KR20210121009A - Novel diamines, novel polyimides derived therefrom, and molded articles thereof - Google Patents

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KR20210121009A
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KR1020217021418A
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쥰이치 이시이
마사토시 하세가와
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혼슈우 카가쿠고교 가부시키가이샤
가꼬우 호우징 도호다이가쿠
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Abstract

우수한 용매 용해성(용액 가공성)과 높은 내열성을 겸비하는 수지를 부여하기 위한 디아민 화합물, 그 디아민 화합물로부터 합성되는 용액 가공성이 우수한 폴리이미드, 그리고, 그 폴리이미드로부터 얻어지는 높은 내열성을 갖는 성형체의 제공을 과제로 한다. 아래 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물에 의해, 상기 과제는 해결할 수 있다.
[화학식 1]

Figure pct00025
A diamine compound for providing a resin having both excellent solvent solubility (solution processability) and high heat resistance, a polyimide having excellent solution processability synthesized from the diamine compound, and a molded article having high heat resistance obtained from the polyimide do it with By the diamine compound represented by the following formula (1), the above problem can be solved.
[Formula 1]
Figure pct00025

Description

신규한 디아민류, 그것으로부터 유도되는 신규한 폴리이미드 및 그의 성형체Novel diamines, novel polyimides derived therefrom, and molded articles thereof

본 발명은 신규한 디아민으로부터 유도되는 폴리이미드로, 가공성이 우수하고, 높은 내열성을 겸비한 폴리이미드, 및 그 폴리이미드 성형체에 관한 것이다. 본 발명의 폴리이미드는 우수한 용액 가공성에 더하여, 높은 내열성을 갖는 것으로부터, 플렉시블 배선기판이나 반도체 등의 전자 디바이스에 사용되는 절연재료, 그리고 액정 디스플레이(LCD), 유기 일렉트로루미네센스(EL) 디스플레이, 전자 페이퍼, 발광 다이오드(LED) 디바이스, 태양전지 등에 사용되는 플라스틱 기판으로서도 유용하다. The present invention relates to a novel polyimide derived from diamine, which is excellent in processability and has high heat resistance, and to a polyimide molded product thereof. Since the polyimide of the present invention has high heat resistance in addition to excellent solution processability, insulating materials used in electronic devices such as flexible wiring boards and semiconductors, and liquid crystal displays (LCD) and organic electroluminescent (EL) displays It is also useful as a plastic substrate used for , electronic paper, light emitting diode (LED) devices, solar cells, and the like.

납땜 실장 온도(260℃) 이상의 고온에 견디는 폴리이미드는, 반도체 소자나 플렉시블 프린트 배선기판 등의 절연재료로서 널리 사용되고 있다. 그러나, 내열성이 높은 폴리이미드의 대부분은 가공성이 부족하여, 폴리이미드의 전구체(예를 들면, 용매에 가용인 폴리아미드산)로부터 가공하는 경우가 대부분이다(비특허문헌 1). BACKGROUND ART Polyimides that can withstand a high temperature higher than the solder mounting temperature (260° C.) are widely used as insulating materials for semiconductor devices and flexible printed wiring boards. However, most polyimides with high heat resistance lack processability, and in most cases, they are processed from a polyimide precursor (for example, polyamic acid soluble in a solvent) (Non-Patent Document 1).

폴리이미드 전구체로부터 폴리이미드를 형성(이미드화)하기 위해서는, 300℃ 이상의 고온(열이미드화)을 필요로 하기 때문에, 그 이미드화 온도에 따라 용도가 한정되는 경우가 있다. 또한, 폴리이미드 전구체로부터 폴리이미드 성형체를 제조하는 경우, 열이미드화 조건에 따라서는, 탈수 폐환에 수반되는 수축에 의한 파단, 그리고 이미드화 시에 생기는 탈리 성분에 의해 성형체 중에 결함(보이드)을 발생시킬 우려도 있어, 이미드화 반응 제어가 매우 어렵다. 더 나아가서는, 300℃ 이상의 이미드화에 필요한 고온로가 필요해져 제조 비용도 높아진다고 하는 결점이 있었다. In order to form (imidize) a polyimide from a polyimide precursor, since high temperature (thermal imidation) of 300 degreeC or more is required, a use may be limited by the imidation temperature. In addition, in the case of producing a polyimide molded body from a polyimide precursor, depending on the thermal imidization conditions, defects (voids) in the molded body may be caused by rupture due to shrinkage accompanying dehydration and ring closure, and desorption components generated during imidization. There is also a possibility of generating it, and it is very difficult to control the imidation reaction. Furthermore, there existed a fault that the high temperature furnace required for imidation of 300 degreeC or more was needed, and manufacturing cost also became high.

이에, 이미 이미드화가 완결되어 있는 상태에서 용매에 가용인 폴리이미드(용매 가용성 폴리이미드)가 최근 들어 개발되어, 종래의 폴리이미드보다도 가공성이 개선되었다. 이러한 폴리이미드의 대부분은, 폴리이미드 주쇄 중에 실록산 사슬이나 에테르 결합과 같은 고분자 주쇄를 굴곡시켜, 분자 내 회전운동을 용이하게 하는 결합을 도입하거나, 측쇄에 부피가 큰 치환기를 넣어 고분자 사슬의 응집을 저해하거나, 주쇄 중의 이미드기 농도를 저하시키거나 하여 가공성을 높이고 있다(비특허문헌 2,3). 그러나, 이러한 분자설계는 폴리이미드 본래의 내열성을 현저히 저하시켜 버린다. 따라서, 300℃ 이상의 내열성과 높은 용매 용해성을 겸비한 폴리이미드의 합성은 곤란하였다.Accordingly, a polyimide soluble in a solvent (solvent-soluble polyimide) in a state in which imidization has already been completed has been developed in recent years, and processability has been improved compared to that of the conventional polyimide. Most of these polyimides introduce a bond that facilitates intramolecular rotational motion by bending a polymer main chain such as a siloxane chain or an ether bond in the polyimide main chain, or put a bulky substituent in the side chain to prevent aggregation of the polymer chain The workability is improved by inhibiting or reducing the concentration of imide groups in the main chain (Non-Patent Documents 2 and 3). However, this molecular design significantly lowers the heat resistance inherent to polyimide. Therefore, it was difficult to synthesize|combine the polyimide which had heat resistance of 300 degreeC or more and high solvent solubility.

Prog. Polym. Sci., 16, 561(1991). Prog. Polym. Sci., 16, 561 (1991). Polym. Eng. Sci., 29, 1413(1989). Polym. Eng. Sci., 29, 1413 (1989). J. Polym. Sci., PartA, Polym. Chem., 44, 6836(2006). J. Polym. Sci., Part A, Polym. Chem., 44, 6836 (2006).

본 발명은 우수한 용매 용해성(용액 가공성)과 높은 내열성을 겸비하는 수지를 부여하기 위한 디아민 화합물, 그 디아민 화합물로부터 합성되는 용액 가공성이 우수한 폴리이미드, 그리고, 그 폴리이미드로부터 얻어지는 높은 내열성을 갖는 성형체를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to a diamine compound for providing a resin having both excellent solvent solubility (solution processability) and high heat resistance, a polyimide having excellent solution processability synthesized from the diamine compound, and a molded article having high heat resistance obtained from the polyimide. intended to provide

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 아래 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물로부터 용액 가공성이 우수한 폴리이미드가 얻어지고, 그 폴리이미드가 300℃ 이상의 내열성을 갖는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다. As a result of intensive research to solve the above problems, the present inventors have found that a polyimide having excellent solution processability is obtained from the diamine compound represented by the following formula (1), and the polyimide has heat resistance of 300° C. or higher, and the present invention completed

본 발명은 아래와 같다. The present invention is as follows.

1. 아래 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물. 1. A diamine compound represented by Formula 1 below.

Figure pct00001
Figure pct00001

(화학식 중, R1, R2는 트리플루오로메틸기, R3, R4는 각각 독립적으로 탄소원자수 1∼4의 알킬기, 탄소원자수 1∼4의 알콕시기를 나타내고, a, b, c, d는 각각 독립적으로 0∼4의 정수를 나타낸다. 단, a와 c의 합계 및 b와 d의 합계는 각각 4 이하이다.)(In the formula, R 1 , R 2 is a trifluoromethyl group, R 3 , R 4 each independently represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a, b, c, and d are Each independently represents an integer of 0 to 4. However, the sum of a and c and the sum of b and d are each 4 or less.)

2. 아래 화학식 2로 표시되는 디아민 화합물. 2. A diamine compound represented by Formula 2 below.

Figure pct00002
Figure pct00002

(화학식 중, R5, R6는 각각 독립적으로 수소원자 또는 트리플루오로메틸기를 나타낸다.)(In the formula, R 5 , R 6 each independently represents a hydrogen atom or a trifluoromethyl group.)

3. 아래 화학식 3으로 표시되는 구성단위를 포함하는 폴리이미드. 3. A polyimide comprising a structural unit represented by the following formula (3).

Figure pct00003
Figure pct00003

(화학식 중, R1, R2는 트리플루오로메틸기, R3, R4는 각각 독립적으로 탄소원자수 1∼4의 알킬기, 탄소원자수 1∼4의 알콕시기를 나타내고, a, b, c, d는 각각 독립적으로 0∼4의 정수를 나타내며, X는 4가의 방향족 및/또는 지방족기를 나타낸다. 단, a와 c의 합계 및 b와 d의 합계는 각각 4 이하이다.)(In the formula, R 1 , R 2 is a trifluoromethyl group, R 3 , R 4 each independently represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a, b, c, and d are Each independently represents an integer of 0 to 4, and X represents a tetravalent aromatic and/or aliphatic group, provided that the sum of a and c and the sum of b and d are each 4 or less.)

4. 아래 화학식 4로 표시되는 구성단위를 포함하는 폴리이미드. 4. A polyimide comprising a structural unit represented by the following formula (4).

Figure pct00004
Figure pct00004

(화학식 중, R5, R6는 각각 독립적으로 수소원자 또는 트리플루오로메틸기를 나타내고, X는 4가의 방향족 및/또는 지방족기를 나타낸다.)(In the formula, R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom or a trifluoromethyl group, and X represents a tetravalent aromatic and/or aliphatic group.)

5. 3. 또는 4.에 기재된 폴리이미드와 용매로 이루어지는 폴리이미드 용액. 5. The polyimide solution which consists of the polyimide of 3. or 4. and a solvent.

6. 5.에 기재된 폴리이미드 용액으로부터 얻어지는 폴리이미드 성형체. 6. A polyimide molded article obtained from the polyimide solution described in 5.

본 발명에 의하면, 종래기술에서 곤란하였던 특성, 즉, 용액 가공성이 우수하고, 높은 내열성을 겸비한 폴리이미드, 및 그의 성형체는 중앙 비페닐렌기에 6개의 메틸기가 치환되어 있는 것을 특징으로 하는 디아민 화합물을 원료로 함으로써 얻어진다. According to the present invention, a diamine compound characterized in that six methyl groups are substituted in a central biphenylene group in a polyimide having excellent solution processability and high heat resistance, and a molded product thereof, which were difficult in the prior art. It is obtained by setting it as a raw material.

도 1은 실시예 2의 폴리이미드 필름의 적외선 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 2는 실시예 3의 폴리이미드 필름의 적외선 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 3은 실시예 4의 폴리이미드 필름의 적외선 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 4는 실시예 6의 폴리이미드 필름의 적외선 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the infrared spectrum of the polyimide film of Example 2. FIG.
2 is a view showing an infrared spectrum of the polyimide film of Example 3. FIG.
3 is a view showing an infrared spectrum of the polyimide film of Example 4.
4 is a view showing an infrared spectrum of the polyimide film of Example 6.

본 발명의 디아민 화합물은 아래 화학식 1로 표시되는 화학구조를 갖는다. The diamine compound of the present invention has a chemical structure represented by Chemical Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pct00005
Figure pct00005

(화학식 중, R1, R2는 트리플루오로메틸기, R3, R4는 각각 독립적으로 탄소원자수 1∼4의 알킬기, 탄소원자수 1∼4의 알콕시기를 나타내고, a, b, c, d는 각각 독립적으로 0∼4의 정수를 나타낸다. 단, a와 c의 합계 및 b와 d의 합계는 각각 4 이하이다.)(In the formula, R 1 , R 2 is a trifluoromethyl group, R 3 , R 4 each independently represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a, b, c, and d are Each independently represents an integer of 0 to 4. However, the sum of a and c and the sum of b and d are each 4 or less.)

화학식 1에 있어서, a, b는 각각 독립적으로 0, 1 또는 2가 바람직하고, 0 또는 1이 보다 바람직하며, 1이 더욱 바람직하다. 그 중에서도, a, b가 0과 1의 조합이거나, 양쪽 모두 1인 경우가 바람직하고, 이 경우에는 R1, R2의 (트리플루오로메틸기) 치환 위치는, 에테르 결합에 대해 오르토 위치 또는 메타 위치가 바람직하고, 오르토 위치가 보다 바람직하다. In formula (1), a and b are each independently preferably 0, 1, or 2, more preferably 0 or 1, and still more preferably 1. Among them, it is preferable that a and b are a combination of 0 and 1, or both are 1. In this case, the (trifluoromethyl group) substitution position of R 1 and R 2 is ortho-position or meta-position with respect to the ether bond. A position is preferable, and an ortho position is more preferable.

화학식 1에 있어서, R3, R4 중 어느 하나가 탄소원자수 1∼4의 알킬기인 경우, 직쇄상 또는 분지쇄상의 탄소원자수 1∼4의 알킬기를 의미하고, 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, i-프로필기, n-부틸기, i-부틸기, t-부틸기를 들 수 있다. 그 중에서도, 탄소원자수 1 또는 2의 알킬기가 바람직하다. R3, R4 중 어느 하나가 탄소원자수 1∼4의 알콕시기인 경우, 직쇄상 또는 분지쇄상의 탄소원자수 1∼4의 알콕시기를 의미하고, 구체적으로는, 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, i-프로폭시기, n-부톡시기, i-부톡시기, t-부톡시기를 들 수 있다. 그 중에서도, 탄소원자수 1 또는 2의 알콕시기가 바람직하다. 화학식 1에 있어서, R3, R4의 바람직한 태양은 메틸기, 에틸기, 메톡시기이고, 그 중에서도 메틸기가 보다 바람직하다. c, d는 각각 독립적으로 0, 1 또는 2가 바람직하고, 0 또는 1이 보다 바람직하며, 0이 더욱 바람직하다. In the formula (1), when any one of R 3 and R 4 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, it means a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, specifically, a methyl group, an ethyl group, n -propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, and t-butyl group are mentioned. Among them, an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms is preferable. When any one of R 3 and R 4 is an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, it means a linear or branched alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, specifically, a methoxy group, an ethoxy group, n-propoxy period, i-propoxy group, n-butoxy group, i-butoxy group, and t-butoxy group. Among them, an alkoxy group having 1 or 2 carbon atoms is preferable. In the formula (1), preferred embodiments of R 3 and R 4 are a methyl group, an ethyl group, and a methoxy group, and among these, a methyl group is more preferable. c and d are each independently preferably 0, 1, or 2, more preferably 0 or 1, and still more preferably 0.

화학식 1에 있어서, 아미노기의 치환 위치는 에테르 결합에 대해 메타 위치 또는 파라 위치가 바람직하고, 파라 위치가 보다 바람직하다.In the general formula (1), the substitution position of the amino group is preferably meta-position or para-position with respect to the ether bond, and more preferably para-position.

화학식 1로 표시되는 디아민 화합물 중에서도, 아래 화학식 2로 표시되는 디아민 화합물이 바람직하다. Among the diamine compounds represented by the general formula (1), the diamine compounds represented by the following general formula (2) are preferable.

[화학식 2][Formula 2]

Figure pct00006
Figure pct00006

(화학식 중, R5, R6는 각각 독립적으로 수소원자 또는 트리플루오로메틸기를 나타낸다.)(In the formula, R 5 , R 6 each independently represents a hydrogen atom or a trifluoromethyl group.)

화학식 2에 있어서, 아미노기의 치환 위치는 에테르 결합에 대해 메타 위치 또는 파라 위치가 바람직하고, 파라 위치가 보다 바람직하다. 또한, R5, R6 중 어느 하나 또는 양쪽이 트리플루오로메틸기인 경우, 그의 치환 위치는 에테르 결합에 대해 오르토 위치 또는 메타 위치가 바람직하고, 오르토 위치가 보다 바람직하다. In the general formula (2), the substitution position of the amino group is preferably a meta position or a para position with respect to the ether bond, and more preferably a para position. Further, when either or both of R 5 and R 6 are a trifluoromethyl group, the substituted position is preferably an ortho position or a meta position with respect to an ether bond, and more preferably an ortho position.

화학식 1로 표시되는 디아민 화합물을 사용한 폴리이미드의 화학구조적인 특징은, 에테르 결합을 매개로 하여 중앙 비페닐린기의 2,2',3,3',5,5' 위치에 6개의 메틸기가 존재하는 것이다. 이들 메틸기는 비페닐렌기의 이면각을 입체적인 장애 효과에 의해 크게 뒤틀리게 하여(비공평면성), 고분자 사슬 간의 응집을 방해하여 용매에 대한 용해성을 향상시킨다. 또한, 입체 장애 효과는 에테르 결합 주변의 분자 내 회전도 억제하기 때문에, 이 구조가 포함된 폴리이미드의 내열성, 즉 유리 전이 온도를 높인다. 그 중에서도, 화학식 2에 있어서, R5와 R6의 양쪽 또는 한쪽에만 트리플루오로메틸기가 도입된 경우는, 특히 동일한 입체 효과에 기여한다. The chemical structural characteristics of the polyimide using the diamine compound represented by Formula 1 is that 6 methyl groups exist at the 2,2',3,3',5,5' positions of the central biphenylin group through an ether bond. will do These methyl groups greatly distort the dihedral angle of the biphenylene group by a steric hindrance effect (non-coplanarity), thereby preventing aggregation between polymer chains, thereby improving solubility in solvents. In addition, since the steric hindrance effect also suppresses intramolecular rotation around the ether bond, the heat resistance of the polyimide containing this structure, that is, the glass transition temperature, is increased. Among them, in the general formula (2), when a trifluoromethyl group is introduced into only one or both of R 5 and R 6 , it particularly contributes to the same steric effect.

아래에 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 폴리이미드는 아래 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물을 사용하여 제조된다. The polyimide of the present invention is prepared using a diamine compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure pct00007
Figure pct00007

<디아민 화합물의 제조방법><Method for producing diamine compound>

상기 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물은, 아래 반응식으로 나타내는 바와 같이, 디올(5), 즉 2,2',3,3',5,5'-헥사메틸-비페닐-4,4'-디올(이후, HM44BP로 칭하는 경우도 있다.)과, 아래 화학식 6과 7로 표시되는 할로겐화 니트로벤젠류를 사용하여, 공지의 에테르화 반응 후에 디니트로체 중간체를 공지의 환원반응으로 디아민 화합물로서 제조할 수 있다. The diamine compound represented by the formula (1) is a diol (5), that is, 2,2',3,3',5,5'-hexamethyl-biphenyl-4,4'-diol, as shown by the following reaction formula (Hereinafter referred to as HM44BP in some cases.) can

Figure pct00008
Figure pct00008

(상기 반응식 중, R1∼R4, a∼d는 화학식 1과 동일한 정의이고, Y는 할로겐원자를 나타낸다.)(In the above scheme, R 1 to R 4 , a to d have the same definitions as in Formula 1, and Y represents a halogen atom.)

상기 화학식 6과 7로 표시되는 할로겐화 니트로벤젠류의 적합한 예로서, 구체적으로는, 아래에 화학구조를 나타내는 4-클로로니트로벤젠, 4-플루오로니트로벤젠, 2-클로로-5-니트로벤조트리플루오라이드, 2-플루오로-5-니트로벤조트리플루오라이드, 1-클로로-3-니트로벤젠, 3-플루오로니트로벤젠, 5-클로로-2-니트로벤조트리플루오라이드, 5-플루오로-2-니트로벤조트리플루오라이드, 2-클로로-5-니트로톨루엔, 2-플루오로-5-니트로톨루엔, 2,5-디메틸-4-클로로니트로벤젠, 2,5-디메틸-4-플루오로니트로벤젠, 2-클로로-5-니트로아니솔, 2-플루오로-5-니트로아니솔, 2,3-디메틸-4-클로로니트로벤젠, 2,3-디메틸-4-플루오로니트로벤젠 등을 들 수 있다. 상기 화학식 6으로 표시되는 할로겐화 니트로벤젠류와, 화학식 7로 표시되는 할로겐화 니트로벤젠류는 동일해도 된다. Suitable examples of the halogenated nitrobenzenes represented by the formulas (6) and (7), specifically, 4-chloronitrobenzene, 4-fluoronitrobenzene, and 2-chloro-5-nitrobenzotrifluoro Ride, 2-fluoro-5-nitrobenzotrifluoride, 1-chloro-3-nitrobenzene, 3-fluoronitrobenzene, 5-chloro-2-nitrobenzotrifluoride, 5-fluoro-2- Nitrobenzotrifluoride, 2-chloro-5-nitrotoluene, 2-fluoro-5-nitrotoluene, 2,5-dimethyl-4-chloronitrobenzene, 2,5-dimethyl-4-fluoronitrobenzene, 2-chloro-5-nitroanisole, 2-fluoro-5-nitroanisole, 2,3-dimethyl-4-chloronitrobenzene, 2,3-dimethyl-4-fluoronitrobenzene, etc. are mentioned. . The halogenated nitrobenzenes represented by the formula (6) and the halogenated nitrobenzenes represented by the formula (7) may be the same.

Figure pct00009
Figure pct00009

또한, 상기 적합한 할로겐화 니트로벤젠류로부터 합성되는 디아민 화합물로서는, 구체적으로, 아래 화학구조식의 것을 들 수 있다. Moreover, as a diamine compound synthesize|combined from the said suitable halogenated nitrobenzenes, the thing of the following chemical structure is mentioned specifically,.

Figure pct00010
Figure pct00010

본 발명의 폴리이미드의 원료인 상기 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물의 화학구조 상의 특징은, 6개의 메틸 치환기가 중앙 비페닐렌기에 존재함으로써, 비페닐의 이면각을 크게 하는(뒤틀리게 하는) 점이다. 이로써, 용매에 대한 용해성과 내열성을 높일 수 있다. A characteristic of the chemical structure of the diamine compound represented by Formula 1, which is the raw material of the polyimide of the present invention, is that six methyl substituents exist in the central biphenylene group, thereby increasing (twisting) the dihedral angle of the biphenyl. . Thereby, the solubility with respect to a solvent and heat resistance can be improved.

본 발명의 폴리이미드는 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물을 원료로 하고, 산 이무수물과 반응시켜서 아래 화학식 3으로 표시되는 구성단위를 포함하는 폴리이미드를 합성할 수 있어, 상기와 같은 우수한 특성을 갖는 폴리이미드를 얻을 수 있다. The polyimide of the present invention can synthesize a polyimide including a structural unit represented by the following Chemical Formula 3 by using the diamine compound represented by Chemical Formula 1 as a raw material and reacting it with an acid dianhydride, and has excellent properties as described above. polyimide can be obtained.

[화학식 3][Formula 3]

Figure pct00011
Figure pct00011

(화학식 중, R1, R2는 트리플루오로메틸기, R3, R4는 각각 독립적으로 탄소원자수 1∼4의 알킬기, 탄소원자수 1∼4의 알콕시기를 나타내고, a, b, c, d는 각각 독립적으로 0∼4의 정수를 나타내며, X는 4가의 방향족 및/또는 지방족기를 나타낸다. 단, a와 c의 합계 및 b와 d의 합계는 각각 4 이하이다.)(In the formula, R 1 , R 2 is a trifluoromethyl group, R 3 , R 4 each independently represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a, b, c, and d are Each independently represents an integer of 0 to 4, and X represents a tetravalent aromatic and/or aliphatic group, provided that the sum of a and c and the sum of b and d are each 4 or less.)

화학식 3로 표시되는 구성단위를 포함하는 폴리이미드에 있어서의, R1∼R4나 그의 치환 위치 및 치환기 수인 a∼d, 아미노기 유래의 질소원자의 치환 위치에 관한 적합한 화학구조는, 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물과 동일하다. In the polyimide containing the structural unit represented by the formula (3) , a suitable chemical structure for R 1 to R 4 or its substitution positions and a to d, which is the number of substituents, and the substitution position of a nitrogen atom derived from an amino group is represented by the formula (1) It is the same as the diamine compound shown.

본 발명의 폴리이미드 중에서도, 특히, 화학식 4로 표시되는 구성단위를 포함하는 폴리이미드는, 용매에 대한 용해성과 내열성이 향상된다고 하는 우수한 효과를 발휘한다. Among the polyimides of the present invention, in particular, the polyimide containing the structural unit represented by the general formula (4) exhibits an excellent effect of improving solubility in solvents and heat resistance.

[화학식 4][Formula 4]

Figure pct00012
Figure pct00012

(화학식 중, R5, R6는 각각 독립적으로 수소원자 또는 트리플루오로메틸기를 나타내고, X는 4가의 방향족 및/또는 지방족기를 나타낸다.)(In the formula, R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom or a trifluoromethyl group, and X represents a tetravalent aromatic and/or aliphatic group.)

화학식 4로 표시되는 구성단위를 포함하는 폴리이미드에 있어서의, R5, R6나 그의 치환 위치 및 아미노기 유래의 질소원자의 치환 위치에 관한 적합한 화학구조는, 화학식 2로 표시되는 디아민 화합물과 동일하다. In the polyimide containing the structural unit represented by the formula (4) , a suitable chemical structure for R 5 , R 6 or its substitution position and the substitution position of a nitrogen atom derived from an amino group is the same as that of the diamine compound represented by the formula (2) do.

폴리이미드의 제조방법에 대해서는 특별히 한정되지 않으나, 산 이무수물, 예를 들면, 방향족 및/또는 지방족 테트라카르복실산 이무수물과, 본 발명의 디아민 화합물을 포함하는 디아민류의 물질량이 등몰이 되도록 반응시켜서, 아래 화학식 8로 표시되는 폴리이미드의 전구체(폴리아미드산)를 얻는 공정 및 폴리이미드 전구체를 이미드화하는 공정을 거쳐 제조할 수 있다. Although it does not specifically limit about the manufacturing method of a polyimide, An acid dianhydride, for example, an aromatic and/or aliphatic tetracarboxylic dianhydride, and the diamine containing the diamine compound of this invention react so that the substance amount of it becomes equimolar. Thus, it can be produced through a process of obtaining a polyimide precursor (polyamic acid) represented by the following Chemical Formula 8 and a process of imidizing the polyimide precursor.

Figure pct00013
Figure pct00013

(화학식 중, R1∼R4, a∼d는 화학식 1과 동일한 정의이다.)(In the formula, R 1 to R 4 and a to d have the same definitions as in Formula 1.)

본 발명의 폴리이미드 전구체를 중합할 때 사용 가능한 방향족 및/또는 지방족 테트라카르복실산 이무수물로서는, 특별히 한정되지 않으나, 방향족 테트라카르복실산 이무수물로서는, 예를 들면, 피로멜리트산 이무수물, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물, 하이드로퀴논-비스(트리멜리테이트안하이드라이드), 메틸하이드로퀴논-비스(트리멜리테이트안하이드라이드), 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르복실산 이무수물, 2,3,6,7-나프탈렌테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-비페닐에테르테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-비페닐설폰테트라카르복실산 이무수물, 2,2'-비스(3,4-디카르복시페닐)헥사플루오로프로판산 이무수물, 2,2'-비스(3,4-디카르복시페닐)프로판산 이무수물 등을 들 수 있다.Although it does not specifically limit as aromatic and/or aliphatic tetracarboxylic dianhydride which can be used when superposing|polymerizing the polyimide precursor of this invention, As aromatic tetracarboxylic dianhydride, For example, pyromellitic dianhydride, 3 ,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, hydroquinone-bis(trimellitate anhydride), methylhydroquinone-bis(trimellitate anhydride), 1,4,5 ,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,3' ,4,4'-biphenylethertetracarboxylic dianhydride, 3,3',4,4'-biphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride, 2,2'-bis(3,4-dicarboxyphenyl) ) hexafluoropropanoic acid dianhydride, 2,2'-bis(3,4-dicarboxyphenyl)propanoic acid dianhydride, etc. are mentioned.

지방족 테트라카르복실산 이무수물로서는, 예를 들면, 지환식의 것으로서는, 비시클로[2. 2. 2]옥토-7-엔-2,3,5,6-테트라카르복실산 이무수물, 5-(디옥소테트라히드로푸릴-3-메틸-3-시클로헥센-1,2-디카르복실산 무수물, 4-(2,5-디옥소테트라히드로푸란-3-일)테트랄린-1,2-디카르복실산 무수물, 테트라히드로푸란-2,3,4,5-테트라카르복실산 이무수물, 비시클로-3,3',4,4'-테트라카르복실산 이무수물, 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 이무수물, 1,2,3,4-시클로펜탄테트라카르복실산 이무수물 등을 들 수 있다.As an aliphatic tetracarboxylic dianhydride, for example, as an alicyclic one, bicyclo[2. 2. 2] octo-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, 5-(dioxotetrahydrofuryl-3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxyl Acid anhydride, 4-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl)tetralin-1,2-dicarboxylic acid anhydride, tetrahydrofuran-2,3,4,5-tetracarboxylic acid dianhydride, bicyclo-3,3',4,4'-tetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclopentane Tetracarboxylic dianhydride etc. are mentioned.

이들 산 이무수물로서는, 2종류 이상 병용하는 것도 가능하다. As these acid dianhydrides, it is also possible to use together 2 or more types.

본 발명의 폴리이미드를 얻기 위해 사용하는 산 이무수물로서는, 폴리이미드 성형체의 내열성이라고 하는 관점에서, 강직하고 직선적인 구조를 갖는 테트라카르복실산 이무수물, 즉 피로멜리트산 이무수물, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물이 적합하다. Examples of the acid dianhydride used to obtain the polyimide of the present invention include tetracarboxylic dianhydride having a rigid and linear structure from the viewpoint of heat resistance of the polyimide molded article, that is, pyromellitic dianhydride, 3,3' ,4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride is suitable.

본 발명의 폴리이미드의 전구체를 중합할 때, 중합 반응성 및 폴리이미드 성형체의 특성을 현저히 손상시키지 않는 범위에서, 상기 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물 이외에, 방향족 또는 지방족 디아민 화합물을 공중합 성분으로서 병용할 수 있다. When polymerizing the precursor of the polyimide of the present invention, an aromatic or aliphatic diamine compound may be used in combination as a copolymerization component in addition to the diamine compound represented by the above formula (1) in the range that does not significantly impair polymerization reactivity and properties of the polyimide molded body. have.

이 때 사용 가능한 방향족 디아민으로서는, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘, p-페닐렌디아민, m-페닐렌디아민, 2,4-디아미노톨루엔, 2,5-디아미노톨루엔, 2,4-디아미노크실렌, 2,4-디아미노듀렌, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-메틸렌비스(2-메틸아닐린), 4,4'-메틸렌비스(2-에틸아닐린), 4,4'-메틸렌비스(2,6-디메틸아닐린), 4,4'-메틸렌비스(2,6-디에틸아닐린), 4,4'-디아미노디페닐에테르, 3,4'-디아미노디페닐에테르, 3,3'-디아미노디페닐에테르, 2,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-디아미노디페닐설폰, 3,3'-디아미노디페닐설폰, 4,4'-디아미노벤조페논, 3,3'-디아미노벤조페논, 4,4'-디아미노벤즈아닐리드, 4-아미노페닐-4'-아미노벤조에이트, 벤지딘, 3,3'-디히드록시벤지딘, 3,3'-디메톡시벤지딘, o-톨리딘, m-톨리딘, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠, 4,4'-비스(4-아미노페녹시)비페닐, 비스(4-(3-아미노페녹시)페닐)설폰, 비스(4-(4-아미노페녹시)페닐)설폰, 2,2-비스(4-(4-아미노페녹시)페닐)프로판, 2,2-비스(4-(4-아미노페녹시)페닐)헥사플루오로프로판, 2,2-비스(4-아미노페닐)헥사플루오로프로판, p-테르페닐렌디아민 등을 들 수 있다. Examples of the aromatic diamine usable at this time include 2,2'-bis(trifluoromethyl)benzidine, p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 2,5-diaminotoluene, 2,4-diaminoxylene, 2,4-diaminodurene, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-methylenebis(2-methylaniline), 4,4'-methylenebis(2 -ethylaniline), 4,4'-methylenebis(2,6-dimethylaniline), 4,4'-methylenebis(2,6-diethylaniline), 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3 ,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl ether, 2,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3,3'-diamino Diphenylsulfone, 4,4'-diaminobenzophenone, 3,3'-diaminobenzophenone, 4,4'-diaminobenzanilide, 4-aminophenyl-4'-aminobenzoate, benzidine, 3, 3'-dihydroxybenzidine, 3,3'-dimethoxybenzidine, o-tolidine, m-tolidine, 1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis(4-amino) Phenoxy)benzene, 1,3-bis(3-aminophenoxy)benzene, 4,4'-bis(4-aminophenoxy)biphenyl, bis(4-(3-aminophenoxy)phenyl)sulfone, Bis(4-(4-aminophenoxy)phenyl)sulfone, 2,2-bis(4-(4-aminophenoxy)phenyl)propane, 2,2-bis(4-(4-aminophenoxy)phenyl ) Hexafluoropropane, 2,2-bis(4-aminophenyl)hexafluoropropane, p-terphenylenediamine, etc. are mentioned.

또한, 지방족 디아민으로서는, 사슬상 지방족 내지 지환식 디아민이고, 지환식 디아민으로서는, 예를 들면, 4,4'-메틸렌비스(시클로헥실아민), 이소포론디아민, 트랜스-1,4-디아미노시클로헥산, 시스-1,4-디아미노시클로헥산, 1,4-시클로헥산비스(메틸아민), 2,5-비스(아미노메틸)비시클로〔2. 2. 1〕헵탄, 2,6-비스(아미노메틸)비시클로〔2. 2. 1〕헵탄, 3,8-비스(아미노메틸)트리시클로〔5. 2. 1. 0〕데칸, 1,3-디아미노아다만탄, 2,2-비스(4-아미노시클로헥실)프로판, 2,2-비스(4-아미노시클로헥실)헥사플루오로프로판, 사슬상 지방족 디아민으로서는, 예를 들면, 1,3-프로판디아민, 1,4-테트라메틸렌디아민, 1,5-펜타메틸렌디아민, 1,6-헥사메틸렌디아민, 1,7-헵타메틸렌디아민, 1,8-옥타메틸렌디아민, 1,9-노나메틸렌디아민, 디아미노실록산 등을 들 수 있다. The aliphatic diamine is a chain aliphatic or alicyclic diamine, and the alicyclic diamine is, for example, 4,4'-methylenebis(cyclohexylamine), isophoronediamine, and trans-1,4-diaminocyclo. Hexane, cis-1,4-diaminocyclohexane, 1,4-cyclohexanebis(methylamine), 2,5-bis(aminomethyl)bicyclo[2. 2. 1] Heptane, 2,6-bis (aminomethyl) bicyclo [2. 2. 1] Heptane, 3,8-bis (aminomethyl) tricyclo [5. 2. 1. 0] Decane, 1,3-diaminoadamantane, 2,2-bis(4-aminocyclohexyl)propane, 2,2-bis(4-aminocyclohexyl)hexafluoropropane, chain Examples of the aliphatic diamine include 1,3-propanediamine, 1,4-tetramethylenediamine, 1,5-pentamethylenediamine, 1,6-hexamethylenediamine, 1,7-heptamethylenediamine, 1,8 -octamethylenediamine, 1,9- nonamethylenediamine, diaminosiloxane, etc. are mentioned.

이들 디아민 화합물은 1종류 이상 병용할 수 있다. One or more types of these diamine compounds can be used in combination.

그 중에서도, 폴리이미드의 용매에 대한 용해성과, 그 폴리이미드 성형체의 내열성이라고 하는 관점에서, 강직하고 직선적인 구조를 갖는 디아민 화합물, 즉 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘(이후, TFMB라고 칭하는 경우도 있다.)이 공중합 성분으로서 적합하다. Among them, diamine compounds having a rigid and linear structure, that is, 2,2'-bis(trifluoromethyl)benzidine (hereinafter, TFMB is sometimes called.) is suitable as a copolymerization component.

폴리이미드 전구체의 중합에 사용되는 용매로서는, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸설폭시드 등의 비프로톤성 용매가 바람직하나, 원료 모노머와 생성되는 폴리이미드 전구체, 그리고 이미드화된 폴리이미드가 용해되면 어떠한 용매여도 전혀 문제없이 사용할 수 있으며, 특히 그 용매의 구조나 종류에는 한정되지 않는다. 구체적으로는, 예를 들면, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 등의 아미드 용매, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, δ-발레로락톤, γ-카프로락톤, ε-카프로락톤, α-메틸-γ-부티로락톤, 초산부틸, 초산에틸, 초산이소부틸 등의 에스테르 용매, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트 등의 카보네이트 용매, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 트리에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 글리콜계 용매, 페놀, m-크레졸, p-크레졸, o-크레졸, 3-클로로페놀, 4-클로로페놀 등의 페놀계 용매, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 아세톤, 메틸에틸케톤, 디이소부틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤계 용매, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 디부틸에테르 등의 에테르계 용매를 들 수 있다. 기타 범용 용매로서, 아세토페논, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 설포란, 디메틸설폭시드, 프로필렌글리콜메틸아세테이트, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 2-메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 부탄올, 에탄올, 크실렌, 톨루엔, 클로로벤젠, 테레빈유, 미네랄 스피릿, 석유 나프타계 용매 등도 사용할 수 있다. 이들 용매는 2종류 이상 혼합해서 사용해도 된다. The solvent used for polymerization of the polyimide precursor is preferably an aprotic solvent such as N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, or dimethyl sulfoxide, When the raw material monomer, the produced polyimide precursor, and the imidized polyimide are dissolved, any solvent can be used without any problem, and the structure or type of the solvent is not particularly limited. Specifically, for example, an amide solvent such as N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, ester solvents such as δ-valerolactone, γ-caprolactone, ε-caprolactone, α-methyl-γ-butyrolactone, butyl acetate, ethyl acetate, isobutyl acetate, carbonate solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate; glycol solvents such as diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol and triethylene glycol dimethyl ether, phenolic solvents such as phenol, m-cresol, p-cresol, o-cresol, 3-chlorophenol, and 4-chlorophenol; Ketone solvents such as cyclopentanone, cyclohexanone, acetone, methyl ethyl ketone, diisobutyl ketone, and methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, dimethoxyethane, diethoxyethane, dibutyl Ether solvents, such as ether, are mentioned. Other general-purpose solvents include acetophenone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, sulfolane, dimethyl sulfoxide, propylene glycol methyl acetate, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, 2-methyl cellosolve acetate , ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, butanol, ethanol, xylene, toluene, chlorobenzene, turpentine, mineral spirit, petroleum naphtha solvent and the like can also be used. You may use these solvents in mixture of 2 or more types.

본 발명의 폴리이미드를 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 공지의 방법을 적당히 적용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 다음의 방법으로 합성할 수 있다. The method for manufacturing the polyimide of this invention is not specifically limited, A well-known method is applicable suitably. Specifically, for example, it can be synthesized by the following method.

먼저 디아민 화합물을 중합용매에 용해하고, 이 용액에 디아민 화합물과 실질적으로 등몰의 테트라카르복실산 이무수물의 분말을 서서히 첨가하고, 메커니컬 스터러 등을 사용하여, 0∼100℃의 범위, 바람직하게는 20∼60℃에서 0.5∼150시간, 바람직하게는 1∼72시간 교반한다. 이때 모노머 농도는, 통상 5∼50 중량%의 범위, 바람직하게는 10∼40 중량%의 범위이다. 이러한 모노머 농도 범위에서 중합을 행함으로써, 균일하고 고중합도의 폴리이미드 전구체를 얻을 수 있다. 폴리이미드 전구체의 중합도가 지나치게 증가하여, 중합용액이 교반하기 어려워진 경우는, 적당히 동일 용매로 희석하는 것도 가능하다. 폴리이미드 성형체의 기계적 강도를 높이는 관점에서 폴리이미드 전구체의 중합도는 될 수 있는 한 높은 것이 바람직하다. 상기 모노머 농도 범위에서 중합을 행함으로써 폴리머의 중합도가 충분히 높고, 모노머 및 폴리머의 용해성도 충분히 확보할 수 있다. 상기 범위보다 낮은 농도로 중합을 행하면, 폴리이미드 전구체의 중합도가 충분히 높아지지 않는 경우가 있고, 또한, 상기 모노머 농도 범위보다 고농도로 중합을 행하면, 모노머나 생성되는 폴리머의 용해가 불충분해지는 경우가 있다. 또한, 지방족 디아민을 사용한 경우, 중합 초기에 종종 염 형성이 일어나 중합이 방해되는데, 염 형성을 억제하면서 될 수 있는 한 중합도를 올리기 위해서는, 중합 시의 모노머 농도를 상기의 적합한 농도 범위로 관리하는 것이 바람직하다. First, a diamine compound is dissolved in a polymerization solvent, and a powder of tetracarboxylic dianhydride substantially equimolar to the diamine compound is gradually added to the solution, and a mechanical stirrer or the like is used in the range of 0 to 100°C, preferably Stirring is carried out at 20-60 degreeC for 0.5-150 hours, Preferably it is 1-72 hours. At this time, the monomer concentration is usually in the range of 5 to 50% by weight, preferably in the range of 10 to 40% by weight. By performing polymerization in such a monomer concentration range, a polyimide precursor having a uniform and high polymerization degree can be obtained. When the polymerization degree of a polyimide precursor increases too much and the polymerization solution becomes difficult to stir, it is also possible to dilute suitably with the same solvent. From the viewpoint of increasing the mechanical strength of the polyimide molded body, the polymerization degree of the polyimide precursor is preferably as high as possible. By carrying out the polymerization in the above monomer concentration range, the polymerization degree of the polymer is sufficiently high, and the solubility of the monomer and the polymer can be sufficiently ensured. When polymerization is performed at a concentration lower than the above range, the polymerization degree of the polyimide precursor may not be sufficiently high, and if polymerization is performed at a concentration higher than the above monomer concentration range, the monomer or the resulting polymer may not be sufficiently dissolved. . In addition, in the case of using an aliphatic diamine, salt formation often occurs at the beginning of polymerization to hinder polymerization. desirable.

얻어진 폴리이미드 전구체의 이미드화 방법에 대해서 설명한다. The imidation method of the obtained polyimide precursor is demonstrated.

이미드화는 공지의 이미드화 방법을 적용할 수 있고, 예를 들면, 폴리이미드 전구체막을 열적으로 폐환(閉環)시키는 「열이미드화법」, 폴리이미드 전구체 용액을 고온에서 폐환시키는 「용액 열이미드화법」, 탈수제를 사용하는 「화학 이미드화법」 등을 적절히 사용할 수 있다. A well-known imidation method can be applied for imidation, For example, "thermal imidation method" which thermally cyclizes a polyimide precursor film, and "solution thermal imide" which cyclizes a polyimide precursor solution at high temperature. Chemical imidization method", "chemical imidation method" using a dehydrating agent, etc. can be used suitably.

구체적으로는, 「열이미드화법」의 경우, 폴리이미드 전구체 용액(예를 들면 폴리아미드산)을 기판 등에 유연(流延)하고, 50∼200℃, 바람직하게는 60∼150℃에서 건조하여 폴리이미드 전구체막을 형성한 후, 불활성 가스 중이나 감압하에 있어서 150℃∼400℃, 바람직하게는 200℃∼380℃에서 1∼12시간 가열함으로써 열적으로 탈수 폐환시켜 이미드화를 완결시킴으로써 본 발명의 폴리이미드 성형체를 얻을 수 있다. Specifically, in the case of "thermal imidization method", a polyimide precursor solution (for example, polyamic acid) is cast on a substrate or the like, and dried at 50 to 200°C, preferably 60 to 150°C. After forming the polyimide precursor film, by heating in an inert gas or under reduced pressure at 150°C to 400°C, preferably 200°C to 380°C for 1 to 12 hours, thermal dehydration cyclization is performed to complete imidization, thereby completing imidization of the polyimide of the present invention. A molded body can be obtained.

또한, 「용액 열이미드화법」의 경우, 염기성 촉매 등을 첨가한 폴리이미드 전구체(예를 들면 폴리아미드산) 용액을 크실렌 등의 공비제 존재하에서 100∼250℃, 바람직하게는 150∼220℃에서 0.5∼12시간 가열함으로써 부생하는 물을 계 내로부터 제거하여 이미드화를 완결시켜, 본 발명의 폴리이미드 용액을 얻을 수 있다. In addition, in the case of the "solution thermal imidization method", a polyimide precursor (for example, polyamic acid) solution to which a basic catalyst or the like has been added is heated in the presence of an azeotrope such as xylene at 100 to 250°C, preferably at 150 to 220°C. The polyimide solution of the present invention can be obtained by heating in a furnace for 0.5 to 12 hours to remove byproduct water from the system to complete imidization.

「화학 이미드화법」의 경우, 폴리이미드 전구체(예를 들면 폴리아미드산)를 교반하기 쉬운 적당한 용액 점도로 조정한 폴리이미드 전구체 용액을 메커니컬 스터러 등으로 교반하면서, 유기산의 무수물과, 염기성 촉매로서 아민류로 이루어지는 탈수 폐환제(화학 이미드화제)를 적하하고, 0∼100℃, 바람직하게는 10∼50℃에서 1∼72시간 교반함으로써 화학적으로 이미드화를 완결시킨다. 이때 사용 가능한 유기산 무수물로서는 특별히 한정되지 않으나, 무수 초산, 무수 프로피온산 등을 들 수 있다. 시약의 취급이나 정제의 용이함으로부터 무수 초산이 적합하게 사용된다. 또한 염기성 촉매로서는, 피리딘, 트리에틸렌아민, 퀴놀린 등을 사용할 수 있고, 시약의 취급이나 분리의 용이함으로부터 피리딘이 적합하게 사용되지만, 이들에 한정되지 않는다. 화학 이미드화제 중의 유기산 무수물량은, 폴리이미드 전구체(폴리아미드산으로 한 경우)의 이론 탈수량의 1∼10배 몰의 범위이고, 보다 바람직하게는 1∼5배 몰이다. 또한 염기성 촉매의 양은 유기산 무수물량에 대해 0.1∼2배 몰의 범위이고, 보다 바람직하게는 0.1∼1배 몰의 범위이다.In the case of "chemical imidation method", while stirring the polyimide precursor solution prepared by adjusting the polyimide precursor (for example, polyamic acid) to a suitable solution viscosity that is easy to stir with a mechanical stirrer or the like, an anhydride of an organic acid and a basic catalyst Imidization is chemically completed by adding dropwise a dehydrating ring-closing agent (chemical imidizing agent) composed of amines and stirring at 0 to 100°C, preferably 10 to 50°C for 1 to 72 hours. Although it does not specifically limit as an organic acid anhydride which can be used at this time, Acetic anhydride, propionic anhydride, etc. are mentioned. Acetic anhydride is preferably used from the viewpoint of handling and purification of reagents. Moreover, as a basic catalyst, pyridine, triethyleneamine, quinoline, etc. can be used, Although pyridine is used suitably from handling of a reagent and the ease of isolation|separation, It is not limited to these. The amount of organic acid anhydride in the chemical imidizing agent is in the range of 1 to 10 moles of the theoretical dehydration amount of the polyimide precursor (when using polyamic acid), more preferably 1 to 5 moles. The amount of the basic catalyst is in the range of 0.1 to 2 moles, more preferably 0.1 to 1 mole, based on the amount of the organic acid anhydride.

「용액 열이미드화법」이나 「화학 이미드화법」의 경우는 반응용액 중에 촉매나 화학 이미드화제, 카르복실산 등의 부생성물(이하, 불순물이라고 한다)이 혼입되어 있기 때문에, 이들을 제거하여 정제해도 된다. 정제는 공지의 방법을 이용할 수 있다. 예를 들면, 가장 간편한 방법으로서는, 이미드화한 반응용액을 교반하면서 대량의 빈용매 중에 적하하여 폴리이미드를 석출시킨 후, 폴리이미드 분말을 회수하여 불순물이 제거될 때까지 반복해서 세정하고, 감압 건조하여, 폴리이미드 분말을 얻는 방법을 적용할 수 있다. 이때, 사용할 수 있는 용매로서는, 폴리이미드를 석출시켜, 불순물을 효율적으로 잘 제거할 수 있고, 건조하기 쉬운, 물, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 등의 알코올류가 적합하고, 이들을 혼합해서 사용해도 된다. 빈용매 중에 적하하여 석출시킬 때의 폴리이미드 용액의 농도는, 지나치게 높으면 석출되는 폴리이미드가 입자 덩어리(粒塊)가 되어, 그 조대한 입자 중에 불순물이 잔류할 가능성이나, 얻어진 폴리이미드 분말을 용매에 용해하는 시간이 장시간 소요될 우려가 있다. 한편, 폴리이미드 용액의 농도를 지나치게 얇게 하면, 다량의 빈용매가 필요해져, 폐용제 처리에 따른 환경 부하 증대나 제조 비용이 비싸지기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 빈용매 중에 적하할 때의 폴리이미드 용액의 농도는 20 중량% 이하, 보다 바람직하게는 10 중량% 이하이다. 이때 사용하는 빈용매의 양은 폴리이미드 용액의 등량 이상이 바람직하고, 1.5∼3 배량이 적합하다. In the case of "solution thermal imidization method" or "chemical imidization method", since by-products (hereinafter referred to as impurities) such as catalysts, chemical imidization agents, and carboxylic acids are mixed in the reaction solution, these are removed and You may refine it. For purification, a known method can be used. For example, as the simplest method, the imidized reaction solution is added dropwise to a large amount of poor solvent while stirring to precipitate polyimide, then the polyimide powder is recovered, washed repeatedly until impurities are removed, and dried under reduced pressure. Thus, a method for obtaining polyimide powder can be applied. At this time, as a solvent that can be used, alcohols such as water, methanol, ethanol, and isopropanol, which precipitate polyimide, can remove impurities efficiently and are easy to dry, are suitable, and these may be mixed and used. When the concentration of the polyimide solution is added dropwise to the poor solvent to precipitate, if the concentration of the polyimide solution is too high, the precipitated polyimide becomes a particle agglomeration, and impurities may remain in the coarse particles. It may take a long time to dissolve in On the other hand, when the density|concentration of a polyimide solution is made too thin, since a large amount of poor solvent is required and the environmental load increase accompanying waste-solvent treatment and manufacturing cost become high, it is unpreferable. Therefore, the density|concentration of the polyimide solution at the time of dripping in a poor solvent is 20 weight% or less, More preferably, it is 10 weight% or less. The amount of the poor solvent used at this time is preferably equal to or greater than that of the polyimide solution, preferably 1.5 to 3 times the amount.

얻어진 폴리이미드 분말을 회수하여, 잔류 용매를 감압 건조나 열풍 건조 등으로 제거한다. 건조 온도와 시간은 폴리이미드가 변질되지 않고, 잔류 용매가 분해되지 않는 온도라면 제한은 없고, 30∼200℃의 온도 범위에 있어서 48시간 이하에서 건조시키는 것이 바람직하다. The obtained polyimide powder is collect|recovered, and a residual solvent is removed by vacuum drying, hot air drying, etc. The drying temperature and time are not limited as long as the polyimide is not deteriorated and the residual solvent is not decomposed, and drying is preferably performed in a temperature range of 30 to 200°C for 48 hours or less.

본 발명의 폴리이미드는 폴리이미드의 고유점도로서, 바람직하게는 0.1∼10.0 dL/g의 범위이고, 보다 바람직하게는 0.5∼5.0 dL/g의 범위이다. The polyimide of the present invention has an intrinsic viscosity of the polyimide, preferably in the range of 0.1 to 10.0 dL/g, more preferably in the range of 0.5 to 5.0 dL/g.

본 발명의 폴리이미드는 다양한 용매에 가용인 것으로부터, 사용 용도나 가공 조건에 맞춰 용매를 선택할 수 있다. 예를 들면, 특별히 한정되지 않으나, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 등의 아미드 용매, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, δ-발레로락톤, γ-카프로락톤, ε-카프로락톤, α-메틸-γ-부티로락톤 등의 에스테르 용매, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트 등의 카보네이트 용매, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 트리에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 글리콜계 용매, 페놀, m-크레졸, p-크레졸, o-크레졸, 3-클로로페놀, 4-클로로페놀 등의 페놀계 용매, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 아세톤, 메틸에틸케톤, 디이소부틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤계 용매, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 디부틸에테르 등의 에테르계 용매, 기타 범용 용매로서, 아세토페논, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 설포란, 디메틸설폭시드, 초산부틸, 초산에틸, 초산이소부틸, 프로필렌글리콜메틸아세테이트, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 2-메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 클로로포름, 부탄올, 에탄올, 크실렌, 톨루엔, 클로로벤젠, 테레빈유, 미네랄 스피릿, 석유 나프타계 용매 등도 사용할 수 있다. 이들 용매를 2종류 이상 혼합해서 사용해도 된다. Since the polyimide of the present invention is soluble in various solvents, a solvent can be selected according to the intended use or processing conditions. For example, although not particularly limited, amide solvents such as N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, and N-methyl-2-pyrrolidone; γ-butyrolactone, γ-valerolactone Ester solvents such as , δ-valerolactone, γ-caprolactone, ε-caprolactone, α-methyl-γ-butyrolactone, carbonate solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol , glycol solvents such as triethylene glycol dimethyl ether, phenolic solvents such as phenol, m-cresol, p-cresol, o-cresol, 3-chlorophenol, and 4-chlorophenol, cyclopentanone, cyclohexanone, and acetone , ketone solvents such as methyl ethyl ketone, diisobutyl ketone, methyl isobutyl ketone, ether solvents such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, dimethoxyethane, diethoxyethane, dibutyl ether, and other general purpose As the solvent, acetophenone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, sulfolane, dimethyl sulfoxide, butyl acetate, ethyl acetate, isobutyl acetate, propylene glycol methyl acetate, ethyl cellosolve, butyl cellosolve , 2-methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, chloroform, butanol, ethanol, xylene, toluene, chlorobenzene, turpentine, mineral spirits, petroleum naphtha solvents and the like can also be used. You may mix and use 2 or more types of these solvents.

본 발명의 폴리이미드를 용매에 용해하여 용액으로 할 때의 고형분 농도로서는, 폴리이미드의 분자량, 제조방법이나 제조하는 성형체에 따라서도 다르나, 5 중량% 이상이 바람직하다. 고형분 농도가 지나치게 낮으면, 충분한 막두께로 성형하는 것이 곤란해지고, 반대로 고형분 농도가 진하면 용액 점도가 지나치게 높아 성형이 곤란해질 우려가 있다. 본 발명의 폴리이미드를 용매에 용해할 때의 방법으로서는, 예를 들면, 용매를 교반하면서 본 발명의 폴리이미드 분말을 첨가하고, 공기 중 또는 불활성 가스 중에서 실온∼용매의 비점 이하의 온도 범위에서 1시간∼48시간에 걸쳐 용해시켜, 폴리이미드 용액으로 할 수 있다. The solid content concentration when the polyimide of the present invention is dissolved in a solvent to form a solution varies depending on the molecular weight of the polyimide, the manufacturing method, and the molded article to be manufactured, but preferably 5 wt% or more. When the solid content concentration is too low, molding to a sufficient film thickness becomes difficult, and conversely, when the solid content concentration is high, the solution viscosity is too high and molding becomes difficult. As a method for dissolving the polyimide of the present invention in a solvent, for example, the polyimide powder of the present invention is added while stirring the solvent, and 1 in the temperature range from room temperature to the boiling point of the solvent or less in air or in an inert gas. It can be made to melt|dissolve over time - 48 hours, and it can be set as a polyimide solution.

또한, 본 발명의 폴리이미드에는, 필요에 따라 이형제, 필러, 실란 커플링제, 가교제, 말단 봉지제, 산화 방지제, 소포제, 레벨링제 등의 첨가물을 첨가할 수 있다. Moreover, additives, such as a mold release agent, a filler, a silane coupling agent, a crosslinking agent, a terminal blocker, antioxidant, an antifoamer, and a leveling agent, can be added to the polyimide of this invention as needed.

얻어진 폴리이미드 용액은 공지의 방법으로 성형할 수 있다. 예를 들면, 폴리이미드 필름을 성형하는 경우는, 폴리이미드 용액을 유리기판 등의 지지체 상에 닥터 블레이드 등을 사용하여 유연하고, 열풍 건조기, 적외선 건조로, 진공 건조기, 이너트 오븐 등을 사용하여, 통상 40∼300℃의 범위, 바람직하게는 50∼250℃의 범위에서 건조함으로써 폴리이미드 필름으로 할 수 있다. The obtained polyimide solution can be shape|molded by a well-known method. For example, in the case of forming a polyimide film, the polyimide solution is cast on a support such as a glass substrate using a doctor blade or the like, and a hot air dryer, an infrared dryer, a vacuum dryer, an inert oven, etc. , It can be set as a polyimide film by drying normally in the range of 40-300 degreeC, Preferably it is 50-250 degreeC.

전술한 바와 같이 성형된 본 발명의 폴리이미드 성형체는, 그 유리 전이 온도가 300℃ 이상이 되기 때문에 특히 내열성 재료로서 적합하게 사용되는, 예를 들면, 반도체나 플렉시블 배선기판에 사용하는 경우, 무연 납땜 실장 온도인 260℃에도 충분히 견딜 수 있기 때문에, 절연재료로서 적합하다. Since the polyimide molded article of the present invention molded as described above has a glass transition temperature of 300° C. or higher, it is particularly suitably used as a heat-resistant material, for example, lead-free soldering when used in semiconductors or flexible wiring boards. Since it can sufficiently withstand the mounting temperature of 260°C, it is suitable as an insulating material.

실시예Example

아래에 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하는데, 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 아래의 예에 있어서의 물성값은 다음의 평가방법에 의해 측정하였다. Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of Examples, but the present invention is not limited to these Examples. In addition, the physical property value in the following example was measured by the following evaluation method.

<평가방법에 대해서><About evaluation method>

1. 적외 흡수 스펙트럼1. Infrared absorption spectrum

푸리에 변환 적외 분광광도계 FT/IR4100(일본 분광사 제조)를 사용하여, KBr법으로 디아민 화합물의 적외선 흡수 스펙트럼을 측정하였다. 또한, 폴리이미드의 적외선 흡수 스펙트럼에 대해서는, 박막시료(약 5 ㎛ 두께)를 제작해서 측정하였다. The infrared absorption spectrum of the diamine compound was measured by the KBr method using Fourier transform infrared spectrophotometer FT/IR4100 (made by the Japan Spectroscopy company). In addition, about the infrared absorption spectrum of polyimide, the thin film sample (about 5 micrometers thickness) was produced and measured.

2. 1H-NMR 스펙트럼2. 1 H-NMR spectrum

푸리에 변환 핵자기 공명 JNM―ECP400(JEOL 제조)을 사용하여, 중수소화 디메틸설폭시드(DMSO) 또는 중수소화 클로로포름(CDCl3) 중에서 합성물 및 화학 이미드화한 폴리이미드 분말의 1H-NMR 스펙트럼을 측정하였다. Using Fourier transform nuclear magnetic resonance JNM-ECP400 (manufactured by JEOL), 1 H-NMR spectrum of the polyimide powder synthesized and chemically imidized in deuterated dimethyl sulfoxide (DMSO) or deuterated chloroform (CDCl 3 ) was measured did.

3. 시차 주사 열량 분석(융점)3. Differential Scanning Calorimetry (melting point)

디아민 화합물의 융점은 시차 주사 열량 분석장치 DSC3100(네치사)을 사용하여, 질소분위기 중, 승온속도 2℃/분으로 측정하였다. 융점이 높고 융해 피크가 샤프할수록, 고순도인 것을 나타낸다. The melting point of the diamine compound was measured using a differential scanning calorimeter DSC3100 (manufactured by Nechi Corporation) in a nitrogen atmosphere at a temperature increase rate of 2°C/min. The higher the melting point and the sharper the melting peak, the higher the purity.

4. 고유점도4. Intrinsic Viscosity

0.5 중량%의 폴리이미드 전구체 용액 또는 폴리이미드 용액을, 오스트발트 점도계를 사용하여 30℃에서 환원점도를 측정하였다. 용매는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)을 사용하였다. 이 값을 고유점도로 간주하였다. The reduced viscosity of 0.5 wt % of the polyimide precursor solution or polyimide solution was measured at 30° C. using an Ostwald viscometer. As the solvent, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was used. This value was regarded as the intrinsic viscosity.

5. 폴리이미드 분말의 용매에 대한 용해성 시험5. Solubility test of polyimide powder in solvent

폴리이미드 분말 0.1 g에 대해, 표 2에 기재된 용매 9.9 g(고형분 농도 1 중량%)을 샘플관에 넣고, 시험관 믹서를 사용하여 5분간 교반하여 용해 상태를 육안으로 확인하였다. With respect to 0.1 g of the polyimide powder, 9.9 g (solid content concentration of 1 wt%) of the solvent described in Table 2 was put into a sample tube, and the dissolved state was visually confirmed by stirring for 5 minutes using a test tube mixer.

용매로서 N,N-디메틸아세트아미드(DMAc), N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 디메틸설폭시드(DMSO), γ-부티로락톤(GBL), 트리에틸렌글리콜디메틸에테르(Tri-GL)를 사용하였다. As a solvent, N,N-dimethylacetamide (DMAc), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethyl sulfoxide (DMSO), γ-butyrolactone (GBL), triethylene glycol dimethyl ether (Tri- GL) was used.

평가결과는 실온에서 용해된 경우를 ++, 가열에 의해 용해되고, 또한 실온까지 방랭 후에도 균일성을 유지하고 있었던 경우를 +, 팽윤/일부 용해된 경우를 ±, 불용인 경우를 -로 표 2 중에 표시하였다. In Table 2, the evaluation results are ++ when dissolved at room temperature, + when dissolved by heating and uniformity was maintained even after cooling to room temperature, ± when swollen/partially dissolved, and - when insoluble. indicated.

6. 유리 전이 온도:Tg6. Glass transition temperature: Tg

폴리이미드 필름의 유리 전이 온도는 네치사 제조 열기계 분석장치(TMA4000)를 사용하여 폴리이미드 필름 사이즈 폭 5 ㎜, 길이 15 ㎜, 하중을 막두께(㎛)×0.5 g으로 하여, 5℃/min로 150℃까지 일단 승온(1회째 승온)시킨 후, 20℃까지 냉각하고, 추가로 5℃/min로 승온(2회째 승온)시켜서 2회째 승온 시의 TMA 곡선의 접선법(유리 상태의 접선과 Tg 이후의 접선의 교점)으로부터 구하였다. The glass transition temperature of the polyimide film was determined using a thermomechanical analyzer (TMA4000) manufactured by Nechi Corporation, with a polyimide film size of 5 mm in width, 15 mm in length, and a load of 5° C./min. After raising the temperature to 150 ° C with a furnace (first temperature increase), cooling to 20 ° C, and further raising the temperature at 5 ° C / min (second temperature increase), the tangential method of the TMA curve at the second temperature rise (the tangent to the glassy state and It was calculated|required from the intersection of the tangent line after Tg).

7. 평균 선열팽창계수:CTE7. Average coefficient of linear thermal expansion: CTE

폴리이미드 필름의 선열팽창계수는 네치사 제조 TMA4000을 사용하여(샘플 사이즈 폭 5 ㎜, 길이 15 ㎜), 하중을 막두께(㎛)×0.5 g으로 하여, 5℃/min로 150℃까지 일단 승온(1회째 승온)시킨 후, 20℃까지 냉각하고, 추가로 5℃/min로 승온(2회째 승온)시켜서 2회째 승온 시의 TMA 곡선으로부터 계산하였다. 선열팽창계수는 100∼200℃ 사이의 평균값으로서 구하였다. The coefficient of linear thermal expansion of the polyimide film was measured using TMA4000 manufactured by Nechi Corporation (sample size: width 5 mm, length 15 mm), the load was set to a film thickness (µm) × 0.5 g, and the temperature was raised to 150°C once at 5°C/min. After (1st temperature rise), it cooled to 20 degreeC, it further heated up at 5 degreeC/min (2nd time temperature rise), and it calculated from the TMA curve at the time of 2nd temperature rise. The linear thermal expansion coefficient was calculated|required as an average value between 100-200 degreeC.

8. 열분해 온도(질소), 열분해 온도(공기)8. Pyrolysis temperature (nitrogen), pyrolysis temperature (air)

네치사 제조 열중량 분석장치(TG-DTA2000)를 사용하여, 질소 중 또는 공기 중, 승온속도 10℃/분으로의 승온과정에 있어서, 폴리이미드 필름(20 ㎛ 두께)의 초기 중량이 5% 감소하였을 때의 온도를 측정하였다. 이들 값이 높을수록, 열안정성이 높은 것을 나타낸다. Using a thermogravimetric analyzer (TG-DTA2000) manufactured by Nechi Co., Ltd., the initial weight of the polyimide film (20 µm thickness) was reduced by 5% in the process of increasing the temperature in nitrogen or in air at a temperature increase rate of 10°C/min. The temperature at the time was measured. It shows that thermal stability is so high that these values are high.

9. 평균 굴절률:nav 9. Average refractive index: n av

아타고사 제조 아베 굴절계(아베 1T)를 사용하여, 폴리이미드 필름 면에 평행한 방향(nin)과 수직인 방향(막두께 방향)(nout)의 굴절률을 아베 굴절계(나트륨 램프 사용, 파장 589 ㎚)로 측정하였다. Using an Abbe refractometer (Abe 1T) manufactured by Atago Co., Ltd., the refractive indices of the direction parallel to the polyimide film plane (n in ) and the direction perpendicular to the plane of the polyimide film (film thickness direction) (n out ) were measured with an Abbe refractometer (using a sodium lamp, wavelength 589). nm).

이 굴절률로부터, 폴리이미드 필름의 평균 굴절률(nav=(2nin+nout)/3)을 산출하였다. From this refractive index, the average refractive index (n av =(2n in + n out )/3) of the polyimide film was computed.

10. 유전율:εopt 10. Permittivity: ε opt

상기 폴리이미드 필름의 평균 굴절률 nav에 기초하여, 폴리이미드 필름의 유전율(εopt=1.1×nav 2)을 산출하였다. Based on the average refractive index n av of the polyimide film, the dielectric constant (ε opt =1.1×n av 2 ) of the polyimide film was calculated.

11. 탄성률, 최대 파단신도11. Modulus of elasticity, maximum elongation at break

TENSILON UTM-2(에이·앤드·디사 제조)를 사용하여, 폴리이미드 필름의 시험편(3 ㎜×30 ㎜)에 대해서 인장시험(연신속도:8 ㎜/분)을 실시하여, 응력―변형 곡선의 초기 구배로부터 탄성률(GPa)을, 필름이 파단되었을 때의 신장률로부터 최대 파단신도(%)를 구하였다. 최대 파단신도가 높을수록 필름의 인성이 높은 것을 의미한다. Using TENSILON UTM-2 (manufactured by A&D), a tensile test (stretching speed: 8 mm/min) was performed on a polyimide film test piece (3 mm × 30 mm), and the stress-strain curve was The elastic modulus (GPa) was obtained from the initial gradient, and the maximum elongation at break (%) was obtained from the elongation at the time of breakage of the film. The higher the maximum elongation at break, the higher the toughness of the film.

실시예 1Example 1

본 발명의 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물의 합성Synthesis of diamine compound represented by Formula 1 of the present invention

디니트로체 중간체의 합성Synthesis of dinitrosomal intermediates

Figure pct00014
Figure pct00014

100 mL 3구 플라스크에 2-클로로-5-니트로벤조트리플루오라이드 6.93 g(30.7 mmol), HM44BP(2,2',3,3',5,5'-헥사메틸-비페닐-4,4'-디올) 2.71 g(10.0 mmol), 탄산칼륨 2.89 g, N,N-디메틸포름아미드(DMF) 20 mL를 첨가하고, 질소 분위기하 85℃에서 2.5시간 교반하였다. 반응중 침전물이 생성되었다. 이 반응용액 을 다량의 물에 투입하고, 침전물을 회수하였다. 침전물을 메탄올로 세정한 후, 감압 건조기 100℃에서 12시간 건조하였다(수량 5.60 g, 수율 86%). 건조한 조생성물을 디메틸설폭시드로 재결정하여, 백색 분말을 얻었다(전체 수율 83%). In a 100 mL three-necked flask, 6.93 g (30.7 mmol) of 2-chloro-5-nitrobenzotrifluoride, HM44BP (2,2',3,3',5,5'-hexamethyl-biphenyl-4,4) 2.71 g (10.0 mmol) of '-diol), 2.89 g of potassium carbonate, and 20 mL of N,N-dimethylformamide (DMF) were added, and the mixture was stirred at 85°C under a nitrogen atmosphere for 2.5 hours. A precipitate was formed during the reaction. The reaction solution was poured into a large amount of water, and the precipitate was recovered. The precipitate was washed with methanol and then dried at 100°C in a vacuum dryer for 12 hours (amount 5.60 g, yield 86%). The dried crude product was recrystallized from dimethyl sulfoxide to obtain a white powder (total yield 83%).

디니트로체 중간체의 동정Identification of dinitrosomal intermediates

생성물은 푸리에 변환 적외 분광광도계 FT/IR4100(일본 분광사 제조)으로부터, 3103 ㎝-1에 방향족 C-H 신축 진동 흡수대, 2951 ㎝-1에 지방족 C-H 신축 진동 흡수대, 1524, 1357 ㎝-1에 니트로기 신축 진동 흡수대, 1252, 1193 ㎝-1에 에테르 C-O-C 신축 진동 흡수대를 확인하였다. The product was obtained from a Fourier transform infrared spectrophotometer FT/IR4100 (manufactured by Japan Spectroscopy) , an aromatic C-H stretching vibration absorption band at 3103 cm -1 , an aliphatic C-H stretching vibration absorption band at 2951 cm -1 , 1524, 1357 cm -1 A nitro group stretching vibration absorption band, and an ether C-O-C stretching vibration absorption band at 1252, 1193 cm -1 were confirmed.

푸리에 변환 핵자기 공명 분광광도계 JNM―ECP400(JEOL 제조)을 사용하여 1H-NMR 측정을 행한 결과, (CDCl3-d1, δ, ppm):8.63(sd, J=2.6 Hz, 2H), 8.32-8.28(m, 2H), 6.98(s, 1H), 6.92(sd, J=3.3 Hz, 1H), 6.70-6.64(m, 2H), 2.11-1.99(m, 18H)로 귀속되었다. As a result of performing 1 H-NMR measurement using a Fourier transform nuclear magnetic resonance spectrophotometer JNM-ECP400 (manufactured by JEOL) , (CDCl 3 -d 1 , δ, ppm): 8.63 (sd, J = 2.6 Hz, 2H), 8.32-8.28 (m, 2H), 6.98 (s, 1H), 6.92 (sd, J = 3.3 Hz, 1H), 6.70-6.64 (m, 2H), and 2.11-1.99 (m, 18H).

이상의 분석결과로부터, 생성물은 디니트로체인 것이 확인되었다. From the above analysis result, it was confirmed that the product was a dinitro body.

또한, 시차 주사 열량 분석장치 DSC3100(네치사)에 의해 융점을 측정한 바, 297℃에 샤프한 융해 피크를 나타낸 것으로부터, 이 생성물은 고순도인 것이 시사되었다. Moreover, when melting|fusing point was measured with differential scanning calorimetry DSC3100 (Nechi Corporation), the sharp melting peak was shown at 297 degreeC, and it was suggested that this product is high purity.

디아민 화합물의 합성(디니트로체 중간체의 환원)Synthesis of diamine compounds (reduction of dinitro intermediates)

Figure pct00015
Figure pct00015

200 mL 3구 플라스크에 디니트로체 5.13 g(7.91 mmol), 촉매인 팔라듐/탄소(Pd 10%)(약 55% 수습윤품) 0.514 g, DMF 120 mL를 넣고, 수소를 버블링하면서 120℃에서 5시간 교반하였다. 그 후, 실온까지 방랭 후, 촉매를 여과 분별하고, 여액을 포화 식염수 중에 투입하여 침전물을 회수하였다. 침전물은 물, 크실렌, 메탄올로 세정하여 감압 건조기 120℃에서 12시간 건조하였다(수량 4.34 g, 수율 93%). 얻어진 조생성물 1.57 g을 톨루엔(90 mL)과 초산에틸(20 mL)로 가열 용해하고, 재결정된 것을 여과 회수하였다. 회수한 결정을 톨루엔과 메탄올을 사용하여 세정 후, 감압 건조기 120℃에서 12시간 건조시켜서, 백색 분말을 얻었다(전체 수율 80%). In a 200 mL three-necked flask, add 5.13 g (7.91 mmol) of dinitro body, 0.514 g of palladium/carbon (Pd 10%) (about 55% wetted product) as catalyst, 120 mL of DMF, and 120 °C while bubbling hydrogen. was stirred for 5 hours. Then, after standing to cool to room temperature, the catalyst was separated by filtration, the filtrate was poured into saturated brine, and the precipitate was collect|recovered. The precipitate was washed with water, xylene, and methanol, and dried in a vacuum dryer at 120° C. for 12 hours (amount 4.34 g, yield 93%). 1.57 g of the obtained crude product was dissolved by heating with toluene (90 mL) and ethyl acetate (20 mL), and the recrystallized product was collected by filtration. The recovered crystals were washed with toluene and methanol, and then dried in a vacuum dryer at 120° C. for 12 hours to obtain a white powder (total yield: 80%).

디아민 화합물의 동정Identification of diamine compounds

생성물은 푸리에 변환 적외 분광광도계 FT/IR4100(일본 분광사 제조)으로부터, 3449, 3346 ㎝-1에 N-H 신축 진동 흡수대, 3011 ㎝-1에 방향족 C-H 신축 진동 흡수대, 2919 ㎝-1에 지방족 C-H 신축 진동 흡수대, 1348, 1047 ㎝-1에 에테르 C-O-C 신축 진동 흡수대를 확인하였다. The product was obtained from a Fourier transform infrared spectrophotometer FT/IR4100 (manufactured by Japan Spectroscopy Co., Ltd.) at 3449, 3346 cm −1 in N-H stretching vibration absorption band, 3011 cm −1 in aromatic C-H stretching vibration absorption band, 2919 cm −1 in Aliphatic C-H stretching vibration absorption band, 1348, 1047 cm -1 The ether C-O-C stretching vibration absorption band was confirmed.

푸리에 변환 핵자기 공명 분광광도계 JNM―ECP400(JEOL 제조)을 사용하여 1H-NMR 측정을 행한 결과, (CDCl3-d1, δ, ppm):7.00(sd, J=4.0 Hz, 2H), 6.89(s, 1H), 6.84(sd, J=4.0 Hz, 1H), 6.65-6.67(m, 2H), 6.28-6.34(m, 2H), 3.55(s, 4H), 1.93-2.17(m, 18H)로 귀속되었다. As a result of performing 1 H-NMR measurement using a Fourier transform nuclear magnetic resonance spectrophotometer JNM-ECP400 (manufactured by JEOL) , (CDCl 3- d 1 , δ, ppm): 7.00 (sd, J=4.0 Hz, 2H), 6.89(s, 1H), 6.84(sd, J=4.0 Hz, 1H), 6.65-6.67(m, 2H), 6.28-6.34(m, 2H), 3.55(s, 4H), 1.93-2.17(m, 18H).

원소 분석값은 추정값 C:65.30%, H:5.14%, N:4.76%, 실측값 C:65.06%, H:5.16%, N:4.66%였다. The elemental analysis values were estimated values C: 65.30%, H: 5.14%, N: 4.76%, measured values C: 65.06%, H: 5.16%, and N: 4.66%.

이들 분석결과로부터, 생성물은 디아민 화합물인 것이 확인되었다. From these analysis results, it was confirmed that the product was a diamine compound.

실시예 2Example 2

폴리이미드 전구체의 중합;PMDA(50):s-BPDA(50)/디아민 화합물 25 mol%Polyimide precursor polymerization; PMDA (50): s-BPDA (50) / diamine compound 25 mol%

상기 실시예 1에서 합성한 디아민 화합물 0.4414 g(0.75 mmol), 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘(TFMB) 0.7205 g(2.25 mmol)을 탈수 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 용해하였다. 여기에 피로멜리트산 이무수물(PMDA) 분말 0.3272 g(1.50 mmol)과 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물(s-BPDA) 분말 0.4413 g(1.50 mmol)을 혼합한 분말을 천천히 첨가하고, 실온에서 72시간 교반하여, 폴리이미드 전구체인 폴리아미드산을 얻었다(고형분 농도 19.2 중량%). 얻어진 폴리아미드산의 고유점도는 1.29 dL/g이었다. 0.4414 g (0.75 mmol) of the diamine compound synthesized in Example 1 and 0.7205 g (2.25 mmol) of 2,2'-bis(trifluoromethyl)benzidine (TFMB) were dehydrated N-methyl-2-pyrrolidone ( NMP). Here, 0.3272 g (1.50 mmol) of pyromellitic dianhydride (PMDA) powder and 0.4413 g (1.50 mmol) of 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (s-BPDA) powder were mixed. One powder was slowly added and stirred at room temperature for 72 hours to obtain polyamic acid as a polyimide precursor (solid content concentration: 19.2 wt%). The obtained polyamic acid had an intrinsic viscosity of 1.29 dL/g.

화학 이미드화 반응chemical imidization reaction

얻어진 폴리아미드산 용액을 탈수 NMP로 고형분 농도 10.0 중량%로 희석 후, 이것을 교반하면서 3.0627 g(30 mmol)의 무수 초산과 1.1865 g(15 mmol)의 피리딘의 혼합 용액을 실온에서 천천히 적하하고, 적하 종료 후, 추가로 24시간 교반하였다. 얻어진 폴리이미드 용액을 대량의 에탄올에 천천히 적하하여 폴리이미드를 침전시켰다. 얻어진 침전물을 에탄올로 충분히 세정하고, 120℃에서 12시간 진공 건조하였다. 이 분말에 대해서 프로톤 NMR 측정을 행한 바, 폴리아미드산에 특유의 COOH 프로톤(δ13 ppm 부근) 및 NHCO 프로톤(δ11 ppm 부근)은 관측되지 않았던 것으로부터, 화학 이미드화 반응은 완결되어 있는 것이 시사되었다. 얻어진 폴리이미드의 고유점도는 2.95 dL/g이고, 고분자량체였다. After diluting the obtained polyamic acid solution with dehydration NMP to a solid content concentration of 10.0% by weight, a mixed solution of 3.0627 g (30 mmol) acetic anhydride and 1.1865 g (15 mmol) pyridine was slowly added dropwise at room temperature while stirring, After completion, the mixture was stirred for an additional 24 hours. The obtained polyimide solution was slowly dripped at a large amount of ethanol, and the polyimide was precipitated. The resulting precipitate was sufficiently washed with ethanol and vacuum dried at 120°C for 12 hours. As a result of proton NMR measurement of this powder, COOH protons (near δ13 ppm) and NHCO protons (near δ11 ppm) specific to polyamic acid were not observed, suggesting that the chemical imidization reaction was complete. . The intrinsic viscosity of the obtained polyimide was 2.95 dL/g, and it was a high molecular weight body.

폴리이미드 용액의 조제 및 폴리이미드 필름의 제막Preparation of polyimide solution and film forming of polyimide film

상기 폴리이미드 분말을 실온에서 NMP에 재용해하여, 8.49 중량%의 균일 용액을 조제하였다. 이 폴리이미드 용액을 유리기판 상에 유연하고, 80℃에 있어서 열풍 건조기로 2시간 건조하였다. 그 후, 기판째 진공 중 250℃에서 1시간 건조하여 실온까지 방랭 후, 유리기판으로부터 폴리이미드 필름을 박리하였다. 이 폴리이미드 필름을 한번 더 진공 중 255℃에서 1시간 열처리하여 잔류 변형을 제거하였다. The polyimide powder was redissolved in NMP at room temperature to prepare an 8.49 wt% homogeneous solution. This polyimide solution was cast on a glass substrate and dried at 80°C with a hot air dryer for 2 hours. Thereafter, the substrate was dried at 250° C. in vacuum for 1 hour, allowed to cool to room temperature, and then the polyimide film was peeled from the glass substrate. This polyimide film was heat-treated once more at 255° C. in vacuum to remove residual strain.

실시예 3Example 3

폴리이미드 전구체의 중합;PMDA(50):s-BPDA(50)/디아민 화합물 50 mol%Polyimide precursor polymerization; PMDA(50): s-BPDA(50)/diamine compound 50 mol%

상기 실시예 1에서 합성한 디아민 화합물 0.8829 g(1.50 mmol), 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘(TFMB) 0.4803 g(1.50 mmol)을 탈수 NMP에 용해하였다. 여기에 피로멜리트산 이무수물(PMDA) 분말 0.3272 g(1.50 mmol)과, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물(s-BPDA) 분말 0.4413 g(1.50 mmol)을 혼합한 분말을 천천히 첨가하고, 실온에서 72시간 교반하여, 폴리이미드 전구체인 폴리아미드산을 얻었다(고형분 농도 19.9 중량%). 얻어진 폴리아미드산의 고유점도는 0.91 dL/g이었다.0.8829 g (1.50 mmol) of the diamine compound synthesized in Example 1 and 0.4803 g (1.50 mmol) of 2,2'-bis(trifluoromethyl)benzidine (TFMB) were dissolved in dehydrated NMP. Here, 0.3272 g (1.50 mmol) of pyromellitic dianhydride (PMDA) powder and 0.4413 g (1.50 mmol) of 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (s-BPDA) powder were added. The mixed powder was slowly added and stirred at room temperature for 72 hours to obtain polyamic acid as a polyimide precursor (solid content concentration of 19.9% by weight). The obtained polyamic acid had an intrinsic viscosity of 0.91 dL/g.

화학 이미드화 반응chemical imidization reaction

얻어진 폴리아미드산 용액을 탈수 NMP로 고형분 농도 10.0 중량%로 희석 후, 이것을 교반하면서 3.0627 g(30 mmol)의 무수 초산과, 1.1865 g(15 mmol)의 피리딘의 혼합 용액을 실온에서 천천히 적하하고, 적하 종료 후 추가로 24시간 교반하였다. 얻어진 폴리이미드 용액을 대량의 에탄올에 천천히 적하하여 폴리이미드를 침전시켰다. 얻어진 침전물을 에탄올로 충분히 세정하여, 120℃에서 12시간 진공 건조하였다. 이 분말에 대해서 프로톤 NMR 측정을 행한 바, 폴리아미드산에 특유의 COOH 프로톤(δ13 ppm 부근) 및 NHCO 프로톤(δ11 ppm 부근)은 관측되지 않은 것으로부터, 화학 이미드화 반응은 완결되어 있는 것이 시사되었다. 얻어진 폴리이미드 의 고유점도는 1.57 dL/g이고, 고분자량체였다. After diluting the obtained polyamic acid solution with dehydrated NMP to a solid content concentration of 10.0% by weight, a mixed solution of 3.0627 g (30 mmol) acetic anhydride and 1.1865 g (15 mmol) pyridine was slowly added dropwise at room temperature while stirring, After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred for an additional 24 hours. The obtained polyimide solution was slowly dripped at a large amount of ethanol, and the polyimide was precipitated. The resulting precipitate was sufficiently washed with ethanol and vacuum dried at 120°C for 12 hours. As a result of proton NMR measurement of this powder, COOH protons (near δ13 ppm) and NHCO protons (near δ11 ppm) specific to polyamic acid were not observed, suggesting that the chemical imidization reaction was complete. . The intrinsic viscosity of the obtained polyimide was 1.57 dL/g, and it was a high molecular weight body.

폴리이미드 용액의 조제 및 폴리이미드 필름의 제막Preparation of polyimide solution and film forming of polyimide film

상기 폴리이미드 분말을 실온에서 NMP에 재용해하여, 15.8 중량%의 균일 용액을 조제하였다. 이 폴리이미드 용액을 유리기판 상에 유연하고, 80℃에 있어서 열풍 건조기로 2시간 건조하였다. 그 후, 기판째 진공 중 250℃에서 1시간 건조하여 실온까지 방랭 후, 유리기판으로부터 폴리이미드 필름을 박리하였다. 이 폴리이미드 필름을 한번 더 진공 중 250℃에서 1시간 열처리하여 잔류 변형을 제거하였다. The polyimide powder was redissolved in NMP at room temperature to prepare a 15.8 wt% homogeneous solution. This polyimide solution was cast on a glass substrate and dried at 80°C with a hot air dryer for 2 hours. Thereafter, the substrate was dried at 250° C. in vacuum for 1 hour, allowed to cool to room temperature, and then the polyimide film was peeled from the glass substrate. This polyimide film was heat-treated once more at 250° C. in vacuum to remove residual strain.

실시예 4Example 4

폴리이미드 전구체의 중합;PMDA(50):s-BPDA(50)/디아민 화합물 75 mol%Polyimide precursor polymerization; PMDA (50): s-BPDA (50) / diamine compound 75 mol%

상기 실시예 1에서 합성한 디아민 화합물 1.3243 g(2.25 mmol), 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘(TFMB) 0.2402 g(0.75 mmol)을 탈수 NMP에 용해하였다. 여기에 피로멜리트산 이무수물(PMDA) 분말 0.3272 g(1.50 mmol)과 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물(s-BPDA) 분말 0.4413 g(1.50 mmol)을 혼합한 분말을 천천히 첨가하고, 실온에서 72시간 교반하여, 폴리이미드 전구체인 폴리아미드산을 얻었다(고형분 농도 18.4 중량%). 얻어진 폴리아미드산의 고유점도는 0.46 dL/g이었다. 1.3243 g (2.25 mmol) of the diamine compound synthesized in Example 1 and 0.2402 g (0.75 mmol) of 2,2'-bis(trifluoromethyl)benzidine (TFMB) were dissolved in dehydrated NMP. Here, 0.3272 g (1.50 mmol) of pyromellitic dianhydride (PMDA) powder and 0.4413 g (1.50 mmol) of 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (s-BPDA) powder were mixed. One powder was slowly added and stirred at room temperature for 72 hours to obtain polyamic acid as a polyimide precursor (solid content concentration: 18.4 wt%). The obtained polyamic acid had an intrinsic viscosity of 0.46 dL/g.

화학 이미드화 반응chemical imidization reaction

얻어진 폴리아미드산 용액을 탈수 NMP로 고형분 농도 10.0 중량%로 희석 후, 이것을 교반하면서 3.0627 g(30 mmol)의 무수 초산과 1.1865 g(15 mmol)의 피리딘의 혼합 용액을 실온에서 천천히 적하하고, 적하 종료 후 추가로 24시간 교반하였다. After diluting the obtained polyamic acid solution with dehydration NMP to a solid content concentration of 10.0% by weight, a mixed solution of 3.0627 g (30 mmol) acetic anhydride and 1.1865 g (15 mmol) pyridine was slowly added dropwise at room temperature while stirring, After completion, the mixture was stirred for an additional 24 hours.

얻어진 폴리이미드 용액을 대량의 에탄올에 천천히 적하하여 폴리이미드를 침전시켰다. 얻어진 침전물을 에탄올로 충분히 세정하여, 120℃에서 12시간 진공 건조하였다. 이 분말에 대해서 프로톤 NMR 측정을 행한 바, 폴리아미드산에 특유의 COOH 프로톤(δ13 ppm 부근) 및 NHCO 프로톤(δ11 ppm 부근)은 관측되지 않은 것으로부터, 화학 이미드화 반응은 완결되어 있는 것이 시사되었다. 얻어진 폴리이미드 의 고유점도는 1.15 dL/g이고, 고분자량체였다. The obtained polyimide solution was slowly dripped at a large amount of ethanol, and the polyimide was precipitated. The resulting precipitate was sufficiently washed with ethanol and vacuum dried at 120°C for 12 hours. As a result of proton NMR measurement of this powder, COOH protons (near δ13 ppm) and NHCO protons (near δ11 ppm) specific to polyamic acid were not observed, suggesting that the chemical imidization reaction was complete. . The intrinsic viscosity of the obtained polyimide was 1.15 dL/g, and it was a high molecular weight body.

폴리이미드 용액의 조제 및 폴리이미드 필름의 제막Preparation of polyimide solution and film forming of polyimide film

상기 폴리이미드 분말을 실온에서 NMP에 재용해하여, 23.4 중량%의 균일 용액을 조제하였다. 이 폴리이미드 용액을 유리기판 상에 유연하고, 80℃에 있어서 열풍 건조기로 2시간 건조하였다. 그 후, 기판째 진공 중 250℃에서 1시간 건조하여 실온까지 방랭 후, 유리기판으로부터 폴리이미드 필름을 박리하였다. 이 폴리이미드 필름을 한번 더 진공 중 305℃에서 1시간 열처리하여 잔류 변형을 제거하였다. The polyimide powder was redissolved in NMP at room temperature to prepare a 23.4 wt% homogeneous solution. This polyimide solution was cast on a glass substrate and dried at 80°C with a hot air dryer for 2 hours. Thereafter, the substrate was dried at 250° C. in vacuum for 1 hour, allowed to cool to room temperature, and then the polyimide film was peeled from the glass substrate. This polyimide film was heat-treated once more at 305° C. in vacuum to remove residual strain.

실시예 5Example 5

폴리이미드 용액의 조제 및 폴리이미드 필름의 제막Preparation of polyimide solution and film forming of polyimide film

상기 실시예 4의 폴리이미드 분말을 실온에서 γ-부티로락톤(GBL)에 재용해하여, 16.5 중량%의 균일 용액을 조제하였다. 이 폴리이미드 용액을 유리기판 상에 유연하고, 80℃에 있어서 열풍 건조기로 2시간 건조하였다. 그 후, 기판째 진공 중 250℃에서 1시간 건조하여 실온까지 방랭 후, 유리기판으로부터 폴리이미드 필름을 박리하였다. 이 폴리이미드 필름을 한번 더 진공 중 325℃에서 1시간 열처리하여 잔류 변형을 제거하였다. The polyimide powder of Example 4 was redissolved in γ-butyrolactone (GBL) at room temperature to prepare a 16.5 wt% homogeneous solution. This polyimide solution was cast on a glass substrate and dried at 80°C with a hot air dryer for 2 hours. Thereafter, the substrate was dried at 250° C. in vacuum for 1 hour, allowed to cool to room temperature, and then the polyimide film was peeled from the glass substrate. This polyimide film was heat-treated once more at 325°C in vacuum to remove residual strain.

실시예 6Example 6

폴리이미드 전구체의 중합;PMDA(50):s-BPDA(50)/디아민 화합물 100 mol%Polyimide precursor polymerization; PMDA(50): s-BPDA(50)/diamine compound 100 mol%

상기 실시예 1에서 합성한 디아민 화합물 1.7657 g(3.00 mmol)을 탈수 NMP에 용해하였다. 여기에 피로멜리트산 이무수물(PMDA) 분말 0.3272 g(1.50 mmol)과 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물(s-BPDA) 분말 0.4413 g(1.50 mmol)을 혼합한 분말을 천천히 첨가하고, 실온에서 72시간 교반하여, 폴리이미드 전구체인 폴리아미드산을 얻었다(고형분 농도 16.9 중량%). 얻어진 폴리아미드산의 고유점도는 0.66 dL/g이었다. 1.7657 g (3.00 mmol) of the diamine compound synthesized in Example 1 was dissolved in dehydrated NMP. Here, 0.3272 g (1.50 mmol) of pyromellitic dianhydride (PMDA) powder and 0.4413 g (1.50 mmol) of 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (s-BPDA) powder were mixed. One powder was slowly added, followed by stirring at room temperature for 72 hours to obtain polyamic acid as a polyimide precursor (solid content concentration: 16.9 wt%). The obtained polyamic acid had an intrinsic viscosity of 0.66 dL/g.

화학 이미드화 반응chemical imidization reaction

얻어진 폴리아미드산 용액을 탈수 NMP로 고형분 농도 10.0 중량%로 희석 후, 이것을 교반하면서 3.0627 g(30 mmol)의 무수 초산과 1.1865 g(15 mmol)의 피리딘의 혼합 용액을 실온에서 천천히 적하하고, 적하 종료 후 추가로 24시간 교반하였다. 얻어진 폴리이미드 용액을 대량의 에탄올에 천천히 적하하여 폴리이미드를 침전시켰다. 얻어진 침전물을 에탄올로 충분히 세정하여, 120℃에서 12시간 진공 건조하였다. 이 분말에 대해서 프로톤 NMR 측정을 행한 바, 폴리아미드산에 특유의 COOH 프로톤(δ13 ppm 부근) 및 NHCO 프로톤(δ11 ppm 부근)은 관측되지 않은 것으로부터, 화학 이미드화 반응은 완결되어 있는 것이 시사되었다. 얻어진 폴리이미드 의 고유점도는 2.30 dL/g이고, 고분자량체였다. After diluting the obtained polyamic acid solution with dehydration NMP to a solid content concentration of 10.0% by weight, a mixed solution of 3.0627 g (30 mmol) acetic anhydride and 1.1865 g (15 mmol) pyridine was slowly added dropwise at room temperature while stirring, After completion, the mixture was stirred for an additional 24 hours. The obtained polyimide solution was slowly dripped at a large amount of ethanol, and the polyimide was precipitated. The resulting precipitate was sufficiently washed with ethanol and vacuum dried at 120°C for 12 hours. As a result of proton NMR measurement of this powder, COOH protons (near δ13 ppm) and NHCO protons (near δ11 ppm) specific to polyamic acid were not observed, suggesting that the chemical imidization reaction was complete. . The intrinsic viscosity of the obtained polyimide was 2.30 dL/g, and it was a high molecular weight body.

폴리이미드 용액의 조제 및 폴리이미드 필름의 제막Preparation of polyimide solution and film forming of polyimide film

상기 폴리이미드 분말을 실온에서 NMP에 재용해하여, 15.2 중량%의 균일 용액을 조제하였다. 이 폴리이미드 용액을 유리기판 상에 유연하고, 80℃에 있어서 열풍 건조기로 2시간 건조하였다. 그 후, 기판째 진공 중 250℃에서 1시간 건조하여 실온까지 방랭 후, 유리기판으로부터 폴리이미드 필름을 박리하였다. 이 폴리이미드 필름을 한번 더 진공 중 315℃에서 1시간 열처리하여 잔류 변형을 제거하였다. The polyimide powder was redissolved in NMP at room temperature to prepare a 15.2 wt% homogeneous solution. This polyimide solution was cast on a glass substrate and dried at 80°C with a hot air dryer for 2 hours. Thereafter, the substrate was dried at 250° C. in vacuum for 1 hour, allowed to cool to room temperature, and then the polyimide film was peeled from the glass substrate. This polyimide film was heat-treated once more at 315°C in vacuum for 1 hour to remove residual strain.

실시예 7Example 7

폴리이미드 용액의 조제 및 폴리이미드 필름의 제막Preparation of polyimide solution and film forming of polyimide film

실시예 6의 폴리이미드 분말을 실온에서 GBL에 재용해하여, 12.4 중량%의 균일 용액을 조제하였다. 이 폴리이미드 용액을 유리기판 상에 유연하고, 80℃에 있어서 열풍 건조기로 2시간 건조하였다. 그 후, 기판째 진공 중 250℃에서 1시간 건조하여 실온까지 방랭 후, 유리기판으로부터 폴리이미드 필름을 박리하였다. 이 폴리이미드 필름을 한번 더 진공 중 315℃에서 1시간 열처리하여 잔류 변형을 제거하였다. The polyimide powder of Example 6 was redissolved in GBL at room temperature to prepare a 12.4 wt% homogeneous solution. This polyimide solution was cast on a glass substrate and dried at 80°C with a hot air dryer for 2 hours. Thereafter, the substrate was dried at 250° C. in vacuum for 1 hour, allowed to cool to room temperature, and then the polyimide film was peeled from the glass substrate. This polyimide film was heat-treated once more at 315°C in vacuum for 1 hour to remove residual strain.

실시예 8Example 8

폴리이미드 전구체의 중합;PMDA(100)/디아민 화합물 75 mol%Polyimide precursor polymerization; PMDA (100) / diamine compound 75 mol%

상기 실시예 1에서 합성한 디아민 화합물 1.3243 g(2.25 mmol), 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘(TFMB) 0.2402 g(0.75 mmol)을 탈수 NMP에 용해하였다. 여기에 피로멜리트산 이무수물(PMDA) 분말 0.6544 g(3.00 mmol)을 천천히 첨가하고, 실온에서 72시간 교반하여, 폴리이미드 전구체인 폴리아미드산을 얻었다(고형분 농도 15.8 중량%). 얻어진 폴리아미드산의 고유점도는 0.74 dL/g이었다. 1.3243 g (2.25 mmol) of the diamine compound synthesized in Example 1 and 0.2402 g (0.75 mmol) of 2,2'-bis(trifluoromethyl)benzidine (TFMB) were dissolved in dehydrated NMP. To this was slowly added 0.6544 g (3.00 mmol) of pyromellitic dianhydride (PMDA) powder, followed by stirring at room temperature for 72 hours to obtain polyamic acid as a polyimide precursor (solid content concentration: 15.8 wt%). The obtained polyamic acid had an intrinsic viscosity of 0.74 dL/g.

화학 이미드화 반응chemical imidization reaction

얻어진 폴리아미드산 용액을 탈수 NMP로 고형분 농도 10.0 중량%로 희석 후, 이것을 교반하면서 3.0627 g(30 mmol)의 무수 초산과 1.1865 g(15 mmol)의 피리딘의 혼합 용액을 실온에서 천천히 적하하고, 적하 종료 후 추가로 24시간 교반하였다. 얻어진 폴리이미드 용액을 대량의 에탄올에 천천히 적하하여 폴리이미드를 침전시켰다. 얻어진 침전물을 에탄올로 충분히 세정하여, 120℃에서 12시간 진공 건조하였다. 이 분말에 대해서 프로톤 NMR 측정을 행한 바, 폴리아미드산에 특유의 COOH 프로톤(δ13 ppm 부근) 및 NHCO 프로톤(δ11 ppm 부근)은 관측되지 않은 것으로부터, 화학 이미드화 반응은 완결되어 있는 것이 시사되었다. 얻어진 폴리이미드 의 고유점도는 0.77 dL/g이었다.After diluting the obtained polyamic acid solution with dehydration NMP to a solid content concentration of 10.0% by weight, a mixed solution of 3.0627 g (30 mmol) acetic anhydride and 1.1865 g (15 mmol) pyridine was slowly added dropwise at room temperature while stirring, After completion, the mixture was stirred for an additional 24 hours. The obtained polyimide solution was slowly dripped at a large amount of ethanol, and the polyimide was precipitated. The resulting precipitate was sufficiently washed with ethanol and vacuum dried at 120°C for 12 hours. As a result of proton NMR measurement of this powder, COOH protons (near δ13 ppm) and NHCO protons (near δ11 ppm) specific to polyamic acid were not observed, suggesting that the chemical imidization reaction was complete. . The intrinsic viscosity of the obtained polyimide was 0.77 dL/g.

폴리이미드 용액의 조제 및 폴리이미드 필름의 제막 Preparation of polyimide solution and film forming of polyimide film

상기 폴리이미드 분말을 실온에서 NMP에 재용해하여, 21.4 중량%의 균일 용액을 조제하였다. 이 폴리이미드 용액을 유리기판 상에 유연하고, 80℃에 있어서 열풍 건조기로 2시간 건조하였다. 그 후, 기판째 진공 중 250℃에서 1시간 건조하여 실온까지 방랭 후, 유리기판으로부터 폴리이미드 필름을 박리하였다. 이 폴리이미드 필름을 한번 더 진공 중 259℃에서 1시간 열처리하여 잔류 변형을 제거하였다. The polyimide powder was redissolved in NMP at room temperature to prepare a 21.4 wt% homogeneous solution. This polyimide solution was cast on a glass substrate and dried at 80°C with a hot air dryer for 2 hours. Thereafter, the substrate was dried at 250° C. in vacuum for 1 hour, allowed to cool to room temperature, and then the polyimide film was peeled from the glass substrate. This polyimide film was heat-treated once more at 259 DEG C in vacuum for 1 hour to remove residual strain.

실시예 9Example 9

폴리이미드 전구체의 중합;PMDA(100)/디아민 화합물 100 mol%Polyimide precursor polymerization; PMDA (100) / diamine compound 100 mol%

상기 실시예 1에서 합성한 디아민 화합물 1.7657 g(3.00 mmol)을 탈수 NMP에 용해하였다. 여기에 피로멜리트산 이무수물(PMDA) 분말 0.6544 g(3.00 mmol)을 천천히 첨가하고, 실온에서 72시간 교반하여, 폴리이미드 전구체인 폴리아미드산을 얻었다(고형분 농도 14.7 중량%). 얻어진 폴리아미드산의 고유점도는 1.11 dL/g이었다. 1.7657 g (3.00 mmol) of the diamine compound synthesized in Example 1 was dissolved in dehydrated NMP. To this, 0.6544 g (3.00 mmol) of pyromellitic dianhydride (PMDA) powder was slowly added, followed by stirring at room temperature for 72 hours to obtain polyamic acid as a polyimide precursor (solid content concentration: 14.7 wt%). The obtained polyamic acid had an intrinsic viscosity of 1.11 dL/g.

화학 이미드화 반응chemical imidization reaction

얻어진 폴리아미드산 용액을 탈수 NMP로 고형분 농도 10.0 중량%로 희석 후, 이것을 교반하면서 3.0627 g(30 mmol)의 무수 초산과 1.1865 g(15 mmol)의 피리딘의 혼합 용액을 실온에서 천천히 적하하고, 적하 종료 후 추가로 24시간 교반하였다. 얻어진 폴리이미드 용액을 대량의 에탄올에 천천히 적하하여 폴리이미드를 침전시켰다. 얻어진 침전물을 에탄올로 충분히 세정하여, 120℃에서 12시간 진공 건조하였다. 이 분말에 대해서 프로톤 NMR 측정을 행한 바, 폴리아미드산에 특유의 COOH 프로톤(δ13 ppm 부근) 및 NHCO 프로톤(δ11 ppm 부근)은 관측되지 않은 것으로부터, 화학 이미드화 반응은 완결되어 있는 것이 시사되었다. 얻어진 폴리이미드 의 고유점도는 1.10 dL/g이었다. After diluting the obtained polyamic acid solution with dehydration NMP to a solid content concentration of 10.0% by weight, a mixed solution of 3.0627 g (30 mmol) acetic anhydride and 1.1865 g (15 mmol) pyridine was slowly added dropwise at room temperature while stirring, After completion, the mixture was stirred for an additional 24 hours. The obtained polyimide solution was slowly dripped at a large amount of ethanol, and the polyimide was precipitated. The resulting precipitate was sufficiently washed with ethanol and vacuum dried at 120°C for 12 hours. As a result of proton NMR measurement of this powder, COOH protons (near δ13 ppm) and NHCO protons (near δ11 ppm) specific to polyamic acid were not observed, suggesting that the chemical imidization reaction was complete. . The obtained polyimide had an intrinsic viscosity of 1.10 dL/g.

폴리이미드 용액의 조제 및 폴리이미드 필름의 제막 Preparation of polyimide solution and film forming of polyimide film

상기 폴리이미드 분말을 실온에서 NMP에 재용해하여, 23.6 중량%의 균일 용액을 조제하였다. 이 폴리이미드 용액을 유리기판 상에 유연하고, 80℃에 있어서 열풍 건조기로 2시간 건조하였다. 그 후, 기판째 진공 중 250℃에서 1시간 건조하여 실온까지 방랭 후, 유리기판으로부터 폴리이미드 필름을 박리하였다. 이 폴리이미드 필름을 한번 더 진공 중 348℃에서 1시간 열처리하여 잔류 변형을 제거하였다. The polyimide powder was redissolved in NMP at room temperature to prepare a 23.6 wt% homogeneous solution. This polyimide solution was cast on a glass substrate and dried at 80°C with a hot air dryer for 2 hours. Thereafter, the substrate was dried at 250° C. in vacuum for 1 hour, allowed to cool to room temperature, and then the polyimide film was peeled from the glass substrate. This polyimide film was heat-treated once more at 348° C. in vacuum to remove residual strain.

비교예 1Comparative Example 1

디니트로체 중간체의 합성(메틸기가 없는 디아민의 합성)Synthesis of dinitro intermediates (synthesis of diamines without methyl groups)

Figure pct00016
Figure pct00016

100 mL 3구 플라스크에 2-클로로-5-니트로벤조트리플루오라이드 6.92 g(30.7 mmol), 4,4'-비페놀 1.89 g(10.1 mmol), 탄산칼륨 2.89 g, N,N-디메틸포름아미드(DMF) 15 mL를 첨가하고, 질소 분위기하 85℃에서 4시간 교반하였다. 이 반응용액을 다량의 물에 투입하고, 침전물을 회수하였다. 침전물은 물과 메탄올로 세정한 후, 감압 건조기 80℃에서 12시간 건조하였다(수량 4.91 g, 수율 86%). 건조한 조생성물은, 톨루엔으로 재결정하여 백색 침상정을 얻었다(전체 수율 72%). In a 100 mL 3-neck flask, 2-chloro-5-nitrobenzotrifluoride 6.92 g (30.7 mmol), 4,4'-biphenol 1.89 g (10.1 mmol), potassium carbonate 2.89 g, N,N-dimethylformamide (DMF) 15 mL was added, and the mixture was stirred at 85°C under a nitrogen atmosphere for 4 hours. The reaction solution was poured into a large amount of water, and the precipitate was recovered. The precipitate was washed with water and methanol, and then dried in a vacuum dryer at 80° C. for 12 hours (amount 4.91 g, yield 86%). The dried crude product was recrystallized from toluene to obtain white needles (total yield 72%).

디니트로체 중간체의 동정Identification of dinitrosomal intermediates

생성물은 푸리에 변환 적외 분광광도계 FT/IR4100(일본 분광사 제조)으로부터, 3109 ㎝-1에 방향족 C-H 신축 진동 흡수대, 1530, 1351 ㎝-1에 니트로기 신축 진동 흡수대, 1243, 1049 ㎝-1에 에테르 C-O-C 신축 진동 흡수대를 확인하였다. 푸리에 변환 핵자기 공명 분광광도계 JNM―ECP400(JEOL 제조)을 사용하여 1H-NMR 측정을 행한 결과, (DMSO-d6, δ, ppm):8.55-8.48(m, 4H), 7.86(d, J=8.7 Hz, 4H), 7.38(d, J=8.7 Hz, 4H), 7.22(d, J=9.2 Hz, 2H)로 귀속되고, 생성물은 디니트로체인 것이 확인되었다. 또한, 시차 주사 열량 분석장치 DSC3100(네치사)에 의해 융점을 측정한 바, 211℃에 샤프한 융해 피크를 나타낸 것으로부터 이 생성물은 고순도인 것이 시사되었다. The product is a Fourier transform infrared spectrophotometer FT / IR4100 (Japan Spectroscopic Co., Ltd.) from, 3109 ㎝ -1 aromatic C-H stretching absorption band, 1530, a nitro group stretching vibration absorption band, 1243, 1049 ㎝ -1 to 1351 ㎝ -1 to The ether C-O-C stretch vibration absorption band was confirmed. As a result of performing 1 H-NMR measurement using a Fourier transform nuclear magnetic resonance spectrophotometer JNM-ECP400 (manufactured by JEOL), (DMSO-d 6 , δ, ppm): 8.55-8.48 (m, 4H), 7.86 (d, J = 8.7 Hz, 4H), 7.38 (d, J = 8.7 Hz, 4H), 7.22 (d, J = 9.2 Hz, 2H), it was confirmed that the product was a dinitro body. Moreover, when melting|fusing point was measured with the differential scanning calorimetry apparatus DSC3100 (Nechi Corporation), it was suggested that this product was highly purified from showing a sharp melting peak at 211 degreeC.

디니트로체 중간체의 환원Reduction of dinitrosomal intermediates

Figure pct00017
Figure pct00017

200 mL 3구 플라스크에 디니트로체 3.00 g(5. 32 mmol), 촉매인 팔라듐/탄소(Pd 10%)(약 55% 수습윤품) 0.303 g, DMF 90 mL를 넣고, 수소 버블링하면서 100℃에서 4시간 교반하였다. 그 후, 실온까지 방랭 후, 촉매를 여과 분별하고, 여액을 물에 투입하여 침전물을 회수하였다. 침전물은 물로 세정하여 감압 건조기 100℃에서 12시간 건조하였다(수량 2.48 g, 수율 92%). 얻어진 조생성물 3.10 g을 에탄올(15 mL)로 가열 용해시키고, 재결정시켜, 여과 회수하여 감압 건조기 80℃에서 12시간 건조시켜 회색 분말을 얻었다(전체 수율 65%).In a 200 mL three-necked flask, add 3.00 g (5.32 mmol) of dinitro body, 0.303 g of palladium/carbon (Pd 10%) (about 55% wetted product) as catalyst, and 90 mL of DMF to 100 while bubbling hydrogen. The mixture was stirred at ℃ for 4 hours. Then, after standing to cool to room temperature, the catalyst was separated by filtration, the filtrate was poured into water, and the precipitate was collect|recovered. The precipitate was washed with water and dried in a vacuum dryer at 100° C. for 12 hours (amount 2.48 g, yield 92%). 3.10 g of the obtained crude product was dissolved by heating with ethanol (15 mL), recrystallized, collected by filtration, and dried at 80°C in a vacuum dryer for 12 hours to obtain a gray powder (total yield 65%).

디아민 화합물의 동정Identification of diamine compounds

생성물은 푸리에 변환 적외 분광광도계 FT/IR4100(일본 분광사 제조)으로부터, 3431, 3358 ㎝-1에 N-H 신축 진동 흡수대, 3040 ㎝-1에 방향족 C-H 신축 진동 흡수대, 1228, 10479 ㎝-1에 에테르 C-O-C 신축 진동 흡수대를 확인하였다. The product was obtained from a Fourier transform infrared spectrophotometer FT/IR4100 (manufactured by Nippon Spectroscopy Co., Ltd.) at 3431, 3358 cm -1 in N-H stretching vibration absorption band, at 3040 cm -1 in aromatic C-H stretching vibration absorption band, 1228, 10479 cm − 1 , the ether C-O-C stretching vibration absorption band was confirmed.

푸리에 변환 핵자기 공명 분광광도계 JNM―ECP400(JEOL 제조)을 사용하여 1H-NMR 측정을 행한 결과, (DMSO-d6, δ, ppm):7.56(d, J=8.7 Hz, 4H), 6.94-6.82(m, 10H), 5.46(s, 4H)으로 귀속되고, 원소 분석값은 추정값 C:61.91%, H:3.60%, N:5.55%, 실측값 C:61.80%, H:3.85%, N:5.51%로, 생성물은 디아민인 것이 확인되었다. 또한, 시차 주사 열량 분석장치 DSC3100(네치사)에 의해 융점을 측정한 바, 153℃에 샤프한 융해 피크를 나타낸 것으로부터 이 생성물은 고순도인 것이 시사되었다. As a result of performing 1 H-NMR measurement using a Fourier transform nuclear magnetic resonance spectrophotometer JNM-ECP400 (manufactured by JEOL), (DMSO-d 6 , δ, ppm): 7.56 (d, J = 8.7 Hz, 4H), 6.94 -6.82(m, 10H), 5.46(s, 4H), elemental analysis values are estimated values C: 61.91%, H: 3.60%, N: 5.55%, actual values C: 61.80%, H: 3.85%, At N:5.51%, it was confirmed that the product was a diamine. Moreover, when melting|fusing point was measured with differential scanning calorimetry DSC3100 (Nechi Corporation), the sharp melting peak was shown at 153 degreeC, and it was suggested that this product is highly purified.

비교예 2Comparative Example 2

폴리이미드 전구체의 중합;PMDA(50):s-BPDA(50)/디아민 화합물 0 mol%Polyimide precursor polymerization; PMDA (50): s-BPDA (50) / diamine compound 0 mol%

2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘(TFMB) 0.9607 g(3.00 mmol)을 탈수 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 용해하였다. 여기에 피로멜리트산 이무수물(PMDA) 분말 0.3272 g(1.50 mmol)과 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물(s-BPDA) 분말 0.4413 g(1.50 mmol)을 혼합한 분말을 천천히 첨가하고, 실온에서 72시간 교반하여, 폴리이미드 전구체인 폴리아미드산을 얻었다(고형분 농도 17.4 중량%). 얻어진 폴리아미드산의 고유점도는 0.92 dL/g이었다.0.9607 g (3.00 mmol) of 2,2'-bis(trifluoromethyl)benzidine (TFMB) was dissolved in dehydrated N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). Here, 0.3272 g (1.50 mmol) of pyromellitic dianhydride (PMDA) powder and 0.4413 g (1.50 mmol) of 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (s-BPDA) powder were mixed. One powder was slowly added and stirred at room temperature for 72 hours to obtain polyamic acid as a polyimide precursor (solid content concentration: 17.4 wt%). The obtained polyamic acid had an intrinsic viscosity of 0.92 dL/g.

화학 이미드화 반응chemical imidization reaction

얻어진 폴리아미드산 용액을 탈수 NMP로 고형분 농도 10.0 중량%로 희석 후, 이것을 교반하면서 3.0627 g(30 mmol)의 무수 초산과 1.1865 g(15 mmol)의 피리딘의 혼합 용액을 실온에서 천천히 적하한 바, 유동성이 소실되어 겔화되었다.The obtained polyamic acid solution was diluted with dehydrated NMP to a solid content concentration of 10.0% by weight, and a mixed solution of 3.0627 g (30 mmol) acetic anhydride and 1.1865 g (15 mmol) pyridine was slowly added dropwise at room temperature while stirring. It lost fluidity and gelled.

비교예 3Comparative Example 3

폴리이미드 전구체의 중합;PMDA(50):s-BPDA(50)/디아민 화합물(25 mol%)Polyimide precursor polymerization; PMDA (50): s-BPDA (50) / diamine compound (25 mol%)

상기 비교예 1에서 합성한 디아민 화합물 0.3783 g(0.75 mmol), 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘(TFMB) 0.7205 g(2.25 mmol)을 탈수 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 용해하였다. 여기에 피로멜리트산 이무수물(PMDA) 분말 0.3272 g(1.50 mmol)과 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물(s-BPDA) 분말 0.4413 g(1.50 mmol)을 혼합한 분말을 천천히 첨가하고, 실온에서 72시간 교반하여, 폴리이미드 전구체인 폴리아미드산을 얻었다(고형분 농도 28.8 중량%). 얻어진 폴리아미드산의 고유점도는 1.38 dL/g이었다.0.3783 g (0.75 mmol) of the diamine compound synthesized in Comparative Example 1 and 0.7205 g (2.25 mmol) of 2,2'-bis(trifluoromethyl)benzidine (TFMB) were dehydrated N-methyl-2-pyrrolidone ( NMP). Here, 0.3272 g (1.50 mmol) of pyromellitic dianhydride (PMDA) powder and 0.4413 g (1.50 mmol) of 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (s-BPDA) powder were mixed. One powder was slowly added and stirred at room temperature for 72 hours to obtain polyamic acid as a polyimide precursor (solid content concentration of 28.8% by weight). The obtained polyamic acid had an intrinsic viscosity of 1.38 dL/g.

화학 이미드화 반응chemical imidization reaction

얻어진 폴리아미드산 용액을 탈수 NMP로 고형분 농도 10.0 중량%로 희석 후, 이것을 교반하면서 3.0627 g(30 mmol)의 무수 초산과 1.1865 g(15 mmol)의 피리딘의 혼합 용액을 실온에서 천천히 적하하고, 적하 종료 후 추가로 24시간 교반하였다. 얻어진 폴리이미드 용액을 대량의 에탄올에 천천히 적하하여 폴리이미드를 침전시켰다. 얻어진 침전물을 에탄올로 충분히 세정하여, 120℃에서 12시간 진공 건조하였다. 이 분말에 대해서 프로톤 NMR 측정을 행한 바, 폴리아미드산에 특유의 COOH 프로톤(δ13 ppm 부근) 및 NHCO 프로톤(δ11 ppm 부근)은 관측되지 않은 것으로부터, 화학 이미드화 반응은 완결되어 있는 것이 시사되었다. 얻어진 폴리이미드 의 고유점도는 1.286 dL/g이고, 고분자량체였다. After diluting the obtained polyamic acid solution with dehydration NMP to a solid content concentration of 10.0% by weight, a mixed solution of 3.0627 g (30 mmol) acetic anhydride and 1.1865 g (15 mmol) pyridine was slowly added dropwise at room temperature while stirring, After completion, the mixture was stirred for an additional 24 hours. The obtained polyimide solution was slowly dripped at a large amount of ethanol, and the polyimide was precipitated. The resulting precipitate was sufficiently washed with ethanol and vacuum dried at 120°C for 12 hours. As a result of proton NMR measurement of this powder, COOH protons (near δ13 ppm) and NHCO protons (near δ11 ppm) specific to polyamic acid were not observed, suggesting that the chemical imidization reaction was complete. . The intrinsic viscosity of the obtained polyimide was 1.286 dL/g, and it was a high molecular weight body.

폴리이미드 용액의 조제 및 폴리이미드 필름의 제막Preparation of polyimide solution and film forming of polyimide film

상기 폴리이미드 분말을 실온에서 트리에틸렌글리콜디메틸에테르(Tri-GL)에 재용해하여, 18.1 중량%의 균일 용액을 조제하였다. 이 폴리이미드 용액을 유리기판 상에 유연하고, 80℃에 있어서 열풍 건조기로 1.5시간 건조하였다. 그 후, 기판째 진공 중 250℃에서 1시간 건조하여 실온까지 방랭 후, 유리기판으로부터 폴리이미드 필름을 박리하였다. 이 폴리이미드 필름을 한번 더 진공 중 260℃에서 1시간 열처리하여 잔류 변형을 제거하였다. The polyimide powder was redissolved in triethylene glycol dimethyl ether (Tri-GL) at room temperature to prepare an 18.1 wt% homogeneous solution. This polyimide solution was cast on a glass substrate and dried at 80°C with a hot air dryer for 1.5 hours. Thereafter, the substrate was dried at 250° C. in vacuum for 1 hour, allowed to cool to room temperature, and then the polyimide film was peeled from the glass substrate. This polyimide film was heat-treated once more at 260° C. in vacuum to remove residual strain.

비교예 4Comparative Example 4

폴리이미드 전구체의 중합;PMDA(50):s-BPDA(50)/디아민 화합물(50 mol%)Polyimide precursor polymerization; PMDA (50): s-BPDA (50) / diamine compound (50 mol%)

상기 비교예 1에서 합성한 디아민 화합물 0.7566 g(1.50 mmol), 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘(TFMB) 0.4803 g(1.50 mmol)을 탈수 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 용해하였다. 여기에 피로멜리트산 이무수물(PMDA) 분말 0.3272 g(1.50 mmol)과 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물(s-BPDA) 분말 0.4413 g(1.50 mmol)을 혼합한 분말을 천천히 첨가하고, 실온에서 72시간 교반하여, 폴리이미드 전구체인 폴리아미드산을 얻었다(고형분 농도 14.7 중량%). 얻어진 폴리아미드산의 고유점도는 1.09 dL/g이었다. 0.7566 g (1.50 mmol) of the diamine compound synthesized in Comparative Example 1 and 0.4803 g (1.50 mmol) of 2,2'-bis(trifluoromethyl)benzidine (TFMB) were dehydrated N-methyl-2-pyrrolidone ( NMP). Here, 0.3272 g (1.50 mmol) of pyromellitic dianhydride (PMDA) powder and 0.4413 g (1.50 mmol) of 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (s-BPDA) powder were mixed. One powder was slowly added and stirred at room temperature for 72 hours to obtain polyamic acid as a polyimide precursor (solid content concentration: 14.7 wt%). The obtained polyamic acid had an intrinsic viscosity of 1.09 dL/g.

화학 이미드화 반응chemical imidization reaction

얻어진 폴리아미드산 용액을 탈수 NMP로 고형분 농도 10.0 중량%로 희석 후, 이것을 교반하면서 3.0627 g(30 mmol)의 무수 초산과 1.1865 g(15 mmol)의 피리딘의 혼합 용액을 실온에서 천천히 적하하고, 적하 종료 후 추가로 24시간 교반하였다. 얻어진 폴리이미드 용액을 대량의 에탄올에 천천히 적하하여 폴리이미드를 침전시켰다. 얻어진 침전물을 에탄올로 충분히 세정하여, 120℃에서 12시간 진공 건조하였다. 이 분말에 대해서 프로톤 NMR 측정을 행한 바, 폴리아미드산에 특유의 COOH 프로톤(δ13 ppm 부근) 및 NHCO 프로톤(δ11 ppm 부근)은 관측되지 않은 것으로부터, 화학 이미드화 반응은 완결되어 있는 것이 시사되었다. 얻어진 폴리이미드 의 고유점도는 1.90 dL/g이고, 고분자량체였다.After diluting the obtained polyamic acid solution with dehydration NMP to a solid content concentration of 10.0% by weight, a mixed solution of 3.0627 g (30 mmol) acetic anhydride and 1.1865 g (15 mmol) pyridine was slowly added dropwise at room temperature while stirring, After completion, the mixture was stirred for an additional 24 hours. The obtained polyimide solution was slowly dripped at a large amount of ethanol, and the polyimide was precipitated. The resulting precipitate was sufficiently washed with ethanol and vacuum dried at 120°C for 12 hours. As a result of proton NMR measurement of this powder, COOH protons (near δ13 ppm) and NHCO protons (near δ11 ppm) specific to polyamic acid were not observed, suggesting that the chemical imidization reaction was complete. . The intrinsic viscosity of the obtained polyimide was 1.90 dL/g, and it was a high molecular weight body.

폴리이미드 용액의 조제 및 폴리이미드 필름의 제막Preparation of polyimide solution and film forming of polyimide film

상기 폴리이미드 분말을 실온에서 NMP에 재용해하여, 18.8 중량%의 균일 용액을 조제하였다. 이 폴리이미드 용액을 유리기판 상에 유연하고, 80℃에 있어서 열풍 건조기로 2시간 건조하였다. 그 후, 기판째 진공 중 250℃에서 1시간 건조하여 실온까지 방랭 후, 유리기판으로부터 폴리이미드 필름을 박리하였다. 이 폴리이미드 필름을 한번 더 진공 중 260℃에서 1시간 열처리하여 잔류 변형을 제거하였다. The polyimide powder was redissolved in NMP at room temperature to prepare a 18.8 wt% homogeneous solution. This polyimide solution was cast on a glass substrate and dried at 80°C with a hot air dryer for 2 hours. Thereafter, the substrate was dried at 250° C. in vacuum for 1 hour, allowed to cool to room temperature, and then the polyimide film was peeled from the glass substrate. This polyimide film was heat-treated once more at 260° C. in vacuum to remove residual strain.

비교예 5Comparative Example 5

폴리이미드 전구체의 중합;PMDA(50):s-BPDA(50)/디아민 화합물(75 mol%)Polyimide precursor polymerization; PMDA (50): s-BPDA (50) / diamine compound (75 mol%)

상기 비교예 1에서 합성한 디아민 화합물 1.1349 g(2.25 mmol), 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘(TFMB) 0.2402 g(0.75 mmol)을 탈수 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 용해하였다. 여기에 피로멜리트산 이무수물(PMDA) 분말 0.3272 g(1.50 mmol)과 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물(s-BPDA) 분말 0.4413 g(1.50 mmol)을 혼합한 분말을 천천히 첨가하고, 실온에서 72시간 교반하여, 폴리이미드 전구체인 폴리아미드산을 얻었다(고형분 농도 19.0 중량%). 얻어진 폴리아미드산의 고유점도는 1.29 dL/g이었다. 1.1349 g (2.25 mmol) of the diamine compound synthesized in Comparative Example 1 and 0.2402 g (0.75 mmol) of 2,2'-bis(trifluoromethyl)benzidine (TFMB) were dehydrated N-methyl-2-pyrrolidone ( NMP). Here, 0.3272 g (1.50 mmol) of pyromellitic dianhydride (PMDA) powder and 0.4413 g (1.50 mmol) of 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (s-BPDA) powder were mixed. One powder was slowly added and stirred at room temperature for 72 hours to obtain polyamic acid as a polyimide precursor (solid content concentration: 19.0 wt%). The obtained polyamic acid had an intrinsic viscosity of 1.29 dL/g.

화학 이미드화 반응chemical imidization reaction

얻어진 폴리아미드산 용액을 탈수 NMP로 고형분 농도 10.0 중량%로 희석 후, 이것을 교반하면서 3.0627 g(30 mmol)의 무수 초산과 1.1865 g(15 mmol)의 피리딘의 혼합 용액을 실온에서 천천히 적하하고, 적하 종료 후 추가로 24시간 교반하였다. 얻어진 폴리이미드 용액을 대량의 에탄올에 천천히 적하하여 폴리이미드를 침전시켰다. 얻어진 침전물을 에탄올로 충분히 세정하여, 120℃에서 12시간 진공 건조하였다. 이 분말에 대해서 프로톤 NMR 측정을 행한 바, 폴리아미드산에 특유의 COOH 프로톤(δ13 ppm 부근) 및 NHCO 프로톤(δ11 ppm 부근)은 관측되지 않은 것으로부터, 화학 이미드화 반응은 완결되어 있는 것이 시사되었다. 얻어진 폴리이미드 의 고유점도는 2.00 dL/g이고, 고분자량체였다. After diluting the obtained polyamic acid solution with dehydration NMP to a solid content concentration of 10.0% by weight, a mixed solution of 3.0627 g (30 mmol) acetic anhydride and 1.1865 g (15 mmol) pyridine was slowly added dropwise at room temperature while stirring, After completion, the mixture was stirred for an additional 24 hours. The obtained polyimide solution was slowly dripped at a large amount of ethanol, and the polyimide was precipitated. The resulting precipitate was sufficiently washed with ethanol and vacuum dried at 120°C for 12 hours. As a result of proton NMR measurement of this powder, COOH protons (near δ13 ppm) and NHCO protons (near δ11 ppm) specific to polyamic acid were not observed, suggesting that the chemical imidization reaction was complete. . The intrinsic viscosity of the obtained polyimide was 2.00 dL/g, and it was a high molecular weight body.

폴리이미드 용액의 조제 및 폴리이미드 필름의 제막Preparation of polyimide solution and film forming of polyimide film

상기 폴리이미드 분말을 실온에서 NMP에 재용해하여, 18.8 중량%의 균일 용액을 조제하였다. 이 폴리이미드 용액을 유리기판 상에 유연하고, 80℃에 있어서 열풍 건조기로 2시간 건조하였다. 그 후, 기판째 진공 중 250℃에서 1시간 건조하여 실온까지 방랭 후, 유리기판으로부터 폴리이미드 필름을 박리하였다. 이 폴리이미드 필름을 한번 더 진공 중 260℃에서 1시간 열처리하여 잔류 변형을 제거하였다. The polyimide powder was redissolved in NMP at room temperature to prepare a 18.8 wt% homogeneous solution. This polyimide solution was cast on a glass substrate and dried at 80°C with a hot air dryer for 2 hours. Thereafter, the substrate was dried at 250° C. in vacuum for 1 hour, allowed to cool to room temperature, and then the polyimide film was peeled from the glass substrate. This polyimide film was heat-treated once more at 260° C. in vacuum to remove residual strain.

비교예 6Comparative Example 6

폴리이미드 전구체의 중합;PMDA(50):s-BPDA(50)/디아민 화합물(100 mol%)Polyimide precursor polymerization; PMDA (50): s-BPDA (50) / diamine compound (100 mol%)

상기 비교예 1에서 합성한 디아민 화합물 1.5133 g(3.00 mmol)을 탈수 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 용해하였다. 여기에 피로멜리트산 이무수물(PMDA) 분말 0.3272 g(1.50 mmol)과 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물(s-BPDA) 분말 0.4413 g(1.50 mmol)을 혼합한 분말을 천천히 첨가하고, 실온에서 72시간 교반하여, 폴리이미드 전구체인 폴리아미드산을 얻었다(고형분 농도 20.7 중량%). 얻어진 폴리아미드산의 고유점도는 0.84 dL/g이었다. 1.5133 g (3.00 mmol) of the diamine compound synthesized in Comparative Example 1 was dissolved in dehydrated N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). Here, 0.3272 g (1.50 mmol) of pyromellitic dianhydride (PMDA) powder and 0.4413 g (1.50 mmol) of 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (s-BPDA) powder were mixed. One powder was slowly added and stirred at room temperature for 72 hours to obtain polyamic acid as a polyimide precursor (solid content concentration of 20.7% by weight). The obtained polyamic acid had an intrinsic viscosity of 0.84 dL/g.

화학 이미드화 반응chemical imidization reaction

얻어진 폴리아미드산 용액을 탈수 NMP로 고형분 농도 10.0 중량%로 희석 후, 이것을 교반하면서 3.0627 g(30 mmol)의 무수 초산과 1.1865 g(15 mmol)의 피리딘의 혼합 용액을 실온에서 천천히 적하하고, 적하 종료 후 추가로 24시간 교반하였다. 얻어진 폴리이미드 용액을 대량의 에탄올에 천천히 적하하여 폴리이미드를 침전시켰다. 얻어진 침전물을 에탄올로 충분히 세정하여, 120℃에서 12시간 진공 건조하였다. 이 분말에 대해서 프로톤 NMR 측정을 행한 바, 폴리아미드산에 특유의 COOH 프로톤(δ13 ppm 부근) 및 NHCO 프로톤(δ11 ppm 부근)은 관측되지 않은 것으로부터, 화학 이미드화 반응은 완결되어 있는 것이 시사되었다. 얻어진 폴리이미드 의 고유점도는 0.85 dL/g이고, 고분자량체였다. After diluting the obtained polyamic acid solution with dehydration NMP to a solid content concentration of 10.0% by weight, a mixed solution of 3.0627 g (30 mmol) acetic anhydride and 1.1865 g (15 mmol) pyridine was slowly added dropwise at room temperature while stirring, After completion, the mixture was stirred for an additional 24 hours. The obtained polyimide solution was slowly dripped at a large amount of ethanol, and the polyimide was precipitated. The resulting precipitate was sufficiently washed with ethanol and vacuum dried at 120°C for 12 hours. As a result of proton NMR measurement of this powder, COOH protons (near δ13 ppm) and NHCO protons (near δ11 ppm) specific to polyamic acid were not observed, suggesting that the chemical imidization reaction was complete. . The intrinsic viscosity of the obtained polyimide was 0.85 dL/g, and it was a high molecular weight body.

폴리이미드 용액의 조제 및 폴리이미드 필름의 제막 Preparation of polyimide solution and film forming of polyimide film

상기 폴리이미드 분말을 실온에서 NMP에 재용해하여, 19.2 중량%의 균일 용액을 조제하였다. 이 폴리이미드 용액을 유리기판 상에 유연하고, 80℃에 있어서 열풍 건조기로 2시간 건조하였다. 그 후, 기판째 진공 중 250℃에서 1시간 건조하여 실온까지 방랭 후, 유리기판으로부터 폴리이미드 필름을 박리하였다. 이 폴리이미드 필름을 한번 더 진공 중 245℃에서 1시간 열처리하여 잔류 변형을 제거하였다. The polyimide powder was redissolved in NMP at room temperature to prepare a 19.2 wt% homogeneous solution. This polyimide solution was cast on a glass substrate and dried at 80°C with a hot air dryer for 2 hours. Thereafter, the substrate was dried at 250° C. in vacuum for 1 hour, allowed to cool to room temperature, and then the polyimide film was peeled from the glass substrate. This polyimide film was heat-treated once more at 245° C. in vacuum to remove residual strain.

실시예 2∼9의 폴리이미드 필름에 대해서, 제막용 용액 조성과 막 물성 평가를 아래 표 1에 정리하여 나타낸다. About the polyimide film of Examples 2-9, the solution composition for film forming and film|membrane physical property evaluation are put together in Table 1 below, and are shown.

Figure pct00018
Figure pct00018

실시예 2∼4, 6, 8, 9의 폴리이미드 분말의 용매 용해성에 대해서, 아래 표 2에 정리하여 나타낸다. The solvent solubility of the polyimide powders of Examples 2-4, 6, 8, 9 is put together in Table 2 below, and is shown.

Figure pct00019
Figure pct00019

비교예 2∼6의 폴리이미드 필름에 대해서, 제막용 용액 조성과 막 물성 평가를 아래 표 3에 정리하여 나타낸다. About the polyimide film of Comparative Examples 2-6, the solution composition for film forming and film|membrane physical property evaluation are put together in Table 3 below, and are shown.

또한, 비교예 6의 유리 전이 온도는 TA Instruments사 제조, 동적 점탄성 측정장치(Q800)를 사용하여 주파수 0.1 Hz, 진폭 0.1%, 승온속도 5℃/분에 있어서의 손실 피크로부터 구한 값을 나타낸다. In addition, the glass transition temperature of Comparative Example 6 shows the value calculated|required from the loss peak in frequency 0.1 Hz, amplitude 0.1%, and a temperature increase rate of 5 degreeC/min using the TA Instruments company make, dynamic viscoelasticity measuring apparatus (Q800).

Figure pct00020
Figure pct00020

실시예 1에서 합성한 디아민 화합물을 사용하지 않는 폴리이미드는, 비교예 2에 나타낸 바와 같이 용매에 불용이었으나, 실시예 1에서 합성한 디아민 화합물을 사용한 폴리이미드는, 실시예 2∼9와 같이 용매에 가용이 되며, 또한 그 용액으로부터 얻어진 폴리이미드 필름의 유리 전이 온도는 330℃ 이상으로 고온이었다. 한편, 비교예 1에서 합성한 디아민 화합물을 사용한 폴리이미드는, 비교예 2∼6과 같이 용매에 가용이 되지만, 유리 전이 온도가 300℃ 미만이 되어, 내열성에 문제가 있었다. 이들 실시예와 비교예로부터, 에테르 결합을 매개로 중앙 비페닐렌기의 2,2',3,3',5,5' 위치에 6개의 메틸기가 존재하는 본 발명의 디아민 화합물을 사용한 폴리이미드는, 메틸기에 의해 비페닐렌기의 이면각을 입체적인 장애 효과에 의해 크게 뒤틀리게 하여(비공평면성), 고분자 사슬 간의 응집을 방해하여 용매에 대한 용해성을 향상시키고, 또한, 입체 장애 효과는 에테르 결합 주변의 분자 내 회전도 억제하기 때문에, 이 구조가 포함된 폴리이미드의 내열성, 즉 유리 전이 온도를 높일 수 있었다고 생각된다.The polyimide without the diamine compound synthesized in Example 1 was insoluble in the solvent as shown in Comparative Example 2, but the polyimide using the diamine compound synthesized in Example 1 was prepared in the same manner as in Examples 2 to 9. In addition, the glass transition temperature of the polyimide film obtained from the solution was 330 degreeC or more, and it was high temperature. On the other hand, although the polyimide using the diamine compound synthesize|combined in Comparative Example 1 became soluble in a solvent like Comparative Examples 2-6, the glass transition temperature became less than 300 degreeC, and there existed a problem in heat resistance. From these Examples and Comparative Examples, the polyimide using the diamine compound of the present invention in which 6 methyl groups exist at the 2,2',3,3',5,5' positions of the central biphenylene group via an ether bond is , by methyl group, the dihedral angle of the biphenylene group is greatly distorted by the steric hindrance effect (non-coplanarity), preventing aggregation between polymer chains to improve solubility in solvents, and also, the steric hindrance effect is the molecule around the ether bond. Since rotation resistance is also suppressed, it is thought that the heat resistance of the polyimide containing this structure, ie, glass transition temperature, was able to be raised.

Claims (6)

아래 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물.
[화학식 1]
Figure pct00021

(화학식 중, R1, R2는 트리플루오로메틸기, R3, R4는 각각 독립적으로 탄소원자수 1∼4의 알킬기, 탄소원자수 1∼4의 알콕시기를 나타내고, a, b, c, d는 각각 독립적으로 0∼4의 정수를 나타낸다. 단, a와 c의 합계 및 b와 d의 합계는 각각 4 이하이다.)
A diamine compound represented by Formula 1 below.
[Formula 1]
Figure pct00021

(In the formula, R 1 , R 2 is a trifluoromethyl group, R 3 , R 4 each independently represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a, b, c, and d are Each independently represents an integer of 0 to 4. However, the sum of a and c and the sum of b and d are each 4 or less.)
아래 화학식 2로 표시되는 디아민 화합물.
[화학식 2]
Figure pct00022

(화학식 중, R5, R6는 각각 독립적으로 수소원자 또는 트리플루오로메틸기를 나타낸다.)
A diamine compound represented by Formula 2 below.
[Formula 2]
Figure pct00022

(In the formula, R 5 , R 6 each independently represents a hydrogen atom or a trifluoromethyl group.)
아래 화학식 3으로 표시되는 구성단위를 포함하는 폴리이미드.
[화학식 3]
Figure pct00023

(화학식 중, R1, R2는 트리플루오로메틸기, R3, R4는 각각 독립적으로 탄소원자수 1∼4의 알킬기, 탄소원자수 1∼4의 알콕시기를 나타내고, a, b, c, d는 각각 독립적으로 0∼4의 정수를 나타내며, X는 4가의 방향족 및/또는 지방족기를 나타낸다. 단, a와 c의 합계 및 b와 d의 합계는 각각 4 이하이다.)
A polyimide comprising a structural unit represented by Formula 3 below.
[Formula 3]
Figure pct00023

(In the formula, R 1 , R 2 is a trifluoromethyl group, R 3 , R 4 each independently represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a, b, c, and d are Each independently represents an integer of 0 to 4, and X represents a tetravalent aromatic and/or aliphatic group, provided that the sum of a and c and the sum of b and d are each 4 or less.)
아래 화학식 4로 표시되는 구성단위를 포함하는 폴리이미드.
[화학식 4]
Figure pct00024

(화학식 중, R5, R6는 각각 독립적으로 수소원자 또는 트리플루오로메틸기를 나타내고, X는 4가의 방향족 및/또는 지방족기를 나타낸다.)
A polyimide comprising a structural unit represented by Formula 4 below.
[Formula 4]
Figure pct00024

(In the formula, R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom or a trifluoromethyl group, and X represents a tetravalent aromatic and/or aliphatic group.)
제3항 또는 제4항에 기재된 폴리이미드와 용매로 이루어지는 폴리이미드 용액. The polyimide solution which consists of the polyimide of Claim 3 or 4, and a solvent. 제5항에 기재된 폴리이미드 용액으로부터 얻어지는 폴리이미드 성형체. The polyimide molded object obtained from the polyimide solution of Claim 5.
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