JP2006143943A - Polybenzoxazole and its production process - Google Patents

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匡俊 長谷川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film with a high glass-transition temperature, high transparency, low birefringenece, a low water absorption coefficient and sufficient toughness, and polybenzoxazoles available to make the film, and others. <P>SOLUTION: The polybezoxazole has a repeated unit shown by formula (1) (wherein R represents a bivalent alicyclic ring group) with cutoff wavelengths of 300 nm or less in a film of 20 μm thickness and a transmittance of 70% or over at 400 nm. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は高ガラス転移温度、高透明性、低複屈折、低吸水率、十分な靭性等を併せ持つ、各種電子デバイスにおけるフィルム(例えば、電気絶縁膜)および各種基板(例えば、液晶ディスプレー用基板、有機ELディスプレー用基板、電子ペーパー用基板、太陽電池用基板、特にフレキシブルフィルム液晶ディスプレー用プラスチック基板)材料、偏光膜用保護膜として有益なポリベンゾオキサゾールおよびその製造方法ならびにポリベンゾオキサゾールフィルムに関する。   The present invention has a high glass transition temperature, high transparency, low birefringence, low water absorption, sufficient toughness, etc., in various electronic devices (for example, electrical insulating films) and various substrates (for example, liquid crystal display substrates, The present invention relates to a substrate for organic EL display, a substrate for electronic paper, a substrate for solar cell, particularly a plastic substrate for flexible film liquid crystal display), polybenzoxazole useful as a protective film for polarizing film, a method for producing the same, and a polybenzoxazole film.

現在、液晶ディスプレー用基板にはガラス基板が用いられているが、近年のディスプレーの大画面化の動向に伴い、軽量化および生産性向上の問題が顕在化している。また、携帯電話、電子手帳、携帯用パーソナルコンピューター等のモバイル用情報・通信機器では液晶ディスプレー中のガラス基板が小さな衝撃でも破損しやすいといった問題も指摘されている。そこで、最近では重くて割れやすいガラス基板の代替材料として、より軽量で成型加工性が高く、割れにくいプラスチック基板が注目されている。もし、ガラスのように高透明性、かつ、十分靭性の高いプラスチック基板があれば、曲げたり丸めたりして収納可能なフレキシブルフィルム液晶パネルが実現可能になる。   Currently, a glass substrate is used as a liquid crystal display substrate. However, with the recent trend toward larger display screens, problems of weight reduction and productivity improvement have become apparent. Further, in mobile information / communication devices such as mobile phones, electronic notebooks, and portable personal computers, a problem has been pointed out that the glass substrate in the liquid crystal display is easily damaged even by a small impact. Therefore, recently, as a substitute material for a glass substrate that is heavy and easily broken, a plastic substrate that is lighter in weight, has high moldability, and is difficult to break is drawing attention. If a highly transparent and sufficiently tough plastic substrate such as glass is used, a flexible film liquid crystal panel that can be bent and rolled and stored can be realized.

しかし、プラスチック基板はガラス基板に比べて耐熱性に劣るという欠点を持つ。特にTFT型液晶パネルでは製造工程上200〜220℃程度の高温に複数回曝されるため、プラスチック基板のガラス転移温度は少なくとも220℃より高いことが要求される。しかしながら現存する代表的な透明樹脂である、ポリメタクリル酸メチルおよびポリカーボネートはガラス転移温度がそれぞれ100℃および150℃であり、耐熱性の点では全く不十分である。さらに、耐熱性と透明性を併せ持つ、フレキシブルフィルム液晶ディスプレー用プラスチック基板として、現在ポリエーテルスルホンが有望視されているが、そのガラス転移温度は220℃であり、耐熱性の点で十分であるとはいえないのが現状である。   However, a plastic substrate has a disadvantage that it is inferior in heat resistance as compared with a glass substrate. In particular, since the TFT type liquid crystal panel is exposed to a high temperature of about 200 to 220 ° C. several times in the manufacturing process, the glass transition temperature of the plastic substrate is required to be higher than at least 220 ° C. However, existing typical transparent resins such as polymethyl methacrylate and polycarbonate have glass transition temperatures of 100 ° C. and 150 ° C., respectively, which are completely insufficient in terms of heat resistance. Furthermore, polyethersulfone is currently considered promising as a plastic substrate for flexible film liquid crystal displays that has both heat resistance and transparency, but its glass transition temperature is 220 ° C., which is sufficient in terms of heat resistance. The current situation is not to say.

一方、ガラス転移温度が高い高分子材料として、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンズイミダゾール等が知られている。非特許文献1では、高ガラス転移温度、高透明性、高靭性を同時に有するポリイミドが検討されている(非特許文献1)。   On the other hand, polyimide, polybenzoxazole, polybenzimidazole and the like are known as polymer materials having a high glass transition temperature. In Non-Patent Document 1, a polyimide having a high glass transition temperature, high transparency, and high toughness is studied (Non-Patent Document 1).

ポリイミドフィルムは、一般にテトラカルボン酸二無水物とジアミンとをジメチルアセトアミド等の非プロトン性極性溶媒中で等モル反応させて得られるポリイミド前駆体を、基板上に流延・乾燥し、300℃以上の高温で加熱硬化する2段階法で製造される。これはポリイミドそのものが溶媒に不溶で、熱可塑性も殆どない場合が多く、ポリイミド自身を成型加工することが困難なためである。
しかしながら、例えば、フレキシブルフィルム液晶ディスプレー用のプラスチック基板は、通常、厚さが100μmよりも厚いフィルムが要求されるが、このように厚いポリイミドフィルムを2段階法で作製することは困難を伴う。
Polyimide film is generally obtained by casting and drying a polyimide precursor obtained by reacting tetracarboxylic dianhydride and diamine in equimolar polar solvent such as dimethylacetamide in an equimolar polar solvent. It is manufactured by a two-stage method in which it is heat-cured at a high temperature. This is because the polyimide itself is insoluble in a solvent and hardly has thermoplasticity, and it is difficult to mold the polyimide itself.
However, for example, a plastic substrate for a flexible film liquid crystal display usually requires a film thicker than 100 μm. However, it is difficult to produce such a thick polyimide film by a two-step method.

さらに深刻な問題はポリイミドフィルムが着色してしまうことである。これはポリイミド鎖における芳香族基を通じた分子内共役および、分子内・分子間電荷移動相互作用によるものである(非特許文献2)。これに対し、ポリイミド前駆体重合の際に用いるテトラカルボン酸二無水物とジアミンの一方または両方に脂肪族モノマーを使用することで、電荷移動相互作用を妨害することが可能である。
しかしながら脂肪族ジアミンとテトラカルボン酸二無水物からポリイミド前駆体を重合する際、重合反応初期に塩形成が起こり、重合終了まで長期間を要するか、重合反応が全く進行しないという重大な問題が生じる(非特許文献3)。
A more serious problem is that the polyimide film is colored. This is due to intramolecular conjugation through aromatic groups in the polyimide chain and intramolecular / intermolecular charge transfer interaction (Non-Patent Document 2). On the other hand, by using an aliphatic monomer for one or both of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine used in the polymerization of the polyimide precursor, it is possible to prevent the charge transfer interaction.
However, when a polyimide precursor is polymerized from an aliphatic diamine and a tetracarboxylic dianhydride, salt formation occurs at the initial stage of the polymerization reaction, and it takes a long time to complete the polymerization or the polymerization reaction does not proceed at all. (Non-Patent Document 3).

さらにポリイミドは分子内に高分極性イミド基を高濃度に含有しているため、吸水率が高く、液晶ディスプレーの動作不良を招く可能性がある。
また、ポリベンズイミダゾールも分子内に極性の高い2級アミン残基を有するためポリイミドよりもさらに吸水率が高い。
Furthermore, since polyimide contains a highly polarizable imide group in the molecule at a high concentration, it has a high water absorption rate and may cause a malfunction of the liquid crystal display.
In addition, polybenzimidazole also has a highly polar secondary amine residue in the molecule, and therefore has a higher water absorption rate than polyimide.

一方、ポリベンゾオキサゾールはイミド基のような高分極性の構造単位を分子内に含んでおらず、低吸水性が期待される。さらに、ポリベンゾオキサゾールの分子内に脂環構造を導入することで、フィルムの透明性が改善されると同時に、分子間相互作用が低下して有機溶媒に対する溶解性が高くなることが期待される。ここで、例えば、特許文献1には、低誘電率、低線熱膨張係数、高ガラス転移温度を併せ持つ脂環構造をもつポリベンゾオキサゾールが開示されている。また、特許文献2には、ポリベンゾオキサゾール前駆体のi線透過率が高い脂環構造をもつポリベンゾオキサゾールが開示されている。さらに、特許文献3には、波長が1.3μmや1.55μmにおける光導波路材料として脂環構造をもつポリベンゾオキサゾールが開示されている。しかしながら、これらに記載のポリベンゾオキサゾールは、前駆体の有機溶媒溶液を塗布・乾燥後、高温で脱水閉環により得たものであり、高温環化過程では着色してしまう。
すなわち、フレキシブルフィルム液晶ディスプレー用プラスチック基板に適した上記フィルムの特性および加工性を全て満足するポリベンゾオキサゾールを製造する技術は開示されていないのが現状である。
On the other hand, polybenzoxazole does not contain a highly polarizable structural unit such as an imide group in the molecule, and low water absorption is expected. Furthermore, by introducing an alicyclic structure into the molecule of polybenzoxazole, it is expected that the transparency of the film is improved and at the same time the intermolecular interaction is lowered and the solubility in organic solvents is increased. . Here, for example, Patent Document 1 discloses polybenzoxazole having an alicyclic structure having both a low dielectric constant, a low linear thermal expansion coefficient, and a high glass transition temperature. Patent Document 2 discloses polybenzoxazole having an alicyclic structure in which a polybenzoxazole precursor has a high i-line transmittance. Furthermore, Patent Document 3 discloses polybenzoxazole having an alicyclic structure as an optical waveguide material at a wavelength of 1.3 μm or 1.55 μm. However, the polybenzoxazoles described in these are obtained by dehydration ring closure at high temperature after coating and drying the organic solvent solution of the precursor, and are colored in the high temperature cyclization process.
That is, at present, there is no disclosure of a technique for producing polybenzoxazole that satisfies all the properties and processability of the film suitable for a plastic substrate for flexible film liquid crystal displays.

一方、ポリイミドやポリベンゾオキサゾールが有機溶媒に不溶な場合、通常、ポリイミドやポリベンゾオキサゾール前駆体の有機溶媒溶液を塗布・乾燥後、300℃以上の高温で脱水環化反応することで、基板上に耐熱性絶縁膜を形成する方法がとられる。しかしながら、この際、絶縁膜の線熱膨張係数が十分低くないと(金属基板のそれに近くないと)、熱環化反応後室温に戻す冷却過程で大きな熱応力が発生し、基板から絶縁膜の剥れ、割れ、積層体の反り等が発生し、デバイスの信頼性の低下を招いてしまう。   On the other hand, when polyimide or polybenzoxazole is insoluble in an organic solvent, usually after applying and drying an organic solvent solution of a polyimide or polybenzoxazole precursor, a dehydration cyclization reaction is performed at a high temperature of 300 ° C. or higher. A method of forming a heat-resistant insulating film is used. However, if the thermal expansion coefficient of the insulating film is not sufficiently low (not close to that of the metal substrate) at this time, a large thermal stress is generated in the cooling process to return to room temperature after the thermal cyclization reaction, and the insulating film is Peeling, cracking, warping of the laminate, etc. occur, leading to a decrease in device reliability.

「高分子討論会予稿集」,53巻,2004年,p.3985〜3986“Proceedings of Polymer Discussion Group”, Volume 53, 2004, p. 3985-3986 「プログレス イン ポリマーサイエンス(Progress in Polymer Science)」,26巻,2001年,p.259〜335“Progress in Polymer Science”, 26, 2001, p. 259-335 「ハイパフォーマンス ポリマー(High Performance Polymers)」,15巻,2003年,p.47〜64“High Performance Polymers”, Vol. 15, 2003, p. 47-64 特開2002−327060号公報JP 2002-327060 A 特開2004−18594号公報JP 2004-18594 A 特開2004−118123号公報JP 2004-118123 A

本発明は上記課題を解決することを目的としたものであって、高ガラス転移温度、高透明性、低複屈折、低吸水率および十分な靭性を有する、各種電子デバイスにおける電気絶縁膜、液晶ディスプレー用基板、有機ELディスプレー用基板、電子ペーパー用基板、太陽電池用基板、偏光膜用保護膜、特にフレキシブルフィルム液晶ディスプレー用プラスチック基板として有益なポリベンゾオキサゾールフィルムに用いることができるポリベンゾオキサゾールおよびその製造方法等を提供するものである。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and has a high glass transition temperature, a high transparency, a low birefringence, a low water absorption rate, and a sufficient toughness. Display substrate, organic EL display substrate, electronic paper substrate, solar cell substrate, polarizing film protective film, especially polybenzoxazole which can be used for polybenzoxazole film useful as plastic substrate for flexible film liquid crystal display and The manufacturing method and the like are provided.

上記課題のもと、発明者が鋭意検討した結果、下記手段により解決しうることを見出した。
(1)下記一般式(1)で表される反復単位を有するポリベンゾオキサゾールであって、該ポリベンゾオキサゾールを20μm厚のフィルムとしたときのカットオフ波長が300nm以下であり、400nmでの透過率が70%以上である、ポリベンゾオキサゾール。
一般式(1)

Figure 2006143943
(一般式(1)中、Rは2価の脂環族基である)
(2)2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)−ヘキサフルオロプロパンまたはその誘導体と脂環式ジカルボン酸またはその誘導体を縮合剤の存在下で重縮合反応させる工程を含む、下記一般式(1)で表される反復単位を有するポリベンゾオキサゾールの製造方法。
一般式(1)
Figure 2006143943
(一般式(1)中、Rは2価の脂環族基である)
(3)(2)に記載の製造方法により得られるポリベンゾオキサゾール。
(4)下記一般式(2)で表される反復単位を有するポリベンゾオキサゾール。
一般式(2)
Figure 2006143943
(5)0.5質量%溶液としたときの、オストワルド粘度計を用いて30℃で測定したときの固有粘度が0.4dL/g以上である、(1)、(3)および(4)のいずれかに記載のポリベンゾオキサゾール。
(6)有機溶媒に可溶である(1)、(3)〜(5)のいずれかに記載のポリベンゾオキサゾール。
(7)(1)、(3)〜(6)のいずれかに記載のポリベンゾオキサゾールを含むポリベンゾオキサゾールフィルム。
(8)ガラス転移温度が240℃以上である、(7)に記載のポリベンゾオキサゾールフィルム。
(9)ポリベンゾオキサゾールフィルムに平行な方向(nin)と垂直な方向(nout)の屈折率の差が0.015以下である(7)または(8)に記載のポリベンゾオキサゾールフィルム。
(10)膜厚20μmのポリベンゾオキサゾールフィルムを25℃の水に24時間浸漬した後の重量増加分から求められる吸水率が1%以下である(7)〜(9)のいずれかに記載のポリベンゾオキサゾールフィルム。
(11)1MHzにおける誘電率ε(ε=1.1×nav 2、navは平均屈折率を示す)が2.8以下である、(7)〜(10)のいずれかに記載のポリベンゾオキサゾールフィルム。 As a result of intensive studies by the inventors under the above problems, it has been found that the problem can be solved by the following means.
(1) A polybenzoxazole having a repeating unit represented by the following general formula (1), the cut-off wavelength when the polybenzoxazole is a 20 μm-thick film is 300 nm or less, and transmission at 400 nm Polybenzoxazole having a rate of 70% or more.
General formula (1)
Figure 2006143943
(In general formula (1), R is a divalent alicyclic group)
(2) A step of polycondensation reaction of 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) -hexafluoropropane or a derivative thereof with an alicyclic dicarboxylic acid or a derivative thereof in the presence of a condensing agent, A method for producing polybenzoxazole having a repeating unit represented by the general formula (1).
General formula (1)
Figure 2006143943
(In general formula (1), R is a divalent alicyclic group)
(3) Polybenzoxazole obtained by the production method according to (2).
(4) Polybenzoxazole having a repeating unit represented by the following general formula (2).
General formula (2)
Figure 2006143943
(5) (1), (3) and (4) having an intrinsic viscosity of 0.4 dL / g or more when measured at 30 ° C. using an Ostwald viscometer when a 0.5 mass% solution is obtained. The polybenzoxazole according to any one of the above.
(6) The polybenzoxazole according to any one of (1) and (3) to (5), which is soluble in an organic solvent.
(7) A polybenzoxazole film containing the polybenzoxazole according to any one of (1) and (3) to (6).
(8) The polybenzoxazole film as described in (7) whose glass transition temperature is 240 degreeC or more.
(9) The polybenzoxazole film according to (7) or (8), wherein the difference in refractive index between the direction parallel to the polybenzoxazole film (n in ) and the direction perpendicular to the direction (n out ) is 0.015 or less.
(10) The polysorbent according to any one of (7) to (9), wherein the water absorption obtained from a weight increase after immersing a polybenzoxazole film having a thickness of 20 μm in water at 25 ° C. for 24 hours is 1% or less. Benzoxazole film.
(11) The poly according to any one of (7) to (10), wherein a dielectric constant ε (ε = 1.1 × n av 2 , n av represents an average refractive index) at 1 MHz is 2.8 or less. Benzoxazole film.

本発明のポリベンゾオキサゾールは、例えば、フィルム状としたときに、高ガラス転移温度、高透明性、低複屈折、低吸水率、十分な靭性等を有する。特に、これらすべてを併せ持つものとすることができる。本発明のポリベンゾオキサゾールフィルムは、各種電子デバイスにおける電気絶縁膜、液晶ディスプレー用基板、有機ELディスプレー用基板、電子ペーパー用基板、太陽電池用基板、偏光膜用保護膜、フレキシブルフィルム液晶ディスプレー用プラスチック基板等として好ましく用いることができる。
また、ポリベンゾオキサゾールフィルムを多層基板等における電気絶縁膜として利用する場合、金属基板上に絶縁膜を形成するために該ポリベンゾオキサゾールの有機溶媒溶液を塗布後、比較的低温で溶媒を蒸発・乾燥するだけでよく、金属基板/絶縁膜積層体における熱応力低減に有利である。
The polybenzoxazole of the present invention has, for example, a high glass transition temperature, high transparency, low birefringence, low water absorption, sufficient toughness and the like when formed into a film. In particular, it can have all of these. The polybenzoxazole film of the present invention is an electrical insulating film in various electronic devices, a substrate for liquid crystal display, a substrate for organic EL display, a substrate for electronic paper, a substrate for solar cell, a protective film for polarizing film, a plastic for a flexible film liquid crystal display. It can be preferably used as a substrate or the like.
In addition, when a polybenzoxazole film is used as an electrical insulating film in a multilayer substrate or the like, the organic solvent solution of the polybenzoxazole is applied to form an insulating film on a metal substrate, and then the solvent is evaporated at a relatively low temperature. It only needs to be dried, which is advantageous for reducing thermal stress in the metal substrate / insulating film laminate.

以下において、本発明の内容について詳細に説明する。尚、本願明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。   Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail. In the present specification, “to” is used to mean that the numerical values described before and after it are included as a lower limit value and an upper limit value.

まず、本発明の一般式(1)で表される化合物について説明する。
一般式(1)

Figure 2006143943
一般式(1)中、Rは2価の脂環族基であり、Rは、炭素数4〜20であることが好ましい。さらに、環は6〜12員環が好ましく、6員環がより好ましい。また、単環でも多環(縮合環を含む)でもよいが、好ましくは、単環である。具体的には、以下のものが挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではない。 First, the compound represented by General formula (1) of this invention is demonstrated.
General formula (1)
Figure 2006143943
In general formula (1), R is a divalent alicyclic group, and R preferably has 4 to 20 carbon atoms. Further, the ring is preferably a 6-12 membered ring, more preferably a 6 membered ring. Further, it may be monocyclic or polycyclic (including fused ring), but is preferably monocyclic. Specific examples include the following, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2006143943
一般式(1)で表される化合物のうち、より好ましくは、一般式(2)で表される化合物である。
一般式(2)
Figure 2006143943
Figure 2006143943
Of the compounds represented by the general formula (1), the compound represented by the general formula (2) is more preferable.
General formula (2)
Figure 2006143943

一般式(1)で表される化合物は、例えば、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)−ヘキサフルオロプロパンおよびその誘導体とジカルボン酸またはその誘導体を重縮合反応させて得られうる。重縮合反応は好ましくは、重合溶媒中でおよび/または縮合剤の存在下で、より好ましくは、縮合剤の存在下で行う。
2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)−ヘキサフルオロプロパンおよびその誘導体としては、好ましくは下記式(2)で表される2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)−ヘキサフルオロプロパンである。このような2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)−ヘキサフルオロプロパンおよびその誘導体と、脂環式ジカルボン酸を重縮合反応させることにより、上記要求特性を満たす、一般式(1)で表されるポリベンゾオキサゾールが得られる。
式(2)

Figure 2006143943
The compound represented by the general formula (1) is obtained by, for example, polycondensation reaction of 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) -hexafluoropropane and its derivative with dicarboxylic acid or its derivative. sell. The polycondensation reaction is preferably carried out in the polymerization solvent and / or in the presence of a condensing agent, more preferably in the presence of a condensing agent.
2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) -hexafluoropropane and derivatives thereof are preferably 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) represented by the following formula (2): ) -Hexafluoropropane. Such a 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) -hexafluoropropane and its derivative and a cycloaliphatic dicarboxylic acid are subjected to a polycondensation reaction, thereby satisfying the above-mentioned required characteristics. The polybenzoxazole represented by this is obtained.
Formula (2)
Figure 2006143943

本発明で用いる、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)−ヘキサフルオロプロパンおよびその誘導体は、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)−ヘキサフルオロプロパンが好ましい。
さらに本発明では、他のビス(o−アミノフェノール)誘導体を併用してもよい。このような他のビス(o−アミノフェノール)誘導体としては、4,6−ジアミノレゾルシノール、2,5−ジアミノハイドロキノン、3,3’−ジヒドロキシベンジジン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニルエーテル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニルエーテル、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニルスルホン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニルスルホン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニルメタン、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)−プロパン等が好ましい例として挙げられる。またこれらを2種類以上併用することもできる。
他のビス(o−アミノフェノール)誘導体の含量は、他のビス(o−アミノフェノール)誘導体と2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)−ヘキサフルオロプロパンの合計量の30質量%以下であることが好ましい。
2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)−ヘキサフルオロプロパンおよびその誘導体、他のビス(o−アミノフェノール)誘導体は塩酸塩のような塩を使用することもできる。
2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) -hexafluoropropane and derivatives thereof used in the present invention are preferably 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) -hexafluoropropane. .
Furthermore, in the present invention, other bis (o-aminophenol) derivatives may be used in combination. Examples of such other bis (o-aminophenol) derivatives include 4,6-diaminoresorcinol, 2,5-diaminohydroquinone, 3,3′-dihydroxybenzidine, 3,3′-diamino-4,4′-. Dihydroxybiphenyl, 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxybiphenyl ether, 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenyl ether, 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxybiphenyl sulfone 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenylsulfone, 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxybiphenylmethane, 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenylmethane, 2, Preferred examples include 2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) -propane and the like. Two or more of these may be used in combination.
The content of the other bis (o-aminophenol) derivative is 30 masses of the total amount of the other bis (o-aminophenol) derivative and 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) -hexafluoropropane. % Or less is preferable.
2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) -hexafluoropropane and derivatives thereof, and other bis (o-aminophenol) derivatives may be used as salts such as hydrochloride.

本発明で用いる脂環式ジカルボン酸は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、特に限定されないが、好ましくは、炭素原子数4〜20のものである。環状部分は、6〜12員環が好ましく、6員環がより好ましい。また、単環であってもよいし多環(縮合環を含む)であってもよいが、単環が好ましい。
本発明で用いる脂環式ジカルボン酸としては、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、1,1−シクロプロパンジカルボン酸、1,1−シクロブタンジカルボン酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、2,5−ノルボナンジカルボン酸、1,3−アダマンタンジカルボン酸等が好ましい例として挙げられ、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸(式(3))および1,4−シクロヘキサンジカルボン酸(式(4))がより好ましい。
本発明で用いる脂環式ジカルボン酸は単独あるいは2種類以上組み合わせて使用することができる。さらに、本発明で用いる脂環式ジカルボン酸は、ポリベンゾオキサゾールの重合反応性および有機溶媒に対する溶解性の観点から、少なくとも、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸を含有することが好ましい。このときの含有量としては、全脂環式ジカルボン酸量の20%以上が好ましい。
式(3)

Figure 2006143943
式(4)
Figure 2006143943
Although the alicyclic dicarboxylic acid used by this invention is not specifically limited unless it deviates from the meaning of this invention, Preferably, it is a C4-C20 thing. The cyclic portion is preferably a 6-12 membered ring, more preferably a 6 membered ring. Further, it may be a monocycle or a polycycle (including a condensed ring), but a monocycle is preferred.
Examples of the alicyclic dicarboxylic acid used in the present invention include 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,1-cyclopropanedicarboxylic acid, and 1,1-cyclobutane. Preferred examples include dicarboxylic acid, 1,3-cyclopentanedicarboxylic acid, 2,5-norbonanedicarboxylic acid, 1,3-adamantanedicarboxylic acid, and the like. 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid (formula (3)) and 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid (formula (4)) is more preferred.
The alicyclic dicarboxylic acid used in the present invention can be used alone or in combination of two or more. Furthermore, the alicyclic dicarboxylic acid used in the present invention preferably contains at least 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid from the viewpoint of polymerization reactivity of polybenzoxazole and solubility in an organic solvent. The content at this time is preferably 20% or more of the total alicyclic dicarboxylic acid amount.
Formula (3)
Figure 2006143943
Formula (4)
Figure 2006143943

1,3−シクロヘキサンジカルボン酸には式(5)に示すようにトランス体とシス体が存在するが、本発明に係るポリベンゾオキサゾールを重合する場合、特に立体構造の制約はなく、トランス体、シス体どちらも使用可能であり、これらの混合物であってもなんら差し支えない。
式(5)

Figure 2006143943
式(4)の1,4−シクロヘキサンジカルボン酸には式(6)に示すようにトランス体とシス体が存在するが、本発明に係るポリベンゾオキサゾールを重合する場合、特に立体構造の制約はなく、トランス体、シス体どちらも使用可能であり、これらの混合物であってもなんら差し支えない。
式(6)
Figure 2006143943
In 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, a trans isomer and a cis isomer exist as shown in Formula (5), but when the polybenzoxazole according to the present invention is polymerized, there is no particular restriction on the three-dimensional structure, Both cis isomers can be used, and a mixture of these can be used.
Formula (5)
Figure 2006143943
The 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid of the formula (4) has a trans isomer and a cis isomer as shown in the formula (6). However, when the polybenzoxazole according to the present invention is polymerized, the steric structure is particularly limited. In addition, both a trans isomer and a cis isomer can be used, and a mixture thereof may be used.
Formula (6)
Figure 2006143943

脂環式ジカルボン酸に加えて、他のジカルボン酸を併用してもよい。この場合のジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、2,5−ジメチルテレフタル酸、2,3−ピリジンジカルボン酸、2,4−ピリジンジカルボン酸、2,6−ピリジンジカルボン酸、2,6−ピリジンジカルボン酸、3,4−ピリジンジカルボン酸、3,5−ピリジンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸、2,2’−ビフェニルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルメタンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルスルホンジカルボン酸、1,2−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,3−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、1,3−アダマンタンジカルボン酸、1,8−アントラセンジカルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸等が例としてあげられる。またこれらを2種類以上併用することもできる。これらのジカルボン酸は、脂環式ジカルボン酸量に対し0〜30質量%であることが好ましい。   In addition to the alicyclic dicarboxylic acid, another dicarboxylic acid may be used in combination. Examples of dicarboxylic acids in this case include terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, 2,5-dimethylterephthalic acid, 2,3-pyridinedicarboxylic acid, 2,4-pyridinedicarboxylic acid, 2,6-pyridinedicarboxylic acid, 2 , 6-pyridinedicarboxylic acid, 3,4-pyridinedicarboxylic acid, 3,5-pyridinedicarboxylic acid, 4,4′-biphenyldicarboxylic acid, 2,2′-biphenyldicarboxylic acid, 4,4′-diphenylether dicarboxylic acid, 4,4′-diphenylmethanedicarboxylic acid, 4,4′-diphenylsulfonedicarboxylic acid, 1,2-naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 1,5-naphthalenedicarboxylic acid, 2,3-naphthalenedicarboxylic acid 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 2,7-naphthalenedicarboxylic acid, 1 3-adamantane dicarboxylic acid, 1,8-anthracene dicarboxylic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, peric acid, azelaic acid, sebacic acid, maleic acid, fumaric acid, 1,2 Examples include cyclohexanedicarboxylic acid. Two or more of these may be used in combination. These dicarboxylic acids are preferably 0 to 30% by mass based on the amount of the alicyclic dicarboxylic acid.

一般式(1)で表されるポリベンゾオキサゾールは、より具体的には、以下の方法により得られる。すなわち、脂環式ジカルボン酸成分総量と等モル量の2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)−ヘキサフルオロプロパンを反応容器中に入れ、重合溶媒および/または縮合剤を加える。撹拌機で撹拌しながら窒素雰囲気中、100℃から10℃ずつ最終温度まで段階的に昇温(各温度で10分間保持)し、最後に200〜230℃で10分〜4時間保持する。室温まで冷却後、水中に沈殿させ、洗浄水が中性になるまで大量の水で洗浄後、さらにメタノールで洗浄し、最後に100℃で真空乾燥して、ポリベンゾオキサゾールの白色沈殿を得る。   More specifically, the polybenzoxazole represented by the general formula (1) is obtained by the following method. That is, 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) -hexafluoropropane in an equimolar amount with the total amount of the alicyclic dicarboxylic acid component is placed in a reaction vessel, and a polymerization solvent and / or a condensing agent is added. While stirring with a stirrer, in a nitrogen atmosphere, the temperature is raised stepwise from 100 ° C. to 10 ° C. to the final temperature (held at each temperature for 10 minutes), and finally held at 200 to 230 ° C. for 10 minutes to 4 hours. After cooling to room temperature, the mixture is precipitated in water, washed with a large amount of water until the washing water becomes neutral, further washed with methanol, and finally dried under vacuum at 100 ° C. to obtain a white precipitate of polybenzoxazole.

重合時のモノマー濃度は5〜30質量%、好ましくは10〜20質量%である。モノマー濃度を5質量%以上とすることにより、ポリベンゾオキサゾールの重合度をより好ましいレベルに保つことができ、30質量%以下とすることにより、モノマーがより十分に溶解し、より均一な溶液が得られる。  The monomer concentration at the time of polymerization is 5 to 30% by mass, preferably 10 to 20% by mass. By setting the monomer concentration to 5% by mass or more, the degree of polymerization of polybenzoxazole can be maintained at a more preferable level. By setting the monomer concentration to 30% by mass or less, the monomer is more fully dissolved and a more uniform solution is obtained. can get.

本発明で採用する重合溶媒および縮合剤については、特に制限がなく、例えば、米国特許4,931,532号に記載のように塩素化炭化水素溶媒に、五酸化ニ燐、オキシ塩化燐、五塩化燐、トリフルオロ酢酸無水物−ピリジン、塩化チオニルおよびトリメチルシリルホスフェート等の縮合剤を添加してもよい。また、高分子学会編 新高分子実験学第3巻 高分子の合成・反応(2)p178−179(1996 共立出版)に記載のポリ燐酸または五酸化燐−メタンスルホン酸のように縮合剤と重合溶媒を兼ねたものがより好ましい。   The polymerization solvent and the condensing agent employed in the present invention are not particularly limited. For example, as described in US Pat. No. 4,931,532, a chlorinated hydrocarbon solvent may contain niline pentoxide, phosphorus oxychloride, five Condensing agents such as phosphorus chloride, trifluoroacetic anhydride-pyridine, thionyl chloride and trimethylsilyl phosphate may be added. In addition, polymerization and polymerization with a condensing agent such as polyphosphoric acid or phosphorous pentoxide-methanesulfonic acid described in Polymer Science Society, New Polymer Experimental Studies, Vol. 3, Synthesis and Reaction of Polymers (2) p178-179 (1996) What used also as a solvent is more preferable.

脂環式ジカルボン酸を使用する該重合反応は、急激に昇温せず、上記のように徐々に昇温して行うことが好ましい(例えば、5〜10℃ずつ段階的に昇温し各温度で60分間保持する)。徐々に昇温することにより、脂環構造の一部が分解して最終的に得られるポリベンゾオキサゾールが着色してしまうのをより効果的に抑止し、さらに重合度をより好ましいレベルのものとすることができる。
また、最終重合温度は好ましくは180〜240℃、より好ましくは200〜240℃まで昇温する。最終重合温度で5分〜5時間より好ましくは10分〜4時間保持して重合反応を行うことにより、重合度をより十分なものとすることができる。
The polymerization reaction using the alicyclic dicarboxylic acid is preferably carried out by gradually raising the temperature as described above without increasing the temperature rapidly (for example, by increasing the temperature stepwise by 5 to 10 ° C. at each temperature). Hold for 60 minutes). By gradually raising the temperature, it is possible to more effectively prevent the polybenzoxazole obtained by the partial decomposition of the alicyclic structure from being colored, and to further increase the degree of polymerization. can do.
The final polymerization temperature is preferably 180 to 240 ° C, more preferably 200 to 240 ° C. By carrying out the polymerization reaction while maintaining at the final polymerization temperature for 5 minutes to 5 hours, more preferably for 10 minutes to 4 hours, the degree of polymerization can be made more sufficient.

脂環式ジカルボン酸を使用する本発明のポリベンゾオキサゾールの製造方法は、高温熱環化工程を必要としないため、得られるポリベンゾオキサゾールフィルムが着色する心配がないため好ましい。また、前駆体を経由せずに合成されるため、例えば、煩雑なジカルボン酸の塩素化工程等を含まず、前駆体重合の際に用いる試薬や、痕跡量でも残留すると電子デバイスに好ましくない化合物を一切使用する必要がないという利点を併せ持つ。さらに、本発明のポリベンゾオキサゾールの製造方法は、ポリベンゾオキサゾール前駆体重合の際しばしば添加される高分子溶解促進剤(例えば、リチウムブロマイドやリチウムクロライド等の金属塩類等)を使用する必要がない。これらの金属塩類はポリベンゾオキサゾールフィルム中に金属イオンが痕跡量でも残留すると、電子デバイスとしての信頼性を著しく低下させるため、本発明の製造方法はかかる観点からも好ましい。  Since the polybenzoxazole production method of the present invention using an alicyclic dicarboxylic acid does not require a high-temperature thermal cyclization step, there is no fear of coloring the resulting polybenzoxazole film, which is preferable. In addition, since it is synthesized without going through the precursor, for example, it does not include a complicated chlorination step of dicarboxylic acid, etc., and it is a compound that is not preferable for an electronic device if it remains even in a trace amount as a reagent used in precursor polymerization Has the advantage of not requiring any use. Furthermore, the polybenzoxazole production method of the present invention does not require the use of polymer dissolution accelerators (for example, metal salts such as lithium bromide and lithium chloride) that are often added during polymerization of the polybenzoxazole precursor. . When these metal salts remain in the polybenzoxazole film even if there are trace amounts of metal ions, the reliability as an electronic device is remarkably lowered. Therefore, the production method of the present invention is preferable from this viewpoint.

本発明に係るポリベンゾオキサゾールを有機溶媒に溶解させ、均一・透明で貯蔵安定性の高い溶液を得ることができる。さらに、この溶液をシリコン、銅、ガラス等の基板上に流延し、温風乾燥器中、例えば、50〜150℃範囲で10分〜10時間乾燥する。乾燥したものを好ましくは150〜300℃、より好ましくは180℃〜250℃で熱処理することにより、透明で強靭なポリベンゾオキサゾールフィルムが得られる。300℃以下で熱処理することにより、ポリベンゾオキサゾール(ポリベンゾオキサゾールフィルム)が着色してしまうのをより効果的に防止できる。また、着色を抑制するためには、熱処理は真空中または窒素等の不活性ガス雰囲気中で行うことが望ましいが、あまり高温にしないかぎり空気中で行ってもよい。   The polybenzoxazole according to the present invention can be dissolved in an organic solvent to obtain a uniform, transparent and highly storage-stable solution. Furthermore, this solution is cast on a substrate of silicon, copper, glass or the like and dried in a hot air dryer, for example, in the range of 50 to 150 ° C. for 10 minutes to 10 hours. The dried one is preferably heat-treated at 150 to 300 ° C., more preferably 180 to 250 ° C., to obtain a transparent and tough polybenzoxazole film. By heat-processing at 300 degrees C or less, it can prevent more effectively that polybenzoxazole (polybenzoxazole film) will color. In order to suppress coloring, the heat treatment is desirably performed in a vacuum or in an inert gas atmosphere such as nitrogen, but may be performed in air unless the temperature is too high.

ポリベンゾオキサゾール溶液を得る際に用いる有機溶媒としては特に限定されないが、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、ジメチルスルホオキシド、γ−ブチロラクトン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,2−ジメトキシエタン−ビス(2−メトキシエチル)エーテル、テロラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ピコリン、ピリジン、アセトン、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等の非プロトン性溶媒および、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、o−クロロフェノール、m−クロロフェノール、p−クロロフェノール、メタノール、エタノール、2−プロパノール等のプロトン性溶媒が使用可能であり、非プロトン性溶媒が好ましく、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクトン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、テロラヒドロフラン、ジクロロメタンがより好ましい。またこれらの溶媒は単独でも、2種類以上混合して用いてもよい。   Although it does not specifically limit as an organic solvent used when obtaining a polybenzoxazole solution, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylformamide, hexamethylphospho Luamide, dimethylsulfoxide, γ-butyrolactone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,2-dimethoxyethane-bis (2-methoxyethyl) ether, terahydrofuran, 1,4-dioxane, picoline , Pyridine, acetone, toluene, xylene, dichloromethane, chloroform, 1,2-dichloroethane and the like, and phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, o-chlorophenol, m-chlorophenol, p-chlorophenol, Protic solvents such as ethanol, ethanol, 2-propanol can be used, and aprotic solvents are preferable, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, γ-butyrolactone 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, terahydrofuran and dichloromethane are more preferred. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

本発明でいうガラス転移温度(Tg)とは、動的粘弾性測定により、周波数0.1Hz、昇温速度5℃/分における損失ピークから求められたものをいう。
本発明のポリベンゾオキサゾールのガラス転移温度は、240℃以上であることが好ましく、250℃以上であることがより好ましい。
本発明のポリベンゾオキサゾールは、脂環構造を有するため、これを含まない全芳香族ポリベンゾオキサゾールに比べると長期熱安定性は劣るが、フレキシブルフィルム液晶ディスプレーや多層基板等の作製時に要求される短期耐熱性は充分高く、上記産業分野への応用には全く問題がない。
The glass transition temperature (Tg) as used in the field of this invention means what was calculated | required from the loss peak in frequency 0.1Hz and the temperature increase rate of 5 degree-C / min by dynamic viscoelasticity measurement.
The glass transition temperature of the polybenzoxazole of the present invention is preferably 240 ° C. or higher, and more preferably 250 ° C. or higher.
Since the polybenzoxazole of the present invention has an alicyclic structure, its long-term thermal stability is inferior to that of a wholly aromatic polybenzoxazole that does not contain it, but is required for the production of flexible film liquid crystal displays, multilayer substrates, etc. Short-term heat resistance is sufficiently high, and there is no problem in application to the industrial field.

本発明における、ポリベンゾオキサゾールの固有粘度とは、0.5質量%のポリベンゾオキサゾール溶液を、オストワルド粘度計を用いて30℃で測定したときの固有粘度をいう。
本発明に係るポリベンゾオキサゾールの固有粘度は0.4dL/g以上であることが好ましく、0.5dL/g以上であることがより好ましい。0.4dL/g以上とすることにより、ポリベンゾオキサゾールフィルムの靭性が急激に低下して、フレキシブルフィルム液晶ディスプレーへの適用が困難になることをより効果的に防止できる。
In the present invention, the intrinsic viscosity of polybenzoxazole refers to an intrinsic viscosity when a 0.5 mass% polybenzoxazole solution is measured at 30 ° C. using an Ostwald viscometer.
The intrinsic viscosity of the polybenzoxazole according to the present invention is preferably 0.4 dL / g or more, and more preferably 0.5 dL / g or more. By setting it as 0.4 dL / g or more, it can prevent more effectively that the toughness of a polybenzoxazole film falls rapidly and it becomes difficult to apply to a flexible film liquid crystal display.

本発明におけるカットオフ波長とは、分光光度計により200nmから900nmの可視・紫外線透過率を測定し、透過率が0.5%以下となる波長をいう。
本発明のポリベンゾオキサゾール(ポリベンゾオキサゾールフィルム)のカットオフ波長は、320nmより短波長であることが好ましく、300nmより短波長であることがより好ましい。このようなポリベンゾオキサゾール(ポリベンゾオキサゾールフィルム)は、フレキシブルフィルム液晶ディスプレー用基板に適用する場合に特に好ましい。
また、本発明のポリベンゾオキサゾール(ポリベンゾオキサゾールフィルム)は、400nmでの透過率が70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましい。
The cut-off wavelength in the present invention means a wavelength at which the visible / ultraviolet transmittance from 200 nm to 900 nm is measured with a spectrophotometer and the transmittance is 0.5% or less.
The cut-off wavelength of the polybenzoxazole (polybenzoxazole film) of the present invention is preferably shorter than 320 nm, and more preferably shorter than 300 nm. Such polybenzoxazole (polybenzoxazole film) is particularly preferable when applied to a flexible film liquid crystal display substrate.
The polybenzoxazole (polybenzoxazole film) of the present invention preferably has a transmittance at 400 nm of 70% or more, more preferably 80% or more.

本発明におけるポリベンゾオキサゾールフィルムの複屈折とは、ポリベンゾオキサゾールフィルムに平行な方向(nin)と垂直な方向(nout)の屈折率をアッベ屈折計(ナトリウムランプ使用、波長589nm)で測定し、これらの屈折率の差から求められた値(Δn=nin−nout)をいう。
また、複屈折はできるだけ低い方が好ましい傾向にあるが、例えば、0.015以下(より好ましくは0.010以下、さらに好ましくは0.005以下)とすると、液晶ディスプレー用基板等により好適に用いられる。
In the present invention, the birefringence of the polybenzoxazole film is measured by an Abbe refractometer (using a sodium lamp, wavelength 589 nm) in the direction parallel to the polybenzoxazole film (n in ) and perpendicular to the direction (n out ). And a value (Δn = n in −n out ) obtained from the difference between these refractive indexes.
The birefringence tends to be preferably as low as possible. For example, when it is 0.015 or less (more preferably 0.010 or less, more preferably 0.005 or less), it is suitably used for a liquid crystal display substrate or the like. It is done.

本発明におけるポリベンゾオキサゾールフィルムの吸水率とは、50℃で24時間真空乾燥したポリベンゾオキサゾールフィルム(フィルム厚:20μm)を25℃の水に24時間浸漬した後、余分の水分を拭き取り、重量増加分から求められる吸水率(%)をいう。
本発明におけるポリベンゾオキサゾールフィルムの吸水率は、低い方が好ましい傾向にあるが、例えば、1%以下(より好ましくは、0.5%以下)とすると、液晶ディスプレー用基板等により好適に用いられる。
The water absorption rate of the polybenzoxazole film in the present invention means that after a polybenzoxazole film (film thickness: 20 μm) vacuum-dried at 50 ° C. for 24 hours is immersed in water at 25 ° C. for 24 hours, excess moisture is wiped off and weight The water absorption rate (%) calculated from the increase.
The water absorption rate of the polybenzoxazole film in the present invention tends to be low, but for example, when it is 1% or less (more preferably 0.5% or less), it is suitably used for a liquid crystal display substrate or the like. .

本発明におけるポリベンゾオキサゾールフィルムの線熱膨張係数(CTE)とは、熱機械分析により、荷重0.5g/厚さ1μm、昇温速度5℃/分における試験片の伸びより、100〜200℃の範囲での平均値として求められた線熱膨張係数をいう。本発明のおけるポリベンゾオキサゾールフィルムの線熱膨張係数は、好ましくは80ppm/K以下、より好ましくは70ppm/K以下である。  The linear thermal expansion coefficient (CTE) of the polybenzoxazole film in the present invention is 100 to 200 ° C. from the elongation of the test piece at a load of 0.5 g / thickness of 1 μm and a heating rate of 5 ° C./min. The linear thermal expansion coefficient obtained as an average value in the range of. The linear thermal expansion coefficient of the polybenzoxazole film in the present invention is preferably 80 ppm / K or less, more preferably 70 ppm / K or less.

本発明におけるポリベンゾオキサゾールフィルムの誘電率とは、下記平均屈折率nav
av=(2nin+nout)/3
に基づいて算出される、1MHzにおける誘電率(ε=1.1×nav 2)をいう。
本発明におけるポリベンゾオキサゾールフィルムの誘電率は、好ましくは3.0以下、より好ましくは2.7以下である。
The dielectric constant of the polybenzoxazole film in the present invention is the following average refractive index n av
n av = (2n in + n out ) / 3
Is a dielectric constant (ε = 1.1 × n av 2 ) at 1 MHz calculated based on
The dielectric constant of the polybenzoxazole film in the present invention is preferably 3.0 or less, more preferably 2.7 or less.

また、本発明におけるポリベンゾオキサゾールフィルムの破断伸び(%)とは、試験片(3mm×30mm)について引張り試験(延伸速度:8mm/分)を実施し、試験片が破断した時の伸び率から求められる伸び(%)をいう。本発明におけるポリベンゾオキサゾールフィルムの破断伸び(%)は、できるだけ高い方が好ましいが、好ましくは10%以上、より好ましくは20%以上である。
本発明における5%重量減少温度とは、昇温速度10℃/minにおいて、窒素中(Td5N2)または、空気中(Td5 Air)で重量が5%減少する温度をいう。本発明における、Td5 N2は、できるだけ高い方が好ましいが、好ましくは450℃以上、より好ましくは470℃以上である。本発明における、Td5 Airは、できるだけ高い方が好ましいが、好ましくは350℃以上、より好ましくは380℃以上である。
Further, the elongation at break (%) of the polybenzoxazole film in the present invention is based on the elongation at the time when the test piece (3 mm × 30 mm) was subjected to a tensile test (stretching speed: 8 mm / min) and the test piece was broken. The required elongation (%). The breaking elongation (%) of the polybenzoxazole film in the present invention is preferably as high as possible, but is preferably 10% or more, more preferably 20% or more.
The 5% weight reduction temperature in the present invention refers to a temperature at which the weight is reduced by 5% in nitrogen (T d5N2 ) or air (T d5 Air ) at a heating rate of 10 ° C./min. In the present invention, T d5 N2 is preferably as high as possible, but is preferably 450 ° C. or higher, more preferably 470 ° C. or higher. In the present invention, T d5 Air is preferably as high as possible, but is preferably 350 ° C. or higher, more preferably 380 ° C. or higher.

本発明のポリベンゾールは、フィルム状にして用いることができる。該本発明のポリベンゾオキサゾールフィルム中には、必要に応じて、酸化安定剤、末端封止剤、フィラー、シランカップリング剤、感光剤、光重合開始剤および増感剤等の添加物が混合されていても差し支えない。   The polybenzol of the present invention can be used in the form of a film. In the polybenzoxazole film of the present invention, additives such as an oxidation stabilizer, a terminal blocking agent, a filler, a silane coupling agent, a photosensitizer, a photopolymerization initiator, and a sensitizer are mixed as necessary. It can be done.

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。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the specific examples shown below.

<固有粘度>
0.5質量%のポリベンゾオキサゾール溶液について、オストワルド粘度計を用い温度30℃における固有粘度を測定した。
<ガラス転移温度>
動的粘弾性測定により、周波数0.1Hz、昇温速度5℃/分における損失ピークから求めた。
<線熱膨張係数>
熱機械分析により、荷重0.5g/厚さ1μm、昇温速度5℃/分における試験片(5mm×20mm)の伸びについて、線熱膨張係数(100〜200℃の範囲の平均値)を求めた。
<カットオフ波長(透明性)>
分光光度計により200nmから900nmの可視・紫外線透過率を測定した。透過率が0.5%以下となる波長(カットオフ波長)を透明性の指標とした。カットオフ波長が短い程、透明性が良好であることを意味する。
<波長400nmにおける透過率%(透明性)>
分光光度計により、波長400nmにおける透過率を測定し、フィルム厚20μmの値を算出した。
<複屈折>
ポリベンゾオキサゾールフィルムに平行な方向(nin)と垂直な方向(nout)の屈折率をアッベ屈折計(ナトリウムランプ使用、波長589nm)で測定し、これらの屈折率の差から複屈折(Δn=nin−nout)を求めた。
<誘電率>
ポリベンゾオキサゾールフィルムの平均屈折率nav=(2nin+nout)/3に基づいて、次式により1MHzにおける誘電率(ε)を算出した(ε=1.1×nav 2)。
<弾性率、破断伸び>
ポリベンゾオキサゾールフィルムの試験片(3mm×30mm)について引張り試験(延伸速度:8mm/分)を実施し、応力−歪曲線の初期の勾配から弾性率を、フィルムが破断した時の伸び率から破断伸び(%)を求めた。
<吸水率>
50℃で24時間真空乾燥したポリベンゾオキサゾールフィルム(厚さ:20〜30μm)を25℃の水に24時間浸漬した後、余分の水分を拭き取り、重量増加分から吸水率(%)を求めた。
<5%重量減少温度>
昇温速度10℃/minにおいて、窒素中(Td5 N2)または、空気中(Td5 Air)で重量が5%減少する温度を測定した。
<Intrinsic viscosity>
About 0.5 mass% polybenzoxazole solution, the intrinsic viscosity in 30 degreeC temperature was measured using the Ostwald viscometer.
<Glass transition temperature>
The dynamic viscoelasticity was measured from the loss peak at a frequency of 0.1 Hz and a heating rate of 5 ° C./min.
<Linear thermal expansion coefficient>
By thermomechanical analysis, the linear thermal expansion coefficient (average value in the range of 100 to 200 ° C.) is obtained for the elongation of the test piece (5 mm × 20 mm) at a load of 0.5 g / thickness of 1 μm and a heating rate of 5 ° C./min. It was.
<Cutoff wavelength (transparency)>
Visible / ultraviolet transmittance from 200 nm to 900 nm was measured with a spectrophotometer. The wavelength (cutoff wavelength) at which the transmittance was 0.5% or less was used as an index of transparency. The shorter the cutoff wavelength, the better the transparency.
<Transmittance% at a wavelength of 400 nm (transparency)>
The transmittance at a wavelength of 400 nm was measured with a spectrophotometer, and the value of a film thickness of 20 μm was calculated.
<Birefringence>
The refractive index in the direction parallel to the polybenzoxazole film (n in ) and the direction perpendicular to the (n out ) is measured with an Abbe refractometer (using a sodium lamp, wavelength 589 nm), and birefringence (Δn = N in −n out ).
<Dielectric constant>
Based on the average refractive index n av = (2n in + n out ) / 3 of the polybenzoxazole film, the dielectric constant (ε) at 1 MHz was calculated by the following formula (ε = 1.1 × n av 2 ).
<Elastic modulus, elongation at break>
A tensile test (stretching speed: 8 mm / min) was performed on a polybenzoxazole film test piece (3 mm × 30 mm), and the elastic modulus was determined from the initial gradient of the stress-strain curve, and the elongation was determined from the elongation at the time the film was broken. Elongation (%) was determined.
<Water absorption rate>
A polybenzoxazole film (thickness: 20 to 30 μm) vacuum-dried at 50 ° C. for 24 hours was immersed in water at 25 ° C. for 24 hours, and then excess water was wiped off, and the water absorption (%) was determined from the weight increase.
<5% weight loss temperature>
The temperature at which the weight decreased by 5% in nitrogen (T d5 N2 ) or in air (T d5 Air ) was measured at a heating rate of 10 ° C./min.

(実施例1)
攪拌機付密閉反応容器中に1,3−シクロヘキサンジカルボン酸(シス、トランス混合物)10mmolおよび2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)−ヘキサフルオロプロパン10mmolを入れ、モノマー濃度が10質量%になるようにポリ燐酸を加えた。撹拌機で撹拌しながら窒素気流中、オイルバスにて100℃から10℃ずつ段階的に昇温(各温度で10分間保持)し、最後に200℃で1時間保持した。反応終了後室温まで冷却し、水中に沈殿させ、洗浄水が中性になるまで大量の水で洗浄した。さらにメタノールで洗浄し、最後に100℃で真空乾燥して、ポリベンゾオキサゾールの白色沈殿を得た。
N−メチル−2−ピロリドン中、30℃で測定した、ポリベンゾオキサゾールの固有粘度は0.501dL/gであり、高重合体であることが認められた。また、様々な溶媒(N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、m−クレゾール、ヘキサメチルホスホルアミド等)に高い溶解性を示した。次にこのポリベンゾオキサゾールをN−メチル−2−ピロリドンに溶解(10質量%)した。この溶液は均一・透明であり、室温で一ヶ月間放置しても沈澱、ゲル化は全く起こらず、極めて高い溶液貯蔵安定性を示した。この溶液をガラス基板上に流延し、100℃で1時間乾燥後、さらに真空中230℃で1時間熱処理し、透明で可撓性のポリベンゾオキサゾールフィルムを得た。180°折り曲げ試験によりこのフィルムは破断することなく、靭性が見られた。フィルム物性はガラス転移温度244℃、カットオフ波長(Cut Off)290nm、破断伸び10.0%、複屈折Δn=0.0047、線熱膨張係数(CTE)53.4ppm/K、5%重量減少温度(昇温速度10℃/min)は、窒素中(Td52)で482℃、空気中(Td5 Air)で404℃、誘電率は2.61、吸水率0.14%であり、要求特性を全て満足するポリベンゾオキサゾールが得られた(表1)。このポリベンゾオキサゾールフィルムの赤外線吸収スペクトルを図1に示す。
Example 1
In a closed reaction vessel equipped with a stirrer, 10 mmol of 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid (cis, trans mixture) and 10 mmol of 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) -hexafluoropropane were added, and the monomer concentration was 10 mass. % Polyphosphoric acid was added. While stirring with a stirrer, the temperature was raised stepwise from 100 ° C. to 10 ° C. in an oil bath (held at each temperature for 10 minutes), and finally held at 200 ° C. for 1 hour. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to room temperature, precipitated in water, and washed with a large amount of water until the washing water became neutral. Furthermore, it wash | cleaned with methanol and finally it vacuum-dried at 100 degreeC, and obtained the white precipitation of polybenzoxazole.
The intrinsic viscosity of polybenzoxazole measured in N-methyl-2-pyrrolidone at 30 ° C. was 0.501 dL / g, which was confirmed to be a high polymer. Moreover, it showed high solubility in various solvents (N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, tetrahydrofuran, m-cresol, hexamethylphosphoramide, etc.). Next, this polybenzoxazole was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (10% by mass). This solution was uniform and transparent, and did not precipitate or gel at all even when allowed to stand at room temperature for one month, and showed extremely high solution storage stability. This solution was cast on a glass substrate, dried at 100 ° C. for 1 hour, and further heat-treated in vacuum at 230 ° C. for 1 hour to obtain a transparent and flexible polybenzoxazole film. According to the 180 ° bending test, the film showed toughness without breaking. Film properties are glass transition temperature 244 ° C., cut-off wavelength (Cut Off) 290 nm, elongation at break 10.0%, birefringence Δn = 0.007, coefficient of linear thermal expansion (CTE) 53.4 ppm / K, 5% weight reduction The temperature (temperature increase rate 10 ° C./min) is 482 ° C. in nitrogen (T d5 N 2 ), 404 ° C. in air (T d5 Air), the dielectric constant is 2.61, and the water absorption rate is 0.14%. A polybenzoxazole satisfying all the required properties was obtained (Table 1). The infrared absorption spectrum of this polybenzoxazole film is shown in FIG.

Figure 2006143943
Figure 2006143943

(実施例2)
脂環式ジカルボン酸として1,4−シクロヘキサンジカルボン酸(シス、トランス混合物)を用いた以外は、実施例1に記載の方法と同様にポリベンゾオキサゾールを重合し、フィルムを作製して物性評価を行った。表1に物性値を示す。180°折り曲げ試験によりこのフィルムは破断することなく、靭性が見られた。1,3−シクロヘキサンジカルボン酸を用いなかったため、限られた溶媒(m−クレゾール、ヘキサメチルホスホルアミド等)にしか溶解性を示さなかったが、実施例1と同様に要求特性をほぼ満足するポリベンゾオキサゾール(ポリベンゾオキサゾールフィルム)が得られた。
(Example 2)
Except that 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid (cis, trans mixture) was used as the alicyclic dicarboxylic acid, polybenzoxazole was polymerized in the same manner as described in Example 1, and a film was prepared to evaluate the physical properties. went. Table 1 shows physical property values. According to the 180 ° bending test, the film showed toughness without breaking. Since 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid was not used, it exhibited solubility only in limited solvents (m-cresol, hexamethylphosphoramide, etc.), but almost satisfied the required characteristics as in Example 1. Polybenzoxazole (polybenzoxazole film) was obtained.

(実施例3)
脂環式ジカルボン酸としてトランス−1,4−シクロヘキサンジカルボン酸を用いた以外は、実施例1に記載の方法と同様にポリベンゾオキサゾールを重合し、フィルムを作製して、物性評価を行った。表1に物性値を示す。180°折り曲げ試験によりこのフィルムは破断することなく、靭性が見られた。1,3−シクロヘキサンジカルボン酸を用いなかったため、限られた溶媒(m−クレゾール、ヘキサメチルホスホルアミド等)にしか溶解性を示さなかったが、実施例1と同様に要求特性をほぼ満足するポリベンゾオキサゾール(ポリベンゾオキサゾールフィルム)が得られた。
(Example 3)
Except that trans-1,4-cyclohexanedicarboxylic acid was used as the alicyclic dicarboxylic acid, polybenzoxazole was polymerized in the same manner as in the method described in Example 1 to produce a film, and physical properties were evaluated. Table 1 shows physical property values. According to the 180 ° bending test, the film showed toughness without breaking. Since 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid was not used, it exhibited solubility only in limited solvents (m-cresol, hexamethylphosphoramide, etc.), but almost satisfied the required characteristics as in Example 1. Polybenzoxazole (polybenzoxazole film) was obtained.

(実施例4)
実施例1の方法に準じて、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸(シス、トランス混合物)7.5mmol、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸(シス、トランス混合物)2.5mmolと2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)−ヘキサフルオロプロパン10mmolよりポリベンゾオキサゾール共重合体を合成した。また実施例1と同様にポリベンゾオキサゾールフィルムを作製して、物性評価を行った。表1に物性値を示す。180°折り曲げ試験によりこのフィルムは破断することなく、靭性が見られた。1,3−シクロヘキサンジカルボン酸を用いたため、実施例1に記載のポリベンゾオキサゾール(ポリベンゾオキサゾールフィルム)と同様の有機溶媒に可溶であった。また実施例1と同様に要求特性を全て満足した。
(実施例5)
実施例1の方法に準じて、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸(シス、トランス混合物)5mmol、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸(シス、トランス混合物)5mmolと2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)−ヘキサフルオロプロパン10mmolよりポリベンゾオキサゾール共重合体を合成した。また実施例1と同様にポリベンゾオキサゾールフィルムを作製して、物性評価を行った。表1に物性値を示す。180°折り曲げ試験によりこのフィルムは破断することなく、靭性が見られた。1,3−シクロヘキサンジカルボン酸を用いたため、実施例1に記載のポリベンゾオキサゾール(ポリベンゾオキサゾールフィルム)と同様の有機溶媒に可溶であった。また実施例1と同様に要求特性を全て満足した。
(実施例6)
実施例1の方法に準じて、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸(シス、トランス混合物)2.5mmol、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸(シス、トランス混合物)7.5mmolと2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)−ヘキサフルオロプロパン10mmolよりポリベンゾオキサゾール共重合体を合成した。また実施例1と同様にポリベンゾオキサゾールフィルムを作製して、物性評価を行った。表1に物性値を示す。180°折り曲げ試験によりこのフィルムは破断することなく、靭性が見られた。1,3−シクロヘキサンジカルボン酸を用いたため、実施例1に記載のポリベンゾオキサゾール(ポリベンゾオキサゾールフィルム)と同様の有機溶媒に可溶であった。また実施例1と同様に要求特性を全て満足した。
Example 4
According to the method of Example 1, 7.5 mmol of 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid (cis, trans mixture), 2.5 mmol of 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid (cis, trans mixture) and 2,2-bis (3 A polybenzoxazole copolymer was synthesized from 10 mmol of -amino-4-hydroxyphenyl) -hexafluoropropane. Moreover, the polybenzoxazole film was produced similarly to Example 1, and physical property evaluation was performed. Table 1 shows physical property values. According to the 180 ° bending test, the film showed toughness without breaking. Since 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid was used, it was soluble in the same organic solvent as the polybenzoxazole (polybenzoxazole film) described in Example 1. Further, as in Example 1, all required characteristics were satisfied.
(Example 5)
According to the method of Example 1, 5 mmol of 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid (cis, trans mixture), 5 mmol of 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid (cis, trans mixture) and 2,2-bis (3-amino-4) A polybenzoxazole copolymer was synthesized from 10 mmol of -hydroxyphenyl) -hexafluoropropane. Moreover, the polybenzoxazole film was produced similarly to Example 1, and physical property evaluation was performed. Table 1 shows physical property values. According to the 180 ° bending test, the film showed toughness without breaking. Since 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid was used, it was soluble in the same organic solvent as the polybenzoxazole (polybenzoxazole film) described in Example 1. Further, as in Example 1, all required characteristics were satisfied.
(Example 6)
According to the method of Example 1, 2.5 mmol of 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid (cis, trans mixture), 7.5 mmol of 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid (cis, trans mixture) and 2,2-bis (3 A polybenzoxazole copolymer was synthesized from 10 mmol of -amino-4-hydroxyphenyl) -hexafluoropropane. Moreover, the polybenzoxazole film was produced similarly to Example 1, and physical property evaluation was performed. Table 1 shows physical property values. According to the 180 ° bending test, the film showed toughness without breaking. Since 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid was used, it was soluble in the same organic solvent as the polybenzoxazole (polybenzoxazole film) described in Example 1. Further, as in Example 1, all required characteristics were satisfied.

(比較例1)
脂環式ジカルボン酸に代えてテレフタル酸を用いた以外は、実施例1に記載の方法と同様にポリベンゾオキサゾールを重合し、フィルムを作製して物性評価を行った。表1に物性値を示す。1,3−シクロヘキサンジカルボン酸を用いなかったため、プロトン性のm−クレゾールやヘキサメチルホスホルアミド以外、有機溶媒に殆ど溶解性を示さず、またフィルムの透明性も不十分であった。
(比較例2)
脂環式ジカルボン酸に代えてイソフタル酸を用いた以外は、実施例1に記載の方法と同様にポリベンゾオキサゾールを重合、フィルムを作製して物性評価を行った。表1に物性値を示す。1,3−シクロヘキサンジカルボン酸を用いなかったため、プロトン性のm−クレゾールやヘキサメチルホスホルアミド以外、有機溶媒に殆ど溶解性を示さず、またフィルムの透明性も不十分であった。
(比較例3)
攪拌機付密閉反応容器中に2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)−ヘキサフルオロプロパン5mmolを入れ、セプタムキャップで密閉した。シリンジにてN−メチル−2−ピロリドン22mLを加えてモノマーを溶解し、さらにピリジン3mLを加えた。この溶液にトリメチルシリルクロリド3.2ml(25mmol)をシリンジでゆっくりと滴下し、滴下終了後室温で1時間攪拌してシリル化反応を行った。この溶液にトランス−1,4−シクロヘキサンジカルボン酸5mmolをゆっくり加え、室温で24時間重合反応を行なわせて透明で粘稠なポリベンゾオキサゾール前駆体溶液を得た。これをガラス基板に流延し、60℃、2時間で乾燥後、減圧下200℃で1時間、270℃で1時間、段階的に熱処理を行って熱脱水閉環反応を完結させ、厚さ約20μmの強靱なポリベンゾオキサゾールフィルムを得た。閉環反応の完結はフィルムの赤外線吸収スペクトルから確認した。物性値を表1に示す。得られたポリベンゾオキサゾールフィルムは実施例3に記載のポリベンゾオキサゾールフィルムと同等の物性を示したが、著しい着色が見られ、400nmでの透過率は26.4%と低い値を示した。これは270℃での熱脱水閉環反応の際に脂環構造単位がわずかに熱分解したためである。
(Comparative Example 1)
A polybenzoxazole was polymerized in the same manner as described in Example 1 except that terephthalic acid was used in place of the alicyclic dicarboxylic acid, and a film was prepared to evaluate the physical properties. Table 1 shows physical property values. Since 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid was not used, it was hardly soluble in organic solvents other than protic m-cresol and hexamethylphosphoramide, and the transparency of the film was insufficient.
(Comparative Example 2)
Except that isophthalic acid was used in place of the alicyclic dicarboxylic acid, polybenzoxazole was polymerized in the same manner as described in Example 1, a film was prepared, and physical properties were evaluated. Table 1 shows physical property values. Since 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid was not used, it was hardly soluble in organic solvents other than protic m-cresol and hexamethylphosphoramide, and the transparency of the film was insufficient.
(Comparative Example 3)
In a sealed reaction vessel equipped with a stirrer, 5 mmol of 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) -hexafluoropropane was placed and sealed with a septum cap. 22 mL of N-methyl-2-pyrrolidone was added by a syringe to dissolve the monomer, and 3 mL of pyridine was further added. To this solution, 3.2 ml (25 mmol) of trimethylsilyl chloride was slowly added dropwise with a syringe, and after completion of the addition, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour to carry out a silylation reaction. To this solution, 5 mmol of trans-1,4-cyclohexanedicarboxylic acid was slowly added, and a polymerization reaction was performed at room temperature for 24 hours to obtain a transparent and viscous polybenzoxazole precursor solution. This is cast on a glass substrate, dried at 60 ° C. for 2 hours, and then subjected to heat treatment stepwise at 200 ° C. for 1 hour and 270 ° C. for 1 hour under reduced pressure to complete the thermal dehydration cyclization reaction. A tough polybenzoxazole film of 20 μm was obtained. Completion of the ring closure reaction was confirmed from the infrared absorption spectrum of the film. The physical property values are shown in Table 1. The obtained polybenzoxazole film exhibited the same physical properties as the polybenzoxazole film described in Example 3, but remarkable coloring was observed, and the transmittance at 400 nm was as low as 26.4%. This is because the alicyclic structural unit was slightly thermally decomposed during the thermal dehydration ring closure reaction at 270 ° C.

(比較例4)
脂環式ジカルボン酸として1,3−シクロヘキサンジカルボン酸を用いた以外は、比較例3に記載の方法と同様にポリベンゾオキサゾール前駆体を重合した。このポリベンゾオキサゾール前駆体溶液をガラス基板に流延し、60〜100℃で2時間乾燥したところ、全く製膜性を示さなかった。これはこのポリベンゾオキサゾール前駆体の固有粘度が0.139dL/gと低く、分子量が低すぎるためである。ポリベンゾオキサゾールフィルムを作製することができなかったため、物性評価を実施しなかった。
(比較例5)
脂環式ジカルボン酸に代えてテレフタル酸を用いた以外は、比較例3に記載の方法と同様にポリベンゾオキサゾール前駆体を重合した。これをガラス基板に流延し、80℃、1時間で乾燥後、減圧下360℃で30分熱処理を行って熱脱水閉環反応を完結させ、厚さ15μmの強靱なポリベンゾオキサゾールフィルムを得た。閉環反応の完結はフィルムの赤外線吸収スペクトルから確認した。しかしポリベンゾオキサゾールフィルムは有機溶媒に殆ど溶解性を示さず、フィルムの着色も見られた。
(比較例6)
脂環式ジカルボン酸に代えてイソフタル酸を用いた以外は、比較例3に記載の方法と同様にポリベンゾオキサゾール前駆体を重合した。これをガラス基板に流延し、60℃、2時間で乾燥後、減圧下300℃で1時間熱処理を行って熱脱水閉環反応を完結させ、厚さ15μmの強靱なポリベンゾオキサゾールフィルムを得た。閉環反応の完結はフィルムの赤外線吸収スペクトルから確認した。比較的透明なフィルムが得られたが、有機溶媒に殆ど溶解性を示さなかった。
(Comparative Example 4)
A polybenzoxazole precursor was polymerized in the same manner as described in Comparative Example 3 except that 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid was used as the alicyclic dicarboxylic acid. When this polybenzoxazole precursor solution was cast on a glass substrate and dried at 60 to 100 ° C. for 2 hours, no film-forming property was shown. This is because the polybenzoxazole precursor has an intrinsic viscosity as low as 0.139 dL / g and a molecular weight that is too low. Since a polybenzoxazole film could not be produced, physical properties were not evaluated.
(Comparative Example 5)
A polybenzoxazole precursor was polymerized in the same manner as described in Comparative Example 3 except that terephthalic acid was used in place of the alicyclic dicarboxylic acid. This was cast on a glass substrate, dried at 80 ° C. for 1 hour, and then heat-treated at 360 ° C. for 30 minutes under reduced pressure to complete the thermal dehydration ring-closing reaction, thereby obtaining a tough polybenzoxazole film having a thickness of 15 μm. . Completion of the ring closure reaction was confirmed from the infrared absorption spectrum of the film. However, the polybenzoxazole film showed almost no solubility in organic solvents, and the film was colored.
(Comparative Example 6)
A polybenzoxazole precursor was polymerized in the same manner as described in Comparative Example 3 except that isophthalic acid was used in place of the alicyclic dicarboxylic acid. This was cast on a glass substrate, dried at 60 ° C. for 2 hours, and then heat-treated at 300 ° C. for 1 hour under reduced pressure to complete the thermal dehydration cyclization reaction to obtain a tough polybenzoxazole film having a thickness of 15 μm. . Completion of the ring closure reaction was confirmed from the infrared absorption spectrum of the film. A relatively transparent film was obtained, but showed almost no solubility in organic solvents.

(比較例7)
実施例1に記載のポリベンゾオキサゾールに対応するポリイミドを合成し、そのフィルムの物性を比較した。すなわち、反応容器中にトランス−1,4−シクロヘキサンジアミン5mmolを入れ、N,N−ジメチルアセトアミドに溶解した。この溶液に2,2’−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物粉末5mmolを徐々に加え、48時間撹拌し、透明で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。これをガラス基板上に流延し、60℃で2時間乾燥後、300℃で1時間、熱イミド化反応を行い、可撓性のポリイミドフィルムが得られた。しかし、実施例5のポリベンゾオキサゾールとほぼ同等の固有粘度(分子量)を有しているにもかかわらず、破断伸びははるかに低い値であった。フィルムの透明性は極めて高かったが、有機溶媒に殆ど溶解性を示さなかった。また、実施例1〜6に記載のポリベンゾオキサゾールフィルムに比べ、若干高い吸水率を示した。これは分子内に高分極性のイミド基を含んでいるためである。
(Comparative Example 7)
Polyimides corresponding to the polybenzoxazole described in Example 1 were synthesized, and the physical properties of the films were compared. That is, 5 mmol of trans-1,4-cyclohexanediamine was put in a reaction vessel and dissolved in N, N-dimethylacetamide. To this solution, 5 mmol of 2,2′-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride powder was gradually added and stirred for 48 hours to obtain a transparent and viscous polyimide precursor solution. This was cast on a glass substrate, dried at 60 ° C. for 2 hours, and then subjected to a thermal imidization reaction at 300 ° C. for 1 hour to obtain a flexible polyimide film. However, despite having substantially the same intrinsic viscosity (molecular weight) as that of the polybenzoxazole of Example 5, the elongation at break was much lower. The transparency of the film was very high, but it showed little solubility in organic solvents. Moreover, compared with the polybenzoxazole film as described in Examples 1-6, the slightly high water absorption was shown. This is because the molecule contains a highly polarizable imide group.

図1は実施例1に記載のポリベンゾオキサゾールフィルムの赤外線吸収スペクトルを示す。FIG. 1 shows an infrared absorption spectrum of the polybenzoxazole film described in Example 1.

Claims (11)

下記一般式(1)で表される反復単位を有するポリベンゾオキサゾールであって、該ポリベンゾオキサゾールを20μm厚のフィルムとしたときのカットオフ波長が300nm以下であり、400nmでの透過率が70%以上である、ポリベンゾオキサゾール。
一般式(1)
Figure 2006143943
(一般式(1)中、Rは2価の脂環族基である)
A polybenzoxazole having a repeating unit represented by the following general formula (1), the cut-off wavelength when the polybenzoxazole is a 20 μm-thick film is 300 nm or less, and the transmittance at 400 nm is 70 % Polybenzoxazole.
General formula (1)
Figure 2006143943
(In general formula (1), R is a divalent alicyclic group)
2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)−ヘキサフルオロプロパンまたはその誘導体と脂環式ジカルボン酸またはその誘導体を縮合剤の存在下で重縮合反応させる工程を含む、下記一般式(1)で表される反復単位を有するポリベンゾオキサゾールの製造方法。
一般式(1)
Figure 2006143943
(一般式(1)中、Rは2価の脂環族基である)
2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) -hexafluoropropane or a derivative thereof and an alicyclic dicarboxylic acid or a derivative thereof are subjected to a polycondensation reaction in the presence of a condensing agent. A method for producing a polybenzoxazole having a repeating unit represented by 1).
General formula (1)
Figure 2006143943
(In general formula (1), R is a divalent alicyclic group)
請求項2に記載の製造方法により得られるポリベンゾオキサゾール。 Polybenzoxazole obtained by the production method according to claim 2. 下記一般式(2)で表される反復単位を有するポリベンゾオキサゾール。
一般式(2)
Figure 2006143943
The polybenzoxazole which has a repeating unit represented by following General formula (2).
General formula (2)
Figure 2006143943
0.5質量%溶液としたときの、オストワルド粘度計を用いて30℃で測定したときの固有粘度が0.4dL/g以上である、請求項1、3および4のいずれかに記載のポリベンゾオキサゾール。 5. The polycrystal according to claim 1, which has an intrinsic viscosity of 0.4 dL / g or more when measured at 30 ° C. using an Ostwald viscometer when a 0.5 mass% solution is obtained. Benzoxazole. 有機溶媒に可溶である請求項1、3〜5のいずれかに記載のポリベンゾオキサゾール。 6. The polybenzoxazole according to claim 1, which is soluble in an organic solvent. 請求項1、3〜6のいずれかに記載のポリベンゾオキサゾールを含むポリベンゾオキサゾールフィルム。 The polybenzoxazole film containing the polybenzoxazole in any one of Claim 1, 3-6. ガラス転移温度が240℃以上である、請求項7に記載のポリベンゾオキサゾールフィルム。 The polybenzoxazole film of Claim 7 whose glass transition temperature is 240 degreeC or more. ポリベンゾオキサゾールフィルムに平行な方向(nin)と垂直な方向(nout)の屈折率の差が0.015以下である請求項7または8に記載のポリベンゾオキサゾールフィルム。 The polybenzoxazole film according to claim 7 or 8, wherein a difference in refractive index between a direction parallel to the polybenzoxazole film (n in ) and a direction perpendicular to the direction (n out ) is 0.015 or less. 膜厚20μmのポリベンゾオキサゾールフィルムを25℃の水に24時間浸漬した後の重量増加分から求められる吸水率が1%以下である請求項7〜9のいずれかに記載のポリベンゾオキサゾールフィルム。 The polybenzoxazole film according to any one of claims 7 to 9, wherein a water absorption obtained from a weight increase after a polybenzoxazole film having a thickness of 20 µm is immersed in water at 25 ° C for 24 hours is 1% or less. 1MHzにおける誘電率ε(ε=1.1×nav 2、navは平均屈折率を示す)が2.8以下である、請求項7〜10のいずれかに記載のポリベンゾオキサゾールフィルム。 The polybenzoxazole film according to claim 7, wherein a dielectric constant ε (ε = 1.1 × n av 2 , n av represents an average refractive index) at 1 MHz is 2.8 or less.
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