JPS63128025A - ポリイミド - Google Patents

ポリイミド

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JPS63128025A
JPS63128025A JP61274206A JP27420686A JPS63128025A JP S63128025 A JPS63128025 A JP S63128025A JP 61274206 A JP61274206 A JP 61274206A JP 27420686 A JP27420686 A JP 27420686A JP S63128025 A JPS63128025 A JP S63128025A
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polyamic acid
aminophenoxy
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英明 及川
Katsuaki Iiyama
飯山 勝明
Nobushi Koga
信史 古賀
Saburo Kawashima
川島 三郎
Masaji Tamai
正司 玉井
Masahiro Ota
正博 太田
Teruhiro Yamaguchi
彰宏 山口
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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規なポリイミドに関する。さらに詳しくは
、著しく光線透過率が高く、殆ど無色透明で、しかも押
出し成形、射出成形などが可能であり、さらにまた耐熱
性接着剤としても優れたポリイミドに関する。
〔従来の技術〕
従来からテトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応
によって得られるポリイミドは、その良好な耐熱性に加
え、優れた電気的または機械的物性を併せ持っているた
めに、電気または電子機器、宇宙航空用機材、自動車部
品などの各分野で使用されており、今後も多方面に用い
られることが期待されている。
ところが従来開発されたポリ′イミドは、優れた特性を
示すものが多いが、一般的には光線透過率が低く、殆ど
のポリイミドは黄色ないし茶褐色を呈している。全光線
透過率の高いものとして、例えば式(II) で表されるポリエーテルイミドが知られている。
〔モダン・プラスチックス38頁(1982年)〕。
このポリエーテルイミドはフィルムにしたときに殆ど無
色であり、波長400rvの光の透過率は35%(厚み
50μm)である。
しかし、近年の宇宙開発の分野においては、太陽電池の
カバーレイなどとして、さらに全光線の通過率が高く、
殊に宇宙空間で問題となる波長領域の400nmの光の
透過率が高い上に、加えて加工性にも優れたポリイミド
が求められている。
また従来のポリイミドは成形加工性が乏しいか、または
加工性に優れたものは耐熱性、耐溶剤性が不満足である
とか、性能に一長一短があった。
例えば式(III) (I[) で表される基本骨格をもつポリイミドは耐熱性に優れた
ポリイミドとして知られている。〔例えば工業材料」L
、98頁(1979年)〕。しかしこのポリイミドは明
瞭なガラス転移温度を示さず、その加工には、焼結成形
などの手段が必要である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、ポリイミドが本来有する優れた耐熱性
に加え、全光線透過率が高く、かつ宇宙空間でも使用で
き、しかも成形加工が容易であり、また耐熱性接着剤と
しても使用可能なポリイミドを得ることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意検討した
結果、新規なポリイミドを見出した。
すなわち、本発明は、式(1) (式中、Xは直結、炭素数1ないし10の2価の鎖式炭
化水素基、六フッ素化されたイソプロピリデン基、カル
ボニル基、スルホニル基およびチオ基か゛らなる群より
選ばれた基を表し、イミド環の窒素原子の結合位置はエ
ーテル結合に対しメタ位またはパラ位である。) で表される繰返し単位ををするポリイミドである。
さらに詳しくは本発明のポリイミドは、テトラカルボン
酸二無水物として式(IV) (IV) で表される4、4’−(p−フェニレンジオキシ)シフ
タル酸二無水物を用い式(V) (式中、Xは直結、炭素数1ないし10の2価の鎖式炭
化水素基、六フッ素化されたイソプロピリデン基、カル
ボニル基、スルホニル基およびチオ基からなる群より選
ばれた基を表し、アミン基の結合位置はエーテル結合に
対しメタ位またはパラ位である。) で表されるエーテルジアミンと反応させて得られる式(
Vl) (Vl) (式中、Xは直結、炭素数1ないしlOの2価の鎖式炭
化水素基、六フッ素化されたイソプロピリデン基、カル
ボニル基、スルホニル基基よびチオ基からなる群より選
ばれた基を表し、アミド結合の窒素原子の結合位置はエ
ーテル結合に対しメタ位またはパラ位である。) で表される繰返し単位を有するポリアミド酸を、さらに
脱水環化して得られる前記(1)式で表される繰返し単
位を有するポリイミドである。
この方法で使用されるエーテルジアミンとしては、ビス
(4−(3−アミノフェノキシ)フェニルコメタン、ビ
ス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニルコメタン、
1.1−ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル
〕エタン、1.1−ビス(4−(4−アミノフェノキシ
)フェニル〕エタン、1.2−ビス(4−(3−アミノ
フェノキシ)フェニル〕エタン、■、2−ビス(4−(
4−アミノフェノキシ)フェニル〕エタン、2.2−ビ
ス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン
、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニ
ル〕プロパン、2.2−ビス(4−(3−アミノフェノ
キシ)フェニルコブタン、2.2−ビス(4−(4−ア
ミノフェノキシ)フェニルコブタン、2.2−ビス(4
−(3−アミノフェノキシ)フェニル) −1,1,l
、3.3.3−ヘキサフルオロプロパン、2.2−ビス
〔4−(゛4−アミノフェノキシ)フェニル) −1,
1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、4.4
 ’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、4.
4 ’−ビス(4−7ミノフエノキシ)ビフェニル、ビ
ス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕ケトン、
ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニルコケトン
、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニルフスル
フィド、ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル
フスルフィド、ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フ
ェニル〕スルホン、ビス(4−(4−アミノフェノキシ
)フェニル〕スルホンなどが挙げられ、これらは単独あ
るいは2種以上混合して用いられる。
本発明のポリイミドを得るためには、先ずエーテルジア
ミンと4.4’ −(p−フェニレンジオキシ)シフタ
ル酸二無水物とを常法に従って有機溶媒中で反応させる
。
この反応に用いられる有機溶媒としては、例えばN、N
−ジメチルホルムアミド、N、N−ジメチルアセトアミ
ド、N、N−ジエチルアセトアミド、N。
N−ジメチルメトキシアセトアミド、N−メチル−2−
ピロリドン、1.3−ジメチル−2−イミダゾリジノン
、N−メチルカプロラクタム、1.2−ジメトキシエタ
ン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、1.2−ビ
ス(2−メトキシエトキシ)エタン、ビス〔2−(2−
メトキシエトキシ)エチル〕エーテル、テトラヒドロフ
ラン、1.3−ジオキサン、1.4−ジオキサン、ピリ
ジン、ピコリン、ジメチルスルホキシド、ジメチルスル
ホン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルアミド
などが挙げられる。またこれらの有機溶媒は単独でも或
いは2種以上混合して用いても差し支えない。
反応温度は通常60℃以下、好ましくは50℃以下であ
る。
反応圧力は特に限定されず、常圧で十分実施できる。
反応時間は、使用するジアミン、溶媒の種類および反応
温度により異なるが、通常ポリアミド酸の生成が完了す
るに十分な時間反応させる0通常4〜24時間で十分で
ある。
このような反応により、前記式(Vl)の繰返し単位を
有するポリアミド酸が得られる。
次いで、得られたポリアミド酸を150〜400℃に加
熱してイミド化するか、通常用いられるイミド化剤を用
いて化学的にイミド化するか、または加熱イミド化と化
学イミド化を併用することにより前記式(1)の繰返し
単位を有する本発明のポリイミドが得られる。
本発明のポリイミドは従来のポリイミドと同様な耐熱性
を有しながら、高温において流動可能なために、加工性
に優れ、かつ高温時の接着強度の低下が少ないポリイミ
ドである。
さらにまた本発明のポリイミドのフィルムは全光線透過
率が高く、殆ど無色であり、しがも宇宙空間で問題とな
る400 n+*の波長の光の透過率も高いという特徴
を有している。
本発明のポリイミドからフィルムを得るためにはその前
駆体であるポリアミド酸を用いることも、またポリイミ
ドを用いることもできる。
また、ポリイミドフィルムを得るための成膜方法として
は、流延法、溶融押出し法などの一般の方法が用いられ
る。
例えば、ポリアミド酸を用いる場合は、その有機溶媒溶
液をドクターナイフ、コーターなどを用いて金属板また
はガラス板上に流延し、加熱してイミド化するとポリイ
ミドフィルムが得られる。
またポリアミド酸の有機溶媒溶液に無水酢酸などのイミ
ド化剤を加えて速やかにガラス板などの上に流延し、加
熱乾燥して残存溶媒やイミド化剤を除いて成膜すること
もできる。
またこのポリイミドが有機溶媒に可溶性の場合は、その
有機溶媒溶液を用いて流延、加熱税溶媒してポリイミド
フィルムを得ることができる。
本発明のポリイミドは次の如き方法で接着剤として使用
される。
すなわち前記ポリアミド酸を加熱脱水、あるいは化学的
に脱水して例えばフィルム状、または粉状のポリイミド
となし、このフィルムまたは粉末を被接着物の間に挿入
し、1〜1 + 000 kg / as 2の圧力、
50〜400℃の温度で圧着し、100〜400 ’C
の温度でキュアさせると、接着物質を強固に接着するこ
とができる。
また別の方法として前記ポリアミド酸を有機溶媒に溶解
した溶液、あるいは有機溶媒中でポリアミド酸を生成さ
せた反応液そのま\を用い、貼合わすべき被接着物に薄
い層として被着させ、ついで空気中で所要時間、220
℃程度に予熱して過剰の溶剤を除去し、被接着物の表面
でボリアl’酸をポリイミドに転化し、これに別の被着
物を重ね、次いで、1〜1.000 kg/cm2の圧
力、50〜400℃の温度で圧着し、100〜400℃
の温度でキュアさせるのも好適な方法で、被接着物を強
固に接着することができる。
〔実 施 例〕
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに詳細に
説明する。
実施例−1 かきまぜ機、還流冷却器および窒素導入管を備えた容器
に、4.4′−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニ
ル14.737g (0,04モル)と、N、N−ジメ
チルアセトアミド121.3gを装入し、室温で窒素ふ
んい気下に、4.4’ −(p−)ユニレンジオキシ)
シフタル酸二無水物15.610g (0,0388モ
ル)を溶液温度の上昇に注意しながら分割して加え、室
温で24時間かきまぜた。かくして得られたポリアミド
酸の対数粘度は1.25dl/gであった。(ここで対
数粘度は、N、N−ジメチルアセトアミドを溶媒として
用い、ポリアミド酸0.5 gを100  mlの溶媒
に熔解し、35℃で測定した値である。以下同様、)上
記ポリアミド酸溶液の一部を取りガラス板上にキャスト
した後、100℃、200℃、300℃で各々1時間加
熱して、無色透明、厚み50μmのポリイミドフィルム
を得た。このポリイミドフィルムの引張り強さは12.
3kg/w2、引張り伸び率は、10%であった。(測
定方法は共にASTM  D−882に拠る、以下同様
、)またこのポリイミドフィルムのガラス転移温度は2
03℃(TMA針人法で測定、特記しない限り以下同様
、)、空気中での5%重重量減湿温は527℃(DTA
−TGで測定、以下同様、)であった。
このポリイミドフィルムの全光線透過率は、90.7%
、ヘイズは0.2%であり(測定方法はASTM  D
−1003に拠る、以下同様。)、400n11での光
線透過率は62%であった。
第1図にこのフィルムの可視および紫外領域での吸収ス
ペクトルを示す。
比較例 前記式(II)にて表されるポリエーテルイミド(ゼネ
ラル・エレクトリック社製、商品名ウルテム)の全光線
透過率およびヘイズの測定結果を第1表に、可視、紫外
領域の吸収スペクトルを第1図に、それぞれ実施例−1
のポリイミドフィルムの結果と併せて示す。
第1表 試料    フィルム厚み 光線透過率 ヘイズ実施例
−150μm    90.7%  0.2%比較例 
   50μm    86.8%  2.2%実施例
−2 実施例−1における4、4′−ビス(3−アミノフェノ
キシ)ビフェニル14.737g (0,04モル)の
代わりに4.47−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフ
ェニル14.737g (0,04モル)を用いた他は
、全て実施例−1と同様に反応を行った。かくして得ら
れたポリアミド酸の対数粘度は1.8M/gであった。
このポリアミド酸溶液の一部を取り、実施例=1と全(
同様にして淡黄色、厚み50μmのポリイミドフィルム
を得た。このポリイミドフィルムの引張り強さは、13
.0kg/ am2、引張り伸び率は18%、ガラス転
移温度は230℃、5%重量減少温度は535℃であっ
た。
このポリイミドフィルムの全光線透過率は85.5%、
ヘイズは1.1%であった。
このポリイミドフィルムの可視、紫外領域の吸収スペク
トルを実施例−1のポリイミドフィルムの結果と併せて
第1図に示す。
実施例−3 かきまぜ機、還流冷却器および窒素導入管を備えた容器
に、ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニルコケ
トン15.857g (0,04モル)と、N、N−ジ
メチルアセトアミド125.8gを装入し、室温で窒素
ふんい気下に、4.4’−(p−フェニレンジオキシ)
シフタル酸二無水物15.610g (0,0388モ
ル)を溶液温度の上昇に注意しながら分割して加え、室
温で24時間かきまぜた。か(して得られたポリアミド
酸の対数粘度は0.82dl/gであった。
上記のポリアミド酸溶液の一部を取り、実施例−1とま
ったく同様にして、厚み50μmの淡黄色ないし無色の
ポリイミドフィルムを得た。このポリイミドフィルムの
引張り強さは13.5kg/龍2、引張り伸び率は10
%、ガラス転位温度は191’C1また5%重量減少温
度は524℃であった。
本実施例で得られたポリアミド酸溶液78.63 gに
、N、N−ジメチルアセトアミド78.6gを加え、1
時間窒素ふんい気下でかきまぜた後、室温で無水酢酸1
2.2g (0,12モル)、トルエチルアミン8゜0
8g (0,08モル)を滴下し、そのま−′24時間
かきまぜた。この溶液を水500 gに排出し、析出物
をろ別し、メタノールで洗浄後180℃で24時間減圧
乾燥して14.70 gの黄色の粉末を得た。(収率9
8.0%) ここに得られたポリイミド粉の赤外線吸収スペクトル図
を第2図に示す。このスペクトル図ではイミドの特性吸
収帯である1780cm−1,1720cm−1の吸収
が、また1240cm−1にはエーテル結合の特性吸収
が顕著に認められた。
また得られたポリイミド粉のDSC測定によるガラス転
移温度は190℃、5%重量減少温度は520℃と高い
耐熱性を示した。
また本実施例で得られたポリイミド粉を用いてフローテ
スター(島原製作所製、CF T −500)で熔融粘
度の測定を行った。使用したダイの直径0.1am、長
さ1c11で、荷重100kgである。その結果、32
0℃で1.5 X 10’ poise 、 340℃
で8.3×103poise 、360℃で3.5 X
 103poise 、380℃で1.I X 103
poiseと良好な流動特性を示し、射出成形加工が可
能なポリイミドであることがわかった。また各測定温度
で得られたストランドは色相の差違はなく、黄色透明で
可撓性に富むものであった・ 実施例−4 実施例−3におけるビス(4−(3−アミノフェノキシ
)フェニルコケトン15.857.g (0,04モル
)の代わりにビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェ
ニルコケトン15.857g (0,04モル)を用い
た以外は実施例−3とまったく同様にしてポリアミド酸
溶液を得た。得られたポリアミド酸の対数粘度は0゜9
2d!/gであった。ここで得られたポリアミド酸溶液
の一部を取り、実施例−1とまったく同様にしてガラス
板を用いて淡黄色、厚み50μmのポリイミドフィルム
を得た。このポリイミドフィルムの引張り強さは14.
2kg/w2、引張り伸び率は13%、ガラス転移温度
は215℃、5%重量減少温度は526℃、DSC測定
による融点は367℃であった。
本実施例で得られたポリアミド酸溶液78.63 gを
取り、実施例−3と同様にN、N−ジメチルアセトアミ
ド78.6gで希釈し、無水酢酸12.2g (0,1
2モル)、トリエチルアミン8.08g (0,08モ
ル)を用いて化学イミド化を行い14.6g (収率9
7%)の黄色の粉末を得た。
ここで得られたポリイミド粉のDSC測定によるガラス
転移温度は213℃、5%重量減少温度は523℃、D
SC測定による融点は359℃、X線回折で測定した結
晶化度は27%で結晶性ポリイミドであった。
また本実施例で得られたポリイミド粉の溶融粘度の測定
を実施例−3と同様に、ただ測定温度をかえて行った。
その結果、340℃、360℃で流動性を示さず、38
0℃で1.6 x 105poise 、400℃で1
.OX 104poise 、 420℃で5.3 X
 103poise 。
440℃で4.7 X 103poiseと、結晶性高
分子に特有な流動特性を示した。また各測定温度で得ら
れたストランドは色相の差違はなく、淡黄色透明で可撓
性、弾性に冨むものであった。
実施例−5 実施例−1において4,4ノービス(3−アミノフェノ
キシ)ビフェニル14.737g (0,04モル)の
代ワリにビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル
〕スルフィド16.000g (0,04モル)を用い
、N、N−ジメチルアセトアミド121.3 gを12
6.4 gに変えて行った以外は実施例−1とまった(
同様にして、ポリアミド酸溶液を得た。得られたポリア
ミド酸の対数粘度は1.46dl/gであった。
上記のポリアミド酸溶液の一部を取り、実施例−1と同
様な方法で淡黄色、厚み50μmのポリイミドフィルム
を得た。このフィルムの引張り強さは11.3kg /
 w2、引張り伸び率は9.2%、ガラス転移温度は1
92℃、5%重量減少温度は529℃であった。
本実施例で得られたポリアミド酸溶液をトリクロロエチ
レン洗浄した冷間圧延鋼板(JIS G 3141.5
pcc/ So、 25X 100 X 1.6 m、
以下同様。)に塗布し、100℃で1時間、220℃で
1時間乾燥加熱した後、他の冷間圧延鋼板を重ねて、3
50℃、50kIr/am2で5分間加圧して圧着した
。塗布した接着剤の厚みは35μmであった。
このものの引張りせん断接前強さは室温で375kIr
/a12であり、これをさらに240℃の高温下で測定
したところ2001g / cs 2であった。(測定
方法はJIS −K 6848および6850に拠る、
以下同様。)また本実施例で得られたポリイミドフィル
ムを150℃に予備加熱した冷間圧延鋼板間に挿入し、
350℃、50蹟/am2で5分間加圧圧着させた。
このものの引張りせん断接前強さは室温で363kg 
/ cs 2であり、240℃の高温下では210kg
/am2であった。
また本実施例で得られたポリアミド酸溶液を電解銅箔上
にキャストした後、100℃、200℃、300℃で各
々1時間、加熱してフレキシブル銅張回路基板を得た。
この銅張回路基板の銅箔引き剥し強さは90°ピ一ル強
度試験で2.3kg/a++2で□あった。また60秒
間、300℃のハンダ浴に浸漬しても膨れ、剥離などは
まったく生じなかった。
実施例−6 実施例−5においてビス(4−(3−アミノフェノキシ
)フェニル〕スルフィド16.000g (0,04モ
ル)の代わりにビス(4−(4−アミノフェノキシ)フ
ェニル〕スルフィドを用いた以外は実施例−5とまった
く同様にして反応を行い、更に得られたポリアミド酸溶
液から淡黄色、厚み50μmのポリイミドフィルムを得
た。
本実施例で得られたポリアミド酸の対数粘度は1.22
a/g、更にポリイミドフィルムの引張り強さは11.
Okg/w2、引張り伸び率は9.0%、ガラス転移温
度は204℃、5%重量減少温度は525℃、DSCに
よる融点は346℃、X線回折測定による結晶化度は3
1%であった。
本実施例で得られたポリアミド酸溶液を用いて、実施例
−5と同様に冷間圧延鋼板間での接着力を測定した結果
、このものの引張りせん断接前強さは室温では352 
kg/am2.240”Cの高温下では193kg/a
m2であった。
本実施例で得られたポリイミドフィルムを実施例−4と
同様に150℃に予備加熱した冷間圧延鋼板間に挿入し
、370℃、5Qkg / cs2で5分間加圧圧着し
たものの引張りせん断接前強さは室温で350 kg/
am2.240℃の高温下では205 kg / C1
12であった。
また実施例−5と同様に電解銅箔を用いてフレキシブル
銅張回路基板を得た。このものの銅箔引き剥し強さは9
0°ビ一ル強度試験で2.Qkg/cm2であった。ま
た300℃のハンダ浴に60秒間浸漬しても、まったく
形状に変化はなかった。
実施例−7〜11 実施例−1における4、4′−ビス(3−アミノフェノ
キシ)ビフェニル14.737g (0,04モル)の
代わりに第2表に示す種々のジアミンを用いたほかは実
施例−1と同様に反応を行い、実施例−1と同様に厚み
50μmのポリイミドフィルムを得た。
得られたポリアミド酸の対数粘度およびポリイミドフィ
ルムの熱物性、機械物性を一括して第2表に示す。
〔発明の効果〕 本発明のポリイミドは、ポリイミドが本来有する優れた
耐熱性に加え、加工性および耐熱接着性に優れ、しかも
殆ど無色で著しく光線透過率が高い。
したがって宇宙航空機用基材、電気電子用部品、自動車
用部品などとして、さらには耐熱性接着剤として使用可
能な新規なポリイミドである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のポリイミドの可視、紫外領域の吸収
スペクトル図の一例であり、第2図は、本発明のポリイ
ミド粉末の赤外線吸収スペクトル図の一例である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (式中、Xは直結、炭素数1ないし10の2価の鎖式炭
    化水素基、六フッ素化されたイソプロピリデン基、カル
    ボニル基、スルホニル基およびチオ基からなる群より選
    ばれた基を表し、イミド環の窒素原子の結合位置はエー
    テル結合に対しメタ位またはパラ位である。) で表される繰返し単位を有するポリイミド。
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