JP2004231946A - ポリイミドフィルムおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 イミド化率98〜100%のポリイミドの溶液をプラスチック基材上に塗布し、さらに前記溶液を乾燥させてポリイミド被膜を形成する。そして、前記ポリイミド被膜がnx>ny>nzとなるように前記プラスチック基材ごと延伸する。ただし、nxおよびnyは、平面内において屈折率が最大となる方向およびそれに垂直な方向の屈折率であり、nzは厚み方向の屈折率である。ポリイミドはフッ素系ポリイミドが光透過性および溶解度に優れ好ましく、重量平均分子量50000〜180000であることが好ましい。また、大気圧1atm、大気温度25℃の測定条件における前記ポリイミド溶液の溶媒の溶解度パラメータが17〜22の範囲であることが好ましい。
【選択図】 なし
Description
nx>ny>nz (1)
まず、本発明のポリイミドフィルムに用いるポリイミドおよびその製造方法について説明する。
R1は、任意にフッ素置換されたメチレン基もしくはイソプロピリデン基(すなわち、C(CH3)2基)であるか、または存在せず、
R2は、任意にフッ素置換されたメチレン基もしくはイソプロピリデン基(すなわち、C(CH3)2基)であるか、または存在せず、
R3〜R10は、それぞれ水素または任意にフッ素置換されたメチル基であり、同一でも異なっていても良く、
R1〜R10のうち少なくとも一つはフッ素を含む基であり、
pおよびqはそれぞれ0から3までのいずれかの整数であり、p=0のときはqは1から3までのいずれかの整数である。
R1は、ヘキサフルオロイソプロピリデン基(すなわち、C(CF3)2基)であるか、または存在せず、
R2は、ヘキサフルオロイソプロピリデン基(すなわち、C(CF3)2基)であるか、または存在せず、
R3〜R10は、それぞれ水素またはトリフルオロメチル基であり、同一でも異なっていても良く、
R1〜R10のうち少なくとも一つはフッ素を含む基であることがさらに好ましい。
次に、本発明のポリイミドフィルムの製造方法および使用形態について説明する。
(A) イミド化率98〜100%のポリイミドの溶液をプラスチック基材上に塗布し、さらに前記溶液を乾燥させてポリイミド被膜を形成する工程。
(B) 前記ポリイミド被膜を、前記式(1)を満たすように前記プラスチック基材ごと延伸する工程。
δ=(ΔH/V)1/2 (2)
なお、「ポリマーハンドブック(Polymer Handbook)」第4版(4th Edition)、ワイリー・インターサイエンス(WILEY-INTERSCIENCE)に、各種溶媒の溶解度パラメータのデータが記載されている。
Rth=[{(nx’+ny’)/2}−nz’]×d (3)
式中、nx’、ny’およびnz’は、それぞれ前記保護層におけるX軸、Y軸およびZ軸方向の屈折率を示し、前記X軸とは、前記保護層の面内において最大の屈折率を示す軸方向であり、Y軸は、前記面内において前記X軸に対して垂直な軸方向であり、Z軸は、前記X軸およびY軸に垂直な厚み方向を示す。dは、前記保護層の厚みを示す。
次に、本発明の実施例について説明する。しかし、本発明はこれに限定されない。
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はクラリアントジャパン株式会社製のものを用い、2,2−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニルは和歌山精化工業株式会社製のものを用いた。それ以外の化学薬品はすべて和光純薬工業株式会社から購入した。1HNMR測定には日本電子株式会社製LA400(商品名)を用い、IR測定にはJASCO株式会社製FT/IR−230(商品名)を用いた。1HNMRでは、11ppm付近のピークをポリアミック酸のNH由来、7.0〜8.5ppmのピークをポリアミック酸およびポリイミドの芳香環由来とみなして解析した。IRでは、1730cm-1付近のピークをイミド結合中の
C=O二重結合由来、1687cm-1付近のピークをアミド結合中のC=O二重結合由来、1537cm-1付近のピークをアミド結合中のN−H単結合由来とみなして解析した。重量平均分子量Mwは、東ソー株式会社製HLC−8120GPC(商品名)を用いて測定した。測定対象ポリマーはDMF(ジメチルホルムアミド)に溶かして0.1重量%溶液に調製した後測定し、溶離液はDMFを用いた。測定後、ポリスチレン標準換算により、Mwおよび数平均分子量Mnを算出した。屈折率nx、nyおよびnzは、王子精機社製KOBRA21ADH(商品名)を用いて波長590nmにおける複屈折率Δnを測定し、その測定値から定法により計算した。破断強度は、島津製作所株式会社製オートグラフAG−10KNI(商品名)を用いて測定した。イミド化率は、1HNMR測定における11ppm付近のピークの積分値をX、7.0〜8.5ppmのピークの積分値をYとし、下記式(4)により算出した。ただし、式(4)においてAはイミド化率である。
A(%)=((Y−6X)/Y)×100 (4)
イソキノリンを加えないことと、加熱後の攪拌時間が2時間であること以外は実施例1と同様にしてポリイミド粉末を合成した(収率88%)。さらに、得られたポリイミド粉末を用い、実施例1および2と同様にしてポリイミドフィルムを製造した。このポリイミドフィルムの厚さは5μmであった。
ピリジンと無水酢酸を加えた後、2時間で反応を終了させる以外は実施例2と同様にしてポリイミド粉末を合成した(収率90%)。
実施例1〜5、比較例および参考例で合成したポリイミド粉末の重量平均分子量Mw、数平均分子量Mnおよびイミド化率を測定した。結果を下記表1にまとめて示す。
Mw Mn Mw/Mn イミド化率
実施例1 62500 20000 3.1 100%
実施例2 136000 41000 3.3 100%
比較例 35000 12000 2.9 72.6%
参考例 68700 18600 3.7 79.5%
(※実施例3〜5のポリイミド粉末については実施例1と同様である。)
実施例1〜5および比較例のポリイミドフィルムについて、それぞれ複屈折率を測定した。
nx ny nz
実施例1 1.56078 1.54778 1.51649
実施例2 1.56507 1.55757 1.50796
実施例3 1.56078 1.54778 1.51649
実施例4 1.56078 1.54778 1.51649
実施例5 1.56078 1.54778 1.51649
比較例 1.56103 1.55777 1.51332
実施例1〜5および比較例のポリイミドフィルムをそれぞれ含むガラス・ポリイミド積層体を前記と同様にして製造した。これを100℃の乾燥機中で1000時間保存し、ポリイミドフィルムの長期保存安定性を評価したところ、比較例のポリイミドフィルムにクラックが発生し、もはや実用に耐えなくなった。
実施例1〜5および比較例のポリイミドフィルムについて、引張速度5m/min、試験片幅10mm、およびチャック間距離50mmの測定条件における破断強度をそれぞれ測定した。
破断強度(N/mm 2 )
実施例1 110
実施例2 130
実施例3 110
実施例4 110
実施例5 110
比較例 80
Claims (17)
- ポリイミドのイミド化率が98〜100%の範囲であり、かつ、下記式(1)の光学特性条件を満たすポリイミドフィルム。ただし、式(1)中、nx、nyおよびnzは、それぞれ前記ポリイミドフィルムにおけるX軸、Y軸およびZ軸方向の屈折率を示し、前記X軸とは、前記ポリイミドフィルムの面内において最大の屈折率を示す軸方向であり、Y軸は、前記面内において前記X軸に対して垂直な軸方向であり、Z軸は、前記X軸およびY軸に垂直な厚み方向を示す。
nx>ny>nz (1)
- 前記ポリイミドが、分子中にフッ素原子を含むポリイミドである請求項1に記載のポリイミドフィルム。
- 前記ポリイミドが、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と2,2−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニルとを反応させて得られるポリアミック酸をさらにイミド化して得られるポリイミドである請求項1に記載のポリイミドフィルム。
- 前記ポリイミドの重量平均分子量が50000〜180000の範囲である請求項1から3のいずれかに記載のポリイミドフィルム。
- 引張速度5m/min、試験片幅10mm、およびチャック間距離50mmの測定条件における破断強度が100N/mm2以上である請求項1から4のいずれかに記載のポリイミドフィルム。
- 請求項1から5のいずれかに記載のポリイミドフィルムからなるポリイミド層を含む光学フィルム。
- その片面または両面に請求項1から5のいずれかに記載のポリイミドフィルムまたは請求項6に記載の光学フィルムが積層された光学素子。
- 請求項1から5のいずれかに記載のポリイミドフィルム、請求項6に記載の光学フィルム、および請求項7に記載の光学素子のうち少なくとも一つを含む画像表示装置。
- 下記工程(A)および(B)を含む請求項1から5のいずれかに記載のポリイミドフィルムの製造方法。
(A) イミド化率98〜100%のポリイミドの溶液をプラスチック基材上に塗布し、さらに前記溶液を乾燥させてポリイミド被膜を形成する工程。
(B) 前記ポリイミド被膜を、前記式(1)を満たすように前記プラスチック基材ごと延伸する工程。 - 前記ポリイミドが、分子中にフッ素原子を含むポリイミドである請求項9に記載の製造方法。
- 前記ポリイミドが、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と2,2−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニルとを反応させて得られるポリアミック酸をさらにイミド化して得られるポリイミドである請求項9に記載の製造方法。
- 大気圧1atm、大気温度25℃の測定条件における前記ポリイミド溶液の溶媒の溶解度パラメータが17〜22の範囲である請求項9から11のいずれかに記載の製造方法。ただし、前記溶解度パラメータは、下記式(2)で表される値δであり、式(2)において、ΔHおよびVは、それぞれ前記溶媒のモル蒸発熱およびモル体積である。
δ=(ΔH/V)1/2 (2)
- 前記工程(A)においてポリイミド溶液を乾燥させるときの温度が200℃以下である請求項9から12のいずれかに記載の製造方法。
- 前記ポリイミド溶液の溶媒が、エステル、ケトンおよびエーテルからなる群から選択される少なくとも一種類の溶媒を含む請求項9から13のいずれかに記載の製造方法。
- 前記エステルが、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、プロピオン酸ブチルおよびカプロラクトンからなる群から選択される少なくとも一種類を含み、前記ケトンが、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンおよびメチルシクロヘキサノンからなる群から選択される少なくとも一種類を含み、前記エーテルが、メチルエーテル(ジメチルエーテル)、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、ジクロロエチルエーテル、フラン、テトラヒドロフラン、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、およびトリプロピレングリコールからなる群から選択される少なくとも一種類を含む、請求項14に記載の製造方法。
- 前記プラスチック基材が、ポリエステル、セルロースエステル、ポリオレフィン、置換ポリオレフィン、ポリカーボネートおよびポリスルホンからなる群から選択される少なくとも一つを含む請求項9から15のいずれかに記載の製造方法。
- 前記ポリエステルが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、テレフタル酸1,4-シクロヘキサンジメチレン、ポリブチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレートからなる群から選択される少なくとも一つを含み、前記セルロースエステルが、トリアセチルセルロース、プロピオン酸セルロースおよび酪酸セルロースからなる群から選択される少なくとも一つを含み、前記ポリオレフィンが、ポリノルボルネン、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレンからなる群から選択される少なくとも一つを含み、前記置換ポリオレフィンが、イソブテン・N−メチルマレイミド共重合体およびアクリロニトリル・スチレン共重合体のうち少なくとも一方を含み、前記ポリカーボネートが、ビスフェノールAのポリ炭酸エステル、ビスフェノールC(2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)−1,1−ジクロロエチレン)のポリ炭酸エステル、アルキリデンビスフェノールのポリ炭酸エステル、およびシクロアルキリデンビスフェノールのポリ炭酸エステルからなる群から選択される少なくとも一つを含み、前記ポリスルホンが、ポリエーテルスルホン、ポリアリールエーテルスルホン、ポリフェニルスルホンおよびビスフェノールAポリスルホンからなる群から選択される少なくとも一つを含む、請求項16に記載の製造方法。
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