聚酰亚胺溶液及聚酰亚胺

文档序号:927565 发布日期:2021-03-02 浏览:7次 >En<

阅读说明:本技术 聚酰亚胺溶液及聚酰亚胺 (Polyimide solution and polyimide ) 是由 小林正典 于 2020-06-12 设计创作,主要内容包括:本发明提供黄度指数小、且耐热性优异的聚酰亚胺、以及含有上述聚酰亚胺的聚酰亚胺溶液。上述聚酰亚胺是由特定的式(1)所示的重复单元构成的聚酰亚胺(I)和由特定的式(2)所示的重复单元构成的聚酰亚胺(II)的混合物,其中,聚酰亚胺(I)的含量为5~95质量%,聚酰亚胺(II)的含量为95~5质量%。(The invention provides a polyimide having a small yellowness index and excellent heat resistance, and a polyimide solution containing the polyimide. The polyimide is a mixture of a polyimide (I) comprising a repeating unit represented by the specific formula (1) and a polyimide (II) comprising a repeating unit represented by the specific formula (2), wherein the content of the polyimide (I) is 5 to 95% by mass and the content of the polyimide (II) is 95 to 5% by mass.)

聚酰亚胺溶液及聚酰亚胺

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺溶液及聚酰亚胺。

背景技术

目前,在液晶显示器及有机电致发光(EL;Electro Luminescence)显示器等各种显示设备中使用了玻璃基板。玻璃基板在耐热性高、线热膨胀系数低、透明性高这些方面优异,另一方面,要求材料的轻质化及柔性化、对日常生活中可承受的冲击的耐性,寻求代替玻璃的材料,因此进行了聚酰亚胺材料的研究。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利第6010533号公报

发明内容

发明所要解决的课题

通常,很多聚酰亚胺不溶于溶剂,为了工业上稳定地获得固化材料,广泛采用了经由作为可溶于溶剂中的聚酰亚胺前体的聚酰胺酸而转变为聚酰亚胺的方法。该转变需要300℃以上的加热,因此热负荷高、脱水时也成为装置故障的原因。得到的材料大多无法避免黄变,对于电子设备的搭载限定于内部基板等框体的内部部件。该黄变性(更具体而言,黄度指数)在导入了芴结构的情况下也无法防止,妨害了用途扩大。

聚酰亚胺材料的黄变的原因在于被称为电荷转移(CT;Charge Transfer)络合物的可发生电荷转移的共轭体系的连续结构。另外,根据以聚酰亚胺的化学结构中特征性的5元环或6元环作为基轴的平面性高的结构,可以认为分子之间的电荷转移也是黄变的原因。

因此,通常为了实现聚酰亚胺的透明化,已知在构成原料中配合一定量的脂肪族结构来抑制材料着色的方法。另一方面,由于伴随材料的玻璃化转变温度(Tg)降低的倾向,因而成为耐热性降低的一个原因。

因此,鉴于上述实际情况,本发明的目的在于提供黄度指数小、且耐热性优异的聚酰亚胺、以及含有上述聚酰亚胺的聚酰亚胺溶液。

用于解决课题的方法

本发明人对上述课题进行了深入研究,结果发现,通过组合使用具有特定结构的两种聚酰亚胺,能够解决上述课题,从而完成了本发明。

即,本发明人发现,通过以下的方式可以解决上述课题。

(1)一种聚酰亚胺溶液,其含有:由后述的式(1)所示的重复单元构成的聚酰亚胺(I)、和由后述的式(2)所示的重复单元构成的聚酰亚胺(II),其中,

相对于上述聚酰亚胺(I)和上述聚酰亚胺(II)的总量,上述聚酰亚胺(I)的含量为5~95质量%,上述聚酰亚胺(II)的含量为95~5质量%。

(2)一种聚酰亚胺,其是由后述的式(1)所示的重复单元构成的聚酰亚胺(I)和由后述的式(2)所示的重复单元构成的聚酰亚胺(II)的混合物,其中,

上述聚酰亚胺(I)的含量为5~95质量%,上述聚酰亚胺(II)的含量为95~5质量%。

(3)根据上述(2)所述的聚酰亚胺,其玻璃化转变温度为280℃以上。

(4)根据上述(2)或(3)所述的聚酰亚胺,其黄度指数为3以下。

(5)一种导电膜,其具备由上述(2)~(4)中任一项所述的聚酰亚胺形成的聚酰亚胺层。

发明的效果

如以下所示,根据本发明,可以提供黄度指数(YI)小、且耐热性优异的聚酰亚胺、以及含有上述聚酰亚胺的聚酰亚胺溶液。

具体实施方式

以下对本发明的聚酰亚胺及本发明的聚酰亚胺溶液等进行说明。

需要说明的是,本说明书中,使用“~”表示的数值范围是包含“~”的前后所记载的数值作为下限值和上限值的范围。

另外,各成分可以单独使用1种,也可以组合使用两种以上。这里,在将各成分组合使用两种以上的情况下,该成分的含量只要没有特别声明则是指总计的含量。

在本发明中,优选限定兼顾不产生会形成CT络合物的共轭体系的重复单元和在溶剂中的溶解性的组成,在适于分子内反应的溶液中以温和的条件下进行处理直至发生酰亚胺闭环反应。包含得到的组合物的溶液通过分别保管、并在使用前进行混合,即使在长期的熟化保管中也能够避免形成芳香族成分的连续结构,可以成为用于稳定地获得透明度高的材料的技术。

[聚酰亚胺]

本发明的聚酰亚胺含有由后述的式(1)所示的重复单元构成的聚酰亚胺(I)、和由后述的式(2)所示的重复单元构成的聚酰亚胺(II),上述聚酰亚胺(I)的含量为5~95质量%,上述聚酰亚胺(II)的含量为95~5质量%。

由于本发明的聚酰亚胺为这样的构成,因此认为可以获得上述效果。其原因尚不明确,但推测大致如下所述。

如上所述,本发明的聚酰亚胺是聚酰亚胺(I)和聚酰亚胺(II)的混合物。这里,如后所述,聚酰亚胺(I)和聚酰亚胺(II)均由芳香族与脂肪族键合而成的结构的重复单元形成,因此不产生共轭体系。另外,在本发明中,很大的特征在于组合使用具有对比性的结构的两种聚酰亚胺这一点。即,在聚酰亚胺(I)中,具有芴骨架的芳香族基团被羰基夹住,脂肪族基团或脂环式基团被氮原子夹住。相反,在聚酰亚胺(II)中,脂肪族基团或脂环式基团被羰基夹住,具有芴骨架的芳香族基团被氮原子夹住。可以认为,在这两种聚酰亚胺的混合物中,通过两种聚酰亚胺的酰亚胺基彼此相互作用,从而形成聚酰亚胺(I)的芳香族基团与聚酰亚胺(II)的脂肪族基团或脂环式基团堆叠、聚酰亚胺(I)的脂肪族基团或脂环式与聚酰亚胺(II)的芳香族基团堆叠而成的结构。因此可以认为,对于本发明的聚酰亚胺而言,不仅在分子内,而且在分子之间的电荷移动也极小,结果是抑制了着色。

以下,对本发明的聚酰亚胺中包含的聚酰亚胺(I)及聚酰亚胺(II)进行说明。

〈聚酰亚胺(I)〉

聚酰亚胺(I)是由下述式(1)所示的重复单元构成的聚酰亚胺。

[化学式1]

在式(1)中,A1表示含有芴骨架的4价的芳香族基团。B1表示2价的脂肪族基团或脂环式基团。

如上所述,在式(1)中,A1表示含有芴骨架的4价的芳香族基团。上述含有芴骨架的4价的芳香族基团任选具有取代基。

如上所述,B1表示2价的脂肪族基团或脂环式基团。上述“2价的脂肪族基团或脂环式基团”任选具有取代基(但不含有芴骨架)。

从YI更小、耐热性更优异、绝对折射率变小的理由出发,上述B1优选为2价的脂环式基团。需要说明的是,以下,也将YI更小、耐热性更优异称为“本发明的效果等更优异”。

《聚酰亚胺(I)的合成方法》

聚酰亚胺(I)的合成方法没有特别限制,对于得到的本发明的聚酰亚胺,从YI更小、耐热性更优异、绝对折射率变小的理由出发,优选在溶剂中加入四羧酸或其酸酐(酸成分)和二胺(胺成分)进行聚合的方法(方法1)。由此,可以得到含有聚酰亚胺(I)的溶液。需要说明的是,以下,对于得到的本发明的聚酰亚胺,也将YI更小、耐热性更优异称为“本发明的效果等更优异”。

(酸成分)

上述方法1中的酸成分为含有芴骨架的化合物(芳香族化合物),且其是具有4个羧基的化合物或其酸酐。其中,从本发明的效果等更优异的理由出发,优选为酸酐,更优选为9,9-双(3,4-二羧基苯基)芴二酸酐(BPAF)、9,9-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]芴二酸酐,进一步优选为BPAF。

(胺成分)

上述方法1中的胺成分是脂肪族基团或脂环式基团,且其具有2个氨基。作为具体例,可列举出:二氨基丁烷、二氨基戊烷、二氨基己烷、二氨基庚烷、二氨基辛烷、二氨基壬烷、二氨基癸烷、二氨基十一烷、二氨基十二烷烷、2-甲基-二氨基戊烷等直链状或支链状的脂肪族二胺;1,4-二氨基环己烷、1,3-二氨基环己烷、1,2-二氨基环己烷、3-甲基-1,4-二氨基环己烷、3-甲基-3-氨基甲基-5,5-二甲基-1-环己烷胺(异佛尔酮二胺)(IPDA)、1,3-双氨基甲基环己烷、双(4,4’-氨基环己基)甲烷、双(3,3’-二甲基-4,4’-氨基环己基)甲烷、双(氨基甲基)降冰片烷、双(氨基甲基)-三环[5,2,1,0]癸烷、1,3-二氨基金刚烷、2,2’-二甲基-4,4’-亚甲基双(环己烷-1-基胺)、4,4’-亚甲基双(环己胺)等具有脂环结构的二胺;等。其中,从本发明的效果等更优异的理由出发,优选为具有脂环结构的二胺,更优选为IPDA。只要不影响酰亚胺位点的CT络合物的形成,也可以在一部分具有芳香环。

(溶剂)

上述方法1中的溶剂只要是能溶解聚酰亚胺(I)的溶剂即可,没有特别限定,可优选采用N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、N-乙基-2-吡咯烷酮等酰胺溶剂;γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯、γ-己内酯、ε-己内酯、α-甲基-γ-丁内酯等环状酯溶剂;碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等碳酸酯溶剂;三乙二醇等二醇类溶剂;间甲酚、对甲酚、3-氯苯酚、4-氯苯酚等酚类溶剂;苯乙酮;1,3-二甲基-2-咪唑啉酮;环丁砜;二甲基亚砜;等。另外,还可以使用其它通常的有机溶剂、即苯酚、邻甲酚、乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸异丁酯、丙二醇甲醚乙酸酯、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、2-甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、丁基溶纤剂乙酸酯、四氢呋喃、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、二丁基醚、二乙二醇二甲醚、甲基异丁基酮、二异丁基酮、环戊酮、环己酮、甲乙酮、丙酮、丁醇、乙醇等。这些溶剂也可以组合多种来使用。

(摩尔比)

上述方法1中的酸成分与胺成分的摩尔比(酸成分/胺成分)没有特别限制,从本发明的效果等更优异的理由出发,优选为0.90~1.10,更优选为0.95~1.05。

(方法1的适合的方式)

聚合温度没有特别限制,从本发明的效果等更优异的理由出发,优选为50~100℃。

聚合后的聚酰胺酸可以通过将溶液直接进行加热的热方法进行酰亚胺化(热酰亚胺化),也可以进行使用了反应剂的化学酰亚胺化。本说明书中的“基于热方法的酰亚胺化”是指,在不使用脱水剂及酰亚胺化促进剂的情况下进行加热来进行酰亚胺化的方法。具体而言,例如可以列举出通过将聚酰胺酸溶液加热而得到聚酰亚胺溶液的方法。作为用于制备聚酰胺酸溶液的溶剂,例如可以使用与聚合时使用的溶剂相同的溶剂。溶剂的具体例和适合的方式与后述的聚酰亚胺溶液的溶剂相同。

利用热方法进行酰亚胺化时的加热时间根据进行脱水闭环的聚酰亚胺单元的处理量及加热温度而不同,通常优选在处理温度达到最高温度后以10分钟~5小时的范围进行。

另外,可以使用具有水分共沸作用的共沸法,在包含组合物的溶液中加入甲苯或二甲苯等与水共沸的溶剂,并升温至170~200℃,由此,一边主动地向体系外去除由脱水闭环产生的产物水,一边进行1~5小时左右的处理。为了以短时间且低温下进行脱水,还可以进行减压。

〈聚酰亚胺(II)〉

聚酰亚胺(II)是由下述式(2)所示的重复单元构成的聚酰亚胺。

[化学式2]

在式(2)中,A2表示4价的脂肪族基团或脂环式基团。B2表示含有芴骨架的2价的芳香族基团。

从本发明的效果等更优异的理由出发,上述A2优选为4价的脂环式基团。

如上所述,在式(2)中,A2表示4价的脂肪族基团或脂环式基团。上述“4价的脂肪族基团或脂环式基团”任选具有取代基(但不含有芴骨架)。

如上所述,在式(2)中,B2表示含有芴骨架的2价的芳香族基团。上述含有芴骨架的2价的芳香族基团任选具有取代基。

《聚酰亚胺(II)的合成方法》

聚酰亚胺(II)的合成方法没有特别限制,从本发明的效果等更优异的理由出发,优选在溶剂中加入四羧酸或其酸酐(酸成分)和二胺(胺成分)进行聚合的方法(方法2)。由此,可以得到含有聚酰亚胺(II)的溶液。

(酸成分)

上述方法2中的酸成分为脂肪族基团或脂环式基团,且其是具有4个羧基的化合物或其酸酐。作为具体例,可列举出:(1S,2R,4S,5R)-环己烷四甲酸二酐、(顺式,顺式,顺式,-1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐)、(1S,2S,4R,5R)-环己烷四甲酸二酐、(1R,2S,4S,5R)-环己烷四甲酸二酐、双环[2.2.2]辛烷-2,3,5,6-四甲酸二酐、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四甲酸二酐、5-(二氧代四氢呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二甲酸酐(MCHDA)、4-(2,5-二氧代四氢呋喃-3-基)-四氢萘-1,2-二甲酸酐、四氢呋喃-2,3,4,5-四甲酸二酐、双环-3,3’,4,4’-四甲酸二酐、丁烷-1,2,3,4-四甲酸二酐(BuDA)、1,2,3,4-环戊烷四甲酸二酐、1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐、1,4-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐(CBDA)、以及降冰片烷-2-螺-2’-环戊酮-5’-螺-2”-降冰片烷-5,5”,6,6”-四甲酸二酐(CpODA)、六氢-1H,3H-4,8-桥亚甲基苯并[1,2-c∶4,5-c’]二呋喃-1,3,5,7-四酮(BHDA)、六氢-1H,3H-4,8-桥亚乙基苯并[1,2-c∶4,5-c’]二呋喃-1,3,5,7-四酮(BODA)、十氢-1H,3H-4,10∶5,9-二桥亚甲基萘并[2,3-c∶6,7-c’]二呋喃-1,3,6,8-四酮(DNDA)、十二氢-[5,5’-二异苯并呋喃]-1,1’,3,3’-四酮、5,5-(1,4-亚苯基)双(六氢-4,7-桥亚甲基异苯并呋喃-1,3-二酮)、5,5-双(六氢-4,7-桥亚甲基异苯并呋喃-1,3-二酮)、JXTG ENERGY公司制造的ENEHYDE系列等。这些化合物可以组合使用两种以上。

从本发明的效果等更优异的理由出发,上述方法2中的酸成分优选为脂环式基团、且其是具有4个羧基的化合物或其酸酐,更优选为脂环式基团、且其是具有4个羧基的化合物的酸酐。

(胺成分)

上述方法2中的胺成分为含有芴骨架的化合物(芳香族化合物),且其具有2个氨基。其中,从本发明的效果等更优异的理由出发,优选为2,7-二氨基芴、9,9-双(4-氨基苯基)芴(BAFL)、9,9-双(4-氨基苯氧基苯基)芴、9,9-双(3-甲基-4-氨基苯基)芴、9,9-双(3-氨基-4-羟基苯基)芴、9,9-双(3-氟-4-氨基苯基)芴、或9,9-双[4-(氨基苯氧基)苯基]芴,更优选为BAFL。

(溶剂)

上述方法2中的溶剂只要是能溶解聚酰亚胺(II)的溶剂即可,没有特别限定,具体例及适合的方式可以期待与上述的方法1中的溶剂相同的效果来进行选择。

(摩尔比)

上述方法2中的酸成分与胺成分的摩尔比(酸成分/胺成分)没有特别限制,从本发明的效果等更优异的理由出发,优选为0.90~1.10,更优选为0.95~1.05。

(方法2的适合的方式)

方法2的适合的方式与上述的方法1的适合的方式相同。

〈含量〉

在本发明的聚酰亚胺中,上述的聚酰亚胺(I)的含量为5~95质量%。其中,从本发明的效果等更优异的理由出发,优选为10~90质量%,更优选为20~80质量%,进一步优选为30~70质量%,特别优选为35~65质量%,最优选为40~60质量%。

在本发明的聚酰亚胺中,上述的聚酰亚胺(II)的含量为95~5质量%。其中,从本发明的效果等更优异的理由出发,优选为90~10质量%,更优选为80~20质量%,进一步优选为70~30质量%,特别优选为65~35质量%,最优选为60~40质量%。

〈玻璃化转变温度〉

从本发明的效果等更优异的理由出发,本发明的聚酰亚胺的玻璃化转变温度优选为280℃以上。

〈黄度指数〉

从本发明的效果等更优异的理由出发,本发明的聚酰亚胺的黄度指数(YI)优选为3以下。

〈制造方法〉

制造本发明的聚酰亚胺的方法没有特别限制,从本发明的效果等更优异的理由出发,优选为下述方法A或下述方法B。

《方法A》

方法A是如下方法:通过加热等使后述的本发明的聚酰亚胺溶液干燥,从而去除聚酰亚胺溶液中的溶剂,得到本发明的聚酰亚胺。

例如,通过将后述的本发明的聚酰亚胺溶液涂布于基材,利用加热等使其干燥,从而去除聚酰亚胺溶液中的溶剂,得到本发明的聚酰亚胺。

(基材)

基材只要选择不被本发明的聚酰亚胺溶液的溶剂侵蚀的基材即可。例如可以示例出:玻璃;由三乙酸纤维素(TAC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、二乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、聚醚砜、丙烯酸类树脂、聚氨酯类树脂、聚酯、聚碳酸酯、聚砜、聚醚、三甲基戊烯、聚醚酮、(甲基)丙烯腈等各种树脂形成的膜;SUS、铜等金属;等。基材如果透明性优异,则可以直接用于透明材料。基材如果是有色的,则可以在不损害其外观性的前提下使用。

本发明的聚酰亚胺抑制了黄度指数(YI),因此,基材可以以如下材料为前提进行选择:作为具备限定了折射率等的被膜层的光学构件、部件、特别是液晶显示器(LCD)、阴极射线管(CRT)、等离子体显示面板(PDP)、电致发光显示器(ELD)、触摸面板等图像显示装置的显示面的材料。

能够确保膜厚精度、平滑地涂布而得到的固化膜也可以进行剥离而作为膜加以处理。

(涂布)

作为涂布于基材的方法,例如可以采用:辊涂法、凹版涂布法、滑动涂布法、喷涂法、浸渍法、丝网印刷法、喷涂法等。

(干燥)

在温度管理方面,只要将溶剂挥发去除即可,如果适当地设定时间、压力,则即使在沸点以下的条件下也可以得到材料。

作为干燥的方法,可列举出真空干燥、热风干燥等。为了使聚酰亚胺溶液中包含的溶剂完全干燥,优选为真空干燥,从防止残留溶剂的分解及残留溶剂导致的树脂的劣化的观点出发,干燥温度优选80~200℃的范围。

另外,干燥时间只要选择能使聚酰亚胺组合物中包含的溶剂完全干燥的时间即可,从制造工艺的观点出发,进一步优选为15小时以下,从使残留溶剂充分干燥这样的观点出发,优选为8小时以上。

在进行加热时,从本发明的效果等更优异的理由出发,优选为200℃以下,更优选为100℃以下。下限没有特别限制,从本发明的效果等更优异的理由出发,优选为20℃以上,更优选为30℃以上。

《方法B》

方法B是具备如下工序的方法:沉淀工序,通过在后述的本发明的聚酰亚胺溶液中添加不良溶剂,使聚酰亚胺溶液中的聚酰亚胺(I)及聚酰亚胺(II)沉淀;溶剂去除工序,在上述沉淀工序后去除聚酰亚胺溶液中的溶剂,从而得到本发明的聚酰亚胺。

对于本发明的聚酰亚胺溶液而言,由于酰亚胺闭环反应已完成,因此与醇等不良溶剂混合而使聚酰亚胺沉淀,在根据需要进行溶剂清洗后,进行干燥,由此可以得到聚酰亚胺。

即,通过将如上所述进行了酰亚胺化的反应溶液滴加至大量的不良溶剂中,使聚酰亚胺析出,通过清洗去除反应溶剂、化学酰亚胺化试剂、催化剂等之后,进行干燥,可以得到聚酰亚胺的粉末。

作为可使用的不良溶剂,优选为不溶解聚酰亚胺的溶剂,没有特别限定,从与反应溶剂、化学酰亚胺化试剂的亲和性及通过干燥去除时的容易度的观点出发,优选选择水、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇等。

将含有聚酰亚胺、酰亚胺化促进剂及脱水剂的聚酰亚胺溶液投入不良溶剂中时,聚酰亚胺溶液的固体成分浓度只要是能够进行搅拌的粘度即可,没有特别限制,从减小析出的聚酰亚胺的粒径的观点出发,优选浓度稀薄。但是,在该浓度过度稀薄时,为了析出聚酰亚胺组合物而使用的溶剂量变为大量,因此不优选。

从这些观点出发,优选将聚酰亚胺溶液的固体成分浓度稀释至15质量%以下、更优选稀释至10质量%以下后,将聚酰亚胺溶液投入不良溶剂中。待使用的不良溶剂量优选为聚酰亚胺溶液的同等量以上,更优选为2~3倍量。这里得到的聚酰亚胺包含少量的酰亚胺化促进剂、脱水剂,因此优选用上述不良溶剂清洗数次。

[聚酰亚胺溶液]

本发明的聚酰亚胺溶液含有由上述的式(1)所示的重复单元构成的聚酰亚胺(I)、和由上述的式(2)所示的重复单元构成的聚酰亚胺(II),且相对于上述聚酰亚胺(I)和上述聚酰亚胺(II)的总量,上述聚酰亚胺(I)的含量为5~95质量%,上述聚酰亚胺(II)的含量为95~5质量%。

对于聚酰亚胺(I)及聚酰亚胺(II),如上所述。溶剂只要是能够溶解聚酰亚胺(I)及聚酰亚胺(II)的溶剂即可,没有特别限定,具体例及适合的方式与上述的方法1中的溶剂相同。

〈含量〉

在本发明的聚酰亚胺溶液中,相对于上述的聚酰亚胺(I)和上述的聚酰亚胺(II)的总量,上述的聚酰亚胺(I)的含量为5~95质量%。其中,从本发明的效果等更优异的理由出发,优选为10~90质量%,更优选为20~80质量%,进一步优选为30~70质量%,特别优选为35~65质量%,最优选为40~60质量%。

在本发明的聚酰亚胺中,相对于上述的聚酰亚胺(I)和上述的聚酰亚胺(II)的总量,上述的聚酰亚胺(II)的含量为95~5质量%。其中,从本发明的效果等更优异的理由出发,优选为90~10质量%,更优选为80~20质量%,进一步优选为70~30质量%,特别优选为65~35质量%,最优选为60~40质量%。

〈浓度〉

在本发明的聚酰亚胺溶液中,聚酰亚胺溶液的固体成分浓度只要是能够进行搅拌的粘度即可,没有特别限制,优选为5~50质量%。另外,溶液的粘度可以适当设定为涂敷时不产生不良情况的粘度,优选为0.3~200Pa·s。需要说明的是,上述粘度为常温、即20~40℃下的粘度。

〈制造方法〉

本发明的聚酰亚胺溶液的制造方法没有特别限制,例如可列举出如下方法:利用上述的方法1及上述的方法2制造含有上述的聚酰亚胺(I)的溶液及含有上述的聚酰亚胺(II)的溶液,并将含有聚酰亚胺(I)的溶液及含有聚酰亚胺(II)的溶液进行混合。

[聚酰亚胺组合物]

本发明的聚酰亚胺组合物是含有上述的本发明的聚酰亚胺的组合物。

本发明的聚酰亚胺组合物可以含有除上述的本发明的聚酰亚胺以外的成分。作为这样的成分,例如可列举出:交联性树脂、热固性树脂、无机纤维(例如,玻璃纤维、碳纤维等)、氧化稳定剂、封端剂、填料、硅烷偶联剂、感光剂、光聚合引发剂、敏化剂等。

[聚酰亚胺层]

本发明的聚酰亚胺层是由上述的本发明的聚酰亚胺或上述的本发明的聚酰亚胺组合物形成的。

[导电膜]

本发明的导电膜具备上述的本发明的聚酰亚胺层。

导电膜例如是在聚酰亚胺层上形成有富有导电性的线材层的导电膜,所述线材层显示出对可见光80%以上的透射率。

这里,聚酰亚胺层例如形成在基材上。基材例如为玻璃、聚合物、无机半导体材料、无机电介质材料、它们的层叠体、它们的复合材料等。基材例如构成触摸式传感器、触摸屏、液晶显示器(LCD)、平板显示器、有机发光二极管(OLED)、太阳能电池等部件。

线材层例如是由配置于聚酰亚胺层的表面的线材形成的层。

另外,线材层可以是线材内包于树脂中的导电层。导电层例如可以一边将线材混合于树脂中,一边进行涂敷等而形成。

作为构成线材层的线材,例如可列举出:银、金、铟、锡、铁、钴、铂、钯、镍、钴、钛、铜、以及它们的合金等金属;碳材料;等,可以考虑电导率、耐久性而适当选择。

为了表现出目标导电性,线材可以配置成直线,还可以根据需要形成网眼状、格子状等网眼结构。

为了确保良好的透明度,线材优选为微细的纳米线(nanowire)。线材的平均直径优选为250nm以下,更优选为150nm以下,进一步优选为120nm以下。另一方面,下限没有特别限定,例如为10nm以上。

为了获得良好的电导率,优选为长的线材,具体而言,例如,优选为5μm以上。上限没有特别限定,例如为100μm以下。

在通过图案形成等得到线材的情况下,可以按照这些条件来形成。

导电层的形成可以适当选择浸涂、喷涂、刀刃涂布、棒涂、麦勒棒涂布、狭缝涂布、凹版涂布、旋涂、镀覆、蒸镀、印刷、转印等通常的涂布方法。为了使线材固定,还可以使用热熔融或化学熔融。

本发明的导电膜例如可以对原本不具有导电性的有机材料等赋予通电性、或者在不期望静电或可能成为危险的情况下赋予抗静电性。需要说明的是,对于本发明的导电膜而言,为了获得偏振、防反射、相移、亮度的增加、可视性的提高等各种功能,可以使用光学膜。

在本发明的聚酰亚胺层中,为避免过度的混合而在分子内导入了刚直的芴骨架。其结果是,对于纳米线等线材在热响应时的膨胀性,亲和性高。通过使聚酰亚胺层的膨胀性接近线材层的膨胀性,在对本发明的导电膜施加温度变化等负荷的情况下,聚酰亚胺层也发挥对于线材层的良好的跟随性。由此,可减轻本发明的导电膜的应变、劣化,改善产品寿命。

实施例

以下,通过实施例对本发明进行具体说明,但本发明并不限定于这些实施例。需要说明的是,利用以下的方法测定了以下的物性值。

·黄度指数(YI)使用色差计(日本电色工业株式会社制造的SE7700)进行测定。

·玻璃化转变温度(Tg)使用热分析装置(株式会社岛津制作所制造的TMA-60)进行测定。

·热膨胀率(CTE)使用株式会社岛津制作所制造的TMA-60,并将测定温度范围设定为50~200℃、将升温速度设定为10℃/分,进行了测定。

·表面电阻率使用4端子4探针法测定装置(Mitsubishi Chemical Analytech公司制造的Loresta GP)在23℃、相对湿度50%环境下进行了测定。

如下所述,制造聚酰亚胺溶液及聚酰亚胺,然后进行了评价。

〈比较例1〉

将9,9-双(3,4-二羧基苯基)芴二酸酐(BPAF)19.68g(43毫摩尔)、异佛尔酮二胺(IPDA)7.34g(43毫摩尔)、草酸酐0.23g、三乙胺0.59g、N-甲基吡咯烷酮(NMP)120g、甲苯40g加入三口烧瓶中,在40℃下进行搅拌后,将硅油浴温度升温至180℃,以200r.p.m.(roundper minute)的转速进行1小时加热及搅拌。为了去除水-甲苯馏分40ml,在硅油浴中进行加热,并在该状态下持续进行搅拌。然后,在3小时30分钟后停止反应,得到了含有聚酰亚胺1的溶液(15质量%)。聚酰亚胺1相当于上述的聚酰亚胺(I)。

使用刮刀将得到的溶液涂布于15cm见方的玻璃板,形成了厚度400μm的涂膜。接着,将形成有涂膜的玻璃板放入预先设定为90℃的加热干燥炉,干燥150分钟,尝试了涂膜的成膜,但未能成膜。

〈比较例2〉

将丁烷-1,2,3,4-四甲酸二酐(BuDA)5.15g(26毫摩尔)、5-(2,5-二氧代四氢呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二甲酸二酐(MCHDA)2.37g(9毫摩尔)、降冰片烷-2-螺-2’-环戊酮-5’-螺-2”-降冰片烷-5,5”,6,6”-四甲酸二酐(CpODA)3.07g(8毫摩尔)、9,9-双(4-氨基苯基)芴(BAFL)15.02g(43毫摩尔)、草酸酐0.23g、三乙胺0.59g、N-甲基吡咯烷酮(NMP)120g、甲苯40g加入三口烧瓶中,在40℃下进行搅拌后,将硅油浴温度升温至180℃,以200r.p.m.的转速进行1小时加热、搅拌。为了去除水-甲苯馏分40ml而在硅油浴中进行加热,并在该状态下持续进行搅拌。在3小时30分钟后停止反应,得到含有聚酰亚胺2的溶液(15质量%)。

使用刮刀将得到的溶液涂布于15cm见方的玻璃板上,形成了厚度400μm的涂膜。接着,将形成有涂膜的玻璃板放入预先设定为90℃的加热干燥炉,干燥150分钟,得到了聚酰亚胺2的厚度50μm(误差±3μm)的膜。对于得到的膜,测定了YI、Tg及CTE。将结果示于下述表1。

〈实施例1〉

将比较例1的聚酰亚胺溶液及比较例2的聚酰亚胺溶液加入三口烧瓶中,以40℃进行60分钟搅拌,由此得到了含有聚酰亚胺1和聚酰亚胺2的聚酰亚胺溶液(15质量%)。得到的溶液是聚酰亚胺1和聚酰亚胺2的混合物溶液。在得到的溶液中,相对于聚酰亚胺1和聚酰亚胺2的总量,聚酰亚胺1的含量及聚酰亚胺2的含量分别为41.4质量%及58.6质量%。

使用刮刀将得到的聚酰亚胺溶液涂布于15cm见方的玻璃板,形成了厚度400μm的涂膜。接着,将形成有涂膜的玻璃板放入预先设定为90℃的加热干燥炉,干燥150分钟,得到了聚酰亚胺1和聚酰亚胺2的混合物的厚度50μm(误差±3μm)的膜。在得到的膜(混合物)中,聚酰亚胺1的含量及聚酰亚胺2的含量分别为41.4质量%及58.6质量%。对于得到的膜,测定了YI、Tg及CTE。将结果示于下述表1。

〈比较例3〉

将9,9-双(3,4-二羧基苯基)芴二酸酐(BPAF)9.84g(22毫摩尔)、1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐(CBDA)4.21g(22毫摩尔)、9,9-双(4-氨基苯基)芴(BAFL)7.51g(22毫摩尔)、异佛尔酮二胺(IPDA)3.67g(22毫摩尔)、草酸酐0.23g、三乙胺0.59g、N-甲基吡咯烷酮(NMP)120g、甲苯40g加入三口烧瓶中,在40℃下进行搅拌后,将硅油浴温度升温至180℃,以200r.p.m.的转速进行1小时加热及搅拌。为了去除水-甲苯馏分40ml而在硅油浴中进行加热,并在该状态下持续进行搅拌。在3小时30分钟后停止反应,得到了含有作为BPAF、CBDA、IPDA和BAFL的共聚物的聚酰亚胺(聚酰亚胺3)的溶液(15质量%)。

使用刮刀将得到的溶液涂布于15cm见方的玻璃板,形成了厚度400μm的涂膜。接着,将形成有涂膜的玻璃板放入预先设定为90℃的加热干燥炉,干燥150分钟,得到了聚酰亚胺3的厚度50μm(误差±3μm)的膜。对于得到的膜,测定了YI、Tg及CTE。将结果示于下述表1。

〈比较例4〉

将9,9-双(3,4-二羧基苯基)芴二酸酐(BPAF)19.68g(43毫摩尔)、双(氨基甲基)降冰片烷(NBDA)5.65g(36.6毫摩尔)、1,4-二氨基环己烷(CHDA)0.73g(6.4毫摩尔)、草酸酐0.23g、三乙胺0.59g、N-甲基吡咯烷酮(NMP)120g、甲苯40g加入三口烧瓶中,在40℃下进行搅拌后,将硅油浴温度升温至180℃,以200r.p.m.(round per minute)的转速进行1小时加热及搅拌。为了去除水-甲苯馏分40ml而在硅油浴中进行加热,并在该状态下持续进行搅拌。然后,在3小时30分钟后停止反应,得到了含有聚酰亚胺1的溶液(15质量%)。聚酰亚胺1相当于上述的聚酰亚胺(I)。

使用刮刀将得到的溶液涂布于15cm见方的玻璃板,形成了厚度400μm的涂膜。接着,将形成有涂膜的玻璃板放入预先设定为90℃的加热干燥炉,干燥150分钟,尝试了涂膜的成膜,但未能成膜。

〈比较例5〉

将丁烷-1,2,3,4-四甲酸二酐(BuDA)5.15g(26毫摩尔)、5-(2,5-二氧代四氢呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二甲酸二酐(MCHDA)2.37g(9毫摩尔)、降冰片烷-2-螺-2’-环戊酮-5’-螺-2”-降冰片烷-5,5”,6,6”-四甲酸二酐(CpODA)3.07g(8毫摩尔)、9,9-双(3-甲基-4-氨基苯基)芴(BMAFL)13.16g(35毫摩尔)、2,7-二氨基芴(2,7-FDA)1.57g(8毫摩尔)、草酸酐0.23g、三乙胺0.59g、N-甲基吡咯烷酮(NMP)120g、甲苯40g加入三口烧瓶中,在40℃下进行搅拌后,将硅油浴温度升温至180℃,以200r.p.m.的转速进行1小时加热、搅拌。为了去除水-甲苯馏分40ml而在硅油浴中进行加热,并在该状态下持续进行搅拌。3小时30分钟后停止反应,得到了含有聚酰亚胺2的溶液(15质量%)。

使用刮刀将得到的溶液涂布于15cm见方的玻璃板,形成了厚度400μm的涂膜。接着,将形成有涂膜的玻璃板放入预先设定为90℃的加热干燥炉,干燥150分钟,得到了聚酰亚胺2的厚度50μm(误差±3μm)的膜。对于得到的膜,测定了YI、Tg及CTE。将结果示于下述表1。

〈实施例2〉

将比较例4的聚酰亚胺溶液及比较例5的聚酰亚胺溶液加入三口烧瓶中,以40℃进行60分钟搅拌,由此得到了含有聚酰亚胺1和聚酰亚胺2的聚酰亚胺溶液(15质量%)。得到的溶液是聚酰亚胺1和聚酰亚胺2的混合物溶液。在得到的溶液中,相对于聚酰亚胺1和聚酰亚胺2的总量,聚酰亚胺1的含量及聚酰亚胺2的含量分别为62.0质量%及38.0质量%。

使用刮刀将得到的聚酰亚胺溶液涂布于15cm见方的玻璃板,形成了厚度400μm的涂膜。接着,将形成有涂膜的玻璃板放入预先设定为90℃的加热干燥炉,干燥150分钟,得到了聚酰亚胺1和聚酰亚胺2的混合物的厚度50μm(误差±3μm)的膜。在得到的膜(混合物)中,聚酰亚胺1的含量及聚酰亚胺2的含量分别为62.0质量%及38.0质量%。对于得到的膜,测定了YI、Tg及CTE。将结果示于下述表1。

根据上述表1可知,与单独为聚酰亚胺(II)的比较例2相比,作为聚酰亚胺(I)和聚酰亚胺(II)的混合物的实施例1的YI小。而且,耐热性也优异,CTE也小。需要说明的是,如果Tg为300℃以上,则可以认为耐热性优异。另外,作为使聚酰亚胺(I)与聚酰亚胺(II)共聚而成的结构的比较例3的聚酰亚胺的YI及CTE大。

〈实施例3〉

使用棒涂机在实施例1的膜上涂布配合有导电性金属氧化物的树脂乳液(东邦化学株式会社制造的HYTEC、SN-2002),然后,利用100℃以下的热风进行干燥。由此,得到了具有导电层的实施例3的膜(导电膜)。

对于得到的实施例3的膜(导电膜),测定了表面电阻率及YI。需要说明的是,对于实施例1的膜,也测定了表面电阻率。一并将结果示于下述表2。

〈实施例4〉

使用棒涂机在实施例2的膜上涂布配合有导电性金属氧化物的树脂乳液(东邦化学株式会社制造的HYTEC、SN-2002),然后,利用100℃以下的热风进行干燥。由此,得到了具有导电层的实施例4的薄膜(导电膜)。

对于得到的实施例4的膜(导电膜),测定了表面电阻率及YI。需要说明的是,对于实施例2的膜,也测定了表面电阻率。一并将结果示于下述表2。

表2

如上述表2所示,实施例3~4的膜的表面电阻率的值分别低于实施例1~2的膜,确认了导电性的效果。YI得到了保持或改善。

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