JP5668481B2 - Aromatic polyamide and aromatic polyamide film - Google Patents
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Description
本発明は塩素、臭素原子を含有せず、かつ溶解性に優れ、しかもフィルムとしたときに高い機械物性を発現しうる芳香族ポリアミドおよび芳香族ポリアミドフィルムに関する。 The present invention relates to an aromatic polyamide and an aromatic polyamide film that do not contain chlorine or bromine atoms, have excellent solubility, and can exhibit high mechanical properties when formed into a film.
芳香族ポリアミドはその高い耐熱性、機械強度から工業材料として有用なポリマーである。特に、ポリパラフェニレンテレフタルアミド(以下PPTAと記すことがある)に代表されるようなパラ配向性芳香核からなる芳香族ポリアミドはその剛直性から、上記特性に加え機械物性に優れた成形体を与えるのでその利用価値は高い。しかしながらPPTAのごときパラ配向性芳香族ポリアミドは溶媒に対する溶解性が低く、硫酸等極めて限定された溶媒にしか溶解しないためにプロセス上の制約が大きいという問題があり、その改善が求められている(例えば、特許文献1)。 Aromatic polyamide is a useful polymer as an industrial material because of its high heat resistance and mechanical strength. In particular, aromatic polyamides composed of para-oriented aromatic nuclei as represented by polyparaphenylene terephthalamide (hereinafter sometimes referred to as PPTA) have a molded body with excellent mechanical properties in addition to the above properties due to its rigidity. Because it gives it, its utility value is high. However, para-oriented aromatic polyamides such as PPTA have low solubility in solvents, and are soluble only in very limited solvents such as sulfuric acid, so there is a problem that process restrictions are large, and improvements are required ( For example, Patent Document 1).
また、特許文献2には有機溶媒への溶解性を向上する目的で塩素原子を導入した構造の開示があるが、塩素の導入は、環境への負荷が増大するという懸念があった。 Further, Patent Document 2 discloses a structure in which chlorine atoms are introduced for the purpose of improving solubility in an organic solvent. However, introduction of chlorine has a concern that an environmental load increases.
環境負荷が小さく、かつ溶解性向上の効果がある構造単位としてフッ素原子を導入する検討も行われてきた。例えば特許文献3には−CF3というフッ素原子を導入した芳香族ポリアミドの開示がある。当該文献に開示の芳香族ポリアミドは優れた物性を有するが、溶媒への溶解性が十分ではなく、溶解助剤として塩化リチウム、臭化リチウムの添加が必要であった。 Studies have also been conducted to introduce fluorine atoms as structural units that have a low environmental burden and an effect of improving solubility. For example, Patent Document 3 discloses an aromatic polyamide into which a fluorine atom called —CF 3 is introduced. Although the aromatic polyamide disclosed in the document has excellent physical properties, the solubility in a solvent is not sufficient, and it is necessary to add lithium chloride and lithium bromide as a dissolution aid.
また、特許文献4や5にはフッ素を含有する芳香族ポリアミドの開示がある。しかしながら、機械物性と溶解性との両立を目的とした試みはなされておらず、またそのようなフィルムが得られている訳でもない。また、芳香族ポリアミドは芳香環やアミド基が光による酸化劣化を起こすため耐光性の改善が求められてきた。特許文献6には耐光性改善を目的に紫外線吸収剤を添加する開示があるが、紫外線吸収剤は有害なものが多く、また使用中にブリードアウトしたりする問題があった。 Patent Documents 4 and 5 disclose aromatic polyamides containing fluorine. However, no attempt has been made to achieve both mechanical properties and solubility, and such a film has not been obtained. In addition, aromatic polyamides have been required to have improved light resistance because aromatic rings and amide groups cause oxidative degradation due to light. Patent Document 6 discloses that an ultraviolet absorber is added for the purpose of improving light resistance, but there are many harmful ultraviolet absorbers, and there is a problem of bleeding out during use.
本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果達成されたものである。すなわち本発明の目的は、塩素、臭素原子を含有せず、かつ溶解性に優れ、フィルムとしたときに高い機械物性を発現しうる芳香族ポリアミドおよび芳香族ポリアミドフィルムを得ることにある。 The present invention has been achieved as a result of studying the solution of the problems in the prior art described above as an issue. That is, an object of the present invention is to obtain an aromatic polyamide and an aromatic polyamide film that do not contain chlorine or bromine atoms, have excellent solubility, and can exhibit high mechanical properties when formed into a film.
上記目的を達成するための本発明は、化学式(VI)で示される構造単位を含み、化学式(VI)で示される構造単位のモル分率をaとしたとき、次式(5)を満足する芳香族ポリアミドであることを特徴とする。
5≦a≦50 ・・・(5)
The present invention for achieving the above object, the structural units represented by the chemical formula (VI), when the molar fraction of the structural unit represented by the chemical formula (VI) was a, satisfies the following formula (5) It is an aromatic polyamide.
5 ≦ a ≦ 50 (5)
本発明により、塩素や臭素原子を含まないにも関わらず、溶解性に優れた芳香族ポリアミドを得ることができる。また、本発明の芳香族ポリアミドを用いることにより、フィルムとしたときに高い機械物性を発現できる。しかも、熱膨張係数の小さなフィルムを得ることができるため、回路基板用途などに好適な芳香族ポリアミドフィルムを提供することが可能となる。 According to the present invention, an aromatic polyamide having excellent solubility can be obtained although it does not contain chlorine or bromine atoms. In addition, by using the aromatic polyamide of the present invention, high mechanical properties can be expressed when a film is formed. And since a film with a small thermal expansion coefficient can be obtained, it becomes possible to provide an aromatic polyamide film suitable for a circuit board use etc.
本発明の芳香族ポリアミドは化学式(I)で示される構造単位を5〜50モル%含んでいる。本構造は、フッ素原子が直接結合したパラ配向芳香族基をカルボニル基に隣接して持つため、分子間水素結合が阻害され、溶解性が向上する。さらに、カルボニル基と水分子とが水素結合することを阻害できるため、吸湿率を低減せしめることが可能となる。また芳香環上のC−H結合数が低減し、光に対し強固な結合であるC−F結合を増加させることで耐光性を向上させることができる。 The aromatic polyamide of the present invention contains 5 to 50 mol% of the structural unit represented by the chemical formula (I). Since this structure has a para-oriented aromatic group directly bonded with fluorine atoms adjacent to the carbonyl group, intermolecular hydrogen bonding is inhibited and solubility is improved. Furthermore, it is possible to inhibit hydrogen bonding between the carbonyl group and the water molecule, so that the moisture absorption rate can be reduced. In addition, the light resistance can be improved by reducing the number of C—H bonds on the aromatic ring and increasing the number of C—F bonds that are strong bonds to light.
R1:フッ素原子が直結したパラ配向芳香族基
化学式(I)で示される構造単位のR1は、化学式(V)で表される構造単位から選ばれることが好ましい。
R 1 : Para-oriented aromatic group in which fluorine atoms are directly connected R 1 of the structural unit represented by the chemical formula (I) is preferably selected from the structural units represented by the chemical formula (V).
ここで、e〜jは、以下の(1)〜(3)を満たす。 Here, e to j satisfy the following (1) to (3).
1≦ e ≦4 ・・・(1)
1≦ f+g ≦8 ・・・(2)
1≦h+i+j≦12 ・・・(3)
化学式(I)で示される構造単位のR1は、耐光性の向上や本発明の芳香族ポリアミドを光導波路のコアとして使用する場合にC−H結合由来の赤外線吸収を低減する目的や、または本発明の芳香族ポリアミドをプロトン交換膜として用いる場合に電解質液による分解から本発明の芳香族ポリアミドを保護する目的においては全フッ素置換であることが好ましい。ここで全フッ素置換とは、化学式(V)の場合において、e=4、f+g=8、h+i+j=12である場合をいう。
1 ≦ e ≦ 4 (1)
1 ≦ f + g ≦ 8 (2)
1 ≦ h + i + j ≦ 12 (3)
R 1 of the structural unit represented by the chemical formula (I) is used for the purpose of reducing light absorption and reducing infrared absorption derived from C—H bonds when the aromatic polyamide of the present invention is used as the core of an optical waveguide, or When the aromatic polyamide of the present invention is used as a proton exchange membrane, it is preferably perfluorinated for the purpose of protecting the aromatic polyamide of the present invention from decomposition by an electrolyte solution. Here, perfluorination refers to the case where e = 4, f + g = 8, and h + i + j = 12, in the case of chemical formula (V).
一方で、芳香族ポリアミドの重合性と得られる芳香族ポリアミドの物性とを両立する目的では、R1は、化学式(X)で表される構造単位から選ばれることが好ましい。 On the other hand, R 1 is preferably selected from structural units represented by the chemical formula (X) for the purpose of achieving both the polymerizability of the aromatic polyamide and the physical properties of the resulting aromatic polyamide.
化学式(I)で示される構造単位のR1は、最も好ましくは2−フロロ−1,4−フェニレン構造である。このとき、化学式(I)で示される構造単位は化学式(VI)で示される構造単位となる。 R 1 of the structural unit represented by the chemical formula (I) is most preferably a 2-fluoro-1,4-phenylene structure. At this time, the structural unit represented by the chemical formula (I) is the structural unit represented by the chemical formula (VI).
化学式(VI)で示される構造単位は極めて剛直な構造を持ち、得られるフィルムの機械強度向上に寄与する。また、複数のフッ素原子が芳香環に置換すると重合時の反応性が低下する等の問題があるが、化学式(VI)で示される構造単位を得る代表的な原料である2−フロロ−テレフタロイルクロライドは良好な反応性を持ち、高分子量の芳香族ポリアミドを得ることができる。さらに無置換のテレフタロイルクロライドが固体であるのに対し、2−フロロ−テレフタロイルクロライドは常温で液体であるため、移送や計量、滴下が容易であり、芳香族ポリアミド重合作業の作業性が向上する。また、固体であれば反応容器の壁面等に付着した場合に未反応原料として残る可能性があるが、液体であれば、そのような懸念が少ないため、反応割合の精度を向上させることができる。 The structural unit represented by the chemical formula (VI) has a very rigid structure and contributes to the improvement of the mechanical strength of the resulting film. Further, when a plurality of fluorine atoms are substituted with an aromatic ring, there is a problem that the reactivity at the time of polymerization is lowered. However, 2-fluoro-terephthalo which is a typical raw material for obtaining a structural unit represented by the chemical formula (VI) Ilchloride has good reactivity, and can obtain a high molecular weight aromatic polyamide. Furthermore, since unsubstituted terephthaloyl chloride is a solid, 2-fluoro-terephthaloyl chloride is a liquid at room temperature, so it can be easily transported, metered, and dropped, and the workability of aromatic polyamide polymerization work Will improve. In addition, if it is solid, it may remain as an unreacted raw material when it adheres to the wall surface of the reaction vessel, but if it is liquid, since there is less such a concern, the accuracy of the reaction rate can be improved. .
本発明の芳香族ポリアミドは、その構造単位に含まれる全ての芳香環がパラ位で結合していることが好ましい。パラ位で結合することによって、芳香族ポリアミドの持つ強い機械物性を発現させることができる。なお、従来はパラ配向性の芳香族ポリアミドは溶解性が不十分となることがあったが、本発明では化学式(I)で示される構造単位を含むことにより、十分な溶解性を持つ。 In the aromatic polyamide of the present invention, it is preferable that all aromatic rings contained in the structural unit are bonded at the para position. By bonding at the para position, strong mechanical properties of the aromatic polyamide can be expressed. Conventionally, para-oriented aromatic polyamides may have insufficient solubility, but the present invention has sufficient solubility by including the structural unit represented by the chemical formula (I).
また、本発明の芳香族ポリアミドを構成する構造単位は化学式(I)〜(IV)で示される構造単位から選ばれることが好ましい。 Moreover, the structural unit constituting the aromatic polyamide of the present invention is preferably selected from the structural units represented by the chemical formulas (I) to (IV).
R1:フッ素原子が直接結合したパラ配向芳香族基 R 1 : Para-oriented aromatic group in which fluorine atoms are directly bonded
R2:パラ配向芳香族基 R 2 : Para-oriented aromatic group
R3:パラ配向芳香族基 R 3 : Para-oriented aromatic group
R4:−CH2−、−O−、−SO2−、−C(CF3)2−、−SiO2−を少なくとも一つ含有するパラ配向芳香族基
化学式(I)で示される構造単位については、上述した通りである。
R 4 : a para-oriented aromatic group containing at least one of —CH 2 —, —O—, —SO 2 —, —C (CF 3 ) 2 —, and —SiO 2 —, a structural unit represented by the chemical formula (I) Is as described above.
化学式(II)で示される構造単位のR2は、パラ配向芳香族基であることが機械強度向上のために好ましい。パラ配向芳香族基としては化学式(XI)で表される構造単位から選ばれるフェニル、ビフェニル、ターフェニルのいずれかであることが好ましい。 R 2 in the structural unit represented by the chemical formula (II) is preferably a para-oriented aromatic group for improving mechanical strength. The para-oriented aromatic group is preferably any of phenyl, biphenyl, and terphenyl selected from structural units represented by the chemical formula (XI).
より好ましくはフェニルまたはビフェニルであり、最も好ましくはフェニルである。R2がフェニルのとき、化学式(II)で示される構造単位は化学式(VII)で示される構造単位となる。 More preferred is phenyl or biphenyl, and most preferred is phenyl. When R 2 is phenyl, the structural unit represented by the chemical formula (II) is a structural unit represented by the chemical formula (VII).
機械強度を保持したまま芳香族ポリアミドの溶解性をより向上する目的では、化学式(I)で示される構造単位と化学式(II)で示される構造単位の分子長が異なっていることが好ましい。例えば、化学式(I)で示される構造単位として、化学式(VI)で示される構造単位を用いる場合、化学式(II)で示される構造単位としては分子長の同じフェニルではなく、分子長が異なるビフェニルやターフェニルであることが好ましい。異なる分子長の構造単位を導入することで、分子間水素結合の形成が阻害され、溶解性が向上する。 In order to further improve the solubility of the aromatic polyamide while maintaining the mechanical strength, it is preferable that the molecular length of the structural unit represented by the chemical formula (I) is different from that of the structural unit represented by the chemical formula (II). For example, when the structural unit represented by the chemical formula (VI) is used as the structural unit represented by the chemical formula (I), the structural unit represented by the chemical formula (II) is not a phenyl having the same molecular length but a biphenyl having a different molecular length. And terphenyl are preferred. By introducing structural units having different molecular lengths, formation of intermolecular hydrogen bonds is inhibited and solubility is improved.
化学式(III)で示される構造単位のR3は、パラ配向芳香族基であることが機械強度向上のために好ましい。ここで、R3は、芳香環上の一部またはすべての水素原子が−F、−CF3、−CH3、−NO2、−SO3H、−SO3Naで置換されていてもよい。 R 3 in the structural unit represented by the chemical formula (III) is preferably a para-oriented aromatic group for improving mechanical strength. Here, in R 3 , some or all of the hydrogen atoms on the aromatic ring may be substituted with —F, —CF 3 , —CH 3 , —NO 2 , —SO 3 H, or —SO 3 Na. .
なお、R3としては化学式(XI)で表される構造単位から選ばれるフェニル、ビフェニル、ターフェニルのいずれかであることが好ましい。ここで、化学式(XI)で表される構造単位の芳香環上の一部またはすべての水素原子が−F、−CF3、−CH3、−NO2、−SO3H、および、−SO3Naからなる群から選ばれる少なくとも一つの置換基で置換されていてもよい。 R 3 is preferably any one of phenyl, biphenyl, and terphenyl selected from the structural unit represented by the chemical formula (XI). Here, a part or all of the hydrogen atoms on the aromatic ring of the structural unit represented by the chemical formula (XI) are —F, —CF 3 , —CH 3 , —NO 2 , —SO 3 H, and —SO 3. It may be substituted with at least one substituent selected from the group consisting of 3Na.
化学式(III)で示される構造単位は、最も好ましくは化学式(VIII)で示される構造単位である。 The structural unit represented by the chemical formula (III) is most preferably a structural unit represented by the chemical formula (VIII).
化学式(IV)で示される構造単位のR4は、屈曲性の構造単位である−CH2−、−O−、−SO2−、−C(CF3)2−、−SiO2−を少なくとも一つ含有するパラ配向芳香族基であることが好ましい。なお、芳香環上の一部またはすべての水素原子が−F、−CF3、−CH3、−NO2、−SO3H、−SO3Naで置換されていてもよい。化学式(I)〜(III)で示される構造単位は屈曲構造を持たないパラ配向芳香族基であるため、機械物性の向上に寄与する一方、自由度が小さいためフィルムに成形した場合、伸度の小さい脆いフィルムとなることがある。このため、剛直性を阻害しない範囲において化学式(IV)で示される屈曲性の構造単位を導入することが好ましい。 R 4 of the structural unit represented by the chemical formula (IV) includes at least —flexible structural unit —CH 2 —, —O—, —SO 2 —, —C (CF 3 ) 2 —, —SiO 2 —. A para-oriented aromatic group containing one is preferable. Note that some or all of the hydrogen atoms on the aromatic ring may be substituted with -F, -CF 3 , -CH 3 , -NO 2 , -SO 3 H, or -SO 3 Na. Since the structural units represented by the chemical formulas (I) to (III) are para-oriented aromatic groups having no bent structure, they contribute to the improvement of mechanical properties. On the other hand, the degree of freedom is small. May be a small and brittle film. For this reason, it is preferable to introduce a flexible structural unit represented by the chemical formula (IV) within a range that does not inhibit the rigidity.
化学式(IV)で示される構造単位はさらに好ましくは化学式(IX)で示される構造単位である。 The structural unit represented by the chemical formula (IV) is more preferably a structural unit represented by the chemical formula (IX).
R5:−CH2−、−O−、−SO2−、−C(CF3)2−、−SiO2−、または−O−Ph−SO2−Ph−O−
R5は最も好ましくは−SO2−である。
R 5 : —CH 2 —, —O—, —SO 2 —, —C (CF 3 ) 2 —, —SiO 2 —, or —O—Ph—SO 2 —Ph—O—
R 5 is most preferably —SO 2 —.
本願発明においては、化学式(I)で表される構造単位のモル分率をa、化学式(II)で表される構造単位のモル分率をb、化学式(III)で表される構造単位のモル分率をc、化学式(IV)で表される構造単位のモル分率をdとしたとき、a、b、cおよびdが次式(4)〜(8)を満足することが好ましい。 In the present invention, the molar fraction of the structural unit represented by the chemical formula (I) is a, the molar fraction of the structural unit represented by the chemical formula (II) is b, and the structural unit represented by the chemical formula (III) is When the molar fraction is c and the molar fraction of the structural unit represented by the chemical formula (IV) is d, it is preferable that a, b, c and d satisfy the following formulas (4) to (8).
a+b+c+d=100 ・・・(4)
5≦a≦50 ・・・(5)
0≦b≦45 ・・・(6)
35≦c≦50 ・・・(7)
0≦d≦15 ・・・(8)
aは好ましくは9.9以上45以下、より好ましくは20以上40以下である。bは好ましくは5以上40.1以下、より好ましくは10以上30以下である。cは好ましくは40以上45以下である。dは好ましくは5以上10以下である。
a + b + c + d = 100 (4)
5 ≦ a ≦ 50 (5)
0 ≦ b ≦ 45 (6)
35 ≦ c ≦ 50 (7)
0 ≦ d ≦ 15 (8)
a is preferably 9.9 or more and 45 or less, more preferably 20 or more and 40 or less. b is preferably 5 or more and 40.1 or less, more preferably 10 or more and 30 or less. c is preferably 40 or more and 45 or less. d is preferably 5 or more and 10 or less.
また、次式(9)で定義される剛直単位率(R)が、次式(10)を満足することが大きな機械強度と伸度とを両立できるため好ましい。 Moreover, it is preferable that the rigid unit ratio (R) defined by the following formula (9) satisfies the following formula (10) because both high mechanical strength and elongation can be achieved.
R=100−(100×d×k)/(a+b+c+d×k) ・・・(9)
30≦R≦100 ・・・(10)
なお、kはR4に含まれる−CH2−、−O−、−SO2−、−C(CF3)2−、−SiO2−の単位構造あたりの総数を示す。
R = 100− (100 × d × k) / (a + b + c + d × k) (9)
30 ≦ R ≦ 100 (10)
K represents the total number per unit structure of —CH 2 —, —O—, —SO 2 —, —C (CF 3 ) 2 —, and —SiO 2 — contained in R 4 .
Rは好ましくは50以上、より好ましくは70以上である。 R is preferably 50 or more, more preferably 70 or more.
また、次式(11)および(12)で定義される、カルボニル基隣接芳香族環のフッ素率(F)が、次式(13)を満足することも好ましい。 Moreover, it is also preferable that the fluorine ratio (F) of the carbonyl group adjacent aromatic ring defined by the following formulas (11) and (12) satisfies the following formula (13).
F=(100×a×p)/(a+b) ・・・(11)
p=e+f+g+h+i+j ・・・(12)
10≦F≦400 ・・・(13)
なお、上記においてe〜jは、前述の化学式(V)における置換フッ素の数を表すが、R1やR2が複数種の構造を有する芳香族ポリアミドである場合は、それぞれの種のモル分率と置換フッ素数とを乗算し、その合計をもって、上記のpの値とする。
F = (100 × a × p) / (a + b) (11)
p = e + f + g + h + i + j (12)
10 ≦ F ≦ 400 (13)
In the above, e to j represent the number of substituted fluorines in the chemical formula (V), but when R 1 or R 2 is an aromatic polyamide having a plurality of types of structures, The rate is multiplied by the number of substituted fluorines, and the sum is taken as the value of p described above.
Fは好ましくは20以上100以下、より好ましくは40以上80以下である。 F is preferably 20 or more and 100 or less, more preferably 40 or more and 80 or less.
本発明の芳香族ポリアミドを用いた芳香族ポリアミドフィルムは、ポリマーの剛直構造に由来して大きな機械物性を持つ。 The aromatic polyamide film using the aromatic polyamide of the present invention has large mechanical properties due to the rigid structure of the polymer.
本発明の芳香族ポリアミドフィルムはJIS−K7127−1999に準拠した測定において、少なくとも一方向のヤング率が5GPa以上であることが加工時、使用時に負荷される力に対して抵抗でき、平面性が一層良好となるため好ましい。また少なくとも一方向のヤング率が5GPa以上であることによりフィルムの薄膜化が可能になる。 In the measurement based on JIS-K7127-1999, the aromatic polyamide film of the present invention has a Young's modulus in at least one direction of 5 GPa or more, and can resist the force applied at the time of processing and has flatness. It is preferable because it becomes even better. Further, when the Young's modulus in at least one direction is 5 GPa or more, the film can be thinned.
全ての方向のヤング率が5GPa未満であると、加工時に変形を起こすことがある。また、ヤング率に上限はないが、ヤング率が20GPaを超えると、フィルムの靱性が低下し、製膜、加工が困難になることがある。ヤング率は、より好ましくは、少なくとも一方向において7GPa以上であり、さらに好ましくは、少なくとも一方向において10GPa以上である。 If the Young's modulus in all directions is less than 5 GPa, deformation may occur during processing. Moreover, although there is no upper limit in Young's modulus, when Young's modulus exceeds 20 GPa, the toughness of a film will fall and film formation and a process may become difficult. The Young's modulus is more preferably 7 GPa or more in at least one direction, and still more preferably 10 GPa or more in at least one direction.
また、ヤング率の最大値(Em)とそれと直交する方向のヤング率(Ep)の比、Em/Epが、1〜3であると、加工時の裁断性が向上するため好ましい。より好ましくは、1〜2.5であり、さらに好ましくは1〜2である。Em/Epが3を超えると、却って、破断しやすくなることがある。 Moreover, it is preferable that the ratio of the maximum Young's modulus (Em) to the Young's modulus (Ep) in the direction orthogonal thereto, Em / Ep, is 1 to 3, because the cutting property during processing is improved. More preferably, it is 1-2.5, More preferably, it is 1-2. When Em / Ep exceeds 3, it may be easy to break.
本発明の芳香族ポリアミドフィルムは少なくとも1方向の熱膨張係数が10ppm/℃以下であることが好ましい。熱膨張係数は250℃まで昇温した後に降温過程において測定する。25℃、75RH%における初期試料長をL0、温度T1のときの試料長をL1、温度T2のときの試料長をL2とし、T1からT2の熱膨張係数を以下の式で求める。 The aromatic polyamide film of the present invention preferably has a thermal expansion coefficient in at least one direction of 10 ppm / ° C. or less. The coefficient of thermal expansion is measured in the temperature lowering process after the temperature is raised to 250 ° C. The initial sample length at 25 ° C. and 75 RH% is L0, the sample length at temperature T1 is L1, the sample length at temperature T2 is L2, and the thermal expansion coefficient from T1 to T2 is determined by the following equation.
熱膨張係数(ppm/℃)
=(((L2−L1)/L0)/(T2−T1))×106
本発明の芳香族ポリアミドフィルムは剛直な構造を有しているため自由度が小さく、熱膨張係数を10ppm/℃以下とすることができる。熱膨張係数が10ppm/℃以下である(小さい)と、ITOやガラス、半導体など熱膨張係数の小さい素材と積層した時に層間の応力を小さくすることができ、カールやクラックの発生を抑制できる。
Thermal expansion coefficient (ppm / ° C)
= (((L2-L1) / L0) / (T2-T1)) × 10 6
Since the aromatic polyamide film of the present invention has a rigid structure, the degree of freedom is small, and the thermal expansion coefficient can be 10 ppm / ° C. or less. When the thermal expansion coefficient is 10 ppm / ° C. or less (small), stress between layers can be reduced when laminated with a material having a low thermal expansion coefficient such as ITO, glass, or semiconductor, and the occurrence of curling and cracking can be suppressed.
本発明の芳香族ポリアミドフィルムは400nmの波長の光の光線透過率が70%以上であることが好ましい。たとえば、化学式(III)で示される構造単位として、化学式(VII)で示される構造単位を採用し、化学式(IV)で示される構造単位として、化学式(IX)で示される構造単位を用い、R5が−SO2−であれば、400nmの波長の光の光線透過率を70%以上とすることができる。400nmの波長の光の光線透過率が70%以上であることによって、紫外線硬化の接着剤が使用可能となる。また、ディスプレイや太陽電池など無色透明が要求される用途に使用できるというメリットがある。 The aromatic polyamide film of the present invention preferably has a light transmittance of light having a wavelength of 400 nm of 70% or more. For example, a structural unit represented by the chemical formula (VII) is employed as the structural unit represented by the chemical formula (III), and a structural unit represented by the chemical formula (IX) is employed as the structural unit represented by the chemical formula (IV). 5 is -SO 2 - if, the transmittance of light with a wavelength of 400nm can be 70% or more. When the light transmittance of light having a wavelength of 400 nm is 70% or more, an ultraviolet curable adhesive can be used. In addition, there is an advantage that it can be used for applications requiring colorless and transparent, such as displays and solar cells.
さらに本発明の芳香族ポリアミドは化学式(IV)で表される構造単位のモル分率dを小さくすることで、ヘイズを大きくすることができる。ディスプレイ基板などの用途においてはヘイズは小さいことが好ましいが、一方で反射板など、ヘイズを大きく制御して用いる用途がある。この場合、ヘイズは5%以上であることが好ましい。これは製膜時にポリマーが析出するためと考えられ、ヘイズが大きいことが好ましい用途には溶解助剤を用いないポリマー溶液を用いることが好ましい。一方、ヘイズが小さいことが好ましい用途には、化学式(IV)で表される構造単位のモル分率dを大きくしたり、溶解助剤を添加することでヘイズの小さいフィルムを得ることができる。 Furthermore, the aromatic polyamide of this invention can enlarge haze by making small the molar fraction d of the structural unit represented by Chemical formula (IV). In applications such as a display substrate, it is preferable that the haze is small. On the other hand, there is an application such as a reflector in which the haze is greatly controlled. In this case, the haze is preferably 5% or more. This is considered to be because the polymer is precipitated during film formation, and it is preferable to use a polymer solution that does not use a solubilizing agent for applications where a large haze is preferred. On the other hand, for applications in which the haze is preferably small, a film having a small haze can be obtained by increasing the molar fraction d of the structural unit represented by the chemical formula (IV) or by adding a dissolution aid.
本発明の芳香族ポリアミドフィルムはJPCA−ES01−2003に準拠した測定においてハロゲンフリーであることも好ましい。本発明において「JPCA−ES01−2003に準拠した測定においてハロゲンフリーであること」を「塩素、臭素原子非含有」と言うこともある。JPCA−ES01−2003に準拠した測定においてハロゲンフリーであることによって、環境負荷への懸念を小さくできる。 It is also preferable that the aromatic polyamide film of the present invention is halogen-free in measurement based on JPCA-ES01-2003. In the present invention, “having no halogen in the measurement according to JPCA-ES01-2003” is sometimes referred to as “containing no chlorine or bromine atoms”. By being halogen-free in the measurement based on JPCA-ES01-2003, the concern about environmental load can be reduced.
本発明の芳香族ポリアミドフィルムはN−メチル−2−ピロリドンに5質量%以上溶解可能であることも好ましい。ここで「N−メチル−2−ピロリドンに5質量%以上溶解可能である」ということ(以下「溶解性が「○」」ということがある)は、N−メチル−2−ピロリドンにポリマーを5質量%以上溶解し、その後25℃で2週間放置後も流動性を保つことをいう。なお、ポリマーを5質量%を超えて溶解せしめて溶解性が「○」の場合は5質量%においても溶解性が「○」である。 The aromatic polyamide film of the present invention is also preferably soluble in N-methyl-2-pyrrolidone in an amount of 5% by mass or more. Here, “it is possible to dissolve 5% by mass or more in N-methyl-2-pyrrolidone” (hereinafter sometimes referred to as “solubility is“ ◯ ””) means that a polymer is added to N-methyl-2-pyrrolidone. It means that it dissolves by mass% or more and then maintains fluidity after being left at 25 ° C. for 2 weeks. When the polymer is dissolved in excess of 5% by mass and the solubility is “◯”, the solubility is “◯” even at 5% by mass.
なお、「流動性を保つ」とは、25℃において100mlのビーカーにポリマー溶液を100ml入れて90°傾けたとき、1時間以内に50ml以上が流れ出る状態をいう。 “Maintaining fluidity” means a state in which 50 ml or more flows out within one hour when 100 ml of a polymer solution is placed in a 100 ml beaker at 25 ° C. and tilted 90 °.
以下に本発明の芳香族ポリアミドおよび芳香族ポリアミドフィルムを製造する例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Although the example which manufactures the aromatic polyamide and aromatic polyamide film of this invention below is demonstrated, this invention is not limited to this.
本発明の芳香族ポリアミドは化学式(I)で表される構造単位を5〜50モル%含むことによってN−メチル−2−ピロリドンに5質量%以上溶解可能となる。これにより、溶液製膜法による製膜が可能となり、表面平滑性に優れたフィルムを得ることができる。なお、ヘイズを小さくするなどの目的のために溶解助剤を適宜添加することも可能である。 When the aromatic polyamide of the present invention contains 5 to 50 mol% of the structural unit represented by the chemical formula (I), 5 mass% or more can be dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone. Thereby, film formation by a solution film-forming method becomes possible, and a film excellent in surface smoothness can be obtained. In addition, it is also possible to add a dissolution aid as appropriate for the purpose of reducing the haze.
芳香族ポリアミドを得る方法は種々の方法が利用可能であり、例えば、低温溶液重合法、界面重合法、溶融重合法、固相重合法などを用いることができる。低温溶液重合法つまり酸ジクロライドとジアミンから得る場合には、非プロトン性有機極性溶媒中で合成される。ポリマー溶液は、単量体として酸ジクロライドとジアミンを使用すると塩化水素が副生するが、これを中和する場合には水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸リチウムなどの無機の中和剤、またエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、アンモニア、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、ジエタノールアミンなどの有機の中和剤が使用される。また、イソシアネートとカルボン酸との反応は、非プロトン性有機極性溶媒中、触媒の存在下で行なわれる。 Various methods can be used for obtaining the aromatic polyamide. For example, a low temperature solution polymerization method, an interfacial polymerization method, a melt polymerization method, a solid phase polymerization method, and the like can be used. When it is obtained from a low temperature solution polymerization method, that is, from acid dichloride and diamine, it is synthesized in an aprotic organic polar solvent. When acid dichloride and diamine are used as monomers in the polymer solution, hydrogen chloride is by-produced. To neutralize this, inorganic neutralizers such as calcium hydroxide, calcium carbonate, lithium carbonate, and ethylene Organic neutralizers such as oxide, propylene oxide, ammonia, triethylamine, triethanolamine, diethanolamine are used. The reaction between isocyanate and carboxylic acid is carried out in an aprotic organic polar solvent in the presence of a catalyst.
なお、全ジアミンと全酸ジクロライドのモル比は95〜105:105〜95が好ましく、この値を外れた場合、成形に適したポリマー溶液を得ることが困難となる。 The molar ratio of all diamines to all acid dichlorides is preferably 95 to 105: 105 to 95, and if this value is exceeded, it will be difficult to obtain a polymer solution suitable for molding.
本発明の芳香族ポリアミドの製造において、使用する非プロトン性極性溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミドなどのホルムアミド系溶媒、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミドなどのアセトアミド系溶媒、N−メチル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドンなどのピロリドン系溶媒、フェノール、o−、m−またはp−クレゾール、キシレノール、ハロゲン化フェノール、カテコールなどのフェノール系溶媒、あるいはヘキサメチルホスホルアミド、γ−ブチロラクトンなどを挙げることができ、これらを単独又は混合物として用いるのが望ましいが、更にはキシレン、トルエンのような芳香族炭化水素の使用も可能である。さらにはポリマーの溶解を促進する目的で溶媒には50質量%以下のアルカリ金属、またはアルカリ土類金属の塩を溶解助剤として添加することができる。この溶解助剤としては臭化リチウム、塩化リチウムなどが例示できる。 Examples of the aprotic polar solvent used in the production of the aromatic polyamide of the present invention include sulfoxide solvents such as dimethyl sulfoxide and diethyl sulfoxide, and formamide solvents such as N, N-dimethylformamide and N, N-diethylformamide. Solvents, acetamide solvents such as N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, pyrrolidone solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone and N-vinyl-2-pyrrolidone, phenol, o-, m- or Phenolic solvents such as p-cresol, xylenol, halogenated phenol, and catechol, or hexamethylphosphoramide, γ-butyrolactone, and the like can be used. These are preferably used alone or as a mixture, but more preferably xylene, toluene The use of aromatic hydrocarbons such as are possible. Furthermore, for the purpose of accelerating the dissolution of the polymer, 50% by mass or less of an alkali metal or alkaline earth metal salt can be added to the solvent as a dissolution aid. Examples of the dissolution aid include lithium bromide and lithium chloride.
本発明の芳香族ポリアミドには、表面形成、加工性改善などを目的として10質量%以下の無機質または有機質の添加物を含有させてもよい。表面形成を目的とした添加剤としては例えば、無機粒子ではSiO2、TiO2、Al2O3、CaSO4、BaSO4、CaCO3、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン、ゼオライト、その他の金属微粉末等が挙げられる。また、好ましい有機粒子としては、例えば、架橋ポリビニルベンゼン粒子、架橋アクリル粒子、架橋ポリスチレン粒子、ポリエステル粒子、ポリイミド粒子、ポリアミド粒子、フッ素樹脂粒子等の有機高分子からなる粒子、あるいは、表面に上記有機高分子で被覆等の処理を施した無機粒子が挙げられる。 The aromatic polyamide of the present invention may contain 10% by mass or less of an inorganic or organic additive for the purpose of surface formation and processability improvement. Examples of additives for surface formation include inorganic particles such as SiO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 , CaSO 4 , BaSO 4 , CaCO 3 , carbon black, carbon nanotubes, fullerene, zeolite, and other metal fine powders. Etc. Preferred organic particles include, for example, particles made of an organic polymer such as crosslinked polyvinylbenzene particles, crosslinked acrylic particles, crosslinked polystyrene particles, polyester particles, polyimide particles, polyamide particles, and fluororesin particles, or the above-mentioned organic particles on the surface. Inorganic particles that have been subjected to a treatment such as coating with a polymer are exemplified.
次にフィルム化について説明する。 Next, film formation will be described.
本発明の芳香族ポリアミドは有機溶媒に溶けやすいため、PPTAのように濃硫酸を用いた特殊な製膜方法は必ずしも必要としない。上記のように調製された製膜原液は、いわゆる溶液製膜法によりフィルム化が行なわれる。溶液製膜法には乾湿式法、乾式法、湿式法などがありいずれの方法も採用できるが、本発明の芳香族ポリアミドは溶解性に優れるため、製膜工程の制御が容易な乾湿式法が好ましい。以下、ここでは乾湿式法を例にとって説明する。 Since the aromatic polyamide of the present invention is easily dissolved in an organic solvent, a special film forming method using concentrated sulfuric acid like PPTA is not necessarily required. The film-forming stock solution prepared as described above is formed into a film by a so-called solution casting method. Solution casting methods include dry and wet methods, dry methods, and wet methods, and any of these methods can be adopted. However, the aromatic polyamide of the present invention is excellent in solubility, so that the film forming process is easily controlled. Is preferred. Hereinafter, a dry and wet method will be described as an example.
乾湿式法で製膜する場合は、製膜原液を口金からドラム、エンドレスベルト、フィルム等の支持体上に押し出して薄膜とし、次いでかかる薄膜層が自己保持性をもつまで乾燥する。乾燥条件は例えば、室温〜220℃、60分以内の範囲で行うことができる。またこの乾燥工程で用いられるドラム、エンドレスベルト、フィルム等の支持体の表面を平滑にすることにより表面の平滑な芳香族ポリアミドフィルムが得られる、支持体の表面の一部または全部にマイクロレンズアレイやプリズムシートなどの型を押圧することで、マイクロレンズアレイやプリズムシートなど、形状を付与したフィルムを得ることができる。乾式工程を終えたフィルムは、支持体から剥離されて湿式工程に導入され、脱塩、脱溶媒などが行なわれ、さらに延伸、乾燥、熱処理が行なわれて芳香族ポリアミドフィルムとなる。 In the case of film formation by a dry-wet method, the film-forming stock solution is extruded from a die onto a support such as a drum, an endless belt, or a film to form a thin film, and then dried until the thin film layer has self-holding properties. Drying conditions can be performed in the range of room temperature to 220 ° C. and within 60 minutes, for example. In addition, an aromatic polyamide film having a smooth surface can be obtained by smoothing the surface of a support such as a drum, an endless belt, or a film used in the drying step. A microlens array is formed on a part or all of the surface of the support. By pressing a mold such as a prism sheet, a film having a shape such as a microlens array or a prism sheet can be obtained. The film after the dry process is peeled off from the support, introduced into the wet process, subjected to desalting, desolvation and the like, and further subjected to stretching, drying and heat treatment to become an aromatic polyamide film.
延伸は延伸倍率として面倍率で0.8〜8(面倍率とは延伸後のフィルム面積を延伸前のフィルムの面積で除した値で定義する。1以下はリラックスを意味する。)の範囲内にあることが好ましく、より好ましくは1.3〜8である。また、熱処理としては200℃〜500℃、好ましくは250℃〜400℃の温度で数秒から数分間熱処理することが好ましい。さらに、延伸あるいは熱処理後のフィルムを徐冷することは有効であり、50℃/秒以下の速度で冷却することが有効である。 Stretching is in the range of 0.8 to 8 (drawing ratio is defined by dividing the film area after stretching by the area of the film before stretching. 1 or less means relaxation) as the stretching ratio. It is preferable that it is in 1.3, More preferably, it is 1.3-8. In addition, the heat treatment is preferably performed at a temperature of 200 ° C. to 500 ° C., preferably 250 ° C. to 400 ° C. for several seconds to several minutes. Furthermore, it is effective to gradually cool the film after stretching or heat treatment, and it is effective to cool at a rate of 50 ° C./second or less.
本発明の芳香族ポリアミドフィルムは、単独で利用することもできるし、何らかの支持体上に膜状に形成した状態で利用することも可能である。 The aromatic polyamide film of the present invention can be used alone, or can be used in a state of being formed into a film on some support.
単独で利用する場合、厚みが1μm〜100μmであることが好ましい。厚みが1μm未満の場合、製膜時や使用時の張力によって、破断することがある。また、100μmを超えると製膜工程において溶媒や溶解助剤の除去が困難になることがある。厚みは好ましくは1μm以上80μm以下、より好ましくは2μm以上60μm以下、最も好ましくは5μm以上30μm以下である。 When used alone, the thickness is preferably 1 μm to 100 μm. When the thickness is less than 1 μm, it may break due to the tension during film formation or use. On the other hand, when the thickness exceeds 100 μm, it may be difficult to remove the solvent and the dissolution aid in the film forming process. The thickness is preferably 1 μm to 80 μm, more preferably 2 μm to 60 μm, and most preferably 5 μm to 30 μm.
一方、何らかの支持体上に膜状に形成した状態で利用する場合、その膜状部分の厚み(支持体を除いた厚み)としては10μm以下が好ましい。支持体上に膜状物を形成する場合は、片側からの溶媒除去となるため10μmを超えると溶媒除去が困難となることがある。膜状部分の厚みに特に下限は存在しないが、例えば、0.0001μm程度の厚みで均一に塗布するためには蒸着重合法などの方法を用いることが好ましく、これにより極めて薄い膜を形成することが可能となる。また、ポリマー溶液を支持体上に塗布、乾燥して膜を得る場合は、その膜状部分の厚みは0.01μm以上10μm以下が好ましく、さらに好ましくは0.1μm以上5μm以下、最も好ましくは0.5μm以上3μm以下である。 On the other hand, when the film is used in the form of a film on some support, the thickness of the film (the thickness excluding the support) is preferably 10 μm or less. When a film-like material is formed on the support, the solvent is removed from one side, and therefore removal of the solvent may be difficult when the thickness exceeds 10 μm. Although there is no particular lower limit to the thickness of the film-like portion, for example, it is preferable to use a method such as vapor deposition polymerization in order to apply uniformly with a thickness of about 0.0001 μm, thereby forming an extremely thin film. Is possible. When a polymer solution is applied onto a support and dried to obtain a film, the thickness of the film-like portion is preferably 0.01 μm or more and 10 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 5 μm or less, most preferably 0. .5 μm or more and 3 μm or less.
支持体上に膜を形成して利用する形態としては、具体的には例えば凹凸のあるCCD(電荷結合素子)のセンサー部位に充填して表面を平坦化する膜、いわゆるCCD平坦化膜を挙げることができる。この場合、膜状物の片面がCCDのセンサー部位に合わせて凹凸形状を有することになる。もちろん、膜状物の両面が凹凸形状をしていてもよい。 As a form to be used by forming a film on the support, specifically, for example, a film that fills the sensor part of an uneven CCD (charge coupled device) to flatten the surface, that is, a so-called CCD flattening film. be able to. In this case, one side of the film-like object has a concavo-convex shape in accordance with the sensor part of the CCD. Of course, both surfaces of the film-like material may be uneven.
また、上述した芳香族ポリアミドやそのコポリマーを含む層を少なくとも1層含む積層体とすることも好ましい。この場合、芳香族ポリアミドやそのコポリマーを含む層以外の層としては、例えば銅箔、ステンレス箔などの金属箔、ガラス、シリコン、インジウムをドープした酸化スズ(ITO)などが挙げられる。また、上述した芳香族ポリアミドやそのコポリマーを含む成形体とすることも好ましい。この場合、成形体としてはマイクロレンズアレイ、プリズムシートなどが挙げられる。 Moreover, it is also preferable to set it as the laminated body containing at least 1 layer containing the aromatic polyamide mentioned above or its copolymer. In this case, examples of the layer other than the layer containing the aromatic polyamide or the copolymer thereof include metal foil such as copper foil and stainless steel foil, tin oxide (ITO) doped with glass, silicon, and indium. Moreover, it is also preferable to set it as the molded object containing the aromatic polyamide mentioned above and its copolymer. In this case, examples of the molded body include a microlens array and a prism sheet.
上述の芳香族ポリアミドから得られるフィルム(芳香族ポリアミドフィルム)は単層フィルムでも、積層フィルムであってもよい。また、本発明の芳香族ポリアミドフィルムは、フレキシブルプリント基板、光電複合回路基板、光導波路基板、半導体実装用基板、多層積層回路基板などの回路基板、表示材料基板、透明導電フィルム、位相差フィルム、タッチパネル、などの表示材料、反射材料、コンデンサー、プリンターリボン、音響振動板、太陽電池、光記録媒体、磁気記録媒体のベースフィルム等種々の用途に好ましく用いられる。 The film (aromatic polyamide film) obtained from the above-mentioned aromatic polyamide may be a single layer film or a laminated film. In addition, the aromatic polyamide film of the present invention is a circuit board such as a flexible printed circuit board, a photoelectric composite circuit board, an optical waveguide board, a semiconductor mounting board, a multilayer laminated circuit board, a display material board, a transparent conductive film, a retardation film, It is preferably used for various applications such as display materials such as touch panels, reflective materials, capacitors, printer ribbons, acoustic diaphragms, solar cells, optical recording media, and magnetic recording media base films.
一般に表示材料基板としてはガラスが用いられているが、本発明の芳香族ポリアミドフィルムを表示材料基板として用いると、薄膜化、軽量化、割れないという大きなメリットがある。本発明の表示材料の種類は特に限定は無いが、薄膜、軽量がメリットとなる薄膜ディスプレイ、あるいは薄膜表示体であることが好ましい。薄膜ディスプレイとしては、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、無機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ、電子ペーパーなどが例示できる。 In general, glass is used as the display material substrate. However, when the aromatic polyamide film of the present invention is used as the display material substrate, there are great merits such as thinning, lightening, and no cracking. The type of the display material of the present invention is not particularly limited, but is preferably a thin film, a thin film display that is advantageous in light weight, or a thin film display. Examples of the thin film display include a liquid crystal display, an organic EL display, an inorganic EL display, a plasma display, a field emission display, and electronic paper.
なお、芳香族ポリアミドの構造は、その原料であるジアミンとカルボン酸ジクロライドによって決定される。原料が不明である場合は芳香族ポリアミド組成物から構造分析を行うが、この手法としては、質量分析、核磁気共鳴法による分析、分光分析などを用いることができる。 The structure of the aromatic polyamide is determined by the raw material diamine and carboxylic acid dichloride. When the raw material is unknown, structural analysis is performed from the aromatic polyamide composition. As this method, mass analysis, analysis by nuclear magnetic resonance method, spectroscopic analysis, or the like can be used.
以下に実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。 The present invention will be described more specifically with reference to the following examples.
本発明における物性の測定方法、効果の評価方法は次の方法に従って行った。 The measurement method of physical properties and the evaluation method of effects in the present invention were performed according to the following methods.
(1)ヘイズ
下記測定器を用いて測定した。
(1) Haze It measured using the following measuring device.
装置:直読ヘーズメーターHGM−2DP(C光源用) (スガ試験機社製)
光源:ハロゲンランプ12V、50W
受光特性:395〜745nm
光学条件:JIS−K7105−1981に準拠
(2)400nmの波長の光の光線透過率
下記装置・条件にて測定した。計算式は以下の通りである。
Apparatus: Direct reading haze meter HGM-2DP (for C light source) (manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.)
Light source: halogen lamp 12V, 50W
Light receiving characteristics: 395 to 745 nm
Optical conditions: Based on JIS-K7105-1981 (2) Light transmittance of light having a wavelength of 400 nm Measured with the following apparatus and conditions. The calculation formula is as follows.
透過率(%)=(T1/T0)×100
ただしT1は試料を通過した光の強度、T0は試料を通過しない以外は同一の距離の空気中を通過した光の強度である。
Transmittance (%) = (T1 / T0) × 100
However, T1 is the intensity | strength of the light which passed the sample, and T0 is the intensity | strength of the light which passed the air of the same distance except not passing a sample.
装置:UV測定器U−3410(日立計測社製)
波長範囲:300nm〜800nm(うち、400nmの値を利用)
測定速度:120nm/分
測定モード:透過
(3)熱膨張係数
熱膨張係数はJIS K7197−1991に準拠して250℃まで昇温した後の降温過程に於いて測定した。25℃、75RH%における初期試料長をL0、温度T1のときの試料長をL1、温度T2の時の試料長をL2とし、T1からT2の平均熱膨張係数を以下の式で求め、熱膨張係数とした。なお、T2=100(℃)、T1=200(℃)である。
Apparatus: UV measuring instrument U-3410 (manufactured by Hitachi Instruments)
Wavelength range: 300 nm to 800 nm (of which 400 nm is used)
Measurement speed: 120 nm / min Measurement mode: Permeation (3) Thermal expansion coefficient The thermal expansion coefficient was measured in the temperature lowering process after the temperature was raised to 250 ° C. in accordance with JIS K7197-1991. The initial sample length at 25 ° C. and 75 RH% is L0, the sample length at temperature T1 is L1, the sample length at temperature T2 is L2, and the average thermal expansion coefficient from T1 to T2 is obtained by the following formula, and the thermal expansion Coefficient. Note that T2 = 100 (° C.) and T1 = 200 (° C.).
熱膨張係数(ppm/℃)=(((L2−L1)/L0)/(T2−T1))×106
昇温、降温速度:5℃/min
試料幅:4mm
荷重:フィルム厚み10μmの時44.5mN。フィルム厚みに比例して荷重は変更する。
Thermal expansion coefficient (ppm / ° C.) = (((L2-L1) / L0) / (T2-T1)) × 10 6
Temperature increase / decrease rate: 5 ° C / min
Sample width: 4mm
Load: 44.5 mN when the film thickness is 10 μm. The load changes in proportion to the film thickness.
(4)ヤング率、引張強度、破断点伸度
JIS−K7127−1999に準拠した測定において、ロボットテンシロンRTA(オリエンテック社製)を用いて、温度23℃、相対湿度65%において測定した。試験片は製膜方向またはバーコーターの移動方向をMD方向、これと直交する方向をTD方向として、MD方向またはTD方向について幅10mmで長さ50mmの試料とした。引張速度は300mm/分である。但し、試験を開始してから荷重が1Nを通過した点を伸びの原点とした。
(4) Young's modulus, tensile strength, elongation at break In measurement according to JIS-K7127-1999, measurement was performed at a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 65% using Robot Tensilon RTA (manufactured by Orientec). The test piece was a sample having a width of 10 mm and a length of 50 mm in the MD direction or the TD direction, where the film forming direction or the moving direction of the bar coater was the MD direction, and the direction orthogonal thereto was the TD direction. The tensile speed is 300 mm / min. However, the point where the load passed 1 N after the start of the test was taken as the origin of elongation.
(5)溶解性
N−メチル−2−ピロリドンにポリマーを5質量%溶解し、25℃で2週間放置後も流動性を保つものを溶解性「○」と評価した。
(5) Solubility 5 mass% of the polymer was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone, and the one that maintained fluidity after being allowed to stand at 25 ° C. for 2 weeks was evaluated as solubility “◯”.
なお、「流動性を保つ」とは、25℃において100mlのビーカーにポリマー溶液を100ml入れて90°傾けたとき、1時間以内に50ml以上が流れ出る状態をいう。 “Maintaining fluidity” means a state in which 50 ml or more flows out within one hour when 100 ml of a polymer solution is placed in a 100 ml beaker at 25 ° C. and tilted 90 °.
(6)ハロゲンフリー
JPCA−ES01−2003に準拠して測定した。
(6) Halogen free Measured according to JPCA-ES01-2003.
(実施例1)
攪拌機を備えた200ml3つ口フラスコ中に2,2’−ジトリフロロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル(東レ・ファインケミカル社製)4.87g、N−メチル−2−ピロリドン88mlを入れ窒素雰囲気下、0℃に冷却、攪拌しながら30分かけて2−フロロテレフタロイルジクロライド(イハラニッケイ社製)3.33gを滴下ロートを用いて滴下した。
Example 1
In a 200 ml three-necked flask equipped with a stirrer, 4.87 g of 2,2′-ditrifluoromethyl-4,4′-diaminobiphenyl (manufactured by Toray Fine Chemical Co., Ltd.) and 88 ml of N-methyl-2-pyrrolidone were placed under a nitrogen atmosphere. Then, 3.33 g of 2-fluoroterephthaloyl dichloride (manufactured by Ihara Nikkei) was added dropwise using a dropping funnel over 30 minutes while cooling to 0 ° C. and stirring.
さらに1時間攪拌した後、反応で発生した塩化水素を炭酸リチウムで中和してポリマー溶液を得た。また、このポリマー溶液は2週間放置後も流動性を保っていた。 After further stirring for 1 hour, hydrogen chloride generated by the reaction was neutralized with lithium carbonate to obtain a polymer solution. Moreover, this polymer solution maintained fluidity after being left for 2 weeks.
得られたポリマー溶液の一部をガラス板上に取り、バーコーターを用いて均一な膜を形成せしめた。これを120℃で7分間加熱し、自己保持性のフィルムを得た。得られたフィルムをガラス板から剥がし金枠に固定して、流水中10分間水洗し、さらに280℃1分で熱処理を行い芳香族ポリアミドフィルムを得た(乾湿式製膜)。得られたポリマー、フィルムの物性を測定し、表に示した。 A part of the obtained polymer solution was taken on a glass plate, and a uniform film was formed using a bar coater. This was heated at 120 ° C. for 7 minutes to obtain a self-holding film. The obtained film was peeled off from the glass plate, fixed to a metal frame, washed with running water for 10 minutes, and further subjected to heat treatment at 280 ° C. for 1 minute to obtain an aromatic polyamide film (dry and wet film formation). The physical properties of the obtained polymer and film were measured and shown in the table.
(実施例2)
攪拌機を備えた200ml3つ口フラスコ中に無水臭化リチウム1.39gを入れ、窒素気流下攪拌をしながら120℃まで加熱して乾燥した。30℃まで放冷した後に2,2’−ジトリフロロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル(東レ・ファインケミカル社製)4.50g、4,4’−ジアミノジフェニルスルフォン(和歌山精化株式会社製「44DDS」)0.39g、N−メチル−2−ピロリドン86mlを入れ窒素雰囲気下、0℃に冷却、攪拌しながら30分かけて2−フロロテレフタロイルジクロライド(イハラニッケイ社製)0.69gを滴下ロートを用いて滴下した。さらに攪拌しながら30分かけてテレフタロイルジクロライド(東京化成社製)2.53gを5回に分けて添加した。
(Example 2)
1.39 g of anhydrous lithium bromide was placed in a 200 ml three-necked flask equipped with a stirrer, and heated to 120 ° C. with stirring under a nitrogen stream to dry. After cooling to 30 ° C., 4.50 g of 2,2′-ditrifluoromethyl-4,4′-diaminobiphenyl (manufactured by Toray Fine Chemical), 4,4′-diaminodiphenylsulfone (manufactured by Wakayama Seika Co., Ltd.) 44DDS ”) 0.39 g and 86 ml of N-methyl-2-pyrrolidone were put in a nitrogen atmosphere, cooled to 0 ° C., stirred for 30 minutes with 0.69 g of 2-fluoroterephthaloyl dichloride (manufactured by Ihara Nikkei) over 30 minutes. It dropped using the dropping funnel. Further, 2.53 g of terephthaloyl dichloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added in 5 portions over 30 minutes with stirring.
さらに1時間攪拌した後、反応で発生した塩化水素を炭酸リチウムで中和してポリマー溶液を得た。また、このポリマー溶液は2週間放置後も流動性を保っていた。 After further stirring for 1 hour, hydrogen chloride generated by the reaction was neutralized with lithium carbonate to obtain a polymer solution. Moreover, this polymer solution maintained fluidity after being left for 2 weeks.
得られたポリマー溶液の一部をガラス板上に取り、バーコーターを用いて均一な膜を形成せしめた。これを120℃で7分間加熱し、自己保持性のフィルムを得た。得られたフィルムをガラス板から剥がして金枠に固定して、流水中10分間水洗し、さらに280℃1分で熱処理を行い芳香族ポリアミドフィルムを得た(乾湿式製膜)。得られたポリマー、フィルムの物性を測定し、表に示した。 A part of the obtained polymer solution was taken on a glass plate, and a uniform film was formed using a bar coater. This was heated at 120 ° C. for 7 minutes to obtain a self-holding film. The obtained film was peeled off from the glass plate, fixed to a metal frame, washed with running water for 10 minutes, and further subjected to heat treatment at 280 ° C. for 1 minute to obtain an aromatic polyamide film (dry and wet film formation). The physical properties of the obtained polymer and film were measured and shown in the table.
(実施例3〜5)
使用するジアミンや酸クロライドを以下に記載のものに変更する以外は、実施例1と同様にしてポリマーおよびフィルムを得た。各種物性を表1、2に示す。
(Examples 3 to 5)
A polymer and a film were obtained in the same manner as in Example 1 except that the diamine and acid chloride used were changed to those described below. Various physical properties are shown in Tables 1 and 2.
(比較例1)
実施例1において、2−フロロテレフタロイルジクロライド(イハラニッケイ社製)3.33g(15.2mmol)をテレフタロイルジクロライド(東京化成社製)3.06g(15.2mmol)に変更する以外は同様にして、重合した。2−フロロテレフタロイルジクロライドは液体のため滴下できたのに対し、テレフタロイルジクロライドは固体のため、滴下ロートは使用できず、粉体ロートを用いて手作業で添加する必要があり、作業性が悪化した。また、重合の途中段階では粘度のあるポリマー溶液が得られるが、テレフタロイルジクロライドを全量添加すると、粘度が上昇し過ぎて流動性のないゲル状の固形物となった。
(Comparative Example 1)
In Example 1, except that 3.33 g (15.2 mmol) of 2-fluoroterephthaloyl dichloride (manufactured by Ihara Nikkei) is changed to 3.06 g (15.2 mmol) of terephthaloyl dichloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.). Polymerization was conducted in the same manner. 2-Fluoroterephthaloyl dichloride could be dropped because it was liquid, while terephthaloyl dichloride was solid, so a dropping funnel could not be used, and it was necessary to add it manually using a powder funnel. Sex deteriorated. In the middle of the polymerization, a viscous polymer solution was obtained, but when all the amount of terephthaloyl dichloride was added, the viscosity increased so much that a gel-like solid having no fluidity was obtained.
(比較例2)
使用するジアミンや酸クロライドを以下に記載のものに変更する以外は、比較例1と同様にして重合を行った。テレフタロイルジクロライドを全量添加すると、粘度が上昇し過ぎて流動性のないゲル状の固形物となった。
(Comparative Example 2)
Polymerization was carried out in the same manner as in Comparative Example 1 except that the diamine and acid chloride used were changed to those described below. When the total amount of terephthaloyl dichloride was added, the viscosity increased so much that a gel-like solid having no fluidity was obtained.
Claims (17)
a+b+c+d=100 ・・・(4)
5≦a≦50 ・・・(5)
0≦b≦45 ・・・(6)
35≦c≦50 ・・・(7)
0≦d≦15 ・・・(8)
a + b + c + d = 100 (4)
5 ≦ a ≦ 50 (5)
0 ≦ b ≦ 45 (6)
35 ≦ c ≦ 50 (7)
0 ≦ d ≦ 15 (8)
R=100−(100×d×k)/(a+b+c+d×k) ・・・(9)
ただし、kはR4に含まれる−CH2−、−O−、−SO2−、−C(CF3)2−、−SiO2−の単位構造あたりの総数を示す。
30≦R≦100 ・・・(10) The aromatic polyamide according to claim 3 , comprising a structural unit represented by the chemical formula (IV) and having a rigid unit ratio (R) defined by the following formula (9) satisfying the following formula (10):
R = 100− (100 × d × k) / (a + b + c + d × k) (9)
However, k represents the total number per unit structure of —CH 2 —, —O—, —SO 2 —, —C (CF 3 ) 2 —, and —SiO 2 — contained in R 4 .
30 ≦ R ≦ 100 (10)
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