アミド結合の導入が無色透明ポリイミドの化学的イミダ化反応の動力学経路およびその後の構造・性能の変化に与える影響に関する理解不足の問題に対して、本研究では無色透明ポリイミド（CPI）およびポリアミド-イミド（CPAI）を対象として、アミド結合の導入および脱水剤量（60%～160%）が化学的イミダ化反応の動力学、完全イミダ化後の凝集状態構造、薄膜の機械的・光学的特性に及ぼす影響を系統的に検討した。結果は、アミド結合の導入が化学的イミダ化の動力学経路を著しく変化させることを示した。CPI系では脱水剤量が120%以上で反応が二次反応から一次反応に変化し、CPAI系では60%～100%の範囲で分子内水素結合の影響により一次反応となり、120%以上では水素結合ネットワークの弱化により二次反応に転じた。動力学経路の差異はさらに薄膜の凝集状態構造の変化に影響を及ぼした。X線回折および複屈折の結果は、脱水剤量の増加が鎖の積層密度を促進し、面内配向を強化し、これによりCPI薄膜の機械的および光学的特性の相乗的な向上を実現することを示した。脱水剤量が120%以上の時、引張強度、破断伸長率および550 nm透過率はそれぞれ130.3 MPa、10.3%、89.8%に達した。対照的に、CPAI薄膜はより高い靭性を示し、薄膜の均一性向上により光学特性もさらに改善された。本研究はCPI/CPAI薄膜の化学的イミダ化プロセス制御および総合的な特性最適化の理論的基盤を提供する。

無色透明ポリイミド;化学的イミダ化;反応動力学;構造と性能