(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オキシアルキレンユニットを含むポリイミドからなり、気孔率が４５体積％以上、９５体積％以下であり、平均気孔径が１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることを特徴とする多孔質ポリイミドフィルム。
【請求項２】
表面に活性層が形成された請求項１記載の多孔質ポリイミドフィルム。
【請求項３】
オキシアルキレンユニットを含むポリアミック酸と、その良溶媒および貧溶媒を含む混合溶媒とからなり、前記混合溶媒中の貧溶媒比率が６５質量％以上、９５質量％以下である溶液を基材上に塗布後、３５０℃未満の温度で乾燥することを特徴とする請求項１または２記載の多孔質ポリイミドフィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質ポリイミド（ＰＩ）フィルムおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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１〜３には、ＰＩ（その前駆体を含む）に対する良溶媒および貧溶媒を含有するＰＩ溶液を、基材上に塗布、乾燥することによって、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。【０００３】
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、乾式多孔化プロセスは、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。しかしながら、乾式多孔プロセスにより得られた多孔質ＰＩフィルムは、平均気孔径が１０００ｎｍ以上である場合が多く、これを１０００ｎｍ未満とすることは困難であった。平均気孔径が１０００ｎｍ未満の多孔質ＰＩフィルムを得る方法として、特許文献４には、ＰＩフィルム中に熱分解温度が３５０℃以下の熱分解性有機化合物をポロゲン（気孔形成剤）として用いて気孔を形成させて多孔質ＰＩフィルムを製造する方法が提案されている。このような特許文献４に記載の方法では、ポロゲンをＰＩフィルム中に配合してＰＩフィルムを得た後、前記熱分解性有機化合物を３５０℃以上の温度で長時間熱処理し、前記熱分解性有機化合物を熱分解して消失させ除去することにより、気孔を形成させる。また、特許文献５には、ポリエチレングリコールモノメタクリレート等の分散性化合物をポロゲンとして用いて気孔を形成させて多孔質ＰＩフィルムを製造する方法が提案されている。このような特許文献５に記載の方法では、ポロゲンをＰＩフィルム中に配合してＰＩフィルムを得た後、ポロゲンを超臨界二酸化炭素で抽出除去することにより、気孔を形成させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４９４７９８９号公報
【特許文献２】特開２０１５−１３６６３３号公報
【特許文献３】特開２０１５−５２０６１号公報
【特許文献４】特開２０１３−２１６７７６号公報
【特許文献５】特許第４５５７４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、熱分解性有機化合物および分散性化合物等のポロゲンを使用する従来の方法では、使用したポロゲンが完全に除去されずに多孔質ＰＩフィルム中に残留し、多孔質ＰＩフィルムの耐熱性および力学的強度が損なわれるという問題があった。【０００６】
そこで本発明は、上記課題を解決するものであり、高い気孔率と小さい平均気孔径を有し、かつポロゲン等が残留しない多孔質ＰＩフィルムおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、ＰＩの化学構造を特定のものとした上で、多孔質フィルムの気孔構造を特定することで、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。【０００８】
本発明は下記を趣旨とするものである。
＜１＞オキシアルキレンユニットを含むポリイミドからなり、気孔率が４５体積％以上、９５体積％以下であり、平均気孔径が１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることを特徴とする多孔質ポリイミドフィルム。
＜２＞表面に活性層が形成された前記多孔質ポリイミドフィルム。
＜３＞オキシアルキレンユニットを含むポリアミック酸と、その良溶媒および貧溶媒を含む混合溶媒とからなり、前記混合溶媒中の貧溶媒比率が６５質量％以上、９５質量％以下である溶液を基材上に塗布後、３５０℃未満の温度で乾燥することを特徴とする多孔質ポリイミドフィルムの製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の多孔質ＰＩフィルムは、耐熱性に優れ、気孔率が高く、かつポロゲン等の気孔形成剤が残留していないので、低誘電率基板等の電子材料、リチウム二次電池用セパレータ、燃料電池の固体電解質担持膜、フィルタ、分離膜、電線被覆等の産業用材料、医療材料、光学材料の素材等に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１で得られた多孔質ＰＩフィルム（Ｐ−１）断面のＳＥＭ像である。
【図２】実施例１で得られた多孔質ＰＩフィルム（Ｐ−１）表面のＳＥＭ像である。
【図３】比較例１で得られた多孔質ＰＩフィルム（Ｒ−１）断面のＳＥＭ像である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は多孔質ＰＩフィルム、およびその製造方法に関するものである。
【００１２】
ここで、ＰＩ（ポリイミド）は、主鎖にイミド結合を有する耐熱性高分子であり、通常、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縮合することにより得られる。これらのポリイミドには、ポリイミド変性体であるポリアミドイミド、ポリエステルイミド等も含まれる。
【００１３】
ＰＩとしては、ポリイミド前駆体であるポリアミック酸（以下「ＰＡＡ」と略記することがある）から得られるＰＩが好ましく用いられる。この場合、ＰＩフィルムは、溶媒中でテトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させて得られるＰＡＡ溶液を、基材上に塗布してＰＡＡの被膜を形成した後、熱的または化学的にＰＡＡをイミド化することにより得られる。ＰＡＡから得られるＰＩは、熱可塑性であっても非熱可塑性であってもよい。
【００１４】
本発明のＰＩは、オキシアルキレンユニットを含む。オキシアルキレンユニットとしては、具体的には、オキシエチレンユニット、オキシプロピレンユニット、オキシブチレンユニット等が挙げられる。オキシアルキレンユニットを含むＰＩは、例えば、オキシアルキレンユニット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ユニットを有するジアミン（以下、「ＤＡ−１」と略記することがある）と、オキシアルキレンユニットを有しない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／またはオキシアルキレンユニットを有しないジアミン（以下、「ＤＡ−２」と略記することがある）とを共重合したＰＡＡ（以下「共重合ＰＡＡ」と略記することがある）をイミド化することにより得ることができる。このようなオキシアルキレンユニットをＰＩ鎖（主鎖）中に導入することにより、乾式多孔化プロセスで、平均気孔径が１０００ｎｍ以下の微細な気孔を有する多孔質ＰＩフィルムとすることができる。前記モノマの具体例および共重合比率等については後述する。
【００１５】
本発明の多孔質ＰＩフィルムの気孔率は、４５体積％以上、９５体積％以下であり、５０体積％以上、９０体積％以下が好ましく、５５体積％以上、８５体積％以下であることがより好ましい。気孔率をこのような範囲とすることにより、多孔質フィルムとしての良好な機械的特性と、優れた透過性、誘電特性等とを同時に確保することができる。
【００１６】
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。
【数１】
0005944613.tif 000002
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。
【００１７】
本発明の多孔質ＰＩフィルムの平均気孔径は、１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であり、２０ｎｍ以上、８００ｎｍ以下がより好ましく、２０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下がさらに好ましい。平均気孔径をこのような範囲とすることにより、多孔質フィルムとしての良好な機械的特性と、優れた透過性、誘電特性等とを同時に確保することができる。
【００１８】
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５０００〜２００００倍で取得し、画像処理ソフトで解析をすることにより確認することができる。
【００１９】
本発明の多孔質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。
【００２０】
本発明の多孔質ＰＩフィルムの表面は、開口していても、していなくてもよい。
開口している場合の開口率は、１０％以上、９０％以下であることが好ましく、２０％以上、８０％以下であることがより好ましい。また、開口している気孔の平均開口径は、１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることが好ましい。
このようにすることにより、開口した多孔質フィルムとしての良好な機械的特性と、良好な表面平滑性とを同時に確保することができる。
【００２１】
開口率および平均開口径は、多孔質ＰＩフィルム表面のＳＥＭ像を倍率５０００〜２００００倍で取得し、画像処理ソフトで解析をすることにより確認することができる。
【００２２】
本発明の多孔質ＰＩフィルムは、例えば、以下に示す乾式多孔化プロセスにより製造することができる。すなわち、共重合ＰＡＡと、その良溶媒と貧溶媒とを含む溶液を基材上に塗布後、乾燥することにより、製造することができる。
【００２３】
ここで、良溶媒とは、溶媒質量に対する溶質（ポリアミック酸）の２５℃での溶解度が、１質量％以上の溶媒を言い、貧溶媒とは、前記溶解度が１質量％未満の溶媒を言う。良溶媒としては、アミド系溶媒、尿素系溶媒が挙げられる。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。アミド系溶媒の具体例としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）等が挙げられる。また、尿素系溶媒の具体例としては、テトラメチル尿素、テトラエチル尿素、ジメチルエチレン尿素、ジメチルプロピレン尿素等が挙げられる。これらの中で、ＮＭＰおよびＤＭＡｃが好ましい。
【００２４】
貧溶媒としては、エーテル系溶媒、アルコール系溶媒が挙げられる。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、エーテル系溶媒が好ましい。エーテル系溶媒としては、例えば、ジグライム、トリグライム、テトラグライム、ペンタグライム、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメ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、トリグライムおよびテトラグライムが好ましい。
【００２５】
貧溶媒は、良溶媒よりも沸点が高いものを用いることが好ましく、その沸点差は、５℃以上が好ましく、２０℃以上がより好ましく、３０℃以上が更に好ましい。混合溶媒中における貧溶媒の配合量としては、混合溶媒中の貧溶媒比率を６５質量％以上、９５質量％以下とすることが好ましく、７０質量％以上、９０質量％以下とすることがより好ましい。このようにすることにより、乾式多孔化プロセスにおける乾燥工程において、効率よく相分離が起こり、高い気孔率と小さい平均気孔径を有するＰＩフィルムを得ることができる。混合溶媒中の貧溶媒比率が少なすぎると、多孔質ＰＩフィルムの気孔率が低下する。
【００２６】
前記共重合ＰＡＡ溶液としては、例えば、モノマであるテトラカルボン酸二無水物とジアミンとを略等モルで配合し、それらを前記混合溶媒中、重合反応させて得られる溶液を用いる。このとき、テトラカルボン酸二無水物としてのＴＡ−１またはジアミンとしてのＤＡ−１の少なくとも一方が使用されるので、オキシアルキレンユニットを主鎖中に含む共重合ＰＡＡが得られ、その結果として、オキシアルキレンユニットを主鎖中に含むＰＩが得られる。
【００２７】
具体的には、前記共重合ＰＡＡ溶液としては、モノマであるテトラカルボン酸二無水物（ＴＡ−１およびＴＡ−２の混合物、またはＴＡ−２のみ）とジアミン（ＤＡ−１およびＤＡ−２の混合物、またはＤＡ−２のみ）とを略等モルで配合し、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を使用する場合、ＴＡ−１の使用量としては、より高い気孔率およびより小さい平均気孔径とするための観点から、０．５〜２０モル％とすることが好ましく、１〜１０モル％とすることがより好ましい。ＤＡ−１を使用する場合、ＤＡ−１の使用量としては、同様の観点から、０．５〜２０モル％とすることが好ましく、１〜１０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。
【００２８】
【数２】
0005944613.tif 000003
【００２９】
ここで、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、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、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、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が好ましい。
【００３０】
ＴＡ−２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、４，４’−オキシジフタル酸無水物、及び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、ＰＭＤＡおよびＢＰＤＡが好ましい。
【００３１】
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（ＰＥＧＭＥ）、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（ＰＰＧＭＥ）、ポリテトラメチレンオキシド ジ−ｐ−アミノベンゾエート（ＰＴＭＤＡ）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、ＰＥＧＭＥ、ＰＰＧＭＥ、ＰＴＭＤＡが好ましい。ＰＥＧＭＥ、ＰＰＧＭ、ＰＴＧＭＡの数平均分子量は２００〜５０００が好ましく、５００〜４０００がより好ましい。数平均分子量をこのような範囲に設定することにより、所望の平均気孔径を有するＰＩ被膜がより得られやすくなる。ＤＡ−１は市販品を用いることができる。特に、ＰＥＧＭＥ、ＰＰＧＭＥ、ＰＴＭＤＡは、例えば、ジェファーミンＤ２０００（ハンツマン社製）、ジェファーミンＤ４０００（ハンツマン社製）、エラスマー１０００（イハラケミカル社製）等として入手可能である。
【００３２】
ＤＡ−２の具体例としては、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＤＡＤＥ）、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン（ＢＡＰＰ）、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、α，ω−ビスアミノポリジメチルシロキサン、α，ω−ビス（３−アミノプロピル）ポリジメチルシロキサン、１，３−ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン、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、ビス（１０−アミノデカメチレン）テトラメチルジシロキサン、ビス（３−アミノフェノキシメチル）テトラメチルジシロキサン、α，ω−ビス（３−アミノプロピル）ポリメチルフェニルシロキサン、α，ω−ビス（３−アミノプロピル）ポリ（ジメチルシロキサン−ジフェニルシロキサン）コポリマー等が挙げられる。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、ＤＡＤＥ，ＢＡＰＰが好ましい。
【００３３】
共重合ＰＡＡ溶液は、良溶媒中で重合反応して溶液を得た後、これに貧溶媒を加える方法、および貧溶媒中で重合反応して懸濁液を得た後、これに良溶媒を加える方法で、得ることもできる。
【００３４】
共重合ＰＡＡ溶液には、必要に応じて、各種界面活性剤および／または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、共重合ＰＡＡ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。
【００３５】
共重合ＰＡＡ溶液を、基材の表面に塗布し、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。
【００３６】
前記乾燥工程には、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ＰＡＡ被膜を形成させる工程１と前記多孔質ＰＡＡ被膜を熱イミド化して多孔質ＰＩ被膜とする工程２とが含まれる。工程１の温度としては、１００〜２００℃程度が好ましく、工程２の温度としては、３５０℃未満の温度、例えば３００℃で行うことが好ましい。工程２での温度を３５０℃以上とすると、ＰＩに導入されたオキシアルキレンユニットの一部が熱分解する虞がある。
【００３７】
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。
【００３８】
連続気孔を有する本発明の多孔質ＰＩフィルムは、その表面（片面または両面）に、活性層を形成させることができる。このようにすることにより、本発明の多孔質ＰＩフィルムを逆浸透膜またはガス分離膜とすることができる。ここで活性層とは、分離機能を有する有機高分子および／または無機化合物からなる非多孔質の薄膜からなる層であり、このような層を設けることにより、本発明の多孔質ＰＩフィルムを、逆浸透膜またはガス分離膜として用いることができる。活性層の厚みとしては、通常、０．０１〜５００ｎｍ程度であり、このような極薄膜とすることにより、良好な分離性能と透過性能を同時に確保することができる。本発明の多孔質ＰＩフィルムの平均気孔径が１０〜１０００ｎｍと、極めて小さいので、前記極薄膜を均一に形成させることができる。
【００３９】
本発明の多孔質ＰＩフィルムを逆浸透膜として使用する際は、例えば、前記した多孔質ＰＩ被膜の表面(片面または両面)にアラミド等からなる活性層を形成させればよい。これらの活性層を形成させるには、例えば、特公平７−９０１５２号公報および特許第３１８１１３４号公報に開示された公知の方法を用いることができる。
【００４０】
また、本発明の多孔質ＰＩフィルムを、ガス分離膜、例えば水素ガス分離膜として使用する際は、例えば、パラジウム、パラジウム／銀合金、パラジウム／銅合金等の極薄膜からなる活性層を、前記した多孔質ＰＩ被膜の表面(片面または両面)に形成させればよい。これらの活性層を形成させるには、例えば、Journal of Membrane Science Volume 94, Issue 1, 19 September 1994, Pages 299-311および米国特許４８５７０８０号に開示された公知の方法を用いることができる。
【００４１】
本発明の多孔質ＰＩフィルムの厚みは通常１〜１０００μｍ程度であり、１０〜５００μｍ程度が好ましい。
【００４２】
前記気孔率および平均気孔径は、共重合ＰＡＡ溶液中の溶媒（良溶媒および貧溶媒）の種類および／または配合量を選ぶことにより、調整することができる。
【００４３】
以上、述べたように、本発明の製法においては、ポロゲンを使用しないので、実質的にポロゲンが残留しない本発明の多孔質ＰＩフィルムを得ることができる。
【実施例】
【００４４】
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。【００４５】
〔実施例１〕
ガラス製反応容器に、窒素雰囲気下、ＤＡＤＥ（ＤＡ−２）：０．９４モル、ＰＰＧＭＥ（ＤＡ−１）：０．０６モル  （分子量２０００：ハンツマン社製ジェファーミンＤ２０００）、ＤＭＡｃおよびテトラグライムからなる混合溶媒（ＤＭＡｃ／テトラグライムの混合比率は質量比で２５／７５とした）を投入して攪拌し、ジアミン成分を溶解した。この溶液をジャケットで３０℃以下に冷却しながら、ＰＭＤＡ（ＴＡ−２）：１．０３モルを徐々に加えた後、４０℃で５時間重合反応させ、オキシプロピレンユニットを導入した共重合ＰＡＡ溶液を得た。この溶液の固形分濃度は２１質量％であった。前記共重合ＰＡＡ溶液を、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分乾燥し共重合ＰＡＡからなる塗膜を得た。続いて、窒素気流中、１２０分かけて３００℃まで昇温し、３００℃で６０分追加乾燥して共重合ＰＡＡをイミド化し、アルミ箔上に積層された厚み約３０μｍの多孔質ＰＩフィルム（Ｐ−１）を得た。Ｐ−１の断面および表面のＳＥＭ像を図１および図２に示す。【００４６】
多孔質ＰＩフィルム（Ｐ−１）の気孔率、平均気孔径を表−１に示す。また、表面の開口率、平均開口径は、それぞれ、５２％、６５０ｎｍであった。また、得られた積層体を２００℃、および２５０℃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。【００４７】
〔実施例２〕
ＤＭＡｃ／テトラグライムの混合比率を質量比で１５／８５とした混合溶媒を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、共重合ＰＡＡ溶液を作成し、実施例１と同様にしてアルミ箔上に積層された厚み約２５μｍの多孔質ＰＩフィルム（Ｐ−２）を得た。Ｐ−２の気孔率、平均気孔径を表−１に示す。【００４８】
〔実施例３〕
ＤＡ−１として、ＰＰＧＭＥ（ハンツマン社製ジェファーミンＤ４０００、分子量：４０００）を０．０３モル、ＤＡ−２として、ＤＡＤＥを０．９７モル用いたこと以外は、実施例１と同様にして、共重合ＰＡＡ溶液を作成し、実施例１と同様にしてアルミ箔上に積層された厚み約３０μｍの多孔質ＰＩフィルム（Ｐ−３）を得た。多孔質ＰＩフィルム（Ｐ−３）の気孔率、平均気孔径を表−１に示す。【００４９】
〔実施例４〕
ＤＡ−１として、ＰＴＭＤＡ０．０６モル（分子量１０００：イハラケミカル社製エラスマー１０００）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、共重合ＰＡＡ溶液を作成し、実施例１と同様にしてアルミ箔上に積層された厚み約３０μｍの多孔質ＰＩフィルム（Ｐ−４）を得た。多孔質ＰＩフィルム（Ｐ−４）の気孔率、平均気孔径を表−１に示す。【００５０】
〔実施例５〕
ＴＡ−２として、ＢＰＤＡ１．０３モルを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、共重合ＰＡＡ溶液を作成し、実施例１と同様にしてアルミ箔上に積層された厚み約３０μｍの多孔質ＰＩフィルム（Ｐ−５）を得た。多孔質ＰＩフィルム（Ｐ−５）の気孔率、平均気孔径を表−１に示す。【００５１】
〔実施例６〕
ＴＡ−２として、ＢＰＤＡ１．０３モルを用い、ＤＭＡｃ／テトラグライムの混合比率を質量比で３５／６５としたこと以外は、実施例１と同様にして、共重合ＰＡＡ溶液を作成し、アルミ箔上に積層された厚み約３５μｍの多孔質ＰＩフィルム（Ｐ−６）を得た。多孔質ＰＩフィルム（Ｐ−６）の気孔率、平均気孔径を表−１に示す。【００５２】
〔実施例７〕
エーテル系溶媒として、テトラグライム５０質量部とトリグライム５０質量部からなる混合溶媒を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、共重合ＰＡＡ溶液を作成し、アルミ箔上に積層された厚み約３０μｍの多孔質ＰＩフィルム（Ｐ−７）を得た。Ｐ−７の気孔率、平均気孔径を表−１に示す。【００５３】
〔実施例８〕
ＤＡ−２として、ＤＡＤＥ０．８モルとＢＡＰＰ０．１４モルからなる混合物を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、共重合ＰＡＡ溶液を作成し、アルミ箔上に積層された厚み約３０μｍの多孔質ＰＩフィルム（Ｐ−８）を得た。Ｐ−８の気孔率、平均気孔径を表−１に示す。【００５４】
〔実施例９〕
実施例１で得られた共重合ＰＡＡ溶液を、ポリエステルフィルム（厚み：２００μｍ）上に、ドクターブレードを用いて塗布し、１３０℃で２０分乾燥し共重合ＰＡＡからなる塗膜を得た。この塗膜をポリエステルフィルムから剥離し、続いて、窒素気流中、１２０分かけて２５０℃まで昇温し、２５０℃で６０分追加乾燥して共重合ＰＡＡをイミド化し、厚み約５０μｍの多孔質ＰＩフィルム（Ｐ−９）を得た。Ｐ−９の気孔率、平均気孔径を表−１に示す。Ｐ−９を２００℃で１時間処理し、寸法変化率を測定したところ、１％以下であり、良好な耐熱性が確認された。【００５５】
＜比較例１＞
モノマとして、ＤＡＤＥ（ＤＡ−２）：１モル、ＰＭＤＡ（ＴＡ−２）：１．０３モルを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、ＰＡＡ溶液を作成し、実施例１と同様にしてアルミ箔上に積層された厚み３０μｍの多孔質ＰＩフィルム（Ｒ−１）を得た。多孔質ＰＩフィルム（Ｒ−１）の断面のＳＥＭ像を図３に示す。多孔質ＰＩフィルム（Ｒ−１）の気孔率、平均気孔径を表−１に示す。【００５６】
＜比較例２＞
ＤＭＡｃ／テトラグライムの混合比率を質量比で６０／４０とした混合溶媒を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、ＰＡＡ溶液を作成し、実施例１と同様にしてアルミ箔上に積層された厚み３０μｍの多孔質ＰＩフィルム（Ｒ−２）を得た。多孔質ＰＩフィルム（Ｒ−２）の気孔率、平均気孔径を表−１に示す。【００５７】
＜比較例３＞
ＤＭＡｃ／テトラグライムの混合比率を質量比で５０／５０とした混合溶媒を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、ＰＡＡ溶液を作成し、実施例１と同様にしてアルミ箔上に積層された厚み３０μｍの多孔質ＰＩフィルム（Ｒ−３）を得た。多孔質ＰＩフィルム（Ｒ−３）の気孔率、平均気孔径を表−１に示す。【００５８】
【表１】
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【００５９】
実施例で示したように、本発明の多孔質ＰＩフィルムＰ−１〜Ｐ−９は、気孔率が４５体積％以上、平均気孔径が１０００ｎｍ以下の微細な気孔が均一に形成されていることが判る。これに対し、比較例の多孔質ＰＩフィルムＲ−１は、平均気孔径が１０００ｎｍ以下の微細な気孔は形成されていないことが判る。また、比較例の多孔質ＰＩフィルムＲ−２、Ｒ−３では、気孔率の高いものが得られていないことが判る。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
微細な気孔が多数形成された本発明の多孔質ＰＩフィルムは、ポロゲン等の気孔形成剤を使用しないので、これらが残留することがない。従い、耐熱性の多孔質フィルムとして、低誘電率基板等の電子材料、リチウム二次電池用セパレータ、燃料電池の固体電解質担持膜、フィルタ、分離膜、電線被覆等の産業用材料、医療材料、光学材料の素材等に好適に用いることができる。
【要約】
本発明は、高い気孔率と小さい平均気孔径を有し、かつポロゲン等が残留しない多孔質ポリイミドフィルムおよびその製造方法を提供する。本発明の多孔質ポリイミドフィルムは、オキシアルキレンユニットを含むポリイミドからなり、気孔率が４５体積％以上、９５体積％以下であり、平均気孔径が１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることを特徴とする。【図１】
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【図２】
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【図３】
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