JP2000319392A - ポリイミドフィルム - Google Patents
ポリイミドフィルムInfo
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Abstract
提供することを目的とする。 【解決手段】 特定のテトラカルボン酸二無水物を必須
とし、特定された繰り返し単位から構成されるポリイミ
ド樹脂からなるポリイミドフィルムとする。
Description
を併せ持つポリイミドフィルムに関する。
性と電気絶縁性により、電子材料、絶縁材料など幅広い
分野に利用されている。近年は、特に電子機器の小型、
薄型化の要求に対応する為、フィルム薄膜化に充分耐え
得る高弾性率ポリイミドフィルムが強く求められてい
る。従来、高弾性率ポリイミドフィルムとして4,4′
−ジアミノベンズアニリドを用いてなるポリイミドフィ
ルムが特開昭62−280224に開示されている。
62−280224に開示されたポリイミドフィルム
は、弾性率が高い反面、脆く実用に耐えられないばかり
か、1m以上の長尺状のフィルムを得ることさえも困難
であった。
かる実状に鑑み、従来の問題点を解決し、高い弾性率と
強靭性(高伸び率)とをあわせ有するポリイミドフィル
ムを提供することを目的に鋭意検討を重ねた。その結
果、芳香族ジアミン成分として4,4′−ジアミノベン
ズアニリドの他に4,4′−ジアミノジフェニルエーテ
ルを使用し、テトラカルボン酸二無水物成分として1,
4−ヒドロキノンジベンゾエ−ト−3,3′,4,4′
−テトラカルボン酸二無水物、或いは必要に応じて3,
3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
を使用することによって得られる高弾性率と強靭性(高
伸び率)を有するポリイミドフィルムに関する本発明に
至ったのである。
成分として4,4′−ジアミノジフェニルエーテル及び
4,4′−ジアミノベンズアニリドを、テトラカルボン
酸二無水物成分として1,4−ヒドロキノンジベンゾエ
−ト−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物
を反応させて得られるポリイミドフィルムを内容とする
(請求項1)。本発明の第二は、芳香族ジアミン成分と
して4,4′−ジアミノジフェニルエーテル及び4,
4′−ジアミノベンズアニリドを、テトラカルボン酸二
無水物成分として1,4−ヒドロキノンジベンゾエ−ト
−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物及び
3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物を反応させて得られるポリイミドフィルムを内容と
する(請求項2)。本発明の第三は、4,4′−ジアミ
ノベンズアニリドが、反応に用いる芳香族ジアミン成分
の50〜85モル%である請求項1又は2に記載のポリ
イミドフィルムを内容とする(請求項3)。本発明の第
四は、1,4−ヒドロキノンジベンゾエ−ト−3,
3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物が、反応に
用いるテトラカルボン酸二無水物成分の15〜45モル
%である請求項2又は3に記載のポリイミドフィルムを
内容とする(請求項4)。
特定の芳香族ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物
成分を反応させて得られることに特徴があり、高い弾性
率と強靭性とをあわせ有する。
けるフィルムの弾性率が650kg/mm2以上、好ま
しくは900kg/mm2以上であることを言い、強靭
性とは引張り試験におけるフィルムの伸び率が5%以
上、好ましくは10%以上、更に好ましくは15%以上
であることを言う。弾性率が低いと、フィルムの厚さを
10μm未満に薄くした場合にフィルムの硬さが不十分
となりベースフィルムとしての使用に耐えられない。ま
た伸び率が低く靭性に劣るフィルムは、フィルムの割れ
や切れを生じ易くフレキシブルプリント基板用や記録媒
体用ベースフィルムなどとして実用に耐えられないばか
りか、長尺状のフィルムを得ることも困難である。
は下記化学式(1)で示す4,4′−ジアミノジフェニ
ルエーテル(以下ODAと表す)、
アニリド(以下DABAと表す)であって、
ル%の比率で使用することが好ましい。50モル%以上
でより顕著な弾性率の向上効果が発現し、85モル%以
下でより顕著な伸び率の改善効果が認められるためであ
る。また特定のテトラカルボン酸二無水物成分とは、下
記化学式(3)で示した1,4−ヒドロキノンジベンゾ
エ−ト−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水
物(以下TMHQと表す)であって、
(4)で示した3,3′,4,4′−ビフェニルテトラ
カルボン酸二無水物(以下BPDAと表す)を使用する
ことは、
る上で好ましい。そしてその場合のTMHQの使用量は
全テトラカルボン酸二無水物成分の15〜45モル%が
好ましい。
の製造方法について、具体的に説明する。本発明のポリ
イミドフィルムは、その前駆体である一般式(5)
す。)で表されるポリアミド酸を含む溶液から得られる
が、このポリアミド酸の溶液は公知の方法で製造するこ
とができる。即ちテトラカルボン酸二無水物類と芳香族
ジアミン類を実質等モル使用し有機極性溶媒中で重合し
て得られる。本発明にかかるポリアミド酸は、先ず芳香
族ジアミン成分としてDABAのみを含む溶液に等モル
のテトラカルボン酸二無水物類を反応させてポリアミド
酸を含む溶液を得、その同一反応溶液にODAを溶解し
同一若しくは異なるテトラカルボン酸二無水物類を反応
させて得ることが出来る。
類は、TMHQとBPDAであり、TMHQを用いるこ
とにより高弾性率、強靱性のフィルムを得られる。
ある。特に高弾性率の点から、DABAを主成分とする
ことが好ましい。
される有機溶剤としては、ジメチルスルホキシド、ジエ
チルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒、N,N−ジ
メチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド等
のホルムアミド系溶媒、N,N−ジメチルアセトアミ
ド、N,N−ジエチルアセトアミド等のアセトアミド系
溶媒、N−メチル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−
ピロリドン等のピロリドン系溶媒、フェノ−ル、o−,
m−,またはp−クレゾ−ル等のフェノ−ル系溶媒等を
挙げることができ、これらを単独または混合物として用
いる。更にキシレン、トルエンのような芳香族炭化水素
の使用も可能である。また、このポリアミド酸は、前記
の有機溶媒中に1〜40重量%、好ましくは5〜25重
量%溶解されているのが取り扱いの面からも望ましい。
分子鎖の構成によらず重量平均分子量に換算して10万
以上であることが好ましい。重量平均分子量が10万未
満であると靭性に劣るフィルムとなりやすい。
ミドフィルムを得るには、(1)熱的に脱水しイミド化
する熱的方法と(2)脱水剤を用いる化学的方法のいず
れを用いてもよいが、伸びや強度などの機械的特性の優
れるフィルムを得やすい化学的方法による方がより好ま
しい。
製造する方法を例示する。(1)上記ポリアミド酸溶液
をドラムあるいはエンドレスベルト上に流延または塗布
して膜状とし、その膜を自己支持性を有するまで150
℃以下の温度で約5分〜60分乾燥させる。ついで、こ
れを支持体から引き剥がし端部を固定した後、膜の収縮
を制限しながら約100℃〜500℃のまで徐々に加熱
することにより乾燥及びイミド化し、冷却後に固定を外
し本発明のポリイミドフィルムを得る。
るフィルムを支持体から剥がれやすくするためにポリア
ミド酸溶液に代えてポリアミド酸溶液に剥離剤を加えた
混合溶液を用いてもよい。また、化学的方法によりポリ
イミドフィルムを得る場合は、ポリアミド酸溶液に代え
て、ポリアミド酸溶液に化学量論以上の脱水剤と触媒量
の3級アミン類を加えた混合溶液を用いればよい。
レングリコ−ルジメチルエ−テル、トリエチレングリコ
−ルジメチルエ−テル等の脂肪族エ−テル類、ピリジ
ン、ピコリンなどの3級アミン類、トリフェニルホスフ
ィン、トリフェニルホスフェ−ト等の有機りん化合物類
等が挙げられる。
無水フタル酸などの脂肪族あるいは芳香族酸無水物類等
が挙げられる。触媒としては、例えばトリエチルアミン
などの脂肪族3級アミン、ピリジン、ピコリン、イソキ
ノリン等の複素環式3級アミン類などが挙げられる。
る際に、延伸してもよい。延伸することにより機械的特
性に優れるフィルムを得やすいからである。
滑り性等の各種特性を向上させることを目的に、フィル
ム中に、酸化チタン、炭酸カルシウム、アルミナ、シリ
カゲル等の微粒子を含有させたり、フィルム表面を、シ
ランカップリング剤などの表面改質剤や微粒子とバイン
ダ−樹脂を含む溶液等を塗布したり、コロナ処理やプラ
ズマ処理などの放電処理などを施してもよい。
るが、本発明はこれらの実施例のみによって限定される
ものではない。
ベンズアニリド、ODAは、4,4′−ジアミノジフェ
ニルエ−テル、TMHQは1,4−ヒドロキノンジベン
ゾエ−ト−3.3′,4,4′−テトラカルボン酸二無
水物、BPDAは3,3′,4,4′−ビフェニルテト
ラカルボン酸二無水物、NMPはN−メチル−2−ピロ
リドン、DMACはジメチルアセトアミドを表す。
拌機を備えた三口セパラブルフラスコにDABA13
6.2g(0.6mol)とNMP 3185.1gを
投入し芳香族ジアミン溶液を作製した。得られた溶液に
BPDA 173.5g(0.59mol)の粉体を加
え、窒素雰囲気で30時間攪拌した。次いで、この溶液
にODA80.0g(0.4mol)を加え、つづけて
TMHQ 183.2g(0.4mol)を加えて更に
1時間攪拌した。得られた溶液にTMHQ 4.6g
(0.01mol)をNMP 87.4gに溶解させて
得た溶液を加えた後、1時間攪拌しポリアミド酸溶液を
得た。
液から化学的方法によりポリイミドフィルムを作製し
た。フィルムの作製は、以下のようにして行う。100
gのポリアミド酸溶液に無水酢酸15g、イソキノリン
3g、NMP10gを加え充分攪拌した後、PETフィ
ルム上にコ−タ−で塗布し、80℃で5分間、100℃
で2分間加熱し自己支持性を有する膜を得た。この膜を
PETフィルムから剥したのち、端部を固定して150
℃から380℃まで20分間かけて連続的に加熱し、更
に450℃で1分間加熱させて、厚みが10μmのポリ
イミドフィルム得た。
M D−882の方法に従って行い、フィルムの弾性率
と伸び率を測定し、弾性率905kg/mm2、伸び率
21%の測定結果を得た。重合処方と測定結果を表1に
示す。
拌機を備えた三口セパラブルフラスコにDABA13
6.2g(0.6mol)とNMP3733.1gを投
入し芳香族ジアミン溶液を作製した。得られた溶液にT
MHQ 270.2g(0.59mol)の粉体を加
え、窒素雰囲気で30時間攪拌した。次いで、この溶液
にODA 80.0g(0.4mol)を加え、つづけ
てTMHQ 183.2g(0.4mol)を加えて更
に1時間攪拌した。得られた溶液にTMHQ 4.6g
(0.01mol)をNMP 87.4gに溶解させて
得た溶液を加えた後、1時間攪拌しポリアミド酸溶液を
得た。
液から実施例1と同様の方法で厚みが10μmのポリイ
ミドフィルム得た。
M D−882の方法に従って行い、フィルムの弾性率
と伸び率を測定し、弾性率970kg/mm2、伸び率
12%の測定結果を得た。重合処方と測定結果を表1に
示す。
拌機を備えた三口セパラブルフラスコにDABA18
1.6g(0.80mol)のNMP 2951.5g
を投入し芳香族ジアミン溶液を作製した。得られた溶液
にBPDA 229.3g(0.78mol)の粉体を
加え、窒素雰囲気で30時間攪拌した。次いで、この溶
液にODA40.0g(0.2mol)を加え、つづけ
てTMHQ 91.6g(0.20mol)を加えて更
に1時間攪拌した。得られた溶液にTMHQ 9.2g
(0.02mol)をNMP 174.8gに溶解させ
て得た溶液を加えた後、1時間攪拌しポリアミド酸溶液
を得た。
液から実施例1と同様の方法で厚みが10μmのポリイ
ミドフィルム得た。
M D−882の方法に従って行い、フィルムの弾性率
と伸び率を測定し、弾性率950kg/mm2、伸び率
19%の測定結果を得た。重合処方と測定結果を表1に
示す。
拌機を備えた三口セパラブルフラスコにDABA68.
1g(0.30mol)とNMP 3687.2gを投
入し芳香族ジアミン溶液を作製した。得られた溶液にT
MHQ132.8g(0.29mol)の粉体を加え、
窒素雰囲気で30時間攪拌した。次いで、この溶液にO
DA 140.0g(0.70mol)を加え、つづけ
てTMHQ320.6g(0.70mol)を加えて更
に1時間攪拌した。得られた溶液にTMHQ4.6g
(0.01mol)をNMP 87.4gに溶解させて
得た溶液を加えた後、1時間攪拌しポリアミド酸溶液を
得た。
1と同様にポリイミドフィルムを得て、弾性率、伸び率
を測定し、弾性率710kg/mm2、伸び率24%の
測定結果を得た。重合処方と測定結果を表1に示す。
拌機を備えた三口セパラブルフラスコにDABA20
4.3g(0.90mol)とNMP 2873.9g
を投入し芳香族ジアミン溶液を作製した。得られた溶液
にBPDA258.7g(0.88mol)の粉体を加
え、窒素雰囲気で30時間攪拌した。次いで、この溶液
にODA20.0g(0.10mol)を加え、つづけ
てTMHQ 45.8g(0.10mol)を加えて更
に1時間攪拌した。
02mol)をNMP 174.8gに溶解させて得た
溶液を加えた後、1時間攪拌しポリアミド酸溶液を得
た。得られたポリアミド酸溶液を用いて実施例1と同様
にポリイミドフィルムを得て、弾性率、伸び率を測定
し、弾性率1105kg/mm2、伸び率5%の測定結
果を得た。重合処方と測定結果を表1に示す。
拌機を備えた三口セパラブルフラスコにDABA22
7.3g(1.0mol)とNMP3733.1gを投
入し芳香族ジアミン溶液を作製した。得られた溶液にB
PDA 288.3g(0.98mol)の粉体を加
え、窒素雰囲気で30時間攪拌した。得られた溶液にB
PDA 5.9g(0.02mol)をNMP 17
4.8gに溶解させて得た溶液を加えた後、1時間攪拌
しポリアミド酸溶液を得た。
液から実施例1と同様の方法で厚みが10μmのポリイ
ミドフィルム得た。
M D−882の方法に従って行い、フィルムの弾性率
と伸び率を測定し、弾性率1200kg/mm2、伸び
率3%の測定結果を得た。重合処方と測定結果を表1に
示す。
拌機を備えた三口セパラブルフラスコにDABA17
0.4g(0.75mol)とNMP3733.1gを
投入し芳香族ジアミン溶液を作製した。得られた溶液に
PMDA 159.2g(0.73mol)の粉体を加
え、窒素雰囲気で30時間攪拌した。次いで、この溶液
にODA50.1g(0.25mol)を加え、つづけ
てBPDA 73.6g(0.25mol)を加えて更
に1時間攪拌した。得られた溶液にBPDA 5.9g
(0.02mol)をNMP 174.8gに溶解させ
て得た溶液を加えた後、1時間攪拌しポリアミド酸溶液
を得た。
液から実施例1と同様の方法で厚みが10μmのポリイ
ミドフィルム得た。
M D−882の方法に従って行い、フィルムの弾性率
と伸び率を測定し、弾性率1005kg/mm2、伸び
率2%の測定結果を得た。重合処方と測定結果を表1に
示す。
拌機を備えた三口セパラブルフラスコにDABA11
3.6g(0.5mol)とNMP3733.1gを投
入し芳香族ジアミン溶液を作製した。得られた溶液にB
PDA 144.2g(0.49mol)の粉体を加
え、窒素雰囲気で30時間攪拌した。次いで、この溶液
にODA 100.1g(0.5mol)を加え、つづ
けてBPDA 147.1g(0.5mol)を加えて
更に1時間攪拌した。得られた溶液にBPDA 2.9
g(0.01mol)をNMP 87.4gに溶解させ
て得た溶液を加えた後、1時間攪拌しポリアミド酸溶液
を得た。
液から実施例1と同様の方法で厚みが10μmのポリイ
ミドフィルム得た。得られたフィルムを用い引張試験を
ASTM D−882の方法に従って行い、フィルムの
弾性率と伸び率を測定し、弾性率593kg/mm2、
伸び率18%の測定結果を得た。重合処方と測定結果を
表1に示す。
ドフィルムは弾性率の極端な低下がなく強靱性を発現し
ている。
Claims (4)
- 【請求項1】芳香族ジアミン成分として4,4′−ジア
ミノジフェニルエーテル及び4,4′−ジアミノベンズ
アニリドを、テトラカルボン酸二無水物成分として1,
4−ヒドロキノンジベンゾエ−ト−3,3′,4,4′
−テトラカルボン酸二無水物を反応させて得られるポリ
イミドフィルム。 - 【請求項2】芳香族ジアミン成分として4,4′−ジア
ミノジフェニルエーテル及び4,4′−ジアミノベンズ
アニリドを、テトラカルボン酸二無水物成分として1,
4−ヒドロキノンジベンゾエ−ト−3,3′,4,4′
−テトラカルボン酸二無水物及び3,3′,4,4′−
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を反応させて得ら
れるポリイミドフィルム。 - 【請求項3】4,4′−ジアミノベンズアニリドが、反
応に用いる芳香族ジアミン成分の50〜85モル%であ
る請求項1又は2に記載のポリイミドフィルム。 - 【請求項4】1,4−ヒドロキノンジベンゾエ−ト−
3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物が、反
応に用いるテトラカルボン酸二無水物成分の15〜45
モル%である請求項2又は3に記載のポリイミドフィル
ム。
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