JP7068938B2 - Polyimide resin, coating composition, electrodeposition coating composition, article having polyimide resin coating, and method for manufacturing the same. - Google Patents
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Description
本発明は、ポリイミド樹脂、塗料用組成物、電着塗料用組成物、ポリイミド樹脂被膜を有する物品及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a polyimide resin, a coating composition, an electrodeposition coating composition, an article having a polyimide resin coating, and a method for producing the same.
近年、電子機器分野等で小型化、薄膜化、高機能化に伴い絶縁性、耐熱性、耐薬品性、耐加水分解性、難燃性、寸法安定性等に優れた、高機能な材料が求められている。特に、電気電子分野等の材料については、製品の安全性や信頼性を保証するために絶縁性に加え耐熱性の高い材料が求められている。 In recent years, in the field of electronic devices, etc., high-performance materials with excellent insulation, heat resistance, chemical resistance, hydrolysis resistance, flame retardancy, dimensional stability, etc. have become available due to miniaturization, thinning, and high functionality. It has been demanded. In particular, for materials in the electrical and electronic fields, materials having high heat resistance in addition to insulating properties are required in order to guarantee the safety and reliability of products.
電気電子分野において、電気伝導体としての金属製品には、通常、絶縁膜の被覆が必要となる。金属製品の表面に絶縁膜を形成する有用な手法として、電着塗装が挙げられる。電着塗装は、電着塗料を用いて通電によって金属製品等の被塗装物表面に塗料や樹脂の塗装膜を形成する方法であり、複雑な形状であっても均一に塗装できることから、電気電子機器分野等で多用されている。 In the field of electrical and electronic fields, metal products as electric conductors usually require an insulating film coating. Electrodeposition coating is a useful method for forming an insulating film on the surface of a metal product. Electrodeposition coating is a method of forming a coating film of paint or resin on the surface of an object to be coated such as a metal product by energizing using an electrodeposition coating. It is widely used in the equipment field.
電着塗装には、カチオン電着塗装と、アニオン電着塗装とがある。カチオン電着塗装は、陰極とした被塗装物を、カチオン電着塗料組成物中に浸漬し、電圧を印加することにより、プラスに帯電した樹脂を被塗装物に付着させることで、塗装する手法である。一方、アニオン電着塗装は、陽極とした被塗装物を、アニオン電着塗料組成物中に浸漬し、電圧を印加することにより、マイナスに帯電した樹脂を被塗装物に付着させることで、塗装する手法である。 Electrodeposition coating includes cationic electrodeposition coating and anionic electrodeposition coating. Cathodic electrodeposition coating is a method of immersing an object to be coated as a cathode in a cationic electrodeposition coating composition and applying a voltage to attach a positively charged resin to the object to be coated. Is. On the other hand, in anionic electrodeposition coating, an object to be coated as an anode is immersed in an anion electrodeposition coating composition, and a voltage is applied to attach a negatively charged resin to the object to be coated. It is a method to do.
電着塗装には、水性樹脂が用いられ、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等が一般的に用いられているが、これらの樹脂は、耐熱性に劣るという問題を有する。そこで、電着塗装に用いる水性樹脂として、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂等を用いることが試みられている。 A water-based resin is used for electrodeposition coating, and for example, epoxy resin, acrylic resin and the like are generally used, but these resins have a problem of inferior heat resistance. Therefore, attempts have been made to use a polyimide resin, a polyamide-imide resin, a polyamide resin, or the like as the water-based resin used for electrodeposition coating.
従来の一般的カチオン電着塗料に用いられるポリイミド樹脂は、溶剤に不溶性である。このため、その前駆体であるポリアミド酸の段階で電着塗装を行い、その後の高温処理によるポリアミド酸の脱水環化でポリイミド膜を得る必要がある。しかしながら、ポリアミド酸は不安定で分解しやすいことや、脱水環化後の膜減りが大きいことなどから、表面平滑性の高いポリイミド樹脂被膜を得るのは困難であり、実用化に多くの問題がある。 The polyimide resin used in conventional general cationic electrodeposition paints is insoluble in solvents. Therefore, it is necessary to perform electrodeposition coating at the stage of the polyamic acid which is the precursor thereof, and then to obtain a polyimide film by dehydration cyclization of the polyamic acid by high temperature treatment. However, since polyamic acid is unstable and easily decomposed, and the film loss after dehydration cyclization is large, it is difficult to obtain a polyimide resin film with high surface smoothness, and there are many problems in practical use. be.
これに対して、例えば、特許文献１には、重縮合ポリイミド樹脂、熱架橋イミド樹脂及び親水性カチオンポリマー樹脂からなる樹脂組成物であって、各樹脂の組成割合は、前記重縮合ポリイミド樹脂が５～６０重量％、前記熱架橋イミド樹脂が１０～８０重量％、前記親水性カチオンポリマー樹脂が１５～８５重量％であるものが開示されている。 On the other hand, for example, Patent Document 1 describes a resin composition composed of a polycondensation polyimide resin, a thermally crosslinked imide resin, and a hydrophilic cationic polymer resin, and the composition ratio of each resin is the polycondensation polyimide resin. 5 to 60% by weight, the thermally crosslinked imide resin of 10 to 80% by weight, and the hydrophilic cationic polymer resin of 15 to 85% by weight are disclosed.
また、特許文献２には、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、及びポリアミド樹脂からなる群より選択される少なくとも一種の基体樹脂に、ウレア結合またはウレタン結合を介してカチオン性水和官能基が結合してなるカチオン性樹脂と、中和化合物とを含有するカチオン性樹脂組成物が開示されている。 Further, in Patent Document 2, a cationic hydrate functional group is bonded to at least one substrate resin selected from the group consisting of a polyimide resin, a polyamideimide resin, and a polyamide resin via a urea bond or a urethane bond. A cationic resin composition containing the above-mentioned cationic resin and the neutralizing compound is disclosed.
しかしながら、特許文献１，２に記載のようなカチオン性樹脂組成物についても、ポリイミド樹脂被膜の表面平滑性の更なる向上が求められる。 However, even for the cationic resin compositions as described in Patent Documents 1 and 2, further improvement in the surface smoothness of the polyimide resin coating is required.
本発明は、表面平滑性に優れた被膜を形成し得るポリイミド樹脂を提供することを主な目的とする。また、本発明は、当該ポリイミド樹脂を用いた塗料用組成物、電着塗料用組成物、ポリイミド樹脂被膜を有する物品及びその製造方法を提供することも目的とする。 An object of the present invention is to provide a polyimide resin capable of forming a film having excellent surface smoothness. Another object of the present invention is to provide a coating composition using the polyimide resin, an electrodeposition coating composition, an article having a polyimide resin coating, and a method for producing the same.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した。その結果、下記一般式（１）で表される繰り返し単位を含むポリイミド樹脂は、表面平滑性に優れたポリイミド樹脂被膜を形成できることを見出した。本発明は、このような知見に基づき、完成した発明である。 The present inventors have diligently studied to solve the above problems. As a result, it was found that the polyimide resin containing the repeating unit represented by the following general formula (1) can form a polyimide resin film having excellent surface smoothness. The present invention is a completed invention based on such findings.
一般式（１）中、Ｒ1及びＲ2は、それぞれ独立して、炭素数１～４のアルキル基である。ｍは、それぞれ独立して、１～５の整数である。 In the general formula (1), R 1 and R 2 are independently alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms. m is an integer of 1 to 5 independently of each other.
すなわち、本発明は、下記の構成を備える発明を提供する。
項１． 下記一般式（１）で表される繰り返し単位を含む、ポリイミド樹脂。
項２． 前記一般式（１）で表される繰り返し単位として、下記式（２）～（４）で表される繰り返し単位の少なくとも１種を含む、項１に記載のポリイミド樹脂。
項４． 項１又は２に記載のポリイミド樹脂と、中和化合物と、溶媒とを含む、電着塗料用組成物。
項５． 項４に記載の電着塗料用組成物の存在下に、物品の表面に前記ポリイミド樹脂を電着させる工程を含む、ポリイミド樹脂被膜を有する物品の製造方法。
項６． 項１又は２に記載のポリイミド樹脂により形成されたポリイミド樹脂被膜を有する物品。
That is, the present invention provides an invention having the following configuration.
Item 1. A polyimide resin containing a repeating unit represented by the following general formula (1).
Item 2. Item 2. The polyimide resin according to Item 1, which comprises at least one of the repeating units represented by the following formulas (2) to (4) as the repeating unit represented by the general formula (1).
Item 4. A composition for an electrodeposition coating material, which comprises the polyimide resin according to Item 1 or 2, a neutralizing compound, and a solvent.
Item 5. Item 4. A method for producing an article having a polyimide resin film, which comprises a step of electrodepositing the polyimide resin on the surface of the article in the presence of the composition for electrodeposition coating according to Item 4.
Item 6. An article having a polyimide resin film formed of the polyimide resin according to Item 1 or 2.
本発明によれば、表面平滑性に優れた被膜を形成し得るポリイミド樹脂を提供することができる。また、本発明は、当該ポリイミド樹脂を用いた塗料用組成物、電着塗料用組成物、ポリイミド樹脂被膜を有する物品及びその製造方法を提供することもできる。 According to the present invention, it is possible to provide a polyimide resin capable of forming a film having excellent surface smoothness. The present invention can also provide a coating composition using the polyimide resin, an electrodeposition coating composition, an article having a polyimide resin coating, and a method for producing the same.
以下、本発明のポリイミド樹脂、塗料用組成物、電着塗料用組成物、ポリイミド樹脂被膜を有する物品及びその製造方法について、詳述する。 Hereinafter, the polyimide resin of the present invention, the composition for paint, the composition for electrodeposition paint, the article having the polyimide resin film, and the method for producing the same will be described in detail.
なお、本明細書において、「～」で結ばれた数値は、「～」の前後の数値を下限値及び上限値として含む数値範囲を意味する。複数の下限値と複数の上限値が別個に記載されている場合、任意の下限値と上限値を選択し、「～」で結ぶことができるものとする。 In this specification, the numerical value connected by "-" means a numerical range including the numerical values before and after "-" as the lower limit value and the upper limit value. When multiple lower limit values and multiple upper limit values are described separately, any lower limit value and upper limit value can be selected and connected by "~".
１．ポリイミド樹脂
本発明のポリイミド樹脂は、下記一般式（１）で表される繰り返し単位を含むことを特徴としている。本発明のポリイミド樹脂は、このような構成を備えていることにより、表面平滑性に優れたポリイミド樹脂被膜を形成することができる。
本発明のポリイミド樹脂は、一般式（１）で表される繰り返し単位を含んでいればよいが、特に好ましくは、実質的に当該繰り返し単位のみで構成されている。なお、実質的に一般式（１）で表される繰り返し単位のみで構成されているとは、本発明のポリイミド樹脂を構成する繰り返し単位のうち、９５モル％以上が一般式（１）で表される繰り返し単位のみで構成されていることを意味しており、さらには、９９モル％以上が一般式（１）で表される繰り返し単位のみで構成されていることが好ましい。 The polyimide resin of the present invention may contain a repeating unit represented by the general formula (1), but it is particularly preferable that the polyimide resin is substantially composed of only the repeating unit. It should be noted that the fact that the repeating unit is substantially composed of only the repeating unit represented by the general formula (1) means that 95 mol% or more of the repeating units constituting the polyimide resin of the present invention is represented by the general formula (1). It means that it is composed only of the repeating unit to be formed, and further, it is preferable that 99 mol% or more is composed of only the repeating unit represented by the general formula (1).
一般式（１）において、Ｒ1及びＲ2は、それぞれ独立して、炭素数１～４のアルキル基である。具体的には、２つのＲ1は、それぞれ独立して、炭素数１～４のアルキル基である。また、４つのＲ2は、それぞれ独立して、炭素数１～４のアルキル基である。本発明において、表面平滑性に優れたポリイミド樹脂被膜を好適に形成する観点から、２つのＲ1のうち少なくとも１つがメチル基又はエチル基であることが好ましく、メチル基であることがより好ましく、２つのＲ1が共にメチル基及びエチル基のいずれかであることがさらに好ましく、メチル基であることが特に好ましい。同様の観点から、４つのＲ2のうち少なくとも１つがメチル基又はエチル基であることが好ましく、メチル基であることがより好ましく、４つのＲ2が全てメチル基及びエチル基のいずれかであることがさらに好ましく、メチル基であることが特に好ましい。Ｒ1及びＲ2は、全てメチル基であることが特に好ましい。 In the general formula (1), R 1 and R 2 are independently alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms. Specifically, the two R 1s are independently alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms. Further, each of the four R 2s is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms independently. In the present invention, from the viewpoint of preferably forming a polyimide resin film having excellent surface smoothness, at least one of the two R 1s is preferably a methyl group or an ethyl group, and more preferably a methyl group. It is more preferable that both of the two R 1s are either a methyl group or an ethyl group, and it is particularly preferable that the two R 1s are methyl groups. From the same viewpoint, at least one of the four R 2s is preferably a methyl group or an ethyl group, more preferably a methyl group, and all four R 2s are either a methyl group or an ethyl group. It is more preferable, and it is particularly preferable that it is a methyl group. It is particularly preferable that R 1 and R 2 are all methyl groups.
また、一般式（１）において、２つのｍは、それぞれ独立して、１～５の整数である。表面平滑性に優れたポリイミド樹脂被膜を好適に形成する観点から、２つのｍは、それぞれ独立して、１又は２であることが好ましい。 Further, in the general formula (1), the two m are independently integers of 1 to 5. From the viewpoint of preferably forming a polyimide resin film having excellent surface smoothness, it is preferable that the two m are independently 1 or 2, respectively.
表面平滑性に優れたポリイミド樹脂被膜を好適に形成する観点から、本発明のポリイミド樹脂は、一般式（１）で表される繰り返し単位として、下記式（２）～（４）で表される繰り返し単位の少なくとも１種を含むことが好ましい。
本発明のポリイミド樹脂は、テトラカルボン酸ジ無水物と、ベンゼン環の３，３’位に水酸基と４，４’にアミノ基を有するジフェニルジアミンを用い、公知のポリイミド樹脂の製造方法によって製造することができる。 The polyimide resin of the present invention is produced by a known method for producing a polyimide resin, using tetracarboxylic acid dianhydride and diphenyldiamine having a hydroxyl group at the 3,3'position of the benzene ring and an amino group at 4,4'. be able to.
以下、本発明のポリイミド樹脂の製造方法について、具体例を用いて説明するが、以下の方法に限定されない。まず、下記反応式に示すように、例えば０～６０℃の温度で、テトラカルボン酸ジ無水物と、下記式のジフェニルジアミン（ベンゼン環の３，３’位に水酸基と４，４’にアミノ基を有するジフェニルジアミン）とを、溶媒中で撹拌反応させて、下記式で表される繰り返し単位を有するポリアミド酸を得る。なお、得られたポリアミド酸の固形分濃度は、例えば５～４０質量％、好ましくは１０～３０質量％である。 Hereinafter, the method for producing the polyimide resin of the present invention will be described with reference to specific examples, but the method is not limited to the following method. First, as shown in the reaction formula below, for example, at a temperature of 0 to 60 ° C., a tetracarboxylic acid dianoxide and a diphenyldiamine of the following formula (a hydroxyl group at the 3,3'position of the benzene ring and an amino at 4,4' Diphenyldiamine having a group) is stirred and reacted in a solvent to obtain a polyamic acid having a repeating unit represented by the following formula. The solid content concentration of the obtained polyamic acid is, for example, 5 to 40% by mass, preferably 10 to 30% by mass.
次に、得られたポリアミド酸を脱水閉環させるか、脱水縮合することにより、下記式で表される繰り返し単位を有するポリイミド樹脂を得る。
次に、下記反応式に示すように、得られたポリアミド酸の２つの芳香環の水酸基（ベンゼン環の３，３’位に水酸基と４，４’にアミノ基を有するジフェニルジアミンに由来する）を、アミノ基（ＮＲ2）を１～５つ有する安息香酸と反応させることによって、一般式（１）で表される繰り返し単位を含む、ポリイミド樹脂が得られる。 Next, as shown in the reaction formula below, the hydroxyl groups of the two aromatic rings of the obtained polyamic acid (derived from diphenyldiamine having a hydroxyl group at the 3,3'position of the benzene ring and an amino group at 4,4'). Is reacted with a benzoic acid having 1 to 5 amino groups (NR 2 ) to obtain a polyimide resin containing a repeating unit represented by the general formula (1).
本発明のポリイミド樹脂の製造に用いられる溶媒としては、有機溶媒が好ましく、特に有機極性溶媒が好ましい。有機極性溶媒としては、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、テトラヒドロチオフェン－１，１－ジオキシド、ジメチルホルムアルデヒド及びジメチルサルフォキサイド（ＤＭＳＯ）などが挙げられる。溶媒は、１種類のみを用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。 As the solvent used for producing the polyimide resin of the present invention, an organic solvent is preferable, and an organic polar solvent is particularly preferable. Examples of the organic polar solvent include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylacetamide (DMAC), dimethylformamide (DMF), tetrahydrothiophene-1,1-dioxide, dimethylformamide and dimethylsulfoxide (DMSO). Can be mentioned. Only one type of solvent may be used, or two or more types may be used in combination.
テトラカルボン酸ジ無水物と、前記ジフェニルジアミンとの反応によって得られたポリアミド酸は、公知の手法、例えば、加熱脱水閉環又は、別の成分を加えて脱水縮合することにより、ポリイミド樹脂となる。 The polyamic acid obtained by the reaction of the tetracarboxylic acid dianhydride and the diphenyldiamine is obtained by a known method, for example, heat dehydration ring closure or dehydration condensation by adding another component to obtain a polyimide resin.
加熱脱水閉環する場合、例えば１００～４００℃、好ましくは１５０～３５０℃にて加熱することにより、ポリイミド樹脂を得ることができる。また、別の成分を加えて脱水縮合する場合には、脱水縮合剤を加えて０℃～１００℃で攪拌する方法や、トリエチルアミンやピリジンなどの３級アミン類を加えて０℃～１００℃で攪拌する方法がある。 In the case of heat dehydration ring closure, a polyimide resin can be obtained by heating at, for example, 100 to 400 ° C, preferably 150 to 350 ° C. In the case of dehydration condensation by adding another component, a method of adding a dehydration condensing agent and stirring at 0 ° C to 100 ° C, or adding tertiary amines such as triethylamine and pyridine is added at 0 ° C to 100 ° C. There is a method of stirring.
前記脱水縮合剤としては、ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）、１－［３－（ジメチルアミノ）プロピル］－３－エチルカルボジイミド（ＥＤＣ）、塩酸１－［３－（ジメチルアミノ）プロピル］－３－エチルカルボジイミド（ＥＤＣ・ＨＣｌ）、Ｎ，Ｎ’－ジイソプロピルカルボジイミド（ＤＩＣ）等のカルボジイミド系化合物；Ｎ，Ｎ’－カルボニルジイミダゾール（ＤＩＣ）等のイミダゾール系化合物；無水酢酸、無水プロピオン酸、無水安息香酸等の酸無水物；Ｎ，Ｎ’－カルボニルジ（１，２，４－トリアゾール）（ＣＤＩ）、トリアジン系縮合剤、ホスホニウム系縮合剤、ウロニウム系縮合剤などが挙げられる。 Examples of the dehydration condensing agent include dicyclohexylcarbodiimide (DCC), 1- [3- (dimethylamino) propyl] -3-ethylcarbodiimide (EDC), and 1- [3- (dimethylamino) propyl] -3-ethylcarbodiimide. Carbodiimide compounds such as (EDC / HCl), N, N'-diisopropylcarbodiimide (DIC); imidazole compounds such as N, N'-carbonyldiimidazole (DIC); acetic acid anhydride, propionic anhydride, benzoic acid anhydride, etc. Acid anhydrides; N, N'-carbonyldi (1,2,4-triazole) (CDI), triazine-based condensing agents, phosphonium-based condensing agents, uronium-based condensing agents, and the like.
本発明のポリイミド樹脂の数平均分子量Ｍｎとしては、特に制限されないが、ポリイミド樹脂被膜の表面平滑性を高め、さらには後述の電着塗装によって好適にポリイミド樹脂被膜を形成する観点から、下限については、好ましくは５０００以上、より好ましくは８０００以上が挙げられ、上限については、好ましくは１５０００以下、より好ましくは１００００以下が挙げられる。なお、数平均分子量Ｍｎは、ＧＰＣ分析による標準ポリエチレングリコール換算の分子量である。 The number average molecular weight Mn of the polyimide resin of the present invention is not particularly limited, but the lower limit is set from the viewpoint of improving the surface smoothness of the polyimide resin film and preferably forming the polyimide resin film by electrodeposition coating described later. It is preferably 5000 or more, more preferably 8000 or more, and the upper limit is preferably 15,000 or less, more preferably 10,000 or less. The number average molecular weight Mn is a molecular weight converted to standard polyethylene glycol by GPC analysis.
２．塗料用組成物
本発明の塗料用組成物は、本発明のポリイミド樹脂と、溶媒とを含むことを特徴としている。本発明の塗料用組成物は、本発明のポリイミド樹脂を含んでおり、物品などの被塗装物の表面に塗布、乾燥させることによって、ポリイミド樹脂被膜を形成することができる。
2. 2. Coating Composition The coating composition of the present invention is characterized by containing the polyimide resin of the present invention and a solvent. The composition for coating materials of the present invention contains the polyimide resin of the present invention, and a polyimide resin film can be formed by applying and drying it on the surface of an object to be coated such as an article.
前述の通り、本発明のポリイミド樹脂は、表面平滑性に優れた被膜を形成することができるため、本発明の塗料用組成物を用いて表面にポリイミド樹脂被膜が形成された被塗装物は、高い表面平滑性を奏することができる。 As described above, since the polyimide resin of the present invention can form a film having excellent surface smoothness, the object to be coated in which the polyimide resin film is formed on the surface by using the coating composition of the present invention can be used. High surface smoothness can be achieved.
本発明のポリイミド樹脂の詳細については、前述の通りである。また、本発明の塗料用組成物に含まれる溶媒としては、ポリイミド樹脂を溶解又は分散させることができるものであれば特に制限されず、例えば、前述の有機極性溶媒が好適である。 The details of the polyimide resin of the present invention are as described above. The solvent contained in the coating composition of the present invention is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse the polyimide resin, and for example, the above-mentioned organic polar solvent is suitable.
さらに、本発明の塗料用組成物には、必要に応じて、フィラー、顔料などの各種添加剤が含まれていてもよい。 Further, the coating composition of the present invention may contain various additives such as fillers and pigments, if necessary.
フィラーとしては、例えば、シリカ化合物、シリカアルミナ化合物、アルミニウム化合物、カルシウム化合物、層状ケイ酸塩鉱物、及び窒化物からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。なかでも、シリカ化合物、シリカアルミナ化合物や、層状ケイ酸塩鉱物であることが好ましい。前記層状ケイ酸塩鉱物としては、例えば、天然物または合成物の雲母、タルク、カオリン、パイロフィライト、セリサイト、バーミキュライト、スメクタイト、ベントナイト、スチーブンサイト、モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、ノントロナイトなどが挙げられる。シリカアルミナ化合物としては、ゼオライト、ムライトなどが挙げられる。シリカ化合物としては、ワラステナイト、ガラスビーズなどが挙げられる。アルミニウム化合物としては、例えば、スピネル、水酸化アルミニウム、アルミナ水和物、酸化アルミニウム、ホウ酸アルミニウムなどが挙げられる。カルシウム化合物としては、例えば、炭酸カルシウムなどが挙げられる。窒化物としては、例えば、窒化ケイ素、窒化ホウ素などが挙げられる。これらフィラーは単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。フィラーを用いることによって、被塗装物の表面に形成されるポリイミド樹脂被膜の絶縁寿命の向上、ガスバリア性の向上、熱伝導性の向上などが期待できる。 The filler is preferably at least one selected from the group consisting of, for example, a silica compound, a silica alumina compound, an aluminum compound, a calcium compound, a layered silicate mineral, and a nitride. Of these, silica compounds, silica-alumina compounds, and layered silicate minerals are preferable. Examples of the layered silicate mineral include mica, talc, kaolin, pyrophyllite, sericite, vermiculite, smectite, bentonite, stephensite, montmorillonite, byderite, saponite, hectorite, and nontro. Examples include nights. Examples of the silica-alumina compound include zeolite and mullite. Examples of the silica compound include strawstanite and glass beads. Examples of the aluminum compound include spinel, aluminum hydroxide, alumina hydrate, aluminum oxide, aluminum borate and the like. Examples of the calcium compound include calcium carbonate and the like. Examples of the nitride include silicon nitride and boron nitride. These fillers may be used alone or in combination of two or more. By using the filler, it is expected that the insulation life of the polyimide resin film formed on the surface of the object to be coated will be improved, the gas barrier property will be improved, and the thermal conductivity will be improved.
本発明の塗料用組成物に含まれるポリイミド樹脂の濃度としては、好適にポリイミド樹脂被膜を形成する観点から、下限については、好ましくは１質量％以上、より好ましくは５質量％以上が挙げられ、上限については、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは３０質量％以下が挙げられる。 Regarding the concentration of the polyimide resin contained in the composition for coating material of the present invention, from the viewpoint of preferably forming a polyimide resin film, the lower limit is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more. The upper limit is preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less.
また、本発明の塗料用組成物を用いて形成するポリイミド樹脂被膜の厚みとしては、特に制限されないが、優れた表面平滑性を付与する観点からは、下限については、好ましくは５μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上が挙げられ、上限については、好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下が挙げられる。 The thickness of the polyimide resin coating formed by using the coating composition of the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint of imparting excellent surface smoothness, the lower limit is preferably 5 μm or more, more preferably. 10 μm or more, and the upper limit is preferably 500 μm or less, more preferably 200 μm or less.
本発明の塗料用組成物は、本発明のポリイミド樹脂、前記溶媒、必要に応じて前記の各種添加剤を混合することによって製造することができる。 The coating composition of the present invention can be produced by mixing the polyimide resin of the present invention, the solvent, and if necessary, the various additives.
３．電着塗料用組成物
本発明の電着塗料用組成物は、本発明のポリイミド樹脂と、中和化合物と、溶媒とを含むことを特徴としている。本発明のポリイミド樹脂は、その構造中に、カチオン電着塗装に必要なカチオン化部位として機能するアミノ基を有しているため、電着塗料用組成物（具体的には、カチオン電着塗料用組成物）に好適に用いることができる。すなわち、本発明の電着塗料用組成物は、本発明のポリイミド樹脂を含んでおり、物品などの被塗装物の表面にポリイミド樹脂を電着させることによって、ポリイミド樹脂被膜を形成することができる。
3. 3. Composition for Electroplated Paint The composition for electrodeposited paint of the present invention is characterized by containing the polyimide resin of the present invention, a neutralizing compound, and a solvent. Since the polyimide resin of the present invention has an amino group in its structure that functions as a cationization site required for cation electrodeposition coating, the composition for electrodeposition coating material (specifically, cation electrodeposition coating material). It can be suitably used for the composition for use). That is, the composition for electrodeposition coating material of the present invention contains the polyimide resin of the present invention, and a polyimide resin film can be formed by electrodepositing the polyimide resin on the surface of an object to be coated such as an article. ..
すなわち、本発明の電着塗料用組成物の存在下に、物品の表面にポリイミド樹脂を電着させる工程を含む製造方法によって、ポリイミド樹脂被膜を有する物品などを製造することができる。 That is, an article having a polyimide resin film or the like can be produced by a production method including a step of electrodepositing a polyimide resin on the surface of an article in the presence of the composition for an electrodeposition coating material of the present invention.
前述の通り、本発明のポリイミド樹脂は、表面平滑性に優れた被膜を形成することができるため、本発明の電着塗料用組成物を用いて表面にポリイミド樹脂被膜が形成された被塗装物は、優れた表面平滑性を奏することができる。 As described above, since the polyimide resin of the present invention can form a film having excellent surface smoothness, an object to be coated in which a polyimide resin film is formed on the surface by using the composition for electrodeposition coating material of the present invention. Can exhibit excellent surface smoothness.
本発明のポリイミド樹脂の詳細については、前述の通りである。 The details of the polyimide resin of the present invention are as described above.
本発明の電着塗料用組成物に含まれるポリイミド樹脂の濃度としては、電着塗装によって好適にポリイミド樹脂被膜を形成する観点から、下限については、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．０５質量％以上が挙げられ、上限については、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは３０質量％以下が挙げられる。 Regarding the concentration of the polyimide resin contained in the composition for electrodeposition coating material of the present invention, the lower limit is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, from the viewpoint of preferably forming a polyimide resin film by electrodeposition coating. 0.05% by mass or more is mentioned, and the upper limit is preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less.
また、本発明の電着塗料用組成物には、カチオン化部位をカチオン化する中和化合物が含まれている。中和化合物は、１種類のみを用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。 Further, the composition for an electrodeposition coating material of the present invention contains a neutralizing compound that cationizes a cationized site. Only one kind of neutralizing compound may be used, or two or more kinds may be used in combination.
中和化合物としては、ポリイミド樹脂溶液に、例えばヨードメタン、塩酸、乳酸、酢酸、酪酸、硫酸、硝酸などを添加することで、アミノ基のＮ原子をカチオン化することができる。 As the neutralizing compound, the N atom of the amino group can be cationized by adding, for example, iodomethane, hydrochloric acid, lactic acid, acetic acid, butyric acid, sulfuric acid, nitric acid or the like to the polyimide resin solution.
本発明の電着塗料用組成物に含まれる中和化合物の濃度としては、電着塗装によって好適にポリイミド樹脂被膜を形成する観点から、下限については、好ましくは０．００１質量％以上、より好ましくは０．０１質量％以上が挙げられ、上限については、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１０質量％以下が挙げられる。 The concentration of the neutralizing compound contained in the composition for electrodeposition coating material of the present invention is preferably 0.001% by mass or more, more preferably the lower limit, from the viewpoint of preferably forming a polyimide resin film by electrodeposition coating. Is 0.01% by mass or more, and the upper limit is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less.
本発明の電着塗料用組成物に含まれる溶媒としては、ポリイミド樹脂の電着塗装に使用されるものであれば特に制限されず、例えば、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）、水、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ベンジルアルコール、メトキシプロパノールなどの極性溶媒が挙げられる。溶媒は、１種類のみを用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。 The solvent contained in the composition for electrodeposition coating of the present invention is not particularly limited as long as it is used for electrodeposition coating of a polyimide resin, and for example, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, Examples thereof include polar solvents such as N-dimethylacetamide (DMAC), water, tetrahydrofuran (THF), methanol, ethanol, isopropyl alcohol, benzyl alcohol and methoxypropanol. Only one type of solvent may be used, or two or more types may be used in combination.
さらに、本発明の電着塗料用組成物には、必要に応じて、電気泳動助剤、前記のフィラー、顔料などの各種添加剤が含まれていてもよい。 Further, the composition for an electrodeposition coating material of the present invention may contain various additives such as an electrophoresis aid, the above-mentioned filler, and a pigment, if necessary.
また、本発明の電着塗料用組成物を用いて形成するポリイミド樹脂被膜の厚みとしては、特に制限されないが、ポリイミド樹脂被膜に優れた表面平滑性を付与する観点からは、下限については、好ましくは５μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上が挙げられ、上限については、好ましくは２００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下が挙げられる。 The thickness of the polyimide resin coating formed by using the composition for electrodeposition coating of the present invention is not particularly limited, but the lower limit is preferable from the viewpoint of imparting excellent surface smoothness to the polyimide resin coating. 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and the upper limit is preferably 200 μm or less, more preferably 100 μm or less.
本発明の電着塗料用組成物を用いた電着塗装方法としては、公知の電着塗装方法を適用することができる。具体的には、本発明の電着塗料用組成物をカチオン電着塗料用組成物として使用してカチオン電着塗装をする場合、電着塗料用組成物に被塗装物を浸漬する工程と、被塗装物を陰極とし、陽極との間に電圧を印加して、被塗装物の表面にポリイミド樹脂被膜を電着させる工程とを含む方法によって、カチオン電着塗装を行うことができる。 As the electrodeposition coating method using the composition for electrodeposition coating of the present invention, a known electrodeposition coating method can be applied. Specifically, when the composition for electrodeposition coating of the present invention is used as a composition for cationic electrodeposition coating to perform cationic electrodeposition coating, a step of immersing the object to be coated in the composition for electrodeposition coating and a step of immersing the object to be coated. Cathodic electrodeposition coating can be performed by a method including a step of using an object to be coated as a cathode and applying a voltage between the object to be coated and an anode to electrodeposit a polyimide resin film on the surface of the object to be coated.
被塗装物としては、被塗装部分が導電性を有する物品等であって、例えば、銅、鉄、鋼、アルミニウムなどの金属により構成された被塗装部分を有するものが挙げられる。被塗装物の形状については、本発明の電着塗料用組成物を接触させることができれば、特に制限されない。 Examples of the object to be coated include articles having a conductive portion to be coated, and having, for example, a portion to be coated made of a metal such as copper, iron, steel, and aluminum. The shape of the object to be coated is not particularly limited as long as the composition for electrodeposition coating of the present invention can be brought into contact with the composition.
カチオン電着塗装では、例えば、被塗装物を陰極とし、陽極との間に、通常、１Ｖ以上５００Ｖ以下の電圧を印加して行うことができる。印加電圧が１Ｖ以上であれば十分な電着塗装が可能であり、５００Ｖ以下であれば、消費電力を抑制し得、経済的である。 In the cationic electrodeposition coating, for example, the object to be coated is used as a cathode, and a voltage of 1 V or more and 500 V or less is usually applied between the cathode and the anode. Sufficient electrodeposition coating is possible when the applied voltage is 1 V or more, and power consumption can be suppressed when the applied voltage is 500 V or less, which is economical.
本発明の電着塗料用組成物を用いてカチオン電着塗装する場合、電着塗料用組成物の温度は、例えば１０～６０℃である。 When cationic electrodeposition coating is performed using the electrodeposition coating composition of the present invention, the temperature of the electrodeposition coating composition is, for example, 10 to 60 ° C.
本発明の電着塗料用組成物は、本発明のポリイミド樹脂と、前記中和化合物と、前記溶媒と、必要に応じて前記の各種添加剤を混合することによって製造することができる。 The composition for an electrodeposition coating material of the present invention can be produced by mixing the polyimide resin of the present invention, the neutralizing compound, the solvent, and various additives described above, if necessary.
以下に実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。但し本発明は実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited to the examples.
［実施例１］
＜ポリイミド樹脂の合成＞
１００ｍｌフラスコにベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物（以下ＢＴＤＡ）（３．２２ｇ、１０ｍｍｏｌ）と２，２－ビス（３－アミノ－４－ヒドロキシフェニル）プロパン（２．５８ｇ、１０ｍｍｏｌ）、およびＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）５０ｇを加え２日間攪拌した。攪拌後、５ｇのトルエンを加えた後に加熱、脱水してイミド化し、水１００ｇに滴下して再沈殿を行い、ろ過後、１日乾燥させて下記式（Ａ）で表される繰り返し単位を有するポリイミド樹脂（Ａ）を得た。
[Example 1]
<Synthesis of polyimide resin>
Benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride (hereinafter BTDA) (3.22 g, 10 mmol), 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) propane (2.58 g, 10 mmol), and N-methyl in a 100 ml flask. -2-Pyrrolidone (NMP) 50 g was added and stirred for 2 days. After stirring, after adding 5 g of toluene, the mixture is heated, dehydrated and imidized, added dropwise to 100 g of water for reprecipitation, filtered, and dried for 1 day to have a repeating unit represented by the following formula (A). A polyimide resin (A) was obtained.
続いて、１００ｍｌフラスコにポリイミド樹脂（Ａ）３．００ｇ（０．０５５ｍｏｌ）と、４－ジメチルアミノ安息香酸１．９８ｇ（０．１１９ｍｏｌ）、ジシクロヘキシルカルボジミド（ＤＣＣ）３．００ｇ、およびＮＭＰ２５ｇを加え、２５℃で３時間攪拌した。その後、水１００ｇに滴下し再沈殿を行い、ろ過を行った。ろ過後、１日乾燥させて下記式（２）で表される繰り返し単位を有するポリイミド樹脂（１）５．８２ｇを得た。ポリイミド樹脂は、ＮＭＲ測定及びＩＲ測定により同定した。 Subsequently, 3.00 g (0.055 mol) of polyimide resin (A), 1.98 g (0.119 mol) of 4-dimethylaminobenzoic acid, 3.00 g of dicyclohexylcarbodimid (DCC), and 25 g of NMP were placed in a 100 ml flask. In addition, the mixture was stirred at 25 ° C. for 3 hours. Then, it was dropped in 100 g of water, reprecipitated, and filtered. After filtration, it was dried for one day to obtain 5.82 g of a polyimide resin (1) having a repeating unit represented by the following formula (2). The polyimide resin was identified by NMR measurement and IR measurement.
＜電着塗料用組成物の調製＞
ポリイミド樹脂（１）０．４２ｇをＮＭＰ８．０２ｇに溶解して、０．５質量％溶液を作製し、そこに乳酸を１．００ｇ滴下し、次いでエタノール７．１０ｇ、水１０ｇを貧溶媒として激しく攪拌しながら滴下して、カチオン電着塗料用組成物（１）を得た。
<Preparation of composition for electrodeposition paint>
0.42 g of polyimide resin (1) is dissolved in 8.02 g of NMP to prepare a 0.5 mass% solution, 1.00 g of lactic acid is added dropwise thereto, and then 7.10 g of ethanol and 10 g of water are used as a poor solvent. The composition (1) for cationic electrodeposition coating material was obtained by dropping the mixture while stirring.
＜電着塗装＞
陰極として銅板（被塗装物）、陽極としてＳＵＳ容器を使用し、カチオン電着塗料用組成物（１）に浸して１００Ｖの電圧を印加して銅板の表面に電着塗装を行い、ポリイミド樹脂塗装物を得た。
<Electrodeposition coating>
Using a copper plate (object to be coated) as the cathode and a SUS container as the anode, the surface of the copper plate is electrodeposited and coated by immersing it in the composition for cationic electrodeposition coating (1) and applying a voltage of 100V. I got something.
［比較例１］
＜電着塗料用組成物の調製＞
日本ペイント・インダストリアルコーティング株式会社製の「インシュリード４１００Ｆ」（ポリアミドイミド ２９ｗｔ％含有）を電着塗料として使用した。
＜電着塗装＞
陰極として銅板（被塗装物）、陽極としてＳＵＳ容器を使用し、前記のカチオン電着塗料用組成物（インシュリード４１００Ｆ）に浸して１５０Ｖの電圧を印加して銅板の表面に電着塗装を行い、ポリアミドイミド樹脂塗装物を得た。
[Comparative Example 1]
<Preparation of composition for electrodeposition paint>
"Insured 4100F" (containing 29 wt% of polyamide-imide) manufactured by Nippon Paint Industrial Coating Co., Ltd. was used as an electrodeposition paint.
<Electrodeposition coating>
Using a copper plate (object to be coated) as a cathode and a SUS container as an anode, the surface of the copper plate is electrodeposited by immersing it in the above-mentioned composition for cationic electrodeposition coating (Insulation 4100F) and applying a voltage of 150V. , Polyamideimide resin coated material was obtained.
［比較例２］
＜電着塗料用組成物の調製＞
株式会社シミズ製の「エレコートＰＩ」（ポリイミド ２５ｗｔ％含有）を電着塗料として使用した。
＜電着塗装＞
陰極として銅板（被塗装物）、陽極としてＳＵＳ容器を使用し、前記のカチオン電着塗料用組成物（エレコートＰＩ）に浸して１５０Ｖの電圧を印加して銅板の表面に電着塗装を行い、ポリイミド樹脂塗装物を得た。
[Comparative Example 2]
<Preparation of composition for electrodeposition paint>
"Elecoat PI" (containing 25 wt% polyimide) manufactured by Shimizu Co., Ltd. was used as the electrodeposition paint.
<Electrodeposition coating>
Using a copper plate (object to be coated) as a cathode and a SUS container as an anode, the surface of the copper plate is electrodeposited by immersing it in the above-mentioned composition for cationic electrodeposition paint (Elecoat PI) and applying a voltage of 150 V. A polyimide resin coated product was obtained.
＜ポリイミド樹脂被膜の表面平滑性＞
実施例１及び比較例１～２で得られたポリイミド樹脂塗装物及びポリアミドイミド樹脂塗装物に形成された被膜の表面粗さ（μｍ）を、以下の方法により測定して表面平滑性を評価した。結果を表１に示す。
＜表面平滑性測定法＞
株式会社ミツトヨ社の表面粗さ測定機（ＳＪ－２１０）を用いて、上記の各被膜表面をそれぞれ３回ずつ測定し、その平均値を測定結果とした。
<Surface smoothness of polyimide resin coating>
The surface roughness (μm) of the coating film formed on the polyimide resin coated material and the polyamide-imide resin coated material obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 was measured by the following method to evaluate the surface smoothness. .. The results are shown in Table 1.
<Surface smoothness measurement method>
Using a surface roughness measuring machine (SJ-210) manufactured by Mitutoyo Co., Ltd., the surface of each of the above coating films was measured three times, and the average value was used as the measurement result.
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