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JP6899830B2 - 新規な構造を有するジアミンモノマーを適用したポリアミック酸溶液及びこれを含むポリイミドフィルム - Google Patents

新規な構造を有するジアミンモノマーを適用したポリアミック酸溶液及びこれを含むポリイミドフィルム Download PDF

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Description

本発明は、新規な構造を有するジアミン系モノマー、前記ジアミンモノマーを含む、透明ポリイミド樹脂を製造するためのポリアミック酸組成物、及び、前記組成物から製造される、フレキシブルディスプレイ基板又は保護膜として適用可能な透明ポリイミド樹脂に関する。
フラットパネルディスプレイ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＦＰＤ）の軽薄化及び小型化に伴い、フラットパネルディスプレイを製造する際、ガラス基板に代えて透明なプラスチック基板が要求されている。
このような要求に応じて、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＴ）やポリエーテルスルホン（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ ｓｕｌｆｏｎｅ：ＰＥＳ）のような高分子樹脂をフィルム化して製造される透明プラスチック基板が開発されている。前記ＰＥＴ又はＰＥＳのような高分子樹脂を用いた透明プラスチック基板は、ガラス基板に比べて、軟性が良好である一方で、ガラス転移温度（Ｇｌａｓｓ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：Ｔｇ）が低いため、耐熱に劣るという問題を持っている。また、ガラス基板に比べて熱膨張係数（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ：ＣＴＥ）が高いため、ディスプレイを製造する際、高温で行われる工程（例えば、２２０℃以上のＴＦＴ工程）により変形し易いという問題をも持っている。
一方、優れた耐熱性を有し、熱膨張係数が比較的低いポリイミド樹脂を用いて透明プラスチック基板を製造する技術が注目されている。ポリイミド樹脂（Ｐｏｌｙｉｍｄｅ ｒｅｓｉｎ：ＰＩ）は、電荷移動錯体（Ｃｈａｎｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｃｏｍｐｌｅｘ：ＣＴＣ）による影響で褐色又は黄色に着色され、可視光線領域における透過度が低いため、ガラス基板のような高透明性が得られないという限界がある。それで、このような問題点を解決するために幅広い研究が進行中である。一般に、ポリイミド（ＰＩ）樹脂とは、芳香族酸二無水物と芳香族ジアミン又は芳香族ジイソシアネートとを溶液重合してポリアミック酸誘導体を製造した後、高温で閉環脱水によりイミド化して製造される高耐熱樹脂を指す。
前記ポリイミド樹脂を製造するための芳香族酸二無水物成分としては、ピロメリト酸二無水物（ＰＭＤＡ）又はビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）などが使用され、芳香族ジアミン成分としては、オキシジアニリン（ＯＤＡ）、ｐ−フェニレンジアミン（ｐ−ＰＤＡ）、ｍ−メチレンジアミン（ｍ−ＭＤＡ）、メチレンジアミン（ＭＤＡ）、ビスアミノフェニルヘキサフルオロプロパン（ＨＦＤＡ）などが主に使用されている。このような酸二無水物又はジアミンの成分は、光学特性、熱的特性及び機械的特性がトレードオフの関係にあるため、各特性に適した成分の化合物、即ち、透明ＰＩ用モノマーの開発が求められており、これにより、高透明性を示すと共に耐熱性に優れ、かつ低い熱膨張係数及び優れた機械的特性を有するフレキシブルディスプレイ用透明ポリアミック酸（Ｐｏｌｙａｍｉｃ ａｃｉｄ）組成物の開発が求められている。
本発明者らは、特定の化学構造及び置換基を有するモノマーを導入することで、光学特性、機械的特性及び熱的特性が従来のものに比べて向上するという点に着目した。
より具体的に、本発明者らは、高透明性、優れた機械的及び熱的特性を有するポリイミド樹脂を得るため、剛直な（ｒｉｇｉｄ）化学構造を有するモノマーを導入することが効果的であると判断し、特定の化学構造を有するジアミンモノマー誘導体を設計及び合成し、このように合成された新規なジアミンモノマーの含有量を特定の範囲に調節することで、低いＹ．Ｉ（Ｙｅｌｌｏｗ Ｉｎｄｅｘ）、高い光透過度、機械的特性、熱的特性などを同時に実現することができる、透明ポリアミック酸組成物及びポリイミドフィルムを製造することを目的としている。
また、本発明は、ＬＣＤ及びＯＬＥＤのフレキシブルディスプレイ用プラスチック透明基板、ＴＦＴ基板、フレキシブル印刷回路基板、フレキシブルＯＬＥＤ面照明基板、電子ペーパー用基板素材などに適用可能な透明ポリアミック酸組成物、及び、透明ポリイミドフィルムを提供することを目的としている。
上述の目的を達成するため、本発明は、下記の化１で示される化合物を提供する。
Figure 0006899830
 （式中、
Ｙは、Ｃ６〜Ｃ４０のアリーレン基であり、前記Ｃ６〜Ｃ４０のアリーレン基は、ハロゲン、又はハロゲン原子で置換されたＣ１〜Ｃ６のアルキル基で置換されることができ、
Ｘ１及びＸ２は、互いに同一又は異なって、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ６のアルキル基、及び１つ以上の水素がハロゲン原子で置換されたＣ１〜Ｃ６のアルキル基からなる群から選択され、但し、Ｘ１、Ｘ２及びＹのうちの少なくとも１つ以上は、ハロゲン、又はハロゲンで置換されたＣ１〜６のアルキル基を有し、
ｎは、０〜３の整数である。）
本発明において、前記Ｘ１及びＸ２は、それぞれ独立に、Ｆ又はＣＦ３である電子吸引性基（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｗｉｔｈｄｒａｗｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ：ＥＷＧ）であることが好ましい。
また、本発明は、（ａ）前記化１で示される化合物を含有するジアミンと、（ｂ）酸二無水物と、（ｃ）有機溶媒とを含み、前記化１で示される化合物は、全ジアミン１００モル％に対して、１０〜９０モル％の範囲で含まれるポリアミック酸組成物を提供する。
本発明において、前記ジアミンは、フッ素化第１のジアミン、スルホン系第２のジアミン、ヒドロキシ系第３のジアミン、エーテル系第４のジアミン、及び脂環族第５のジアミンからなる群から選択される１種以上をさらに含むことができる。
本発明において、前記フッ素化第１のジアミン、スルホン系第２のジアミン、ヒドロキシ系第３のジアミン、エーテル系第４のジアミン、及び脂環族第５のジアミンの含有量は、それぞれ、全ジアミン１００モル％に対して、１０〜９０モル％であることができる。
本発明において、前記酸二無水物は、フッ素化芳香族第１の酸二無水物、脂環族第２の酸二無水物、及び非フッ素化芳香族第３の酸二無水物からなる群から選択される１種以上を含むことができる。
本発明において、前記第１の酸二無水物、第２の酸二無水物、及び第３の酸二無水物からなる群から選択される１種以上の化合物の含有量は、全酸二無水物１００モル％に対して、１０〜１００モル％の範囲であることができる。
本発明において、前記ジアミン（ａ）と前記酸二無水物（ｂ）とのモル数比（ａ／ｂ）は、０．７〜１．３の範囲であることができる。
また、本発明は、上述のポリアミック酸組成物をイミド化して製造される透明ポリイミドフィルムを提供する。
本発明において、前記透明ポリイミドフィルムは、下記の（ｉ）〜（ｖ）の物性条件を満たすものであることができ、より具体的に、（ｉ）ガラス転移温度（Ｔｇ）が３２０〜４００℃の範囲、（ｉｉ）フィルム厚さ５０μｍに対して波長５５０ｎｍの光線透過率が８８％以上、（ｉｉｉ）ＡＳＴＭ Ｅ３１３規格による黄色度が４．０以下、（ｉｖ）引張強度が１１０ＭＰａ以上、（ｖ）引張弾性率が３．５ＧＰａ以上であることができる。
本発明において、前記透明ポリイミドフィルムは、フレキシブルディスプレイ用基板又は保護膜として使用可能である。
本発明によれば、特定の構造及び置換基を導入したジアミンモノマーを採択し、これらの重量％を調節することで、優れた光学特性、機械特性、熱的特性などを有するポリアミック酸組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、優れた光学特性、機械特性、熱的特性などを有する前記ポリアミック酸組成物を基板に適用することで、優れた物性及び製品信頼性を発揮し得るフレキシブルディスプレイ基板を提供することができる。
以下、本発明を詳述する。但し、下記の例は例示に過ぎず、本発明は、これらの例によって制限されず、後述の特許請求の範囲によって定義される。
＜新規なジアミン化合物＞
本発明は、下記の化１で示される化合物、好ましくは、ジアミン化合物を提供する。
Figure 0006899830
 （式中、
Ｙは、Ｃ６〜Ｃ４０のアリーレン基であり、前記Ｃ６〜Ｃ４０のアリーレン基は、ハロゲン、又はハロゲン原子で置換されたＣ１〜Ｃ６のアルキル基で置換されることができ、
Ｘ１及びＸ２は、互いに同一又は異なって、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ６のアルキル基、及び１つ以上の水素がハロゲン原子で置換されたＣ１〜Ｃ６のアルキル基からなる群から選択され、但し、Ｘ１、Ｘ２及びＹのうちの少なくとも１つ以上は、ハロゲン、又はハロゲンで置換されたＣ１〜６のアルキル基を有し、
ｎは、０〜３の整数である。）
本発明において、前記化１で示される化合物は、基本骨格構造が、既存の２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル（２，２’−Ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）−４，４’−Ｄｉａｍｉｎｏｂｉｐｈｅｎｙｌ、以下「ＴＦＤＢ」と略する）に類似しているが、前記化合物内のジアミンが置換された部分（ｍｏｉｅｔｙ）の間に２価アリーレン基リンカー（ｄｉｖａｌｅｎｔ ａｒｙｌｅｎｅ ｌｉｎｋｅｒ）が導入されることで、より剛直な（ｒｉｇｉｄ）構造を有するようになる。従って、熱や光による分解が生じることなく外部衝撃に対してより安定であるため、これを含むポリアミック酸組成物の光学特性、熱的特性、機械的特性（Ｍｏｄｕｌｕｓ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ）などを有意に改善することができる。
また、本発明では、前記化１に、フッ素（Ｆ）やＣＦ３などの電子吸引性基（ＥＷＧ）を少なくとも１つ以上導入することで、上述の光学特性、熱的特性を一層向上させることができる。より具体的に、ポリイミドフィルムは、無色でなく、濃褐色を呈するが、これは、イミド鎖内に存在するπ電子間のＣＴＣによるものである。前記化１に導入される−Ｆ、−ＣＦ３などは、強い電子吸引性基であるため、π電子間の移動を通じて前記ＣＴＣが生じないようにすることで、ポリイミドの高透明性を示すことが可能となる。
本発明の好適な一例によれば、前記Ｘ１及びＸ２は、当業界で周知の電子吸引性基（ＥＷＧ）であることができ、それぞれ独立に、フッ素（Ｆ）又はＣＦ３であることが好ましい。
また、前記Ｙは、当業界で周知のＣ６〜Ｃ４０のアリーレン基であることができ、具体例としては、フェニレン、ビフェニレン、トリフェニレンなどが挙げられる。特に、前記Ｙは、下記の化学式で示される置換体群から選択されるものであることが好ましい。
Figure 0006899830
ここで、Ｒ１〜Ｒ３は、互いに同一又は異なって、それぞれ独立に、水素、Ｆ、及びＣＦ３からなる群から選択される。好ましくは、Ｒ１〜Ｒ３が、それぞれ独立に、Ｆ又はＣＦ３である。
本発明に係る化１で示される化合物は、より具体的には、下記の化合物１〜化合物２６からなる化合物群のうちのいずれか１つの化合物であることができるが、これに限定されない。
Figure 0006899830
Figure 0006899830
Figure 0006899830
Figure 0006899830
＜ポリアミック酸組成物＞
本発明の透明ポリアミック酸組成物は、透明ポリイミドフィルムを製造するためのものであって、前記化１で示される化合物をジアミン成分として含むことを特徴とする。
より具体的に、前記ポリアミック酸組成物は、（ａ）前記化１で示される化合物を含有するジアミンと、（ｂ）酸二無水物と、（ｃ）有機溶媒とを含む。
本発明の透明ポリアミック酸の製造に使用されるジアミン（ａ）単量体としては、前記化１で示される化合物を含むが、当業界で周知のジアミンを含んで混用することができる。
前記化１で示されるジアミンモノマーの使用量は、特に制限されないが、例えば、全酸二無水物１００モル％に対して、１０〜９０モル％の範囲であることができ、好ましくは、２０〜８０モル％の範囲である。
本発明において、前記化１で示される化合物と混用されるジアミン化合物としては、分子内にジアミン構造を有するものであれば、特に制限されない。例えば、ジアミン構造を有する、芳香族、脂環族又は脂肪族化合物などが挙げられる。
本発明において使用可能なジアミンは、高い透過度（Ｈｉｇｈ Ｔｒｎａｓｍｉｔｔａｎｃｅ），低いＹ．Ｉ、低いヘイズ（Ｈａｚｅ）などの光学特性；高いガラス転移温度（Ｈｉｇｈ Ｔｇ）、低い熱膨張係数（Ｌｏｗ ＣＴＥ）などの熱的特性；高いモジュラス（Ｈｉｇｈ Ｍｏｄｕｌｕｓ）、高い表面硬度（Ｈｉｇｈ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｈａｒｄｎｅｓｓ）などの機械的特性；などを考慮して、フッ素化置換基を有する直線状構造、又は、スルホン（Ｓｕｌｆｏｎｅ）系、ヒドロキシル系（Ｈｙｄｒｏｘｙｌ）系、エーテル（Ｅｔｈｅｒ）系などを含む構造を適切に組み合わせる必要がある。それで、本発明では、前記ジアミン化合物として、フッ素置換基が導入されたフッ素化芳香族第１のジアミン、スルホン系第２のジアミン、ヒドロキシ系第３のジアミン、エーテル系第４のジアミン、脂環族第５のジアミンを、それぞれ、単独で又は２種以上を混合して使用することができる。
使用可能なジアミン単量体（ａ）としては、例えば、オキシジアニリン（ＯＤＡ）、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル（２，２’−ＴＦＤＢ）、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，３’−ジアミノビフェニル（２，２’−Ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）−４，３’−Ｄｉａｍｉｎｏｂｉｐｈｅｎｙｌ）、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−５，５’−ジアミノビフェニル（２，２’−Ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）−５，５’−Ｄｉａｍｉｎｏｂｉｐｈｅｎｙｌ）、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノフェニルエーテル（２，２’−Ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）−４，４’−ｄｉａｍｉｎｏｄｉｐｈｅｎｙｌ ｅｔｈｅｒ：６−ＦＯＤＡ）、ビスアミノヒドロキシフェニルヘキサフルオロプロパン（ＤＢＯＨ）、ビスアミノフェノキシフェニルヘキサフルオロプロパン（４ＢＤＡＦ）、ビスアミノフェノキシフェニルプロパン（６ＨＭＤＡ）、ビスアミノフェノキシジフェニルスルホン（ＤＢＳＤＡ）、ビス（４−アミノフェニル）スルホン（４，４’−ＤＤＳ）、ビス（３−アミノフェニル）スルホン（３，３’−ＤＤＳ）、スルホニルジフタル酸無水物（ＳＯ２ＤＰＡ）、ビス（カルボキシフェニル）ジメチルシラン、又は、これらの１種又は２種以上を混合して使用することができるが、これらに制限されない。
高透明性、高ガラス転移温度及び低黄色度を考慮し、前記フッ素化第１のジアミンとしては、直線状の高分子化を誘導し得る２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル（２，２’−ＴＦＤＢ）を使用することが好ましい。また、前記スルホン系第２のジアミンとしては、ビス（４−アミノフェニル）スルホン（４，４’−ＤＤＳ）を使用することが好ましい。また、前記ヒドロキシ系第３のジアミンとしては、２，２−ビス（３−アミノ−４−メチルフェニル）−ヘキサフルオロプロパン（２，２−Ｂｉｓ（３−ａｍｉｎｏ−４−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）−ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐａｎｅ：ＢＩＳ−ＡＴ−ＡＦ）を使用することが好ましい。また、前記エーテル系第４のジアミンとしては、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノフェニルエーテル（６−ＦＯＤＡ）を使用することが好ましい。
本発明のジアミン単量体（ａ）において、前記フッ素化第１のジアミン、スルホン系第２のジアミン、ヒドロキシ系第３のジアミン、エーテル系第４のジアミン、脂環族第５のジアミンなどの含有量は、特に限定されないが、それぞれ、全ジアミン１００モル％に対して、１０〜９０モル％であることができ、好ましくは、２０〜８０モル％の範囲である。
本発明の透明ポリアミック酸の製造に使用される酸二無水物（ｂ）単量体としては、分子内酸二無水物構造を有する、当業界で周知のフッ素化、非フッ素化、脂環族などの酸二無水物などを制限なく使用可能である。例えば、フッ素化第１の酸二無水物、脂環族第２の酸二無水物、非フッ素化第３の酸二無水物を、それぞれ、単独で又は２種以上を混合して使用することができる。
本発明において、前記フッ素化第１の酸二無水物単量体としては、フッ素置換基が導入された芳香族酸二無水物であれば、特に限定されない。
使用可能なフッ素化第１の酸二無水物としては、例えば、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物（２，２−ｂｉｓ（３，４−ｄｉｃａｒｂｏｘｙｐｈｅｎｙｌ）ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐａｎｅ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ：６−ＦＤＡ）、４−（トリフルオロメチル）ピロメリト酸二無水物（４−（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）ｐｙｒｏｍｅｌｌｉｔｉｃ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ：４−ＴＦＰＭＤＡ）などが挙げられる。これらは、単独で又は２種以上を混合して使用することができる。フッ素化酸二無水物のうち６−ＦＤＡは、分子鎖間及び分子鎖内の電荷移動錯体（ＣＴＣ）の形成を制限するという大きな特性を有し、透明化するに適した化合物である。
また、本発明において使用可能な脂環族第２の酸二無水物としては、化合物内、芳香族環でなく、脂環族環を有しかつ酸二無水物構造を有する化合物であれば、特に制限されない。
本発明において使用可能な脂環族第２の酸二無水物としては、例えば、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物（ＣＢＤＡ）、１，２，３，４−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物（ＣＰＤＡ）、ビシクロ［２，２，２］−７−オクテン−２，３，５，６−テトラカルボン酸二無水物（ＢＣＤＡ）、又は、これらの１種以上の混合物などが挙げられるが、これらに制限されない。
前記非フッ素化第３の酸二無水物単量体としては、フッ素置換基が導入されていない非フッ素化芳香族酸二無水物であれば、特に限定されない。
使用可能な非フッ素化第３の酸二無水物単量体としては、例えば、ピロメリト酸二無水物（Ｐｙｒｏｍｅｌｌｉｔｉｃ Ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ：ＰＭＤＡ）、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（３，３’，４，４’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ ｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ：ＢＰＤＡ）などが挙げられるが、これらに制限されない。これらは、単独で又は２種以上を混合して使用することができる。
本発明において、前記第１の酸二無水物、第２の酸二無水物及び第３の酸二無水物からなる群から選択される１種以上の化合物の含有量は、特に限定されない。例えば、それぞれ、全酸二無水物１００モル％に対して、１０〜１００モル％であることができ、好ましくは、１０〜９０モル％の範囲、より好ましくは、２０〜８０モル％の範囲である。
本発明の好適な一例によれば、前記酸二無水物（ｂ）として、フッ素化第１の酸二無水物と非フッ素化第３の酸二無水物とを混用する場合、その使用比率は、４０〜９０：６０〜１０モル％比であることができる。
また、本発明の好適な他の一例によれば、前記酸二無水物（ｂ）として、フッ素化第１の酸二無水物と脂環族第２の酸二無水物とを混用する場合、その使用比率は、３０〜７０：７０〜３０モル％比であることができる。
また、本発明の好適な他の一例によれば、前記酸二無水物（ｂ）として、脂環族第２の酸二無水物と非フッ素化第３の酸二無水物とを混用する場合、その使用比率は、４０〜９０：６０〜１０モル％比であることができる。
本発明の透明ポリアミック酸組成物において、前記ジアミン成分（ａ）のモル数と、前記ジアンヒドリド成分（ｂ）のモル数との比（ａ／ｂ）は、０．７〜１．３であることができ、好ましくは、０．８〜１．２の範囲、より好ましくは、０．９〜１．１の範囲である。
本発明のポリアミック酸組成物に含まれる、上述の単量体の溶液重合反応を行うための溶媒（ｃ）としては、当業界で公知の有機溶媒を制限なく使用可能である。
使用可能な溶媒としては、例えば、ｍ−クレゾール、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、アセトン、ジエチルアセテート、及びジメチルフタレート（ＤＭＰ）のうちから選択される１つ以上の極性溶媒を使用することができる。その他、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、クロロホルムのような低沸点溶液又はγ−ブチロラクトンのような低吸収性溶媒を使用することができる。
前記溶媒の含有量については、特に限定されないが、適切なポリアミック酸溶液の分子量と粘度を得るため、重合用溶媒（第１の溶媒）の含有量は、ポリアミック酸組成物の全重量に対して、５０〜９５重量％の範囲であることができ、好ましくは、７０〜９０重量％の範囲であり、より好ましくは、７５〜８５重量％の範囲である。
本発明のポリアミック酸組成物は、上述の酸二無水物とジアミンとを有機溶媒に投入した後、反応させることで製造することができる。例えば、化１で示されるジアミン、前記第１のジアミン乃至第５のジアミンのうち少なくとも１つ以上のジアミン成分、及び、酸二無水物を含むが、ガラス転移温度及び黄色度の改善を図るため、ジアミン（ａ）と酸二無水物（ｂ）とをおよそ１：１の当量比として、透明ポリアミック酸組成物を形成することができる。
前記ポリアミック酸組成物の組成は、特に制限されないが、例えば、ポリアミック酸組成物の全１００重量％に対して、酸二無水物２．５〜２５．０重量％、ジアミン２．５〜２５．０重量％、及び、残部の有機溶媒を含んで構成される。前記有機溶媒の含有量は、例えば、７５〜８５重量％であることができる。また、本発明に係るポリアミック酸組成物の組成において、固形分１００重量％に対して、酸二無水物３０〜７０重量％及びジアミン３０〜７０重量％の範囲であることができるが、これに制限されない。
このような本発明の透明ポリアミック酸組成物は、約１，０００〜５０，０００ｃｐｓ、好ましくは、約３，０００〜１５，０００ｃｐｓ範囲の粘度を有することができる。ポリアミック酸溶液の粘度が上述の範囲内であれば、ポリアミック酸溶液のコーティング時に、厚さの調節が容易であり、コーティング表面の均一性が得られる。
また、本発明のポリアミック酸溶液は、必要に応じて、本発明の目的と効果を損なわない範囲で、可塑剤、酸化防止剤、難燃化剤、分散剤、粘度調節剤、レベリング剤などの添加剤を少量含むことができる。
＜ポリイミドフィルム＞
本発明は、上述のポリアミック酸溶液を高温でイミド化及び熱処理して製造されるポリイミドフィルムを提供する。
前記ポリイミド樹脂は、イミド環を含有する高分子物質であって、耐熱性、耐化学性、耐摩耗性及び電気的特性に優れている。なお、前記ポリイミド樹脂は、ランダム共重合体（ｒａｎｄｏｍ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）又はブロック共重合体（ｂｌｃｏｋ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）形態であることができる。
なお、ポリイミド樹脂フィルムをフレキシブルディスプレイなどに適用するためには、基本的に、高透明性、低熱膨張係数、高ガラス転移温度などの特性有する必要がある。より具体的に、膜厚さ１０μｍに対して５５０ｎｍの光透過率が９０％以上、５５０ｎｍの黄色度の値が３以下、ガラス転移温度（Ｔｇ）が３００℃以上などが要求される。
実際に、上述のポリアミック酸組成物をイミド化して製造される本発明のポリイミドフィルムは、繰り返し単位内に剛直な（ｒｉｇｉｄ）化学構造を有することで、高透明性を示すと共に、低い黄色度及び熱膨張係数、高いガラス転移温度（Ｔｇ）、高い引張強度及び弾性率を有するようになる。より具体的に、前記ポリイミドフィルムは、下記（ｉ）〜（ｖ）の物性条件、例えば、（ｉ）ガラス転移温度（Ｔｇ）が３２０〜４００℃の範囲、（ｉｉ）フィルム厚さ５０μｍに対して波長５００ｎｍの光線透過率が８８％以上、（ｉｉｉ）ＡＳＴＭ Ｅ３１３規格による黄色度が４．０以下（５０μｍに対して）、（ｉｖ）引張強度が１１０〜１５０ＭＰａ以上、（ｖ）引張弾性率が３．５〜５．０ＧＰａ以上の範囲をいずれも満たすことができる。
本発明に係るポリイミドフィルムは、常法に従って透明ポリアミック酸溶液を発熱溶液重合反応により製造することができる。例えば、前記透明ポリアミック酸組成物をガラス基板にコーティング（キャスティング）した後、３０〜３５０℃の範囲で徐々に昇温しながら、０．５〜８時間の間、イミド閉環反応（ｉｍｉｄａｚａｔｉｏｎ）を誘導させて製造することができる。この時、アルゴンや窒素などの不活性雰囲気下で反応を行うことが好ましい。
なお、前記コーティング方法としては、常法を制限なく使用することができ、例えば、スピンコーティング（ｓｐｉｎ ｃｏａｔｉｎｇ）、ディップコーティング（ｄｉｐ ｃｏａｔｉｎｇ）、ソルベントキャスティング（ｓｏｌｖｅｎｔ ｃａｓｔｉｎｇ）、スロットダイコーティング（ｓｌｏｔ ｄｉｅ ｃｏａｔｉｎｇ）及びスプレーコーティングからなる群から選択される少なくとも１つの方法で行うことができる。前記無色透明なポリイミド層の厚さは、数百ｎｍ〜数十μｍとなるように、透明ポリアミック酸組成物を一回以上コーティングすることができる。
このように形成されたポリイミドフィルムの厚さは、特に制限されず、適用分野により適切に調節することができる。例えば、１０〜１５０μｍの範囲であることができ、好ましくは、１０〜８０μｍの範囲である。
本発明において、上述のように製造された透明ポリイミドフィルムは、種々の分野で使用可能であり、特に、高透明性及び耐熱特性が要求される有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）用ディスプレイ、液晶素子用ディスプレイ、ＴＦＴ基板、フレキシブル印刷回路基板、フレキシブルＯＬＥＤ面照明基板、電子ペーパー用基板素材のようなフレキシブルディスプレイ用基板及び保護膜として活用することができる。
以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳述する。下記の実施例は、本発明の理解を助けるための例示にすぎず、本発明の範囲は、これらの例によって限定されない。
［化１で示されるジアミンモノマーの合成］
［合成例１］化合物１の合成
Figure 0006899830
１−１．中間体２の合成
１−ブロモ−４−ニトロ−２−（トリフルオロメチル）ベンゼン（５４ｇ、２００ｍｍｏｌ）、２，２’−（２−（トリフルオロメチル）−１，４−フェニレン）ビス（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン（３９．８ｇ、１００ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（１３．５ｇ、１０ｍｏｌ％）をフラスコ内に入れた。トルエン３００ｍｌ及びＴＨＦ１５０ｍｌを入れ、Ｋ２ＣＯ３（８３ｇ、６００ｍｍｏｌ）を蒸留水２００ｍｌに溶かした水溶液を加えた後、１３時間加熱攪拌した。
ＴＬＣで反応終了を確認した後、反応液をろ過し、エチルアセテート１００ｍｌで２回抽出した。ロータリーエバポレータで溶媒を除去した後、ＭｅＯＨを用いて結晶化し、化合物２（３４．１３ｇ、収率６５％）を得た。
Elemental Analysis: C, 48.11; H, 1.73; F, 32.61; N, 5.34; O, 12.21
HRMS [M]+:524
１−２．化合物１の合成
中間体２ ３４．１３ｇ（６５ｍｍｏｌ）を、エタノール２００ｍｌ、蒸留水２００ｍｌの混合溶媒に入れて攪拌した。Ｆｅパウダー４４ｇを入れた後、８０℃で加熱攪拌した。１０分後、３Ｍ ＨＣｌ１５ｍｌをゆっくり加えた後、７時間加熱攪拌した。ＴＬＣで反応終了を確認した後、反応液を室温に冷却させた。反応液をろ過し、エチルアセテート１００ｍｌで２回抽出した。ロータリーエバポレータで溶媒を除去した後、ＨＸで結晶化し、化合物１の化合物２７．２ｇ（収率９０％）を得た。
Elemental Analysis: C, 54.32; H, 2.82; F, 36.82; N, 6.03
HRMS [M]+:464
［合成例２］化合物４の合成
実施例１の化合物１の合成と同様にして合成した。
Elemental Analysis: C, 55.57; H, 2.80; F, 35.16; N, 6.48
HRMS [M]+: 432
［合成例３］化合物５の合成
実施例１の化合物１の合成と同様にして合成した。
Elemental Analysis: C, 51.30; H, 2.15; F, 40.57; N, 5.98
HRMS [M]+: 468
［合成例４］化合物７の合成
実施例１の化合物１の合成と同様にして合成した。
Elemental Analysis: C, 60.61; H, 3.56; F, 28.76; N, 7.07
HRMS [M]+: 396
［合成例５］化合物９の合成
実施例１の化合物１の合成と同様にして合成した。
Elemental Analysis: C, 54.32; H, 2.82; F, 36.82; N, 6.03
HRMS [M]+: 464
［合成例６］化合物１０の合成
実施例１の化合物１の合成と同様にして合成した。
Elemental Analysis: C, 51.30; H, 2.15; F, 40.57; N, 5.98
HRMS [M]+: 468
［合成例７］化合物１２の合成
実施例１の化合物１の合成と同様にして合成した。
Elemental Analysis: C, 57.98; H, 3.16; F, 32.10; N, 6.76
HRMS [M]+: 414
［合成例８］化合物１３の合成
実施例１の化合物１の合成と同様にして合成した。
Elemental Analysis: C, 55.27; H, 2.65; F, 37.47; N, 4.60
HRMS [M]+: 608
［合成例９］化合物１５の合成
実施例１の化合物１の合成と同様にして合成した。
Elemental Analysis: C, 50.67; H, 1.64; F, 43.15; N, 4.55
HRMS [M]+: 616
［合成例１０］化合物１６の合成
実施例１の化合物１の合成と同様にして合成した。
Elemental Analysis: C, 61.42; H, 3.17; F, 29.89; N, 5.51
HRMS [M]+: 508
［合成例１１］化合物１８の合成
実施例１の化合物１の合成と同様にして合成した。
Elemental Analysis: C, 55.27; H, 2.65; F, 37.47; N, 4.60
HRMS [M]+: 608
［合成例１２］化合物２０の合成
実施例１の化合物１の合成と同様にして合成した。
Elemental Analysis: C, 61.42; H, 3.17; F, 29.89; N, 5.51
HRMS [M]+: 508
［合成例１３］化合物２１の合成
実施例１の化合物１の合成と同様にして合成した。
Elemental Analysis: C, 55.86; H, 2.54; F, 37.87; N, 3.72
HRMS [M]+: 752
［合成例１４］化合物２３の合成
実施例１の化合物１の合成と同様にして合成した。
Elemental Analysis: C, 55.86; H, 2.54; F, 37.87; N, 3.72
HRMS [M]+: 752
［透明ポリアミック酸組成物の合成及びポリイミドフィルムの製造］
［実施例１］
１−１．ポリアミック酸組成物の製造
５００ｍｌの三口丸底フラスコに、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（Ｎ，Ｎ−Ｄｉｍｅｔｈｙｌａｃｅｔａｍｉｄｅ、以下「ＤＭＡｃ」と略する）２１６．３６６ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル（２，２’−Ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）−４，４’−Ｄｉａｍｉｎｏｂｉｐｈｅｎｙｌ、以下「ＴＦＤＢ」と略する）１５．０ｇ（９０ｍｏｌ％）を加え、３０分後、化合物（１）２．４１７ｇ（１０ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、ＴＦＤＢ及び化合物（１）を完全に溶解させた。次に、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物（２，２−ｂｉｓ（３，４−ｄｉｃａｒｂｏｘｙｐｈｅｎｙｌ）Ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐａｎｅ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ、以下「６ＦＤＡ」と略する）及びピロメリト酸二無水物（Ｐｙｒｏｍｅｌｌｉｔｉｃ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ、以下「ＰＭＤＡ」と略する）を、それぞれ順次に、１８．４９５ｇ（８０ｍｏｌ％）、２．２７０（２０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマーの反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
１−２．透明ポリイミドフィルムの製造
前記透明ポリアミック酸溶液を、ＬＣＤ用ガラス板にバーコーターを用いてコーティングした後、窒素雰囲気のコンベクションオーブンで、８０℃で３０分間、１５０℃で３０分間、２００℃で１時間、３００℃で１時間、段階的に徐々に昇温しながら、乾燥及びイミド閉環反応を行った。これにより、イミド化率が８５％以上である膜厚さ５２μｍの透明ポリイミドフィルムを製造した。次に、ガラス板からポリイミドフィルムを剥離した。
［実施例２］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２１０．０２８ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、ＴＦＤＢ７．５ｇ（５０ｍｏｌ％）を加え、３０分後、化合物（１）１０．８７５ｇ（５０ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、ＴＦＤＢ及び化合物（１）を完全に溶解させた。次に、６ＦＤＡ及びＰＭＤＡを、それぞれ順次に、１６．６４６ｇ（８０ｍｏｌ％）、２．０４３ｇ（２０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［実施例３］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２１４．３６１ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、ＴＦＤＢ１５．０ｇ（９０ｍｏｌ％）を加え、３０分後、化合物（２）２．０６３ｇ（１０ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、ＴＦＤＢ及び化合物（２）を完全に溶解させた。次に、６ＦＤＡ及びＰＭＤＡを、それぞれ順次に、１８．４９５ｇ（８０ｍｏｌ％）、２．２７０ｇ（２０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［実施例４］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２１４．４０３ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、ＴＦＤＢ８．０ｇ（５０ｍｏｌ％）を加え、３０分後、化合物（２）９．９０１ｇ（５０ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、ＴＦＤＢ及び化合物（２）を完全に溶解させた。次に、６ＦＤＡ及びＰＭＤＡを、それぞれ順次に、１７．７５５ｇ（８０ｍｏｌ％）、２．１８０ｇ（２０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［実施例５］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２１２．７３２ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、ＴＦＤＢ１３．５ｇ（８０ｍｏｌ％）を加え、３０分後、化合物（５）５．６１０ｇ（２０ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、ＴＦＤＢ及び化合物（５）を完全に溶解させた。次に、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（３，３’，４，４’−Ｂｉｐｈｅｎｙｌｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ、以下「ＢＰＤＡ」と略する）及び６ＦＤＡを、それぞれ順次に、９．３０２ｇ（６０ｍｏｌ％）、９．３６３ｇ（４０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［実施例６］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２１２．７３２ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、ＴＦＤＢ９．５ｇ（６０ｍｏｌ％）を加え、３０分後、化合物（５）１０．５２８ｇ（４０ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、ＴＦＤＢ及び化合物（５）を完全に溶解させた。次に、ＢＰＤＡ及び６ＦＤＡを、それぞれ順次に、８．７２８ｇ（６０ｍｏｌ％）、８．７８５ｇ（４０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［実施例７］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２１２．７３２ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、ＴＦＤＢ１４．０ｇ（８０ｍｏｌ％）を加え、３０分後、化合物（６）５．１１８ｇ（２０ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、ＴＦＤＢ及び化合物（６）を完全に溶解させた。次に、ＢＰＤＡ及び６ＦＤＡを、それぞれ順次に、９．６４７ｇ（６０ｍｏｌ％）、９．７１０ｇ（４０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［実施例８］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２１６．３７５ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、ＴＦＤＢ１０．０ｇ（６０ｍｏｌ％）を加え、３０分後、化合物（６）９．７４９ｇ（４０ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、ＴＦＤＢ及び化合物（６）を完全に溶解させた。次に、ＢＰＤＡ及び６ＦＤＡを、それぞれ順次に、９．１８７ｇ（６０ｍｏｌ％）、９．２４８ｇ（４０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［実施例９］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２１６．０３１ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（２，２’−Ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）−４，４’−ｄｉａｍｉｎｏｄｉｐｈｅｎｙｌ ｅｔｈｅｒ、以下「６ＦＯＤＡ」と略する）８．０ｇ（７０ｍｏｌ％）を加え、３０分後、化合物（１０）８．２８６ｇ（３０ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、６ＦＯＤＡ及び化合物（１０）を完全に溶解させた。次に、シクロブタン−１，２，３，４−テトラカルボン酸二無水物（Ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ−１，２，３，４−ｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ、以下「ＣＢＤＡ」と略する）及び６ＦＤＡを、それぞれ順次に、８．１６６ｇ（７０ｍｏｌ％）、７．９２７ｇ（３０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［実施例１０］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２１６．０３１ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、６ＦＯＤＡ７．５ｇ（４０ｍｏｌ％）を加え、３０分後、化合物（１０）１５．５３６ｇ（６０ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、６ＦＯＤＡ及び化合物（１０）を完全に溶解させた。次に、ＣＢＤＡ及び６ＦＤＡを、それぞれ順次に、７．６５５ｇ（７０ｍｏｌ％）、７．４３２ｇ（３０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［実施例１１］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２１２．４２２ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、６ＦＯＤＡ１４．０ｇ（７０ｍｏｌ％）を加え、３０分後、化合物（１３）７．３９４ｇ（３０ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、６ＦＯＤＡ及び化合物（１３）を完全に溶解させた。次に、ＣＢＤＡ及び６ＦＤＡを、それぞれ順次に、８．１６６ｇ（７０ｍｏｌ％）、７．９２７ｇ（３０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［実施例１２］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２２０．３１９ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、６ＦＯＤＡ８．０ｇ（４０ｍｏｌ％）を加え、３０分後、化合物（１３）１４．７８７ｇ（６０ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、６ＦＯＤＡ及び化合物（１３）を完全に溶解させた。次に、ＣＢＤＡ及び６ＦＤＡを、それぞれ順次に、８．１６６ｇ（７０ｍｏｌ％）、７．９２７ｇ（３０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［実施例１３］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２２０．８０７ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、２，２−ビス（３−アミノ−４−メチルフェニル）−ヘキサフルオロプロパン（２，２−Ｂｉｓ（３−ａｍｉｎｏ−４−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）−ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐａｎｅ、以下「ＢＩＳ−ＡＴ−ＡＦ」と略する）１．８．ｇ（１０ｍｏｌ％）を加え、３０分後、化合物（１５）２７．２０４ｇ（９０ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、ＢＩＳ−ＡＴ−ＡＦ及び化合物（１５）を完全に溶解させた。次に、ＣＢＤＡ及びＰＭＤＡを、それぞれ順次に、７．７９４ｇ（８０ｍｏｌ％）、２．１６７ｇ（２０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［実施例１４］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２１０．７８３ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、ＢＩＳ−ＡＴ−ＡＦ５．５ｇ（３０ｍｏｌ％）を加え、３０分後、化合物（１５）２１．５５１ｇ（７０ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、ＢＩＳ−ＡＴ−ＡＦ及び化合物（１５）を完全に溶解させた。次に、ＣＢＤＡ及びＰＭＤＡを、それぞれ順次に、７．９３９ｇ（８０ｍｏｌ％）、２．２０７ｇ（２０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［実施例１５］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２１０．７８３ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン（４，４’−Ｄｉａｍｉｎｏｄｉｐｈｅｎｙｌｓｕｌｆｏｎｅ、以下「４，４’−ＤＤＳ」と略する）１．１ｇ（１０ｍｏｌ％）を加え、３０分後、化合物（１９）２０．２７１ｇ（９０ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、４，４’−ＤＤＳ及び化合物（１９）を完全に溶解させた。次に、ＢＰＤＡ及び６ＦＤＡを、それぞれ順次に、７．８２１ｇ（６０ｍｏｌ％）、７．８７２ｇ（４０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［実施例１６］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２０８．９０３ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、４，４’−ＤＤＳ３．５ｇ（３０ｍｏｌ％）を加え、３０分後、化合物（１９）１６．７２２ｇ（７０ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、４，４’−ＤＤＳ及び化合物（１９）を完全に溶解させた。次に、ＢＰＤＡ及び６ＦＤＡを、それぞれ順次に、８．２９５ｇ（６０ｍｏｌ％）、８．３４９ｇ（４０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［実施例１７］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２０８．９０３ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、ＴＦＤＢ１５．０ｇ（９０ｍｏｌ％）を加え、３０分後、化合物（２１）３．１６６ｇ（１０ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、ＴＦＤＢ及び化合物（２１）を完全に溶解させた。次に、６ＦＤＡ及びＢＰＤＡを、それぞれ順次に、１３．８７１ｇ（６０ｍｏｌ％）、６．１２５ｇ（４０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［実施例１８］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２１０．２１２ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、ＴＦＤＢ７．０ｇ（５０ｍｏｌ％）を加え、３０分後、化合物（２１）１３．２９９ｇ（５０ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、ＴＦＤＢ及び化合物（２１）を完全に溶解させた。次に、６ＦＤＡ及びＢＰＤＡを、それぞれ順次に、１１．６５２ｇ（６０ｍｏｌ％）、５．１４５ｇ（４０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［実施例１９］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２１０．２１２ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、ＴＦＤＢ１５．０ｇ（９０ｍｏｌ％）を加え、３０分後、化合物（２４）３．９１６ｇ（１０ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、ＴＦＤＢ及び化合物（２４）を完全に溶解させた。次に、６ＦＤＡ及び１，２，３，４−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物（１，２，３，４−Ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｎｅｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ、以下「ＣＰＤＡ」と略する）を、それぞれ順次に、１６．１８３ｇ（７０ｍｏｌ％）、３．２８１ｇ（３０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［実施例２０］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２０９．４１８ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、ＴＦＤＢ６．５ｇ（５０ｍｏｌ％）を加え、３０分後、化合物（２４）１５．２７４ｇ（５０ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、ＴＦＤＢ及び化合物（２４）を完全に溶解させた。次に、６ＦＤＡ及びＣＰＤＡを、それぞれ順次に、１２．６２３ｇ（７０ｍｏｌ％）、２．５９９ｇ（３０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［比較例１］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２１６．３５９ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、ＴＦＤＢ１７．０ｇ（１００ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、ＴＦＤＢを完全に溶解させた。次に、６ＦＤＡ及びＰＭＤＡを、それぞれ順次に、１８．８６５ｇ（８０ｍｏｌ％）、２．３１６ｇ（２０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［比較例２］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２１４．８２３ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、ＴＦＤＢ１８．０ｇ（１００ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、ＴＦＤＢを完全に溶解させた。次に、ＢＰＤＡ及び６ＦＤＡを、それぞれ順次に、９．９２２ｇ（６０ｍｏｌ％）、９．９８７ｇ（４０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［比較例３］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２１４．７５２ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、６ＦＯＤＡ２１．０ｇ（１００ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、６ＦＯＤＡを完全に溶解させた。次に、ＣＢＤＡ及び６ＦＤＡを、それぞれ順次に、８．５７４ｇ（７０ｍｏｌ％）、８．３２３ｇ（３０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［比較例４］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２１１．２６６ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、ＢＩＳ−ＡＴ−ＡＦ２４．０ｇ（１００ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、ＢＩＳ−ＡＴ−ＡＦを完全に溶解させた。次に、ＣＢＤＡ及びＰＭＤＡを、それぞれ順次に、１０．３９３ｇ（８０ｍｏｌ％）、２．８９０ｇ（２０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［比較例５］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２０６．２５９ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、４，４’−ＤＤＳ１５．０ｇ（１００ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、４，４’−ＤＤＳを完全に溶解させた。次に、ＢＰＤＡ及び６ＦＤＡを、それぞれ順次に、１０．６６４ｇ（６０ｍｏｌ％）、１０．７３４ｇ（４０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
［比較例６］
１．ポリアミック酸組成物の製造
上述の実施例１と同様な条件で、丸底フラスコに、ＤＭＡｃ２０８．８３７ｇ（８５．０ｗｔ％）を仕込んだ後、反応器の温度を５０℃に昇温し、ＴＦＤＢ１７．０ｇ（１００ｍｏｌ％）を加えた。次に、当該モノマーを１時間攪拌し、ＴＦＤＢを完全に溶解させた。次に、６ＦＤＡ及びＣＰＤＡを、それぞれ順次に、１６．５０７ｇ（７０ｍｏｌ％）、３．３４７ｇ（４０ｍｏｌ％）加えた後、３０℃に冷却して溶解させた。この時、固形分は１５％であった。次に、３時間攪拌した。モノマー反応終了後、自然冷却し、ポリアミック酸組成物を得た。
２．透明ポリイミドフィルムの製造
無色透明なポリイミドフィルムの製造は、上述の実施例１と同様に行った。
上述の実施例１〜２０及び比較例１〜６で製造されたポリアミック酸組成物の組成を下記の表１に示す。なお、モル％は、ジアミン、酸二無水物の全量に対する各モノマーのモル比である。
Figure 0006899830
［物性評価］
上述の実施例１〜２０及び比較例１〜６で製造されたポリイミドフィルムの物性を下記のような方法で評価し、その結果を表２に示す。
＜物性評価方法＞
（１）光透過度の測定
５５０ｎｍ波長でＵＶ−Ｖｉｓ ＮＩＲ Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ（Ｓｈｉｍａｄｚｕ社製、型番：ＵＶ−３１５０）を用いて測定した。
（２）黄色度の測定
分光測色計（コニカミノルタ社製、型番：ＣＭ−３７００ｄ）を用いて、ＡＳＴＭ Ｅ３１３規格による黄色度の測定を行った。
（３）引張強度及び弾性率の測定
ＵＴＭ（Ｉｎｓｔｒｏｎ社製、型番：５９４２）を用いて、ＩＳＯ ５２７−３規格による引張強度（ＭＰａ）及び弾性率（ＧＰａ）の測定を行った。
（４）フィルム厚さの測定
膜厚計（Ｍｉｔｕｔｏｙｏ社製、型番：２９３−１４０）でフィルムの厚さを測定した。
（５）ガラス転移温度（Ｔｇ）
ＤＭＡ（ＴＡインスツルメント社製、型番：Ｑ８００）を用いて、ガラス転移温度を測定した。
Figure 0006899830
前記表２から、本発明に係る化１で示される新規なジアミンモノマーが添加された実施例１〜２０のフィルムは、新規なジアミンモノマーを含んでいない比較例１〜６のフィルムに比べて、光透過度の上昇及び黄色度の低下のような優れた光学特性を有すると共に、ガラス転移温度の上昇による熱的特性、引張強度と弾性率の上昇などによる優れた機械的特性を有することがわかる。
従って、本発明のポリイミドフィルムは、従来のポリイミドフィルムに比べて光学的、熱的、機械的特性が向上しているため、フラットパネルディスプレイを製造する際、ガラス基板に代えて透明プラスチック基板として有用に適用可能であることが確認された。

Claims (5)

  1. （ａ）下記の化学式１〜２６で示される化合物群から選択される化合物（Ａ）と、フッ素化第１のジアミン、スルホン系第２のジアミン、ヒドロキシ系第３のジアミン、エーテル系第４のジアミン、及び脂環族第５のジアミンからなる群から選択される１種以上の化合物（Ｂ）と、を含有するジアミン；
    （ｂ）フッ素化芳香族第１の酸二無水物、脂環族第２の酸二無水物、及び非フッ素化芳香族第３の酸二無水物からなる群から選択される１種以上である化合物（Ｃ）を含有する酸二無水物；及び
    （ｃ）有機溶媒；
    を含み、
    前記化合物（Ａ）は、全ジアミン１００モル％に対して、２０〜８０モル％の範囲で含まれ、
    前記化合物（Ｂ）は、全ジアミン１００モル％に対して、２０〜８０モル％の範囲で含まれ、
    前記化合物（Ｃ）は、全酸二無水物１００モル％に対して、２０〜８０モル％の範囲で含まれ、
    前記化合物（Ｂ）は、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル（２，２’−ＴＦＤＢ）、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノフェニルエーテル（２，２’−Ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）−４，４’−ｄｉａｍｉｎｏｄｉｐｈｅｎｙｌ ｅｔｈｅｒ：６−ＦＯＤＡ）、２，２−ビス（３−アミノ−４−メチルフェニル）−ヘキサフルオロプロパン（２，２−Ｂｉｓ（３−ａｍｉｎｏ−４−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）−ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐａｎｅ：ＢＩＳ−ＡＴ−ＡＦ）、及びビス（４−アミノフェニル）スルホン（４，４’−ＤＤＳ）からなる群から選択される１種以上の化合物を含み、
    前記化合物（Ｃ）は、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物（２，２−ｂｉｓ（３，４−ｄｉｃａｒｂｏｘｙｐｈｅｎｙｌ）ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐａｎｅ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ：６−ＦＤＡ）、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物（ＣＢＤＡ）、１，２，３，４−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物（ＣＰＤＡ）、ピロメリト酸二無水物（Ｐｙｒｏｍｅｌｌｉｔｉｃ Ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ：ＰＭＤＡ）、及び３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（３，３’，４，４’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ ｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ：ＢＰＤＡ）からなる群から選択される１種以上の化合物を含むことを特徴とするポリアミック酸組成物。
    Figure 0006899830
    Figure 0006899830
    Figure 0006899830
    Figure 0006899830
  2. 前記ジアミン（ａ）と前記酸二無水物（ｂ）とのモル数比は、０．７〜１．３の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のポリアミック酸組成物。
  3. 請求項１又は２に記載のポリアミック酸組成物をイミド化して製造される透明ポリイミドフィルム。
  4. 下記の（ｉ）〜（ｖ）の物性条件を満たすことを特徴とする請求項３に記載の透明ポリイミドフィルム。
    （ｉ）ガラス転移温度（Ｔｇ）が３２０〜４００℃の範囲、
    （ｉｉ）フィルム厚さ５０μｍに対して波長５５０ｎｍの光線透過率が８８％以上、
    （ｉｉｉ）ＡＳＴＭ Ｅ３１３規格による黄色度が４．０以下、
    （ｉｖ）引張強度が１１０ＭＰａ以上、
    （ｖ）引張弾性率が３．５ＧＰａ以上。
  5. フレキシブルディスプレイ用基板又は保護膜として使用されることを特徴とする請求項３に記載の透明ポリイミドフィルム。
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