説明

芳香族ポリアミドおよび芳香族ポリアミドフィルム

【課題】 非プロトン性極性溶媒可溶で、塩素原子および臭素原子をポリマー構造に含まず、フィルムに成形した場合にヤング率が高い芳香族ポリアミドを提供すること。
【解決手段】 特定の剛直成分A,Bと柔軟成分Cとを分子中に含み、A,B,Cのモル分率をそれぞれa,b,cとしたとき次式(1)〜(3)を満足する芳香族ポリアミドとする。
5 ≦a<80 ・・・(1)
0 <b<80 ・・・(2)
0 <c<95 ・・・(3)

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は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ものである。
【背景技術】
【0002】
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強度、弾性率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く、また、その溶液も光学異方性を与えるため繊維を得る場合には大きな問題はないがフィルムなど2次元以上の成形体とするには、特許文献1に記載された特殊な成形法による必要があり、その改善が求められている。
【0003】
一方で、溶解性を改善する手段として、酸素あるいはメチレン基等のブリッジを有する構造単位の導入が、特許文献2で知られているが、一般にかかる構造単位の導入はパラ配向性芳香族ポリアミド本来のヤング率、強度等の優れた機械特性を損ねることとなる。また、別な手段として特許文献3には芳香核に塩素原子を導入した芳香族ポリアミドが提案されているが、塩素の導入は、環境への負荷が増大するという懸念がある。また、2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニルを原料として得る芳香族ポリアミドは特許文献4に開示があるが、特許文献4は高光線透過率を目的としており、着色に大きく寄与するパラフェニレンジアミンや、4,4’−ジアミノジフェニルエーテルに関する記載はなく、これらを共重合成分として用いて、塩素非含有でありながら安価で剛性と溶解性を両立した芳香族ポリアミドを得ることについては記載も示唆も認められない。
【特許文献1】特開昭62−39634号公報
【特許文献2】特開昭52−98795号公報
【特許文献3】特開昭54−106564号公報
【特許文献4】再公表特許WO2004/039863号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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、本発明の目的は溶解助剤を含むかまたは含まない非プロトン性極性溶媒可溶で、塩素原子および臭素原子をポリマー構造に含まず、フィルムに成形した場合にヤング率が高い芳香族ポリアミドを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記目的を達成するための本発明は、化学式(I)、(II)および(III)で示される構造単位を含み、化学式(I)〜(III)で表される構造単位のモル分率をそれぞれ順にa,b,cとし、a+b+c=100としたとき、次式(1)〜(3)を満足する芳香族ポリアミドであることを特徴とする。
【0006】
5 ≦a<80 ・・・(1)
0 <b<80 ・・・(2)
0 <c<95 ・・・(3)
【0007】
【化1】

【0008】
【化2】

【0009】
:水素、フッ素、メチル基またはニトロ基
【0010】
【化3】

【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、塩素、臭素を含有せず、かつ、溶解性に優れた高ヤング率な芳香族ポリアミドおよび芳香族ポリアミドフィルムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
本発明における芳香族ポリアミドは、化学式(I)、(II)および(III)で示される構造単位を含み、化学式(I)〜(III)で表される構造単位のモル分率をそれぞれ順にa,b,cとし、a+b+c=100としたとき、次式(1)〜(3)を満足する芳香族ポリアミドであることを特徴とする。
【0013】
5 ≦a<80 ・・・(1)
0 <b<80 ・・・(2)
0 <c<95 ・・・(3)
【0014】
【化4】

【0015】
【化5】

【0016】
:水素、フッ素、メチル基またはニトロ基
【0017】
【化6】

【0018】
上記化学式(I)〜(III)において、化学式(II)はRが水素の場合、ケブラー(登録商標)や、アラミカ(登録商標)として知られる剛直なポリパラフェニレンテレフタルアミド(PPTA)を示し、ヤング率向上に寄与するが溶解性が悪く、化学式(II)単独では有機溶媒あるいは溶解助剤として臭化リチウムなどを含む有機溶媒に全く溶解せず、濃硫酸を用いる特殊な製膜方法が必要になるだけではなく、フィルム表面が粗れる問題がある。
【0019】
本発明者は鋭意検討の結果、化学式(I)で示す構造単位を特定のモル分率で共重合することによりPPTAのヤング率を大きく低下することなく、また、塩素原子や臭素原子を分子構造に含むことなく、溶解助剤である臭化リチウムを含む有機溶媒に可溶とすることに成功した。なお、ここで用いる臭化リチウムは製膜工程で除去されるため、本発明の芳香族ポリアミドフィルムは塩素および臭素を含まない。化学式(II)においてRは水素、フッ素、メチル基またはニトロ基のいずれかである。フッ素、メチル基またはニトロ基の場合、Rが水素の場合より得られるポリマーの溶解性は向上するが、重合反応の反応性が小さくなる問題がある。また、メチル基の場合は2塩酸付加体として市販されており、取り扱いが困難になることがある。このため、Rはその用途に応じて選択されるべきであるが、溶解性を向上する場合はフッ素、メチル基またはニトロ基、特に吸湿率を低減したい場合にはフッ素を選ぶことが好ましい。一方、重合速度を上げて、生産性を向上する目的には水素が好ましい。
【0020】
本発明の芳香族ポリアミドは、臭化リチウムを5質量%含むN−メチル−2−ピロリドン溶液に5質量%溶解可能であることが好ましい。溶解性を向上するためには屈曲成分であるエーテル結合を含む化学式(III)で示される構造単位のモル分率を多くすることが好ましいが、化学式(III)で示される構造単位の導入はヤング率の低下を伴う。このため、化学式(I)で示される構造単位を共重合することが重要である。ホモポリマーの場合、隣接する分子間のアミド基が水素結合して擬似的に分子量が大きくなり溶解性が低くなる。これに対し構造単位の長さが異なる化学式(I)〜(III)を共重合することにより、アミド基の水素結合が阻害され、溶解性が向上する。さらに化学式(I)で示される構造単位は嵩高い−CF基を有するため、アミド基の水素結合を阻害する効果が大きい。たとえば、化学式(II)のRが水素であり、a=50,b=40,c=10のとき、臭化リチウムを5質量%含むN−メチル−2−ピロリドン溶液に5質量%溶解可能となりかつ、このポリマーから得られる芳香族ポリアミドフィルムは6.9GPaと大きなヤング率を有する。
【0021】
ここで「臭化リチウムを5質量%含むN−メチル−2−ピロリドン溶液に5質量%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、臭化リチウム5質量%含有するN−メチル−2−ピロリドンにポリマーを5質量%溶解し、その後25℃で2週間放置後もその溶液が流動性を保つことをいう。なお、臭化リチウム5質量%未満で溶解性が「○」であった場合は臭化リチウム5質量%においても「○」である。また、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。
【0022】
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。
【0023】
化学式(I)および化学式(III)は溶解性向上に寄与している。特に化学式(III)は屈曲成分であるエーテル結合を有するために溶解性向上への寄与は大きいが、同時に屈曲成分がヤング率低下の原因となる。このため、エーテルなどの屈曲成分を持たない、剛直な棒状構造でありながら、ビフェニル部位の自由度と、トリフルオロメチル基によって溶解性向上に寄与する化学式(I)で示す構造単位を特定のモル分率で共重合せしめることが、ヤング率向上と、溶解性付与を両立するために重要である。
【0024】
化学式(I)で示す構造単位を特定のモル分率は化学式(I)〜(III)で表される構造単位のモル分率をそれぞれ順にa,b,cとし、a+b+c=100のとき、aは、5以上80未満であることが重要である。5未満である場合、bが多くなるために溶解しないか、またはcが多くなるためにヤング率が小さくなる問題がある。また、aが80以上の場合は高コストである2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニルを多量に用いるため、得られる芳香族ポリアミドが高価格になる問題がある。
【0025】
aは、好ましくは10以上70未満、さらに好ましくは20以上60未満、最も好ましくは30以上50以下である。aが30以上50以下の時、臭化リチウムを含む有機溶媒への可溶性を保持したまま大きなヤング率を有するフィルムを得ることが可能である。
【0026】
bは、0を超えて80未満であることが好ましい。bが0の場合、ヤング率が小さくなることがある。また、bが80以上の場合、十分な可溶性が得られないことがある。bはより好ましくは10以上70未満であり、さらに好ましくは20以上70未満であり、より好ましくは30以上65以下である。最も好ましくは40以上60以下である。
【0027】
ヤング率の大きいアラミドフィルムを得るためにはa+bが50以上99以下であることが好ましい。a+bが50未満の場合、ヤング率が小さくなることがある。また、a+bが99を超えると、溶解性が不十分となることがある。a+bはより好ましくは60以上99以下、さらに好ましくは70以上95以下である。最も好ましくは70以上90以下である。たとえば、化学式(II)のRが水素であり、a=50,b=40,c=10のとき、a+b=90であり、溶解性は○かつ、このポリマーから得られる芳香族ポリアミドフィルムは6.9GPaと大きなヤング率を有する。
【0028】
cは柔軟なエーテル結合を有し、ポリマーの溶解性向上と伸度向上に寄与する。一方で、cが多いとヤング率が低下する。cは0を超えて、95未満であることが好ましい。cが0の時は溶解性が不十分となることがある。また95以上の場合はヤング率が低くなることがある。cは好ましくは1以上50以下、より好ましくは5以上40以下、最も好ましくは10以上30以下である。
【0029】
本発明の芳香族ポリアミドの固有粘度は2.0(dl/g)以上であることが好ましい。固有粘度が低くなれば、溶解性も向上するが、得られるフィルムは脆く、伸度の低い物となってしまう。本発明の芳香族ポリアミドは特定の分子構造を特定のモル分率で持つため、固有粘度を2.0以上としても溶解性が良く、高伸度のフィルムを得ることが可能である。固有粘度はより好ましくは2.5以上、さらに好ましくは3.0以上、最も好ましくは3.5以上である。

また、上記した本発明の芳香族ポリアミドを50質量%以上含むコポリマーも好ましい。他のポリマー成分としては、例えば芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリカーボネート、環状ポリオレフィン、ポリスチレンなどが挙げられ、このコポリマーは、本発明の芳香族ポリアミドと他のポリマー成分、両ポリマーの特徴を併せ持ち、たとえば回路基板、回路材料用カバーレイフィルム、磁気記録媒体などの用途に好適に用いることができる。
【0030】
芳香族ポリアミドとのコポリマーとする場合、共重合する芳香族ポリアミドの原料ジアミンとしては、
9,9−ビス(4−アミノ−3−フルオロフェニル)フルオレン
9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、
9,9−ビス(4−アミノ−3−メチルフェニル)フルオレン、
4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、
3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、
3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、
ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、
ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、
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
2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、
2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン
1,3−フェニレンジアミン
4,4’−ジアミノベンズアニリド、
4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル
2−トリフルオロメチル−1,4−ジアミノベンゼン、
2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニルエーテル
m−トリジン
o−トリジン
などが挙げられる。特に4,4’−ジアミノベンズアニリド、1,3ビス−(4アミノフェノキシ)ベンゼンが溶解性と機械特性の向上の目的で好ましい。カルボン酸ジクロライド残基としては好ましくは1,4−フェニレン、1、3−フェニレン、4,4’−ビフェニル、3,3’−ビフェニル、3,4’−ビフェニル、ナフタレン、ターフェニルである。より好ましくは1,4−フェニレン、4,4’−ビフェニルである。
【0031】
同一構造のポリマーにおいて、固有粘度は分子量と相関があり、固有粘度が大きいと分子量も大きい。分子量が小さいポリマーは脆かったり、破断伸度が小さいことがある。このため分子量、即ち固有粘度を大きくすることが求められる。
【0032】
固有粘度を大きくする方法として、たとえばジアミンとカルボン酸ジクロライドを原料とする低温重合法では原料の純度を向上する、ジアミンとカルボン酸ジクロライドの比率を100:100(mol%)に近づける、重合時に副反応が起こらないように低温で攪拌を十分に行う、等が挙げられる。
【0033】
以下に本発明の芳香族ポリアミド組成物の製造方法や成形体として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。
【0034】
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。
【0035】
2種類以上のジアミンを用いて重合を行う場合、ジアミンは1種類ずつ添加し、該ジアミンに対し10〜99モル%の酸ジクロライドを添加して反応させ、この後に他のジアミンを添加して、さらに酸ジクロライドを添加して反応させる段階的な反応方法、およびすべてのジアミンを混合して添加し、この後に酸ジクロライドを添加して反応させる方法などが利用可能である。また、2種類以上の酸ジクロライドを利用する場合も同様に段階的な方法、同時に添加する方法などが利用できる。いずれの場合においても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。
【0036】
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。
【0037】
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SiO、TiO、Al、CaSO、BaSO、CaCO、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、架橋アクリル、架橋ポリスチレン、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。
【0038】
次にフィルム化について説明する。
【0039】
本発明の芳香族ポリアミドは有機溶媒に可溶であるため、PPTAの様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で製膜されても差し支えないが、ここでは乾湿式法を例にとって説明する。
【0040】
乾湿式法で製膜する場合は該原液を口金からドラム、エンドレスベルト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、エンドレスベルトの表面はなるだけ平滑であれば表面の平滑なフィルムが得られる。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フィルムとなる。
【0041】
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が好ましく実施される。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。
【0042】
本発明の芳香族ポリアミドフィルムは少なくとも一方向の引張り弾性率(ヤング率)が6GPa以上であることが好ましい。ヤング率が高いことにより、巻き取り時の高張力、張力変動に対抗することができ、巻き姿がより良好となる。また、本発明の芳香族ポリアミドフィルムの少なくとも一方向のヤング率はより好ましくは8GPa以上であることが好ましい。また、全ての方向のヤング率が5.5GPa以上であることが好ましい。
【0043】
本発明の芳香族ポリアミドフィルムは、JIS−K7127−1989に準拠した測定において、少なくとも一方向の破断伸度が10%以上、より好ましくは20%以上、さらに好ましくは40%以上であると成形、加工時の破断が少なくなるため好ましい。破断伸度の上限は特に限定されるものではないが、現実的には250%程度である。伸度を大きくする方法としては、化学式(III)で示される構造単位を多くする、分子量を大きくする、固有粘度を大きくする、ポリマー中の異物を少なくする、などの方法が挙げられる。
【0044】
本発明のポリアミドフィルムは、25℃/75RH%での吸湿率が4質量%以下、より好ましくは3.6質量%以下、更に好ましくは3.5質量%以下であると、使用時、加工時の湿度変化による特性の変化が少なくなるため好ましい。ここでいう吸湿率は、以下に述べる方法で測定する。まず、フィルムを約0.5g採取し、脱湿のため120℃で30分の加熱を行った後、窒素気流下25℃まで降温し、その降温後の重量を0.1mg単位まで正確に秤量する(この時の重量をW0とする)。次いで、25℃で75RH%の雰囲気下に48時間静置し、その後の重量を測定し、これをW1として、以下の式を用いて吸湿率を求める。
【0045】
吸湿率(%)=((W1−W0)/W1)×100
なお、吸湿率は低い方が好ましいが、現実的には下限は0.03%程度である。吸湿率を小さくする方法としては、化学式(I)で示される構造単位を多くする、化学式(II)において、Rをフッ素にする、が挙げられる。たとえば、化学式(II)のRが水素であり、a=50,b=40,c=10の時、溶解性は○かつ、このポリマーから得られる芳香族ポリアミドフィルムは3.2%と十分小さい吸水率を有する。
【0046】
本発明の芳香族ポリアミドおよびそのコポリマーはフィルム、膜、積層体、成形体、繊維などに好適に利用される。
【0047】
本発明の芳香族ポリアミドから得られる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、半導体実装用基板、多層積層回路基板、コンデンサー、プリンターリボン、音響振動板、太陽電池、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。
【0048】
また、上述した本発明の芳香族ポリアミドや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、シリコンなどが挙げられる。
【0049】
たとえば、本発明の芳香族ポリアミドフィルムに接着剤を介して銅箔を積層したり、あるいは接着剤を介さずにスパッタやメッキを用いて銅箔を形成した銅張り積層板は、さらにエッチングなどの手法で回路を形成し、フレキシブルプリント基板を与える。一般に用いられているポリイミドを基材としたフレキシブルプリント基板に対し、本発明の芳香族ポリアミドを用いたフレキシブルプリント基板は薄膜、高剛性であり、電子機器の小型軽量化に寄与する。
【0050】
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に部品を実装した後に部品保護の目的で貼られるカバーレイフィルムとしても好適に用いられる。さらにはステンレス箔を用いた有機ELなどのディスプレイにおいて、本発明の芳香族ポリアミドをステンレス箔と積層することで、絶縁、平坦化された積層体を与える。
【0051】
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。
【実施例】
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
(1)ヤング率、引張強度、破断点伸度
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。
【0055】
(2)吸湿率
フィルムを約0.5g採取し、脱湿のため120℃で3時間の加熱を行った後、窒素気流下で25℃まで降温し、その降温後の重量を0.1mg単位まで正確に秤量する(この時の重量をW0とする)。次いで、25℃で75RH%の雰囲気下に48時間静置し、その後の重量を測定し、これをW1として、以下の式を用いて吸湿率を求めた。
【0056】
吸湿率(%)=((W1−W0)/W0)×100
(3)固有粘度
ウベローデ型粘度計を用い、臭化リチウム5質量%を含有するN−メチル−2−ピロリドン(NMP)100ml中にサンプル0.5gを溶解し、温度30℃にて下記式より計算した。
【0057】
固有粘度=ln(t/t0)/0.5 (dl/g)
t0:臭化リチウム5質量%含有のNMPの流下時間(秒)
t:サンプルを溶解した溶液の流下時間(秒)
(4)溶解性
臭化リチウム5質量%含有の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。
【0058】
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。
【0059】
(5)臭素および塩素含有
分子構造から有無を判断した。
【0060】
(実施例1)
攪拌機を備えた200ml3つ口フラスコ中に2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル(和歌山精化株式会社製「TFMB」)4.80g、1,4−フェニレンジアミン(東京化成工業株式会社製)2.16g、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(和歌山精化株式会社製「DPE」)3.00g、N−メチル−2−ピロリドン124mlを入れ窒素雰囲気下、50℃で30分攪拌した。0℃に冷却、攪拌しながら30分かけてテレフタル酸ジクロライド10.15gを5回に分けて添加した。ポリマーが析出したためさらにN−メチル−2−ピロリドン20ml、臭化リチウム5gを追加したところ、ポリマーは溶解した。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。
【0061】
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。得られたフィルムの物性を測定し、表1に示した。
【0062】
(実施例2)
攪拌機を備えた200ml3つ口フラスコ中に2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル(和歌山精化株式会社製「TFMB」)8.01g、1,4−フェニレンジアミン(東京化成工業株式会社製)2.16g、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(和歌山精化株式会社製「DPE」)1.00g、N−メチル−2−ピロリドン143mlを入れ窒素雰囲気下、50℃で30分攪拌した。0℃に冷却、攪拌しながら30分かけてテレフタル酸ジクロライド10.15gを5回に分けて添加した。ポリマーが析出したためさらにN−メチル−2−ピロリドン130ml、臭化リチウム5gを追加したところ、ポリマーは溶解した。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。
【0063】
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。得られたフィルムの物性を測定し、表1に示した。
【0064】
(実施例3)
攪拌機を備えた200ml3つ口フラスコ中に2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル(和歌山精化株式会社製「TFMB」)4.80g、1,4−フェニレンジアミン(東京化成工業株式会社製)2.70g、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(和歌山精化株式会社製「DPE」)2.00g、N−メチル−2−ピロリドン161mlを入れ窒素雰囲気下、50℃で30分攪拌した。0℃に冷却、攪拌しながら30分かけてテレフタル酸ジクロライド10.15gを5回に分けて添加した。ポリマーが析出したためさらにN−メチル−2−ピロリドン30ml、臭化リチウム5gを追加したところ、ポリマーは溶解した。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。
【0065】
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。得られたフィルムの物性を測定し、表1に示した。
【0066】
(実施例4)
攪拌機を備えた200ml3つ口フラスコ中に2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル(和歌山精化株式会社製「TFMB」)2.88g、2−メチル−1,4−フェニレンジアミン、2HCl付加体(東京化成工業株式会社製)3.51g、4,4‘−ジアミノジフェニルエーテル(和歌山精化株式会社製「DPE」).060g、N−メチル−2−ピロリドン114mlを入れ窒素雰囲気下0℃に冷却、攪拌しながら30分かけてテレフタル酸ジクロライド6.09gを5回に分けて添加した。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。
【0067】
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。得られたフィルムの物性を測定し、表1に示した。
【0068】
(比較例1)
攪拌機を備えた200ml3つ口フラスコ中に1,4−フェニレンジアミン(東京化成工業株式会社製)1.62g、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(和歌山精化株式会社製「DPE」)3.00g、N−メチル−2−ピロリドン90ml、臭化リチウム4.3gを入れ窒素雰囲気下、50℃で30分攪拌した。0℃に冷却、攪拌しながら30分かけてテレフタル酸ジクロライド6.09gを5回に分けて添加した。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。しかし、このポリマー溶液は10時間後までに流動性を失い、ゲル状の固形物となった。
【0069】
(比較例2)
攪拌機を備えた200ml3つ口フラスコ中に2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル(和歌山精化株式会社製「TFMB」)6.40g、N−メチル−2−ピロリドン116ml、臭化リチウム4.5gを入れ窒素雰囲気下、0℃に冷却、攪拌しながら30分かけてテレフタル酸ジクロライド4.06gを5回に分けて添加した。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。
【0070】
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。これをガラス板上に展開したまま水中に入れ、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。
【0071】
(比較例3)
攪拌機を備えた200ml3つ口フラスコ中に1,4−フェニレンジアミン(東京化成工業株式会社製)5.41g、N−メチル−2−ピロリドン212ml、臭化リチウム5gを入れ窒素雰囲気下、50℃で30分攪拌した。0℃に冷却、攪拌しながら30分かけてテレフタル酸ジクロライド10.15gを5回に分けて添加した。テレフタル酸ジクロライド添加中にポリマーが析出した。N−メチル−2−ピロリドン100mlを追加したが、溶解しなかった。
【0072】
【表1】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
化学式(I)、(II)および(III)で示される構造単位を含み、化学式(I)〜(III)で表される構造単位のモル分率をそれぞれ順にa,b,cとし、a+b+c=100としたとき、次式(1)〜(3)を満足する芳香族ポリアミド。
5 ≦a<80 ・・・(1)
0 <b<80 ・・・(2)
0 <c<95 ・・・(3)
【化1】

【化2】

:水素、フッ素、メチル基またはニトロ基
【化3】

【請求項2】
a,b,cが次式(4)〜(6)を満足する、請求項1に記載の芳香族ポリアミド。
10 ≦a<70 ・・・(4)
10 ≦b<70 ・・・(5)
50 ≦a+b≦99 ・・・(6)
【請求項3】
臭化リチウムを5質量%含むN−メチル−2−ピロリドン溶液に5質量%溶解可能である、請求項1または2に記載の芳香族ポリアミド。
【請求項4】
固有粘度が2.0(dl/g)以上である、請求項1〜3のいずれかに記載の芳香族ポリアミド。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれかに記載の芳香族ポリアミドを含む芳香族ポリアミドフィルム。
【請求項6】
少なくとも1方向の引張り弾性率が6GPa以上である、請求項5に記載の芳香族ポリアミドフィルム。
【請求項7】
破断点伸度が10%以上である請求項5または6に記載の芳香族ポリアミドフィルム。
【請求項8】
吸湿率が4質量%以下である、請求項5〜7のいずれかに記載の芳香族ポリアミドフィルム。
【請求項9】
請求項1〜4のいずれかに記載の芳香族ポリアミドを含む層を少なくとも1層含む積層体。
【請求項10】
請求項1〜4のいずれかに記載の芳香族ポリアミドを50質量%以上含むコポリマー。

【公開番号】特開2009−67834(P2009−67834A)
【公開日】平成21年4月2日(2009.4.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−235035(P2007−235035)
【出願日】平成19年9月11日(2007.9.11)
【出願人】(000003159)東レ株式会社 (7,677)
【Fターム(参考)】