JP2504681B2 - 低弾性率ポリイミドシロキサン複合体及びその製造法 - Google Patents
低弾性率ポリイミドシロキサン複合体及びその製造法Info
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Description
樹脂に関する。
ルボン酸二無水物成分とジアミン成分とからポリアミド
酸をつくり、これを加熱して得られる樹脂であり、半導
体用保護膜、絶縁膜、液晶用配向膜あるいは各種接着剤
などに広く使用されている。一般に芳香族系のポリイミ
ド樹脂は高耐熱、高強度、高弾性率のスーパーエンジニ
アリングプラスチックであることはよく知られている。
しかし、用途によっては低弾性率で柔軟性を有する樹脂
が求められる場合もあり、そのような用途にはジアミン
成分の1部あるいは全部を一般式(III)
る)。で示される両末端3−アミノプロピル基を有する
ジメチルシロキサンオリゴマーで置換されたポリイミド
が使用されてきた(例えば、特開昭57−143328
号公報、特開昭58−7473号公報、特開昭58−1
3631号公報など)。しかしながら、このようなポリ
イミド系樹脂は低弾性率ではあるが耐熱性が300℃前
後まで低下するため、用途が限定される欠点がある。一
方、特開昭62−283153号公報、特開昭63−9
9234号公報、特開昭63−99235号公報、特開
昭63−99236号公報、特開昭63−99536号
公報などには、ゾル−ゲル法により得られるアルコキシ
シランの加水分解、縮合物をポリアミド酸溶液に混合す
ることによりポリイミドの特性を改善しようとする試み
が開示されている。しかし、このような方法ではアルコ
キシシランの縮合物がポリイミドと化学結合を形成する
ことがないため、ポリイミド中への縮合物の分散性が十
分ではなく、塗膜の凹凸、白化、伸度の低下などの欠点
が現れる傾向がある。
うな従来技術の問題点を解決することであり、耐熱性の
低下を来すことなく、均一で透明な低弾性率のポリイミ
ド系樹脂を提供することにある。
討した結果、特定の構造のポリアミド酸を用いることに
より、耐熱性を低下させることなく、低弾性率ポリイミ
ドシロキサン複合体を得ることを見出し、本発明を完成
するに至った。すなわち、
合体は、一般式(I)
に、式(II)
解と同時に縮合させ、その結果得られる溶液を基板に塗
布した後、焼成することにより得ることを特徴とする。
サン複合体の製造法は、一般式(I)
で、式(II)
解と同時に縮合させ、その結果得られる溶液を基板に塗
布した後、200〜500℃の温度で焼成することから
なる。この場合一般式(II)で示されるアルコキシシラン
のうちp=2であるジアルコキシシランが全アルコキシ
シランの40〜100%である時、特に低弾性率のポリ
イミドシロキサン複合体が得られるので好ましい。(た
だし、一般式(I)及び(II)においてR1 は4価の有機基
であり、R2 は独立にメチル基、エチル基またはフェニ
ル基を表し、R3 は独立に炭素数8以下のアルキル基を
表し、R4 は独立にメチル基、トリフロロメチル基また
はトリメチルシリル基を表し、m1 は0、1、2または
3、m2 は0、1、2、3または4、nは0、1または
2、pは1または2の値である)。
般式(I)
V)
法に従い反応させることにより得ることができる。この
際に、一般式(IV)で示されるジアミンと共に他のジアミ
ンと共存させて、反応を行うことにより、異なる構造単
位が導入されたポリアミド酸を得ることもできる。(た
だし、一般式(I)及び(IV)においてR1 は4価の有機基
であり、R2 は独立にメチル基、エチル基またはフェニ
ル基を表し、R3 は独立に炭素数8以下のアルキル基を
表し、R4 は独立にメチル基、トリフロロメチル基また
はトリメチルシリル基を表し、m1 は0、1、2または
3、m2 は0、1、2、3または4、nは0、1または
2である)。
テトラカルボン酸二無水物の具体例としては、ピロメリ
ット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテト
ラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニ
ルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビ
フェニル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、2,3,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカル
ボン酸二無水物、ビス−(3,4−ジカルボキシフェニ
ル)エーテル二無水物、ビス−(3,4−ジカルボキシ
フェニル)スルホン二無水物、1,2,5,6−ナフタ
リンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフ
タリンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス−
(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフロロプロパ
ン二無水物などの公知の化合物をあげることができる。
しかし、必ずしもこれらに限定されるものでない。
て使用できるジアミンの具体例としては、4,4’−ジ
アミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェ
ニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、
4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジ
アミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジ(メタアミ
ノフェノキシ)ジフェニルスルホン、4,4’−ジ(パ
ラアミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、オルトフェ
ニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、パラフェニ
レンジアミン、ベンジジン、3,3’−ジアミノベンゾ
フェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,
4’−ジアミノジフェニル−2,2−プロパン、1,5
−ジアミノナフタレン、1,8−ジアミノナフタレン、
4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、
2,2−ビス{4−(4−アミノフェノキシ)フェニ
ル}ヘキサフロロプロパン、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、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジ
エチル−5,5’−ジメチルジフェニルメタン、4,
4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラメチルジ
フェニルメタン、1,4−ジアミノトルエン、メタキシ
リレンジアミン、2,2’−ジメチルベンジジンなどの
公知の化合物をあげることができる。しかし、必ずしも
これらに限定されるものでない。
機溶媒は、上記の原料化合物を反応させるための反応溶
媒として用いられる。好ましい溶媒(以下反応溶媒とい
うことがある)の具体例としては、N−メチル−2−ピ
ロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジ
メチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラメ
チル尿素、ピリジン、ヘキサメチルホスホルアミド、メ
チルホルムアミド、N−アセチル−2−ピロリドン、シ
クロペンタノン、メチルシクロペンタノン、シクロヘキ
サノン、クレゾール、γ−ブチロラクトーン、イソホロ
ン、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジエチル
ホルムアミド、N,N−ジメチルメトキシアセトアミ
ド、テトラヒドロフラン、N−メチル−ε−カプロラク
タム、テトラヒドロチオフェンジオキシド{スルフォラ
ン(sulpholane)}などをあげることができ
る。
リアミド酸は、前記溶媒中で、1種以上のテトラカルボ
ン酸二無水物と、一般式(IV)
法に従い反応させて合成することができる。この際、全
ジアミン中に占める一般式(IV)で示されるジアミンの比
率は5モル%以上が好ましく、30モル%以上が特に好
ましい。5モル%未満の場合には得られるポリイミドシ
ロキサン複合体の均一性が劣る場合があり好ましくな
い。
式(II)
ゾル−ゲル法によって、加水分解及び縮合する。その結
果得られる溶液は、ポリイミドシロキサン複合体の前駆
体溶液である。
の反応条件で良く、(I)式のポリアミド酸及び(II)式の
アルコキシシランのアルコキシ基(OR3)を加水分解す
るに必要な量、あるいはそれより過剰の水分を添加し、
常温〜150℃で数時間〜100時間反応を行えば良
い。反応を促進するため、必要により少量の塩酸、酢酸
などの酸類、あるいは第三アミンを触媒として用いるこ
ともできる。
含有する式(I)及び式(II)のアルコキシ基にもとづいて
生成するポリシロキサンは、その含有比率が大であるほ
どポリイミドシロキサン複合体の弾性率は大きく低下す
る。ポリシロキサンの含有量は5重量%以上が好まし
い。ただし、80重量%を超すと耐熱性が低下するので
好ましくない。
の製造法について説明する。前述した方法で合成したポ
リイミドシロキサン複合体の前駆体溶液を、そのまま、
希釈、濃縮、他の溶媒と置換などの方法で、塗布液とす
る。この塗布液をスピンコート、浸漬、印刷、ディスペ
ンスなどの公知の方法により基板上に塗布して、塗膜を
形成する。塗膜は電気炉、ホットプレート、遠赤外線な
どの加熱手段を用い、200〜500℃好ましくは30
0〜450℃で0.5〜10時間位加熱することによ
り、本発明のポリイミドシロキサン複合体を得ることが
できる。
ドシロキサン複合体による塗膜は、均一であり、かつ低
弾性率であるため、柔軟性があり、また耐熱性にも優れ
るため、その応用分野として、電子機器、通信機器、重
電機器、輸送用機器などの部品類が考えられる。更に詳
しくは、半導体用の各種保護膜、平坦化膜、バッファー
コート材、絶縁膜、液晶配向膜、カラーフィルターの基
材、その保護膜、サーマルヘッドの部品、カップリング
剤、接着剤、補強剤、各種ファイバー成形品の含浸剤な
どである。
を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に
よって限定されるものではない。
ンとして4’−(ジメチルエトキシシリル)−3,5−
ジアミノベンズアニリド0.66g(2mmol)及び
他の共存アミンとしてビス(4−アミノフェニル)エー
テル3.60g(18mmol)を窒素気流下でN,N
−ジメチルアセトアミド(以下DMAcと略称する)8
0mlに溶解し、メカニカルスターラーで攪拌しながら
ピロメリット酸二無水物4.36g(20mmol)を
加え室温で8時間攪拌してポリアミド酸の10重量%D
MAc溶液を得た。この溶液を10.0g取り、水1.
0mlを加え、均一になるまで室温で攪拌し、さらに一
般式(II)で示されるアルコキシシランとしてメチルトリ
エトキシシラン1.18mlを加え、室温で攪拌し、ポ
リイミドシロキサン複合体の前駆体溶液を得た。この溶
液をガラス板上にキャストし、これを60℃の乾燥機で
一晩乾燥してフィルムにした。このフィルムを更に減圧
下100℃で1時間、200℃で1時間及び300℃で
1時間の熱処理を行うことにより本発明のポリイミドシ
ロキサン複合体フィルムを得た。
った。 (引張試験)ASTMD882−64Tに準拠し、東洋
ボールドウイン社製のテンシロンUTM−11−20型
張試験機により、強度、伸度、弾性率を測定した。結果
は表2に示した。
熱分布装置により、熱分解開始温度(以下Td と略称す
る)及び10%減量時の温度(以下T10と略称する)を
測定した。結果は表2に示す。
ルコキシシランの種類及び添加量を表1のように変えた
以外は、実施例1と同様に行い、本発明のポリイミドシ
ロキサン複合体フィルムを得て、引張試験及び熱的性質
の測定を行った。その結果を表2に示す。
エーテル4.00g(20mmol)とピロメリット酸
二無水物4.36g(20mm0l)とから実施例1と
同様にしてポリアミド酸を合成し、ポリイミドフィルム
を作成した。引張試験及び熱的性質の測定も同様に行
い、その結果を表2に示す。
エーテル1.97g(9.9mmol)、一般式(III)
で示されるジアミノシロキサン(m=9.92)3.5
9g(4.2mmol)及びピロメリット酸二無水物
3.07g(14.1mmol)から実施例1と同様に
してポリアミド酸を合成し、ポリイミドフィルムを作成
した。引張試験及び熱的性質の測定も同様に行い、その
結果を表2に示す。
結果によれば本発明のポリイミドシロキサン複合体が良
好な耐熱性を維持しながら、弾性率も低いことが明らか
である。
は、その製造法がポリイミドの最も優れた特性である耐
熱性が低下させることなく、低弾性率化に成功している
ことであり、その工業的意味は大である。
Claims (3)
- 【請求項1】一般式(I) 【化 1】 で示される構造単位を有するポリアミド酸を含む有機溶
媒溶液中に、式(II) 【化2】 で示される1種以上のアルコキシシランを加えて加水分
解と同時に縮合させ、その結果得られる溶液を基板に塗
布した後、焼成することにより得られる低弾性率ポリイ
ミドシロキサン複合体。(ただし、一般式(I)及び(II)
においてR1 は4価の有機基であり、R2 は独立にメチ
ル基、エチル基またはフェニル基を表し、R3 は独立に
炭素数8以下のアルキル基を表し、R4 は独立にメチル
基、トリフロロメチル基またはトリメチルシリル基を表
し、m1 は0、1、2または3、m2 は0、1、2、3
または4、nは0、1または2、pは1または2であ
る)。 - 【請求項2】一般式(II) 【化3】 で示されるアルコキシシランにおいて、p=2であるジ
アルコキシシランが全アルコキシシランの40〜100
%であることを特徴とする請求項1の低弾性率ポリイミ
ドシロキサン複合体。(ただし、一般式(II)においてR
2 は独立にメチル基、エチル基またはフェニル基を表
し、R3 は独立に炭素数8以下のアルキル基を表し、p
は1または2である)。 - 【請求項3】一般式(I) 【化4】 で示される構造単位を有するポリアミド酸を含む有機溶
媒溶液中に、式(II) 【化5】 で示される1種以上のアルコキシシランを加えて加水分
解と同時に縮合させ、その結果得られる溶液を基板に塗
布した後、200〜500℃の温度で焼成することによ
り得られる低弾性率ポリイミドシロキサン複合体の製造
法。(ただし、一般式(I)及び(II)においてR1 は4価
の有機基であり、R2 は独立にメチル基、エチル基また
はフェニル基を表し、R3 は独立に炭素数8以下のアル
キル基を表し、R4 は独立にメチル基、トリフロロメチ
ル基またはトリメチルシリル基を表し、m1 は0、1、
2または3、m2 は0、1、2、3または4、nは0、
1または2、pは1または2である)。
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JPH06207024A JPH06207024A (ja) | 1994-07-26 |
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JP33783092A Expired - Fee Related JP2504681B2 (ja) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | 低弾性率ポリイミドシロキサン複合体及びその製造法 |
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1992
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