JP7355010B2 - ゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材、ゼオライト含有ポリイミド樹脂前駆体組成物、フィルム、及び電子デバイス - Google Patents
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Description
[1] 構造単位 Composite Building Unit(CBU)としてd6r及びmtwのいずれかを少なくとも含むゼオライトと、ポリイミド樹脂と、を含有し、電子材料デバイス用である、ゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材。
[2] ゼオライトと、ポリイミド樹脂と、を含有するゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材であって、
0℃以上前記ポリイミド樹脂のガラス転移温度以下における平均熱膨張係数が50ppm/K未満であり、
リタデーション値が150nm以下であり、かつ、
ヘイズ率が5%以下である、ゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材。
[3] 構造単位 Composite Building Unit(CBU)としてd6r及びmtwのいずれかを少なくとも含むゼオライトと、ポリイミド樹脂と、を含有し、透明である、ゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材。
[4] 前記ゼオライトが、AEI、AFT、AFX、CHA、ERI、KFI、SAT、SAV、SFW、及びTSC構造のいずれかを有する、[1]~[3]のいずれかに記載のゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材。
[5] 25℃における弾性率が4.5GPa以上である、[1]~[4]のいずれかに記載のゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材。
[6] ゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材に対し、前記ゼオライトが、1質量%以上80質量%以下含まれる、[1]~[5]のいずれかに記載のゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材。
[7] 前記ポリイミド樹脂が、核水素化された芳香族化合物を有するポリイミド樹脂である、[1]~[6]のいずれかに記載のゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材。
[8] 構造単位 Composite Building Unit(CBU)としてd6r及びmtwのいずれかを少なくとも含むゼオライトと、ポリイミド樹脂前駆体と、を含有する、ゼオライト含有ポリイミド樹脂前駆体組成物。
[9] [8]に記載の組成物の硬化物である、ゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材。[10] [1]~[7]、又は[9]のいずれかに記載のゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材を含有するフィルム。
[11] [1]~[7]、又は[9]のいずれかに記載のゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材を含有する電子デバイス。
[12] ゼオライトと、ポリイミド樹脂と、を含有するゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材であって、
0℃以上前記ポリイミド樹脂のガラス転移温度以下における平均熱膨張係数が50ppm/K未満であり、
25℃における弾性率が4.5GPa以上であり、かつ、
ヘイズ率が5%以下である、ゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材。
また、本発明の別の実施形態であるゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材の第2の態様は、ゼオライト含有透明ポリイミド樹脂複合材であり、構造単位 Composite Building Unit(CBU)としてd6r及びmtwのいずれかを少なくとも含むゼオライトと、ポリイミド樹脂と、を含有し、透明である、ゼオライト含有透明ポリイミド樹脂複合材である。本発明における「透明」とは、ヘイズ率が5%以下のポリイミド樹脂複合材である。
本願明細書では、ゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材を、単に「複合材」、「樹脂複合材」、及び「ポリイミド樹脂複合材」とも称する。
図1は、本発明の一実施形態に係る樹脂複合材を模式的に表す図である。以下に、樹脂複合材1について、詳細に説明する。
図1に示すように、樹脂複合材1は、ゼオライト2と、ポリイミド樹脂3と、を含有する。
<1.1 ゼオライト>
樹脂複合材に含有されるゼオライトについて説明する。なお、ゼオライトとは、ケイ素
又はアルミニウムと、酸素と、を含んで構成される、TO4ユニット(T元素とは、骨格を構成する酸素以外の元素)を基本単位としたものであり、具体的には、結晶性多孔質なアルミノケイ酸塩、結晶性多孔質なアルミノリン酸塩(ALPO)、又は結晶性多孔質なシリコアルミノリン酸塩(SAPO)が挙げられる。さらに、このTO 4ユニットが、いくつか(数個~数十個)つながった、Composite Building Unit(CBU)と呼ばれる構造単位から成り立っている。そのために、規則的なチャンネル(管状細孔)とキャビティ(空洞)を有している。
樹脂複合材中に含有されるゼオライトの含有率は、特段の制限はないが、通常、1質量%以上、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、さらに好ましくは7質量%以上、特に好ましくは10質量%以上であり、最も好ましくは15質量%以上であり、一方、通常、80質量%以下、好ましくは70質量%以下、より好ましくは50質量%以下、さらに好ましくは40質量%以下、特に好ましくは30質量%以下、最も好ましくは20質量%以下である。上述の通り、樹脂に少量のゼオライトを添加すれば、フィラーとしてシリカ等を用いた場合と比較して、得られる平均熱膨張係数を大きく低下させることができる。
ゼオライトの平均熱膨張係数は、樹脂複合材が好ましい性能を示す限りにおいて、特段の制限はないが、0ppm/K未満であり、好ましくは-2ppm/K以下であり、より好ましくは-3ppm/K以下であり、さらに好ましくは-5ppm/K以下であり、特に好ましくは-7ppm/K以下であり、最も好ましくは-10ppm/K以下であり、一方、通常、-1000ppm/K以上であり、好ましくは-900ppm/K以上であり、より好ましくは-800ppm/K以上であり、さらに好ましくは-700ppm/K以上であり、特に好ましくは-500ppm/K以上であり、最も好ましくは-300ppm/K以上である。ゼオライトの平均熱膨張係数が、上記範囲であれば、樹脂複合材は、ゼオライトの含有量が少なく、高いフレキシブル性も維持することができた上で、脆化や変形等を抑制しながら、良好な画像明瞭性、及び高い透明性を兼ね備えることができ
る。
このゼオライトの平均熱膨張係数は、60℃と220℃の熱膨張係数を測定し、その平均をもって平均熱膨張係数とする。
以下に、樹脂複合材に用いられるポリイミド樹脂について述べる。
また、ポリイミド樹脂は、核水素化(「水添」とも称する)された芳香族化合物を有するポリイミド樹脂であっても、核水素化されていない芳香族化合物を有するポリイミド樹脂であってもよいが、ゼオライトとの相溶性が良い、言い換えればゼオライトとの接着性が向上する点から、特に電子デバイスに用いる場合には、核水素化された芳香族化合物を有するポリイミド樹脂であることが好ましい。
樹脂複合材は、ゼオライト、及びポリイミド樹脂以外に、本発明の効果を著しく損なわない限り、その他の化合物を含んでもよい。例えば、後述するように、樹脂複合材を製造する際に、インクや混練物に、分散剤、表面処理剤、界面活性剤、イミド化促進剤、溶媒等を含んでもよく、これらの残留成分が樹脂複合材中に含まれていてもよい。
上述の構成により、従来にない特性を有するゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材が得られる。具体的には、本発明の別の実施形態であるゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材の第3の態様であり、ゼオライトと、核水素化された芳香族化合物を有するポリイミド樹脂と、を含有するゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材であって、0℃以上前記ポリイミド樹脂のガラス転移温度以下における該複合材の平均熱膨張係数が50ppm/K未満であり、該複合材のリタデーション値が150nm以下であり、該複合材のヘイズ率が5%以下である、ゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材、又は、第4の態様であり、ゼオライトと、ポリイミド樹脂と、を含有するゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材であって、0℃以上前記ポリイミド樹脂のガラス転移温度以下における平均熱膨張係数が50ppm/K未満であり、25℃における弾性率が4.5GPa以上であり、かつ、ヘイズ率が5%以下である、ゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材が得られる。
樹脂複合材の貯蔵弾性率は、例えば、JIS K-7244法に記載の動的粘弾性測定法により、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製動的粘弾性装置DMS6100を用いて、測定温度範囲:-100℃から150℃、周波数:1Hz、昇温速度:5℃/分の条件下、両持ち引張モードで測定することができる。
ポリイミド樹脂複合材の製造方法は、樹脂複合材が好ましい性能を示す限りにおいて、特段の制限はなく、加熱溶融状態で成形、射出成型する等の常法が使用できるが、ポリイミドの優れた強度やガスバリア性などを活用するためフィルム状にして使用されることも多い。そこで以下において、フィルム状の複合材を作製するのに特に適し、簡易な方法としてポリイミド樹脂前駆体と、ゼオライトと、溶媒と、を混合してゼオライト含有ポリイミド樹脂前駆体組成物(「インク」とも称する)を作製し、インクを支持体等に塗布した後に加熱乾燥する方法を例として説明する。よって以下に記載されたポリイミド樹脂、分散剤、溶媒等の説明はインクに限るものではなく、複合材に含まれていてもよい。
本発明の別の実施形態であるインクは、少なくとも、上述のゼオライトと、ポリイミド樹脂前駆体と、を含有したゼオライト含有ポリイミド樹脂前駆体組成物であり、これらの原料を混合、又は、ポリイミド樹脂前駆体に代えて、ポリイミド樹脂又はポリイミド樹脂前駆体原料(テトラカルボン酸2無水物、及びジアミン)と、溶媒と、を含有した組成物を混合して製造する。
樹脂複合材を成形する方法は、樹脂の成形に一般に用いられる方法を用いることができる。その際、樹脂複合材の製造に必要な加熱と、成形のための加熱とを同時に行ってもよい。
上述の樹脂複合材の第1の態様は、電子材料デバイスの用途で用いられる。また、第2及び第3の態様は、電子材料デバイスだけでなく、例えば、触媒モジュール、分子篩膜モジュール、光学部材、吸湿部材、食品、建築部材、及び包装部材等の用途で用いることができ、なかでも、電子材料デバイスの構成部材、例えば、基材、ゲッター材フィルム、封止材等に用いることは、樹脂複合材の高い特性を活かせるので、好ましい。
以下、電子デバイスとしてのポリイミド樹脂複合材を使用する例を説明する。
電子デバイスは、2個以上の電極を有し、その電極間に流れる電流や生じる電圧を、電気、光、磁気又は化学物質等により制御するデバイス、あるいは、印加した電圧や電流により、光や電場、磁場を発生させる装置である。具体的には、抵抗器、整流器(ダイオード)、スイッチング素子(トランジスタ、サイリスタ)、増幅素子(トランジスタ)、メモリー素子、若しくは化学センサー等、又はこれらの素子を組み合わせ若しくは集積化したデバイスが挙げられる。また、光電流を生じるフォトダイオード若しくはフォトトランジスタ、電界を印加することにより発光する電界発光素子、及び光により起電力を生じる光電変換素子若しくは太陽電池等の光素子も挙げることができる。電子デバイスのより具体的な例は、S.M.Sze著、Physics of Semiconductor Devices、2nd Edition(Wiley Interscience 1981)に記載されているものを挙げることができる。
電界効果トランジスタ(FET)素子は、樹脂複合材を構成要素として有している。一実施形態に係る電界効果トランジスタ(FET)素子は、基材上に、半導体層と、絶縁体層と、ソース電極と、ゲート電極と、ドレイン電極とを有する。
FET素子は、通常基材16上に作製する。基材16の材料は、本発明の効果を著しく損なわない限り特に限定されない。基材16の材料の好適な例は、石英、ガラス、サファイア又はチタニア等の無機材料;上述の樹脂複合材の成形体等のフレキシブル基材が挙げられる。
電界発光素子(LED)は、樹脂複合材を含有する構成要素を有している。電界発光素子は、電界を印加することにより、陽極より注入された正孔と陰極より注入された電子との再結合エネルギーによって蛍光性物質が発光する原理を利用した自発光素子である。
基材31は、電界発光素子39の支持体となるものであり、その材料は、本発明の効果を著しく損なわない限り特に限定されない。基材31の材料の好適な例としては、石英、ガラス、サファイア又はチタニア等の無機材料;上述の樹脂複合材の成形体等のフレキシブル基材が挙げられる。
光電変換素子は、樹脂複合材を含有する構成要素を有している。一実施形態に係る光電変換素子は、少なくとも一対の電極と、該電極間に存在する活性層と、を有する。また、一実施形態に係る光電変換素子は、基材、電子取り出し層、及び正孔取り出し層を含むその他の構成要素を有していてもよい。
光電変換素子57は、通常は支持体となる基材56を有する。
光電変換素子57は、太陽電池、なかでも薄膜太陽電池の太陽電池素子として使用されることが好ましい。図5は、本発明の一実施形態に係る太陽電池である薄膜太陽電池の構成を模式的に表す断面図である。図5に表すように、本実施形態に係る薄膜太陽電池111は、耐候性保護フィルム101と、紫外線カットフィルム102と、ガスバリアフィルム103と、ゲッター材フィルム104と、封止材105と、太陽電池素子106と、封止材107と、ゲッター材フィルム108と、ガスバリアフィルム109と、バックシート110と、をこの順に備える。本実施形態に係る薄膜太陽電池111は、太陽電池素子106として、光電変換素子を有している。そして、耐候性保護フィルム101が形成された側(図5中下方)から光が照射されて、太陽電池素子106が発電するようになっている。なお、薄膜太陽電池111は、これらの構成部材を全て有する必要はなく、必要な構成部材を任意に選択することができる。
太陽電池、特には上述した薄膜太陽電池111は、そのまま用いてもよいし、太陽電池モジュールの構成要素として用いられてもよい。例えば、図6に示すように、太陽電池、特には上述した薄膜太陽電池111を基材112上に備える太陽電池モジュール113を作製し、この太陽電池モジュール113を使用場所に設置して用いることができる。
(ゼオライトの平均一次粒径)
JEOL社製オートファインコーターJFC-1600にて、ゼオライト-白金ターゲット間距離30mmとし、60秒間のスパッタリングにより、ゼオライト試料表面の白金厚みが約9nmになるように蒸着させてから、SEMによる観察を行った。SEMにおける作動距離は10~11mmとし、加速電圧10kV、スポットサイズは30mmとした。平均一次粒子径は、JEOL社製走査電子顕微鏡JSM-6010LVによる粒子の観察において、任意に選択した30個の一次粒子について粒子径を測定し、その一次粒子の粒子径を平均して求めた。なお、粒子径は、粒子の投影面積と等しい面積を持つ、円の直径(円相当径)とした。
BRUKER社製X線回折装置D8ADVANCEとX線回折解析ソフトJADEを用いて格子定数を算出することで、ゼオライトの60~220℃における平均熱膨張係数を測定した。
(フィルムの平均熱膨張係数)
温度範囲60℃~220℃の平均熱膨張係数(CTE)を、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製熱機械分析装置TMA/SS6100を使用して測定した。なお、サンプル形状は幅4mm、チャック間距離20mmとし、昇温速度10℃/minで昇温させた。
フィルムのリタデーション値(Rth)は、大塚電子社製位相差フィルム・光学材料検査装置RETS-100を用いて、膜厚10μmの膜に対しての、波長460nmの値として算出した。
フィルムのヘイズ率は、スガ試験機社製TMダブルビーム自動ヘイズコンピュータHZ-2を用いて測定した。今回用いたヘイズ率は、D65光に対する値である。
樹脂複合材フィルムの各温度における貯蔵弾性率を、JIS K-7244法に記載の動的粘弾性測定法により、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製動的粘弾性装置DMS6100を用いて、両持ち引張モードで測定した(測定温度範囲:-100℃から150℃、周波数:1Hz、昇温速度:5℃/分)。表1に示す弾性率は、測定温度25℃における弾性率である。
(合成例1:ゼオライトC1の合成方法)
容器内に、キシダ化学社製水酸化ナトリウム、構造規定剤(SDA)として、セイケム社製N,N,N-トリメチル-1-アダマンタアンモニウム水酸化物(TMAdaOH)、アルドリッチ社製水酸化アルミニウム、日揮触媒化成社製Cataloid SI-30を順次加えた。得られた混合物の組成は、1.0SiO2/0.033Al2O3/0.1NaOH/0.06KOH/0.07TMAdaOH/20H2Oであった。その後、種結晶として、SiO2に対して2質量%のCHA型ゼオライトを混合物に加えて、よく混合した後、得られた混合物を耐圧容器に入れ、160℃のオーブン中で、15rpmで回転させながら、48時間水熱合成を行った。吸引濾過、洗浄した後に、乾燥することで、CHA型ゼオライト(as-made)である、ゼオライトC1を得た。
容器内に、水、キシダ化学社製水酸化カリウム、触媒化成工業社製FAU型ゼオライトUSY7を順次加えた。得られた混合物の組成は、1.0SiO2/0.143Al2O3/0.582KOH/36.2H2Oであった。よく混合した後、得られた混合物を耐圧容器に入れ、100℃のオーブン中で、静置させておいて、7日間水熱合成を行った。吸引濾過、洗浄した後に、乾燥することで、CHA型ゼオライトである、ゼオライトC2を得た。
Chemical Engineering Journal、 230、380、2013を参考にして、以下の合成を行った。容器内に、水、キシダ化学社製水酸化ナトリウム、キシダ化学社製水酸化カリウム、構造規定剤(SDA)として、セイケム社製テトラメチルアンモニウム水酸化物(TMAOH)、浅田化学工業社製アルミン酸ソーダ(酸化アルミニウム20.13%、酸化ナトリウム18.9%)、アルドリッチ社製 AS-40コロイダルシリカを順次加えた。得られた混合物の組成は、1.0SiO2/0.025Al2O3/0.3NaOH/0.3KOH/0.06TMAOH/10H2Oであった。良く混合した後、得られた混合物を耐圧容器に入れ、130℃のオーブン中で、15rpmで回転させながら、5日間水熱合成を行った。吸引濾過、洗浄した後に、乾燥することで、OFF型とERI型の連晶である、Linde T型ゼオライト(as―made)を得た。この粉末を600℃、6時間、空気流通下で焼成することにより、ゼオライトT1を得た。
容器内で、キシダ化学社製85%リン酸69gと水130gを混合した。これに、擬ベーマイト(75% Al2O3)40.8gを加えて撹拌させた。2時間撹拌後、トリエチルアミン27.3gと水120gの混合物を加えて、さらに1時間撹拌させた。良く混合した後、得られた混合物を耐圧容器に入れ、190℃のオーブンで、15rpmで回転させながら、12時間水熱合成を行った。吸引濾過、洗浄した後に、乾燥することで、APC型アルミノフォスフェートを得た。得られたAPC型アルミノフォスフェートを600℃、6時間、空気流通下で焼成することにより、アルミノフォスフェートA1を得た。
容器内に、水、構造規定剤(SDA)として、セイケム社製テトラプロピルアンモニウム水酸化物(TPAOH)、日産化学社製スノーテックス-40コロイダルシリカを順次加えた。得られた混合物の組成は、1.0SiO2/0.4TPAOH/11.8H2Oであった。良く混合した後、得られた混合物を耐圧容器に入れ、100℃のオーブン中で、15rpmで回転させながら、20時間水熱合成を行った。吸引濾過、洗浄した後に、乾燥することで、MFI型の結晶を持つ、シリカライト―1型ゼオライトを得た。得られたシリカライト-1型ゼオライトを600℃、6時間、空気流通下で焼成することにより、シリカライト1を得た。
容器内で、クラウンエーテル(18-クラウンー6)0.93gを水6.3gに溶解させ、これにキシダ化学社製水酸化ナトリウム0.45g、70%アルミン酸ソーダ1.74g、キシダ化学社製水酸化セシウム1水和物0.71gを加えて、80℃3h加熱撹拌させた。これに日産化学社製スノーテックス-40コロイダルシリカ10.5gを加えて、良く混合した後、室温で1日放置した。得られた混合物を耐圧容器に入れ、110℃96時間静置で水熱合成し、ろ過、水洗して、RHO型ゼオライトを得た。得られたRHO型を600℃、6時間、空気流通下で焼成することによりゼオライトR1を得た。
(樹脂組成物製造例1:ポリイミド前駆体含有組成物M1の製造方法)
窒素ガス導入管、冷却器、攪拌機を備えた4つ口フラスコに、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物 311g(1.06mol)、3,3’,4,4’-ビシクロヘキシルテトラカルボン酸二無水物 324g(1.06mol)2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン 340g(1.06mol)、4,4’-ビス(ジアミノジフェニル)スルホン 263g(1.06mol)、N-メチルピロリドン 2890gを加え、80℃で8時間加熱撹拌することで、ポリイミド前駆体を30質量%含むポリイミド前駆体含有組成物M1を得た。該ポリイミド前駆体は、核水素化(水添)された芳香族化合物を有する。
(比較例1-1:ポリイミド樹脂フィルム1の製造方法)
ポリイミド前駆体含有組成物M1を、N-メチルピロリドンで希釈し、ポリイミド前駆体が20質量%となるように調整した。得られたインクをアルカリガラス(コーニング社製)上に、テスター産業社製アプリケーターを用いて塗布し、330℃で30分間、乾燥・焼成を行うことで、ポリイミド樹脂フィルム1を得た。東洋精機製作所社製THICKNESS METER B-1により膜厚を測定した結果、フィルムの膜厚は、10μmであった。なお、フィルムの平均熱膨張係数を測定した時の変曲点から求めた、ポリイミド樹脂フィルム1のガラス転移温度(Tg)は、320℃であった。得られたフィルムの平均熱膨張係数、リタデーション値、ヘイズ率、及び弾性率を表1に示す。
N-メチルピロリドンに、ゼオライトC1を加え、アシザワ・ファインテック社製ラボスターミニで、ビーズミルすることによって、ゼオライトC1の含有量が、4質量%であるゼオライト分散液D1を得た。
ゼオライト分散液D1 4.8g と、ポリイミド前駆体含有組成物M1 4g を混合した以外は、実施例1と同様にして、ポリイミド樹脂複合材フィルム2を得た。フィルムの膜厚は6μmであり、得られたフィルム中のゼオライトの含有量は、フィルム質量に対して9.1質量%であった。得られたフィルムの平均熱膨張係数、リタデーション値、ヘイズ率、及び弾性率を表1に示す。
ゼオライトC1の代わりにゼオライトC2を用いる以外は実施例1-1と同様にして、ポリイミド樹脂複合材フィルム3を得た。フィルムの膜厚は21μmであり、得られたフィルム内のゼオライトの含有量は、フィルム質量に対して28.6質量%であった。得られたフィルムの平均熱膨張係数、リタデーション値、ヘイズ率、及び弾性率を表1に示す。
ゼオライトC1の代わりにゼオライトC2を用いる以外は実施例1-2と同様にして、ポリイミド樹脂複合材フィルム4を得た。フィルムの膜厚は21μmであり、得られたフィルム内のゼオライトの含有量は、フィルム質量に対して9.1質量%であった。得られたフィルムの平均熱膨張係数、リタデーション値、ヘイズ率、および弾性率を表1に示す。
ゼオライトT1を0.24g、ポリイミド前駆体0.6g、NMP2.4g、となるよう混合し、撹拌子で撹拌することでインクを得た。得られたインクを、テスター産業社製アプリケーターによって塗布し、330℃で30分間、乾燥・焼成を行うことでポリイミド樹脂複合材フィルム5を得た。なお、フィルムの膜厚は、44μmであり、得られたフィルム中のゼオライトの含有量は、フィルム質量に対して28.6質量%であった。得られたフィルムの平均熱膨張係数、及びヘイズ率を表1に示す。
ゼオライトT1を0.06g、ポリイミド前駆体0.6g、NMP2.4g、となるよう混合し、撹拌子で撹拌することでインクを得た。得られたインクを、テスター産業社製アプリケーターによって塗布し、330℃で30分間、乾燥・焼成を行うことでポリイミド樹脂複合材フィルム6を得た。なお、フィルムの膜厚は、21μmであり、得られたフィルム中のゼオライトの含有量は、フィルム質量に対して9.1質量%であった。得られたフィルムの平均熱膨張係数、リタデーション値、及びヘイズ率を表1に示す。
ゼオライトT1の代わりに、触媒化成工業社製FAU型ゼオライトHY(5)(シリカ/アルミナモル比=40)を用いた以外は、実施例3-2と同様の方法によりポリイミド樹脂複合材フィルム7を作製した。得られたフィルム中のゼオライトの含有量は、フィルム質量に対して9.1質量%であった。得られたフィルムの平均熱膨張係数、及びヘイズ率を表1に示す。
ゼオライトT1の代わりに、東ソー社製プロトン型*BEA型ゼオライト HSZ-940HOA(シリカ/アルミナモル比=40)を用いた以外は、実施例3-2と同様の方法によりポリイミド樹脂複合材フィルム8を作製した。得られたフィルム中のゼオライトの含有量は、フィルム質量に対して9.1質量%であった。得られたフィルムの平均熱膨張係数を表1に示す。
ゼオライトT1の代わりに、アドマテックス社製シリカ SC2500-SQ(平均一次粒子径200nm)を用いた以外は、実施例1-1と同様の方法によりポリイミド樹脂複合材フィルム9を作製した。なお、フィルムの膜厚は、18μmであり、得られたフィルム中のゼオライトの含有量は、フィルム質量に対して9.1質量%であった。得られたフィルムの平均熱膨張係数、ヘイズ率、及び弾性率を表1に示す。
ゼオライトC1の代わりに、負膨張材であるフルウチ株式会社製タングステン酸ジルコニウム ファインZWO-01を用いた以外は、実施例1-1と同様の方法によりポリイミド樹脂複合材フィルム10を作製した。得られたフィルム中のゼオライトの含有量は、フィルム質量に対して9.1質量%であった。得られたフィルムの平均熱膨張係数、リタデーション値、ヘイズ率、及び弾性率を表1に示す。
ゼオライトT1の代わりに、ゼオライトA1を用いた以外は、実施例3-1と同様の方法によりポリイミド樹脂複合材フィルム11を作製した。得られたフィルム中のゼオライトの含有量は、フィルム質量に対して9.1質量%であった。得られたフィルムの平均熱膨張係数を表1に示す。
ゼオライトT1の代わりに、シリカライト1を用いた以外は、実施例3-1と同様の方法によりポリイミド樹脂複合材フィルム12を作製した。得られたフィルム中のゼオライトの含有量は、フィルム質量に対して9.1質量%であった。得られたフィルムの平均熱膨張係数、リタデーション値、ヘイズ率、及び弾性率を表1に示す。
ゼオライトT1の代わりに、中村超硬社製ZeoalZ4A-005(平均一次粒子径50nm、LTA型ゼオライト)を用いた以外は、実施例3-1と同様の方法によりポリイミド樹脂複合材フィルム13を作製した。得られたフィルム中のゼオライトの含有量は、フィルム質量に対して9.1質量%であった。得られたフィルムの平均熱膨張係数を表1に示す。
ゼオライトT1の代わりに、ゼオライトR1を用いた以外は、実施例3-1と同様の方法によりポリイミド樹脂複合材フィルム14を作製した。得られたフィルム中のゼオライトの含有量は、フィルム質量に対して9.1質量%であった。得られたフィルムの平均熱膨張係数を表1に示す。
窒素ガス導入管、冷却器、攪拌機を備えた4つ口フラスコに、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物 635g(2.16mol)、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル 445g(2.22mol)、N,N-ジメチルアセトアミド 3240gを加え、80℃で6時間加熱撹拌することで、ポリイミド前駆体を25質量%含むポリイミド前駆体含有組成物M2を得た。該ポリイミド前駆体は、核水素化(水添)された芳香族化合物を有さない。
ポリイミド前駆体含有組成物M1の代わりに、M2を用いた以外は、比較例1-1と同様の方法によりポリイミド樹脂フィルム2を作製した。得られたフィルムの平均熱膨張係数を表1に示す。
ゼオライトC1とポリイミド前駆体含有組成物M2を使う以外は実施例1-1と同様にして、ポリイミド樹脂複合材フィルム15を得た。得られたフィルム中のゼオライトの含有量は、フィルム質量に対して9.1質量%であった。得られたフィルムの平均熱膨張係数を表1に示す。
一般的な無機フィラーであるシリカや、負の熱膨張係数を有するフィラーであるタングステン酸ジルコニウムを含有するポリイミド樹脂複合材に比べ、本発明の実施形態に係るゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材は平均熱膨張係数の低下量が大きい。正の熱膨張係数を有するシリカと、負の熱膨張係数を有するタングステン酸ジルコニウムをそれぞれ含むポリイミド樹脂複合材の平均熱膨張係数が同じであり、フィラーそのものの平均熱膨張係数が樹脂複合材の平均熱膨張係数を決定づけるものではない。
特定のゼオライトを含有するポリイミド樹脂複合材は平均熱膨張係数が大きく低下している。d6rを含むゼオライト(CHA、ERI)、及び/又はmtwを含むゼオライト(BEA)を含有するポリイミド樹脂複合体の平均熱膨張係数は、これらを含まないゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材と比べて大きく、これらのCBUを含んでいるために平均熱膨張係数がより小さくなったと推測される。
ゼオライト9.1質量%含有時による平均熱膨張係数の減少率は、非水添のポリイミドを用いた際の12.0%に比べて、水添ポリイミドを用いた際は14.0%であり、水添ポリイミドの方が、効果がより顕著にみられた。この原因は定かではないが、水添することで樹脂同士のπ-πスタックが弱るとともに、ゼオライトとの間の相互作用が強まった結果だと考えられる。
2 ゼオライト
3 樹脂
11 半導体層
12 絶縁体層
13、14 ソース電極及びドレイン電極
15 ゲート電極
16 基材
17 FET素子
31 基材
32 陽極
33 正孔注入層
34 正孔輸送層
35 発光層
36 電子輸送層
37 電子注入層
38 陰極
39 電界発光素子
51 カソード
52 電子取り出し層
53 活性層
54 正孔取り出し層
55 アノード
56 基材
57 光電変換素子
101 耐候性保護フィルム
102 紫外線カットフィルム
103、109 ガスバリアフィルム
104、108 ゲッター材フィルム
105、107 封止材
106 太陽電池素子
110 バックシート
111 薄膜太陽電池
112 基材
113 太陽電池モジュール
Claims (6)
- 構造単位 Composite Building Unit(CBU)としてd6r及びmtwのいずれかを少なくとも含むゼオライトと、ポリイミド樹脂と、を含有し、電子材料デバイス用である、ゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材であって、
前記ゼオライトが、AFT、AFX、CHA、ERI、KFI、SAT、SAV、SFW、及びTSC構造のいずれかを有し、
前記ゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材の、0℃以上前記ポリイミド樹脂のガラス転移温度以下における平均熱膨張係数が50ppm/K未満であり、
リタデーション値が150nm以下であり、かつ、
ヘイズ率が5%以下である、ゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材。 - 25℃における弾性率が4.5GPa以上8.0GPa以下である請求項1に記載のゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材。
- ゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材に対し、前記ゼオライトが、1質量%以上80質量%以下含まれる請求項1又は2に記載のゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材。
- 前記ポリイミド樹脂が、核水素化された芳香族化合物由来の基を有するポリイミド樹脂である、請求項1~3のいずれか一項に記載のゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載のゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材を含有する電子材料デバイス用フィルム。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載のゼオライト含有ポリイミド樹脂複合材を含有する電子デバイス。
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