film and laminate according to the present embodiment can be applied include displays and touch panel electrode substrates.
以下、本発明について、実施例に基づき更に詳述するが、これらは説明のために記述されるものであって、本発明の範囲が下記実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below based on examples, but these are described for the sake of explanation and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
実施例及び比較例における各種評価は次のとおりに行った。 Various evaluations in Examples and Comparative Examples were performed as follows.
<重量平均分子量及び数平均分子量の測定>
重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて、下記の条件により測定した。
<Measurement of Weight Average Molecular Weight and Number Average Molecular Weight>
Weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) were measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
溶媒として、N,N-ジメチルホルムアミド(富士フイルム和光純薬社製、高速液体クロマトグラフ用、測定直前に24.8mmol/Lの臭化リチウム一水和物(富士フイルム和光純薬社製、純度99.5%)及び63.2mmol/Lのリン酸(富士フイルム和光純薬社製、高速液体クロマトグラフ用)を加えて溶解したもの)を使用した。重量平均分子量を算出するための検量線は、スタンダードポリスチレン(Easical Type PS-1、アジレント・テクノロジー社製)を用いて作成した。
装置:HLC-8220GPC(東ソー社製)
カラム:Tsk gel Super HM-H 2本(東ソー社製)
流速:0.5mL/分
カラム温度:40℃
検出器:UV-8220(UV-VIS:紫外可視吸光計、東ソー社製)
As a solvent, N,N-dimethylformamide (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd., for high-performance liquid chromatography, 24.8 mmol / L of lithium bromide monohydrate immediately before measurement (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, purity 99.5%) and 63.2 mmol/L of phosphoric acid (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., for high-performance liquid chromatograph) were added and dissolved) were used. A calibration curve for calculating the weight average molecular weight was prepared using standard polystyrene (Easical Type PS-1, manufactured by Agilent Technologies).
Apparatus: HLC-8220GPC (manufactured by Tosoh Corporation)
Column: 2 Tsk gel Super HM-H (manufactured by Tosoh Corporation)
Flow rate: 0.5 mL/min Column temperature: 40°C
Detector: UV-8220 (UV-VIS: UV-visible spectrophotometer, manufactured by Tosoh Corporation)
<残留応力の評価>
予め「反り量」を測定しておいた、厚み625μm±25μmの6インチシリコンウェハー上に、各樹脂組成物をスピンコーターにより塗布し、100℃において7分間プリベークした。その後、庫内の酸素濃度が10質量ppm以下になるように調整して、430℃において1時間の加熱硬化処理(キュア処理)を施し、硬化後膜厚10μmのポリイミド樹脂膜のついたシリコンウェハーを作製した。
<Evaluation of residual stress>
Each resin composition was applied by a spin coater onto a 6-inch silicon wafer having a thickness of 625 μm±25 μm and pre-baked at 100° C. for 7 minutes. After that, the oxygen concentration in the chamber was adjusted to 10 mass ppm or less, heat curing treatment (cure treatment) was performed at 430 ° C. for 1 hour, and a silicon wafer with a polyimide resin film having a film thickness of 10 μm after curing was attached. was made.
このウェハーの反り量を、残留応力測定装置(テンコール社製、型式名FLX-230)を用いて測定し、シリコンウェハーと樹脂膜との間に生じた残留応力を評価した。
◎:残留応力が-5MPa超15MPa以下(残留応力の評価「優良」)
○:残留応力が15MPa超25MPa以下(残留応力の評価「良好」)
×:残留応力が25MPa超(残留応力の評価「不良」)
The amount of warpage of this wafer was measured using a residual stress measuring device (manufactured by Tencor, model name: FLX-230) to evaluate the residual stress generated between the silicon wafer and the resin film.
◎: Residual stress is more than -5 MPa and 15 MPa or less (residual stress evaluation "excellent")
○: Residual stress is more than 15 MPa and 25 MPa or less (residual stress evaluation “good”)
×: Residual stress is over 25 MPa (residual stress evaluation “bad”)
<黄色度(YI値)及び曇り度(Haze値)の評価>
100mm角(厚さ0.7mm)のイーグルXGガラス上に、各樹脂組成物をスピンコーターにより塗布し、80℃で30分間プリベークした。その後、庫内の酸素濃度が10質量ppm以下になるように調整して、430℃において1時間の加熱硬化処理(キュア処理)を施し、硬化後膜厚10μmのポリイミド樹脂膜のついたガラス基板を作製した。
<Evaluation of yellowness (YI value) and haze (Haze value)>
Each resin composition was applied on a 100 mm square (0.7 mm thick) Eagle XG glass with a spin coater and prebaked at 80° C. for 30 minutes. After that, the oxygen concentration in the chamber was adjusted to 10 ppm by mass or less, heat curing treatment (curing treatment) was performed at 430 ° C. for 1 hour, and the glass substrate with a polyimide resin film having a film thickness of 10 μm after curing was attached. was made.
得られたポリイミド付きガラス基板につき、日本電色工業(株)製Spectotometer(SE6000)にてD65光源を用いて黄色度(YI値)を測定し、コニカミノルタ(株)製分光測色計(CM-3600A)にてD65光源を用いて曇り度(Haze値)を測定した。「※」は白化のため測定不可を示す。
◎:YI値が8以上12以下 (YI値の評価「◎」)
○:YI値が12以上15以下 (YI値の評価「〇」)
×:YI値が15以上 (YI値の評価「×」)
◎:Haze値が0.2%以下 (Haze値の評価「◎」)
○:Haze値が0.2%以上0.5%以下 (Haze値の評価「〇」)
△:Haze値が0.5%以上1.0%以下 (Haze値の評価「△」)
×:Haze値が1.0%以上 (Haze値の評価「×」)
For the obtained polyimide-coated glass substrate, the yellowness (YI value) was measured using a D65 light source with a Spectotometer (SE6000) manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., and a spectrophotometer manufactured by Konica Minolta Co., Ltd. (CM −3600 A) using a D65 light source to measure the haze (haze value). "*" indicates that measurement is not possible due to whitening.
◎: YI value is 8 or more and 12 or less (YI value evaluation "◎")
○: YI value is 12 or more and 15 or less (YI value evaluation “○”)
×: YI value is 15 or more (YI value evaluation “×”)
◎: Haze value is 0.2% or less (Haze value evaluation "◎")
○: Haze value is 0.2% or more and 0.5% or less (Haze value evaluation “◯”)
△: Haze value is 0.5% or more and 1.0% or less (Haze value evaluation “△”)
×: Haze value is 1.0% or more (Haze value evaluation “×”)
<折曲耐性の評価>
予めアルミニウム(Al)を約100nmスパッタした厚み625μm±25μmの6インチシリコンウェハー上に、各樹脂組成物をスピンコーターにより塗布し、100℃において7分間プリベークした。その後、庫内の酸素濃度が10質量ppm以下になるように調整して、430℃において1時間の加熱硬化処理(キュア処理)を施し、硬化後膜厚10μmのポリイミド樹脂膜の付いたAlスパッタ膜付きシリコンウェハーを作製した。作成したサンプルを10質量%塩酸水溶液に1日浸漬し、シリコンウェハー上から、ポリイミド樹脂膜を剥離した。剥離したポリイミドフィルムを15mm×100mmの大きさにカットしたものを試験片とした。
<Evaluation of bending resistance>
Each resin composition was applied by a spin coater onto a 6-inch silicon wafer having a thickness of 625 μm±25 μm on which aluminum (Al) was previously sputtered to a thickness of about 100 nm, and prebaked at 100° C. for 7 minutes. After that, the oxygen concentration in the chamber was adjusted to 10 ppm by mass or less, heat curing treatment (cure treatment) was performed at 430 ° C. for 1 hour, and Al sputtering with a polyimide resin film having a film thickness of 10 μm after curing was attached. A film-coated silicon wafer was produced. The prepared sample was immersed in a 10% by mass hydrochloric acid aqueous solution for one day, and the polyimide resin film was peeled off from the silicon wafer. A test piece was prepared by cutting the peeled polyimide film into a size of 15 mm×100 mm.
MIT型繰り返し折り曲げ試験機(MIT-DA、東洋精機製)を用い、作製した試験片に250gの荷重をかけた状態で、折り曲げ半径R2mm、折り曲げ角度135°、速度90回/分の条件で100,000回往復での繰り返し折曲げ試験を行った。試験後サンプルを装置から外し、目視で傷が付いていないものを〇、付いているものを×とした。 Using an MIT-type repeated bending tester (MIT-DA, manufactured by Toyo Seiki), a load of 250 g is applied to the prepared test piece, and the bending radius is R2 mm, the bending angle is 135 °, and the speed is 90 times / minute. ,000 reciprocating cycles of repeated bending tests were conducted. After the test, the sample was removed from the apparatus, and the sample was visually observed as ◯ if it was not scratched, and as x if it was scratched.
<結晶化度の評価>
広角X線散乱法(WAXS)を用いて結晶化度を解析した。測定条件を以下に示した:
・装置:株式会社リガク製NANOPIX
・X線波長λ:0.154nm
・光学系:ポイントコリメーション(1st slit:0.55mmφ、
2nd Slit:Open、guard slit:0.35mmφ)
・ビームストップ:2mmφ
・検出器:HyPix-6000
・カメラ長:86.1mm
・露光時間:15min
・測定温度:25℃
X線をフィルム法線方向から照射し、透過散乱光を検出した。得られた2次元パターンに対して空セル散乱補正を行い、円環平均により、1次元WAXSプロフィールを得た(図1)。横軸は、散乱角2θとした。結晶化度を算出するためにピーク分離を実施した:
・解析ソフト:igor pro 8.00 (WaveMetrics社)
・パッケージ:Multi-peak Fitting
・ピークフィッティング範囲:5°<2θ<35°
・ピーク数:8つ
・ベースライン:線形
・フィッティング関数:解析ソフトのガウス関数は以下の式Aである。
表1で示した初期値を用いてピークフィッティングを実施した。構造の規則性が高くピーク幅が狭いピーク0、2、4、5、7を結晶ピークとした。また、構造の規則性が低いピーク1、3、6を非晶ピークとした。結晶ピークのwidthパラメータを0°より大きく1°以下になるように拘束した。また、結晶ピークのピーク位置(x0)は、表1の初期ピーク位置に固定してフィッティングを実施した(図2)。
<Evaluation of crystallinity>
Crystallinity was analyzed using wide-angle X-ray scattering (WAXS). The measurement conditions are shown below:
・Equipment: NANOPIX manufactured by Rigaku Corporation
・X-ray wavelength λ: 0.154 nm
・Optical system: Point collimation (1st slit: 0.55mmφ,
2nd slit: Open, guard slit: 0.35mmφ)
・Beam stop: 2mmφ
・Detector: HyPix-6000
・Camera length: 86.1mm
・Exposure time: 15 min
・Measurement temperature: 25°C
X-rays were applied from the direction normal to the film, and transmitted scattered light was detected. Empty cell scattering correction was performed on the obtained two-dimensional pattern, and a one-dimensional WAXS profile was obtained by circular averaging (Fig. 1). The horizontal axis is the scattering angle 2θ. Peak separation was performed to calculate crystallinity:
・ Analysis software: igor pro 8.00 (WaveMetrics)
・Package: Multi-peak fitting
・Peak fitting range: 5°<2θ<35°
・Number of peaks: 8 ・Baseline: linear ・Fitting function: The Gaussian function of the analysis software is Formula A below.
Peak fitting was performed using the initial values shown in Table 1.
結晶化度は結晶ピーク面積の総和をすべてのピーク面積の総和で除した値である。また、構造の規則性が高くピーク幅が狭いピーク0、2、4、5、7に由来するピークが観測されず、構造の規則性が低いピークのみしか観測されなかった場合は、結晶化度および結晶長周期を「*」と表記した(比較例4)。
Crystallinity is the value obtained by dividing the sum of crystal peak areas by the sum of all peak areas. In addition, when no peaks derived from
<乗数B、結晶長周期dの評価>
小角X線散乱法(SAXS)を用いて乗数B、結晶長周期dを解析した。測定条件を以下に示した:
・装置:株式会社リガク製NANOPIX
・X線波長λ:0.154nm
・光学系:ポイントコリメーション(1st slit:0.55mmφ、
2nd Slit:Open、guard slit:0.35mmφ)
・ビームストップ:2mmφ
・検出器:HyPix-6000
・カメラ長:1312mm
・露光時間:15min
・測定温度:25℃
<Evaluation of Multiplier B and Crystal Long Period d>
The multiplier B and the crystal long period d were analyzed using the small-angle X-ray scattering method (SAXS). The measurement conditions are shown below:
・Equipment: NANOPIX manufactured by Rigaku Corporation
・X-ray wavelength λ: 0.154 nm
・Optical system: Point collimation (1st slit: 0.55mmφ,
2nd slit: Open, guard slit: 0.35mmφ)
・Beam stop: 2mmφ
・Detector: HyPix-6000
・Camera length: 1312mm
・Exposure time: 15 min
・Measurement temperature: 25°C
X線をフィルム法線方向から照射し、透過散乱光を検出した。得られた2次元パターンに対して空セル散乱補正と試料厚み補正を行い、円環平均により、1次元SAXSプロフィールを得た。横軸は、以下の式で定義される散乱ベクトルqとした。
q=4πsin(θ/2)/λ
λ:X線の波長(0.154nm)
θ:散乱角
X-rays were applied from the direction normal to the film, and transmitted scattered light was detected. Empty cell scattering correction and sample thickness correction were performed on the resulting two-dimensional pattern, and a one-dimensional SAXS profile was obtained by circular averaging. The horizontal axis is the scattering vector q defined by the following equation.
q=4πsin(θ/2)/λ
λ: X-ray wavelength (0.154 nm)
θ: Scattering angle
(1)乗数B
乗数Bを算出するために散乱強度Iを散乱ベクトルqに対してプロットした(図3)。そして散乱強度Iを0.04<q (nm-1) <0.05の範囲で以下の式によりフィッティングし、乗数Bを算出した。
I=A×q^(-B)
I:散乱強度、A:強度、B:乗数
データ解析ソフトとして、WaveMetrics社のソフトウェアIgor Pro 8.00を使用した。フィッティングの初期値として、強度A=200、乗数B=4を用いた。
(1) Multiplier B
The scattering intensity I was plotted against the scattering vector q to calculate the multiplier B (Fig. 3). Then, the scattering intensity I was fitted in the range of 0.04<q (nm −1 ) <0.05 by the following formula, and the multiplier B was calculated.
I=A×q^(-B)
I: scattering intensity, A: intensity, B: multiplier As data analysis software, WaveMetrics software Igor Pro 8.00 was used. As initial values for fitting, intensity A=200 and multiplier B=4 were used.
(2)結晶長周期d
結晶長周期dを算出するために、散乱強度Iに散乱ベクトルqの2乗を掛けたIq^2を散乱ベクトルqに対してプロットした(図4)。0.3<q (nm-1) <0.6の範囲に存在するピークに対しガウス関数(式A)を用いてフィッティングを実施し、ピーク位置(x0)を得た。結晶長周期dは2πをフィッティングから得られたピーク位置(x0)で除すことで算出した。データ解析ソフトとして、WaveMetrics社のソフトウェアIgor Pro 8.00を使用した。
(2) crystal long period d
To calculate the crystal long period d, Iq^2, which is the scattering intensity I multiplied by the square of the scattering vector q, was plotted against the scattering vector q (Fig. 4). A Gaussian function (Formula A) was used to fit peaks in the range of 0.3<q (nm −1 ) <0.6 to obtain the peak position (x0). The crystal long period d was calculated by dividing 2π by the peak position (x0) obtained from fitting. WaveMetrics software Igor Pro 8.00 was used as data analysis software.
[合成例1及び2]
(合成例1-1-1)
還流管とディーンスターク管とを備えた500mlの四つ口フラスコを窒素置換した後、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)を20g、9,9-ビス(アミノフェニル)フルオレン(BAFL)を22.22mmol入れ、撹拌してBAFLを溶解させた。その後、9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物(BPAF)20.00mmol、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)11.41g、トルエン21.76gを40℃で加えた後、窒素フロー下で180℃において4時間重合反応を行った。180℃到達後、1時間後にディーンスターク管から水およびトルエンの混合物を抜き出した。反応4時間経過後のイミドの重量平均分子量(Mw)は19,178、数平均分子量(Mn)は8,283であった。
[Synthesis Examples 1 and 2]
(Synthesis Example 1-1-1)
After purging a 500 ml four-necked flask equipped with a reflux tube and a Dean-Stark tube with nitrogen, 20 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and 22 g of 9,9-bis(aminophenyl)fluorene (BAFL) were added. .22 mmol and stirred to dissolve the BAFL. Then, 20.00 mmol of 9,9-bis(3,4-dicarboxyphenyl)fluorene dianhydride (BPAF), 11.41 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and 21.76 g of toluene were added at 40°C. After the addition, a polymerization reaction was carried out at 180° C. for 4 hours under nitrogen flow. One hour after reaching 180° C., a mixture of water and toluene was extracted from the Dean-Stark tube. After 4 hours of reaction, the imide had a weight average molecular weight (Mw) of 19,178 and a number average molecular weight (Mn) of 8,283.
反応4時間経過後、内温が80℃となるまで冷却し、4-アミノフェニル-4’-アミノベンゾエート(APAB)82.82mmol、NMPを100g加え、攪拌しながらAPABを完全に溶解させた。目視でAPABが完全に溶解したことを確認した後、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)を86.17mmol加え、窒素フロー下で80℃において1時間、60℃において2時間攪拌した後、室温で終夜重合反応を行った。その後、前記NMPを加えて固形分が12質量%になるように調整することにより、ポリイミド-ポリアミド酸共重合体のNMP溶液(以下、ワニスともいう)を得た。得られたポリアミド酸-イミド共重合体の重量平均分子量(Mw)は155,382、数平均分子量(Mn)は64,063であった。 After 4 hours of reaction, the internal temperature was cooled to 80° C., 82.82 mmol of 4-aminophenyl-4′-aminobenzoate (APAB) and 100 g of NMP were added, and APAB was completely dissolved with stirring. After visually confirming that APAB was completely dissolved, 86.17 mmol of 3,3′,4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) was added, and the mixture was stirred at 80° C. for 1 hour under nitrogen flow. After stirring for 2 hours at 60° C., the polymerization reaction was carried out overnight at room temperature. Thereafter, the NMP was added to adjust the solid content to 12% by mass, thereby obtaining an NMP solution of polyimide-polyamic acid copolymer (hereinafter also referred to as varnish). The resulting polyamic acid-imide copolymer had a weight average molecular weight (Mw) of 155,382 and a number average molecular weight (Mn) of 64,063.
(合成例1-1-2)
(a)ポリイミド合成
還流管とディーンスターク管とを備えた500mlの四つ口フラスコを窒素置換した後、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)を20g、9,9-ビス(アミノフェニル)フルオレン(BAFL)を22.22mmol入れ、撹拌してBAFLを溶解させた。その後、9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物(BPAF)20.00mmol、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)11.41g、トルエン21.76gを40℃で加えた後、窒素フロー下で180℃において4時間重合反応を行った。180℃到達後、1時間後にディーンスターク管から水およびトルエンの混合物を抜き出した。反応4時間経過後のイミドの重量平均分子量(Mw)は19,804、数平均分子量(Mn)は8,886であった。反応4時間経過後、内温が80℃となるまで冷却し、NMPを加え20質量%の濃度としたポリイミドのNMP溶液を得た(以下、ポリイミドワニスともいう)。
(Synthesis Example 1-1-2)
(a) Polyimide synthesis After purging a 500 ml four-necked flask equipped with a reflux tube and a Dean-Stark tube with nitrogen, 20 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and 9,9-bis(aminophenyl)fluorene were added. 22.22 mmol of (BAFL) was added and stirred to dissolve BAFL. Then, 20.00 mmol of 9,9-bis(3,4-dicarboxyphenyl)fluorene dianhydride (BPAF), 11.41 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and 21.76 g of toluene were added at 40°C. After the addition, a polymerization reaction was carried out at 180° C. for 4 hours under nitrogen flow. One hour after reaching 180° C., a mixture of water and toluene was extracted from the Dean-Stark tube. After 4 hours of reaction, the imide had a weight average molecular weight (Mw) of 19,804 and a number average molecular weight (Mn) of 8,886. After 4 hours of reaction, the inside temperature was cooled to 80° C., and NMP was added to obtain a polyimide NMP solution with a concentration of 20% by mass (hereinafter also referred to as polyimide varnish).
(b)ポリアミド酸合成
500mlの四つ口フラスコを窒素置換した後、4-アミノフェニル-4’-アミノベンゾエート(APAB)82.82mmol、NMPを100g加え、攪拌しながらAPABを完全に溶解させた。目視でAPABが完全に溶解したことを確認した後、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)を86.17mmol加え、窒素フロー下で80℃において5時間攪拌した後、室温で終夜重合反応を行った。その後、前記NMPを加えて固形分が20質量%になるように調整することにより、ポリアミド酸のNMP溶液(以下、ポリアミド酸ワニスともいう)を得た。得られたポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)は73,044、数平均分子量(Mn)は34,917であった。
(b) Synthesis of polyamic acid After purging a 500 ml four-necked flask with nitrogen, 82.82 mmol of 4-aminophenyl-4′-aminobenzoate (APAB) and 100 g of NMP were added, and APAB was completely dissolved while stirring. . After visually confirming that APAB was completely dissolved, 86.17 mmol of 3,3′,4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) was added, and the mixture was stirred at 80° C. for 5 hours under nitrogen flow. After that, the polymerization reaction was carried out overnight at room temperature. Thereafter, the NMP was added to adjust the solid content to 20% by mass, thereby obtaining an NMP solution of polyamic acid (hereinafter also referred to as polyamic acid varnish). The resulting polyamic acid had a weight average molecular weight (Mw) of 73,044 and a number average molecular weight (Mn) of 34,917.
(c)ポリアミド酸-イミド共重合体合成
(a)で得られたポリイミドワニス全量と(b)ポリアミド酸ワニス全量とを混合し、室温で24時間攪拌を行い、ポリアミド酸-イミド共重合体のNMP溶液を得た。
(c) Synthesis of polyamic acid-imide copolymer The total amount of polyimide varnish obtained in (a) and the total amount of (b) polyamic acid varnish are mixed and stirred at room temperature for 24 hours to form a polyamic acid-imide copolymer. An NMP solution was obtained.
(合成例1-2~1-9-1))
上記合成例1-1-1において、原料の仕込み量を、それぞれ、表1に記載のとおりに変更したほかは、合成例1-1-1と同様にして、ポリアミド酸-イミド共重合ワニスを得た。
(Synthesis Examples 1-2 to 1-9-1))
Polyamic acid-imide copolymer varnish was prepared in the same manner as in Synthesis Example 1-1-1, except that the amounts of raw materials charged in Synthesis Example 1-1-1 were changed as shown in Table 1. Obtained.
(合成例1-9-2)
上記合成例1-1-1で合成したNMP溶液に、ポリイミド-ポリアミド酸共重合体の繰り返し単位1モルに対し、1-メチルイミダゾールを0.04モル、N-Boc-イミダゾールを0.04モル加え、ポリアミド酸-イミド共重合ワニスを得た。
(Synthesis Example 1-9-2)
In the NMP solution synthesized in Synthesis Example 1-1-1 above, 0.04 mol of 1-methylimidazole and 0.04 mol of N-Boc-imidazole are added to 1 mol of the repeating unit of the polyimide-polyamic acid copolymer. In addition, a polyamic acid-imide copolymer varnish was obtained.
(合成例2-1)
500mlの四つ口フラスコを窒素置換した後、4-アミノフェニル-4’-アミノベンゾエート(APAB)49.50mmol、NMPを80g加え、攪拌しながらAPABを完全に溶解させた。目視でAPABが完全に溶解したことを確認した後、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)を50.00mmol加え、窒素フロー下で80℃において5時間攪拌した後、室温で終夜重合反応を行った。その後、前記NMPを加えて固形分が12質量%になるように調整することにより、ポリアミド酸のNMP溶液(以下、ポリアミド酸ワニスともいう)を得た。得られたポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)は63,353、数平均分子量(Mn)29,472であった。
(Synthesis Example 2-1)
After purging a 500 ml four-necked flask with nitrogen, 49.50 mmol of 4-aminophenyl-4′-aminobenzoate (APAB) and 80 g of NMP were added, and APAB was completely dissolved while stirring. After visually confirming that APAB was completely dissolved, 50.00 mmol of 3,3′,4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) was added and stirred at 80° C. for 5 hours under nitrogen flow. After that, the polymerization reaction was carried out overnight at room temperature. Thereafter, the NMP was added to adjust the solid content to 12% by mass, thereby obtaining an NMP solution of polyamic acid (hereinafter also referred to as polyamic acid varnish). The polyamic acid obtained had a weight average molecular weight (Mw) of 63,353 and a number average molecular weight (Mn) of 29,472.
(合成例2-2)
500mlの四つ口フラスコを窒素置換した後、4-アミノフェニル-4’-アミノベンゾエート(APAB)31.68mmol、9,9-ビス(アミノフェニル)フルオレン(BAFL)7.92mmol、NMPを70g加え、攪拌しながらAPAB及びBAFLを完全に溶解させた。目視でAPAB及びBAFLが完全に溶解したことを確認した後、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)を32.00mmol、9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物(BPAF)8.00mmol、NMP22.29gを加え、窒素フロー下で80℃において5時間攪拌した後、室温で終夜重合反応を行った。その後、前記NMPを加えて固形分が12質量%になるように調整することにより、ポリアミド酸のNMP溶液(以下、ポリアミド酸ワニスともいう)を得た。得られたポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)は72,118、数平均分子量(Mn)33,741であった。
(Synthesis Example 2-2)
After purging a 500 ml four-necked flask with nitrogen, 31.68 mmol of 4-aminophenyl-4′-aminobenzoate (APAB), 7.92 mmol of 9,9-bis(aminophenyl)fluorene (BAFL) and 70 g of NMP were added. , the APAB and BAFL were completely dissolved with stirring. After visually confirming that APAB and BAFL were completely dissolved, 32.00 mmol of 3,3′,4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA), 9,9-bis(3,4 -Dicarboxyphenyl)fluorene dianhydride (BPAF) (8.00 mmol) and NMP (22.29 g) were added, and after stirring at 80°C for 5 hours under nitrogen flow, a polymerization reaction was carried out overnight at room temperature. Thereafter, the NMP was added to adjust the solid content to 12% by mass, thereby obtaining an NMP solution of polyamic acid (hereinafter also referred to as polyamic acid varnish). The polyamic acid thus obtained had a weight average molecular weight (Mw) of 72,118 and a number average molecular weight (Mn) of 33,741.
(合成例2-3)
(a)ポリイミド合成
還流管とディーンスターク管とを備えた500mlの四つ口フラスコを窒素置換した後、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)を20g、9,9-ビス(アミノフェニル)フルオレン(BAFL)を19.80mmol入れ、撹拌してBAFLを溶解させた。その後、9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物(BPAF)20.00mmol、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)9.84g、トルエン21gを40℃で加えた後、窒素フロー下で180℃において4時間重合反応を行った。180℃到達後、1時間後にディーンスターク管から水およびトルエンの混合物を抜き出した。反応4時間経過後のイミドの重量平均分子量(Mw)は69,204、数平均分子量(Mn)は30,126であった。反応4時間経過後、内温が80℃となるまで冷却し、NMPを加え、20質量%の濃度としたポリイミドのNMP溶液を得た(以下、ポリイミドワニスともいう)。
(Synthesis Example 2-3)
(a) Polyimide synthesis After purging a 500 ml four-necked flask equipped with a reflux tube and a Dean-Stark tube with nitrogen, 20 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and 9,9-bis(aminophenyl)fluorene were added. 19.80 mmol of (BAFL) was added and stirred to dissolve BAFL. After that, 20.00 mmol of 9,9-bis(3,4-dicarboxyphenyl)fluorene dianhydride (BPAF), 9.84 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and 21 g of toluene were added at 40°C. After that, a polymerization reaction was carried out at 180° C. for 4 hours under nitrogen flow. One hour after reaching 180° C., a mixture of water and toluene was extracted from the Dean-Stark tube. After 4 hours of reaction, the imide had a weight average molecular weight (Mw) of 69,204 and a number average molecular weight (Mn) of 30,126. After 4 hours of reaction, the inside temperature was cooled to 80° C., and NMP was added to obtain an NMP solution of polyimide having a concentration of 20% by mass (hereinafter also referred to as polyimide varnish).
(b)ポリアミド酸合成
500mlの四つ口フラスコを窒素置換した後、4-アミノフェニル-4’-アミノベンゾエート(APAB)79.20mmol、NMPを100g加え、攪拌しながらAPABを完全に溶解させた。目視でAPABが完全に溶解したことを確認した後、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)80.00mmol、NMP98.04gを加え、窒素フロー下で80℃において5時間攪拌した後、室温で終夜重合反応を行った。その後、上記NMPを加えて固形分が20質量%になるように調整することにより、ポリアミド酸のNMP溶液(以下、ポリアミド酸ワニスともいう)を得た。得られたポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)は73,044、数平均分子量(Mn)は34,917であった。
(b) Synthesis of polyamic acid After purging a 500 ml four-necked flask with nitrogen, 79.20 mmol of 4-aminophenyl-4′-aminobenzoate (APAB) and 100 g of NMP were added, and APAB was completely dissolved while stirring. . After visually confirming that APAB was completely dissolved, 80.00 mmol of 3,3′,4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) and 98.04 g of NMP were added, and the temperature was raised to 80° C. under nitrogen flow. After stirring for 5 hours at room temperature, the polymerization reaction was carried out overnight. Thereafter, the above NMP was added to adjust the solid content to 20% by mass, thereby obtaining an NMP solution of polyamic acid (hereinafter also referred to as polyamic acid varnish). The resulting polyamic acid had a weight average molecular weight (Mw) of 73,044 and a number average molecular weight (Mn) of 34,917.
(c)ポリアミド酸-イミド共重合体合成
(a)で得られたポリイミドワニスと(b)で得られたポリアミド酸ワニスを混合し、室温で24時間攪拌を行い、ポリアミド酸-イミド共重合体のNMP溶液を得た。
(c) polyamic acid-imide copolymer synthesis The polyimide varnish obtained in (a) and the polyamic acid varnish obtained in (b) are mixed and stirred at room temperature for 24 hours to produce a polyamic acid-imide copolymer. of NMP solution was obtained.
(合成例2-4)
還流管とディーンスターク管とを備えた500mlの四つ口フラスコを窒素置換した後、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)を56.41g、9,9-ビス(アミノフェニル)フルオレン(BAFL)を29.70mmol入れ、撹拌してBAFLを溶解させた。その後、9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物(BPAF)30.00mmol、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)40g、トルエン27.96gを80℃で加えた後、窒素フロー下で180℃において4時間重合反応を行った。180℃到達後、1時間後にディーンスターク管から水およびトルエンの混合物を抜き出した。反応5時間経過後のイミドの重量平均分子量(Mw)は66,208、数平均分子量(Mn)は33,869であった。反応4時間経過後、内温が80℃となるまで冷却し、NMPを加え、15質量%の濃度としたポリイミドのNMP溶液を得た(以下、ポリイミドワニスともいう)。
(Synthesis Example 2-4)
After purging a 500 ml four-necked flask equipped with a reflux tube and a Dean-Stark tube with nitrogen, 56.41 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and 9,9-bis(aminophenyl)fluorene (BAFL) were added. was added and stirred to dissolve BAFL. After that, 30.00 mmol of 9,9-bis(3,4-dicarboxyphenyl)fluorene diacid anhydride (BPAF), 40 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and 27.96 g of toluene were added at 80°C. After that, a polymerization reaction was carried out at 180° C. for 4 hours under nitrogen flow. One hour after reaching 180° C., a mixture of water and toluene was extracted from the Dean-Stark tube. After 5 hours of reaction, the imide had a weight average molecular weight (Mw) of 66,208 and a number average molecular weight (Mn) of 33,869. After 4 hours of reaction, the inside temperature was cooled to 80° C., and NMP was added to obtain an NMP solution of polyimide having a concentration of 15% by mass (hereinafter also referred to as polyimide varnish).
表1における各成分の略称は、それぞれ、以下の意味である。
BPDA:3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
ODPA:4,4’-オキシジフタル酸二無水物
BPAF:9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物
APAB:4-アミノフェニル-4-アミノベンゾエート
44BAFL:9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン
BFAF:9,9-ビス(3-フルオロ-4-アミノフェニル)フルオレン
33DAS:3,3’-ジアミノジフェニルスルホン
44DAS:4,4’-ジアミノジフェニルスルホン
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
DMF:N,N-ジメチルホルムアミド
The abbreviations of each component in Table 1 have the following meanings.
BPDA: 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride ODPA: 4,4'-oxydiphthalic dianhydride BPAF: 9,9-bis(3,4-dicarboxyphenyl)fluorenedioic acid Anhydride APAB: 4-aminophenyl-4-aminobenzoate 44BAFL: 9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene BFAF: 9,9-bis(3-fluoro-4-aminophenyl)fluorene 33DAS: 3,3 '-diaminodiphenylsulfone 44DAS: 4,4'-diaminodiphenylsulfone NMP: N-methyl-2-pyrrolidone DMF: N,N-dimethylformamide
各合成例で得られたワニスを、そのまま樹脂組成物として用い、上述の方法に従って評価を行った。合成結果は表2、評価結果は表3に示した。 The varnish obtained in each synthesis example was used as it was as a resin composition, and was evaluated according to the method described above. The synthesis results are shown in Table 2, and the evaluation results are shown in Table 3.
実施例1-1から分かるように、小角X線散乱角において、結晶長周期d(nm)が12.0nm以上であり、広角X線回折測定において、結晶化度が0.11よりも大きいポリイミドブロック共重合系フィルムは、黄色度(YI値)が15以下と低く、曇り度(Haze値)も1.0%以下と光学ディスプレイ用の基板として用いるのに十分な性能を有していた。また、そのフィルムは、残留応力も25MPa以下と低く、かつ折曲耐性に優れ、機械的特性も十分であった。以上のことから、本発明に係る樹脂組成物から得られるポリイミド樹脂フィルムは、黄色度が小さく、曇り度が小さく、残留応力が低く、折曲耐性に優れる、樹脂フィルムであることが確認された。具体的には、一般式(1)で示される構造単位と、X2として、一般式(A-1)で示される構造とを含む、ポリアミド酸-イミド共重合体から得られるポリイミドフィルムは、本発明では、残留応力が25MPa以下であり、黄色度が15以下であり、曇り度1.0%以下であり、折曲耐性に優れる樹脂フィルムが得られる。 As can be seen from Example 1-1, the polyimide has a crystal long period d (nm) of 12.0 nm or more at a small X-ray scattering angle and a crystallinity greater than 0.11 in wide-angle X-ray diffraction measurement. The block copolymer film had a low yellowness index (YI value) of 15 or less and a haze value (Haze value) of 1.0% or less, which was sufficient for use as a substrate for optical displays. In addition, the film had a low residual stress of 25 MPa or less, excellent bending resistance, and sufficient mechanical properties. From the above, the polyimide resin film obtained from the resin composition according to the present invention has a small yellowness, a small haze, a low residual stress, and an excellent bending resistance. It was confirmed that it is a resin film. . Specifically, a polyimide film obtained from a polyamic acid-imide copolymer containing a structural unit represented by general formula (1) and a structure represented by general formula (A-1) as X 2 is In the present invention, a resin film having a residual stress of 25 MPa or less, a yellowness of 15 or less, a haze of 1.0% or less, and excellent bending resistance can be obtained.
また、合成例1-1-2のように、ポリアミド酸とポリイミドを別々に合成した後、各々を混合し反応させることで得られたポリアミド酸-イミド共重合体ワニスを得ることが出来る。このワニスから得られるポリイミドフィルムは、実施例1-2で示すように、実施例1-1と同等の性能であった。これは、所定のモル比で合成した(a)ポリアミド酸と(b)ポリイミドを混合、反応させることで、(c)ポリアミド酸-イミド共重合体が得られることを示している。 Further, as in Synthesis Example 1-1-2, a polyamic acid-imide copolymer varnish can be obtained by synthesizing polyamic acid and polyimide separately and then mixing and reacting them. The polyimide film obtained from this varnish had performance equivalent to that of Example 1-1, as shown in Example 1-2. This indicates that (c) polyamic acid-imide copolymer can be obtained by mixing and reacting (a) polyamic acid and (b) polyimide synthesized at a predetermined molar ratio.
また、表3中、比較例1(合成例2-1)で得られるフィルムは、一般式(1)及び一般式(2)で示される構造において、構造単位Nに由来するポリアミド酸構造のみからなるポリアミド酸ワニスを430℃でキュアさせて得られるポリイミドフィルムであり、結晶化度が0.21と高く、結晶性が高すぎるために、折曲げ試験時にポリマー同士が配向してしまい、折曲げ試験時にフィルムが白濁してしまった。また、モノマーの平面性が高いために、フィルムが黄色に着色しており、光学ディスプレイ用の基板として用いるには不十分であった。 Further, in Table 3, the film obtained in Comparative Example 1 (Synthesis Example 2-1) is composed only of the polyamic acid structure derived from the structural unit N in the structures represented by the general formulas (1) and (2). It is a polyimide film obtained by curing a polyamic acid varnish at 430 ° C., and has a high degree of crystallinity of 0.21, and the crystallinity is too high. The film became cloudy during the test. In addition, the film was colored yellow due to the high flatness of the monomer, and was insufficient for use as a substrate for optical displays.
また、表3中、比較例2(合成例2-2)で得られるフィルムは、合成例1-1-1で示されるポリアミド酸-イミド共重合体と同じモノマー組成で合成されるポリアミド酸を430℃でキュアさせて得られるポリイミドフィルムであり、結晶化度が0.11と、結晶性が低いため、残留応力に劣り、基板の反りが大きく、光学ディスプレイ用の基板として用いるのに不十分であった。一方で、実施例1で示されるフィルムは結晶化度が0.11よりも大きく、結晶性が高いため、残留応力が25MPa以下と優れていた。特に、実施例2で示されるフィルムは結晶化度が0.18と高いために最も残留応力に優れていた。 Further, in Table 3, the film obtained in Comparative Example 2 (Synthesis Example 2-2) is a polyamic acid synthesized with the same monomer composition as the polyamic acid-imide copolymer shown in Synthesis Example 1-1-1. It is a polyimide film obtained by curing at 430 ° C., and the degree of crystallinity is 0.11, which is low crystallinity, so the residual stress is inferior and the substrate warps greatly, which is insufficient for use as a substrate for optical displays. Met. On the other hand, the film shown in Example 1 had a degree of crystallinity greater than 0.11 and had high crystallinity, so the residual stress was excellent at 25 MPa or less. In particular, the film shown in Example 2 had the highest residual stress due to its high crystallinity of 0.18.
また、表3中、比較例3(合成例2-3)で示されているとおり、一般式(1)及び一般式(2)で示される構造において、構造単位Mに由来するイミド部分のX4/X3比が0.99と酸二無水物の比率が高いために、430℃でフィルムをキュアさせたのちに、ポリイミドが相分離を起こし、フィルムが白濁してしまった。これは、ポリイミドの末端構造の酸二無水物比率が多く、ポリアミド酸と反応させた際の反応性が悪くなってしまい、相分離してしまうためである。このフィルムは小角X線散乱測定において、散乱強度I=A×q-B式により算出される乗数Bが、0.04<q<0.05の範囲において、4.29であり、相分離していることが分かる。一方で、実施例1-1,1-2、2~4、参考例5,6、実施例7,8、9-1,9-2のフィルムは、小角X線散乱測定において散乱強度I=A×q-B式により算出される乗数Bが、0.04<q<0.05の範囲において、3.6よりも小さくであり、ポリイミド同士が相溶していることが分かる。つまり、曇り度(Haze値)が1.0%以下のフィルムが得られる。 Further, in Table 3, as shown in Comparative Example 3 (Synthesis Example 2-3), in the structures represented by the general formulas (1) and (2), X of the imide moiety derived from the structural unit M Since the 4 /X3 ratio was 0.99 and the acid dianhydride ratio was high , after the film was cured at 430°C, the polyimide caused phase separation and the film became cloudy. This is because the acid dianhydride ratio in the terminal structure of polyimide is high, and the reactivity becomes poor when reacted with polyamic acid, resulting in phase separation. In small-angle X-ray scattering measurement, this film has a scattering intensity I=A×q −B with a multiplier B of 4.29 in the range of 0.04<q<0.05. It is understood that On the other hand, the films of Examples 1-1, 1-2, 2 to 4, Reference Examples 5 and 6, Examples 7, 8, 9-1, and 9-2 had scattering intensity I= The multiplier B calculated by the A×q −B formula is smaller than 3.6 in the range of 0.04<q<0.05, indicating that the polyimides are compatible with each other. That is, a film having a haze value of 1.0% or less can be obtained.
また、表3中、比較例4(合成例2-4)で示されている通り、一般式(1)および一般式(2)で示される構造において、構造単位Mに由来するポリイミドのみから構成されているポリイミドワニスを430℃でキュアさせて得られるポリイミドフィルムであって、広角X線散乱測定において、非晶に由来するピークしか観測できず、結晶化度を算出することはできなかった。つまり、結晶化度が0.11よりも低く、残留応力に劣り、基板の反りが大きく、光学ディスプレイ用の基板として用いるのには不十分であった。 Further, in Table 3, as shown in Comparative Example 4 (Synthesis Example 2-4), in the structures represented by general formulas (1) and (2), composed only of polyimide derived from structural unit M A polyimide film obtained by curing the polyimide varnish at 430 ° C., and in wide-angle X-ray scattering measurement, only peaks derived from amorphous could be observed, and the crystallinity could not be calculated. In other words, the degree of crystallinity was lower than 0.11, the residual stress was poor, and the warp of the substrate was large, which was insufficient for use as a substrate for optical displays.
表3中、実施例9-2で示されているとおり、イミド化触媒として1-メチルイミダゾールおよびN-Boc-イミダゾールを含むポリイミド-ポリアミド酸共重合体から得られるフィルムは、黄色度(YI値)が低く、ディスプレイ用の基板として好適に用いることが出来る。 In Table 3, as shown in Example 9-2, a film obtained from a polyimide-polyamic acid copolymer containing 1-methylimidazole and N-Boc-imidazole as imidization catalysts has a yellowness index (YI value ) is low and can be suitably used as a substrate for displays.
Claims (23)
広角X線回折測定において、結晶化度が0.11よりも大きく、
前記ポリイミドブロック共重合系高分子が、下記一般式(1):
下記構成1,2を除く:
構成1.X3が9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物(BPAF)に由来する基である場合は、X4が、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、及び/又は2,2’―ビス(トリフルオロメチル)ベンジジンに由来する基である;
構成2.X3がノルボルナン―2―スピロ―α―シクロペンタノン―α’―スピロ―2’’―ノルボルナン―5,5’’,6,6’’―テトラカルボン酸二無水に由来する基である}
で示される構造単位を含み、かつ
前記X2として、下記一般式(A-1):
で表される構造を有する、
ポリイミドフィルム。 including a polyimide block copolymer polymer,
In wide-angle X-ray diffraction measurement, the degree of crystallinity is greater than 0.11,
The polyimide block copolymer polymer has the following general formula (1):
Except configuration 1 and 2 below:
Configuration 1. When X 3 is a group derived from 9,9-bis(3,4-dicarboxyphenyl)fluorene dianhydride (BPAF), X 4 is 4,4′-diaminodiphenyl sulfone, and/or A group derived from 2,2′-bis(trifluoromethyl)benzidine;
Configuration 2. X 3 is a group derived from norbornane-2-spiro-α-cyclopentanone-α'-spiro-2''-norbornane-5,5'',6,6''-tetracarboxylic dianhydride}
and as X 2 , the following general formula (A-1):
having a structure represented by
polyimide film.
で表される構造、及び4,4’-オキシジフタル酸二無水物(ODPA)由来の構造から成る群から選択される少なくとも1種である、請求項1~5のいずれか1項に記載のポリイミドフィルム。 In the general formula (1), the X 3 is represented by the following general formula (A-3):
and at least one selected from the group consisting of structures derived from 4,4'-oxydiphthalic dianhydride (ODPA), polyimide according to any one of claims 1 to 5 the film.
で表される構造である、請求項1~6のいずれか1項に記載のポリイミドフィルム。 In the general formula (1), the X 3 is represented by the following general formula (A-3):
The polyimide film according to any one of claims 1 to 6, which has a structure represented by
で表される構造、及び下記一般式(A-5):
で表される構造から成る群から選択される少なくとも1種である、請求項1~7のいずれか1項に記載のポリイミドフィルム。 X 4 in the above general formula (1) is represented by the following general formula (A-4):
and the following general formula (A-5):
The polyimide film according to any one of claims 1 to 7, which is at least one selected from the group consisting of structures represented by
下記構成1,2を除く:
構成1.X3が9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物(BPAF)に由来する基である場合は、X4が4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、及び/又は2,2’―ビス(トリフルオロメチル)ベンジジンに由来する基である;
構成2.X3がノルボルナン―2―スピロ―α―シクロペンタノン―α’―スピロ―2’’―ノルボルナン―5,5’’,6,6’’―テトラカルボン酸二無水に由来する基である}
で示される構造単位Lを含み、
前記ポリアミド酸-イミド共重合体はキュアされると小角X線散乱測定において、結晶長周期d(nm)が12.0nm以上であり、かつ広角X線回折測定において、結晶化度が0.11よりも大きいことを特徴とし、
上記一般式(2)中のX2が、下記一般式(A-1):
で表される構造を有し、
上記一般式(2)中のX2を構成するジアミン成分とX4を構成するジアミン成分とが、ジアミン組成、又はジアミン種のいずれかが異なる、
ポリアミド酸-イミド共重合体。 A polyamic acid-imide copolymer represented by the following general formula (2):
Except configuration 1 and 2 below:
Configuration 1. When X 3 is a group derived from 9,9-bis(3,4-dicarboxyphenyl)fluorene dianhydride (BPAF), X 4 is 4,4′-diaminodiphenyl sulfone, and/or 2 , a group derived from 2′-bis(trifluoromethyl)benzidine;
Configuration 2. X 3 is a group derived from norbornane-2-spiro-α-cyclopentanone-α'-spiro-2''-norbornane-5,5'',6,6''-tetracarboxylic dianhydride}
Including a structural unit L represented by
When cured, the polyamic acid-imide copolymer has a crystal long period d (nm) of 12.0 nm or more in small-angle X-ray scattering measurement, and a crystallinity of 0.11 in wide-angle X-ray diffraction measurement. characterized by being greater than
X 2 in the above general formula (2) is represented by the following general formula (A-1):
has a structure represented by
The diamine component constituting X 2 and the diamine component constituting X 4 in the general formula (2) are different in either the diamine composition or the diamine species,
Polyamic acid-imide copolymer.
で表される構造、及び4,4’-オキシジフタル酸二無水物(ODPA)由来の構造から成る群から選択される少なくとも1種である、請求項12に記載のポリアミド酸-イミド共重合体。 X 3 in the above general formula (2) is represented by the following general formula (A-3):
The polyamic acid-imide copolymer according to claim 12, which is at least one selected from the group consisting of a structure represented by and a structure derived from 4,4'-oxydiphthalic dianhydride (ODPA).
で表される構造、及び下記一般式(A-5):
で表される構造から成る群から選択される少なくとも1種である、請求項12~14のいずれか1項に記載のポリアミド酸-イミド共重合体。 X 4 in the above general formula (2) is represented by the following general formula (A-4):
and the following general formula (A-5):
Polyamic acid-imide copolymer according to any one of claims 12 to 14, which is at least one selected from the group consisting of structures represented by
ポリアミド酸-イミド共重合体を原料として使用し、
前記ポリアミド酸-イミド共重合体は、下記一般式(2):
下記構成1,2を除く:
構成1.X3が9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物(BPAF)に由来する基である場合は、X4が4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、及び/又は2,2’―ビス(トリフルオロメチル)ベンジジンに由来する基である;
構成2.X3がノルボルナン―2―スピロ―α―シクロペンタノン―α’―スピロ―2’’―ノルボルナン―5,5’’,6,6’’―テトラカルボン酸二無水に由来する基である}
で示される構造単位Lを含み、
前記ポリイミドブロック共重合系高分子は、小角X線散乱測定において、結晶長周期d(nm)が12.0nm以上であり、かつ広角X線回折測定において、結晶化度が0.11よりも大きく、
上記一般式(2)中のX2が、下記一般式(A-1):
で表される構造を有する、
ポリイミドブロック共重合系高分子の製造方法。 A method for producing a polyimide block copolymer polymer, comprising:
Using a polyamic acid-imide copolymer as a raw material,
The polyamic acid-imide copolymer has the following general formula (2):
Except configuration 1 and 2 below:
Configuration 1. When X 3 is a group derived from 9,9-bis(3,4-dicarboxyphenyl)fluorene dianhydride (BPAF), X 4 is 4,4′-diaminodiphenyl sulfone, and/or 2 , a group derived from 2′-bis(trifluoromethyl)benzidine;
Configuration 2. X 3 is a group derived from norbornane-2-spiro-α-cyclopentanone-α'-spiro-2''-norbornane-5,5'',6,6''-tetracarboxylic dianhydride}
Including a structural unit L represented by
The polyimide block copolymer polymer has a crystal long period d (nm) of 12.0 nm or more in small-angle X-ray scattering measurement, and a crystallinity greater than 0.11 in wide-angle X-ray diffraction measurement. ,
X 2 in the above general formula (2) is represented by the following general formula (A-1):
having a structure represented by
A method for producing a polyimide block copolymer polymer.
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