TW201529728A - 聚醯亞胺前驅體組成物、聚醯亞胺之製造方法、聚醯亞胺、聚醯亞胺膜及基板 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種聚醯亞胺前驅體組成物,含有特定組成之聚醯亞胺前驅體、與咪唑系化合物,且咪唑系化合物之含量相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳未達4莫耳。
Description
本發明係關於一種溶液組成物(聚醯亞胺前驅體組成物),含有可獲得透明性更優異、線熱膨脹係數小、機械特性也優良之聚醯亞胺的聚醯亞胺前驅體,並係關於聚醯亞胺之製造方法。又,本發明也係關於透明性優異、線熱膨脹係數小、機械特性也優良的聚醯亞胺、聚醯亞胺膜、及基板。
近年伴隨高度資訊化社會的到來,於光通訊領域之光纖或光波導等顯示裝置領域之液晶配向膜或彩色濾光片用保護膜等光學材料之開發已有進展。尤其,於顯示裝置領域,已有人探討替代玻璃基板之質輕且可撓性優異之塑膠基板、或開發可彎、可圓化的顯示器正在積極進行中。所以,尋求可用在如此的用途中的更高性能的光學材料。
芳香族聚醯亞胺,由於形成分子內共軛或電荷移動錯合物而固有地著色為黃褐色。為了抑制著色之方法,有人提出例如對於分子內導入氟原子、對於主鏈賦予彎曲性、導入體積大的基團作為側鏈等以妨礙分子內共軛或電荷移動錯合物形成並且使其展現透明性之方法。
又,也有人提出使用理論上不形成電荷移動錯合物的半脂環族或全脂環族聚醯亞胺以使其展現透明性之方法。例如:專利文獻1~4揭示使用脂環族四羧酸二酐作為四羧酸成分、使用芳香族二胺作為二胺成分之高透明性之半脂環族聚醯亞胺。
專利文獻5、專利文獻6揭示使用十氫-1,4:5,8-二甲橋萘-2,3,6,7-四羧酸類作為四羧酸成分的聚醯亞胺。非專利文獻1揭示使用(4arH,8acH)-十氫-1t,4t:5c,8c-二甲橋萘-2t,3t,6c,7c-四羧酸類作為四羧酸成分之聚醯亞胺,非專利文獻2揭示使用(4arH,8acH)-十氫-1t,4t:5c,8c-二甲橋萘-2c,3c,6c,7c-四羧酸類作為四羧酸成分之聚醯亞胺。
但是尤其是在顯示裝置等領域,需要透明性更高的聚醯亞胺。又,使用脂環族四羧酸二酐作為四羧酸成分、芳香族二胺作為二胺成分的半脂環族聚醯亞胺,雖兼具高透明性、彎折耐性、高耐熱性,但一般有線熱膨脹係數大的傾向。若聚醯亞胺之線熱膨脹係數大,和金屬等導體間的線熱膨脹係數差距大,會有形成電路基板時的翹曲增大等不良現象,尤其會有在顯示器用途等微細電路形成處理不容易進行的情形。
另一方面,專利文獻7揭示將於聚醯亞胺前驅體(聚醯胺酸) 摻合咪唑啉系化合物及/或咪唑系化合物而成的塗液予以加熱而形成的聚醯亞胺。更具體而言,實施例1中,係將於由3,3’,4,4’-二苯基酮四羧酸二酐與4,4’-二胺基聯苯醚獲得之聚醯胺酸之溶液中加有2,4-二甲基咪唑啉而得的溶液塗佈在基板上,於200℃加熱1小時,而獲得膜厚1000埃(0.1μm)之芳香族聚醯亞胺皮膜。實施例2中,將於由苯均四酸二酐與4,4’-二胺基聯苯醚獲得之聚醯胺酸之溶液中加有2-乙基咪唑啉及1,2-二甲基咪唑而得的溶液塗佈在基板上,於150℃加熱1小時,而獲得膜厚800埃(0.08μm)之芳香族聚醯亞胺皮膜。專利文獻7記載:藉由添加咪唑啉系化合物及/或咪唑系化合物可避免茶褐色之顯著著色,可獲得高透光率的透明性優異之液晶顯示元件。但是使用實施例1之聚醯亞胺皮膜(液晶配向膜)獲得之液晶顯示元件,波長400nm之透光率為82%(聚醯亞胺膜厚:0.1μm),使用實施例2之聚醯亞胺皮膜(液晶配向膜)獲得之液晶顯示元件之波長400nm之透光率為83%(聚醯亞胺膜厚:0.08μm),此聚醯亞胺未有充足的透明性。
又,作為低透明性之芳香族聚醯亞胺之製造方法,專利文獻8揭示:把將聚醯亞胺前驅體樹脂、及咪唑、N-甲基咪唑等聚醯亞胺前驅體樹脂之硬化促進劑溶於有機極性溶劑而得的含聚醯亞胺前驅體樹脂的溶液塗佈在基材上,然後利用熱處理進行乾燥及利用醯亞胺化形成聚醯亞胺樹脂層的步驟於280~380℃之範圍內完成的聚醯亞胺樹脂層的形成方法,並有記載:藉由使用該等硬化促進劑,能控制熱線膨脹係數為低。專利文獻8尚記載:硬化促進劑宜使用沸點超過120℃者較佳,宜選擇沸點不超過熱處理之上限溫度者較佳,並記載:沸點為例如400℃以上之硬化促進劑,在醯亞胺化後之聚醯亞胺樹脂層中殘存的比例高,有影響聚醯亞胺樹脂層之機能的傾向。 【先前技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2003-168800號公報 【專利文獻2】國際公開第2008/146637號 【專利文獻3】日本特開2002-69179號公報 【專利文獻4】日本特開2002-146021號公報 【專利文獻5】日本特開2007-2023號公報 【專利文獻6】日本特開平6-51316號公報 【專利文獻7】日本特開昭61-267030號公報 【專利文獻8】日本特開2008-115378號公報 【非專利文獻】
【非專利文獻1】Macromolecules,Vol.27,No.5,P1117-1123,1994 【非專利文獻2】Macromolecules,Vol.32,No.15,P4933-4939,1999
【發明欲解決之課題】
本發明係有鑑於如以上的狀況而生,目的在於提供一種: 聚醯亞胺前驅體組成物(含聚醯亞胺前驅體之溶液組成物),可獲得即使是相同組成之聚醯亞胺,但為透明性更優異、低線熱膨脹係數之聚醯亞胺、或可獲得透明性優異、低線熱膨脹係數且機械特性也優良的聚醯亞胺;並提供聚醯亞胺之製造方法。 【解決課題之方式】
本發明係關於以下各項。 1.一種聚醯亞胺前驅體組成物,其特徵為: 包含含有下列化學式(1-1)表示之重複單元之聚醯亞胺前驅體、及咪唑系化合物, 咪唑系化合物之含量相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳為未達4莫耳;
【化1】(式中,A為有芳香族環之2價基,X1
、X2
各自獨立地為氫、碳數1~6之烷基、或碳數3~9之烷矽基。) 2.如1.之聚醯亞胺前驅體組成物,其中,該聚醯亞胺前驅體含有下列化學式(1-2)表示之重複單元;
【化2】(式中,A為有芳香族環之2價基,X1
、X2
各自獨立地為氫、碳數1~6之烷基、或碳數3~9之烷矽基。) 3.如1.或2.之聚醯亞胺前驅體組成物,其中,該化學式(1-1)或該化學式(1-2)中之A為下列化學式(1-A)表示之基;
【化3】(式中,m表示0~3之整數、n表示0~3之整數,m、n各自獨立;Y1
、Y2
、Y3
各自獨立地表示選自於由氫原子、甲基、三氟甲基構成之群組中之1種,Q、R各自獨立地表示直接鍵結、或選自於由式:-NHCO-、-CONH-、-COO-、-OCO-表示之基構成之群組中之1種)。 4.如1.至3.中任一項之聚醯亞胺前驅體組成物,其中,由此聚醯亞胺前驅體組成物獲得之聚醯亞胺,厚度10μm之膜於波長400nm之透光率為75%以上。 5.如1.至4.中任一項之聚醯亞胺前驅體組成物,其中,該咪唑系化合物之含量相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳為0.05莫耳以上2莫耳以下。 6.如1.至5.中任一項之聚醯亞胺前驅體組成物,其中,該咪唑系化合物為1,2-二甲基咪唑、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、咪唑、或苯并咪唑中之任一者。 7.一種聚醯亞胺之製造方法,其特徵為:係將如1.至6.中任一項之聚醯亞胺前驅體組成物於最高加熱溫度超過350℃進行加熱處理,而將聚醯亞胺前驅體予以醯亞胺化。 8.如7.之聚醯亞胺之製造方法,包括以下步驟: 將如1.至6.中任一項之聚醯亞胺前驅體組成物塗佈在基材上; 將基材上之聚醯亞胺前驅體組成物於最高加熱溫度超過350℃進行加熱處理而將聚醯亞胺前驅體予以醯亞胺化。 9.如7.或8.之聚醯亞胺之製造方法,其中,該加熱處理之最高加熱溫度超過400℃。 10.一種聚醯亞胺,係利用如7.至9.中任一項之聚醯亞胺之製造方法製造。 11.如10.之聚醯亞胺,其中,厚度10μm之膜於波長400nm之透光率為75%以上。 12.一種聚醯亞胺膜,係利用如7.至9.中任一項之聚醯亞胺之製造方法製造。 13.一種顯示器用、觸控面板用、或太陽能電池用之基板,其特徵為含有如10.或11.之聚醯亞胺、或如12.之聚醯亞胺膜。 【發明之效果】
依本發明可提供能獲得即使是同一組成之聚醯亞胺,仍有較優良透明性、低線熱膨脹係數之聚醯亞胺、或透明性更優異、低線熱膨脹係數且機械特性也優良之聚醯亞胺的聚醯亞胺前驅體組成物(含聚醯亞胺前驅體之溶液組成物)、及聚醯亞胺之製造方法。
由本發明之聚醯亞胺前驅體組成物獲得之聚醯亞胺(本發明之聚醯亞胺)的透明性高、且為低線熱膨脹係數,易形成微細電路,可適用於形成顯示器用途等的基板。又,本發明之聚醯亞胺也可理想地使用於形成觸控面板用、太陽能電池用之基板。
本發明之聚醯亞胺前驅體組成物包含含有前述化學式(1-1)表示之重複單元至少1種之聚醯亞胺前驅體、與咪唑系化合物,咪唑系化合物之含量相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳未達4莫耳。
由含有前述化學式(1-1)表示之重複單元至少1種之聚醯亞胺前驅體獲得之聚醯亞胺,亦即半脂環族聚醯亞胺,有高透明性。為如此的透明性高的聚醯亞胺的情形,不宜使用會成為著色原因之添加物。但是藉由將咪唑系化合物以相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳為未達4莫耳,較佳為0.05莫耳以上2莫耳以下的比例加到聚醯亞胺前驅體組成物,獲得之聚醯亞胺的透明性會進一步提高,且獲得之聚醯亞胺的線熱膨脹係數減小。亦即,依照本發明,可由同一組成之聚醯亞胺前驅體獲得透明性更高、線熱膨脹係數低的聚醯亞胺。
再者,為了獲得高透明性的聚醯亞胺,一般認為宜將聚醯亞胺前驅體於比較低的溫度進行加熱處理而完成醯亞胺化,但是依照本發明,即使利用最高加熱溫度超過350℃,尤佳為超過400℃之加熱處理將聚醯亞胺前驅體予以醯亞胺化,仍可製造高透明性的聚醯亞胺。其結果用以醯亞胺化之加熱處理之最高加熱溫度可為超過350℃之高溫,尤佳為超過400℃之高溫,所以獲得之聚醯亞胺之機械特性提高。亦即,依照本發明可獲得高透明性、線熱膨脹係數低、機械特性也優良的聚醯亞胺。
如前述,本發明之聚醯亞胺前驅體組成物包括含有前述化學式(1-1)表示之重複單元至少1種之聚醯亞胺前驅體。作為聚醯亞胺前驅體,宜為含有前述化學式(1-2)表示之重複單元之聚醯亞胺前驅體為較佳。
惟前述化學式(1-1)及前述化學式(1-2),十氫-1,4:5,8-二甲橋萘環之2位或3位的其中一酸基和胺基反應而形成醯胺鍵(-CONH-),另一者為未形成醯胺鍵之-COOX1
表示之基,6位或7位的其中一酸基和胺基反應而形成醯胺鍵(-CONH-),另一者為未形成醯胺鍵之-COOX2
表示之基。亦即,前述化學式(1-1)及前述化學式(1-2)有4種結構異構物,亦即以下全部包括:(i)2位具有-COOX1
表示之基、3位有-CONH-表示之基,且6位有-COOX2
表示之基、7位有-CONH-A-表示之基者;(ii)3位有-COOX1
表示之基、2位有-CONH-表示之基,且6位有-COOX2
表示之基、7位有-CONH-A-表示之基者; (iii)2位有-COOX1
表示之基、3位有-CONH-表示之基,且7位有-COOX2
表示之基、6位有-CONH-A-表示之基者;(iv)3位有-COOX1
表示之基、2位有-CONH-表示之基,且7位有-COOX2
表示之基、6位有-CONH-A-表示之基者。
作為前述化學式(1-1)及前述化學式(1-2)中之A,宜為碳數6~40之有芳香族環之2價基為較佳。
再者,聚醯亞胺前驅體宜含有A係前述化學式(1-A)表示之基的化學式(1-1),更佳為化學式(1-2)表示之重複單元至少1種較佳。
換言之,聚醯亞胺前驅體係由包括十氫-1,4:5,8-二甲橋萘-2,3,6,7-四羧酸類等,更佳為(4arH,8acH)-十氫-1t,4t:5c,8c-二甲橋萘-2t,3t,6c,7c-四羧酸類等(四羧酸類等,係代表四羧酸、及四羧酸二酐、四羧酸矽酯、四羧酸酯、四羧醯氯等四羧酸衍生物)之四羧酸成分、與包括有芳香族環之二胺成分,更佳為賦予A係前述化學式(1-A)表示之基之化學式(1-1)或化學式(1-2)之重複單元的二胺成分的二胺成分獲得之聚醯亞胺前驅體。
作為賦予前述化學式(1-1)之重複單元的四羧酸成分,可使用十氫-1,4:5,8-二甲橋萘-2,3,6,7-四羧酸類等中的單獨1種,也可組合使用多種。作為賦予前述化學式(1-2)之重複單元之四羧酸成分,可使用(4arH,8acH)-十氫-1t,4t:5c,8c-二甲橋萘-2t,3t,6c,7c-四羧酸類等的單獨也可組合使用多種。
賦予前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)之重複單元之二胺成分,宜包括賦予A係前述化學式(1-A)表示之基者的二胺較佳。
賦予A係前述化學式(1-A)表示之基的化學式(1-1)或化學式(1-2)之重複單元的二胺成分,係有芳香環,且於有多個芳香環的情形,芳香環彼此各自獨立地直接鍵結、以醯胺鍵、或酯鍵連結。芳香環彼此之連結位置不特別限定,有時藉由以胺基或相對於芳香環彼此之連結基於4位鍵結而成為直線結構,獲得之聚醯亞胺會變成低線熱膨脹。又,芳香環也可以有甲基、三氟甲基取代。又,取代位置不特別限定。
作為賦予A係前述化學式(1-A)表示之基的化學式(1-1)或化學式(1-2)之重複單元的二胺成分無特殊限定,例如:對苯二胺、間苯二胺、鄰聯甲苯胺、聯苯胺、3,3’-二胺基-聯苯、2,2’-雙(三氟甲基)聯苯胺、3,3’-雙(三氟甲基)聯苯胺、間聯甲苯胺、4,4’-二胺基苯醯替苯胺、3,4’-二胺基苯醯替苯胺、N,N’-雙(4-胺基苯基)對苯二甲醯胺、N,N’-對伸苯基雙(對胺基苯甲醯胺)、4-胺基苯氧基-4-二胺基苯甲酸酯、雙(4-胺基苯基)對苯二甲酸酯、聯苯-4,4’-二羧酸雙(4-胺基苯基)酯、對伸苯基雙(對胺基苯甲酸酯)、雙(4-胺基苯基)-[1,1’-聯苯]-4,4’-二羧酸酯、[1,1’-聯苯]-4,4’-二基雙(4-胺基苯甲酸酯)等,可以單獨使用也可組合使用多種。該等之中,對苯二胺、間聯甲苯胺、4,4’-二胺基苯醯替苯胺、4-胺基苯氧基-4-二胺基苯甲酸酯、2,2’-雙(三氟甲基)聯苯胺、聯苯胺、N,N’-雙(4-胺基苯基)對苯二甲醯胺、聯苯-4,4’-二羧酸雙(4-胺基苯基)酯較理想,對苯二胺、4,4’-二胺基苯醯替苯胺、2,2’-雙(三氟甲基)聯苯胺更理想。藉由使用對苯二胺、4,4’-二胺基苯醯替苯胺、2,2’-雙(三氟甲基)聯苯胺作為二胺成分,獲得之聚醯亞胺兼顧高耐熱性與高透光率。該等二胺可以單獨使用也可組合使用多種。
作為賦予前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)中之A之二胺成分(亦即,賦予前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)之重複單元之二胺成分),可以併用賦予A係前述化學式(1-A)之結構者的二胺成分以外的其他二胺。作為其他二胺成分,可使用其他芳香族或脂肪族二胺類。例如:4,4’-氧基二苯胺、3,4’-氧基二苯胺、3,3’-氧基二苯胺、對亞甲基雙(苯二胺)、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(3-胺基苯氧基)苯、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、4,4’-雙(4-胺基苯氧基)聯苯、4,4’-雙(3-胺基苯氧基)聯苯、2,2-雙(4-(4-胺基苯氧基)苯基)六氟丙烷、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、雙(4-胺基苯基)碸、3,3’-雙(三氟甲基)聯苯胺、3,3’-雙((胺基苯氧基)苯基)丙烷、2,2’-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、雙(4-(4-胺基苯氧基)二苯基)碸、雙(4-(3-胺基苯氧基)二苯基)碸、八氟聯苯胺、3,3’-二甲氧基-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二氯-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二氟-4,4’-二胺基聯苯、1,4-二胺基環己烷、1,4-二胺基-2-甲基環己烷、1,4-二胺基-2-乙基環己烷、1,4-二胺基-2-正丙基環己烷、1,4-二胺基-2-異丙基環己烷、1,4-二胺基-2-正丁基環己烷、1,4-二胺基-2-異丁基環己烷、1,4-二胺基-2―第二丁基環己烷、1,4-二胺基-2―第三丁基環己烷、1,2-二胺基環己烷、1,3-二胺基環丁烷、1,4-雙(胺基甲基)環己烷、1,3-雙(胺基甲基)環己烷、二胺基雙環庚烷、二胺基甲基雙環庚烷、二胺基氧雙環庚烷、二胺基甲氧基雙環庚烷、異佛爾酮二胺、二胺基三環癸烷、二胺基甲基三環癸烷、雙(胺基環己基)甲烷、雙(胺基環己基)異亞丙基6,6'-雙(3-胺基苯氧基)-3,3,3',3'-四甲基-1,1'-螺聯茚滿、6,6'-雙(4-胺基苯氧基)-3,3,3',3'-四甲基-1,1'-螺聯茚滿等、該等之衍生物,可以單獨使用也可組合使用多種。該等之中, 4,4’-氧基二苯胺、3,4’-氧基二苯胺、3,3’-氧基二苯胺、對亞甲基雙(苯二胺)、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(3-胺基苯氧基)苯、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、4,4’-雙(4-胺基苯氧基)聯苯、4,4’-雙(3-胺基苯氧基)聯苯較理想,尤其4,4’-雙(4-胺基苯氧基)聯苯為較佳。
本發明之聚醯亞胺前驅體,在前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)表示之重複單元100莫耳%中,A係前述化學式(1-A)表示之基的化學式(1-1)或化學式(1-2)表示之重複單元之合計比例較佳為50莫耳%以上,更佳為70莫耳%以上,又更佳為90莫耳%以上,尤佳為100莫耳%。A係前述化學式(1-A)表示之基的化學式(1-1)或化學式(1-2)表示之重複單元的比例比50莫耳%小的情形,有時獲得之聚醯亞胺的線熱膨脹係數增大。
在某實施態樣中,考量獲得之聚醯亞胺之特性,賦予前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)之重複單元之二胺成分100莫耳%中,賦予前述化學式(1-A)之結構之二胺成分之合計比例有時較佳為70莫耳%以下,更佳為80莫耳%以下,又更佳為90莫耳%以下較佳。例如:4,4’-氧基二苯胺、4,4’-雙(4-胺基苯氧基)聯苯等有醚鍵(-O-)之二胺等其他二胺類在賦予前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)之重複單元之二胺成分100莫耳%中,有時宜以例如40莫耳%以下,較佳為30莫耳%以下,更佳為20莫耳%以下,又更佳為10莫耳%以下的量使用較佳。
如前述,本發明之包含前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)表示之重複單元之聚醯亞胺前驅體中,前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)中之A宜為前述化學式(1-A)較佳。換言之,賦予前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)之重複單元之二胺成分,宜為賦予A係前述化學式(1-A)表示之基之化學式(1-1)或化學式(1-2)之重複單元的二胺成分較佳。藉由使賦予前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)中之A之二胺成分(亦即,賦予前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)之重複單元之二胺成分)為賦予A係前述化學式(1-A)表示之基化學式(1-1)或化學式(1-2)之重複單元之二胺成分,獲得之聚醯亞胺之耐熱性提高。
在某實施態樣中,本發明之包含前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)表示之重複單元之聚醯亞胺前驅體,有時宜含有A係前述化學式(1-A)表示之基的化學式(1-1)或化學式(1-2)之重複單元至少2種較佳。換言之,賦予前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)之重複單元之二胺成分,有時宜含有賦予A係前述化學式(1-A)表示之基的化學式(1-1)或化學式(1-2)之重複單元的二胺成分至少2種較佳。藉由賦予前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)中之A之二胺成分(亦即,賦予前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)之重複單元之二胺成分)含有賦予A係前述化學式(1-A)之結構者的二胺成分至少2種,獲得之聚醯亞胺可取得高透明性與低線熱膨脹性的均衡性(亦即,可獲得透明性高、且低線熱膨脹係數的聚醯亞胺)。
在此實施態樣中,例如:本發明之包含前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)表示之重複單元之聚醯亞胺前驅體,其賦予前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)中之A之二胺成分(亦即,賦予前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)之重複單元之二胺成分)含有賦予A係前述化學式(1-A)之結構者的二胺成分至少2種,且其中1種為4,4’-二胺基苯醯替苯胺較佳。藉由賦予前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)中之A之二胺成分含有賦予前述化學式(1-A)之結構之二胺成分至少2種,且其中1種為4,4’-二胺基苯醯替苯胺,可獲得除了有高透明性與低線熱膨脹性,尚兼顧高耐熱性的聚醯亞胺。
在某實施態樣中,本發明之包含前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)表示之重複單元之聚醯亞胺前驅體,其賦予前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)中之A之二胺成分(亦即,賦予前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)之重複單元之二胺成分)宜含有選自於2,2’-雙(三氟甲基)聯苯胺及對苯二胺中之至少1種、及4,4’-二胺基苯醯替苯胺較佳。藉由組合該等二胺成分,可獲得兼顧高透明性、低線熱膨脹性、耐熱性的聚醯亞胺。
在此實施態樣中,作為賦予前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)中之A之二胺成分(亦即,賦予前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)之重複單元之二胺成分)較佳為含有4,4’-二胺基苯醯替苯胺20莫耳%以上、80莫耳%以下,且含有對苯二胺與2,2’-雙(三氟甲基)聯苯胺中任一者或兩者20莫耳%以上、80莫耳%以下較佳,更佳為含有4,4’-二胺基苯醯替苯胺30莫耳%以上、70莫耳%以下,且含有對苯二胺與2,2’-雙(三氟甲基)聯苯胺中任一者或兩者30莫耳%以上、70莫耳%以下較佳,尤佳為含有4,4’-二胺基苯醯替苯胺40莫耳%以上、60莫耳%以下,且含有對苯二胺與2,2’-雙(三氟甲基)聯苯胺中任一者或兩者40莫耳%以上、60莫耳%以下更佳。
本發明之聚醯亞胺前驅體可含有前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)表示之重複單元以外的其他重複單元。
作為賦予其他重複單元之四羧酸成分,可以使用其他芳香族或脂肪族四羧酸類。例如:2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷、4-(2,5-二側氧基四氫呋喃-3-基)-1,2,3,4-四氫萘-1,2-二羧酸、苯均四酸、3,3’,4,4’-二苯基酮四羧酸、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸、2,3,3’,4’-聯苯四羧酸、4,4’-氧基二鄰苯二甲酸、雙(3,4-二羧基苯基)碸二無水物、間聯三苯-3,4,3’,4’-四羧酸二酐、對聯三苯-3,4,3’,4’-四羧酸二酐、雙羧基苯基二甲基矽烷、雙二羧基苯氧基二苯基硫醚、磺醯基二鄰苯二甲酸、1,2,3,4-環丁烷四羧酸、異亞丙基二苯氧基雙鄰苯二甲酸、環己烷-1,2,4,5-四羧酸、[1,1’-聯(環己烷)]-3,3’,4,4’-四羧酸、[1,1’-聯(環己烷)]-2,3,3’,4’-四羧酸、[1,1’-聯(環己烷)]-2,2’,3,3’-四羧酸、4,4’-亞甲基雙(環己烷-1,2-二羧酸)、4,4’-(丙烷-2,2-二基)雙(環己烷-1,2-二羧酸)、4,4’-氧基雙(環己烷-1,2-二羧酸)、4,4’-硫雙(環己烷-1,2-二羧酸)、4,4’-磺醯基雙(環己烷-1,2-二羧酸)、4,4’-(二甲基矽烷二基)雙(環己烷-1,2-二羧酸)、4,4’-(四氟丙烷-2,2-二基)雙(環己烷-1,2-二羧酸)、八氫戊搭烯-1,3,4,6-四羧酸、雙環[2.2.1]庚烷-2,3,5,6-四羧酸、6-(羧基甲基)雙環[2.2.1]庚烷-2,3,5-三羧酸、雙環[2.2.2]辛烷-2,3,5,6-四羧酸、雙環[2.2.2]辛-5-烯-2,3,7,8-四羧酸、三環[4.2.2.02,5]癸烷-3,4,7,8-四羧酸、三環[4.2.2.02,5]癸-7-烯-3,4,9,10-四羧酸、9-氧雜三環[4.2.1.02,5]壬烷-3,4,7,8-四羧酸、降莰烷-2-螺-α-環戊酮-α’-螺-2’’-降莰烷5,5’’,6,6’’-四羧酸、(4arH,8acH)-十氫-1t,4t:5c,8c-二甲橋萘-2c,3c,6c,7c-四羧酸等衍生物、該等之酸二酐,可以單獨使用也可組合使用多種。該等之中,雙環[2.2.1]庚烷-2,3,5,6-四羧酸、雙環[2.2.2]辛烷-2,3,5,6-四羧酸、降莰烷-2-螺-α-環戊酮-α’-螺-2’’-降莰烷5,5’’,6,6’’-四羧酸、(4arH,8acH)-十氫-1t,4t:5c,8c-二甲橋萘-2c,3c,6c,7c-四羧酸等衍生物、該等之酸二酐,考量聚醯亞胺之製造容易且獲得之聚醯亞胺之耐熱性優異之觀點,較為理想。該等酸二酐可以單獨使用也可組合使用多種。
賦予其他重複單元之二胺成分,也可為就賦予A係前述化學式(1-A)表示之基之化學式(1-1)或化學式(1-2)之重複單元的二胺成分例示的二胺。
作為賦予其他重複單元之二胺成分,可以使用其他芳香族或脂肪族二胺類。例如:4,4’-氧基二苯胺、3,4’-氧基二苯胺、3,3’-氧基二苯胺、對亞甲基雙(苯二胺)、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(3-胺基苯氧基)苯、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、4,4’-雙(4-胺基苯氧基)聯苯、4,4’-雙(3-胺基苯氧基)聯苯、2,2-雙(4-(4-胺基苯氧基)苯基)六氟丙烷、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、雙(4-胺基苯基)碸、3,3’-雙(三氟甲基)聯苯胺、3,3’-雙((胺基苯氧基)苯基)丙烷、2,2’-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、雙(4-(4-胺基苯氧基)二苯基)碸、雙(4-(3-胺基苯氧基)二苯基)碸、八氟聯苯胺、3,3’-二甲氧基-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二氯-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二氟-4,4’-二胺基聯苯、1,4-二胺基環己烷、1,4-二胺基-2-甲基環己烷、1,4-二胺基-2-乙基環己烷、1,4-二胺基-2-正丙基環己烷、1,4-二胺基-2-異丙基環己烷、1,4-二胺基-2-正丁基環己烷、1,4-二胺基-2-異丁基環己烷、1,4-二胺基-2―第二丁基環己烷、1,4-二胺基-2―第三丁基環己烷、1,2-二胺基環己烷、1,3-二胺基環丁烷、1,4-雙(胺基甲基)環己烷、1,3-雙(胺基甲基)環己烷、二胺基雙環庚烷、二胺基甲基雙環庚烷、二胺基氧雙環庚烷、二胺基甲氧基雙環庚烷、異佛爾酮二胺、二胺基三環癸烷、二胺基甲基三環癸烷、雙(胺基環己基)甲烷、雙(胺基環己基)異亞丙基6,6'-雙(3-胺基苯氧基)-3,3,3',3'-四甲基-1,1'-螺聯茚滿、6,6'-雙(4-胺基苯氧基)-3,3,3',3'-四甲基-1,1'-螺聯茚滿等、該等之衍生物,可以單獨使用也可組合使用多種。
在某實施態樣中,聚醯亞胺前驅體,其前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)表示之重複單元合計在全部重複單元中較佳為含有50莫耳%以上,更佳為70莫耳%以上,又更佳為90莫耳%以上,尤佳為100莫耳%。前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)表示之重複單元的比例為50莫耳%以上的情形,製膜性提高且獲得之聚醯亞胺之線熱膨脹係數極小。又,考量全光透射率之觀點,可將前述化學式(1-1)或前述化學式(1-2)表示之重複單元於全部重複單元100莫耳%中以較佳為50莫耳%以上至99莫耳%以下,更佳為60莫耳%以上至95莫耳%以下,尤佳為70莫耳%以上至95莫耳%以下的量使用。
四羧酸成分及二胺成分包括異構物的情形,可將其異構物單離後使用於聚合等,又,也可將異構物以混合物的形式用於聚合等。
本發明之聚醯亞胺前驅體中,前述化學式(1-1)及前述化學式(1-2)之X1
、X2
各自獨立地為氫、碳數1~6,較佳為碳數1~3之烷基、或碳數3~9之烷矽基中任一者。X1
及X2
可藉由後述製造方法改變其官能基種類、及官能基之導入率。
X1
及X2
為氫的情形,聚醯亞胺之製造有容易的傾向。
又,X1
及X2
為碳數1~6,較佳為碳數1~3之烷基的情形,聚醯亞胺前驅體有保存安定性優異的傾向。於此情形,X1
及X2
宜為甲基或乙基更佳。
又,X1
及X2
為碳數3~9之烷矽基的情形,聚醯亞胺前驅體之溶解性有優良的傾向。於此情形,X1
及X2
宜為三甲基矽基或第三丁基二甲基矽基更佳。
官能基之導入率不特別限定,於導入烷基或烷矽基的情形,X1
及X2
可各有25%以上,較佳為50%以上,更佳為75%以上為烷基或烷矽基。
本發明之聚醯亞胺前驅體,取決於X1
及X2
採取的化學結構,可分類成:1)聚醯胺酸(X1
及X2
為氫)、2)聚醯胺酸酯(X1
及X2
之至少一部分為烷基)、3)4)聚醯胺酸矽酯(X1
及X2
之至少一部分為烷矽基)。並且,本發明之聚醯亞胺前驅體可就其分類依以下之製造方法輕易地製造。惟本發明之聚醯亞胺前驅體之製造方法不限於以下之製造方法。
1)聚醯胺酸 本發明之聚醯亞胺前驅體,可藉由於溶劑中使作為四羧酸成分之四羧酸二酐、與二胺成分,以略等莫耳,較佳為二胺成分相對於四羧酸成分之莫耳比[二胺成分之莫耳數/四羧酸成分之莫耳數]為0.90~1.10,更佳為0.95~1.05之比例,於例如120℃以下之較低溫於抑制醯亞胺化之狀態進行反應,以聚醯亞胺前驅體溶液組成物的形式理想地獲得。
並不限定,更具體而言,可藉由於有機溶劑溶解二胺,並於此溶液中於攪拌狀態緩慢添加四羧酸二酐,於0~120℃,較佳為5~80℃之範圍攪拌1~72小時而獲得聚醯亞胺前驅體。於80℃以上反應時,分子量會依存於聚合時之溫度歷程而變動且因熱而進行醯亞胺化,故可能無法穩定製造聚醯亞胺前驅體。上述製造方法中之二胺與四羧酸二酐之添加順序,容易提高聚醯亞胺前驅體之分子量,故較理想。又,上述製造方法中之二胺與四羧酸二酐之添加順序也可顛倒,從析出物減少之觀點,為較理想。
又,四羧酸成分與二胺成分之莫耳比為二胺成分過量時,視需要,可添加大致相當於二胺成分之過量莫耳數之量的羧酸衍生物,並使四羧酸成分與二胺成分之莫耳比接近大致的當量。在此作為羧酸衍生物,宜為實質上不使聚醯亞胺前驅體溶液之黏度增加,即實質上不涉及分子鏈延長之四羧酸、或作為末端停止劑之三羧酸及其酐、二羧酸及其酐等較理想。
2)聚醯胺酸酯 使四羧酸二酐與任意之醇反應,獲得二酯二羧酸後,與氯化試藥(亞硫醯氯、草醯氯等)反應,獲得二酯二羧醯氯。將此二酯二羧醯氯與二胺於-20~120℃,較佳為-5~80℃之範圍攪拌1~72小時,獲得聚醯亞胺前驅體。於80℃以上反應時,分子量會依存於聚合時之溫度歷程而變動且因熱而進行醯亞胺化,可能無法穩定製造聚醯亞胺前驅體。又,將二酯二羧酸與二胺使用磷系縮合劑、碳二醯亞胺縮合劑等進行脱水縮合,也能簡便地獲得聚醯亞胺前驅體。
以此方法獲得之聚醯亞胺前驅體為安定,故也可加入水或醇等溶劑進行再沉澱等精製。
3)聚醯胺酸矽酯(間接法) 預先使二胺與矽基化劑反應,獲得經矽基化之二胺。視需要,利用蒸餾等進行經矽基化之二胺之精製。並於已脱水之溶劑中使已矽基化之二胺先溶解,並邊攪拌邊添加四羧酸二酐,於0~120℃,較佳為5~80℃之範圍進行1~72小時攪拌,可獲得聚醯亞胺前驅體。於80℃以上反應時,分子量會依存於聚合時之溫度歷程而變動且因熱而進行醯亞胺化,可能無法穩定製造聚醯亞胺前驅體。
在此使用之矽基化劑,使用不含氯之矽基化劑則不須將已矽基化之二胺精製,為較理想。不含氯原子之矽基化劑,例如N,O-雙(三甲基矽基)三氟乙醯胺、N,O-雙(三甲基矽基)乙醯胺、六甲基二矽氮烷。不含氟原子,為低成本之觀點,N,O-雙(三甲基矽基)乙醯胺、六甲基二矽氮烷尤佳。
又,二胺之矽基化反應中,為了促進反應,可使用吡啶、哌啶、三乙胺等胺系觸媒。此觸媒可直接使用於作為聚醯亞胺前驅體之聚合觸媒。
4)聚醯胺酸矽酯(直接法) 將1)之方法獲得之聚醯胺酸溶液與矽基化劑混合,於0~120℃,較佳為5~80℃之範圍攪拌1~72小時,可獲得聚醯亞胺前驅體。於80℃以上使其反應時,分子量會依存於聚合時之溫度歷程而變動且因熱而進行醯亞胺化,可能無法穩定製造聚醯亞胺前驅體。
在此使用之矽基化劑,使用不含氯之矽基化劑,則無須將經矽基化之聚醯胺酸、或獲得之聚醯亞胺精製,較理想。作為不含氯原子之矽基化劑,可列舉N,O-雙(三甲基矽基)三氟乙醯胺、N,O-雙(三甲基矽基)乙醯胺、六甲基二矽氮烷。不含氟原子,為低成本之觀點,N,O-雙(三甲基矽基)乙醯胺、六甲基二矽氮烷尤佳。
前述製造方法均可於有機溶劑中理想地進行,其結果可輕易獲得含有聚醯亞胺前驅體之溶液或溶液組成物。
製備聚醯亞胺前驅體時使用之溶劑,例如N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮、二甲基亞碸等非質子性溶劑較理想,尤其N,N-二甲基乙醯胺較佳,但只要原料單體成分與生成之聚醯亞胺前驅體能溶解即可,何種種類之溶劑都能無問題地使用,其結構不特別限定。作為溶劑,採用N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯烷酮等醯胺溶劑、γ-丁內酯、γ-戊內酯、δ-戊內酯、γ-己內酯、ε-己內酯、α-甲基-γ-丁內酯等環狀酯溶劑、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯等碳酸酯溶劑、三乙二醇等二醇系溶劑、間甲酚、對甲酚、3-氯苯酚、4-氯苯酚等苯酚系溶劑、苯乙酮、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮、環丁碸、二甲基亞碸等較理想。再者,其他一般的有機溶劑,亦即苯酚、鄰甲酚、乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸異丁酯、丙二醇甲基乙酸酯、乙基賽珞蘇、丁基賽珞蘇、2-甲基賽珞蘇乙酸酯、乙基賽珞蘇乙酸酯、丁基賽珞蘇乙酸酯、四氫呋喃、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、二丁醚、二乙二醇二甲醚、甲基異丁基酮、二異丁基酮、環戊酮、環己酮、甲乙酮、丙酮、丁醇、乙醇、二甲苯、甲苯、氯苯、萜烯、礦精、石油腦系溶劑等也可使用。又,溶劑也可組合多種使用。
本發明中,聚醯亞胺前驅體之對數黏度不特別限定,於30℃之濃度0.5g/dL之N,N-二甲基乙醯胺溶液中之對數黏度為0.2dL/g以上,更佳為0.3dL/g以上,尤佳為0.4dL/g以上較佳。對數黏度為0.2dL/g以上時,聚醯亞胺前驅體之分子量高,獲得之聚醯亞胺之機械強度、耐熱性優異。
本發明之聚醯亞胺前驅體組成物含有聚醯亞胺前驅體與咪唑系化合物,可於依前述製造方法獲得之聚醯亞胺前驅體溶液或溶液組成物中加入咪唑系化合物以製備。又,視需要也可去除或加入溶劑,也可添加咪唑系化合物以外的所望成分。又,也可於溶劑中加入四羧酸成分(四羧酸二酐等)與二胺成分與咪唑系化合物,於咪唑系化合物存在下使四羧酸成分與二胺成分反應,而獲得本發明之聚醯亞胺前驅體組成物(含有聚醯亞胺前驅體與咪唑系化合物之溶液組成物)。
本發明使用之咪唑系化合物,只要有咪唑骨架即可,無特殊限定。可藉由添加咪唑系化合物,獲得透明性更高、線熱膨脹係數低的聚醯亞胺。
本發明使用之咪唑系化合物不特別限定,可以列舉1,2-二甲基咪唑、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、咪唑、苯并咪唑等。咪唑系化合物可單獨使用1種也可組合使用多種。
本發明中,聚醯亞胺前驅體組成物之咪唑系化合物之含量,相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳未達4莫耳。咪唑系化合物之含量若相對聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳成為4莫耳以上,聚醯亞胺前驅體組成物之保存安定性會變差。咪唑系化合物之含量宜相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳為0.05莫耳以上較佳,又,宜相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳為2莫耳以下較佳。又,在此,聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳對應於四羧酸成分1莫耳。
本發明之聚醯亞胺前驅體組成物通常含有溶劑。本發明之聚醯亞胺前驅體組成物使用之溶劑,只要聚醯亞胺前驅體能夠溶解即無問題,其結構無特別限定。作為溶劑,使用N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮等醯胺溶劑、γ-丁內酯、γ-戊內酯、δ-戊內酯、γ-己內酯、ε-己內酯、α-甲基-γ-丁內酯等環狀酯溶劑、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯等碳酸酯溶劑、三乙二醇等二醇系溶劑、間甲酚、對甲酚、3-氯苯酚、4-氯苯酚等苯酚系溶劑、苯乙酮、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮、環丁碸、二甲基亞碸等較理想。再者,也可使用其他一般的有機溶劑,亦即苯酚、鄰甲酚、乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸異丁酯、丙二醇甲基乙酸酯、乙基賽珞蘇、丁基賽珞蘇、2-甲基賽珞蘇乙酸酯、乙基賽珞蘇乙酸酯、丁基賽珞蘇乙酸酯、四氫呋喃、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、二丁醚、二乙二醇二甲醚、甲基異丁基酮、二異丁基酮、環戊酮、環己酮、甲乙酮、丙酮、丁醇、乙醇、二甲苯、甲苯、氯苯、萜烯、礦精、石油腦系溶劑等。又,也可將此等組合多種使用。又,聚醯亞胺前驅體組成物之溶劑,可直接使用在製備聚醯亞胺前驅體時使用的溶劑。
本發明中,四羧酸成分與二胺成分之合計量,相對於溶劑與四羧酸成分與二胺成分之合計量,為5質量%以上,較佳為10質量%以上,更佳為15質量%以上的比例較理想。又,通常四羧酸成分與二胺成分之合計量,相對於溶劑與四羧酸成分與二胺成分之合計量宜為60質量%以下,較佳為50質量%以下較理想。此濃度大致接近起因於聚醯亞胺前驅體之固體成分濃度,若此濃度太低,當例如製造聚醯亞胺膜時獲得之聚醯亞胺膜的膜厚有時會變得難控制。
本發明中,聚醯亞胺前驅體之清漆之黏度(旋轉黏度)不特別限定,使用E型旋轉黏度計,於溫度25℃、剪切速度20sec-1
測定之旋轉黏度為0.01~1000Pa・sec較理想,0.1~100Pa・sec更理想。又,視需要,也可賦予觸變性。上述範圍之黏度,於進行塗覆或製膜時,容易操作,又,眼孔(eye hole)受抑制,勻塗性優異,可獲得良好之被覆膜。
本發明之聚醯亞胺前驅體之清漆,視需要,可添加化學醯亞胺化劑(乙酸酐等酸酐、或吡啶、異喹啉等胺化合物)、抗氧化劑、填料(二氧化矽等無機粒子等)、染料、顏料、矽烷偶聯劑等偶聯劑、底塗劑、阻燃材、消泡劑、塗平劑、流變性控制劑(流動輔助劑)、剝離劑等。
本發明之聚醯亞胺可藉由將如前述本發明之聚醯亞胺前驅體組成物予以醯亞胺化(亦即,將聚醯亞胺前驅體進行脱水閉環反應)而得。醯亞胺化的方法不特別限定,可理想地使用公知之熱醯亞胺化、或化學醯亞胺化方法。獲得之聚醯亞胺之形態,可列舉膜、聚醯亞胺膜與其他基材之疊層體、塗覆膜、粉末、珠粒、成型體、發泡體及清漆等較理想。
本發明中,宜將聚醯亞胺前驅體組成物於最高加熱溫度超過350℃進行加熱處理而將聚醯亞胺前驅體予以醯亞胺化較佳。用以醯亞胺化之加熱處理之最高加熱溫度宜超過380℃更佳,超過400℃尤佳。藉由使用以醯亞胺化之加熱處理之最高加熱溫度設為超過350℃之溫度,更佳為超過380℃之溫度,尤佳為超過400℃之溫度,獲得之聚醯亞胺之機械特性提高。加熱處理之最高加熱溫度之上限不特別限定,通常宜為500℃以下較佳。
例如:將本發明之聚醯亞胺前驅體組成物流延・塗佈在基材上,將此基材上的聚醯亞胺前驅體組成物以最高加熱溫度超過350℃,更佳為超過380℃,尤佳為超過400℃的溫度進行加熱處理而將聚醯亞胺前驅體予以醯亞胺化,可理想地製造聚醯亞胺。又,加熱曲線不特別限定,可適當選擇,但考量生產性,加熱處理的時間宜短較佳。
又,將本發明之聚醯亞胺前驅體組成物流延・塗佈在基材上,較佳為於180℃以下的溫度範圍進行乾燥,在基材上形成聚醯亞胺前驅體組成物的膜,並將獲得之聚醯亞胺前驅體組成物的膜從基材上剝離,於固定此膜的端部的狀態,於最高加熱溫度超過350℃,更佳為超過380℃,尤佳為超過400℃的溫度進行加熱處理,以將聚醯亞胺前驅體予以醯亞胺化,也能理想地製造聚醯亞胺。
更具體的本發明之聚醯亞胺(聚醯亞胺膜/基材疊層體、或聚醯亞胺膜)之製造方法的一例將於後述。
由本發明之聚醯亞胺前驅體組成物獲得之聚醯亞胺(本發明之聚醯亞胺)不特別限定,製成膜時,150℃至250℃的線熱膨脹係數能較佳為40ppm/K以下,更佳為35ppm/K以下,又更佳為30ppm/K以下,尤佳為25ppm/K以下。線熱膨脹係數若大,和金屬等導體間的線熱膨脹係數差距大,形成電路基板時有時會出現翹曲增大等不良現象。
由本發明之聚醯亞胺前驅體組成物獲得之聚醯亞胺(本發明之聚醯亞胺)不特別限定,厚度10μm的膜的全光透射率(波長380nm~780nm之平均透光率)能較佳為86%以上,更佳為87%以上,又更佳為88%以上。在顯示器用途等使用時,若全光透射率低,則須加強光源,會有耗費能量的問題等發生。
尤其使用在顯示器用途等聚醯亞胺膜透光的用途時,希望聚醯亞胺膜的透明性高較理想。由本發明之聚醯亞胺前驅體組成物獲得之聚醯亞胺(本發明之聚醯亞胺)不特別限定,厚度10μm之膜於波長400nm的透光率能較佳為75%以上,更佳為80%以上,又更佳為超過80%,再更佳為81%以上,尤佳為82%以上。
又,由本發明之聚醯亞胺前驅體組成物獲得之聚醯亞胺(本發明之聚醯亞胺)構成的膜,取決於用途,膜厚度較佳為0.1μm~250μm,更佳為1μm~150μm,又更佳為1μm~50μm,尤佳為1μm~30μm。聚醯亞胺膜使用在透光的用途時,聚醯亞胺膜若過厚,會有透光率減低之虞。
由本發明之聚醯亞胺前驅體組成物獲得之聚醯亞胺(本發明之聚醯亞胺)不特別限定,為聚醯亞胺膜之耐熱性之指標的1%重量減少溫度能較佳為470℃以上,更佳為480℃以上,又更佳為485℃以上,尤佳為490℃以上。當於聚醯亞胺上形成電晶體等在聚醯亞胺上形成氣體阻隔膜等的情形,若耐熱性低,有時在聚醯亞胺與阻隔膜之間會引起伴隨聚醯亞胺分解的散逸氣體造成的膨起。
由本發明之聚醯亞胺前驅體組成物獲得之聚醯亞胺,亦即本發明之聚醯亞胺,有高透明性、彎折耐性、高耐熱性等優良特性且有極低線熱膨脹係數,所以在顯示器用透明基板、觸控面板用透明基板、或太陽能電池用基板的用途可理想地使用。
以下就使用本發明之聚醯亞胺前驅體組成物之聚醯亞胺膜/基材疊層體、或聚醯亞胺膜之製造方法之一例敘述。惟不限於以下方法。
將本發明之聚醯亞胺前驅體組成物(清漆)流延於例如於陶瓷(玻璃、矽、氧化鋁)、金屬(銅、鋁、不銹鋼)、耐熱塑膠膜(聚醯亞胺)等基材,並於真空中,氮等鈍性氣體中,或空氣中使用熱風或紅外線於20~180℃,較佳為20~150℃之溫度範圍進行乾燥。其次,將獲得之聚醯亞胺前驅體膜於基材上、或將聚醯亞胺前驅體膜從基材上剝離,於固定此膜之端部的狀態,於真空中,氮氣等鈍性氣體中,或空氣中,使用熱風或紅外線於約200~500℃,更佳為於最高加熱溫度超過350℃,更佳為超過380℃,尤佳為超過400℃的溫度進行加熱醯亞胺化,可製造聚醯亞胺膜/基材疊層體、或聚醯亞胺膜。又,為了防止獲得之聚醯亞胺膜氧化劣化,加熱醯亞胺化於真空中,或鈍性氣體中進行較理想。在此聚醯亞胺膜(聚醯亞胺膜/基材疊層體時,為聚醯亞胺膜層) 之厚度,為了以後步驟之運送性,較佳為1~250μm,更佳為1~150μm。
又,聚醯亞胺前驅體之醯亞胺化反應,也可將如前述加熱處理所為之加熱醯亞胺化,替換為利用將聚醯亞胺前驅體於吡啶或三乙胺等3級胺存在下浸漬於含有乙酸酐等脱水環化試藥之溶液等化學性處理進行。又,也可將該等脱水環化試藥預先投入聚醯亞胺前驅體組成物(清漆)中並攪拌,並將其在基材上流延・乾燥,以製作部分醯亞胺化之聚醯亞胺前驅體,藉由將其進一步進行如前述加熱處理,可獲得聚醯亞胺膜/基材疊層體、或聚醯亞胺膜。
以如此方式獲得之聚醯亞胺膜/基材疊層體、或聚醯亞胺膜,藉由於其單面或兩面形成導電性層,可獲得可撓性導電性基板。
可撓性導電性基板,例如可依以下方法獲得。亦即,作為第一之方法,不從聚醯亞胺膜/基材疊層體之基材剝離聚醯亞胺膜,而於其聚醯亞胺膜表面利用濺鍍、蒸鍍、印刷等形成導電性物質(金屬或金屬氧化物、導電性有機物、導電性碳等)之導電層,並製造導電性層/聚醯亞胺膜/基材之導電性疊層體。之後視需要從基材剝離導電性層/聚醯亞胺膜疊層體,可獲得由導電性層/聚醯亞胺膜疊層體構成之透明且可撓性的導電性基板。
作為第二之方法,可從聚醯亞胺膜/基材疊層體之基材將聚醯亞胺膜剝離,獲得聚醯亞胺膜,並於此聚醯亞胺膜表面以和第一方法同樣地形成導電性物質(金屬或金屬氧化物、導電性有機物、導電性碳等)之導電層,獲得由導電性層/聚醯亞胺膜疊層體、或導電性層/聚醯亞胺膜疊層體/導電性層構成之透明且可撓性之導電性基板。
又,第一、第二之方法中,視需要在聚醯亞胺膜表面形成導電層之前,也可利用濺鍍、蒸鍍或凝膠-溶膠法等形成水蒸氣、氧等氣體阻隔層、光調整層等無機層。
又,導電層可利用光微影法或各種印刷法、噴墨法等方法適當地形成電路。
本發明之基板,係於由本發明之聚醯亞胺構成之聚醯亞胺膜之表面視需要介隔氣體阻隔層或無機層而具有導電層之電路者。此基板為可撓性,且高透明性、彎折性、耐熱性優良,且於直到高溫有極低線熱膨脹係數或兼具優良的耐溶劑性,所以容易形成微細電路。因此此基板可理想地作為顯示器用、觸控面板用、或太陽能電池用之基板。
亦即,可理想地於此基板利用蒸鍍、各種印刷法、或噴墨法等進一步形成電晶體(無機電晶體、有機電晶體)並製造可撓性薄膜電晶體,並且作為顯示裝置用液晶元件、EL元件、光電元件。 【實施例】
以下依實施例及比較例對於本發明更進一步説明。又本發明不限於以下實施例。
以下各例之評價依以下方法進行。
<聚醯亞胺前驅體溶液(清漆)之評價> [保存安定性] 於23℃保存清漆,於3日後若為有流動性的均勻狀態則評為○、 3日後為白濁、或凝膠化則評為×。
<聚醯亞胺膜之評價> [400nm透光率、全光透射率] 使用紫外可見分光光度計/V-650DS(日本分光製),測定膜厚約10μm之聚醯亞胺膜於400nm之透光率與全光透射率(於380nm~780nm之平均透過率)。將測得之400nm之透光率、全光透射率令反射率為10%,使用Lambert-Beer law法則,計算厚10μm時於400nm之透光率、全光透射率。算式如下。
Log10
((T1
+10)/100)=10/L×(Log10
((T1
’+10)/100)) Log10
((T2
+10)/100)=10/L×(Log10
((T2
’+10)/100)) T1
:令反射率為10%時厚10μm之聚醯亞胺膜於400nm之透光率(%) T1
’:測得之400nm之透光率(%) T2
:令反射率為10%時厚10μm之聚醯亞胺膜之全光透射率(%) T2
’:測得之全光透射率(%) L:測得之聚醯亞胺膜之膜厚(μm)
[彈性係數、斷裂點伸長度] 將膜厚約10μm之聚醯亞胺膜衝壓成IEC450規格之啞鈴形狀,當作試驗片,使用ORIENTEC公司製TENSILON,以夾頭間長30mm、拉伸速度2mm/min,測定起始彈性係數、斷裂點伸長度。
[線熱膨脹係數(CTE)] 將膜厚約10μm之聚醯亞胺膜切成寬4mm的條狀,當作試驗片,並使用TMA/SS6100(SII TECHNOLOGY(股)公司製),以夾頭間長15mm、負荷2g、升溫速度20℃/min,升溫至500℃。從獲得之TMA曲線,求取150℃至250℃之線膨脹係數。
[1%重量減少溫度] 以膜厚10μm之聚醯亞胺膜當作試驗片,使用TA INSTRUMENT公司製熱量計測定裝置(Q5000IR),於氮氣氣流中,以升溫速度10℃/min從25℃升溫至600℃。從獲得之重量曲線求取1%重量減少溫度。
以下各例使用之原材料之簡稱、純度等如下。
[二胺成分] DABAN:4,4’-二胺基苯醯替苯胺[純度:99.90%(GC分析)] PPD:對苯二胺[純度:99.9%(GC分析)] BAPB:4,4’-雙(4-胺基苯氧基)聯苯[純度:99.93%(HPLC分析)] [四羧酸成分] DNDAxx:(4arH,8acH)-十氫-1t,4t:5c,8c-二甲橋萘-2t,3t,6c,7c-四羧酸二酐[就DNDAxx而言之純度:99.2%(GC分析)]
[咪唑・咪唑啉化合物] 1,2-二甲基咪唑 1- 甲基咪唑 2-甲基咪唑 2-苯基咪唑 咪唑 苯并咪唑 2- 乙基-2-咪唑啉
[溶劑] NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮 DMAc:N,N-二甲基乙醯胺
表1-1記載實施例、比較例使用之四羧酸成分、表1-2記載實施例、比較例使用之二胺成分、表1-3記載實施例、比較例使用之咪唑・咪唑啉化合物之結構式。
【表1-1】
【表1-2】
【表1-3】
[合成例1] 於經氮氣取代之反應容器中加入DABAN 11.36g(0.050莫耳)與PPD 5.41g(0.050莫耳);加入N-甲基-2-吡咯烷酮187.99g,此量係使進料單體總質量(二胺成分與羧酸成分之總和)成為20質量%之量,於室溫攪拌1小時。於此溶液中將DNDAxx 30.23g(0.100莫耳)緩慢加入。於室溫攪拌12小時,獲得均勻且黏稠的聚醯亞胺前驅體溶液(清漆A)。
[合成例2] 於經氮氣取代之反應容器中加入DABAN 11.36g(0.050莫耳)與PPD 5.41g(0.050莫耳);加入N,N-二甲基乙醯胺187.99g,此量係使進料單體總質量(二胺成分與羧酸成分之總和)成為20質量%之量,於室溫攪拌1小時。於此溶液中將DNDAxx 30.23g(0.100莫耳)緩慢加入。於室溫攪拌12小時,獲得均勻且黏稠的聚醯亞胺前驅體溶液(清漆B)。
[合成例3] 於經氮氣取代之反應容器中加入DABAN 6.82g(0.030莫耳)與PPD 4.33g(0.040莫耳)與BAPB 11.05g(0.030莫耳);加入N-甲基-2-吡咯烷酮209.70g,此量係使進料單體總質量(二胺成分與羧酸成分之總和)成為20質量%之量,於室溫攪拌1小時。於此溶液中將DNDAxx 30.23g(0.100莫耳)緩慢加入。於室溫攪拌12小時,獲得均勻且黏稠的聚醯亞胺前驅體溶液(清漆C)。
[合成例4] 於經氮氣取代之反應容器中加入DABAN 15.91g(0.070莫耳)與BAPB 11.05g(0.030莫耳);添加N-甲基-2-吡咯烷酮228.76g,此量係使進料單體總質量(二胺成分與羧酸成分之總和)成為20質量%之量,於室溫攪拌1小時。於此溶液中將DNDAxx 30.23g(0.100莫耳)緩慢加入。於室溫攪拌12小時,獲額均勻且黏稠的聚醯亞胺前驅體溶液(清漆D)。
[合成例5] 於經氮氣取代之反應容器中加入DABAN 9.09g(0.040莫耳)與PPD 4.33g(0.040莫耳)與BAPB 7.37g(0.020莫耳);加入N-甲基-2-吡咯烷酮204.06g,此量係使進料單體總質量(二胺成分與羧酸成分之總和)成為20質量%之量,於室溫攪拌1小時。於此溶液中將DNDAxx 30.23g(0.100莫耳)緩慢加入。於室溫攪拌12小時,獲得均勻且黏稠的聚醯亞胺前驅體溶液(清漆E)。
[實施例1] 將1,2-二甲基咪唑 0.10g(1.0毫莫耳)與N-甲基-2-吡咯烷酮 0.10g加到反應容器中,獲得均勻的溶液。於此溶液中加入合成例1獲得之清漆A 23.50g(相對於清漆A中之聚醯亞胺前驅體之重複單元之分子量,為10毫莫耳),於室溫攪拌3小時,獲得均勻且黏稠的聚醯亞胺前驅體溶液。若從進料量計算,相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳,1,2-二甲基咪唑之莫耳數為0.1當量。
將經PTFE製濾膜過濾的聚醯亞胺前驅體溶液塗佈在玻璃基板,於氮氣環境下(氧濃度200ppm以下),直接在玻璃基板上從室溫加熱到440℃而進行熱醯亞胺化,獲得無色透明的聚醯亞胺膜/玻璃疊層體。其次將獲得之聚醯亞胺膜/玻璃疊層體浸於水後剝離並乾燥,獲得膜厚約10μm之聚醯亞胺膜。
此聚醯亞胺膜之特性的測定結果示於表2-1。
[實施例2] 將1,2-二甲基咪唑 0.38g(4.0毫莫耳)與N-甲基-2-吡咯烷酮 0.38g加到反應容器中,獲得均勻的溶液。於此溶液中合成例1加入獲得之清漆A 23.50g(相對於清漆A中之聚醯亞胺前驅體之重複單元之分子量,為10毫莫耳),於室溫攪拌3小時,獲得均勻且黏稠的聚醯亞胺前驅體溶液。若從進料量計算,相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳,1,2-二甲基咪唑之莫耳數為0.4當量。
將經PTFE製濾膜過濾的聚醯亞胺前驅體溶液塗佈在玻璃基板,於氮氣環境下(氧濃度200ppm以下),直接在玻璃基板上從室溫加熱到440℃而進行熱醯亞胺化,獲得無色透明的聚醯亞胺膜/玻璃疊層體。其次將獲得之聚醯亞胺膜/玻璃疊層體浸於水後剝離並乾燥,獲得膜厚約10μm之聚醯亞胺膜。
此聚醯亞胺膜之特性的測定結果示於表2-1。
[實施例3] 將1,2-二甲基咪唑 0.96g(10.0毫莫耳)與N-甲基-2-吡咯烷酮 0.48g加到反應容器,獲得均勻的溶液。於此溶液中加入合成例1獲得之清漆A 23.50g(相對於清漆A中之聚醯亞胺前驅體之重複單元之分子量,為10毫莫耳),於室溫攪拌3小時,獲得均勻且黏稠的聚醯亞胺前驅體溶液。若從進料量計算,相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳,1,2-二甲基咪唑之莫耳數為1.0當量。
將經PTFE製濾膜過濾的聚醯亞胺前驅體溶液塗佈在玻璃基板,於氮氣環境下(氧濃度200ppm以下),直接在玻璃基板上從室溫加熱到440℃而進行熱醯亞胺化,獲得無色透明的聚醯亞胺膜/玻璃疊層體。其次將獲得之聚醯亞胺膜/玻璃疊層體浸於水後剝離並乾燥,獲得膜厚約10μm之聚醯亞胺膜。
此聚醯亞胺膜之特性的測定結果示於表2-1。
[實施例4] 將1,2-二甲基咪唑 1.92g(20.0毫莫耳)與N-甲基-2-吡咯烷酮 0.48g加到反應容器,獲得均勻的溶液。於此溶液中加入合成例1獲得之清漆A 23.50g(相對於清漆A中之聚醯亞胺前驅體之重複單元之分子量,為10毫莫耳),於室溫攪拌3小時,獲得均勻且黏稠的聚醯亞胺前驅體溶液。若從進料量計算,相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳,1,2-二甲基咪唑之莫耳數為2.0當量。
將經PTFE製濾膜過濾的聚醯亞胺前驅體溶液塗佈在玻璃基板,於氮氣環境下(氧濃度200ppm以下),直接在玻璃基板上從室溫加熱到440℃而進行熱醯亞胺化,獲得無色透明的聚醯亞胺膜/玻璃疊層體。其次將獲得之聚醯亞胺膜/玻璃疊層體浸於水後剝離並乾燥,獲得膜厚約10μm之聚醯亞胺膜。
此聚醯亞胺膜之特性的測定結果示於表2-1。
[比較例1] 將經PTFE製濾膜過濾的合成例1獲得之清漆A塗佈在玻璃基板,於氮氣環境下(氧濃度200ppm以下),直接在玻璃基板上從室溫加熱到440℃而進行熱醯亞胺化,獲得無色透明的聚醯亞胺膜/玻璃疊層體。其次將獲得之聚醯亞胺膜/玻璃疊層體浸於水後剝離並乾燥,獲得膜厚約10μm之聚醯亞胺膜。
此聚醯亞胺膜之特性的測定結果示於表2-1。
[實施例5] 將1,2-二甲基咪唑 0.10g(1.0毫莫耳)與N,N-二甲基乙醯胺 0.10g加到反應容器中,獲得均勻的溶液。於此溶液中加入合成例2獲得之清漆B 23.50g(相對於清漆B中之聚醯亞胺前驅體之重複單元之分子量,為10毫莫耳),於室溫攪拌3小時,獲得均勻且黏稠的聚醯亞胺前驅體溶液。若從進料量計算,相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳,1,2-二甲基咪唑之莫耳數為0.1當量。
將經PTFE製濾膜過濾的聚醯亞胺前驅體溶液塗佈在玻璃基板,於氮氣環境下(氧濃度200ppm以下),直接在玻璃基板上從室溫加熱到440℃而進行熱醯亞胺化,獲得無色透明的聚醯亞胺膜/玻璃疊層體。其次將獲得之聚醯亞胺膜/玻璃疊層體浸於水後剝離並乾燥,獲得膜厚約10μm之聚醯亞胺膜。
此聚醯亞胺膜之特性的測定結果示於表2-1。
[實施例6] 將1,2-二甲基咪唑 0.38g(4.0毫莫耳)與N,N-二甲基乙醯胺 0.38g加到反應容器中,獲得均勻的溶液。於此溶液中加入合成例2獲得之清漆B 23.50g(相對於清漆B中之聚醯亞胺前驅體之重複單元之分子量,為10毫莫耳),於室溫攪拌3小時,獲得均勻且黏稠的聚醯亞胺前驅體溶液。若從進料量計算,相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳,1,2-二甲基咪唑之莫耳數為0.4當量。
將經PTFE製濾膜過濾的聚醯亞胺前驅體溶液塗佈在玻璃基板,於氮氣環境下(氧濃度200ppm以下),直接在玻璃基板上從室溫加熱到440℃而進行熱醯亞胺化,獲得無色透明的聚醯亞胺膜/玻璃疊層體。其次將獲得之聚醯亞胺膜/玻璃疊層體浸於水後剝離並乾燥,獲得膜厚約10μm之聚醯亞胺膜。
此聚醯亞胺膜之特性的測定結果示於表2-1。
[比較例2] 將經PTFE製濾膜過濾的合成例2獲得之清漆B塗佈在玻璃基板,於氮氣環境下(氧濃度200ppm以下),直接在玻璃基板上從室溫加熱到440℃而進行熱醯亞胺化,獲得無色透明的聚醯亞胺膜/玻璃疊層體。其次將獲得之聚醯亞胺膜/玻璃疊層體浸於水後剝離並乾燥,獲得膜厚約10μm之聚醯亞胺膜。
此聚醯亞胺膜之特性的測定結果示於表2-1。
[實施例7] 將1,2-二甲基咪唑 0.19g(2.0毫莫耳)與N-甲基-2-吡咯烷酮 0.19g加到反應容器中,獲得均勻的溶液。於此溶液中加入合成例3獲得之清漆C 26.21g(相對於清漆C中之聚醯亞胺前驅體之重複單元之分子量,為10毫莫耳),於室溫攪拌3小時,獲得均勻且黏稠的聚醯亞胺前驅體溶液。若從進料量計算,相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳,1,2-二甲基咪唑之莫耳數為0.2當量。
將經PTFE製濾膜過濾的聚醯亞胺前驅體溶液塗佈在玻璃基板,於氮氣環境下(氧濃度200ppm以下),直接在玻璃基板上從室溫加熱到440℃而進行熱醯亞胺化,獲得無色透明的聚醯亞胺膜/玻璃疊層體。其次將獲得之聚醯亞胺膜/玻璃疊層體浸於水後剝離並乾燥,獲得膜厚約10μm之聚醯亞胺膜。
此聚醯亞胺膜之特性的測定結果示於表2-1。
[比較例3] 將經PTFE製濾膜過濾的合成例3獲得之清漆C塗佈在玻璃基板,於氮氣環境下(氧濃度200ppm以下),直接在玻璃基板上從室溫加熱到440℃而進行熱醯亞胺化,獲得無色透明的聚醯亞胺膜/玻璃疊層體。其次將獲得之聚醯亞胺膜/玻璃疊層體浸於水後剝離並乾燥,獲得膜厚約10μm之聚醯亞胺膜。
此聚醯亞胺膜之特性的測定結果示於表2-1。
[實施例8] 將1,2-二甲基咪唑 0.19g(2.0毫莫耳)與N-甲基-2-吡咯烷酮 0.19g加到反應容器中,獲得均勻的溶液。於此溶液中加入合成例4獲得之清漆D 28.60g(相對於清漆D中之聚醯亞胺前驅體之重複單元之分子量,為10毫莫耳),於室溫攪拌3小時,獲得均勻且黏稠的聚醯亞胺前驅體溶液。若從進料量計算,相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳,1,2-二甲基咪唑之莫耳數為0.2當量。
將經PTFE製濾膜過濾的聚醯亞胺前驅體溶液塗佈在玻璃基板,於氮氣環境下(氧濃度200ppm以下),直接在玻璃基板上從室溫加熱到440℃而進行熱醯亞胺化,獲得無色透明的聚醯亞胺膜/玻璃疊層體。其次將獲得之聚醯亞胺膜/玻璃疊層體浸於水後剝離並乾燥,獲得膜厚約10μm之聚醯亞胺膜。
此聚醯亞胺膜之特性的測定結果示於表2-1。
[比較例4] 將經PTFE製濾膜過濾的合成例4獲得之清漆D塗佈在玻璃基板,於氮氣環境下(氧濃度200ppm以下),直接在玻璃基板上從室溫加熱到440℃而進行熱醯亞胺化,獲得無色透明的聚醯亞胺膜/玻璃疊層體。其次將獲得之聚醯亞胺膜/玻璃疊層體浸於水後剝離並乾燥,獲得膜厚約10μm之聚醯亞胺膜。
此聚醯亞胺膜之特性的測定結果示於表2-1。
[實施例9] 將1,2-二甲基咪唑 0.19g(2.0毫莫耳)與N-甲基-2-吡咯烷酮 0.19g加到反應容器中,獲得均勻的溶液。於此溶液中加入合成例5獲得之清漆E 25.51g(相對於清漆E中之聚醯亞胺前驅體之重複單元之分子量,為10毫莫耳),於室溫攪拌3小時,獲得均勻且黏稠的聚醯亞胺前驅體溶液。若從進料量計算,相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳,1,2-二甲基咪唑之莫耳數為0.2當量。
將經PTFE製濾膜過濾的聚醯亞胺前驅體溶液塗佈在玻璃基板,於氮氣環境下(氧濃度200ppm以下),直接在玻璃基板上從室溫加熱到440℃而進行熱醯亞胺化,獲得無色透明的聚醯亞胺膜/玻璃疊層體。其次將獲得之聚醯亞胺膜/玻璃疊層體浸於水後剝離並乾燥,獲得膜厚約10μm之聚醯亞胺膜。
此聚醯亞胺膜之特性的測定結果示於表2-2。
[實施例10] 將1-甲基咪唑 0.16g(2.0毫莫耳)與N-甲基-2-吡咯烷酮 0.16g加到反應容器,獲得均勻的溶液。於此溶液中加入合成例5獲得之清漆E 25.51g(相對於清漆E中之聚醯亞胺前驅體之重複單元之分子量,為10毫莫耳),於室溫攪拌3小時,獲得均勻且黏稠的聚醯亞胺前驅體溶液。若從進料量計算,相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳,1-甲基咪唑之莫耳數為0.2當量。
將經PTFE製濾膜過濾的聚醯亞胺前驅體溶液塗佈在玻璃基板,於氮氣環境下(氧濃度200ppm以下),直接在玻璃基板上從室溫加熱到440℃而進行熱醯亞胺化,獲得無色透明的聚醯亞胺膜/玻璃疊層體。其次將獲得之聚醯亞胺膜/玻璃疊層體浸於水後剝離並乾燥,獲得膜厚約10μm之聚醯亞胺膜。
此聚醯亞胺膜之特性的測定結果示於表2-2。
[實施例11] 將2-甲基咪唑 0.16g(2.0毫莫耳)與N-甲基-2-吡咯烷酮 0.16g加到反應容器,獲得均勻的溶液。於此溶液中加入合成例5獲得之清漆E 25.51g(相對於清漆E中之聚醯亞胺前驅體之重複單元之分子量,為10毫莫耳),於室溫攪拌3小時,獲得均勻且黏稠的聚醯亞胺前驅體溶液。若從進料量計算,相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳,2-甲基咪唑之莫耳數為0.2當量。
將經PTFE製濾膜過濾的聚醯亞胺前驅體溶液塗佈在玻璃基板,於氮氣環境下(氧濃度200ppm以下),直接在玻璃基板上從室溫加熱到440℃而進行熱醯亞胺化,獲得無色透明的聚醯亞胺膜/玻璃疊層體。其次將獲得之聚醯亞胺膜/玻璃疊層體浸於水後剝離並乾燥,獲得膜厚約10μm之聚醯亞胺膜。
此聚醯亞胺膜之特性的測定結果示於表2-2。
[實施例12] 將咪唑 0.14g(2.0毫莫耳)與N-甲基-2-吡咯烷酮 0.14g加到反應容器中,獲得均勻的溶液。於此溶液中加入合成例5獲得之清漆E 25.51g(相對於清漆E中之聚醯亞胺前驅體之重複單元之分子量,為10毫莫耳),於室溫攪拌3小時,獲得均勻且黏稠的聚醯亞胺前驅體溶液。若從進料量計算,相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳,咪唑之莫耳數為0.2當量。
將經PTFE製濾膜過濾的聚醯亞胺前驅體溶液塗佈在玻璃基板,於氮氣環境下(氧濃度200ppm以下),直接在玻璃基板上從室溫加熱到440℃而進行熱醯亞胺化,獲得無色透明的聚醯亞胺膜/玻璃疊層體。其次將獲得之聚醯亞胺膜/玻璃疊層體浸於水後剝離並乾燥,獲得膜厚約10μm之聚醯亞胺膜。
此聚醯亞胺膜之特性的測定結果示於表2-2。
[實施例13] 將2-苯基咪唑 0.29g(2.0毫莫耳)與N-甲基-2-吡咯烷酮 0.29g加到反應容器,獲得均勻的溶液。於此溶液中加入合成例5獲得之清漆E 25.51g(相對於清漆E中之聚醯亞胺前驅體之重複單元之分子量,為10毫莫耳),於室溫攪拌3小時,獲得均勻且黏稠的聚醯亞胺前驅體溶液。若從進料量計算,相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳,2-苯基咪唑之莫耳數為0.2當量。
將經PTFE製濾膜過濾的聚醯亞胺前驅體溶液塗佈在玻璃基板,於氮氣環境下(氧濃度200ppm以下),直接在玻璃基板上從室溫加熱到440℃而進行熱醯亞胺化,獲得無色透明的聚醯亞胺膜/玻璃疊層體。其次將獲得之聚醯亞胺膜/玻璃疊層體浸於水後剝離並乾燥,獲得膜厚約10μm之聚醯亞胺膜。
此聚醯亞胺膜之特性的測定結果示於表2-2。
[實施例14] 將苯并咪唑 0.24g(2.0毫莫耳)與N-甲基-2-吡咯烷酮 0.24g加到反應容器中,獲得均勻的溶液。於此溶液中加入合成例5獲得之清漆E 25.51g(相對於清漆E中之聚醯亞胺前驅體之重複單元之分子量,為10毫莫耳),於室溫攪拌3小時,獲得均勻且黏稠的聚醯亞胺前驅體溶液。若從進料量計算,相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳,苯并咪唑之莫耳數為0.2當量。
將經PTFE製濾膜過濾的聚醯亞胺前驅體溶液塗佈在玻璃基板,於氮氣環境下(氧濃度200ppm以下),直接在玻璃基板上從室溫加熱到440℃而進行熱醯亞胺化,獲得無色透明的聚醯亞胺膜/玻璃疊層體。其次將獲得之聚醯亞胺膜/玻璃疊層體浸於水後剝離並乾燥,獲得膜厚約10μm之聚醯亞胺膜。
此聚醯亞胺膜之特性的測定結果示於表2-2。
[比較例5] 將經PTFE製濾膜過濾的合成例5獲得之清漆E塗佈在玻璃基板,於氮氣環境下(氧濃度200ppm以下),直接在玻璃基板上從室溫加熱到440℃而進行熱醯亞胺化,獲得無色透明的聚醯亞胺膜/玻璃疊層體。其次將獲得之聚醯亞胺膜/玻璃疊層體浸於水後剝離並乾燥,獲得膜厚約10μm之聚醯亞胺膜。
此聚醯亞胺膜之特性的測定結果示於表2-2。
[比較例6] 將2-乙基-2-咪唑啉 0.10g(1.0毫莫耳)與N-甲基-2-吡咯烷酮 0.90g加到反應容器,獲得均勻的溶液。於此溶液中加入合成例5獲得之清漆E 25.51g(相對於清漆E中之聚醯亞胺前驅體之重複單元之分子量,為10毫莫耳),則清漆凝膠化。即使維持在室溫攪拌3小時,仍未獲得均勻的聚醯亞胺前驅體溶液。若從進料量計算,相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳,2-乙基-2-咪唑啉之莫耳數為0.1當量。
[比較例7] 將2-乙基-2-咪唑啉 0.20g(2.0毫莫耳)與N-甲基-2-吡咯烷酮 1.80g加到反應容器中,獲得均勻的溶液。於此溶液中加入合成例5獲得之清漆E 25.51g(相對於清漆E中之聚醯亞胺前驅體之重複單元之分子量,為10毫莫耳),則清漆凝膠化。即使維持在室溫攪拌3小時,仍未獲得均勻的聚醯亞胺前驅體溶液。若從進料量計算,相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳,2-乙基-2-咪唑啉之莫耳數為0.2當量。
[比較例8] 將1,2-二甲基咪唑 3.85g(40.0毫莫耳)與N-甲基-2-吡咯烷酮 0.50g加到反應容器中,獲得均勻的溶液。於此溶液中加入合成例5獲得之清漆E 25.51g(相對於清漆E中之聚醯亞胺前驅體之重複單元之分子量,為10毫莫耳),於室溫攪拌3小時,獲得均勻且黏稠的聚醯亞胺前驅體溶液。若從進料量計算,相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳,1,2-二甲基咪唑之莫耳數為4.0當量。若將獲得之聚醯亞胺前驅體溶液保存在23℃,在直到第3日,聚醯亞胺前驅體溶液凝膠化。
【表2-2】
由表2-1~2-2所示結果可知:由含有咪唑系化合物之聚醯亞胺前驅體組成物獲得之聚醯亞胺,透明性較優異、線熱膨脹係數小(實施例1~4與比較例1、實施例5~6與比較例2、實施例7與比較例3、實施例8與比較例4、實施例9~14與比較例5)。又,可知:咪唑系化合物之含量相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳若未達4莫耳,保存安定性亦優良(實施例9與比較例8)。
如前述,由本發明之聚醯亞胺前驅體組成物獲得之聚醯亞胺,有優良的透光性、機械特性,而且有低線熱膨脹係數,本發明之聚醯亞胺膜可理想地作為顯示器用途等的無色透明且能形成微細電路的透明基板。 【產業利用性】
依本發明,可提供能獲得即使為同一組成之聚醯亞胺仍有更優良透明性、低線熱膨脹係數之聚醯亞胺、或有更透明性優異、低線熱膨脹係數且機械特性亦優良之聚醯亞胺之聚醯亞胺前驅體組成物(含有聚醯亞胺前驅體之溶液組成物)、及聚醯亞胺之製造方法。由此聚醯亞胺前驅體組成物獲得之聚醯亞胺,透明性高且為低線熱膨脹係數,易形成微細電路,尤其適於用在顯示器用、觸控面板用、太陽能電池用等的基板的形成。
Claims (13)
- 一種聚醯亞胺前驅體組成物,其特徵為: 包含含有下列化學式(1-1)表示之重複單元之聚醯亞胺前驅體、及咪唑系化合物; 咪唑系化合物之含量相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳為未達4莫耳; 【化1】(式中,A為有芳香族環之2價基,X1 、X2 各自獨立地為氫、碳數1~6之烷基、或碳數3~9之烷矽基)。
- 如申請專利範圍第1項之聚醯亞胺前驅體組成物,其中,該聚醯亞胺前驅體含有下列化學式(1-2)表示之重複單元; 【化2】(式中,A為有芳香族環之2價基,X1 、X2 各自獨立地為氫、碳數1~6之烷基、或碳數3~9之烷矽基)。
- 如申請專利範圍第1或2項之聚醯亞胺前驅體組成物,其中,該化學式(1-1)或該化學式(1-2)中之A為下列化學式(1-A)表示之基; 【化3】(式中,m表示0~3之整數、n表示0~3之整數,m、n各自獨立;Y1 、Y2 、Y3 各自獨立地表示選自於由氫原子、甲基、三氟甲基構成之群組中之1種,Q、R各自獨立地表示直接鍵結、或選自於由式:-NHCO-、-CONH-、-COO-、-OCO-表示之基構成之群組中之1種)。
- 如申請專利範圍第1或2項之聚醯亞胺前驅體組成物,其中,由此聚醯亞胺前驅體組成物獲得之聚醯亞胺,厚度10μm之膜於波長400nm之透光率為75%以上。
- 如申請專利範圍第1或2項之聚醯亞胺前驅體組成物,其中,該咪唑系化合物之含量相對於聚醯亞胺前驅體之重複單元1莫耳為0.05莫耳以上2莫耳以下。
- 如申請專利範圍第1或2項之聚醯亞胺前驅體組成物,其中,該咪唑系化合物為1,2-二甲基咪唑、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、咪唑、或苯并咪唑中之任一者。
- 一種聚醯亞胺之製造方法,其特徵為:係將如申請專利範圍第1至6項中任一項之聚醯亞胺前驅體組成物於最高加熱溫度超過350℃進行加熱處理,而將聚醯亞胺前驅體予以醯亞胺化。
- 如申請專利範圍第7項之聚醯亞胺之製造方法,包括以下步驟: 將如申請專利範圍第1至6項中任一項之聚醯亞胺前驅體組成物塗佈在基材上; 將基材上之聚醯亞胺前驅體組成物於最高加熱溫度超過350℃進行加熱處理而將聚醯亞胺前驅體予以醯亞胺化。
- 如申請專利範圍第7或8項之聚醯亞胺之製造方法,其中,該加熱處理之最高加熱溫度超過400℃。
- 一種聚醯亞胺,係利用如申請專利範圍第7至9項中任一項之聚醯亞胺之製造方法製造。
- 如申請專利範圍第10項之聚醯亞胺,其中,厚度10μm之膜於波長400nm之透光率為75%以上。
- 一種聚醯亞胺膜,係利用如申請專利範圍第7至9項中任一項之聚醯亞胺之製造方法製造。
- 一種顯示器用、觸控面板用、或太陽能電池用之基板,其特徵為含有如申請專利範圍第10或11項之聚醯亞胺、或如申請專利範圍第12項之聚醯亞胺膜。
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