JPH0656992A - ポリイミドフィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高強度，高弾性率であり，かつ耐熱性にも優
れた，汎用の有機溶媒から成形可能な芳香族複素環含有
のポリイミドフィルムを提供する。 【構成】 下記一般式（１）で示される繰り返し単位を
有するポリイミドから構成されてなるポリイミドフィル
ム。 【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，高強度，高弾性率であ
り，かつ耐熱性にも優れた芳香族複素環ポリイミドフィ
ルムに関するものであり，さらに詳しくは，主鎖中にベ
ンゾオキサゾール骨格を含有することを特徴とするポリ
イミドフィルムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】テトラカルボン酸二無水物とジアミンを
原料として製造されるポリイミドフィルムが，耐熱性，
耐薬品性，電気絶縁耐性，機械的強度，耐放射線耐性等
の点で優れた特性を有していることは従来からよく知ら
れており，このような諸特性に基づいて，近年，フレキ
シブルプリント回路用基板（ＦＰＣ）やＴＡＢのベース
フィルムまたは各種電気絶縁材料等に広範囲に利用され
ている〔J.Polymer Sci.３，1373(1965)，プラスチック
エージ，34(5),187(1988）〕。

【０００３】しかしながら，上記ポリイミドフィルム
は，耐熱性，柔軟性に優れているものの，引張強度や引
張弾性率等の剛性については十分ではなく，さらに，熱
膨張係数が比較的大きいこと，誘電率も高いといった点
で，エレクトロニクス向け材料としては必ずしも満足さ
れるものではない。

【０００４】他方，ＰＥＴフィルムは，特性バランスが
よく，安価で汎用性も大きいので，磁気テープやＦＰＣ
用ベースフィルム等，工業的に大量に使用されている
が，耐熱性の点で十分でなく，信頼性の要求されるエレ
クトロニクス分野では使用上限界がある。

【０００５】また，これらの中間的工業用フィルムとし
て，近年，ポリエチレンナフタレート，ポリエーテルイ
ミド，ポリパラバン酸，アラミドフィルム等が開発さ
れ，その中でも特にアラミドフィルムは，その高い剛性
と耐熱性のバランスのよさから注目されているが，従来
のポリイミドフィルムに較べて耐熱性，寸法安定性，吸
湿性の点で劣るという問題点がある〔Polym.Eng.Sci,2
9,1237(1989) 〕。

【０００６】さらに，高強度，高弾性率かつ高耐熱性を
示す芳香族複素環ポリマーとして開発されたポリ−ｐ−
フェニレンベンゾビスチアゾール（ＰＢＴ）やポリ−ｐ
−フェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）は，こ
れまで既存の有機ポリマー中では最高レベルの高弾性率
繊維が得られているが，これらは，一般に異方性ドープ
を形成するので，等方性の要求されるフィルムについて
は，ほとんど報告されていないのが実状である〔Polyme
r,29,1354(1988) 〕。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は，ポリイミド
フィルムが本来有する耐熱性や電気絶縁特性等の諸特性
に加えて，アラミドフィルムに発現されている高弾性率
化を付与することができるベンゾオキサゾール環を含有
するポリイミドフィルムを提供することを目的とするも
のである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは，上記課題
を解決するために，鋭意検討を行った結果，ベンゾオキ
サゾール環を主鎖に有するポリイミドフィルムが上記課
題を解決することができるという知見を得，この知見に
基づいて本発明に到達した。

【０００９】すなわち，本発明は，下記一般式（１）で
示される繰り返し単位を有するポリイミドから構成され
てなるポリイミドフィルムを要旨とするものである。

【００１０】

【化２】

【００１１】以下，本発明について詳細に説明する。本
発明において，一般式（１）で示される繰り返し単位を
有するポリイミドから構成されてなるポリイミドフィル
ムは，下記式（２）で示されるベンゾオキサゾール環を
含有するジアミンと下記一般式（３）で示されるテトラ
カルボン酸二無水物とを窒素下に極性有機溶媒中で反応
しめてポリアミド酸とし，この溶液をガラス板もしくは
金属板上にキャストした後，さらに，熱または化学閉環
剤によりイミド閉環することにより得ることができる。

【００１２】

【化３】

【００１３】

【化４】

【００１４】本発明に用いられるベンゾオキサゾール環
含有ジアミンの製造方法は，特に制限はなく，各種公知
の製造方法を用いることができる。例えば，Hetrocychi
c Chem. ６，１１９（１９６９）に記載された方法に従
って，2,４−ジアミノフェノール・二塩酸塩（慣用名：
アミドール）とｐ−アミノ安息香酸とをポリリン酸中，
１６０〜２００℃の温度下で反応させた後，これを５倍
量の水で沈殿させ，中和後，析出したケーキ状物を濾
別，乾燥することにより得ることができる。

【００１５】また，本発明において用いられるテトラカ
ルボン酸二無水物としては，前記一般式（３）で示され
る化合物があげられ，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
酸二無水物があげられる。

【００１６】本発明において前記ポリアミド酸を製造す
る際の式（２）で示されるジアミンと一般式（３）で示
されるテトラカルボン酸二無水物との仕込み比率は，1.
1 ：１〜0.9 ：１が好ましく，特に1.05 :１〜0.95 :１
が好ましく，化学量論的には１：１のモル比であるのが
最適であるが，これらの成分のうち一方を他方に対して
５モル％まで過剰に用いてもよい。

【００１７】本発明で使用する極性有機溶剤としては，
原料モノマーおよび生成するポリアミド酸のいずれをも
溶解するものであれば特に限定されないが，例えば，Ｎ
−メチル−２−ピロリドン，Ｎ−アセチル−２−ピロリ
ドン，Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド，Ｎ，Ｎ−ジエチ
ルホルムアミド，Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド，ジメ
チルスルホキシド，ヘキサメチルホスホリックアミド，
エチルセロソルブアセテート，ジエチレングリコールジ
メチルエーテル，スルホラン，ハロゲン化フェノール類
等があげられ，これらの溶媒は，単独あるいは混合して
使用することができる。極性有機溶媒の使用量は，仕込
みモノマーを溶解するのに十分な量であればよく，通常
は５〜５０重量％であり，好ましくは１０〜２０重量％
の固形分を含むものであればよい。

【００１８】また，ポリアミド酸の製造段階において
は，反応温度は０〜１００℃，好ましくは１０〜５０
℃，反応時間は１〜２４時間の範囲とすればよく，反応
の終点は，ＩＲによる酸無水物の特性吸収ピークの消失
により決定できる。

【００１９】このようにして得られたポリアミド酸は，
その還元比粘度（Ｎ−メチル−２−ピロリドン中，３０
℃，ポリマー濃度0.５ｇ／デシリットルの条件下で測定
した値，ηｓｐ／Ｃ）が通常1.０〜3.０の範囲で得られ
る。そして，このポリアミド酸の状態でガラスもしくは
金属基板上に塗布した後乾燥し，基板よりフィルムを剥
離し，加熱処理するか，もしくは化学閉環剤処理するこ
とによりポリイミドに変換することができる。ここで加
熱処理する場合には，窒素下で２００〜３５０℃の温度
範囲とするのがよく，また，化学閉環剤としては，ピリ
ジン，無水酢酸，安息香酸等を用いるのがよい。

【００２０】上記のイミド閉環反応の一実施態様を以下
に具体的に示す。すなわち，上記の方法により得られた
ポリアミド酸溶液をガラス板上に塗布し，８０℃で１時
間乾燥した後，ガラス板上からフィルムを剥離する。か
くして得られたフィルムを，窒素雰囲気中，２００〜３
５０℃で数分〜数時間，好ましくは２５０〜３５０℃で
１〜数時間加熱処理を行うことによりイミド閉環せしめ
る。このようにして褐色のポリイミドフィルムが得られ
る。このようにして得られたポリイミドフィルムの厚さ
としては，ポリアミド酸の固形分濃度，フィルムアプリ
ケーターのゲージ厚により異なるが，一般的には１０〜
５０μｍの厚さのものが得られる。

【００２１】

【実施例】以下，本発明を実施例により具体的に説明す
る。

【００２２】参考例１ ２−（４−アミノフェニル）−５−アミノベンゾオキサ
ゾール（以下，ＡＰＡＢＯと略す。）を次のようにして
合成した。2,４−ジアミノフェノール・二塩酸塩（アミ
ドール）9.８５ｇ（５０ミリモル）をポリリン酸１００
ｇ中に加え，窒素下，５５℃で３０分，さらに８０℃で
１５時間攪拌を続け，脱塩化水素反応を行うと，溶液は
透明となった。次いで，ｐ−アミノ安息香酸6.８６ｇ
（５０ミリモル）を加え，１３０℃で２時間，１７５℃
で１０時間反応させた。反応後，水中に投入し，１０重
量％カセイソーダ水溶液で中和し，析出した沈殿物を濾
別，減圧乾燥することにより淡褐色粉末状物を得た。こ
のときの収率は８４％であった。

【００２３】参考例２ まず，2,４−ジアミノフェノール・二塩酸塩（アミドー
ル）9.８５ｇ（５０ミリモル）をポリリン酸１００ｇ中
に加え，窒素下，５５℃で1.５時間，さらに８０℃で１
０時間攪拌を続け，脱塩化水素反応を行うと，溶液は透
明となった。次いで，ｐ−アミノ安息香酸7.５４ｇ（５
５ミリモル）を加え，１３０℃で２時間，１７５℃で２
０時間反応させた。反応後，水中に投入し，１０重量％
カセイソーダ水溶液で中和し，析出した沈殿物を濾別，
減圧乾燥することにより淡褐色粉末状物を得た。このと
きの収率は９０％であった。

【００２４】実施例１ 窒素導入管，温度計，攪拌棒を備えた１００ミリリット
ルの４つ口フラスコ内を窒素置換した後，参考例１で合
成したＡＰＡＢＯ5.００ｇ（２2.２ミリモル）を仕込ん
だ。次いで，Ｎ−メチル−２−ピロリドン５０ミリリッ
トルを加えて完全に溶解させた後，ピロメリット酸二無
水物4.８５ｇ（２2.２ミリモル）を加え，２５℃の反応
温度で１５時間攪拌すると，褐色で粘調なポリアミド酸
溶液が得られた。このもののηｓｐ／Ｃは2.０であっ
た。

【００２５】続いて，このポリアミド酸溶液をそのまま
ガラス板上にフィルムアプリケーターを用いてキャスト
し，８０℃で１時間乾燥した後，ガラス板より剥離し，
固定枠に挟んで減圧下，３００℃で２時間加熱すること
により褐色のポリイミドフィルムを得た。

【００２６】実施例２ 窒素導入管，温度計，攪拌棒を備えた１００ミリリット
ルの４つ口フラスコ内を窒素置換した後，参考例２で合
成したＡＰＡＢＯ5.００ｇ（２2.２ミリモル）を仕込ん
だ。次いで，N,N-ジメチルアセトアミド５０ミリリット
ルを加えて完全に溶解した後，ピロメリット酸二無水物
4.９０ｇ（２2.２ミリモル）を加え，２０℃の反応温度
で１０時間攪拌すると，褐色で粘調なポリアミド酸溶液
が得られた。このもののηｓｐ／Ｃは2.９であり，実施
例１と同様にして褐色のポリイミドフィルムを得た。

【００２７】実施例３ テトラカルボン酸二無水物として３，3'，４，4'−ビフ
ェニルテトラカルボン酸二無水物6.５３ｇ（２2.２ミリ
モル）を用いる以外は，実施例１と同様にしてポリアミ
ド酸溶液を得た。このもののηｓｐ／Ｃは1.５であり，
実施例１と同様にして褐色のポリイミドフィルムを得
た。

【００２８】実施例４ テトラカルボン酸二無水物として３，3'，４，4'−ビフ
ェニルテトラカルボン酸二無水物6.６２ｇ（２2.５ミリ
モル）を用いる以外は，実施例２と同様にしてポリアミ
ド酸溶液を得た。このもののηｓｐ／Ｃは2.１であり，
実施例１と同様にして褐色のポリイミドフィルムを得
た。

【００２９】比較例１ ジアミン成分として４，4'−ジアミノジフェニルエーテ
ル4.４５ｇ( ２2.２ミリモル）を用いる以外は，実施例
１と同様にしてポリアミド酸溶液を得た。このもののη
ｓｐ／Ｃは2.６であり，実施例１と同様にして褐色のポ
リイミドフィルムを得た。

【００３０】比較例２ ポリイミドフィルムとして市販のカプトンフィルムを比
較サンプルとして用いた。

【００３１】以上，得られたフィルムにつき，次に記述
した方法により性能を測定し，得られた結果を表１に示
した。 （１）引張強さ，引張弾性率および伸度 ＪＩＳ Ｋ−７３２７に伴い，所定サイズの試料を作製
し，インテスコ社製の精密万能材料試験機２０２０型を
用いて測定した。 （２）熱分解開始温度（Ｔｄ） パーキン・エルマー社製ＴＧＡを用いて，Ｎ₂ 気流下，
２０℃／分で昇温し，熱分解開始温度を測定することに
より耐熱性を評価した。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１より本発明のポリイミドフィルムは，
引張強度，引張弾性率に優れていることは明らかであ
る。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように，本発明のポリイミド
フィルムは，ベンゾオキサゾール環を主鎖に有している
ので，ポリイミドフィルムが本来有する耐熱性や電気絶
縁特性等の特性を損なうことなく，高弾性率化を付与し
た優れた特性を有する。そのため，本発明のポリイミド
フィルムは，電気，電子分野において，フレキシブルプ
リント配線基板（FPC), フィルムキャリア, 高密度磁気
テープ素材, 電線被覆材，フィルムコンデンサーなどに
用いられる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記一般式（１）で示される繰り返し単
   位を有するポリイミドから構成されてなるポリイミドフ
   ィルム。 【化１】