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JP6846148B2 - Polyimide precursor solution and its production method, polyimide film production method and laminate production method - Google Patents

Polyimide precursor solution and its production method, polyimide film production method and laminate production method Download PDF

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JP6846148B2 JP2016189504A JP2016189504A JP6846148B2 JP 6846148 B2 JP6846148 B2 JP 6846148B2 JP 2016189504 A JP2016189504 A JP 2016189504A JP 2016189504 A JP2016189504 A JP 2016189504A JP 6846148 B2 JP6846148 B2 JP 6846148B2
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Description

本発明は、ポリイミド前駆体溶液及びその製造方法、ポリイミドフィルムの製造方法及びポリイミド層が積層された積層体の製造方法に関する。 The present invention relates to a polyimide precursor solution and a method for producing the same, a method for producing a polyimide film, and a method for producing a laminate in which a polyimide layer is laminated.

ポリイミドは、高耐久性、耐熱性に優れた特性を有する材料であり、電子材料用途や各種ディスプレイ用途、自動車用途等に広く使用されている。ポリイミドは、その前駆体であるポリイミド前駆体(ポリアミド酸又はポリアミック酸ともいう。)溶液を基材上に塗布し、熱処理によって乾燥・イミド化して得られる。 Polyimide is a material having excellent durability and heat resistance, and is widely used in electronic material applications, various display applications, automobile applications, and the like. Polyimide is obtained by applying a polyimide precursor (also referred to as polyamic acid or polyamic acid) solution, which is a precursor thereof, onto a substrate and drying and imidizing it by heat treatment.

ここで、ポリイミド前駆体は、一般的にその原料であるテトラカルボン酸二無水物等の酸成分とジアミン等とを溶媒中で反応することにより得られるが、その製造において使用される反応溶媒としては、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の非プロトン系極性溶媒が一般的に用いられている(特許文献1、特許文献2、特許文献3参照)。 Here, the polyimide precursor is generally obtained by reacting an acid component such as tetracarboxylic acid dianhydride, which is a raw material thereof, with a diamine or the like in a solvent, but as a reaction solvent used in the production thereof. In general, aprotic polar solvents such as N, N-dimethylacetamide (DMAc) and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) are generally used (see Patent Document 1, Patent Document 2 and Patent Document 3). ).

上記溶媒は汎用性が高い一方、ポリイミド前駆体溶液を塗布しポリイミド膜を形成する場合に発泡が生じやすいことから、発泡を抑制する手段としてN,N,N’,N’−テトラメチルウレアを必須とし、上記DMAcやNMP等の非プロトン系極性溶媒及びジエチレングリコールアルキルエーテルなどのグリコールエーテル類から選択される溶媒との混合溶媒中で、テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分とを反応させてポリアミド酸を得る方法が特許文献4に開示されている。 While the above solvent is highly versatile, foaming is likely to occur when a polyimide precursor solution is applied to form a polyimide film. Therefore, N, N, N', N'-tetramethylurea is used as a means for suppressing foaming. The tetracarboxylic dianhydride component and the diamine component are reacted in a mixed solvent with a solvent selected from the above-mentioned aprotonic polar solvent such as DMAc and NMP and glycol ethers such as diethylene glycol alkyl ether. A method for obtaining a polyamic acid is disclosed in Patent Document 4.

しかし、DMAcやNMPでポリイミド前駆体を反応させようとする場合、反応に長時間を要するため生産効率が劣るという面がある。また、DMAcは発がん性が疑われ、NMPは生殖毒性が疑われるため人体に悪影響を及ぼす可能性があることも懸念され、これらの反応溶媒に代えて生産効率が良く、安全上の問題が少ない他の溶剤でのポリイミド前駆体やポリイミドの製造が望まれている。 However, when the polyimide precursor is to be reacted with DMAc or NMP, the reaction takes a long time, so that the production efficiency is inferior. In addition, DMAc is suspected to be carcinogenic, and NMP is suspected to have reproductive toxicity, which may adversely affect the human body. Instead of these reaction solvents, production efficiency is high and there are few safety problems. Production of polyimide precursors and polyimides with other solvents is desired.

ポリイミドの中には、高い耐熱性、寸法安定性に加え無色かつ透明な特性を与えるものがあり、その特徴を生かしてこれをディスプレイやタッチパネル用途に適用する試みが行われている。しかし、ポリイミド前駆体溶液をディスプレイやタッチパネル用途に適用してポリイミド膜を形成する場合に、どのような性状のポリイミド前駆体溶液を用いるかによってポリイミド膜の形成のしやすさや形成されるポリイミド膜の特性、特に外観や光透過性に影響を与えることから、このような用途に適したポリイミド前駆体溶液の提供が望まれていた。なお、広く知られているポリイミドの多くはフィルム化した場合、黄色がかったものとなるが、それと異なりほぼ着色していないもの、例えばYIが20以下のものを本明細書においては無色透明と表現する。 Some polyimides are provided with colorless and transparent properties in addition to high heat resistance and dimensional stability, and attempts are being made to apply these to display and touch panel applications by taking advantage of these characteristics. However, when the polyimide precursor solution is applied to a display or a touch panel application to form a polyimide film, the ease of forming the polyimide film and the formation of the polyimide film depend on the properties of the polyimide precursor solution to be used. It has been desired to provide a polyimide precursor solution suitable for such an application because it affects the characteristics, particularly the appearance and the light transmittance. Most of the widely known polyimides are yellowish when formed into a film, but unlike that, those having almost no coloring, for example, those having a YI of 20 or less are expressed as colorless and transparent in the present specification. To do.

特許第5249203号公報Japanese Patent No. 5249203 特開昭60−147470号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-147470 特開2007−332369号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-332369 特開2015−155504号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-155504

本発明は、人体に安全な溶媒を使用しポリイミド前駆体の原料を容易に溶解することによりポリイミド前駆体溶液を製造することができ、製造工程における作業環境の改善、製造設備の簡素化が可能になり、かつ、無色透明なポリイミド前駆体溶液を長時間加熱することなく室温で短時間に製造することを可能にする方法を提供することを目的とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a polyimide precursor solution can be produced by easily dissolving the raw material of the polyimide precursor using a solvent safe for the human body, and it is possible to improve the working environment in the manufacturing process and simplify the manufacturing equipment. It is an object of the present invention to provide a method capable of producing a colorless and transparent polyimide precursor solution at room temperature in a short time without heating for a long time.

上記課題を解決するために本発明者らは鋭意検討した結果、ポリイミド前駆体と溶媒とからなるポリイミド前駆体溶液において、前記ポリイミド前駆体は、フッ素含有ポリイミド前駆体であり、前記溶媒は、N元素を有さず、脂環式ラクトン構造又は脂環式ケトン構造を含む分子からなる溶媒を含有する溶媒を用いることで、上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of diligent studies to solve the above problems, in a polyimide precursor solution composed of a polyimide precursor and a solvent, the polyimide precursor is a fluorine-containing polyimide precursor, and the solvent is N. We have found that the above problems can be solved by using a solvent having no element and containing a solvent composed of molecules containing an alicyclic lactone structure or an alicyclic ketone structure, and completed the present invention.

すなわち、本発明は、ポリイミド前駆体と溶媒とからなるポリイミド前駆体溶液であって、前記ポリイミド前駆体は、その構造中にフッ素原子を含有するフッ素含有ポリイミド前駆体であり、前記溶媒は、N元素を有さず、脂環式ラクトン構造又は脂環式ケトン構造を含む分子からなる溶媒を含有し、前記ポリイミド前駆体溶液の25℃における粘度が500〜350,000cPの範囲であるとともに、固形分濃度15wt%のポリイミド前駆体溶液を10mm厚の石英セルで測定したYI値が20以下であることを特徴とするポリイミド前駆体溶液である。 That is, the present invention is a polyimide precursor solution composed of a polyimide precursor and a solvent, wherein the polyimide precursor is a fluorine-containing polyimide precursor containing a fluorine atom in its structure, and the solvent is N. It contains a solvent consisting of molecules containing an alicyclic lactone structure or an alicyclic ketone structure without elements, and the viscosity of the polyimide precursor solution at 25 ° C. is in the range of 500 to 350,000 cP and is solid. It is a polyimide precursor solution characterized in that the YI value of a polyimide precursor solution having a component concentration of 15 wt% measured in a quartz cell having a thickness of 10 mm is 20 or less.

また、本発明は、ポリイミド前駆体と溶媒とからなるポリイミド前駆体溶液であって、前記ポリイミド前駆体は、下記一般式(1)で表される構造を有し、

Figure 0006846148
(一般式(1)中、Aはテトラカルボン酸残基を表し、Bはジアミン残基を表すが、Aのテトラカルボン酸残基及びBのジアミン残基のいずれか一方又は両方にフッ素原子を含有している。)
前記溶媒は、N元素を有さず、脂環式ラクトン構造又は脂環式ケトン構造を含む分子からなる溶媒を含有する、上記ポリイミド前駆体溶液である。 Further, the present invention is a polyimide precursor solution composed of a polyimide precursor and a solvent, and the polyimide precursor has a structure represented by the following general formula (1).
Figure 0006846148
(In the general formula (1), A represents a tetracarboxylic acid residue and B represents a diamine residue, but a fluorine atom is added to either or both of the tetracarboxylic acid residue of A and the diamine residue of B. Contains.)
The solvent is the polyimide precursor solution which does not have an N element and contains a solvent composed of a molecule containing an alicyclic lactone structure or an alicyclic ketone structure.

また、本発明は、酸成分とジアミン及び/又はジイソシアネートとを溶媒中で反応して得られるポリイミド前駆体溶液の製造方法であって、
前記酸成分及びジアミン及び/又はジイソシアネートの少なくとも一成分にフッ素原子を有するモノマーを用い、
前記溶媒に、N元素を有さず、脂環式ラクトン構造又は脂環式ケトン構造を含む分子からなる溶媒を用いることで、
ポリイミド前駆体溶液の25℃における粘度を500〜350,000cPの範囲とし、固形分濃度15wt%でのポリイミド前駆体溶液を10mm厚の石英セルで測定したYI値を20以下とすることを特徴とするポリイミド前駆体溶液の製造方法である。
The present invention is a method for producing a polyimide precursor solution obtained by reacting an acid component with a diamine and / or diisocyanate in a solvent.
A monomer having a fluorine atom as at least one component of the acid component and diamine and / or diisocyanate is used.
By using a solvent having no N element and consisting of a molecule containing an alicyclic lactone structure or an alicyclic ketone structure, the solvent can be used.
The feature is that the viscosity of the polyimide precursor solution at 25 ° C. is in the range of 500 to 350,000 cP, and the YI value of the polyimide precursor solution at a solid content concentration of 15 wt% measured in a 10 mm thick quartz cell is 20 or less. This is a method for producing a polyimide precursor solution.

更に、本発明は上記ポリイミド前駆体溶液又は上記ポリイミド前駆体溶液の製造方法によって得られたポリイミド前駆体溶液を基材上に塗布し、イミド化するポリイミドフィルムの製造方法である。 Further, the present invention is a method for producing a polyimide film in which the polyimide precursor solution or the polyimide precursor solution obtained by the method for producing the polyimide precursor solution is applied onto a substrate and imidized.

また、本発明は、表面粗さRaが0.3〜30nmの支持基材上に、上記ポリイミド前駆体樹脂溶液を塗布、イミド化するポリイミド層が積層された積層体の製造方法でもある。 The present invention is also a method for producing a laminate in which a polyimide layer in which the above-mentioned polyimide precursor resin solution is applied and imidized is laminated on a supporting base material having a surface roughness Ra of 0.3 to 30 nm.

本発明は、上記積層体の製造方法により支持基材とポリイミド層とからなる積層体とした後、ポリイミド層上に更に機能層を付与し、支持基材とポリイミド層との界面で分離することで機能層付ポリイミドフィルムを製造する方法も包含する。 In the present invention, after forming a laminate composed of a support base material and a polyimide layer by the above method for producing a laminate, a functional layer is further added on the polyimide layer and separated at the interface between the support base material and the polyimide layer. Also includes a method of producing a polyimide film with a functional layer.

本発明によれば、人体に有害であり、発がん性や生殖毒性が疑われるDMAcやNMPを使うことなく、有害性の少ない作業環境下で、テトラカルボン酸二無水物等とジアミン又はジイソシアネートを容易に溶解してポリイミド前駆体溶液を製造することができ、かつ、そのポリイミド前駆体溶液を加熱することなく室温で短時間に製造することができる。
また、その結果、本発明によれば、ポリイミド前駆体溶液の製造において長時間の加熱を伴わないため、製造工程の管理が容易になり、不純物の混入による着色等や温度変化による変形等の影響を受ける可能性が低減し、無色透明なポリイミドフィルム及びポリイミド積層体製造における歩留まり向上及び品質の安定性向上が容易になる。
According to the present invention, tetracarboxylic dianhydride and the like and diamine or diisocyanate can be easily produced in a work environment with less harmfulness without using DMAc or NMP, which is harmful to the human body and is suspected to be carcinogenic or reproductive toxicity. The polyimide precursor solution can be produced by dissolving in, and the polyimide precursor solution can be produced at room temperature in a short time without heating.
Further, as a result, according to the present invention, since the production of the polyimide precursor solution does not involve heating for a long time, the production process can be easily controlled, and the influence of coloring due to mixing of impurities and deformation due to temperature change. It is easy to improve the yield and the stability of the quality in the production of the colorless and transparent polyimide film and the polyimide laminate.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のポリイミド前駆体溶液は、ポリイミド前駆体と溶媒とからなる。
前記ポリイミド前駆体は、イミド結合を有する高分子の前駆体であり、その構造中にフッ素原子を含有するフッ素含有ポリイミド前駆体であればよい。
前記ポリイミド前駆体は、テトラカルボン酸残基及び/又はトリカルボン酸残基と、ジアミン残基及び/又はジイソシアネート残基とを有し、前駆体を構成する構造単位中に水素原子が置換されたフッ素原子とを有するフッ素含有ポリイミド前駆体が挙げられる。
前記溶媒は、N元素を有さず、脂環式ラクトン構造又は脂環式ケトン構造を含む分子からなる溶媒を含有する。
前記ポリイミド前駆体は、テトラカルボン酸及び/又はトリカルボン酸と、ジアミンとが脱水縮合した構造を有し、前記テトラカルボン酸残基及び/又は前記トリカルボン酸残基、並びに、前記ジアミン残基のいずれか又は全てにフッ素原子を含有するものであってもよい。
本発明のポリイミド前駆体溶液は、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させて得られるものであり、そのいずれか一方又は両方に含フッ素化合物が含まれる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The polyimide precursor solution of the present invention comprises a polyimide precursor and a solvent.
The polyimide precursor may be a polymer precursor having an imide bond, and may be a fluorine-containing polyimide precursor containing a fluorine atom in its structure.
The polyimide precursor has a tetracarboxylic acid residue and / or a tricarboxylic acid residue, a diamine residue and / or a diisocyanate residue, and fluorine in which a hydrogen atom is substituted in a structural unit constituting the precursor. Fluorine-containing polyimide precursors having atoms can be mentioned.
The solvent does not have an N element and contains a solvent composed of molecules containing an alicyclic lactone structure or an alicyclic ketone structure.
The polyimide precursor has a structure in which a tetracarboxylic acid and / or a tricarboxylic acid and a diamine are dehydrated and condensed, and any of the tetracarboxylic acid residue and / or the tricarboxylic acid residue and the diamine residue. Or all of them may contain a fluorine atom.
The polyimide precursor solution of the present invention is obtained, for example, by reacting a tetracarboxylic dianhydride with a diamine, and one or both of them contains a fluorine-containing compound.

本発明におけるポリイミド前駆体は、反応後にポリイミド構造を有する分子構造を与えるものであり、前記分子構造は、イミド結合だけでなく、アミド結合を有するものであっても良い。
本発明において、ポリイミドは、ポリアミドイミドをも含む。 本発明におけるトリカルボン酸は、例えばトリメリット酸等の、ジアミンと反応してイミド結合及びアミド結合を容易に生じるものが好ましい。
本発明におけるポリイミド前駆体を更に具体的に述べると、例えば、ポリイミド前駆体は下記一般式(1)で表される。

Figure 0006846148
本発明における好ましいポリイミド前駆体は、一般式(1)中、Aはテトラカルボン酸残基であり、Bはジアミン残基であり、そのいずれか一方又は両方は含フッ素原子を有するものである。
一般式(1)の構造を有する化合物は、ポリアミド酸(ポリアミック酸)という。 The polyimide precursor in the present invention gives a molecular structure having a polyimide structure after the reaction, and the molecular structure may have an amide bond as well as an imide bond.
In the present invention, the polyimide also includes polyamide-imide. The tricarboxylic acid in the present invention is preferably one such as trimellitic acid, which easily reacts with a diamine to form an imide bond and an amide bond.
More specifically, the polyimide precursor in the present invention is represented by the following general formula (1), for example.
Figure 0006846148
In the general formula (1), the preferred polyimide precursor in the present invention is one in which A is a tetracarboxylic acid residue and B is a diamine residue, and one or both of them has a fluorine-containing atom.
The compound having the structure of the general formula (1) is called a polyamic acid.

また、一般式(1)中、Aは、テトラカルボン酸残基であればよく、公知の芳香族テトラカルボン酸二無水物である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、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物などから得られる芳香族テトラカルボン酸二無水物残基やシクロブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、トランス−1,4−ジアミノシクロヘキサンなどから得られる脂環式テトラカルボン酸二無水物残基から構成されるテトラカルボン酸残基が例示できるが、Bのジアミン残基がフッ素を含有しない場合には、下記式(2)−i〜(2)−vで表されるフッ素原子を含有するテトラカルボン酸残基が好適である。

Figure 0006846148
Figure 0006846148
Figure 0006846148
Figure 0006846148
Figure 0006846148
Further, in the general formula (1), A may be a tetracarboxylic acid residue, and is a known aromatic tetracarboxylic dianhydride, pyromellitic dianhydride, 3,3', 4,4'. Arophilic tetracarboxylic dianhydride residues obtained from −biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, etc. and cyclobutane-1,2,3,4 Examples thereof include tetracarboxylic acid residues composed of alicyclic tetracarboxylic dianhydride residues obtained from −tetracarboxylic dianhydride, trans-1,4-diaminocyclohexane, etc., but the diamine residue of B can be exemplified. When does not contain fluorine, a tetracarboxylic acid residue containing a fluorine atom represented by the following formulas (2) -i to (2) -v is suitable.
Figure 0006846148
Figure 0006846148
Figure 0006846148
Figure 0006846148
Figure 0006846148

フッ素原子を含有するテトラカルボン酸を用いる場合には、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が好ましく用いられる。 When a tetracarboxylic acid containing a fluorine atom is used, 2,2'-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride is preferably used.

一般式(1)中、Bは、ジアミン残基であればよく、p−フェニレンジアミン、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エーテルや2,2’−ジメチルベンジジン、3,3’−ジメチルベンジジン、2,2’−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、1,3−ビス(3−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、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン等の公知の芳香族ジアミンやその他公知の脂肪族ジアミンなどから構成されるジアミン残基が例示できるが、Aのテトラカルボン酸残基がフッ素を含有しない場合には、下記式(3)で表されるフッ素原子を含有するジアミン残基が好適である。

Figure 0006846148
式中、nは、0又は1であり、X〜Xは、それぞれ独立して、H、F、炭素数1〜5までのアルキル基若しくはアルコキシ基、又は炭素数1〜5までのフッ素置換炭化水素基、Y〜Yは、n=1の場合に、それぞれ独立してH、F、炭素数1〜5までのアルキル基若しくはアルコキシ基、又は炭素数1〜5までのフッ素置換炭化水素基であるが、X〜X4、〜Yのいずれか1つはF又はフッ素置換炭化水素基である。 In the general formula (1), B may be a diamine residue, and may be p-phenylenediamine, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 2,2'-dimethylbenzidine, 3,3. '-Diamine benzidine, 2,2'-bis (4-aminophenyl) propane, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis Examples thereof include diamine residues composed of known aromatic diamines such as (4-aminophenoxy) benzene and 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, and other known aliphatic diamines. However, when the tetracarboxylic acid residue of A does not contain fluorine, a diamine residue containing a fluorine atom represented by the following formula (3) is suitable.
Figure 0006846148
In the formula, n is 0 or 1, and X 1 to X 4 are H, F, an alkyl group or an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, or fluorine having 1 to 5 carbon atoms, respectively. Substituted hydrocarbon groups, Y 1 to Y 4 , are independently H, F, alkyl or alkoxy groups having 1 to 5 carbon atoms, or fluorine substitutions having 1 to 5 carbon atoms, respectively, when n = 1. Although it is a hydrocarbon group, any one of X 1 to X 4 and Y 1 to Y 4 is an F or fluorine-substituted hydrocarbon group.

フッ素原子を含有するジアミンを用いる場合には、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’−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が好ましく用いられる。 When using a diamine containing a fluorine atom, 2,2'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl, 2,2'-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexa Fluoropropane is preferably used.

上記の通り、本発明ではテトラカルボン酸二無水物及びジアミンのいずれか一方又は両方に含フッ素化合物用いるが、そのことにより透明性が優れるポリイミド前駆体溶液とポリイミドフィルムを得ることが出来る。 As described above, in the present invention, a fluorine-containing compound is used for either or both of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine, whereby a polyimide precursor solution and a polyimide film having excellent transparency can be obtained.

本発明のポリイミド前駆体溶液における溶媒は、分子構造中に脂環式ラクトン構造又は脂環式ケトン構造を含む分子構造を有し、N元素を含まないものである。具体的にはγ―ブチロラクトン(沸点:204℃)、シクロヘキサノン(沸点:155.6℃)、シクロペンタノン(沸点:130℃)、δ-バレロラクトン(沸点:230℃)等が挙げられ、これらを1種若しくは2種以上併用して使用することもできる。好ましくは、脂環式ラクトン構造を含む分子構造である、γ―ブチロラクトン、δ-バレロラクトンであり、これらの溶媒の中でも、γ―ブチロラクトンが特に好ましい。 The solvent in the polyimide precursor solution of the present invention has a molecular structure containing an alicyclic lactone structure or an alicyclic ketone structure in the molecular structure and does not contain an N element. Specific examples thereof include γ-butyrolactone (boiling point: 204 ° C.), cyclohexanone (boiling point: 155.6 ° C.), cyclopentanone (boiling point: 130 ° C.), δ-valerolactone (boiling point: 230 ° C.), and the like. Can be used alone or in combination of two or more. Preferred are γ-butyrolactone and δ-valerolactone, which have a molecular structure containing an alicyclic lactone structure, and among these solvents, γ-butyrolactone is particularly preferable.

溶媒は、その沸点が100〜240℃の範囲にあるものが好ましい。沸点が100℃に満たないと窒素気流下での反応中に溶媒が揮発してしまうため均一な反応が妨げられるおそれがあり、240℃を超えると熱処理してポリイミドフィルム化する際に溶媒がフィルムに残存するためフィルム物性に影響を与えるおそれがある。 The solvent preferably has a boiling point in the range of 100 to 240 ° C. If the boiling point is less than 100 ° C, the solvent will volatilize during the reaction under a nitrogen stream, which may hinder a uniform reaction. If the boiling point exceeds 240 ° C, the solvent will be a film when heat-treated to form a polyimide film. Since it remains in the film, it may affect the physical properties of the film.

本発明のポリイミド前駆体溶液の25℃における粘度は、500〜350,000cPの範囲であることが必要であり、1500〜100,000の範囲が好ましく、2000〜50,000の範囲がより好ましい。ポリイミド前駆体溶液の粘度が500cPに満たないと均一な膜厚に製膜することが困難で、350,000cPを超えるとアプリケーター等での流延が困難なためこちらも均一な膜厚に製膜が困難となる等、ポリイミド前駆体溶液の加工性が損なわれる。 The viscosity of the polyimide precursor solution of the present invention at 25 ° C. needs to be in the range of 500 to 350,000 cP, preferably in the range of 1500 to 100,000, and more preferably in the range of 2000 to 50,000. If the viscosity of the polyimide precursor solution is less than 500 cP, it is difficult to form a film with a uniform film thickness, and if it exceeds 350,000 cP, it is difficult to spread the film with an applicator or the like. The processability of the polyimide precursor solution is impaired.

一般的なポリイミドはフィルム状に製膜した場合、黄色を帯びた性状を示すが、本発明のその構造中にフッ素原子を含有するポリイミド前駆体の溶液は、無色かつ透明なポリイミド膜を与える。その前駆体溶液での性状について言及すると、固形分濃度15wt%のポリイミド前駆体溶液を10mm厚の石英セルで測定したYI値が20以下であることを特徴とする。 When a general polyimide is formed into a film, it exhibits a yellowish property, but a solution of a polyimide precursor containing a fluorine atom in its structure of the present invention gives a colorless and transparent polyimide film. Regarding the properties of the precursor solution, the YI value of the polyimide precursor solution having a solid content concentration of 15 wt% measured in a quartz cell having a thickness of 10 mm is 20 or less.

次に、本発明のポリイミド前駆体溶液の製造方法について詳述する。
本発明は、酸成分とジアミン及び/又はジイソシアネートとを溶媒中で反応して得られるポリイミド前駆体溶液の製造方法であって、
前記酸成分及びジアミン及び/又はジイソシアネートの少なくとも一成分にフッ素原子を有するモノマーを用い、
本発明のポリイミド前駆体溶液は、先ず、ジアミン又はジイソシアネートを溶媒に溶解させた後、その溶液にテトラカルボン酸若しくはトリカルボン酸又はこれらの無水物を加え、ポリイミド前駆体を製造する。この場合において、モノマーの溶媒への溶解順序は逆であってもよい。溶媒としては、上記した分子構造中に脂環構造及びケトン基の両方の構造を有する有機溶媒の1種若しくは2種以上を用いることができ、それを用いることによりジアミン又はジイソシアネート及びテトラカルボン酸二無水物モノマーを容易に溶解することができる。
本発明のポリイミド前駆体溶液の製造方法に用いる酸成分は、公知のものを用いることができるが、アミンと反応してイミド結合を生じ得るテトラカルボン酸若しくはトリカルボン酸又はこれらの無水物が好ましい。
Next, the method for producing the polyimide precursor solution of the present invention will be described in detail.
The present invention is a method for producing a polyimide precursor solution obtained by reacting an acid component with a diamine and / or diisocyanate in a solvent.
A monomer having a fluorine atom as at least one component of the acid component and diamine and / or diisocyanate is used.
In the polyimide precursor solution of the present invention, first, diamine or diisocyanate is dissolved in a solvent, and then tetracarboxylic acid or tricarboxylic acid or an anhydride thereof is added to the solution to produce a polyimide precursor. In this case, the order of dissolution of the monomers in the solvent may be reversed. As the solvent, one or more organic solvents having both an alicyclic structure and a ketone group structure in the above-mentioned molecular structure can be used, and by using them, diamine or diisocyanate and tetracarboxylic dianide can be used. The anhydride monomer can be easily dissolved.
As the acid component used in the method for producing the polyimide precursor solution of the present invention, known ones can be used, but tetracarboxylic acid or tricarboxylic acid capable of reacting with an amine to form an imide bond, or an anhydride thereof is preferable.

なお、本発明の効果を阻害しない範囲で上記分子構造中に脂環構造及びケトン基の両方の構造を有する有機溶媒と合わせてジアミン又はジイソシアネート及びテトラカルボン酸二無水物等の上記モノマーを容易に溶解することができる汎用の有機溶媒を併用することもできる。具体的には、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、n-メチルピロリジノン、2−ブタノン、ジグライム、キシレン、トリエチレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。但し、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、n-メチルピロリジノン等のN元素を含有する場合であっても、その割合は全溶剤中30wt%以下とすることが好ましく、実質的に含有しないことが特に好ましい。 In addition, the above-mentioned monomer such as diamine or diisocyanate and tetracarboxylic dianhydride can be easily combined with an organic solvent having both an alicyclic structure and a ketone group in the above-mentioned molecular structure as long as the effect of the present invention is not impaired. A general-purpose organic solvent that can be dissolved can also be used in combination. Specific examples thereof include dimethylacetamide, dimethylformamide, n-methylpyrrolidinone, 2-butanone, diglime, xylene, triethylene glycol dimethyl ether and the like. However, even when N elements such as dimethylacetamide, dimethylformamide, and n-methylpyrrolidinone are contained, the ratio thereof is preferably 30 wt% or less in the total solvent, and it is particularly preferable that they are not substantially contained.

ポリイミド前駆体溶液の製造は、原料モノマーにテトラカルボン酸二無水物とジアミン又はジイソシアネートのいずれか一方にフッ素原子を有するモノマーを用い、N元素を有さず、脂環式ラクトン構造又は脂環式ケトン構造を含む分子からなる溶媒を含有する溶媒を用いる以外限定されるものではない。本発明で規定する溶媒を用いれば、原料モノマーへの溶解並びにポリイミド前駆体とするための反応も室温で十分進行させることができ、特に反応にあっては、比較的短時間で終了させることができるのでポリイミド前駆体溶液の生産効率にも優れる。
さらに、本発明で規定する溶媒を用いれば、得られるポリイミド前駆体の黄色度が低い、即ち着色が少ない。さらにまた、当該ポリイミド前駆体溶液をイミド化すると、黄色度が低く着色が少ないポリイミドフィルムを得ることができる。
The polyimide precursor solution is produced by using a tetracarboxylic acid dianhydride and a monomer having a fluorine atom in either diamine or diisocyanate as a raw material monomer, having no N element, and having an alicyclic lactone structure or an alicyclic structure. It is not limited to using a solvent containing a solvent composed of a molecule containing a ketone structure. If the solvent specified in the present invention is used, the reaction for dissolving in the raw material monomer and for making the polyimide precursor can be sufficiently proceeded at room temperature, and the reaction can be completed in a relatively short time in particular. Therefore, the production efficiency of the polyimide precursor solution is also excellent.
Furthermore, if the solvent specified in the present invention is used, the obtained polyimide precursor has a low yellowness, that is, a small amount of coloring. Furthermore, by imidizing the polyimide precursor solution, a polyimide film having low yellowness and less coloring can be obtained.

本発明のポリイミド前駆体溶液の製造方法では、ポリイミド前駆体溶液の25℃における粘度が500〜350,000cPの範囲であるとともに、固形分濃度15wt%のポリイミド前駆体溶液を10mm厚の石英セルで測定したYI値が20以下、より好ましくは10以下とすることが必要であるが、これら粘度や前駆体状態での光学特性は上記反応条件を適宜コントロールすることで制御し得る。反応温度は、室温(25℃)±20℃の範囲が好ましく、10〜30℃の範囲がより好ましい。また、反応時間は1〜10時間の範囲が好ましい。反応時間は短時間である方が生産効率の点からは望ましいので8時間以内とすることが望ましいが、分子量(粘度)制御のしやすさの観点から2〜8時間の範囲が更に好ましい。反応温度や時間が上記範囲から外れると良好な生産効率のもとで、ポリイミド前駆体溶液の特性を上記所望の範囲にコントロールすることが困難となる恐れがある。 In the method for producing a polyimide precursor solution of the present invention, the viscosity of the polyimide precursor solution at 25 ° C. is in the range of 500 to 350,000 cP, and the polyimide precursor solution having a solid content concentration of 15 wt% is prepared in a 10 mm thick quartz cell. It is necessary that the measured YI value is 20 or less, more preferably 10 or less, and these viscosities and optical properties in the precursor state can be controlled by appropriately controlling the above reaction conditions. The reaction temperature is preferably in the range of room temperature (25 ° C.) ± 20 ° C., more preferably in the range of 10 to 30 ° C. The reaction time is preferably in the range of 1 to 10 hours. The reaction time is preferably as short as 8 hours because it is desirable from the viewpoint of production efficiency, but it is more preferably in the range of 2 to 8 hours from the viewpoint of ease of controlling the molecular weight (viscosity). If the reaction temperature or time deviates from the above range, it may be difficult to control the characteristics of the polyimide precursor solution within the above desired range under good production efficiency.

本発明のポリイミドフィルムは、特に限定されるものではないが、例えば、ポリイミドフィルムの原料であるポリイミド前駆体溶液を、アプリケーターを用いて任意の支持基材上に流延塗布し、支持基材上で加熱乾燥することにより自己支持性を有するゲルフィルムとした後、更に高温で熱処理してイミド化させてポリイミドフィルムとする方法が一般的である。 The polyimide film of the present invention is not particularly limited, but for example, a polyimide precursor solution which is a raw material of the polyimide film is cast-coated on an arbitrary support base material using an applicator, and is applied onto the support base material. In general, a gel film having self-supporting property is obtained by heating and drying with a polyimide film, and then heat-treated at a higher temperature to imidize the film to obtain a polyimide film.

支持基材としては、イミド化するときの熱処理温度に耐えることができれば材質は特に限定されないが、無機材料や金属、耐熱有機フィルム等が挙げられる。具体的には、ガラスや樹脂フィルム、銅箔等の金属箔を用いることができる。支持基材にガラスや樹脂フィルムを使用した場合には、イミド化後に支持基材上に形成されたポリイミドフィルムを剥離することでフィルム性状のポリイミドフィルムを得ることができ、支持基材に金属箔を使用した場合には、金属箔をエッチング等により除去する方法が例示される。支持基材との剥離性やポリイミドフィルムの透明性の観点から、基材の表面粗さRaは0.3〜30nmの範囲のものを用いることが好ましい。 The material of the supporting base material is not particularly limited as long as it can withstand the heat treatment temperature at the time of imidization, and examples thereof include an inorganic material, a metal, and a heat-resistant organic film. Specifically, a metal foil such as glass, a resin film, or a copper foil can be used. When a glass or resin film is used as the support base material, a film-like polyimide film can be obtained by peeling off the polyimide film formed on the support base material after imidization, and a metal foil is used as the support base material. When is used, a method of removing the metal foil by etching or the like is exemplified. From the viewpoint of peelability from the supporting base material and the transparency of the polyimide film, it is preferable to use a base material having a surface roughness Ra in the range of 0.3 to 30 nm.

流延の方法は、特に限定されず、所定の厚み精度が得られるのであれば、公知の方法、例えば、スピンコーター、スプレーコーター、バーコーターや、スリット状ノズルから押し出す方法が適用できる。また、樹脂溶液の塗布面となる基体や基材の表面に対して適宜表面処理を施した後に、塗布を行ってもよい。 The casting method is not particularly limited, and a known method, for example, a spin coater, a spray coater, a bar coater, or a method of extruding from a slit-shaped nozzle can be applied as long as a predetermined thickness accuracy can be obtained. Further, the surface of the substrate or the substrate to be coated with the resin solution may be appropriately surface-treated and then coated.

基材上にポリイミド前駆体を塗布した後の乾燥条件は150℃以下で2〜30分、また、イミド化のための熱処理は130〜360℃程度の温度で0.5〜60分程度行うことが適当である。この熱処理における昇温時の最高加熱温度(最高到達温度)より20℃低い温度から最高到達温度までの高温加熱温度域での加熱時間(以下、高温保持時間という。)を60分以内とすることが好ましい。この高温保持時間が60分を超えると、工程の生産効率が悪くなることと、着色等によってポリイミドフィルムの透明性が低下する可能性がある。透明性を維持するためには高温保持時間は短い方が良いが、時間が短すぎると熱処理の効果が十分に得られない可能性がある。最適な高温保持時間は、加熱方式、基材の熱容量、ポリイミドフィルムの厚み等によって異なるが、0.5〜60分とすることが好ましく、2〜50分の範囲が特に好ましい。 After applying the polyimide precursor on the substrate, the drying conditions should be 150 ° C or lower for 2 to 30 minutes, and the heat treatment for imidization should be performed at a temperature of 130 to 360 ° C for about 0.5 to 60 minutes. Is appropriate. The heating time (hereinafter referred to as high temperature holding time) in the high temperature heating temperature range from a temperature 20 ° C. lower than the maximum heating temperature (maximum ultimate temperature) at the time of temperature rise in this heat treatment to the maximum ultimate temperature shall be within 60 minutes. Is preferable. If this high temperature holding time exceeds 60 minutes, the production efficiency of the process may deteriorate, and the transparency of the polyimide film may decrease due to coloring or the like. In order to maintain transparency, it is better that the high temperature holding time is short, but if the time is too short, the effect of the heat treatment may not be sufficiently obtained. The optimum high temperature holding time varies depending on the heating method, the heat capacity of the base material, the thickness of the polyimide film, and the like, but is preferably 0.5 to 60 minutes, and particularly preferably 2 to 50 minutes.

上記熱処理によるイミド化によって、支持基材上にポリイミド層が形成された積層体を得ることができる。 By imidization by the above heat treatment, a laminate in which a polyimide layer is formed on a supporting base material can be obtained.

また、上記熱処理によって得られるポリイミドフィルムは、熱重量分析における1%熱分解温度Td1が500℃以上、15μmの膜厚における450nmでの光透過率が80%以上で、かつ、熱膨張係数が60ppm/K未満ある。熱重量分析における1%熱分解温度Td1が500℃に満たないと、耐熱性が要求される用途での使用が制限され好ましくなく、光透過率が80%未満である場合は、表示素子として有機EL素子を用いた場合、有機ELの発光層から出る光(波長が主に380nmから780nmである。)がポリイミドフィルムを十分透過しない。上記特性を充足することで、例えば、ボトムエミッション構造のEL表示装置に好適に用いることができる。 Further, the polyimide film obtained by the above heat treatment has a 1% thermal decomposition temperature Td1 of 500 ° C. or higher in thermogravimetric analysis, a light transmittance of 80% or higher at 450 nm at a film thickness of 15 μm, and a coefficient of thermal expansion of 60 ppm. It is less than / K. If the 1% thermal decomposition temperature Td1 in the thermogravimetric analysis is less than 500 ° C., the use in applications requiring heat resistance is restricted and unfavorable, and if the light transmittance is less than 80%, it is organic as a display element. When an EL element is used, the light emitted from the light emitting layer of the organic EL (wavelength is mainly 380 nm to 780 nm) does not sufficiently transmit through the polyimide film. By satisfying the above characteristics, for example, it can be suitably used for an EL display device having a bottom emission structure.

本発明のポリイミドフィルムは、上記特性に加え、更にガラス転移温度が330℃以上でとすることができる。ガラス転移温度が上記温度未満であると、表示素子の搭載時の熱により、ポリイミドフィルムが変形する恐れがある。 In addition to the above characteristics, the polyimide film of the present invention can have a glass transition temperature of 330 ° C. or higher. If the glass transition temperature is lower than the above temperature, the polyimide film may be deformed due to the heat generated when the display element is mounted.

ポリイミドフィルムの膜厚は、制限されないが5〜30μmの範囲が好ましく、10〜20μmの範囲がより好ましい。 The film thickness of the polyimide film is not limited, but is preferably in the range of 5 to 30 μm, more preferably in the range of 10 to 20 μm.

本発明において、上記支持基材上にポリイミド層が形成された積層体は、支持基材とポリイミドフィルムとを容易に分離(剥離)することができる。 In the present invention, in the laminate in which the polyimide layer is formed on the support base material, the support base material and the polyimide film can be easily separated (peeled).

このような積層体とするには、上記で例示したポリイミド前駆体溶液を用い、適当な支持基材上の流涎塗布することによって得られる。分離(剥離)のしやすさは、例えば人の手で容易に剥離することができる程度であり、これを剥離強度で表すと、ポリイミド層と支持基材との界面における接着強度が0.1〜20N/mの範囲である。剥離強度の範囲は限定されるものではないが、積層体をロール・ツー・ロール方式で搬送する際のポリイミド層と支持基材の界面での剥離を防止するためには、0.1N/m以上とすることがよい。一方、剥離を容易とするためには、20N/m以下にすることがよい。 Such a laminate can be obtained by using the polyimide precursor solution exemplified above and applying it by salivation on an appropriate supporting base material. The ease of separation (peeling) is such that it can be easily peeled off by human hands, and when expressed in terms of peeling strength, the adhesive strength at the interface between the polyimide layer and the supporting base material is 0.1. The range is ~ 20 N / m. The range of peel strength is not limited, but in order to prevent peeling at the interface between the polyimide layer and the supporting base material when the laminate is conveyed by the roll-to-roll method, 0.1 N / m. It is better to do the above. On the other hand, in order to facilitate peeling, it is preferably 20 N / m or less.

本発明の積層体は、そのポリイミド層上に更に機能層を設けることができる。支持基材とポリイミド層とが積層された積層体上に機能層を設けるようにすれば、薄いポリイミド層であっても、機能層の形成が容易となり、機能層を設けた後に、支持基材とポリイミド層との界面で分離することで機能層付ポリイミドフィルムを製造することができる。この方法は、ポリイミドフィルムの厚みが20μm以下の薄い機能層付ポリイミドフィルムを製造する場合に特に有利である。 In the laminate of the present invention, a functional layer can be further provided on the polyimide layer. If the functional layer is provided on the laminate in which the support base material and the polyimide layer are laminated, it becomes easy to form the functional layer even if it is a thin polyimide layer, and after the functional layer is provided, the support base material is provided. A polyimide film with a functional layer can be manufactured by separating the film at the interface between the polyimide layer and the polyimide layer. This method is particularly advantageous when producing a thin polyimide film with a functional layer having a thickness of 20 μm or less.

ここで、機能層とは、液晶表示装置や有機EL表示装置、電子ペーパー、タッチパネル等の表示装置、照明装置、検出装置、又はその構成部品を構成する層や各種機能性材料層を構成するものであって、具体的には、電極層、発光層、ガスバリア層、接着層、粘着層、薄膜トランジスタ、配線層、透明導電層等の1種又は2種以上を組み合わせたようなものを意味する。
機能層を設けたポリイミドフィルムは、有機EL照明装置で用いたり、ITO等が積層された導電性フィルム、水分や酸素等の浸透を防止するガスバリアフィルム、フレキシブル回路基板の構成部品、タッチパネル、蒸着マスク、ファンアウトウェハーレベルパッケージ(FOWLP)用基板などの各種機能を有した機能性材料として用いられる。好適には、フレキシブルデバイスとして用いられる。
Here, the functional layer constitutes a liquid crystal display device, an organic EL display device, a display device such as an electronic paper or a touch panel, a lighting device, a detection device, a layer constituting the component thereof, or various functional material layers. Specifically, it means one or a combination of one or more of an electrode layer, a light emitting layer, a gas barrier layer, an adhesive layer, an adhesive layer, a thin film transistor, a wiring layer, a transparent conductive layer, and the like.
The polyimide film provided with the functional layer is used in an organic EL lighting device, a conductive film on which ITO and the like are laminated, a gas barrier film that prevents the penetration of moisture and oxygen, flexible circuit board components, a touch panel, and a vapor deposition mask. , It is used as a functional material having various functions such as a substrate for a fan-out wafer level package (FOWLP). Preferably, it is used as a flexible device.

機能層を設けたポリイミドフィルムをフレキシブルデバイスというが、これは人手で曲げられる程度の屈曲性を有する電子機器用素子または電子機器用部材である。フレキシブルデバイスが電子機器に搭載される形態は、曲率が使用時に変化する屈曲用途でもよく、曲率が変化しない固定曲面でもよく、また平面でもよい。 A polyimide film provided with a functional layer is called a flexible device, which is an element for an electronic device or a member for an electronic device having flexibility to the extent that it can be bent by hand. The form in which the flexible device is mounted on an electronic device may be a bending application in which the curvature changes during use, a fixed curved surface in which the curvature does not change, or a flat surface.

以下、本発明を実施例に基づきより具体的に説明するが、本発明は、こらら実施例の内容に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples, but the present invention is not limited to the contents of these Examples.

先ず、ポリイミド(前駆体)を合成する際のモノマーや溶媒の略語、及び、実施例中の各種物性の測定方法等を以下に示す。 First, abbreviations for monomers and solvents for synthesizing polyimide (precursor), methods for measuring various physical properties in the examples, and the like are shown below.

TFMB:2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル
DAPE:4,4’−ジアミノジフェニルエーテル
m−TB:2,2’−ジメチルベンジジン
HF−BAPP: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
TPE−R:1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン
6FDA: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
PMDA:ピロメリット酸二無水物
BPDA:3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
CBDA:シクロブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物
GBL:γ−ブチロラクトン
DMAc:N,N−ジメチルアセトアミド
NMP:N−メチル−2−ピロリドン
TFMB: 2,2'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl DAPE: 4,4'-diaminodiphenyl ether m-TB: 2,2'-dimethylbenzidine HF-BAPP: 2,2'- Bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] Hexafluoropropane TPE-R: 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene 6FDA: 2,2'-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoro Propane dianhydride PMDA: pyromellitic dianhydride BPDA: 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride CBDA: cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride GBL : Γ-Bylolactone DMAc: N, N-dimethylacetamide NMP: N-methyl-2-pyrrolidone

<粘度、分子量>
粘度は、恒温水槽付のコーンプレート式粘度計(トキメック社製)にて、25℃で測定した。また、GPCにより測定した重量平均分子量(Mw)を表に示した。
<Viscosity, molecular weight>
The viscosity was measured at 25 ° C. with a cone plate type viscometer (manufactured by Tokimec Co., Ltd.) equipped with a constant temperature water tank. The weight average molecular weight (Mw) measured by GPC is shown in the table.

<光透過率、黄色度:YI>
光透過率は、分光光度計(島津製作所製UV−3600 Plus)にて、300〜800nm各波長の透過率を測定した。
また、YI値は同装置で測定したX,Y,Z値からYI=100(1.28X−1.06Z)/Yの式から算出した。
溶液の黄色度は10mm角のガラスセルに溶液を入れ、同様にYI値を測定、算出した。
<Light transmittance, yellowness: YI>
As for the light transmittance, the transmittance of each wavelength of 300 to 800 nm was measured with a spectrophotometer (UV-3600 Plus manufactured by Shimadzu Corporation).
Further, the YI value was calculated from the formula of YI = 100 (1.28X-1.06Z) / Y from the X, Y, Z values measured by the same apparatus.
The yellowness of the solution was calculated by putting the solution in a glass cell of 10 mm square and measuring and calculating the YI value in the same manner.

<熱膨張係数:CTE>
3mm×15mmのサイズのポリイミドフィルムを、熱機械分析(TMA)装置にて5. 0gの荷重を加えながら一定の昇温速度(10℃/min)で30℃から280℃の温度範囲で昇温・降温させて引張り試験を行い、250℃から100℃への温度変化に対するポリイミドフィルムの伸び量の変化から熱膨張係数(ppm/K)を測定した。
<Coefficient of thermal expansion: CTE>
A polyimide film having a size of 3 mm × 15 mm is heated in a temperature range of 30 ° C. to 280 ° C. at a constant temperature rising rate (10 ° C./min) while applying a load of 5.0 g using a thermomechanical analysis (TMA) device. -The temperature was lowered and a tensile test was performed, and the coefficient of thermal expansion (ppm / K) was measured from the change in the amount of elongation of the polyimide film with respect to the temperature change from 250 ° C. to 100 ° C.

<ITO製膜性>
作製したポリイミドフィルムに、ITO(インジウム酸化錫)をスパッタリングで100nmの厚みで製膜した。
○:ITO電極の密着性が良く、導電膜が均一に形成される。
<ITO film formation>
ITO (indium tin oxide) was sputtered onto the produced polyimide film to a thickness of 100 nm.
◯: The adhesion of the ITO electrode is good, and the conductive film is uniformly formed.

<剥離性>
ポリイミドフィルム単独及び機能層を設けたポリイミドフィルムの厚み0.7mmのガラスからの剥離可否を示す。
○:支持基材からポリイミドフィルム単独及び機能層を設けたポリイミドフィルムが破れることなく剥離することができる。
<Peelability>
The possibility of peeling from the polyimide film alone or the polyimide film provided with the functional layer with a thickness of 0.7 mm is shown.
◯: The polyimide film alone or the polyimide film provided with the functional layer can be peeled off from the supporting base material without tearing.

[実施例1]
(ポリイミド前駆体溶液A)
窒素気流下で、300mlのセパラブルフラスコにTFMB8.4914gを溶媒70gのγ―ブチロラクトンに溶解させた。次いで、この溶液に6FDA1.4680gを加え撹拌し、続けてPMDA5.0406gを加え、固形分が15wt%になるように15gのγ―ブチロラクトンを加えて、室温で5時間攪拌して重合反応を行った。反応後、粘稠な透明のポリイミド前駆体溶液を得た。
得られたポリイミド前駆体溶液の特性を表1に示す。
[Example 1]
(Polyimide precursor solution A)
Under a nitrogen stream, 8.4914 g of TFMB was dissolved in 70 g of solvent γ-butyrolactone in a 300 ml separable flask. Next, 1.4680 g of 6FDA was added to this solution and stirred, then 5.0406 g of PMDA was added, 15 g of γ-butyrolactone was added so that the solid content became 15 wt%, and the mixture was stirred at room temperature for 5 hours to carry out a polymerization reaction. It was. After the reaction, a viscous transparent polyimide precursor solution was obtained.
The characteristics of the obtained polyimide precursor solution are shown in Table 1.

上記で得られたポリイミド前駆体溶液Aを厚み0.7mm、表面粗さRa=1.4nmのガラス基板上にアプリケーターを用いて熱処理後の膜厚が10〜15μmとなるように塗布し、30分をかけて90℃から360℃まで昇温させ、ポリイミドフィルムAを得た。
得られたポリイミドフィルムAについて、各種評価を行った結果を表3に示す。
The polyimide precursor solution A obtained above was applied onto a glass substrate having a thickness of 0.7 mm and a surface roughness Ra = 1.4 nm using an applicator so that the film thickness after heat treatment was 10 to 15 μm. The temperature was raised from 90 ° C. to 360 ° C. over a minute to obtain a polyimide film A.
Table 3 shows the results of various evaluations of the obtained polyimide film A.

[実施例2〜7,比較例1〜7]
ポリイミド原料のジアミン、テトラカルボン酸二無水物の原料並びに重合条件(溶媒、重合時間)を表1に示すものに変更した以外は実施例1と同様に重合反応を行い、ポリイミド前駆体溶液を得た。
得られたポリイミド前駆体溶液の特性を表1及び表2に示す。
[Examples 2 to 7, Comparative Examples 1 to 7]
The polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the raw materials of the polyimide raw material diamine and the tetracarboxylic dianhydride and the polymerization conditions (solvent, polymerization time) were changed to those shown in Table 1 to obtain a polyimide precursor solution. It was.
The characteristics of the obtained polyimide precursor solution are shown in Tables 1 and 2.

Figure 0006846148
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なお、各実施例で得られたポリイミド前駆体溶液の外観を目視判定したところ、実施例1〜7、比較例1、比較例5及び6で得られたポリイミド前駆体溶液の外観は無色から淡黄色透明であったが、比較例2で得られたポリイミド前駆体溶液の外観については、透明性は示したものの黄色に着色していた。
また、フッ素を含有しない酸成分及びジアミンを使用した比較例3及び比較例4においては、使用した溶媒ではモノマーが溶解しきれず重合が十分進行しなかった。また、比較例7においては、使用した溶媒では粘度、分子量が上がらず重合が十分進行しなかった。
When the appearance of the polyimide precursor solution obtained in each example was visually judged, the appearance of the polyimide precursor solution obtained in Examples 1 to 7, Comparative Example 1, and Comparative Examples 5 and 6 was colorless to pale. Although it was transparent to yellow, the appearance of the polyimide precursor solution obtained in Comparative Example 2 was colored yellow although it showed transparency.
Further, in Comparative Example 3 and Comparative Example 4 in which the acid component containing no fluorine and the diamine were used, the monomer could not be completely dissolved in the solvent used, and the polymerization did not proceed sufficiently. Further, in Comparative Example 7, the solvent used did not increase the viscosity and molecular weight, and the polymerization did not proceed sufficiently.

(ポリイミドフィルムの評価)
各ポリイミド前駆体溶液を用いて実施例1と同様にポリイミドフィルムを製膜し、得られたポリイミドフィルムについて、各種評価を行った結果を表3及び表4に示す(実施例F1〜F7及び比較例F1〜F2及びF5〜F6)。なお、比較例3、4及び7に対応するポリイミド前駆体J、K及びLからはポリイミドフィルムを成膜することはできなかった。
また、実施例F1のポリイミドフィルムについて1%熱重量減少温度(Td1%)を確認したところ、519℃であった。
1%熱重量減少温度(Td1%)は、窒素雰囲気下で5〜10mgの重さのポリイミドフィルムを、SEIKO製の熱重量分析(TG)装置TG/DTA6200にて一定の昇温速度(10℃/min)で30℃から550℃まで昇温させたときの重量変化を測定し、200℃の重量を基準(0%)として重量減少率が1%の時の温度を1%熱重量減少温度(Td1%)とした。
比較例F1のポリイミドフィルムは、製膜することは可能であったものの、ポリイミド前駆体溶液Dの樹脂粘度が実施例の前駆体溶液に比べ極めて高く、加工性が悪かった。
(Evaluation of polyimide film)
A polyimide film was formed in the same manner as in Example 1 using each polyimide precursor solution, and the results of various evaluations of the obtained polyimide film are shown in Tables 3 and 4 (compared with Examples F1 to F7). Examples F1 to F2 and F5 to F6). A polyimide film could not be formed from the polyimide precursors J, K and L corresponding to Comparative Examples 3, 4 and 7.
Further, when the 1% thermogravimetric reduction temperature (Td1%) of the polyimide film of Example F1 was confirmed, it was 519 ° C.
The 1% thermogravimetric reduction temperature (Td1%) is a constant temperature rise rate (10 ° C.) of a polyimide film weighing 5 to 10 mg in a nitrogen atmosphere with a thermogravimetric analysis (TG) device TG / DTA6200 manufactured by SEIKO. Measure the weight change when the temperature is raised from 30 ° C to 550 ° C at (/ min), and set the temperature when the weight loss rate is 1% based on the weight of 200 ° C (0%) to the 1% thermogravimetric weight loss temperature. (Td1%).
Although the polyimide film of Comparative Example F1 could be formed into a film, the resin viscosity of the polyimide precursor solution D was extremely higher than that of the precursor solution of Example, and the processability was poor.

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Claims (9)

ポリイミド前駆体と溶媒とからなるポリイミド前駆体溶液であって、前記ポリイミド前駆体は、その構造中にフッ素原子を含有するフッ素含有ポリイミド前駆体であり、前記ポリイミド前駆体は温度10〜30℃で2〜8時間反応を行ったポリイミド前駆体であり、前記溶媒は、N元素を有さず、脂環式ラクトン構造を含む分子からなるγブチロラクトン又はδバレロラクトンから選ばれる溶媒を含有し、前記ポリイミド前駆体溶液の25℃における粘度が500〜350,000cPの範囲であるとともに、固形分濃度15wt%のポリイミド前駆体溶液を10mm厚の石英セルで測定したYI値が20以下であることを特徴とするポリイミド前駆体溶液の製造方法A polyimide precursor solution composed of a polyimide precursor and a solvent, wherein the polyimide precursor is a fluorine-containing polyimide precursor containing a fluorine atom in its structure, and the polyimide precursor is at a temperature of 10 to 30 ° C. a polyimide precursor was carried out 2-8 hours, the solvent has no N element contains a solvent selected from γ-butyrolactone or δ-valerolactone comprise molecules containing an alicyclic lactone structure, The viscosity of the polyimide precursor solution at 25 ° C. is in the range of 500 to 350,000 cP, and the YI value of the polyimide precursor solution having a solid content concentration of 15 wt% measured in a 10 mm thick quartz cell is 20 or less. A method for producing a featured polyimide precursor solution. 前記ポリイミド前駆体は、下記一般式(1)で表される構造単位を有する請求項1記載のポリイミド前駆体溶液の製造方法
Figure 0006846148
(一般式(1)中、Aはテトラカルボン酸残基を表し、Bはジアミン残基を表すが、Aのテトラカルボン酸残基及びBのジアミン残基のいずれか一方又は両方にフッ素原子を含有している。)
The method for producing a polyimide precursor solution according to claim 1, wherein the polyimide precursor has a structural unit represented by the following general formula (1).
Figure 0006846148
(In the general formula (1), A represents a tetracarboxylic acid residue and B represents a diamine residue, but a fluorine atom is added to either or both of the tetracarboxylic acid residue of A and the diamine residue of B. Contains.)
一般式(1)中、A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、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、シクロブタン−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から選ばれる少なくとも1種のテトラカルボン酸残基であり、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、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、2,2’−ジメチルベンジジン、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、トランス−1,4−ジアミノシクロヘキサンから選ばれる少なくとも1種のジアミン残基であり、前記テトラカルボン酸残基及びジアミン残基のいずれか一方又は両方にフッ素原子を含有している請求項2記載のポリイミド前駆体溶液の製造方法In the general formula (1), A is 2,2'-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride, pyromellitic dianhydride, 3,3', 4,4'-biphenyltetra. At least one tetracarboxylic dian residue selected from carboxylic acid dianhydride, cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride, and cyclohexane-1,2,4,5-tetracarboxylic dianhydride. It is a group, and B is 2,2'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 2,2'-dimethylbenzidine, 2,2'-bis [4. -(4-Aminophenoxy) phenyl] Hexafluoropropane, trans-1,4-diaminocyclohexane is at least one diamine residue, and either or both of the tetracarboxylic dian residue and the diamine residue. The method for producing a polyimide precursor solution according to claim 2, which contains a fluorine amino acid. ポリイミド前駆体から得られるポリイミドの15μm厚における450nmでの光透過率が80%以上であり、熱膨張係数が60ppm/K未満である耐熱ポリイミドを与える請求項1〜いずれか1項記載のポリイミド前駆体溶液の製造方法The polyimide according to any one of claims 1 to 3, which provides a heat-resistant polyimide having a light transmittance of 80% or more at 450 nm and a coefficient of thermal expansion of less than 60 ppm / K at a thickness of 15 μm of a polyimide obtained from a polyimide precursor. A method for producing a precursor solution. 酸成分とジアミン及び/又はジイソシアネートとを溶媒中で温度10〜30℃で2〜8時間反応して得られるポリイミド前駆体溶液の製造方法であって、
前記酸成分及びジアミン及び/又はジイソシアネートの少なくとも一成分にフッ素原子を有するモノマーを用い、
前記溶媒に、N元素を有さず、脂環式ラクトン構造を含む分子からなるγブチロラクトン又はδバレロラクトンから選ばれる溶媒を用いることで、
ポリイミド前駆体溶液の25℃における粘度を500〜350,000cPの範囲とし、固形分濃度15wt%でのポリイミド前駆体溶液を10mm厚の石英セルで測定したYI値を20以下とすることを特徴とするポリイミド前駆体溶液の製造方法。
A method for producing a polyimide precursor solution obtained by reacting an acid component with a diamine and / or diisocyanate in a solvent at a temperature of 10 to 30 ° C. for 2 to 8 hours.
A monomer having a fluorine atom as at least one component of the acid component and diamine and / or diisocyanate is used.
In the solvent, without a N element, by using a solvent selected from alicyclic lactone structure comprise molecules containing γ-butyrolactone or δ-valerolactone,
The feature is that the viscosity of the polyimide precursor solution at 25 ° C. is in the range of 500 to 350,000 cP, and the YI value of the polyimide precursor solution at a solid content concentration of 15 wt% measured in a 10 mm thick quartz cell is 20 or less. A method for producing a polyimide precursor solution.
請求項1〜いずれか1項記載のポリイミド前駆体溶液の製造方法によって得られたポリイミド前駆体溶液を基材上に塗布し、イミド化してポリイミドフィルムを得る、ポリイミドフィルムの製造方法。 The polyimide precursor solution obtained by the process according to claim 1 to 5 or 1 Kouki mounting of the polyimide precursor solution was coated on a substrate to obtain a polyimide film was imidized, producing a polyimide film. 15μm厚における450nmでの光透過率が80%以上、熱膨張係数が60ppm/K未満とする請求項記載のポリイミドフィルムの製造方法。 The method for producing a polyimide film according to claim 6 , wherein the light transmittance at 450 nm at a thickness of 15 μm is 80% or more and the coefficient of thermal expansion is less than 60 ppm / K. 表面粗さRaが0.3〜30nmの支持基材上に、請求項1〜いずれか1項記載のポリイミド前駆体溶液の製造方法によって得られたポリイミド前駆体溶液を塗布し、イミド化する工程を含む、ポリイミド層が積層された積層体の製造方法。 Surface roughness Ra on a supporting substrate of 0.3~30Nm, coating a polyimide precursor solution obtained by the production method of the polyimide precursor solution of claim 1-5 or 1 Kouki mounting imidization A method for producing a laminated body in which a polyimide layer is laminated, which includes a step of laminating. 請求項記載の積層体の製造方法により支持基材とポリイミド層とからなる積層体とした後、ポリイミド層上に更に機能層を付与し、支持基材とポリイミド層との界面で分離する機能層付ポリイミドフィルムの製造方法。 A function of forming a laminate composed of a support base material and a polyimide layer by the method for producing a laminate according to claim 8 , further adding a functional layer on the polyimide layer, and separating the laminate at the interface between the support base material and the polyimide layer. A method for producing a layered polyimide film.
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