JP6983394B2 - Polyimide solution for forming porous polyimide film, manufacturing method of porous polyimide film and porous polyimide film - Google Patents
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Description
本発明は、多孔質ポリイミド(PI)フィルム形成用PI溶液、多孔質PIフィルムの製造方法および多孔質PIフィルムに関するものである。 The present invention relates to a PI solution for forming a porous polyimide (PI) film, a method for producing a porous PI film, and a porous PI film.
多孔質PIフィルムは、その優れた耐熱性と高い気孔率を利用して、電子材料、光学材料、リチウム二次電池用セパレータ、フィルタ、分離膜、電線被覆等の産業用材料、医療材料の素材等の分野で利用されている。この多孔質PIフィルムを製造する方法として、特許文献1、2には、ポリアミック酸(以下、「PAA」と略記することがある)等のPI前駆体に対する良溶媒および貧溶媒を含有する溶液を、基材上に塗布、乾燥、イミド化することによって、多孔質PIフィルムを得る方法(以下、この方法を「乾式多孔化プロセス」と略記することがある)が提案されている。 Porous PI film utilizes its excellent heat resistance and high porosity to be used as a material for electronic materials, optical materials, separators for lithium secondary batteries, filters, separation membranes, wire coatings and other industrial materials, and medical materials. It is used in such fields as. As a method for producing this porous PI film, Patent Documents 1 and 2 describe a solution containing a good solvent and a poor solvent for a PI precursor such as polyamic acid (hereinafter, may be abbreviated as "PAA"). , A method of obtaining a porous PI film by coating, drying and imidizing on a substrate (hereinafter, this method may be abbreviated as "dry porous process") has been proposed.
乾式多孔化プロセスは、多孔質PIフィルムを製造する際に、基材上に形成された塗膜を、貧溶媒を含む凝固液に浸漬し、多孔質化を図る湿式多孔化プロセスとは異なり、多孔質化のための凝固浴を用いる必要がない。そのため、多孔質PIフィルム製造の際、凝固浴から廃液が発生しないので、環境適合性の良好な優れた方法である。 The dry porosification process is different from the wet porosification process in which the coating film formed on the substrate is immersed in a coagulating liquid containing a poor solvent to make the porous PI film porous. It is not necessary to use a coagulation bath for porosification. Therefore, no waste liquid is generated from the coagulation bath during the production of the porous PI film, which is an excellent method with good environmental compatibility.
しかしながら、前記特許文献で開示された乾式多孔化プロセス用のPI溶液には、PAA等のPI前駆体が用いられているため、塗膜を乾燥して、PI前駆体をPIに転換する際、200℃超の高温が必要となる場合が多く、プロセスコストの観点から改良すべき点があった。 また、塗布用の基材としては、耐熱性を有する基材しか用いることができないため、プロセス適合性の観点からも改良すべき点があった。 However, since a PI precursor such as PAA is used in the PI solution for the dry porous process disclosed in the above patent document, when the coating film is dried and the PI precursor is converted to PI, In many cases, a high temperature of over 200 ° C. is required, and there are points to be improved from the viewpoint of process cost. Further, as the base material for coating, only a base material having heat resistance can be used, so that there is a point to be improved from the viewpoint of process compatibility.
そこで本発明は、上記課題を解決するものであり、プロセスの経済性および適合性の高い多孔質PIフィルム形成用PI溶液、その製造方法および多孔質PIフィルムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a PI solution for forming a porous PI film, a method for producing the same, and a porous PI film, which are highly economical and compatible with the process.
本発明者らは、多孔質PIフィルム形成用PI溶液の化学構造および組成を特定のものとすることにより、上記課題が解決されることを見出し、本発明の完成に至った。 The present inventors have found that the above problems can be solved by specifying the chemical structure and composition of the PI solution for forming a porous PI film, and have completed the present invention.
本発明は下記を趣旨とするものである。
<1> PIに対する良溶媒と貧溶媒とを含有するPI溶液であって、前記PIが、主鎖中にオキシアルキレン成分、シロキサン成分、アルキレン成分から選ばれる少なくとも一つの成分を含むPIであり、かつエーテル系溶媒が貧溶媒となるポリイミドであることを特徴とする多孔質PIフィルム形成用PI溶液。
<2>前記PI溶液を、基材表面に塗布後、200℃以下の温度で乾燥することにより多孔質PI被膜を形成する工程を含む多孔質PIフィルムの製造方法。
<3> 気孔率が20体積%以上、90体積%以下、平均気孔径が10nm以上、5000nm以下の多孔質PIフィルムであって、前記PIが、主鎖中にオキシアルキレン成分、シロキサン成分、アルキレン成分から選ばれる少なくとも一つの成分を含むPIであることを特徴とする多孔質PIフィルム。
The present invention has the following object.
<1> A PI solution containing a good solvent and a poor solvent for PI, wherein the PI contains at least one component selected from an oxyalkylene component, a siloxane component, and an alkylene component in the main chain. A PI solution for forming a porous PI film, which comprises a polyimide in which the ether solvent is a poor solvent.
<2> A method for producing a porous PI film, which comprises a step of forming a porous PI film by applying the PI solution to the surface of a substrate and then drying it at a temperature of 200 ° C. or lower.
<3> A porous PI film having a porosity of 20% by volume or more, 90% by volume or less, and an average pore diameter of 10 nm or more and 5000 nm or less, wherein the PI is an oxyalkylene component, a siloxane component, or an alkylene in the main chain. A porous PI film characterized by being a PI containing at least one component selected from the components.
本発明のPI溶液から得られる多孔質PIフィルムは、耐熱性に優れ、気孔率が高いので、電子材料や光学材料、リチウム二次電池用セパレータ、フィルタ、分離膜、電線被覆等の産業用材料、医療材料の素材等に好適に用いることができる。 Since the porous PI film obtained from the PI solution of the present invention has excellent heat resistance and high porosity, it is an industrial material such as an electronic material, an optical material, a separator for a lithium secondary battery, a filter, a separation membrane, and an electric wire coating. , Can be suitably used as a material for medical materials and the like.
以下、本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明では、主鎖中にオキシアルキレン成分、シロキサン成分、アルキレン成分から選ばれる少なくとも一つの成分を含むPI溶液を用いる。ここで、PIは、主鎖にイミド結合を有する耐熱性高分子であり、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド等をいう。この溶液は、例えば、溶媒中で、モノマ成分であるジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを重合させてPAA溶液とした後、溶媒中で、熱的または化学的に脱水イミド化することにより得られる。ここで用いられる溶媒は、PIに対し、良溶媒となる溶媒を用いることが好ましい。 PIに対する良溶媒とは、25℃において、PIに対する溶解度が1質量%以上の溶媒をいい、アミド系溶媒や尿素系溶媒が好ましく用いられる。アミド系溶媒の具体例としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP 沸点:202℃)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF 沸点:153℃)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc 沸点:166℃)等が挙げられる。また、尿素系溶媒の具体例としては、例えば、テトラメチル尿素(TMU 沸点:177℃)、ジメチルエチレン尿素(沸点:220℃)が挙げられる。これらを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中で、NMPおよびDMAcが好ましい。このようにして得られるPIは、エーテル系溶媒が貧溶媒となるポリイミドであることが必要である。なお、この重合溶媒には、エーテル系溶媒等PIに対する貧溶媒を配合した混合溶媒を用いてもよい。この貧溶媒については後述する。 In the present invention, a PI solution containing at least one component selected from an oxyalkylene component, a siloxane component, and an alkylene component in the main chain is used. Here, PI is a heat-resistant polymer having an imide bond in the main chain, and refers to polyimide, polyamide-imide, polyesterimide, or the like. This solution can be obtained, for example, by polymerizing a diamine component, which is a monoma component, and a tetracarboxylic acid component in a solvent to form a PAA solution, and then thermally or chemically dehydrating and imidizing the solution in the solvent. .. As the solvent used here, it is preferable to use a solvent that is a good solvent for PI. The good solvent for PI means a solvent having a solubility in PI of 1% by mass or more at 25 ° C., and an amide-based solvent or a urea-based solvent is preferably used. Specific examples of the amide-based solvent include, for example, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP boiling point: 202 ° C.), N, N-dimethylformamide (DMF boiling point: 153 ° C.), N, N-dimethylacetamide (DMAc boiling point: DMAc boiling point:). 166 ° C.) and the like. Specific examples of the urea solvent include tetramethylurea (TMU boiling point: 177 ° C.) and dimethylethylene urea (boiling point: 220 ° C.). These may be used alone or in combination of two or more. Of these, NMP and DMAc are preferred. The PI thus obtained needs to be a polyimide in which the ether solvent is a poor solvent. As the polymerization solvent, a mixed solvent containing a poor solvent for PI such as an ether solvent may be used. This poor solvent will be described later.
PAAは、主鎖中にオキシアルキレン成分、シロキサン成分、アルキレン成分から選ばれる少なくとも一つの成分を含む。このようにすることにより、脱水イミド化して得られるPIの主鎖中に、オキシアルキレン成分、シロキサン成分、アルキレン成分から選ばれる少なくとも一つの成分を含ませることができる。 PAA contains at least one component selected from an oxyalkylene component, a siloxane component, and an alkylene component in the main chain. By doing so, at least one component selected from the oxyalkylene component, the siloxane component, and the alkylene component can be contained in the main chain of PI obtained by dehydration imidization.
オキシアルキレン成分としては、具体的には、オキシエチレン成分、オキシプロピレン成分、オキシブチレン成分等が挙げられる。 オキシアルキレン成分を含むPAAは、例えば、オキシアルキレン成分を有するテトラカルボン酸二無水物(以下、「TA−1」と略記することがある)および/またはオキシアルキレン成分を有するジアミン(以下、「DA−1」と略記することがある)と、オキシアルキレン成分を有しないテトラカルボン酸二無水物(以下、「TA」と略記することがある)およびオキシアルキレン成分を有しないジアミン(以下、「DA」と略記することがある)とを共重合させることにより得られる共重合PAA(以下、「PAA−1」と略記することがある)である。 Specific examples of the oxyalkylene component include an oxyethylene component, an oxypropylene component, and an oxybutylene component. The PAA containing an oxyalkylene component is, for example, a tetracarboxylic acid dianhydride having an oxyalkylene component (hereinafter, may be abbreviated as “TA-1”) and / or a diamine having an oxyalkylene component (hereinafter, “DA”). -1 ”), tetracarboxylic acid dianhydride having no oxyalkylene component (hereinafter, may be abbreviated as“ TA ”), and diamine having no oxyalkylene component (hereinafter,“ DA ”). It is a copolymerized PAA (hereinafter, may be abbreviated as "PAA-1") obtained by copolymerizing with (may be abbreviated as "PAA-1").
シロキサン成分含むPAAは、例えば、シロキサン成分を有するテトラカルボン酸二無水物(以下、「TA−2」と略記することがある)および/またはシロキサン成分を有するジアミン(以下、「DA−2」と略記することがある)と、TAおよびDAとを共重合させることにより得られる共重合PAA(以下、「PAA−2」と略記することがある)である。 The PAA containing a siloxane component is, for example, a tetracarboxylic acid dianhydride having a siloxane component (hereinafter, may be abbreviated as “TA-2”) and / or a diamine having a siloxane component (hereinafter, “DA-2”). (Sometimes abbreviated) and a copolymerized PAA obtained by copolymerizing TA and DA (hereinafter, may be abbreviated as "PAA-2").
アルキレン成分含むPAAは、例えば、アルキレン成分を有するテトラカルボン酸二無水物(以下、「TA−3」と略記することがある)および/またはアルキレン成分を有するジアミン(以下、「DA−3」と略記することがある)と、TAおよびDAとを共重合させることにより得られる共重合PAA(以下、「PAA−3」と略記することがある)である。 The PAA containing an alkylene component is, for example, a tetracarboxylic dianhydride having an alkylene component (hereinafter, may be abbreviated as “TA-3”) and / or a diamine having an alkylene component (hereinafter, “DA-3”). (May be abbreviated) and copolymerized PAA obtained by copolymerizing TA and DA (hereinafter, may be abbreviated as "PAA-3").
PAA−1、PAA−2、PAA−3は、2種類以上混合して用いることもできる。 Two or more types of PAA-1, PAA-2, and PAA-3 can be mixed and used.
PAA−1溶液としては、TA−1および/またはDA−1と、TAおよびDAとを、テトラカルボン酸二無水物の合計とジアミンの合計が略等モルになるように配合し、それを前記混合溶媒中、10〜70℃の温度で重合反応させて得られる溶液を用いることができる。ここで、TA−1またはDA−1の使用量としては、1〜20モル%とすることが好ましく、2〜15モル%とすることがより好ましい。前記モル%は、以下の式に従って算出された値をいう。
TA−1の使用量(モル%)=(TA−1のモル数/(TA−1のモル数+TAのモル数))×100
DA−1の使用量(モル%)=(DA−1のモル数/(DA−1のモル数+DAのモル数))×100
As the PAA-1 solution, TA-1 and / or DA-1 and TA and DA are blended so that the total of the tetracarboxylic dianhydride and the total of the diamine are approximately equimolar, and the solution is added. A solution obtained by polymerizing at a temperature of 10 to 70 ° C. in a mixed solvent can be used. Here, the amount of TA-1 or DA-1 used is preferably 1 to 20 mol%, more preferably 2 to 15 mol%. The mol% means a value calculated according to the following formula.
Amount of substance used for TA-1 (mol%) = (number of moles of TA-1 / (number of moles of TA-1 + number of moles of TA)) x 100
Amount of substance used (mol%) = (number of moles of DA-1 / (number of moles of DA-1 + number of moles of DA)) x 100
TA−1の具体例としては、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート(TMEG)、ジエチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、トリエチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、テトラエチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、ポリエチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリットアミド、ジエチレングリコールビスアンヒドロトリメリットアミド、トリエチレングリコールビスアンヒドロトリメリットアミド、テトラエチレングリコールビスアンヒドロトリメリットアミド、ポリエチレングリコールビスアンヒドロトリメリットアミド、プロピレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、ジプロピレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、トリプロピレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、テトラプロピレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、ポリプロピレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、プロピレングリコールビスアンヒドロトリメリットアミド、ジプロピレングリコールビスアンヒドロトリメリットアミド、トリプロピレングリコールビスアンヒドロトリメリットアミド、テトラプロピレングリコールビスアンヒドロトリメリットアミド、ポリプロピレングリコールビスアンヒドロトリメリットアミド等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中で、TMEGが好ましい。 Specific examples of TA-1 include ethylene glycol bisanhydrotrimeritate (TMEG), diethylene glycol bisanhydrotrimerite, triethylene glycol bisanhydrotrimerite, tetraethylene glycol bisanhydrotrimerite, and polyethylene. Glycolbis Amhydrotrimeritate, Ethylene Glycol Bisuanhydrotrimeritamide, Diethylene Glycol Bisuanhydrotrimeritamide, Triethylene Glycol Bisuanhydrotrimeritamide, Tetraethylene Glycol Bisuanhydrotrimeritamide, Polyethylene Glycol Bisuanhydro Trimeritamide, Propylene Glycol Bis-Anhydro-Trimeritate, Dipropylene Glycol-Bis-Anhydro-Trimeritate, Tri-Propylene Glycol-Bis-Anhydro-Trimeritate, Tetrapropylene Glycol-Bis-Anhydro-Trimeritate, Polypropylene Glycol-Bis-Anhydrotrimeritate Tate, Propylene Glycol Bisuanhydrotrimeritamide, Dipropylene Glycol Bisuanhydrotrimeritamide, Tripropylene Glycol Bisuanhydrotrimeritamide, Tetrapropylene Glycol Bisuanhydrotrimeritamide, Polypropylene Glycol Bisuanhydrotrimeritamide, etc. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, TMEG is preferred.
TAの具体例としては、ピロメリット酸二無水物(PMDA)、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)、2,3,3′,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)、4,4′−オキシジフタル酸無水物(ODPA)、および3,3′,4,4′−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中で、BPDA、ODPA、BTDAが好ましい。 Specific examples of TA include pyromellitic acid dianhydride (PMDA), 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride (BPDA), 2,3,3', 4'-biphenyltetra. Carboxycide dianhydride, 3,3', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid dianhydride (BTDA), 4,4'-oxydiphthalic acid anhydride (ODPA), and 3,3', 4,4'. -Diphenylsulfone tetracarboxylic acid dianhydride and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, BPDA, ODPA and BTDA are preferable.
DA−1の具体例としては、エチレングリコールビス(2−アミノエチル)エーテル、ジエチレングリコールビス(2−アミノエチル)エーテル、トリエチレングリコールビス(2−アミノエチル)エーテル、テトラエチレングリコールビス(2−アミノエチル)エーテル、ポリエチレングリコールビス(2−アミノエチル)エーテル、プロピレングリコールビス(2−アミノエチル)エーテル、ジプロピレングリコールビス(2−アミノエチル)エーテル、トリプロピレングリコールビス(2−アミノエチル)エーテル、テトラプロピレングリコールビス(2−アミノエチル)エーテル、ポリプロピレングリコールビス(2−アミノエチル)エーテル等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中で、ポリエチレングリコールビス(2−アミノエチル)エーテル(PEGME)、ポリプロピレングリコールビス(2−アミノエチル)エーテル(PPGME)が好ましい。これらの化合物は市販品を利用することができる。 Specific examples of DA-1 include ethylene glycol bis (2-aminoethyl) ether, diethylene glycol bis (2-aminoethyl) ether, triethylene glycol bis (2-aminoethyl) ether, and tetraethylene glycol bis (2-amino). Ethyl) ether, polyethylene glycol bis (2-aminoethyl) ether, propylene glycol bis (2-aminoethyl) ether, dipropylene glycol bis (2-aminoethyl) ether, tripropylene glycol bis (2-aminoethyl) ether, Examples thereof include tetrapropylene glycol bis (2-aminoethyl) ether and polypropylene glycol bis (2-aminoethyl) ether. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, polyethylene glycol bis (2-aminoethyl) ether (PEGME) and polypropylene glycol bis (2-aminoethyl) ether (PPGME) are preferable. Commercially available products can be used for these compounds.
DAの具体例としては、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(BAPP)、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノトルエン、4,4′−ジアミノビフェニル、4,4′−ジアミノ−2,2′−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル、3,3′−ジアミノジフェニルスルフォン、4,4′−ジアミノジフェニルスルフォン、4,4′−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4′−ジアミノジフェニルメタン3,4′−ジアミノジフェニルエーテル、3,3′−ジアミノジフェニルエーテル、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4′−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルフォン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルフォン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン等が挙げられる。 これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中で、BAPPが好ましい。 Specific examples of DA include 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane (BAPP), 4,4'-diaminodiphenyl ether, p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 2,4-. Diaminotoluene, 4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-diamino-2,2'-bis (trifluoromethyl) biphenyl, 3,3'-diaminodiphenylsulphon, 4,4'-diaminodiphenylsulphon, 4 , 4'-diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-diaminodiphenylmethane 3,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl ether, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis ( 4-Aminophenoxy) Benzene, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene, 4,4'-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [ Examples thereof include 4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, BAPP is preferred.
PAA−2溶液としては、TA−2および/またはDA−2と、TAおよびDAとを、テトラカルボン酸二無水物の合計とジアミンの合計が略等モルになるように配合し、それを前記混合溶媒中、10〜70℃の温度で重合反応させて得られる溶液を用いることができる。ここで、TA−2またはDA−2の使用量としては、1〜20モル%とすることが好ましく、2〜15モル%とすることがより好ましい。前記モル%は、以下の式に従って算出された値をいう。
TA−2の使用量(モル%)=(TA−2のモル数/(TA−2のモル数+TAのモル数))×100
DA−2の使用量(モル%)=(DA−2のモル数/(DA−2のモル数+DAのモル数))×100
As the PAA-2 solution, TA-2 and / or DA-2 and TA and DA are blended so that the total of the tetracarboxylic dianhydride and the total of the diamine are approximately equimolar, and the solution is added. A solution obtained by polymerizing at a temperature of 10 to 70 ° C. in a mixed solvent can be used. Here, the amount of TA-2 or DA-2 used is preferably 1 to 20 mol%, more preferably 2 to 15 mol%. The mol% means a value calculated according to the following formula.
Amount of substance used for TA-2 (mol%) = (number of moles of TA-2 / (number of moles of TA-2 + number of moles of TA)) x 100
Amount of substance used (mol%) = (number of moles of DA-2 / (number of moles of DA-2 + number of moles of DA)) x 100
TA−2の具体例としては、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)テトラメチルシロキサン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)テトラエチルシロキサン二無水物、両末端に酸無水物基を有するシロキサンオリゴマ等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 両末端に酸無水物基を有するシロキサンオリゴマとしては、信越化学社製、「X22−168AS」(数平均分子量1,000)、同「X22−168A」(数平均分子量2,000)、同「X22−168B」(数平均分子量3,200)、同「X22−168−P5−8」(数平均分子量4,200)、ゲレスト社製、「DMS−Z21」(数平均分子量600〜800)等の市販品を用いることができる。これらTA−2の中で、両末端に酸無水物基を有するシロキサンオリゴマが好ましい。 Specific examples of TA-2 include bis (3,4-dicarboxyphenyl) tetramethylsiloxane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) tetraethylsiloxane dianhydride, and acid anhydride groups at both ends. Examples thereof include siloxane oligomas having. These may be used alone or in combination of two or more. Examples of the siloxane oligoma having an acid anhydride group at both ends include "X22-168AS" (number average molecular weight 1,000), "X22-168A" (number average molecular weight 2,000), and "X22-168AS" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. "X22-168B" (number average molecular weight 3,200), "X22-168-P5-8" (number average molecular weight 4,200), manufactured by Gerest, "DMS-Z21" (number average molecular weight 600-800), etc. Commercially available products can be used. Among these TA-2s, a siloxane oligoma having an acid anhydride group at both ends is preferable.
DA−2の具体例としては、1,3−ビス(3−アミノプロピル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ビス(4−アミノブチル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、ビス(4−アミノフェノキシ)ジメチルシラン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン等、および下記一般式(1)で表されるものが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのなかで、下記一般式(1)において、R1およびR2がトリメチレン基、R3、R4、R5およびR6がメチル基、nは3〜100であるもの(以下、「DASM」と略記することがある)が好ましく、数平均分子量が、300〜5000のものがより好ましい。DASMは、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。DASMとしては、信越化学社製、KF8010(数平均分子量860)、同X22−161A(数平均分子量1,600)、同X22−161B(数平均分子量3,000)、同KF8012(数平均分子量4,400)、東レダウコーニング製、BY16−835U(数平均分子量900)、チッソ社製、サイラプレーンFM3311(数平均分子量1000)等の市販品を用いることができる。これらDA−2の中で、DASMが好ましい。 Specific examples of DA-2 include 1,3-bis (3-aminopropyl) -1,1,3,3-tetramethyldisiloxane and 1,3-bis (4-aminobutyl) -1,1,. 3,3-Tetramethyldisiloxane, bis (4-aminophenoxy) dimethylsilane, 1,3-bis (4-aminophenoxy) -1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, etc., and the following general formula ( Those represented by 1) can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, in the following general formula (1), R1 and R2 are trimethylene groups, R3, R4, R5 and R6 are methyl groups, and n is 3 to 100 (hereinafter, abbreviated as "DASM"). There is), and those having a number average molecular weight of 300 to 5000 are more preferable. DASM may be used alone or in combination of two or more. DASMs manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KF8010 (number average molecular weight 860), X22-161A (number average molecular weight 1,600), X22-161B (number average molecular weight 3,000), KF8012 (number average molecular weight 4). , 400), manufactured by Toray Dow Corning, BY16-835U (number average molecular weight 900), manufactured by Chisso, Cilaplane FM3311 (number average molecular weight 1000), and the like can be used. Among these DA-2, DASM is preferable.
(ただし、式中nは1以上の整数を示す。また、R1およびR2は、それぞれ同一または異なった、低級アルキレン基またはフェニレン基を示し、R3、R4、R5およびR6は、それぞれ同一または異なった、低級アルキル基、フェニル基またはフェノキシ基を示す。)
(However, n in the formula indicates an integer of 1 or more. Further, R1 and R2 indicate the same or different lower alkylene group or phenylene group, respectively, and R3, R4, R5 and R6 are the same or different, respectively. , Lower alkyl group, phenyl group or phenoxy group.)
PAA−3溶液としては、TA−3および/またはDA−3と、TAおよびDAとを、テトラカルボン酸二無水物の合計とジアミンの合計が略等モルになるように配合し、それを前記混合溶媒中、10〜70℃の温度で重合反応させて得られる溶液を用いることができる。ここで、TA−3またはDA−3の使用量としては、1〜20モル%とすることが好ましく、2〜15モル%とすることがより好ましい。前記モル%は、以下の式に従って算出された値をいう。
TA−3の使用量(モル%)=(TA−3のモル数/(TA−3のモル数+TAのモル数))×100
DA−3の使用量(モル%)=(DA−3のモル数/(DA−3のモル数+DAのモル数))×100
As the PAA-3 solution, TA-3 and / or DA-3 and TA and DA are blended so that the total amount of tetracarboxylic acid dianhydride and the total amount of diamine are approximately equimolar, and the above-mentioned solution is used. A solution obtained by polymerizing at a temperature of 10 to 70 ° C. in a mixed solvent can be used. Here, the amount of TA-3 or DA-3 used is preferably 1 to 20 mol%, more preferably 2 to 15 mol%. The mol% means a value calculated according to the following formula.
Amount of substance used for TA-3 (mol%) = (number of moles of TA-3 / (number of moles of TA-3 + number of moles of TA)) x 100
Amount of substance used (mol%) = (number of moles of DA-3 / (number of moles of DA-3 + number of moles of DA)) x 100
TA−3の具体例としては、例えば、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−8−メチル−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、ビシクロ[3,3,0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物(HPMDA)等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中で、HPMDAが好ましい。 Specific examples of TA-3 include, for example, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid dianhydride, 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dianhydride, 1,3,3a, 4 , 5,9b-Hexahydro-8-methyl-5- (tetrahydro-2,5-dioxo-3-franyl) -naphtho [1,2-c] furan-1,3-dione, 1,3,3a, 4 , 5,9b-Hexahydro-5- (tetrahydro-2,5-dioxo-3-franyl) naphtho [1,2-c] furan-1,3-dione, bicyclo [3,3,0] octane-2, Examples thereof include 4,6,8-tetracarboxylic acid dianhydride and cyclohexanetetracarboxylic acid dianhydride (HPMDA). These may be used alone or in combination of two or more. Of these, HPMDA is preferred.
DA−3の具体例としては、例えば、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、2,11−ジアミノドデカン、2,5−ジメチルヘキサメチレンジアミン、3−メチルヘプタメチレンジアミン、2,5−ジメチルヘプタメチレンジアミン、4,4−ジメチルヘプタメチレンジアミン、5−メチルノナメチレンジアミン、3−メトキシヘキサメチレンジアミン、ダイマジアミン(DDA)等の脂肪族ジアミンが挙げられる。 これら脂肪族ジアミン類は、単独、または2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中で、DDAが好ましい。DDAは、コグニスジャパン社製、商品名「バーサミン551」、「バーサミン552」、クローダ社製、商品名「プリアミン1074」、「プリアミン1075」等の市販品を用いることができる。 Specific examples of DA-3 include, for example, hexamethylenediamine, heptamethylenediamine, octamethylenediamine, nonamethylenediamine, decamethylenediamine, dodecamethylenediamine, 2,11-diaminododecane, 2,5-dimethylhexamethylenediamine. , 3-Methylheptamethylenediamine, 2,5-dimethylheptamethylenediamine, 4,4-dimethylheptamethylenediamine, 5-methylnonamethylenediamine, 3-methoxyhexamethylenediamine, dimadiamine (DDA) and other aliphatic diamines. Can be mentioned. These aliphatic diamines may be used alone or in combination of two or more. Of these, DDA is preferred. As the DDA, commercially available products such as those manufactured by Cognis Japan, trade names "Versamine 551" and "Versamine 552", and manufactured by Croda International, trade names "Priamine 1074" and "Priamine 1075" can be used.
PAA溶液における濃度は、3〜45質量%が好ましく、5〜40質量%がより好ましい。 The concentration in the PAA solution is preferably 3 to 45% by mass, more preferably 5 to 40% by mass.
PAA溶液の30℃における粘度は0.01〜100Pa・sの範囲が好ましく、0.1〜50Pa・sがより好ましい。 The viscosity of the PAA solution at 30 ° C. is preferably in the range of 0.01 to 100 Pa · s, more preferably 0.1 to 50 Pa · s.
PI溶液は、前記PAA溶液を、公知の方法を用いて、溶液中で熱的または化学的にイミド化することにより得られるが、経済性の観点から、熱的にイミド化することが好ましい。熱的にイミド化するには、100℃〜200℃程度の温度で、イミド化により生成する水を反応系外に除去しつつ反応を行うことが好ましい。 この方法としては、PAA溶液にトルエン、キシレン等の溶媒を加え、これらの溶媒と水との共沸を利用して水を系外に除去する方法やPAA溶液中に窒素ガスをバブリングすることにより水を除去する方法等を用いることができる。また、化学的にイミド化するには、PAA溶液に、ジシクロヘキシルカルボジイミドや無水酢酸等の脱水剤を加えてイミド化すればよい。 The PI solution can be obtained by thermally or chemically imidizing the PAA solution in the solution using a known method, but it is preferable to thermally imidize the PAA solution from the viewpoint of economy. For thermal imidization, it is preferable to carry out the reaction at a temperature of about 100 ° C. to 200 ° C. while removing the water produced by the imidization from the reaction system. As this method, a solvent such as toluene or xylene is added to the PAA solution, and water is removed from the system by using the azeotropic boiling of these solvents and water, or by bubbling nitrogen gas in the PAA solution. A method of removing water or the like can be used. For chemical imidization, a dehydrating agent such as dicyclohexylcarbodiimide or acetic anhydride may be added to the PAA solution for imidization.
前記イミド化反応において、PAAのイミド化は、実質的に完結されるが、一部、イミド化されていない部分が残っていてもよい。イミド化が完結しているかどうかは、例えば、特許5825651号公報や特許2903704号公報に記載されているように、赤外吸収スペクトルのイミド基に基づく吸収を確認することにより行うことができる。 In the imidization reaction, the imidization of PAA is substantially completed, but a part of the imidized portion may remain. Whether or not the imidization is completed can be determined by confirming the absorption based on the imide group of the infrared absorption spectrum, for example, as described in Japanese Patent No. 5825651 and Japanese Patent No. 293704.
前記のようにして得られた、PI溶液(PIに対する良溶媒を含む)に、PIに対する貧溶媒を配合して混合溶媒とすることにより、本発明のPI溶液とすることができる。ここで、貧溶媒とは、25℃において、PIに対する溶解度が1質量%未満の溶媒をいう。貧溶媒は、良溶媒よりも高沸点であることが好ましい。また、その沸点差は、5℃以上が好ましく、20℃以上がより好ましく、50℃以上が更に好ましい。 The PI solution of the present invention can be obtained by mixing a PI solution (including a good solvent for PI) obtained as described above with a poor solvent for PI to prepare a mixed solvent. Here, the poor solvent means a solvent having a solubility in PI of less than 1% by mass at 25 ° C. The poor solvent preferably has a higher boiling point than the good solvent. The boiling point difference is preferably 5 ° C. or higher, more preferably 20 ° C. or higher, and even more preferably 50 ° C. or higher.
貧溶媒としては、アルコール系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒等が用いられ、エーテル系溶媒が好ましく用いられる。アルコール系溶媒の具体例としては、例えば、エチレングリコール(沸点:197℃)、デカノール(沸点:233℃)等を挙げることができる。エステル系溶媒の具体例としては、こはく酸ジメチル(沸点200℃)、こはく酸ジエチル(沸点218℃)、グルタル酸ジメチル(沸点210〜215℃)、グルタル酸ジエチル(沸点237℃)、アジピン酸ジメチル(沸点215〜225℃)、アジピン酸ジエチル(沸点245℃)、エチルカルビネートアセテート(ECA:沸点218℃)、ブチルカルビネートアセテート(BCA:沸点247℃)等を挙げることができる。エーテル系溶媒の具体例としては、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル(沸点:162℃)、トリエチレングリコールジメチルエーテル(沸点:216℃)、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(沸点:275℃)、ジエチレングリコール(沸点:244℃)、トリエチレングリコール(沸点:287℃)、トリプロピレングリコールジメチルエーテル(沸点:215℃)、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(沸点:175℃)等の溶媒を挙げることができる。これらを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中で、トリエチレングリコールジメチルエーテル(G3)およびテトラエチレングリコールジメチルエーテル(G4)が好ましい。
As the poor solvent, an alcohol solvent, an ester solvent, an ether solvent and the like are used, and an ether solvent is preferably used. Specific examples of the alcohol solvent include ethylene glycol (boiling point: 197 ° C.), decanol (boiling point: 233 ° C.), and the like. Specific examples of the ester-based solvent include dimethyl succinate (boiling point 200 ° C.), diethyl succinate (boiling point 218 ° C.), dimethyl glutarate (boiling point 210-215 ° C.), diethyl glutarate (boiling point 237 ° C.), and dimethyl adipate. (Boiling point 215 to 225 ° C.), diethyl adipate (boiling point 245 ° C.), ethylcarbinate acetate (ECA: boiling point 218 ° C.), butylcarbinate acetate (BCA: boiling point 247 ° C.) and the like can be mentioned. Specific examples of the ether solvent include, for example, diethylene glycol dimethyl ether (boiling point: 162 ° C.), triethylene glycol dimethyl ether (boiling point: 216 ° C.), tetraethylene glycol dimethyl ether (boiling point: 275 ° C.), diethylene glycol (boiling point: 244 ° C.), and the like. Examples thereof include solvents such as triethylene glycol (boiling point: 287 ° C.), tripropylene glycol dimethyl ether (boiling point: 215 ° C.), and dipropylene glycol dimethyl ether (boiling point: 175 ° C.). These may be used alone or in combination of two or more. Among these, triethylene glycol dimethyl ether (G3) and tetraethylene glycol dimethyl ether (G4) are preferable.
混合溶媒中における貧溶媒の配合量としては、混合溶媒質量に対し、20〜95質量%とすることが好ましく、50〜90質量%とすることがより好ましい。このようにすることにより、基材への塗布後の乾燥工程において、効率よく相分離が起こり、高い気孔率を有する多孔質PI被膜を得ることができる。 The blending amount of the poor solvent in the mixed solvent is preferably 20 to 95% by mass, more preferably 50 to 90% by mass, based on the mass of the mixed solvent. By doing so, in the drying step after coating on the substrate, phase separation occurs efficiently, and a porous PI film having a high porosity can be obtained.
PI溶液には、必要に応じて、各種界面活性剤やシランカップリング剤のような公知の添加物を、本発明の効果を損なわない範囲で添加してもよい。また、必要に応じて、PI溶液に、PI以外の他の高分子を、本発明の効果を損なわない範囲で添加してもよい。 If necessary, known additives such as various surfactants and silane coupling agents may be added to the PI solution as long as the effects of the present invention are not impaired. Further, if necessary, a polymer other than PI may be added to the PI solution as long as the effect of the present invention is not impaired.
PI溶液を、基材の表面に塗布し、常圧または減圧で、乾燥することにより、多孔質PIフィルムを形成させることができる。その後、基材から多孔質PIフィルムを剥離して多孔質PIフィルム単体とすることができる。また、基材上に形成された多孔質PIフィルムは、基材から剥離することなく、基材と積層一体化して使用することもできる。 A porous PI film can be formed by applying the PI solution to the surface of the substrate and drying it under normal pressure or reduced pressure. After that, the porous PI film can be peeled off from the base material to form a single porous PI film. Further, the porous PI film formed on the base material can be used by being laminated and integrated with the base material without peeling from the base material.
前記乾燥工程は、塗膜に含まれる溶媒を揮発させることにより相分離を誘起させて多孔質PI被膜を形成させる工程であり、乾燥温度としては、200℃以下とすることが好ましく、120℃以上、180℃以下とすることがより好ましい。 The drying step is a step of inducing phase separation by volatilizing the solvent contained in the coating film to form a porous PI film, and the drying temperature is preferably 200 ° C. or lower, preferably 120 ° C. or higher. , 180 ° C. or lower is more preferable.
前記基材としては、例えば、金属箔、金属線、ガラス板、プラスチックフィルム、各種織物、各種不織布等が挙げられ、前記金属としては、金、銀、銅、白金、アルミニウム等を用いることができる。これらは、多孔質であっても非多孔質であってもよい。この基材への塗液の塗布方法としては、ディップコータ、バーコータ、スピンコータ、ダイコータ、スプレーコータ等を用い、連続式またはバッチ式で塗布することができる。 Examples of the base material include metal foil, metal wire, glass plate, plastic film, various woven fabrics, various non-woven fabrics, and the like, and as the metal, gold, silver, copper, platinum, aluminum, and the like can be used. .. These may be porous or non-porous. As a method of applying the coating liquid to this substrate, a dip coater, a bar coater, a spin coater, a die coater, a spray coater or the like can be used, and the coating liquid can be applied continuously or in a batch manner.
多孔質PIフィルムの厚みは通常1〜800μm程度であり、10〜500μm程度が好ましい。 The thickness of the porous PI film is usually about 1 to 800 μm, preferably about 10 to 500 μm.
多孔質PIフィルムの気孔率は、20体積%以上、90体積%以下であり、30体積%以上、85体積%以下が好ましく、40体積%以上、80体積%以下であることがより好ましい。 なお、気孔率は以下の式を用いて算出された値を用いることができる。
気孔率(体積%)= 100−100×(W/D)/(S×T)
式中のSは多孔質PIフィルムの面積、Tはその厚み、Wはその質量、Dは対応する非多孔質PIフィルムの密度を示す。気孔率をこのような範囲とすることにより、PIフィルム固有の優れた力学的特性と耐熱性とを確保することができる。
The porosity of the porous PI film is 20% by volume or more and 90% by volume or less, preferably 30% by volume or more and 85% by volume or less, and more preferably 40% by volume or more and 80% by volume or less. As the porosity, a value calculated by using the following formula can be used.
Porosity (% by volume) = 100-100 × (W / D) / (S × T)
In the formula, S is the area of the porous PI film, T is the thickness thereof, W is the mass thereof, and D is the density of the corresponding non-porous PI film. By setting the porosity within such a range, it is possible to secure the excellent mechanical properties and heat resistance peculiar to the PI film.
多孔質PIフィルムの平均気孔径は、10nm以上、5000nm以下であり、20nm以上、3000nm以下が好ましい。平均気孔径は、多孔質PIフィルム断面のSEM(走査型電子顕微鏡)像を倍率1000〜20000倍で取得し、市販の画像処理ソフトにより、気孔部分とPI部分とに分離して解析することにより確認することができる。平均気孔径をこのような範囲とすることにより、通気性、誘電特性等、多孔質PIフィルム固有の優れた特性を確保することができる。なお、多孔質PIフィルムの気孔は、連続気孔であっても、独立気孔であってもよい。 The average pore diameter of the porous PI film is 10 nm or more and 5000 nm or less, preferably 20 nm or more and 3000 nm or less. The average pore diameter is obtained by acquiring an SEM (scanning electron microscope) image of the cross section of the porous PI film at a magnification of 1000 to 20000 times and analyzing it separately into the pore portion and the PI portion by commercially available image processing software. You can check. By setting the average pore diameter in such a range, excellent properties peculiar to the porous PI film such as air permeability and dielectric properties can be ensured. The pores of the porous PI film may be continuous pores or independent pores.
多孔質PIフィルムを構成するPIのTgは、150℃以上であることが好ましく、200℃以上がより好ましい。Tgをこのようにすることにより、良好な耐熱性を確保することができる。 なお、Tgは、DSC(示差熱分析)で測定した値を用いることができる。 The Tg of PI constituting the porous PI film is preferably 150 ° C. or higher, more preferably 200 ° C. or higher. By setting Tg in this way, good heat resistance can be ensured. As Tg, a value measured by DSC (differential thermal analysis) can be used.
以下に、実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。なお本発明は実施例により限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The present invention is not limited to the examples.
〔実施例1〕
ガラス製反応容器に、窒素雰囲気下、BAPP(DA):0.90モル、PPGME(DA−1):0.10モル (分子量2000:ハンツマン社製ジェファーミンD2000)、NMPを投入して攪拌し、ジアミンをNMPに溶解した。この溶液をジャケットで30℃以下に冷却しながら、BPDA(TA):1.0モルを徐々に加えた後、40℃で5時間重合反応させ、オキシプロピレン成分を導入した共重合PAA溶液を得た。この溶液にキシレンを加え、140℃に加熱して、PAAのイミド化による発生する水を共沸により反応系外に除去しつつ反応を進め、固形分濃度が25質量%のPI溶液を得た。このPIは実質的にイミド化が完了していることを赤外吸収スペクトルの測定により確認した。 この溶液に、PIの貧溶媒であるG4を加え、溶媒組成をNMP/G4=50/50(質量比)とした固形分濃度が14質量%のPI溶液を得た。このPI液を、アルミニウム箔(厚み:150μm)上に、ドクターブレードを用いて塗布し、130℃で20分乾燥し、アルミ箔上に積層された厚み約50μmの多孔質PIフィルム(P−1)を得た。P−1の気孔率、平均気孔径は、それぞれ、54%、1200nmであった。
また、得られた積層体を200℃で1時間熱処理し、多孔質PIフィルム(P−1)表面の電気抵抗値を測定したところ、電気抵抗値は、処理前と殆ど変化しておらず、良好な耐熱性が確認された。
[Example 1]
In a glass reaction vessel, BAPP (DA): 0.90 mol, PPGME (DA-1): 0.10 mol (molecular weight 2000: Jeffermin D2000 manufactured by Huntsman), and NMP were put into a glass reaction vessel and stirred. , Diamine was dissolved in NMP. While cooling this solution to 30 ° C. or lower with a jacket, BPDA (TA): 1.0 mol was gradually added and then polymerized at 40 ° C. for 5 hours to obtain a copolymerized PAA solution into which an oxypropylene component was introduced. rice field. Xylene was added to this solution and heated to 140 ° C. to proceed with the reaction while removing water generated by imidization of PAA from the reaction system by azeotrope to obtain a PI solution having a solid content concentration of 25% by mass. .. It was confirmed by measuring the infrared absorption spectrum that imidization of this PI was substantially completed. G4, which is a poor solvent for PI, was added to this solution to obtain a PI solution having a solid content concentration of 14% by mass with a solvent composition of NMP / G4 = 50/50 (mass ratio). This PI liquid was applied onto an aluminum foil (thickness: 150 μm) using a doctor blade, dried at 130 ° C. for 20 minutes, and laminated on the aluminum foil to form a porous PI film (P-1) having a thickness of about 50 μm. ) Was obtained. The porosity and average pore diameter of P-1 were 54% and 1200 nm, respectively.
Further, when the obtained laminate was heat-treated at 200 ° C. for 1 hour and the electric resistance value of the surface of the porous PI film (P-1) was measured, the electric resistance value was almost unchanged from that before the treatment. Good heat resistance was confirmed.
〔実施例2〕
ジアミンとして、「BAPP(DA):0.90モル、DASM(DA−2):0.10モル (数平均分子量860:信越化学社製 KF−8010)を用いたこと以外は、実施例1と同様に行い、アルミ箔上に積層された厚み約70μmの多孔質PIフィルム(P−2)を得た。P−2の気孔率、平均気孔径は、それぞれ、58%、1500nmであった。
[Example 2]
As the diamine, "BAPP (DA): 0.90 mol, DASM (DA-2): 0.10 mol (number average molecular weight 860: KF-8010 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was used, except that the same as in Example 1. In the same manner, a porous PI film (P-2) having a thickness of about 70 μm laminated on the aluminum foil was obtained. The pore ratio and the average pore diameter of P-2 were 58% and 1500 nm, respectively.
〔実施例3〕
ジアミンとして、「BAPP(DA):0.90モル、DASM(DA−2):0.10モル (数平均分子量860:信越化学社製 KF−8010)を用い、溶媒組成をNMP/G4=45/55(質量比)としたこと以外は、実施例1と同様に行い、アルミ箔上に積層された厚み約80μmの多孔質PIフィルム(P−3)を得た。P−3の気孔率、平均気孔径は、それぞれ、65%、1200nmであった。
[Example 3]
As the diamine, "BAPP (DA): 0.90 mol, DASM (DA-2): 0.10 mol (number average molecular weight 860: KF-8010 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was used, and the solvent composition was NMP / G4 = 45. A porous PI film (P-3) having a thickness of about 80 μm laminated on an aluminum foil was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio was set to / 55 (mass ratio). The average pore diameter was 65% and 1200 nm, respectively.
〔実施例4〕
ジアミンとして、「BAPP(DA):0.80モル、DDA(DA−3):0.20モル (クローダ社製 プリアミン1075」を用い、溶媒組成をNMP/G4=40/60(質量比)としたこと以外は、実施例1と同様に行い、アルミ箔上に積層された厚み約50μmの多孔質PIフィルム(P−4)を得た。P−4の気孔率、平均気孔径は、それぞれ、59%、1700nmであった。
[Example 4]
As the diamine, "BAPP (DA): 0.80 mol, DDA (DA-3): 0.20 mol (Priamine 1075 manufactured by Claude)" was used, and the solvent composition was NMP / G4 = 40/60 (mass ratio). Except for the above, the same procedure as in Example 1 was carried out to obtain a porous PI film (P-4) having a thickness of about 50 μm laminated on the aluminum foil. , 59%, 1700 nm.
〔実施例5〕
重合溶媒をDMAcとしたこと以外は、実施例1と同様に行い、アルミ箔上に積層された厚み約50μmの多孔質PIフィルム(P−5)を得た。P−5の気孔率、平均気孔径は、それぞれ、57%、2100nmであった。
[Example 5]
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the polymerization solvent was DMAc, to obtain a porous PI film (P-5) having a thickness of about 50 μm laminated on the aluminum foil. The porosity and average pore diameter of P-5 were 57% and 2100 nm, respectively.
〔実施例6〕
テトラカルボン酸二無水物として、「BPDA(TA):0.40モル、ODPA(TA):0.40モル、TMEG(TA−1):0.2モル」を用い、ジアミンとしてBAPP(DA):1.0モルを用い、溶媒組成をNMP/G4=45/55(質量比)としたこと以外は、実施例1と同様に行い、アルミ箔上に積層された厚み約50μmの多孔質PIフィルム(P−6)を得た。P−6の気孔率、平均気孔径は、それぞれ、59%、1500nmであった。
[Example 6]
As the tetracarboxylic acid dianhydride, "BPDA (TA): 0.40 mol, ODPA (TA): 0.40 mol, TMEG (TA-1): 0.2 mol" was used, and BAPP (DA) was used as the diamine. : 1.0 mol was used, and the same procedure as in Example 1 was carried out except that the solvent composition was NMP / G4 = 45/55 (mass ratio), and the porous PI having a thickness of about 50 μm laminated on the aluminum foil was used. A film (P-6) was obtained. The porosity and average pore diameter of P-6 were 59% and 1500 nm, respectively.
〔実施例7〕
テトラカルボン酸二無水物として、「BPDA(TA):0.80モル、両末端に酸無水物基を有するシロキサンオリゴマ(TA−2):0.20モル (数平均分子量1,000:信越化学社製X22−168AS)」を用い、ジアミンとしてBAPP(DA):1.0モルを用い、溶媒組成をNMP/G4=40/60(質量比)としたこと以外は、実施例1と同様に行い、アルミ箔上に積層された厚み約50μmの多孔質PIフィルム(P−7)を得た。P−7の気孔率、平均気孔径は、それぞれ、52%、2500nmであった。
[Example 7]
As the tetracarboxylic acid dianhydride, "BPDA (TA): 0.80 mol, siloxane oligoma (TA-2) having an acid anhydride group at both ends: 0.20 mol (number average molecular weight 1,000: Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) X22-168AS) ”was used, BAPP (DA): 1.0 mol was used as the diamine, and the solvent composition was NMP / G4 = 40/60 (mass ratio), as in Example 1. This was performed to obtain a porous PI film (P-7) having a thickness of about 50 μm laminated on the aluminum foil. The porosity and average pore diameter of P-7 were 52% and 2500 nm, respectively.
〔実施例8〕
テトラカルボン酸二無水物として、「BPDA(TA):0.75モル、HPMDA(TA−3):0.25モル 」を用い、ジアミンとしてBAPP(DA):1.0モルを用い、溶媒組成をNMP/G4=35/65(質量比)としたこと以外は、実施例1と同様に行い、アルミ箔上に積層された厚み約50μmの多孔質PIフィルム(P−8)を得た。P−8の気孔率、平均気孔径は、それぞれ、51%、2700nmであった。
[Example 8]
"BPDA (TA): 0.75 mol, HPMDA (TA-3): 0.25 mol" was used as the tetracarboxylic acid dianhydride, and BAPP (DA): 1.0 mol was used as the diamine, and the solvent composition was used. The same procedure as in Example 1 was carried out except that NMP / G4 = 35/65 (mass ratio) was used to obtain a porous PI film (P-8) having a thickness of about 50 μm laminated on an aluminum foil. The porosity and average pore diameter of P-8 were 51% and 2700 nm, respectively.
〔実施例9〕
ジアミンを「BAPP(DA):0.93モル、PPGME(DA−1):0.07モル としたこと以外は、実施例1と同様に行い、アルミ箔上に積層された厚み約50μmの多孔質PIフィルム(P−9)を得た。P−9の気孔率、平均気孔径は、それぞれ、53%、2800nmであった。
[Example 9]
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the diamine was set to "BAPP (DA): 0.93 mol and PPGME (DA-1): 0.07 mol", and the porosity was laminated on the aluminum foil and had a thickness of about 50 μm. A quality PI film (P-9) was obtained. The pore ratio and average pore diameter of P-9 were 53% and 2800 nm, respectively.
〔実施例10〕
ジアミンを「BAPP(DA):0.85モル、DASM(DA−2):0.15モル」としたこと以外は、実施例1と同様に行い、アルミ箔上に積層された厚み約50μmの多孔質PIフィルム(P−10)を得た。P−10の気孔率、平均気孔径は、それぞれ、51%、2900nmであった。
[Example 10]
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the diamine was set to "BAPP (DA): 0.85 mol, DASM (DA-2): 0.15 mol", and the thickness was about 50 μm laminated on the aluminum foil. A porous PI film (P-10) was obtained. The porosity and average pore diameter of P-10 were 51% and 2900 nm, respectively.
〔実施例11〕
ジアミンを「BAPP(DA):0.85モル、DDA(DA−3):0.15モル」としたこと以外は、実施例1と同様に行い、アルミ箔上に積層された厚み約50μmの多孔質PIフィルム(P−11)を得た。P−11の気孔率、平均気孔径は、それぞれ、51%、2200nmであった。
[Example 11]
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the diamine was set to "BAPP (DA): 0.85 mol, DDA (DA-3): 0.15 mol", and the thickness was about 50 μm laminated on the aluminum foil. A porous PI film (P-11) was obtained. The porosity and average pore diameter of P-11 were 51% and 2200 nm, respectively.
〔実施例12〕
ジアミンを「BAPP(DA):0.40モル、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン(DA):0.40モル、PPGME(DA−1):0.20モル としたこと以外は、実施例1と同様に行い、アルミ箔上に積層された厚み約50μmの多孔質PIフィルム(P−12)を得た。P−12の気孔率、平均気孔径は、それぞれ、61%、1900nmであった。
[Example 12]
Except for the fact that the diamine was "BAPP (DA): 0.40 mol, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene (DA): 0.40 mol, PPGME (DA-1): 0.20 mol". In the same manner as in Example 1, a porous PI film (P-12) having a thickness of about 50 μm laminated on an aluminum foil was obtained. The pore ratio and average pore diameter of P-12 were 61%, respectively. It was 1900 nm.
〔比較例1〕
ジアミンとして、「BAPP(DA−2):0.995モル、PPGME(DA−1):0.005モル」を用いたこと以外は、実施例1と同様にPI溶液を得ようとしたが、均一なPI溶液とすることはできなかった。
[Comparative Example 1]
An attempt was made to obtain a PI solution in the same manner as in Example 1 except that "BAPP (DA-2): 0.995 mol, PPGME (DA-1): 0.005 mol" was used as the diamine. It was not possible to obtain a uniform PI solution.
〔比較例2〕
ジアミンとして、「BAPP(DA−2):0.995モル、DASM(DA−2):0.005モル」を用いたこと以外は、実施例1と同様にPI溶液を得ようとしたが、均一なPI溶液とすることはできなかった。
[Comparative Example 2]
An attempt was made to obtain a PI solution in the same manner as in Example 1 except that "BAPP (DA-2): 0.995 mol, DASM (DA-2): 0.005 mol" was used as the diamine. It was not possible to obtain a uniform PI solution.
〔比較例3〕
ジアミンとして、「BAPP(DA−2):0.995モル、DDA(DA−3):0.005モル」を用いたこと以外は、実施例1と同様にPI溶液を得ようとしたが、均一なPI溶液とすることはできなかった。
[Comparative Example 3]
An attempt was made to obtain a PI solution in the same manner as in Example 1 except that "BAPP (DA-2): 0.995 mol, DDA (DA-3): 0.005 mol" was used as the diamine. It was not possible to obtain a uniform PI solution.
〔比較例4〕
貧溶媒であるG4を加えなかったこと以外は、実施例1と同様に行い、厚み約40μmのPIフィルムを得たが、このフィルム中に気孔は形成されていなかった。
[Comparative Example 4]
The same procedure as in Example 1 was carried out except that G4, which is a poor solvent, was not added, to obtain a PI film having a thickness of about 40 μm, but no pores were formed in this film.
〔比較例5〕
貧溶媒であるG4を加えなかったこと以外は、実施例2と同様に行い、厚み約40μmのPIフィルムを得たが、このフィルム中に気孔は形成されていなかった。
[Comparative Example 5]
The same procedure as in Example 2 was carried out except that G4, which was a poor solvent, was not added, to obtain a PI film having a thickness of about 40 μm, but no pores were formed in this film.
〔比較例6〕
貧溶媒であるG4を加えなかったこと以外は、実施例3と同様に行い、厚み約40μmのPIフィルムを得たが、このフィルム中に気孔は形成されていなかった。
[Comparative Example 6]
A PI film having a thickness of about 40 μm was obtained in the same manner as in Example 3 except that G4, which was a poor solvent, was not added, but no pores were formed in this film.
実施例で示したように、本発明のPI溶液から得られる多孔質PIフィルムP−1〜12は、平均気孔径が5000nm以下の気孔が均一に形成されていることが判る。 これに対し、比較例4〜6で示したように、貧溶媒であるG4を含有しないPI溶液からは、多孔質PIフィルムは得られないことが判る。
As shown in the examples, it can be seen that the porous PI films P-1 to 12 obtained from the PI solution of the present invention have pores having an average pore diameter of 5000 nm or less uniformly formed. On the other hand, as shown in Comparative Examples 4 to 6, it can be seen that the porous PI film cannot be obtained from the PI solution containing no G4 which is a poor solvent.
本発明のPI溶液を、基材上に塗布して得られる塗膜を、200℃以下の温度で乾燥することにより、多孔質PIフィルムが得られる。 この多孔質PIフィルムは、耐熱性を有し、かつ微細な気孔が多数形成されているので、電子材料や光学材料、リチウム二次電池用セパレータ、フィルタ、分離膜、電線被覆等の産業用材料、医療材料の素材等に好適に用いることができる。
A porous PI film can be obtained by applying the PI solution of the present invention on a substrate and drying the coating film obtained at a temperature of 200 ° C. or lower. Since this porous PI film has heat resistance and a large number of fine pores are formed, it is an industrial material such as an electronic material, an optical material, a separator for a lithium secondary battery, a filter, a separation membrane, and an electric wire coating. , Can be suitably used as a material for medical materials and the like.
Claims (3)
(1)TA−1またはDA−1の使用量が1〜20モル%である。
(2)TA−2またはDA−2の使用量が1〜20モル%である。
(3)TA−3またはDA−3の使用量が1〜20モル%である。
ここで、TA−1はオキシアルキレン成分を有するテトラカルボン酸二無水物、DA−1はオキシアルキレン成分を有するジアミン、TA−2はシロキサン成分を有するテトラカルボン酸二無水物、DA−2はシロキサン成分を有するジアミン、TA−3はアルキレン成分を有するテトラカルボン酸二無水物、DA−3はアルキレン成分を有するジアミンを意味する。 A porous polyimide film having a porosity of 20% by volume or more, 90% by volume or less, and an average pore diameter of 10 nm or more and 5000 nm or less, wherein the polyimide is selected from an oxyalkylene component, a siloxane component, and an alkylene component in the main chain. at least one component Ri Oh polyimide containing the monomer composition of the polyimide, a porous polyimide film and satisfies at least one of the following (1) to (3) to be.
(1) The amount of TA-1 or DA-1 used is 1 to 20 mol%.
(2) The amount of TA-2 or DA-2 used is 1 to 20 mol%.
(3) The amount of TA-3 or DA-3 used is 1 to 20 mol%.
Here, TA-1 is a tetracarboxylic dianhydride having an oxyalkylene component, DA-1 is a diamine having an oxyalkylene component, TA-2 is a tetracarboxylic dianhydride having a siloxane component, and DA-2 is a siloxane. Diamine having a component, TA-3 means a tetracarboxylic dianhydride having an alkylene component, and DA-3 means a diamine having an alkylene component.
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