KR100241494B1 - Silicone-containing polyimide resin composition - Google Patents
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Abstract
본 발명의 열경화성 수지 조성물은 (A)디아민계 단량체와 테트라카르본산 이무수물계 단량체를 반응시킨 폴리아믹산 또는 디아민 성분의 일부가 실록산 결합을 가지는 디아민으로 치환된 디아민계 단량체와 테트라카르본산 이무수물계 단량체를 반응시킨 폴리아믹산 5~50 중량%를 유기용제 100 중량%에 용해시킨 폴리아믹산 용액 100 중량부; (B) 상기 폴리아믹산 용액 100 중량부에 대하여 고체함량기준으로 콜로이드성 실리카 0.1 내지 70 중량부; 및 (C) 폴리아믹산 용액 100 중량부에 대하여 하기 식으로 나타내어지는 실리콘 화합물 0.1 내지 100 중량부; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리이미드계 수지 조성물이다:The thermosetting resin composition of the present invention comprises (A) a diamine monomer and a tetracarboxylic dianhydride monomer in which a part of the polyamic acid or diamine component reacted with a diamine monomer and a tetracarboxylic dianhydride monomer is substituted with a diamine having a siloxane bond. 100 parts by weight of a polyamic acid solution in which 5 to 50% by weight of the reacted polyamic acid is dissolved in 100% by weight of an organic solvent; (B) 0.1 to 70 parts by weight of colloidal silica on a solid content basis with respect to 100 parts by weight of the polyamic acid solution; And (C) 0.1 to 100 parts by weight of the silicone compound represented by the following formula based on 100 parts by weight of the polyamic acid solution; A polyimide resin composition comprising:
RnSiQ(4-n) R n SiQ (4-n)
상기 식에서 R은 유기 라디칼이고 Q는 가수분해 가능한 알콕시기이고 n은 0~2의 정수이다.Wherein R is an organic radical, Q is a hydrolyzable alkoxy group and n is an integer from 0 to 2.
Description
[발명의 명칭][Name of invention]
실리콘 함유 폴리이미드계 수지 조성물Silicone-containing polyimide resin composition
[발명의 상세한 설명]Detailed description of the invention
[발명의 분야][Field of Invention]
본 발명의 전자부품의 보호막으로 이용되는 폴리이미드계 수지 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로 폴리아믹산에 콜로이드성 실리카 또는 실리콘 화합물을 첨가시킴으로써 내열성, 기계적 특성 및 전기적 특성이 우수할 뿐만 아니라 작업성이 우수한 폴리이미드계 열경화성 수지 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a polyimide resin composition used as a protective film for an electronic part of the invention. More specifically, the present invention relates to a polyimide thermosetting resin composition having not only excellent heat resistance, mechanical properties and electrical properties, but also excellent workability by adding colloidal silica or a silicone compound to a polyamic acid.
[발명의 배경][Background of invention]
폴리이미드계 수지 조성물은 내열성, 기계적 특성, 전기적 특성 등이 우수하여 우주 및 전자산업 분야에 사용되고 있다. 그러나 폴리이미드 수지는 유기용제에 잘 용해되지 못하므로 폴리아믹산이 유기용제에 용해된 폴리아믹산 용액을 기재에 도포한 후 열경화시키는 방법이 이용되고 있다. 일반적으로 사용되는 폴리아믹산은 디아민계 단량체와 테트라카르본산 이무수물계 단량체를 유기용제하에서 반응시켜 합성한다.Polyimide-based resin composition is excellent in heat resistance, mechanical properties, electrical properties and the like are used in the space and electronics industry. However, since the polyimide resin is hardly dissolved in an organic solvent, a method of applying a polyamic acid solution in which a polyamic acid is dissolved in an organic solvent to a substrate and then thermosetting is used. Generally used polyamic acid is synthesized by reacting a diamine monomer and a tetracarboxylic dianhydride monomer under an organic solvent.
그러나 이 방법은 용액의 점도가 높아서 피복시 작업성이 용이하지 못한 단점이 있으며 니켈, 알루미늄, 실리콘 산화피막 등의 접착성이 현저히 저하되는 문제점이 있다.However, this method has a disadvantage in that the workability is not easy when coating due to the high viscosity of the solution, there is a problem that the adhesion of nickel, aluminum, silicon oxide film, etc. is significantly reduced.
이와 같은 결점을 보완하기 위하여 일본 특허공고 제 43-27439 호와 제 59-7213 호에서는 디아민 성분의 일부를 실록산 결합을 가지는 디아민으로 치환시킨 디아민계 단량체와 테트라카르본산 이무수물계 단량체를 유기용제하에서 반응시켜 제조된 폴리아믹산을 사용하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 이 방법도 실록산의 함량이 증가할 때 내열성이 저하되는 단점이 있다.In order to compensate for this drawback, Japanese Patent Publication Nos. 43-27439 and 59-7213 disclose that a diamine monomer and a tetracarboxylic dianhydride monomer in which a part of the diamine component is substituted with a diamine having a siloxane bond are reacted under an organic solvent. A method of using a polyamic acid prepared by the present invention is disclosed. However, this method also has the disadvantage that the heat resistance is lowered when the siloxane content is increased.
따라서 본 발명자는 종래에 사용되어 오던 폴리아믹산 용액에 콜로이드성 실리카 및 실리콘 화합물을 첨가시킴으로써 내열성, 기계적 특성 및 전기적 특성이 우수할 뿐만 아니라 점도가 낮아 작업성이 용이한 실리콘 함유 콜리이미드계 수지 조성물을 개발하기에 이르렀다.Therefore, the inventors of the present invention have added a colloidal silica and a silicone compound to a polyamic acid solution, which has been used in the prior art, to provide a silicone-containing collimide resin composition which is not only excellent in heat resistance, mechanical properties and electrical properties, but also low in viscosity and easy to work with. To develop.
[발명의 목적][Purpose of invention]
본 발명의 목적은 내열성, 기계적 특성 및 전기적 특성이 우수한 폴리이미드계 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a polyimide resin composition excellent in heat resistance, mechanical properties and electrical properties.
본 발명의 다른 목적은 폴리아믹산 용액에 콜로이드성 실리카 및 실리콘 화합물을 첨가시켜 점도를 낮춤으로써 피복시 작업성이 용이한 폴리이미드계 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a polyimide resin composition which is easy to work upon coating by adding a colloidal silica and a silicone compound to a polyamic acid solution to lower the viscosity.
[발명의 요약][Summary of invention]
본 발명의 열경화성 수지 조성물은 (A)디아민계 단량체와 테트라카르본산 이무수물계 단량체를 반응시킨 폴리아믹산 또는 디아민 성분의 일부가 실록산 결합을 가지는 디아민으로 치환된 디아민계 단량체와 테트라카르본산 이무수물계 단량체를 반응시킨 폴리아믹산 5~50 중량%를 유기용제 100 중량%에 용해시킨 폴리아믹산 용액 100 중량부; (B) 상기 폴리아믹산 용액 100 중량부에 대하여 고체함량기준으로 콜로이드성 실리카 0.1 내지 70 중량부; 및 (C) 폴리아믹산 용액 100 중량부에 대하여 하기 식으로 나타내어지는 실리콘 화합물 0.1 내지 100 중량부; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리이미드계 수지 조성물이다:The thermosetting resin composition of the present invention comprises (A) a diamine monomer and a tetracarboxylic dianhydride monomer in which a part of the polyamic acid or diamine component reacted with a diamine monomer and a tetracarboxylic dianhydride monomer is substituted with a diamine having a siloxane bond. 100 parts by weight of a polyamic acid solution in which 5 to 50% by weight of the reacted polyamic acid is dissolved in 100% by weight of an organic solvent; (B) 0.1 to 70 parts by weight of colloidal silica on a solid content basis with respect to 100 parts by weight of the polyamic acid solution; And (C) 0.1 to 100 parts by weight of the silicone compound represented by the following formula based on 100 parts by weight of the polyamic acid solution; A polyimide resin composition comprising:
RnSiQ(4-n) R n SiQ (4-n)
상기 식에서 R은 유기 라디칼이고 Q는 가수분해 가능한 알콕시기이고 n은 0~2의 정수이다.Wherein R is an organic radical, Q is a hydrolyzable alkoxy group and n is an integer from 0 to 2.
[발명의 구체예에 대한 상세한 설명]Detailed Description of the Invention
본 발명의 폴리이미드계 수지 조성물 (A) 폴리아믹산 또는 실록산 결합 함유 폴리아믹산을 유기용제에 용해시킨 폴리아믹산 용액, (B) 콜로이드성 실리카 및 (C) 실리콘 화합물을 혼합시킨 열경화성 수지 조성물이다.The polyimide resin composition (A) of this invention is a thermosetting resin composition which mixed the polyamic-acid solution which dissolved the polyamic acid or the siloxane bond containing polyamic acid in the organic solvent, (B) colloidal silica, and (C) silicone compound.
본 발명의 각 구성성분에 대하여 하기에 상세히 설명한다.Each component of this invention is demonstrated in detail below.
(A) 폴리아믹산 용액(A) polyamic acid solution
본 발명에 사용되는 폴리아믹산 용액은 폴리아믹산 5~50 중량%를 유기용제 100 중량%에 용해시킨 것이다.The polyamic acid solution used in the present invention is a solution of 5 to 50% by weight of polyamic acid in 100% by weight of the organic solvent.
상기 폴리아믹산은 두가지 종류가 사용될 수 있는데 그 중 하나는 디아민계 단량체와 테트라카르본산 이무수물계 단량체를 유기용제하에서 반응시킨 것으로서 하기 구조식(I)으로 나타내어진다:Two kinds of the polyamic acid may be used, one of which is represented by the following structural formula (I) by reacting a diamine monomer and a tetracarboxylic dianhydride monomer under an organic solvent:
상기 식(I)에서 Q는 하기 구조식 중 최소한 하나일 수 있다:Q in Formula (I) may be at least one of the following structural formulas:
및And
그리고 R1은 하기 구조식 중 최소한 하나일 수 있다:And R 1 may be at least one of the following structural formulas:
및And
본 발명에서 사용될 수 있는 다른 폴리아믹산은 디아민 성분중의 일부를 실록산 결합을 함유한 디아민으로 치환한 디아민계 단량체와 테트라카르본산 이무수물계 단량체와 유기용제내에서 반응시켜 제조되며 하기 구조식(II)으로 나타내어진다.Another polyamic acid that can be used in the present invention is prepared by reacting a diamine monomer in which a part of the diamine component with a diamine containing a siloxane bond, a tetracarboxylic dianhydride monomer in an organic solvent, and is represented by the following structural formula (II) Is represented.
상기 식(II)에서 R2는 ―(CH2)n― (n은 1~5의 정수임)로 나타내어지는 1~5의 선형 탄화수소이며 m은 1~10의 정수이다.R 2 in the formula (II) is - (CH 2) n - linear hydrocarbon of 1 to 5 represented by (n is an integer of 1-5), and m is an integer from 1 to 10.
상기 폴리아믹산을 용해시키는 데 사용될 수 있는 유기용제로는 N,N-디메틸아세트아미드(DMAc)와 N-메틸피롤리돈(NMP)이 사용될 수 있으며 이에 한정되지 않는다.As an organic solvent that can be used to dissolve the polyamic acid, N, N-dimethylacetamide (DMAc) and N-methylpyrrolidone (NMP) may be used, but are not limited thereto.
본 발명의 수지 조성물의 점도를 낮춤으로써 작업성을 향상시키기 위하여 (B) 콜로이드성 실리카 및 (C) 실리콘 화합물이 사용된다.In order to improve workability by lowering the viscosity of the resin composition of the present invention, (B) colloidal silica and (C) silicone compound are used.
(B) 콜로이드성 실리카(B) colloidal silica
본 발명에 사용되는 콜로이드성 실리카는 상기 폴리아믹산 용액(A) 100 중량부에 대하여 고체함량 기준으로 0.1~70 중량부의 양으로 사용된다.The colloidal silica used in the present invention is used in an amount of 0.1 to 70 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyamic acid solution (A).
콜로이드성 실리카는 일반적으로 물 또는 알콜을 분산용매로 하여 1~50nm의 평균 반경을 가지는 실리카 입자가 균일하게 분산되어 있는 상태로 존재한다. 그리고 사용되는 콜로이드성 실리카의 고체함량은 용매의 양을 조절함으로써 다양하게 변화시킬 수 있다.Colloidal silica generally exists in a state in which silica particles having an average radius of 1 to 50 nm are uniformly dispersed using water or alcohol as a dispersion solvent. And the solid content of the colloidal silica used can be variously changed by adjusting the amount of the solvent.
(C) 실리콘 화합물(C) silicone compound
본 발명에 사용되는 실리콘 화합물은 하기 일반식으로 나타내어지는 화합물이다:Silicone compounds used in the present invention are compounds represented by the following general formula:
RnSiQ4-n R n SiQ 4-n
상기 식에서 R은 유기 라디칼이고 Q는 가수분해 가능한 작용기이며 n은 0~2의 정수이다. 본 발명에 사용되는 실리콘 화합물의 경우 가수분해 가능한 작용기 Q가 알콕시기일 때가 가장 좋다. 사용가능한 실리콘 화합물의 구체적인 예로는 테트라에틸 오르토실리케이트, 테트라메틸 오르토실리케이트, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 디메톡시디메틸실란, 디에톡시디메틸실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란 등을 들 수 있다.Wherein R is an organic radical, Q is a hydrolyzable functional group and n is an integer from 0 to 2. In the case of the silicone compound used in the present invention, it is best when the hydrolyzable functional group Q is an alkoxy group. Specific examples of the silicone compound that can be used include tetraethyl orthosilicate, tetramethyl orthosilicate, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethoxydimethylsilane, diethoxydimethylsilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxy Silane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, and the like.
상기 실리콘 화합물은 폴리아믹산 용액(A) 100 중량부에 대하여 0.1 내지 100 중량부의 양으로 사용된다.The silicone compound is used in an amount of 0.1 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyamic acid solution (A).
본 발명의 폴리이미드계 수지 조성물은 폴리아믹산 용액에 콜로이드성 실리카 및 선택적으로 실리콘 화합물을 첨가시킴으로써 내열성, 기계적 특성, 전기적 특성 등이 우수하고 점도가 낮아 작업성이 양호한 발명의 효과를 가진다. 본 발명의 열경화성 수지 조성물은 전기, 전자 부품 등의 보호막에 사용된다.The polyimide resin composition of the present invention is excellent in heat resistance, mechanical properties, electrical properties, and the like by adding colloidal silica and optionally a silicone compound to the polyamic acid solution, and has a low viscosity, thus having the effect of good workability. The thermosetting resin composition of this invention is used for protective films, such as an electrical and electronic component.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 구체화될 것이며 하기의 실시예는 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.The present invention will be embodied by the following examples which are not intended to limit the protection scope of the present invention.
[실시예]EXAMPLE
본 발명의 실시예 및 비교실시예에 사용된 (A) 폴리아믹산 용액, (B) 콜로이드성 실리카 및 (C) 실리콘 화합물의 제조 및 사양은 다음과 같다.Preparation and specifications of the (A) polyamic acid solution, (B) colloidal silica and (C) silicone compound used in Examples and Comparative Examples of the present invention are as follows.
(A) 폴리아믹산 용액(A) polyamic acid solution
(A1) 4,4′-옥시아닐린 1.716g을 N,N-디메틸아세트아미드 10g에 녹여 250㎖ 반응기에 넣은 후 한시간 정도 질소를 주입시키면서 교반시켜 0℃의 온도를 유지시켰다. 여기에 분말상태의 1,2,4,5-벤젠테트라카르복실릭디안히드라이드 1.87g을 90에 걸쳐 첨가하였다. 이 때 반응기벽에 묻어 있는 시약을 N,N-디메틸아세트아미드 9g을 이용하여 씻어 내렸다. 반응기의 온도를 서서히 상온으로 올리면서 6시간 정도 교반시켜 연노란색의 폴리아믹산 용액(A1)을 얻었다.(A 1 ) 1.716 g of 4,4′-oxyaniline was dissolved in 10 g of N, N-dimethylacetamide, placed in a 250 mL reactor, and stirred with an injection of nitrogen for about an hour to maintain a temperature of 0 ° C. To this was added 1.87 g of powdered 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic dianhydride over 90 days. At this time, the reagent deposited on the reactor wall was washed down with 9 g of N, N-dimethylacetamide. The temperature of the reactor was gradually increased to room temperature, followed by stirring for about 6 hours to obtain a pale yellow polyamic acid solution (A 1 ).
(A2) N-메틸피롤리돈 367.35g 1ℓ의 반응기에 넣고 4,4-옥시디아닐린 29.74g과 실록산 디아민 1.48g을 첨가하여 녹인 후 1,2,4,5-벤젠테트라카르복실릭 디안히드라이드 15.31g과 3,3′4,4′-벤조페논테트라카르복실릭디안히드라이드 27.616g의 혼합분말을 30분에 걸쳐 5회 분할하여 투입하였다. 투입구에 묻어 있는 분말은 300.00g의 N-메틸피롤리돈으로 씻어 내렸다. 1시간정도 방치시킨 후 82℃의 물로 내부온도를 급상승시켰다. 반응물의 온도는 30분 후에 80℃에 이르렀으며 점차 갈색으로 변화하였다. 7시간 경과 후 상온으로 온도를 내리고 폴리아믹산 용액(A2)을 얻었다.(A 2 ) N-methylpyrrolidone 367.35g into a 1 liter reactor, dissolved by adding 29.74g of 4,4-oxydianiline and 1.48g of siloxane diamine, and then dissolving 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic dianone. A mixed powder of 15.31 g of hydride and 27.616 g of 3,3'4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride was added in five portions over 30 minutes. The powder on the inlet was washed down with 300.00 g of N-methylpyrrolidone. After standing for about 1 hour, the internal temperature was rapidly increased by 82 ℃ water. The temperature of the reaction reached 80 ° C. after 30 minutes and gradually turned brown. After 7 hours, the temperature was lowered to room temperature to obtain a polyamic acid solution (A 2 ).
(B) 콜로이드성 실리카(B) colloidal silica
니산(Nissan) 케미칼 인더스트리의 SNOWTEX-UP을 사용하였다. 실리카의 pH는 9.0-10.5 범위에 있었다.Nissan Chemical Industries SNOWTEX-UP was used. The pH of the silica was in the range of 9.0-10.5.
(C) 실리콘 화합물(C) silicone compound
테트라에틸 오르토실리케이트(Si(OCH2CH3)4)를 사용하였다.Tetraethyl orthosilicate (Si (OCH 2 CH 3 ) 4 ) was used.
[실시예 1~3 및 비교실시예 1~2][Examples 1-3 and Comparative Examples 1-2]
[실시예 1]Example 1
폴리아믹산 용액(A1)에 SNOWTEX-UP을 고체함량 기준으로 실리카의 함량이 10 중량%가 되도록 정량하여 30분에 걸쳐 적하시켰다. 적하 후 상온에서 4시간동안 교반하여 폴리이미드계 수지 조성물을 제조하였다.SNOWTEX-UP was quantified in a polyamic acid solution (A 1 ) so that the silica content was 10% by weight based on the solid content, and added dropwise over 30 minutes. After dropping, the mixture was stirred at room temperature for 4 hours to prepare a polyimide resin composition.
[실시예2]Example 2
폴리아믹산 용액(A1)에 10g의 물을 첨가하고 테트라에틸오르토실리케이트 2g을 10분에 걸쳐 적하하였다. 적하 후 상온에서 12시간 동안 교반하여 폴리이미드계 수지 조성물을 제조하였다.10 g of water was added to the polyamic acid solution (A 1 ), and 2 g of tetraethylorthosilicate was added dropwise over 10 minutes. After dropping, the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to prepare a polyimide resin composition.
[실시예 3]Example 3
폴리아믹산 용액(A2)에 50g의 물을 첨가하고 테트라에틸오르토실리케이트 22.91g을 10분에 걸쳐 적하하였다. 적하 후 상온에서 12시간 동안 교반하여 폴리이미드계 수지 조성물을 제조하였다.50 g of water was added to the polyamic acid solution (A 2 ), and 22.91 g of tetraethylorthosilicate was added dropwise over 10 minutes. After dropping, the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to prepare a polyimide resin composition.
[비교실시예 1~2][Comparative Examples 1 and 2]
비교실시예 1은 폴리아믹산 용액 A1을 사용하였고 비교실시예 2는 폴리아믹산 A2를 사용하였으며 실리카나 실리콘 화합물을 첨가하지 않았다.Comparative Example 1 used a polyamic acid solution A 1 and Comparative Example 2 used a polyamic acid A 2 and did not add silica or silicon compound.
상기 실시예와 비교실시예의 수지 조성물을 질소 분위기하에서 80℃에서 1시간 동안 건조시키고 190℃에서 30분간 300℃에서 50분간 열처리하여 필름을 제조하였다. 제조된 필름에 대하여 점도를 측정하였고, 피막을 형성시킨 후 강도를 측정하였다. 피막의 강도는 50㎛의 두께와 1cm의 폭을 가지는 필름을 제조하여 인장시험기로 측정하였다. 이에 대한 결과는 표 1에 나타나 있다.The resin compositions of Examples and Comparative Examples were dried at 80 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere and heat-treated at 190 ° C. for 30 minutes at 300 ° C. for 50 minutes to prepare a film. The viscosity was measured for the produced film, and the strength was measured after forming a film. The strength of the coating was measured by a tensile tester to prepare a film having a thickness of 50㎛ and a width of 1cm. The results are shown in Table 1.
[표 1]TABLE 1
상기 표 1에 나타난 바와 같이 콜로이드성 실리카나 실리콘 화합물을 첨가하지 아니하고 기존의 폴리아믹산으로만 제조된 수지 조성물은 점도가 높아 작업성이 좋지 못한 것으로 나타났다. 반면에 본 발명에 따른 수지 조성물은 비교실시예의 수지 조성물에 비하여 점도가 현저히 낮으며 인장강도도 우수한 것을 알 수 있다.As shown in Table 1, the resin composition prepared only with the existing polyamic acid without adding colloidal silica or silicon compound was found to have poor viscosity and high workability. On the other hand, it can be seen that the resin composition according to the present invention has a significantly lower viscosity and excellent tensile strength than the resin composition of the comparative example.
본 발명의 단순한 변형 내지 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications of the present invention to those skilled in the art can be easily carried out and all such modifications and variations can be seen to be included in the scope of the present invention.
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