JP2008163087A - Method for producing ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acid dianhydride - Google Patents

Method for producing ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acid dianhydride Download PDF

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Haruhiko Kusaka
晴彦 日下
Hiroko Takahashi
裕子 高橋
Hisashi Yamanashi
尚志 山梨
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an alicyclic polyesterimide having an excellent heat resistance and mechanical strength. <P>SOLUTION: The method for producing an ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acid dianhydride comprises purification from tetracarboxylic acids represented by formulas (1)-(3) by using a mixed solvent of a ≤10C carboxylic acid anhydride and an inert organic solvent. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、エステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の製造方法に係り、特に反応副生成物としてのエステル基含有脂環式テトラカルボン酸やエステル基含有脂環式テトラカルボン酸一無水物さらには塩酸塩を含むエステル基含有脂環式テトラカルボン酸類を精製して高純度のエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物を得る方法に関する。 本発明はまた、この方法で得られた高純度のエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物と、この高純度エステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物を用いて高い重合反応性のもとに、耐熱性や機械的強度に優れた脂環式ポリエステルイミドを製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride, and in particular, an ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acid or an ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acid monoanhydride as a reaction byproduct. Further, the present invention relates to a method for purifying an ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acid containing a hydrochloride and obtaining a high-purity ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride. The present invention also provides a high-purity ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride obtained by this method and a high polymerization reactivity using the high-purity ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride. The present invention relates to a method for producing an alicyclic polyesterimide having excellent heat resistance and mechanical strength.

ポリイミドは優れた耐熱性のみならず、耐薬品性、耐放射線性、電気絶縁性、優れた機械的性質などの特性を併せ持つことから、フレキシブルプリント配線回路用基板、テープオートメーションボンディング用基材、半導体素子の保護膜、集積回路の層間絶縁膜等、様々な電子デバイスに現在広く利用されている。ポリイミドはまた製造方法の簡便さ、高い膜純度、物性改良のしやすさの点で、非常に有用な材料であり、近年様々な用途毎に適した機能性ポリイミドの材料設計がなされている。   Polyimide has not only excellent heat resistance but also chemical resistance, radiation resistance, electrical insulation, excellent mechanical properties, etc., so it can be used for flexible printed circuit boards, tape automation bonding substrates, and semiconductors. Currently, it is widely used in various electronic devices such as protective films for elements and interlayer insulating films for integrated circuits. Polyimide is also a very useful material in terms of simplicity of production method, high film purity, and ease of improving physical properties, and functional polyimide material designs suitable for various applications have been made in recent years.

多くのポリイミドは有機溶媒に不溶で、ガラス転移温度以上でも溶融しないため、ポリイミドそのものを成型加工することは通常容易ではない。そのため、ポリイミドは一般に、無水ピロメリット酸等の芳香族テトラカルボン酸二無水物とジアミノジフェニルエーテル等の芳香族ジアミンとをジメチルアセトアミド等の非プロトン性極性有機溶媒中で等モル反応させて、先ず高重合度のポリイミド前駆体を重合し、この溶液を膜などに成形し、250℃から350℃程度の温度をかけて加熱し、脱水閉環(イミド化)して製膜される。   Since many polyimides are insoluble in organic solvents and do not melt above the glass transition temperature, it is usually not easy to mold the polyimide itself. For this reason, polyimide is generally obtained by first reacting an aromatic tetracarboxylic dianhydride such as pyromellitic anhydride with an aromatic diamine such as diaminodiphenyl ether in an aprotic polar organic solvent such as dimethylacetamide to obtain a high molecular weight. A polyimide precursor having a polymerization degree is polymerized, this solution is formed into a film or the like, heated at a temperature of about 250 ° C. to 350 ° C., and dehydrated and closed (imidized) to form a film.

ポリイミド/金属基板積層体をイミド化温度から室温へ冷却する過程で発生する熱応力はしばしばカーリング、膜の剥離、割れ等の深刻な問題を引き起こす。最近では電子回路の高密度化に伴い、多層配線基板が採用されるようになってきたが、たとえ膜の剥離や割れにまで至らなくても、多層基板における応力の残留はデバイスの信頼性を著しく低下させる。このため、熱応力を低減することも検討されているが、これら熱応力の低い樹脂は溶媒に対する溶解性が低く操作性が悪いという問題がある。   Thermal stress generated in the process of cooling the polyimide / metal substrate laminate from the imidization temperature to room temperature often causes serious problems such as curling, film peeling and cracking. Recently, with the increase in the density of electronic circuits, multilayer wiring boards have come to be used. However, even if film peeling or cracking does not occur, the residual stress in the multilayer board can increase device reliability. Reduce significantly. For this reason, reduction of thermal stress has also been studied, but these low thermal stress resins have a problem of low solubility in solvents and poor operability.

一方、ポリイミドが有機溶媒に可溶である場合、熱イミド化工程を必要としないため、金属基板上にポリイミドの有機溶媒溶液(ワニス)を塗布後、熱イミド化温度よりずっと低い温度で溶媒を蒸発・乾燥するだけでよく、金属基板/絶縁膜積層体における熱応力を低減することが可能である。しかしながら、有機溶媒に可溶な実用化されたポリイミドはごく限られており、多様な物性を持つポリイミドで溶媒に可溶なものの開発が待ち望まれている。   On the other hand, when polyimide is soluble in an organic solvent, a thermal imidization step is not required. Therefore, after applying a polyimide organic solvent solution (varnish) on a metal substrate, the solvent is removed at a temperature much lower than the thermal imidization temperature. It is only necessary to evaporate and dry, and it is possible to reduce the thermal stress in the metal substrate / insulating film laminate. However, practically usable polyimides that are soluble in organic solvents are very limited, and development of polyimides having various physical properties that are soluble in solvents is awaited.

さらに、ポリイミドは一般に吸水率が高いことが知られている。絶縁層における吸水は絶縁膜の寸法変化や電気特性の低下等の深刻な問題を引き起こす。低吸水率を実現するための分子設計として、ポリイミド骨格へのエステル結合の導入が有効であると報告されている(非特許文献1)。   Furthermore, it is known that polyimide generally has a high water absorption rate. Water absorption in the insulating layer causes serious problems such as dimensional change of the insulating film and deterioration of electrical characteristics. It has been reported that the introduction of an ester bond into a polyimide skeleton is effective as a molecular design for realizing a low water absorption rate (Non-patent Document 1).

また、近年、特にマイクロプロセッサーの演算速度の高速化やクロック信号の立ち上がり時間の短縮化が情報処理・通信分野で重要な課題になってきているが、そのためには絶縁膜として使用されるポリイミド膜の誘電率を下げることが必要となる。また、電気配線長の短縮のための高密度配線および多層基板化にとっても、絶縁膜の誘電率が低いほど絶縁層を薄くできる等の点で有利である。   In recent years, increasing the calculation speed of microprocessors and shortening the rise time of clock signals have become important issues in the information processing and communication fields. To that end, polyimide films used as insulating films It is necessary to lower the dielectric constant. Also, for high-density wiring and a multilayer substrate for shortening the electrical wiring length, it is advantageous in that the insulating layer can be made thinner as the dielectric constant of the insulating film is lower.

ポリイミドの低誘電率化には骨格中へのフッ素置換基の導入が有効である(非特許文献2)。しかしながら、フッ素化モノマーの使用はコストの点で不利である。
また、芳香族単位を脂環族単位に置き換えてπ電子を減少することも低誘電率化に有効な手段である(非特許文献3)。
Introduction of a fluorine substituent into the skeleton is effective for lowering the dielectric constant of polyimide (Non-patent Document 2). However, the use of fluorinated monomers is disadvantageous in terms of cost.
In addition, replacing aromatic units with alicyclic units to reduce π electrons is an effective means for reducing the dielectric constant (Non-patent Document 3).

しかしながら、低誘電率(目標値として3.0以下)、低吸水性および溶媒可溶性を同時に有し、かつハンダ耐熱性を保持するポリイミドを得ることは分子設計上容易ではなく、このような要求特性を満足する実用的な材料は今のところ知られていない。ポリイミド以外の低誘電率高分子材料や無機材料も検討されているが、誘電率、耐熱性および靭性の点で要求特性が十分に満たされていないのが現状である。   However, it is not easy in terms of molecular design to obtain a polyimide having low dielectric constant (target value of 3.0 or less), low water absorption and solvent solubility at the same time, and maintaining solder heat resistance. No practical material is known so far. Low dielectric constant polymer materials and inorganic materials other than polyimide are also being studied, but at present the required characteristics are not sufficiently satisfied in terms of dielectric constant, heat resistance and toughness.

さらに近年、光学材料用途へ展開する要望から、可視光領域で高い透明性を示すポリイミドの要求が高まっている。この透明性に加えて、耐熱性、可溶性、適度な靭性を兼ね備えたポリイミドが得られれば、液晶ディスプレーやELディスプレー用フレキシブル基板や、内部に使用される各種光学特性部材として好適に使用することできるが、このような物性を兼ね備えた材料は知られていないのが現状である。   Furthermore, in recent years, the demand for a polyimide exhibiting high transparency in the visible light region has been increasing due to the demand for development in optical material applications. In addition to this transparency, if a polyimide having heat resistance, solubility, and moderate toughness is obtained, it can be suitably used as a liquid crystal display, a flexible substrate for EL display, and various optical property members used inside. However, there are currently no known materials having such physical properties.

また、絶縁層としてのポリイミドにスルーホール形成や微細加工を施す目的で、ポリイミドあるいはその前駆体自身に感光性能を付与した感光性ポリイミドシステムが盛んに研究されている。一方、塩基性物質でポリイミドそのものにエッチングを施し、スルーホール形成等も行われている。しかしながら、後者ではアルカリによるポリイミド膜のエッチング速度が通常遅いために、エッチング液はエタノールアミン等特殊な塩基性物質に限られており、エタノールアミンを用いても全てのポリイミドに適用できるわけではない。上記要求特性を有し且つ、汎用の塩基性物質により容易にエッチングできるような材料が開発されれば、上記産業分野において極めて有益な材料を提供しうるが、そのような材料は現在のところ知られていない。   In addition, for the purpose of performing through-hole formation and fine processing on polyimide as an insulating layer, a photosensitive polyimide system in which photosensitive performance is imparted to polyimide or its precursor itself has been actively studied. On the other hand, etching is performed on polyimide itself with a basic substance to form through holes. However, in the latter, since the etching rate of the polyimide film with alkali is usually slow, the etching solution is limited to a special basic substance such as ethanolamine, and even if ethanolamine is used, it cannot be applied to all polyimides. If a material having the above-mentioned required characteristics and easily etched by a general-purpose basic substance is developed, a material that is extremely useful in the industrial field can be provided. However, such a material is currently known. It is not done.

このような従来の問題点を解決し、高ガラス転移温度、高透明性、低吸水率およびエッチング特性を併せ持ち、各種電子デバイスにおける電気絶縁膜や積層板、フレキシブルプリント配線基板などの電子材料分野、液晶ディスプレー用基板、有機エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレー用基板、電子ペーパー用基板などの表示装置分野、レンズや回折格子、光導波路などの光学材料分野、バッファーコート膜や層間絶縁膜などの半導体分野、この他太陽電池用基板、感光材料等において有益な脂環式ポリエステルイミドを提供し得るエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物として、本出願人は先に、後述の一般式(1)で表されるエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物を提案した(特許文献1)。   Solving such conventional problems, it has a high glass transition temperature, high transparency, low water absorption and etching characteristics, and the field of electronic materials such as electrical insulating films and laminates, flexible printed wiring boards in various electronic devices, Display devices such as liquid crystal display substrates, organic electroluminescence (EL) display substrates, electronic paper substrates, optical materials such as lenses, diffraction gratings and optical waveguides, semiconductors such as buffer coat films and interlayer insulation films, In addition, as an ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride capable of providing a useful alicyclic polyesterimide in a solar cell substrate, photosensitive material, etc., the present applicant has previously described a general formula (1) described later. The ester group containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride represented by these was proposed (patent document 1).

このエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物であれば、酸無水物基がシクロヘキサン環上に結合していることに由来して、このエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物を用いて製造された脂環式ポリエステルイミドにおけるパイ電子共役および分子内・分子間電荷移動相互作用を抑制することで透明性を高め、且つ誘電率を低下する事が可能となる。また、この脂環式ポリエステルイミド中のエステル結合は、スルーホール形成等の微細加工が必要な場合、アルカリエッチングを可能にする。   If this ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride is derived from the fact that the acid anhydride group is bonded on the cyclohexane ring, this ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride is By suppressing the pi-electron conjugation and the intramolecular / intermolecular charge transfer interaction in the alicyclic polyesterimide produced by using the alicyclic polyesterimide, it becomes possible to increase the transparency and decrease the dielectric constant. The ester bond in the alicyclic polyesterimide enables alkali etching when fine processing such as through-hole formation is required.

特許文献1において、エステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物は、核水素化トリメリット酸無水物クロリドとジオールとを塩基の存在下に反応させて合成されている。該塩基としては、一般的には有機アミンが用いられており、反応中に生成物と等モル量のアミンの塩酸塩が析出する。目的物が反応溶媒に不溶な場合には、反応後、反応液を濾別して得られた塩酸塩と目的物の混合物から水洗浄によって塩酸塩を取り除く操作を行うが、固体の懸濁洗浄によって完全に除くことは困難であった。また、水で洗浄することによって酸無水物が加水分解し、カルボン酸が生成するという問題もあった。   In Patent Document 1, ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride is synthesized by reacting nuclear hydrogenated trimellitic anhydride chloride with a diol in the presence of a base. As the base, an organic amine is generally used, and an amine hydrochloride equivalent to the product in an equimolar amount is precipitated during the reaction. If the target product is insoluble in the reaction solvent, the reaction mixture is filtered to remove the hydrochloride from the mixture of hydrochloride and target product by washing with water. It was difficult to remove. Moreover, there also existed a problem that acid anhydride hydrolyzes by wash | cleaning with water, and carboxylic acid produces | generates.

一方、目的物が反応溶媒に可溶な場合には、反応後、反応液を濾別することにより塩酸塩を取り除くことができるが、これだけでは完全に除去することはできない。さらに、濾液を水で洗浄することによって塩酸塩を取り除くこともできるが、この場合には酸無水物の加水分解が進行し、相当量のカルボン酸が生成するという問題があった。
さらに、このような塩酸塩やカルボン酸が混入したエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物をジアミンと反応させると、ポリアミック酸の重合性が低く、耐熱性や機械強度に優れたポリエステルイミドフィルムを得ることができなかった。
特願2006−152772 高分子討論会予稿集,53,4115(2004) Macromolecules,24,5001(1991) Macromolecules,32,4933(1999)
On the other hand, when the target product is soluble in the reaction solvent, the hydrochloride can be removed by filtering the reaction solution after the reaction, but it cannot be completely removed by itself. Further, the hydrochloride can be removed by washing the filtrate with water, but in this case, there is a problem that hydrolysis of the acid anhydride proceeds and a considerable amount of carboxylic acid is produced.
Furthermore, when an ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride mixed with such a hydrochloride or carboxylic acid is reacted with a diamine, the polyamic acid has low polymerizability and has excellent heat resistance and mechanical strength. A film could not be obtained.
Japanese Patent Application No. 2006-152772 Proceedings of Macromolecules Conference, 53, 4115 (2004) Macromolecules, 24,5001 (1991) Macromolecules, 32, 4933 (1999)

本発明の目的は、従来の製造法の問題点を解決し、塩酸塩やテトラカルボン酸や一無水物の混入の少ない高純度のエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物と、この高純度エステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物を用いた高特性脂環式ポリエステルイミドを提供することにある。   The object of the present invention is to solve the problems of the conventional production method, and to produce a high purity ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride with little contamination with hydrochloride, tetracarboxylic acid or monoanhydride, It is providing the high characteristic alicyclic polyesterimide using purity ester group containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、反応により副成した不純物を含むエステル基含有脂環式テトラカルボン酸類を、炭素数10以下のカルボン酸無水物とこのカルボン酸無水物との相溶性に優れた不活性有機溶媒を用いて精製することにより、反応副生成物であるテトラカルボン酸や一無水物、さらには塩酸塩を高度に除去して、二無水物のみを効率的に回収することができることを見出した。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have converted ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acids containing impurities by-produced by reaction into carboxylic acid anhydrides having 10 or less carbon atoms and the carboxylic acid anhydrides. By purifying using an inert organic solvent excellent in compatibility with the product, the reaction by-product tetracarboxylic acid, monoanhydride, and hydrochloride are highly removed, and only the dianhydride is obtained. It was found that it can be efficiently recovered.

本発明は上記知見に基いて達成されたものであり以下を要旨とする。   The present invention has been achieved on the basis of the above findings, and the gist thereof is as follows.

[1] 下記一般式(1)〜(3)で表されるエステル基含有脂環式テトラカルボン酸類から純度の高められた下記一般式(1)で表されるエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物を製造する方法において、少なくとも炭素数10以下のカルボン酸無水物及び該カルボン酸無水物に不定比で混和する不活性有機溶媒を含有する混合溶剤を用いて精製することを特徴とするエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の製造方法。

Figure 2008163087
(式(1)〜(3)中、Aは2価の基を示す。) [1] The ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acid represented by the following general formula (1) whose purity is improved from the ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acids represented by the following general formulas (1) to (3) The method for producing an acid dianhydride is characterized by purifying using a mixed solvent containing a carboxylic acid anhydride having at least 10 carbon atoms and an inert organic solvent miscible with the carboxylic acid anhydride in an indefinite ratio. To produce an ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride.
Figure 2008163087
(In formulas (1) to (3), A represents a divalent group.)

[2] 前記カルボン酸無水物が無水酢酸であることを特徴とする[1]に記載のエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の製造方法。 [2] The method for producing an ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride according to [1], wherein the carboxylic acid anhydride is acetic anhydride.

[3] 前記不活性有機溶媒が、カルボン酸、環状エステル、アミド、および炭化水素よりなる群から選ばれる1種または2種以上であることを特徴とする[1]または[2]に記載のエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の製造方法。 [3] The [1] or [2], wherein the inert organic solvent is one or more selected from the group consisting of carboxylic acids, cyclic esters, amides, and hydrocarbons. A method for producing an ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride.

[4] 前記不活性有機溶媒が、酢酸、γ−ブチロラクトン、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、およびトルエンよりなる群から選ばれる1種または2種以上であることを特徴とする[3]に記載のエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の製造方法。 [4] The inert organic solvent is one or more selected from the group consisting of acetic acid, γ-butyrolactone, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, and toluene. 3] The manufacturing method of ester group containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride as described in 3].

[5] 前記カルボン酸無水物と不活性有機溶媒との混合割合が、カルボン酸無水物1重量部に対し不活性有機溶剤0.1〜30重量部であることを特徴とする[1]ないし[4]のいずれかに記載のエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の製造方法。 [5] The mixing ratio of the carboxylic acid anhydride and the inert organic solvent is 0.1 to 30 parts by weight of the inert organic solvent with respect to 1 part by weight of the carboxylic acid anhydride. [4] The method for producing an ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride according to any one of [4].

[6] 下記一般式(1)で表されるエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物であって、窒素の含有量が800ppm以下であることを特徴とするエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物。

Figure 2008163087
(式(1)〜(3)中、Aは2価の基を示す。) [6] An ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acid dianhydride represented by the following general formula (1), wherein the nitrogen content is 800 ppm or less. Carboxylic dianhydride.
Figure 2008163087
(In formulas (1) to (3), A represents a divalent group.)

[7] [6]に記載のエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物とジアミン類とを反応させた後、イミド化することを特徴とする脂環式ポリエステルイミドの製造方法。 [7] A process for producing an alicyclic polyesterimide, wherein the ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride according to [6] is reacted with a diamine and then imidized.

本発明に従ってエステル基含有脂環式テトラカルボン酸類を炭素数10以下のカルボン酸無水物とこのカルボン酸無水物に不定比で混和する不活性有機溶媒とを含有する混合溶剤を用いて精製することにより、窒素含量やカルボン酸の混入が少ない、高純度の酸二無水物を得ることができる。これは、炭素数10以下のカルボン酸無水物によってエステル基含有脂環式テトラカルボン酸の部分的に開環したジカルボン酸を酸無水物に閉環すると共に、窒素含有塩酸塩の溶解性を高める効果があるためである。   Purifying ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acids according to the present invention using a mixed solvent containing a carboxylic acid anhydride having 10 or less carbon atoms and an inert organic solvent miscible with the carboxylic acid anhydride in a non-stoichiometric ratio. As a result, a high-purity acid dianhydride with less nitrogen content and less carboxylic acid contamination can be obtained. This is the effect of increasing the solubility of the nitrogen-containing hydrochloride while ring-closing the partially opened dicarboxylic acid of the ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acid to the acid anhydride with a carboxylic acid anhydride having 10 or less carbon atoms. Because there is.

このようにして精製して得られた高純度のエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物をジアミンと反応させると重合性が良好なポリアミック酸が生成し、耐熱性が高く、機械強度の高い脂環式ポリエステルイミドを得ることができる。   When the high-purity ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride obtained by purification in this way is reacted with diamine, a polyamic acid having good polymerizability is produced, heat resistance is high, and mechanical strength is high. A high alicyclic polyesterimide can be obtained.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、これらの内容に特定はされない。本発明でいう“類”とは“化合物”を意味するものとする。例えば、テトラカルボン酸類、ジアミン類は、それぞれテトラカルボン酸化合物、ジアミン化合物を意味する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the description of constituent elements described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and is not specified by these contents. “Class” as used in the present invention means “compound”. For example, tetracarboxylic acids and diamines mean a tetracarboxylic acid compound and a diamine compound, respectively.

<エステル基含有脂環式テトラカルボン酸類>
本発明で精製対象とするエステル基含有脂環式テトラカルボン酸類は、下記一般式(1)で表されるような両端が無水物であるものと、下記一般式(2)で表されるような一方の端が縮合環を形成し、他方の端がジカルボン酸であるものと、下記一般式(3)で表されるようなテトラカルボン酸である。
<Ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acids>
The ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acids to be purified in the present invention are those represented by the following general formula (1) and those represented by the following general formula (2). One end forms a condensed ring, the other end is a dicarboxylic acid, and a tetracarboxylic acid represented by the following general formula (3).

Figure 2008163087
(式(1)〜(3)中、Aは2価の基を示す。)
Figure 2008163087
(In formulas (1) to (3), A represents a divalent group.)

上記一般式(1)〜(3)中のAの構造としては、2箇所で上記構造を形成するようにカルボキシ基と結合していればよく特に構造上の制限はない。
具体的には、一般式(1)〜(3)中、Aは任意の2価の基であればよい。即ち、これらの化合物は、2つのシクロヘキサン環とそれをつなぐ2つのエステル基を有するという構造が特徴であり、この構造を有することにより、脂環式ポリエステルイミド樹脂とした時に高い透明性、高い靭性、高い溶媒溶解性といった物性を得ることができる。つまり、Aの構造が任意の2価の基であっても、本化合物のこれらの物性に関しては大きくは影響を与えない傾向にある。従って、Aの構造は任意の2価の基であれば、特に制限されないが、好ましくは、芳香族基および/または脂肪族基を有する2価の基である。
The structure of A in the general formulas (1) to (3) is not particularly limited as long as it is bonded to a carboxy group so as to form the structure at two positions.
Specifically, in the general formulas (1) to (3), A may be any divalent group. That is, these compounds are characterized by a structure having two cyclohexane rings and two ester groups connecting them, and by having this structure, high transparency and high toughness when made into an alicyclic polyesterimide resin. , Physical properties such as high solvent solubility can be obtained. That is, even if the structure of A is an arbitrary divalent group, these physical properties of the present compound tend not to be greatly affected. Therefore, the structure of A is not particularly limited as long as it is an arbitrary divalent group, but is preferably a divalent group having an aromatic group and / or an aliphatic group.

この2価の基の中でも、好ましいものとしては、環状構造を有する基である。環状構造を有する構造とは、Aに芳香族基を含むものまたは脂環構造を含むものをさす。Aに環状構造があると脂環式ポリエステルイミド樹脂とした時の耐熱性および、寸法安定性の向上がもたらされる。また、脂環構造を含む場合には耐熱性を維持しつつ、UV領域の光吸収を低減させることができる、という特徴も得ることができる。具体的な構造として例を挙げると、芳香族基としてはいずれも2価の基であるフェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、ジフェニルエーテル基、ジフェニルスルホン基、4,4’−(9−フルオレニリデン)ジフェニル基、メチレンジフェニル基、イソプロピリデンジフェニル基、3,3’,5,5’−テトラメチル−(1,1’−ビフェニル)基などが上げられ、脂環構造としては、シクロヘキシレン基、シクロヘキサンジメチレン基、デカヒドロナフチレン基等が挙げられる。さらにこれらの基同士が、あるいは他の基と連結基で複数結合された構造となっていてもかまわない。ここで適用可能な連結基の具体的な例としては、メチレン基(−CH−)、エーテル基(−O−)、エステル基(−C(O)O−)、ケト基(−C(O)−)、スルホニル基(−SO−)、スルフィニル基(−SO−)、スルフェニル基(−S−)、9,9−フルオレニリデン基などを挙げることができる。なお、上記した2価の環状構造を含む基に関しては、特にその置換位置は問わない。例えばフェニレン基であれば1,4−位で置換すると−A−の構造が直線となるため耐熱性が向上し、線膨張係数が小さくなることが期待され好ましい。一方、フェニレン基において1,3−位で置換した場合には、−A−構造が屈曲するため溶媒に対する溶解性の向上が期待されるので好ましい。従って、置換位置については、必要とされる物性に応じて適宜ふさわしい構造のAを選択することが好ましい。 Among these divalent groups, a group having a cyclic structure is preferable. The structure having a cyclic structure means a structure containing an aromatic group in A or a structure containing an alicyclic structure. When A has a cyclic structure, the heat resistance and dimensional stability of the alicyclic polyesterimide resin are improved. Further, when the alicyclic structure is included, it is possible to obtain a feature that light absorption in the UV region can be reduced while maintaining heat resistance. Specific examples of the structure include phenylene group, naphthylene group, biphenylene group, diphenyl ether group, diphenylsulfone group, 4,4 ′-(9-fluorenylidene) diphenyl, which are all divalent groups as aromatic groups. Group, methylenediphenyl group, isopropylidenediphenyl group, 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl- (1,1′-biphenyl) group and the like, and alicyclic structures include cyclohexylene group, cyclohexanediphenyl group, and the like. A methylene group, a decahydronaphthylene group, etc. are mentioned. Furthermore, a structure in which a plurality of these groups are bonded to each other or a linking group may be used. Specific examples of the linking group applicable here include a methylene group (—CH 2 —), an ether group (—O—), an ester group (—C (O) O—), a keto group (—C ( O)-), a sulfonyl group (—SO 2 —), a sulfinyl group (—SO—), a sulfenyl group (—S—), a 9,9-fluorenylidene group, and the like. In addition, regarding the group containing the above-mentioned divalent cyclic structure, the substitution position is not particularly limited. For example, a phenylene group is preferred when it is substituted at the 1,4-position, since the structure of -A- becomes a straight line, so that the heat resistance is improved and the linear expansion coefficient is expected to be small. On the other hand, substitution at the 1,3-position in the phenylene group is preferable because the -A- structure is bent, so that improvement in solubility in a solvent is expected. Therefore, as for the substitution position, it is preferable to select A having an appropriate structure according to the required physical properties.

さらに好ましい構造としては、Aが芳香族基を含む基である。芳香族基が含有されると脂環式ポリエステルイミド樹脂としたときの耐熱性および、寸法安定性が一層向上する上に屈折率の向上も達成される。芳香族基の具体的なものとしては、上記したものが適用可能であるが、中でもフェニレン基、ビフェニレン基、ジフェニルエーテル基、ジフェニルスルホン基、4,4’−(9−フルオレニリデン)ジフェニル基、3,3’,5,5’−テトラメチル−(1,1’−ビフェニル)基等がより剛直な構造を持つ点で特に好ましい。さらには、フェニレン基、4,4’−(9−フルオレニリデン)ジフェニル基、3,3’,5,5’−テトラメチル−(1,1’−ビフェニル)基が原料の入手性、得られる樹脂の物性が良好な点で好ましい。   As a more preferred structure, A is a group containing an aromatic group. When the aromatic group is contained, the heat resistance and dimensional stability of the alicyclic polyesterimide resin are further improved, and the refractive index is improved. Specific examples of the aromatic group include those described above. Among them, phenylene group, biphenylene group, diphenyl ether group, diphenyl sulfone group, 4,4 ′-(9-fluorenylidene) diphenyl group, 3, The 3 ′, 5,5′-tetramethyl- (1,1′-biphenyl) group or the like is particularly preferable in that it has a more rigid structure. Furthermore, phenylene group, 4,4 ′-(9-fluorenylidene) diphenyl group, 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl- (1,1′-biphenyl) group is a raw material, and the resulting resin This is preferable because of its good physical properties.

<炭素数10以下のカルボン酸無水物>
エステル基含有脂環式テトラカルボン酸類の精製に用いる炭素数10以下のカルボン酸無水物としては特に制限はないが、沸点が高いと乾燥時に除去することが困難であることにより、炭素数が4〜6のものが好ましい。
<Carboxylic anhydride having 10 or less carbon atoms>
The carboxylic acid anhydride having 10 or less carbon atoms used for the purification of the ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acids is not particularly limited. However, if the boiling point is high, it is difficult to remove at the time of drying. ~ 6 are preferred.

このようなカルボン酸無水物としては、例えば、無水酢酸、トリフルオロ酢酸無水物、無水プロピオン酸、等が挙げられ、これらの中でも特に安価で沸点が低く、乾燥時に除去が容易であることにより、無水酢酸を用いることが好ましい。
これらのカルボン酸無水物は、1種を単独で用いても良く、2種以上を混合して用いても良い。
Examples of such carboxylic acid anhydrides include acetic anhydride, trifluoroacetic anhydride, propionic anhydride, and the like. Among these, it is particularly inexpensive, has a low boiling point, and is easy to remove during drying. It is preferable to use acetic anhydride.
These carboxylic acid anhydrides may be used alone or in combination of two or more.

これらのカルボン酸無水物の使用量は、精製を行おうとするエステル基含有脂環式テトラカルボン酸類中に含まれる1,2−ジカルボキシル基に対して、下限が1モル倍、好ましくは3モル倍、さらに好ましくは10モル倍、上限は特に制限はないが、経済的な観点10000モル倍、好ましくは5000モル倍、さらに好ましくは1000モル倍である。   The amount of these carboxylic acid anhydrides used is such that the lower limit is 1 mole, preferably 3 moles relative to the 1,2-dicarboxyl group contained in the ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acids to be purified. The upper limit is not particularly limited, but is 10000 mol times, preferably 5000 mol times, more preferably 1000 mol times from an economic viewpoint.

<不活性有機溶媒>
不活性有機溶媒とは、精製対象であるエステル基含有脂環式テトラカルボン酸類のエステル基や酸無水物基に対して精製において採用される操作条件において基本的に不活性であるもの、即ち、これらの基に対して反応性のないものであり、本発明においては、このような不活性有機溶媒であって、上述のカルボン酸無水物と不定比で混和する不活性有機溶媒を用いる。なお、カルボン酸無水物と不定比で混和するとは、例えば、カルボン酸無水物:不活性有機溶媒=1:1000〜1000:1(重量比)の幅広い混合比で十分に相溶し得ることを指す。
<Inert organic solvent>
The inert organic solvent is basically inactive under the operating conditions employed in purification with respect to the ester group and acid anhydride group of the ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acid to be purified, In the present invention, such an inert organic solvent that is miscible with the above-described carboxylic acid anhydride in an indefinite ratio is used. In addition, mixing with a carboxylic acid anhydride at an indefinite ratio means that it can be sufficiently compatible with a wide mixing ratio of, for example, carboxylic acid anhydride: inert organic solvent = 1: 1000 to 1000: 1 (weight ratio). Point to.

このような不活性有機溶媒としては、カルボン酸、環状エステル、アミド、炭化水素類などが挙げられる。   Such inert organic solvents include carboxylic acids, cyclic esters, amides, hydrocarbons and the like.

例えばカルボン酸との例としては、蟻酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸、プロピオン酸、酪酸等の炭素数2〜4のものが挙げられ、中でも入手性や取り扱いが容易な点で酢酸が好ましい。   For example, examples of the carboxylic acid include those having 2 to 4 carbon atoms such as formic acid, acetic acid, trifluoroacetic acid, trichloroacetic acid, propionic acid, butyric acid, and among them, acetic acid is preferable in terms of availability and easy handling. .

環状エステルの例としては、γ−ブチロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン等の5〜7員環ないし炭素数4〜5のものが挙げられ、これらのうちでもγ−ブチロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン等が好ましく、さらにはが入手性、取り扱いやすい点でγ−ブチロラクトンが好ましい。   Examples of cyclic esters include those having 5 to 7 members or 4 to 5 carbon atoms such as γ-butyrolactone, α-methyl-γ-butyrolactone, δ-valerolactone, ε-caprolactone, and the like. γ-butyrolactone, α-methyl-γ-butyrolactone, δ-valerolactone, and the like are preferable, and γ-butyrolactone is preferable in terms of availability and easy handling.

アミドの例としては、N−メチルピロリドン等の炭素数4〜5程度の環状アミドや、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、トリメチルアセトアミド等の炭素数3〜5の鎖状アミドが挙げられ、これらのうち、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミドが入手性、取り扱いが容易な点で好ましい。   Examples of amides include cyclic amides having about 4 to 5 carbon atoms such as N-methylpyrrolidone, and chain amides having 3 to 5 carbon atoms such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, and trimethylacetamide. Among these, N-methylpyrrolidone and N, N-dimethylformamide are preferable in terms of availability and easy handling.

炭化水素としては、トルエン、キシレン等の炭素数7〜8の芳香族炭化水素や、シクロヘキサン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン等の炭素数6〜8の脂肪族炭化水素が挙げられ、これらのうち、トルエン、キシレン、n−ヘキサン等が好ましい。   Examples of the hydrocarbon include aromatic hydrocarbons having 7 to 8 carbon atoms such as toluene and xylene, and aliphatic hydrocarbons having 6 to 8 carbon atoms such as cyclohexane, n-hexane, n-heptane, and n-octane. Of these, toluene, xylene, n-hexane and the like are preferable.

これらの不活性有機溶媒は、1種を単独で用いても良く、2種以上を混合して用いても良い。   These inert organic solvents may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for them.

<カルボン酸無水物と不活性有機溶媒の混合割合>
エステル基含有脂環式テトラカルボン酸類の精製に用いるカルボン酸無水物と不活性有機溶媒との混合割合は、カルボン酸無水物1重量部に対して、不活性有機溶媒0.1〜30重量部であることが好ましい。この範囲よりも不活性有機溶媒が少ないとカルボン酸無水物が溶解しにくく、多いと脱水反応が不十分でカルボン酸が残留する可能性がある。好ましくは、カルボン酸無水物1重量部に対して、不活性有機溶媒1〜20重量部、特に5〜10重量部である。
<Mixing ratio of carboxylic anhydride and inert organic solvent>
The mixing ratio of the carboxylic acid anhydride and the inert organic solvent used for the purification of the ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acid is 0.1 to 30 parts by weight of the inert organic solvent with respect to 1 part by weight of the carboxylic acid anhydride. It is preferable that If the amount of the inert organic solvent is less than this range, the carboxylic acid anhydride is difficult to dissolve, and if the amount is large, the dehydration reaction is insufficient and the carboxylic acid may remain. Preferably, the amount is 1 to 20 parts by weight, particularly 5 to 10 parts by weight, based on 1 part by weight of the carboxylic acid anhydride.

<精製方法>
本発明においては、例えば反応により得られたエステル基含有脂環式テトラカルボン酸類に、上述のカルボン酸無水物と不活性有機溶媒とを加えて加熱溶解させた後、冷却し、析出した固体を分離し、乾燥することにより、精製された一般式(1)で表されるエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物を得ることができる。
<Purification method>
In the present invention, for example, the ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acid obtained by the reaction is heated and dissolved by adding the above carboxylic acid anhydride and an inert organic solvent, and then cooled and the precipitated solid is added. By separating and drying, a purified ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride represented by the general formula (1) can be obtained.

ここで、エステル基含有脂環式テトラカルボン酸類に対するカルボン酸無水物と不活性有機溶媒の使用量には特に制限はないが、通常エステル基含有脂環式テトラカルボン酸類1gに対してカルボン酸無水物と不活性有機溶媒との合計(以下、カルボン酸無水物と不活性有機溶媒との混合物を「精製溶媒」と称す場合がある。)で2〜50ml、特に4〜30mlである。この範囲よりも精製溶媒の使用量が少ないと溶解が不十分であり、多いとカルボン酸無水物の取得量が減少し、不経済である。   Here, there are no particular restrictions on the amounts of carboxylic anhydride and inert organic solvent used for the ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acids, but carboxylic acid anhydride is usually used for 1 g of the ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acids. 2 to 50 ml, particularly 4 to 30 ml in total (hereinafter, a mixture of carboxylic acid anhydride and inert organic solvent may be referred to as “purification solvent”). If the amount of the purification solvent used is less than this range, the dissolution is insufficient, and if it is more than this range, the amount of carboxylic acid anhydride obtained is reduced, which is uneconomical.

また、エステル基含有脂環式テトラカルボン酸類を精製溶媒に溶解させるときの加熱温度は通常80〜145℃、好ましくは90〜140℃である。加熱温度がこの範囲より低いと溶解が不十分であり、高いとカルボン酸無水物が着色する。   The heating temperature for dissolving the ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acids in the purification solvent is usually 80 to 145 ° C, preferably 90 to 140 ° C. When the heating temperature is lower than this range, dissolution is insufficient, and when the heating temperature is higher, the carboxylic acid anhydride is colored.

加熱溶解後の冷却は、放冷で良いが、必要に応じて冷却装置を使用して加速冷却しても良い。   Cooling after melting by heating may be allowed to cool, but accelerated cooling may be performed using a cooling device as necessary.

固液分離された精製物の乾燥は、通常100〜150℃で行われ、この乾燥は、必要に応じて真空ないし減圧下で行っても良い。   The purified product obtained by solid-liquid separation is usually dried at 100 to 150 ° C., and this drying may be performed under vacuum or under reduced pressure as necessary.

なお、冷却後、トルエン等の炭化水素溶媒をさらに加えてカルボン酸無水物の溶解度を低下させて析出させても良い。環状エステルやアミド類などの非プロトン性極性溶媒はテトラカルボン酸無水物の溶解性が高く、通常の溶解再結晶では析出してくるテトラカルボン酸無水物の量が少ない。このような場合、トルエン等の貧溶媒を加えてテトラカルボン酸無水物の溶解性を低下させることによって、純度を低下させることなく、効率的にテトラカルボン酸無水物を取得することができる。   In addition, after cooling, a hydrocarbon solvent such as toluene may be further added to lower the solubility of the carboxylic acid anhydride, and may be precipitated. Aprotic polar solvents such as cyclic esters and amides have a high solubility of tetracarboxylic acid anhydride, and the amount of tetracarboxylic acid anhydride that is precipitated by ordinary dissolution recrystallization is small. In such a case, by adding a poor solvent such as toluene to reduce the solubility of the tetracarboxylic acid anhydride, the tetracarboxylic acid anhydride can be efficiently obtained without reducing the purity.

また、上述のような精製溶媒による溶解再結晶の精製操作に先立ち、テトラカルボン酸無水物が反応溶媒に可溶な場合は、過剰に加えた核水素化トリメリット酸無水物クロリド由来の不純物が混入し、テトラカルボン酸無水物を直接溶解再結晶しても純度の高いものが得られない事があるので、その場合は酸で加水分解を行ってテトラカルボン酸とした後、閉環処理を行ってもよい。   In addition, prior to the purification operation of dissolution recrystallization using a purification solvent as described above, if tetracarboxylic anhydride is soluble in the reaction solvent, impurities derived from excessively added nuclear hydrogenated trimellitic anhydride chloride Even if it is mixed and tetracarboxylic acid anhydride is directly dissolved and recrystallized, a high purity product may not be obtained. In that case, hydrolyze with acid to obtain tetracarboxylic acid, and then perform ring closure treatment. May be.

テトラカルボン酸無水物の酸無水物環の加水分解に用いる酸は、酸性度が高いと分子中のエステル基の加水分解も進行するので弱酸を用いるのが好ましい。弱酸の中でも生成するテトラカルボン酸の溶解性が良好な点からカルボン酸を用いるのが好ましい。使用可能なカルボン酸の例としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸等の炭素数2〜4のものが挙げられ、特に酢酸が好ましい。   The acid used for hydrolysis of the acid anhydride ring of the tetracarboxylic acid anhydride is preferably a weak acid since hydrolysis of the ester group in the molecule proceeds when the acidity is high. Among weak acids, it is preferable to use carboxylic acid from the viewpoint of good solubility of the tetracarboxylic acid produced. Examples of carboxylic acids that can be used include those having 2 to 4 carbon atoms such as acetic acid, propionic acid, butyric acid, and acetic acid is particularly preferred.

カルボンは水溶液として用い、その濃度は、通常3〜20重量%であり、好ましくは4〜10重量%である。この範囲よりも濃度が低すぎると反応速度が遅く、高すぎるとエステルとの交換反応が進行するので好ましくない。   Carvone is used as an aqueous solution, and its concentration is usually 3 to 20% by weight, preferably 4 to 10% by weight. If the concentration is lower than this range, the reaction rate is slow, and if it is too high, the exchange reaction with the ester proceeds, which is not preferable.

酸無水物環の加水分解の際の反応温度は、通常20〜80℃であり、好ましくは40〜60℃である。この範囲よりも温度が低すぎると反応速度が遅く、高すぎるとエステルの加水分解が進行するので好ましくない。   The reaction temperature during hydrolysis of the acid anhydride ring is usually 20 to 80 ° C, preferably 40 to 60 ° C. If the temperature is lower than this range, the reaction rate is slow, and if it is too high, hydrolysis of the ester proceeds, which is not preferable.

酸無水物環の加水分解の際の反応時間は、通常0.2〜3時間であり、好ましくは0.5〜2時間である。この範囲より反応時間が短いと酸無水物の加水分解が不十分であり、長すぎるとエステルの加水分解が進行するので好ましくない。   The reaction time for hydrolysis of the acid anhydride ring is usually 0.2 to 3 hours, preferably 0.5 to 2 hours. If the reaction time is shorter than this range, hydrolysis of the acid anhydride is insufficient, and if it is too long, hydrolysis of the ester proceeds, which is not preferable.

酸無水物環の加水分解終了後、析出したテトラカルボン酸を濾別し、水洗操作を行うために、水と混和しない溶媒に溶解させる。溶媒としては溶解性が高く、留去が容易な酢酸エチルが好適に用いられる。水洗操作を行うことにより、核水素化トリメリット酸無水物クロリド由来の不純物が取り除かれ高純度のテトラカルボン酸が得られる。   After the hydrolysis of the acid anhydride ring, the precipitated tetracarboxylic acid is filtered off and dissolved in a solvent immiscible with water in order to perform a water washing operation. As the solvent, ethyl acetate, which has high solubility and can be easily distilled off, is preferably used. By performing the washing operation, impurities derived from the nuclear hydrogenated trimellitic anhydride chloride are removed, and a high purity tetracarboxylic acid is obtained.

水洗後、溶媒を減圧下留去して精製テトラカルボン酸を取得し、これを用いて上述の精製溶媒による溶解再結晶操作を行う。   After washing with water, the solvent is distilled off under reduced pressure to obtain purified tetracarboxylic acid, which is used for dissolution and recrystallization with the above-described purified solvent.

<エステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の純度>
本発明の方法に従って得られる精製エステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物は、通常窒素含有量が800ppm以下、好ましくは50ppm以下である。
<Purity of ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride>
The purified ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride obtained according to the method of the present invention usually has a nitrogen content of 800 ppm or less, preferably 50 ppm or less.

即ち、塩基として有機アミンの存在下、核水素化トリメリット酸無水物クロリドと二価のアルコールとの反応により得られるエステル基含有脂環式テトラカルボン酸類は、有機アミン由来の塩酸塩を含むため、通常、精製操作を行わなかった場合の窒素含有量は820〜7000ppm程度であるが、本発明によれば、これを大幅に低減することができる。
なお、窒素含有量の下限については特に制限はないが通常0.01ppm程度である。
That is, ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acids obtained by reaction of nuclear hydrogenated trimellitic anhydride chloride with dihydric alcohol in the presence of organic amine as a base contain hydrochloride derived from organic amine. In general, the nitrogen content when the purification operation is not performed is about 820 to 7000 ppm, but according to the present invention, this can be greatly reduced.
In addition, although there is no restriction | limiting in particular about the minimum of nitrogen content, Usually, it is about 0.01 ppm.

このような窒素含有量の少ないエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物とすると、高分子量で耐熱性、機械強度に優れた脂環式ポリエステルイミドを製造することができる。
なお、エステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の窒素含有量は、後述の実施例の項に記載される方法で測定される。
When such an ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride having a low nitrogen content is used, an alicyclic polyesterimide having a high molecular weight and excellent heat resistance and mechanical strength can be produced.
Note that the nitrogen content of the ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride is measured by the method described in the Examples section below.

<脂環式ポリエステルイミドの製造>
脂環式ポリエステルイミドを製造するには、上述のようにして精製されたエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物を、重合溶媒中で実質的に等モルのジアミン類と反応させることで、脂環式ポリエステルイミド前駆体を製造する。ここで、エステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物は、1種を単独で用いても良く、2種以上を混合して用いても良い。また、エステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の他に、他の構造の酸二無水物を混合して用いることも制限なく可能である。その際、エステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の他に用いるこのできる酸二無水物としては、例えば、ピロメリット酸などの1つのベンゼン環を有する芳香族酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)、2,3’,3,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(a-BPDA)、3,3’’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物(DSDA)、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−オキシジフタル酸無水物(ODPA)、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エ−テル二酸無水物(a−ODPA)、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エ−テル二酸無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二酸無水物、2,2’−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物(BDCP)、2,2’−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2’−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物(BDCF)、2,2’−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物等の2つのベンゼン環を有する芳香族酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物等のナフタレン骨格を有する芳香族酸二無水物、2,3,6,7−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−アントラセンテトラカルボン酸二無水物などのアントラセン骨格を有する芳香族酸二無水物が例として挙げられる。
<Manufacture of alicyclic polyesterimide>
To produce an alicyclic polyesterimide, the ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride purified as described above is reacted with substantially equimolar diamines in a polymerization solvent. To produce an alicyclic polyesterimide precursor. Here, ester group containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it. In addition to the ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride, it is possible to mix and use acid dianhydrides having other structures without limitation. In this case, examples of the acid dianhydride that can be used in addition to the ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride include aromatic dianhydrides having one benzene ring such as pyromellitic acid, 3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA), 2,3 ′, 3,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (a-BPDA), 3,3 ″, 4 4'-diphenylsulfone tetracarboxylic dianhydride (DSDA), 3,3 ', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BTDA), 2,2', 3,3'-benzophenone tetracarboxylic acid Dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-oxydiphthalic anhydride (ODPA), bis (2,3-dicarboxyphenyl) -terdioic anhydride (a-ODPA), bis (3,4 -Dicarboxyphenyl) terdioic anhydride, bis 3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, 2,2′-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride (BDCP), 2,2′-bis (2,3-dicarboxy) Phenyl) propane dianhydride, 2,2′-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride (BDCF), 2,2′-bis (2,3-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane Aromatic dianhydrides having two benzene rings such as dianhydrides, 2,3,6,7-naphthalene tetracarboxylic dianhydride, 1,2,5,6-naphthalene tetracarboxylic dianhydride, Aromatic dianhydrides having a naphthalene skeleton such as 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-anthracenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,5, 6-Antra Aromatic dianhydride having an anthracene skeleton such emissions tetracarboxylic acid dianhydride as an example.

一方、加えて使用できる脂環式の酸無水物の例としては、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物やエチレンテトラカルボン酸二無水物などの鎖状の脂肪族テトラカルボン酸二無水物や、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクタ−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ジシクロヘキシル−3,4,3’,4’−テトラカルボン酸二無水物(BPDA水添物)、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物、ビシクロ[3,3,0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸二無水物などの脂環構造を有するテトラカルボン酸の二無水物などを挙げることができる。   On the other hand, examples of alicyclic acid anhydrides that can be additionally used include chained aliphatic tetracarboxylic acids such as 1,2,3,4-butanetetracarboxylic dianhydride and ethylenetetracarboxylic dianhydride. Acid dianhydride, 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,4, 5-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride, bicyclo [2.2. 2] octa-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, dicyclohexyl-3,4,3 ′, 4′-tetracarboxylic dianhydride (BPDA hydrogenated product), 2, 3,5-tricarboxycyclope Tylacetic dianhydride, 3,4-dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthalene succinic dianhydride, bicyclo [3,3,0] octane-2,4,6,8- And tetracarboxylic dianhydride having an alicyclic structure such as tetracarboxylic dianhydride.

これら酸二無水物と本発明のテトラカルボン酸無水物との使用割合は得ようとする樹脂の物性により任意に設定可能であるが、本発明のテトラカルボン酸無水物の使用量が5モル%以上が好ましく、さらに10モル%以上使用することがより好ましい。   The use ratio of these acid dianhydrides and the tetracarboxylic acid anhydride of the present invention can be arbitrarily set depending on the physical properties of the resin to be obtained, but the use amount of the tetracarboxylic acid anhydride of the present invention is 5 mol%. The above is preferable, and it is more preferable to use 10 mol% or more.

本発明に係る脂環式ポリエステルイミド前駆体を製造するために使用されるジアミンとしては、前駆体製造の際の重合反応性、脂環式ポリエステルイミドの要求特性を著しく損なわない範囲で自由に選択可能である。具体的に使用可能なジアミン類としては例えば、芳香族ジアミンでは、3,5−ジアミノベンゾトリフルオリド、2,5−ジアミノベンゾトリフルオリド、3,3’−ビストリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ビストリフルオロメチル−5,5’−ジアミノビフェニル、ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノジフェニル、ビス(フッ素化アルキル)−4,4’−ジアミノジフェニル、ジクロロ−4,4’−ジアミノジフェニル、ジブロモ−4,4’−ジアミノジフェニル、ビス (フツ素化アルコキシ)−4,4’−ジアミノジフェニル、ジフェニル−,4’−ジアミノジフェニル、4,4’ビス(4−アミノテトラフルオロフェノキシ)テトラフルオロベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノテトラフルオロフェキシ)オクタフルオロビフェニル、4,4’−ビナフチルアミン、o−、m−、p−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノトルエン、2,5−ジアミノトルエン、2,4−ジアミノキシレン、2,4−ジアミノジュレン、ジメチル−4,4’−ジアミノジフェニル、ジアルキル−4,4’−ジアミノジフェニル、ジメトキシ−4,4’−ジアミノジフェニル、ジエトキシ−4,4’−ジアミノジフェニル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフエニルスルフォン、3,3’−ジアミノジフエニルスルフォン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、1,3−ビス (3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス (4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス(4(3−アミノフェノキシ)フェニル)スルフォン、ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)スルフォン、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)へキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−(3−アミノフェノキジ)フェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)へキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェノキシ)フェニル)へキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−(3−アミノ−5−トリフルオロメチルフェノキシ)フェニル)へキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル〉ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(3−アミノフェニル)へキサフルオロプロパン、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2一ビス(3−アミノ−4−メチルフェニル)へキサフルオロプロパン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)オクタフルオロビフェニル、4,4’−ジアミノベンズアニリド等が例示でき、これらを2種以上併用することもできる。   The diamine used for producing the alicyclic polyesterimide precursor according to the present invention is freely selected as long as the polymerization reactivity during the production of the precursor and the required characteristics of the alicyclic polyesterimide are not significantly impaired. Is possible. Specific examples of diamines that can be used include aromatic diamines such as 3,5-diaminobenzotrifluoride, 2,5-diaminobenzotrifluoride, 3,3′-bistrifluoromethyl-4,4′-diamino. Biphenyl, 3,3′-bistrifluoromethyl-5,5′-diaminobiphenyl, bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminodiphenyl, bis (fluorinated alkyl) -4,4′-diaminodiphenyl, dichloro -4,4'-diaminodiphenyl, dibromo-4,4'-diaminodiphenyl, bis (fluorinated alkoxy) -4,4'-diaminodiphenyl, diphenyl-, 4'-diaminodiphenyl, 4,4'bis ( 4-aminotetrafluorophenoxy) tetrafluorobenzene, 4,4′-bis (4-aminoteto) Fluorophen) octafluorobiphenyl, 4,4′-binaphthylamine, o-, m-, p-phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 2,5-diaminotoluene, 2,4-diaminoxylene, 2, 4-diaminodurene, dimethyl-4,4′-diaminodiphenyl, dialkyl-4,4′-diaminodiphenyl, dimethoxy-4,4′-diaminodiphenyl, diethoxy-4,4′-diaminodiphenyl, 4,4 ′ -Diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminobenzophenone, 3, 3′-diaminobenzophenone, 1,3-bis (3-aminophen Noxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (4-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- (3-aminophenoxy) phenyl) propane, 2,2-bis (4- (3-aminophenoxy) phenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4- (4-amino-2-trifluoromethylphenoxy) phenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4- (3-amino-5-trifluoromethylphenoxy) phenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (3-aminophenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, 2,2 bis (3-amino-4-methylphenyl) hexafluoropropane, 4,4′-bis (4-aminophenoxy) ) Octafluorobiphenyl, 4,4′-diaminobenzanilide and the like can be exemplified, and two or more of these can be used in combination.

脂肪族ジアミンとしては例えば、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、イソホロンジアミン、トランス−1,4−ジアミノシクロヘキサン、シス−1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,4−シクロヘキサンビス(メチルアミン)、2,5−ビス(アミノメチル)ビシクロ〔2.2.1〕ヘプタン、2,6−ビス(アミノメチル)ビシクロ〔2.2.1〕ヘプタン、3,8−ビス(アミノメチル)トリシクロ〔5.2.1.0〕デカン、1,3−ジアミノアダマンタン、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)ヘキサフルオロプロパン、1,3−プロパンジアミン、1,4−テトラメチレンジアミン、1,5−ペンタメチレンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、1,7−ヘプタメチレンジアミン、1,8−オクタメチレンジアミン、1,9−ノナメチレンジアミン等が挙げられる。またこれらを2種類以上併用することもできる。   Examples of the aliphatic diamine include 4,4′-methylenebis (cyclohexylamine), isophoronediamine, trans-1,4-diaminocyclohexane, 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, 1,3-propanediamine 1,4-tetramethylenediamine, 1,5-pentamethylenediamine, 1,6-hexamethylenedia Emissions, 1,7 heptamethylene diamine, 1,8-octamethylene diamine, 1,9-nonamethylenediamine, and the like. Two or more of these may be used in combination.

さらには、1,3−ビス(3−アミノプロピル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンなどのシロキサン基含有のジアミンも使用することができる。
これらジアミンの中でも芳香族ジアミンとしては、o−、m−、p−フェニレンジアミンなどの単核のフェニレンジアミン化合物、4,4’−ジアミノジフェニル、4,4’−ジアミノジフエニルスルフォン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテルなどのジアミノジフェニル化合物が好ましく、中でも入手の容易性や得られる樹脂の物性が良好なことから、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルがより好ましい。脂肪族ジアミンとしては、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、トランス−1,4−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミンなどの脂環式ジアミンが環構造を有し入手も容易なのでより好ましく、さらには、トランス−1,4−ジアミノシクロヘキサンが得られる樹脂の物性が良好なことからより好ましい。
これらは、1種を単独で用いても良く、2種以上を混合して用いても良い。
Furthermore, siloxane group-containing diamines such as 1,3-bis (3-aminopropyl) -1,1,3,3-tetramethyldisiloxane can also be used.
Among these diamines, examples of aromatic diamines include mononuclear phenylenediamine compounds such as o-, m-, and p-phenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenyl, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, and 4,4. Diaminodiphenyl compounds such as' -diaminodiphenylmethane and 4,4'-diaminodiphenyl ether are preferred. Among these, p-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenyl ether, More preferred is 4,4′-diaminodiphenyl. As the aliphatic diamine, alicyclic diamines such as 4,4′-methylenebis (cyclohexylamine), trans-1,4-diaminocyclohexane, isophoronediamine and the like are preferable because they have a ring structure and are easily available. The resin from which trans-1,4-diaminocyclohexane is obtained is more preferable because of good physical properties.
These may be used alone or in combination of two or more.

反応に供するテトラカルボン酸二無水物とジアミンの比率は、モル比で1:0.8〜1.2であることが好ましい。通常の重縮合反応と同様にこのモル比が1:1に近いほど得られるポリアミド酸の分子量は大きくなる。   The ratio of tetracarboxylic dianhydride and diamine to be subjected to the reaction is preferably 1: 0.8 to 1.2 in terms of molar ratio. As in the normal polycondensation reaction, the closer the molar ratio is to 1: 1, the higher the molecular weight of the polyamic acid obtained.

反応温度は、あまり低すぎると試剤の溶解性が低下することと十分な反応速度が得られないこと、高すぎると反応の進行をコントロールしにくくなることから好ましくない。下限が−20℃、好ましくは−10℃、さらに好ましくは0℃、上限が150℃、好ましくは100℃、さらに好ましくは60℃が採用される。   If the reaction temperature is too low, the solubility of the reagent is lowered, a sufficient reaction rate cannot be obtained, and if it is too high, it is difficult to control the progress of the reaction. The lower limit is −20 ° C., preferably −10 ° C., more preferably 0 ° C., and the upper limit is 150 ° C., preferably 100 ° C., more preferably 60 ° C.

反応時間は特に制限なく採用できるが十分な試剤の変換率を達成するためには、下限が10分、好ましくは30分、さらに好ましくは1時間、上限は特に制限はないが反応が終了すれば必要以上に反応時間を延ばす必要はない。例えば、100時間、好ましくは50
時間、さらに好ましくは30時間が採用される。
Although the reaction time can be adopted without any particular limitation, in order to achieve a sufficient reagent conversion rate, the lower limit is 10 minutes, preferably 30 minutes, more preferably 1 hour, and the upper limit is not particularly limited, but the reaction is completed. There is no need to extend the reaction time more than necessary. For example, 100 hours, preferably 50
Time, more preferably 30 hours, is employed.

重合反応は、溶媒を用いて行う。この際使用される溶媒としては、原料モノマーであるジアミンと本発明の脂環式テトラカルボン酸が溶媒と反応せず、且つこれら原料が溶解する溶媒であれば問題はなく、特にその構造は限定されない。具体的に例示するならば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド溶媒、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、ε−カプロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン等の環状エステル溶媒、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート溶媒、カプロラクタム等のラクタム溶媒、ジオキサンなどのエーテル系溶媒、トリエチレングリコール等のグリコール系溶媒、m−クレゾール、p−クレゾール、3−クロロフェノ−ル、4−クロロフェノ−ル、4−メトキシフェノール、2,6−ジメチルフェノール等のフェノール系溶媒、アセトフェノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、テトラメチルウレアなどが好ましく採用される.さらに、その他の一般的な有機溶剤、即ちフエノ−ル、o−クレゾール、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソブチル、プロピレングリコールメチルアセテート、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、2−メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、ジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロへキサノン、メチルエチルケトン、アセトン、ブタノール、エタノール、キシレン、トルエン、クロルベンゼン、ターペン、ミネラルスピリット、石油ナフサ系溶媒なども添加して使用できる。中でも原料の溶解性が高いことからN,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン等の非プロトン性溶媒が好ましい。   The polymerization reaction is performed using a solvent. As the solvent used in this case, there is no problem as long as the diamine as the raw material monomer and the alicyclic tetracarboxylic acid of the present invention do not react with the solvent, and these raw materials dissolve, and the structure is particularly limited. Not. Specifically, amide solvents such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, γ-caprolactone, ε -Cyclic ester solvents such as caprolactone, α-methyl-γ-butyrolactone, carbonate solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate, lactam solvents such as caprolactam, ether solvents such as dioxane, glycol solvents such as triethylene glycol, m- Phenolic solvents such as cresol, p-cresol, 3-chlorophenol, 4-chlorophenol, 4-methoxyphenol, 2,6-dimethylphenol, acetophenone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, sulfolane , Dimethyl Sulfoxide, tetramethyl urea are preferably employed. In addition, other common organic solvents such as phenol, o-cresol, butyl acetate, ethyl acetate, isobutyl acetate, propylene glycol methyl acetate, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, 2-methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate , Tetrahydrofuran, dimethoxyethane, diethoxyethane, dibutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, methyl ethyl ketone, acetone, butanol, ethanol, xylene, toluene, chlorobenzene, terpene, mineral spirit, petroleum naphtha A solvent etc. can also be added and used. Of these, aprotic solvents such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, and γ-butyrolactone are preferred because of the high solubility of the raw materials.

溶媒の使用量は、原料であるテトラカルボン酸二無水物とジアミンの総量の重量濃度が以下の範囲に入るような量の溶媒が使用されるのが好ましい。すなわち濃度は、0.1重量%以上、好ましくは1重量%以上、さらに好ましくは5重量%以上、上限は特に制限はないものの、テトラカルボン酸二無水物の溶解性の観点から、80重量%以下、好ましくは50重量%以下、さらに好ましくは30重量%以下が採用される。このテトラカルボン酸二無水物の濃度範囲で重合を行うことにより均一で高重合度のポリイミド前駆体溶液を得ることができる。目的とするポリエステルイミドに膜靭性を付与するためには、ポリエステルイミド前駆体の重合度はできるだけ高いことが好ましく、上記濃度範囲よりも低濃度で重合を行うと、ポリイミド前駆体の十分な重合度が得られず、最終的に得られるポリイミド膜が脆弱になる恐れがあり好ましくない。ジアミンとして脂環式ジアミンを用いた場合、より高濃度では形成された塩が溶解、消失するまでに長い重合時間を必要とし、生産性の低下を招く恐れがある。   The solvent is preferably used in such an amount that the weight concentration of the total amount of the tetracarboxylic dianhydride and diamine as raw materials falls within the following range. That is, the concentration is 0.1% by weight or more, preferably 1% by weight or more, more preferably 5% by weight or more, and the upper limit is not particularly limited, but 80% by weight from the viewpoint of solubility of tetracarboxylic dianhydride. Hereinafter, preferably 50 wt% or less, more preferably 30 wt% or less is employed. By carrying out polymerization in the concentration range of this tetracarboxylic dianhydride, a polyimide precursor solution having a uniform and high degree of polymerization can be obtained. In order to impart film toughness to the target polyesterimide, the degree of polymerization of the polyesterimide precursor is preferably as high as possible. When polymerization is performed at a concentration lower than the above concentration range, the degree of polymerization of the polyimide precursor is sufficient. Is not preferable, and the finally obtained polyimide film may be brittle. When an alicyclic diamine is used as the diamine, a higher polymerization concentration requires a longer polymerization time until the formed salt dissolves and disappears, which may lead to a decrease in productivity.

必要に応じて前駆体の製造の際に無機塩類を触媒として用いても良い。この際に用いられる無機塩類としては、たとえばLiCl、NaCl、LiBrなどのハロゲン化アルカリ金属塩、CaClなどのハロゲン化アルカリ土類金属、ZnClなどのハロゲン化金属類が挙げられる。これらのうち、LiCl、CaCl、ZnClなどの金属の塩化物が特に好ましい。
反応は、進行中攪拌しながら行うのが好ましい。
If necessary, inorganic salts may be used as a catalyst in the production of the precursor. The inorganic salts used in this, for example LiCl, NaCl, alkali metal halide such as LiBr, alkaline earth metal halides such as CaCl 2, metal halide such as ZnCl 2 and the like. Of these, metal chlorides such as LiCl, CaCl 2 and ZnCl 2 are particularly preferred.
The reaction is preferably carried out with stirring during the process.

こうして得られる本発明の脂環式ポリエステルイミド前駆体の固有粘度は、特に限定されるものではないが、好ましい固有粘度としては、下限が0.3dL/g、好ましくは0.5dL/g、さらに好ましくは、0.7dL/gである。一方、上限は、5.0dL/gであり、好ましく3.0dL/gであり、より好ましくは2.0dL/gである。固有粘度は後述の実施例の項に記載される方法で測定される。   The intrinsic viscosity of the alicyclic polyesterimide precursor of the present invention thus obtained is not particularly limited, but as a preferred intrinsic viscosity, the lower limit is 0.3 dL / g, preferably 0.5 dL / g, Preferably, it is 0.7 dL / g. On the other hand, the upper limit is 5.0 dL / g, preferably 3.0 dL / g, more preferably 2.0 dL / g. Intrinsic viscosity is measured by the method described in the Examples section below.

本発明の脂環式ポリエステルイミドを合成する方法は、(i)脂環式ポリエステルイミド前駆体から得る方法、および(ii)脂環式ポリエステルイミド前駆体を介さずに得る方法が挙げられる。そして、(i)脂環式ポリエステルイミド前駆体から得る方法としては、加熱イミド化法および化学イミド化法がある。ただし、本発明の脂環式ポリエステルイミドの製造方法は、以下に記載される製法に特に制限されることはない。   Examples of the method for synthesizing the alicyclic polyesterimide of the present invention include (i) a method obtained from an alicyclic polyesterimide precursor and (ii) a method obtained without using an alicyclic polyesterimide precursor. And (i) As a method obtained from an alicyclic polyesterimide precursor, there are a heating imidization method and a chemical imidization method. However, the production method of the alicyclic polyesterimide of the present invention is not particularly limited to the production method described below.

(i)脂環式ポリエステルイミド前駆体から得る方法
本発明の脂環式ポリエステルイミドは、上記の方法で得られた脂環式ポリエステルイミド前駆体を環化イミド化反応させることで製造することができる。
この際脂環式ポリエステルイミドの製造可能な形態は、フィルム、粉末、成型体および溶液である。
(I) Method Obtained from Alicyclic Polyesterimide Precursor The alicyclic polyesterimide of the present invention can be produced by subjecting the alicyclic polyesterimide precursor obtained by the above method to a cyclization imidization reaction. it can.
At this time, the manufacturable form of the alicyclic polyesterimide is a film, a powder, a molded body and a solution.

脂環式ポリエステルイミドのフィルムは、例えば以下の様にして製造を行うことができる。まず、該脂環式ポリエステルイミド前駆体の重合溶液(ワニス)をガラス、銅、アルミニウム、シリコン、石英板、ステンレス板、カプトンフィルム等の基板上に流延して塗布する。塗布の方法としては、前述のようにして得られた脂環式ポリエステルイミド溶液を、上記した基板上に滴下し高さを固定した支持体などの上をなぞり溶液を伸ばすことにより均一な高さに塗布することができる。この際、ドクターブレードなどの機器を使用して行ってもかまわない。またこの他の塗布方法としては、スピンコート法、印刷法、インクジェット法など、溶液を所定の厚みで塗布できる手法であれば制限なく採用できる。   An alicyclic polyesterimide film can be produced, for example, as follows. First, the polymerization solution (varnish) of the alicyclic polyesterimide precursor is cast and applied onto a substrate such as glass, copper, aluminum, silicon, a quartz plate, a stainless plate, or a Kapton film. As a method of coating, the alicyclic polyesterimide solution obtained as described above is dropped onto the above-mentioned substrate and the solution is stretched on a support having a fixed height, thereby extending the solution to a uniform height. Can be applied. At this time, it may be performed using a device such as a doctor blade. As other coating methods, any method capable of coating the solution with a predetermined thickness, such as a spin coating method, a printing method, and an ink jet method, can be employed without any limitation.

こうして塗布された塗膜には、溶媒が含まれているので、次に乾燥する。その際に採用される乾燥の温度は、通常下限が20℃、好ましくは40℃、さらに好ましくは、60℃である。一方、上限は、200℃、好ましくは150℃、さらに好ましくは100℃である。   Since the coating film thus applied contains a solvent, it is then dried. The lower limit of the drying temperature employed at that time is usually 20 ° C., preferably 40 ° C., more preferably 60 ° C. On the other hand, the upper limit is 200 ° C, preferably 150 ° C, more preferably 100 ° C.

乾燥の時間は、溶媒がある程度除去されるならば特に制限なく採用できるが、下限が10分、好ましくは30分、さらに好ましくは1時間、上限は特に制限はないが、50時間、好ましくは30時間、さらに好ましくは10時間が採用される。
乾燥は減圧下に行っても良い。その際に採用される減圧度は、通常0.05MPa以下、好ましくは0.01MPa以下、さらに好ましくは0.001MPa以下である。
The drying time can be used without particular limitation as long as the solvent is removed to some extent, but the lower limit is 10 minutes, preferably 30 minutes, more preferably 1 hour, and the upper limit is not particularly limited, but 50 hours, preferably 30 Time, more preferably 10 hours, is employed.
Drying may be performed under reduced pressure. The degree of reduced pressure employed at that time is usually 0.05 MPa or less, preferably 0.01 MPa or less, more preferably 0.001 MPa or less.

こうして得られた乾燥された脂環式ポリエステルイミド前駆体フィルムを基板上で真空中、窒素等の不活性ガス中、あるいは空気中高温度加熱してイミド化する。この方法を加熱イミド化と言う。   The dried alicyclic polyesterimide precursor film thus obtained is imidized by heating on a substrate in a vacuum, in an inert gas such as nitrogen, or in air at a high temperature. This method is called heat imidization.

この時採用される温度は、下限が180℃、好ましくは200℃、さらに好ましくは250℃である。一方、上限は500℃、好ましくは400℃、さらに好ましくは350℃で加熱する。加熱温度は180℃以下であると環化イミド化反応の環化反応が不完全であったりするため好ましくなく、また高すぎると生成した脂環式ポリイミドエステルフィルムが着色したりする可能性があるため好ましくない。またイミド化は真空中あるいは不活性ガス中で行うことが望ましいが、イミド化反応の温度が高すぎなければ空気中で行っても差し支えはない。加熱イミド化を減圧下に行う場合に採用される減圧度は、通常0.05MPa以下、好ましくは0.01MPa以下、さらに好ましくは0.001MPa以下である。   The lower limit of the temperature employed at this time is 180 ° C., preferably 200 ° C., more preferably 250 ° C. On the other hand, the upper limit is 500 ° C., preferably 400 ° C., more preferably 350 ° C. If the heating temperature is 180 ° C. or less, the cyclization reaction of the cyclization imidation reaction is incomplete, which is not preferable, and if it is too high, the produced alicyclic polyimide ester film may be colored. Therefore, it is not preferable. The imidization is preferably performed in a vacuum or in an inert gas, but may be performed in air if the temperature of the imidization reaction is not too high. The degree of reduced pressure employed when the heat imidization is performed under reduced pressure is usually 0.05 MPa or less, preferably 0.01 MPa or less, and more preferably 0.001 MPa or less.

加熱時間は環化イミド化が十分に進行する時間が採用されるが、通常、下限が5分、好ましくは10分、さらに好ましくは20分、上限は特に制限はないが、20時間、好ましくは10時間、さらに好ましくは5時間が採用される。   The time for which the cyclization imidation proceeds sufficiently is adopted as the heating time, but usually the lower limit is 5 minutes, preferably 10 minutes, more preferably 20 minutes, and the upper limit is not particularly limited, but 20 hours, preferably 10 hours, more preferably 5 hours are employed.

[脂環式ポリエステルイミドの物性]
本発明の脂環式ポリエステルイミドのガラス転移点Tg(℃)は、通常下限が150℃、好ましくは200℃、さらに好ましくは250℃であり、上限は通常500℃、好ましくは450℃、さらに好ましくは400℃の範囲内であり、高い耐熱性を有する。
[Physical properties of alicyclic polyesterimide]
The glass transition point Tg (° C.) of the alicyclic polyesterimide of the present invention is usually 150 ° C., preferably 200 ° C., more preferably 250 ° C., and the upper limit is usually 500 ° C., preferably 450 ° C., more preferably. Is in the range of 400 ° C. and has high heat resistance.

本発明の脂環式ポリエステルイミドの線熱膨張係数は、通常100ppm/K以下、好ましくは50ppm/K以下、さらに好ましくは30ppm/Kである。
本発明のポリエステルイミドは、溶剤に対して高い溶解性を示す。特に上記した脂環式ポリエステルイミド前駆体を合成する際に用いた溶媒にはよく溶解し、容易に溶液とすることができる。
The linear thermal expansion coefficient of the alicyclic polyesterimide of the present invention is usually 100 ppm / K or less, preferably 50 ppm / K or less, more preferably 30 ppm / K.
The polyesterimide of the present invention exhibits high solubility in a solvent. In particular, it dissolves well in the solvent used when synthesizing the alicyclic polyesterimide precursor described above, and can be easily made into a solution.

なお、脂環式ポリエステルイミドのガラス転移点および線熱膨張係数は、後述の実施例の項に記載される方法で測定される。   In addition, the glass transition point and linear thermal expansion coefficient of alicyclic polyesterimide are measured by the method described in the item of the below-mentioned Example.

[脂環式ポリエステルイミドへの無機フィラーの配合]
本発明の脂環式ポリエステルイミドに無機フィラーを配合することにより熱安定性の向上等といった、物性の改良を図ることができる。
[Incorporation of inorganic filler into alicyclic polyesterimide]
By adding an inorganic filler to the alicyclic polyesterimide of the present invention, physical properties such as improved thermal stability can be improved.

この場合、使用される無機フィラーとしては、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム等の炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム等の硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、グラファイト等が挙げられる。   In this case, as the inorganic filler used, zirconium oxide, titanium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, silicon dioxide, magnesium oxide, calcium oxide and other oxides, carbonates such as calcium carbonate and sodium carbonate, aluminum hydroxide, Examples thereof include hydroxides such as magnesium hydroxide, sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate, nitrates, phosphates, silicates, and graphite.

また、無機フィラーの配合量は、向上させたい物性によって適した量は異なるが、過度に多いと透明性が損なわれたり、もろくなる等の問題が生じ、少な過ぎると無機フィラーを配合したことによる物性の改良効果を十分に得ることができないことから、脂環式ポリエステルイミドに対して5〜95重量%、特に10〜80重量%とすることが好ましい。   In addition, the amount of the inorganic filler is different depending on the physical properties to be improved, but if it is excessively large, problems such as loss of transparency and brittleness occur, and if it is too small, the inorganic filler is compounded. Since the effect of improving the physical properties cannot be sufficiently obtained, the content is preferably 5 to 95% by weight, particularly 10 to 80% by weight, based on the alicyclic polyesterimide.

無機フィラーを配合する方法としては、例えば、次のように行なえば良い。
脂環式ポリエステルイミドをN,N−ジメチルアセトアミド等の溶媒に溶解させたものに無機フィラーを加え攪拌等により分散させる、もしくは、予め無機フィラーを分散させた溶媒に脂環式ポリエステルイミドを溶解させ、溶媒を乾燥させる。この際、分散剤を用いることが出来る。分散剤としては酢酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、コハク酸、フタル酸等のカルボン酸類が好適に用いられる。
For example, the inorganic filler may be blended as follows.
Add an inorganic filler to an alicyclic polyesterimide dissolved in a solvent such as N, N-dimethylacetamide and disperse it by stirring, or dissolve the alicyclic polyesterimide in a solvent in which an inorganic filler has been dispersed in advance. Dry the solvent. At this time, a dispersant can be used. As the dispersant, carboxylic acids such as acetic acid, caproic acid, caprylic acid, capric acid, succinic acid and phthalic acid are preferably used.

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

なお、以下において、エステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物中の窒素含有量、ポリエステルイミド前駆体の固有粘度、ポリエステルイミドフィルムのガラス転移点および線熱膨張係数は、以下の方法で測定した。   In the following, the nitrogen content in the ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride, the intrinsic viscosity of the polyesterimide precursor, the glass transition point and the linear thermal expansion coefficient of the polyesterimide film are measured by the following methods. did.

<窒素含有量>
酸素燃焼−化学発光法により、TN−10(株式会社ダイアインスツルメンツ製)を用いて測定した。
<Nitrogen content>
It measured by TN-10 (made by Dia Instruments Co., Ltd.) by the oxygen combustion-chemiluminescence method.

<固有粘度>
0.5重量%のポリエステルイミド前駆体溶液について、ウベローデ粘度計を用いて30℃で測定した。
<ガラス転移点>
エスアイアイ・ナノテクノロジー社製示差走査熱量分析装置(DSC6220)を用い、窒素気流下、昇温速度10℃/min.の条件でDSC測定を行い、ガラス転移温度を求めた。
<Intrinsic viscosity>
The 0.5 wt% polyesterimide precursor solution was measured at 30 ° C. using an Ubbelohde viscometer.
<Glass transition point>
Using a differential scanning calorimeter (DSC 6220) manufactured by SII NanoTechnology, the heating rate was 10 ° C./min. DSC measurement was performed under the conditions described above to determine the glass transition temperature.

<線熱膨張係数:CTE>
ブルカーエイエックス社製熱機械分析装置(TMA4000)を用いて、熱機械分析により、荷重0.5g/膜厚1μm、昇温速度5℃/分における試験片の伸びより、100〜200℃の範囲での平均値としてポリエステルイミドフィルムの線熱膨張係数を求めた。
<Linear thermal expansion coefficient: CTE>
The range of 100 to 200 ° C. from the elongation of the test piece at a load of 0.5 g / film thickness of 1 μm and a heating rate of 5 ° C./min by thermomechanical analysis using a Bruker Ax thermomechanical analyzer (TMA4000). The linear thermal expansion coefficient of the polyesterimide film was determined as an average value at.

[比較例1] ヒドロキノン水素化トリメリットジエステル酸二無水物粗体の合成
核水素化トリメリット酸無水物クロリドの合成は以下のように行った。
窒素流通下、500mLの四つ口フラスコ中に、核水素化トリメリット酸40.91g(0.189mol)、N,N’−ジメチルホルムアミド40.6mg(0.56mmol)、トルエン 200mlを加えて溶解させた。これに塩化チオニル64.35g(0.541mol)を加え、窒素雰囲気中、60℃で4.5時間反応した。反応後、過剰の塩化チオニルとトルエンを減圧下留去し、内容物を100g程度まで濃縮した。この溶液にヘキサン300mlを加えて固体を析出させ、濾別後、室温で5時間真空乾燥し、核水素化トリメリット酸無水物クロリド32.9g(収率82.2%)を得た。
次に、窒素流通下、500mL四つ口フラスコ中に、ヒドロキノン13.81g(125mmol)およびピリジン20.24g(256mmol)をテトラヒドロフラン160mlに溶解し、氷浴で0℃に冷却した。この中に核水素化トリメリット酸無水物クロリド55.43g(256mmol)をテトラヒドロフラン110mLに溶解させたものを滴下した。滴下終了後、室温に戻して15時間反応した。反応後、析出した白色固体を濾別し、水40mlで4回洗浄して塩酸塩を除去した。これを120℃で真空乾燥してヒドロキノン水素化トリメリット酸ジエステル二無水物の粗体47.8g(収率81.0%)を得た(構造は下記)。このものの窒素含有量は870ppmであった。
[Comparative Example 1] Synthesis of Hydroquinone Hydrogenated Trimellitic Diester Acid Anhydride Crude A nuclear hydrogenated trimellitic anhydride chloride was synthesized as follows.
Under nitrogen flow, dissolve in a 500 mL four-necked flask by adding 40.91 g (0.189 mol) of nuclear hydrogenated trimellitic acid, 40.6 mg (0.56 mmol) of N, N′-dimethylformamide, and 200 ml of toluene. I let you. To this was added 64.35 g (0.541 mol) of thionyl chloride, and the mixture was reacted at 60 ° C. for 4.5 hours in a nitrogen atmosphere. After the reaction, excess thionyl chloride and toluene were distilled off under reduced pressure, and the contents were concentrated to about 100 g. To this solution was added 300 ml of hexane to precipitate a solid, which was filtered and then vacuum dried at room temperature for 5 hours to obtain 32.9 g (yield 82.2%) of nuclear hydrogenated trimellitic anhydride chloride.
Next, under a nitrogen flow, 13.81 g (125 mmol) of hydroquinone and 20.24 g (256 mmol) of pyridine were dissolved in 160 ml of tetrahydrofuran in a 500 mL four-necked flask and cooled to 0 ° C. in an ice bath. A solution obtained by dissolving 55.43 g (256 mmol) of nuclear hydrogenated trimellitic anhydride chloride in 110 mL of tetrahydrofuran was added dropwise thereto. After completion of the dropwise addition, the mixture was returned to room temperature and reacted for 15 hours. After the reaction, the precipitated white solid was separated by filtration and washed 4 times with 40 ml of water to remove the hydrochloride. This was vacuum-dried at 120 ° C. to obtain 47.8 g (yield 81.0%) of a crude product of hydroquinone hydrogenated trimellitic acid diester dianhydride (structure is shown below). The nitrogen content of this product was 870 ppm.

Figure 2008163087
Figure 2008163087

このヒドロキノン水素化トリメリット酸ジエステル二無水物の粗体を用いてN,N−ジメチルアセトアミド(以下DMAcと略す)中で4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(以下ODAと略す)と重合してポリエステルイミドフィルムの作成を試みたが、重合度が上がらず、フィルムを得ることができなかった。   This crude hydroquinone hydrogenated trimellitic acid diester dianhydride was polymerized with 4,4′-diaminodiphenyl ether (hereinafter abbreviated as ODA) in N, N-dimethylacetamide (hereinafter abbreviated as DMAc) to form a polyesterimide. An attempt was made to produce a film, but the degree of polymerization did not increase and a film could not be obtained.

[実施例1] ヒドロキノン水素化トリメリット酸ジエステル酸二無水物粗体の精製(無水酢酸/酢酸による再結晶)およびポリイミドの合成
1L三つ口フラスコに、比較例1で得られたヒドロキノン水素化トリメリット酸ジエステル二無水物の粗体23.9gに無水酢酸200mlと酢酸300mlを加え、140℃で溶解させた。これを室温で冷却し、析出した固体を濾別した後、150℃で真空乾燥し、目的物13.7gを得た。この精製ヒドロキノン水素化トリメリット酸ジエステル二無水物の窒素含有量は6ppmであった。
[Example 1] Purification of hydroquinone hydrogenated trimellitic diester dianhydride crude (recrystallization with acetic anhydride / acetic acid) and synthesis of polyimide Hydroquinone hydrogenation obtained in Comparative Example 1 in a 1 L three-necked flask 200 ml of acetic anhydride and 300 ml of acetic acid were added to 23.9 g of a crude product of trimellitic diester dianhydride and dissolved at 140 ° C. This was cooled at room temperature, and the precipitated solid was filtered off and then vacuum dried at 150 ° C. to obtain 13.7 g of the desired product. The nitrogen content of this purified hydroquinone hydrogenated trimellitic acid diester dianhydride was 6 ppm.

50mLの三つ口フラスコにODA0.801g(4.00mmol)とDMAc10.75gを加えて室温にて攪拌し、溶解させた。この中へ上記精製したヒドロキノン水素化トリメリット酸ジエステル二無水物1.88g(4.00mmol)を加え、そのまま1時間攪拌した。次にDMAc6.39gで希釈した後、引き続き16時間攪拌した。
得られた脂環式ポリエステルイミド前駆体の固有粘度は1.99dL/gであり、極めて高重合体であった。
その後、DMAc13.68gを加えて希釈し、無水酢酸5mlとピリジン2.5mlを加えて100℃で4時間反応した。冷却後、内容物をメタノール200mlに投入し、析出物を濾別、メタノールで洗浄した後100℃で5時間真空乾燥し、2.18gのポリイミド粉末を得た。得られたポリイミドの構造を下記に示す。
To a 50 mL three-necked flask, 0.801 g (4.00 mmol) of ODA and 10.75 g of DMAc were added and stirred at room temperature to dissolve. To this was added 1.88 g (4.00 mmol) of the purified hydroquinone hydrogenated trimellitic acid diester dianhydride, and the mixture was stirred for 1 hour. Next, after dilution with 6.39 g of DMAc, the mixture was continuously stirred for 16 hours.
The intrinsic viscosity of the obtained alicyclic polyesterimide precursor was 1.99 dL / g, which was a very high polymer.
Thereafter, 13.68 g of DMAc was added for dilution, and 5 ml of acetic anhydride and 2.5 ml of pyridine were added and reacted at 100 ° C. for 4 hours. After cooling, the content was poured into 200 ml of methanol, and the precipitate was separated by filtration, washed with methanol and then vacuum dried at 100 ° C. for 5 hours to obtain 2.18 g of polyimide powder. The structure of the obtained polyimide is shown below.

Figure 2008163087
Figure 2008163087

合成したポリエステルイミド粉末をDMAcに溶解して20重量%固形物濃度とし、ガラス板上に塗布した。このガラス板を80℃で1時間、200℃で1時間加熱することにより良好なポリエステルイミドフィルムを得た。このポリエステルイミドフィルムのガラス転移点は220℃であり、線熱膨張係数は86ppm/Kであった。   The synthesized polyesterimide powder was dissolved in DMAc to a solid concentration of 20% by weight and applied on a glass plate. The glass plate was heated at 80 ° C. for 1 hour and at 200 ° C. for 1 hour to obtain a good polyesterimide film. This polyesterimide film had a glass transition point of 220 ° C. and a linear thermal expansion coefficient of 86 ppm / K.

[実施例2]ヒドロキノン水素化トリメリット酸ジエステル酸二無水物粗体の精製(無水酢酸/γ−ブチロラクトンによる再結晶)
50ml三つ口フラスコに比較例1で得られたヒドロキノン水素化トリメリット酸ジエステル酸二無水物の粗体5.00gに無水酢酸2mlとγ―ブチロラクトン20mlを加え、115℃で溶解させた。これを室温で冷却し、トルエン100mlを加え、析出した固体を濾別した後、150℃で真空乾燥し、目的物を3.80g得た。この精製ヒドロキノン水素化トリメリット酸ジエステル二無水物の窒素含有量は19ppmであった。
[Example 2] Purification of hydroquinone hydrogenated trimellitic acid diester dianhydride crude product (recrystallization with acetic anhydride / γ-butyrolactone)
In a 50 ml three-necked flask, 2 ml of acetic anhydride and 20 ml of γ-butyrolactone were added to 5.00 g of the hydroquinone hydrogenated trimellitic acid diester dianhydride obtained in Comparative Example 1, and dissolved at 115 ° C. This was cooled at room temperature, 100 ml of toluene was added, the precipitated solid was filtered off, and then vacuum dried at 150 ° C. to obtain 3.80 g of the desired product. The nitrogen content of this purified hydroquinone hydrogenated trimellitic acid diester dianhydride was 19 ppm.

[比較例2]9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン水素化トリメリット酸ジエステル酸二無水物粗体の合成
窒素流通下、500mL四つ口フラスコ中に、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン20.2g(57.7mmol)およびピリジン16.16g(204mmol)をテトラヒドロフラン160mlに溶解した。この中に比較例1で得られた核水素化トリメリット酸無水物クロリド27.52g(127mmol)をテトラヒドロフラン80mLに溶解させたものを滴下した。滴下終了後、さらに室温で7時間反応した。反応後、析出した塩酸塩を濾別し、濾液を濃縮した。得られた白色固体を120℃で真空乾燥して9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン水素化トリメリット酸ジエステル酸二無水物の粗体52.33gを得た(構造は下記)。このものの窒素含有量は0.68重量%であった。
[Comparative Example 2] Synthesis of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene hydrogenated trimellitic diester dianhydride crude substance In a 500 mL four-necked flask under nitrogen flow, 9,9-bis (4 -Hydroxyphenyl) fluorene 20.2 g (57.7 mmol) and pyridine 16.16 g (204 mmol) were dissolved in tetrahydrofuran 160 ml. A solution obtained by dissolving 27.52 g (127 mmol) of the nuclear hydrogenated trimellitic anhydride chloride obtained in Comparative Example 1 in 80 mL of tetrahydrofuran was added dropwise thereto. After completion of the dropping, the reaction was further continued at room temperature for 7 hours. After the reaction, the precipitated hydrochloride was filtered off and the filtrate was concentrated. The obtained white solid was vacuum-dried at 120 ° C. to obtain 52.33 g of a crude product of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene hydrogenated trimellitic acid diester dianhydride (structure is as follows). The nitrogen content of this product was 0.68% by weight.

Figure 2008163087
Figure 2008163087

この9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン水素化トリメリット酸ジエステル酸二無水物粗体を用いて、DMAc中でODAと重合してポリエステルイミドフィルムの作成を試みたが、重合度が上がらず、フィルムを得ることができなかった。   Using this 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene hydrogenated trimellitic acid diester dianhydride crude material, an attempt was made to prepare a polyesterimide film by polymerizing with ODA in DMAc. The film could not be obtained.

[実施例3]9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン水素化トリメリット酸ジエステル酸二無水物粗体の精製(無水酢酸/トルエン再結晶)
比較例2で得られた9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン水素化トリメリット酸ジエステル酸二無水物粗体に5重量%酢酸水溶液500mlを加えて、50℃で1時間反応し、加水分解を行った。析出したテトラカルボン酸の白色固体を濾別した後、酢酸エチル340mlに溶解させ、水100mlで3回洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。脱水剤を濾別後、濾液を濃縮し、得られた白色固体に無水酢酸28mlとトルエン280mlを加えて95℃で加熱すると固体が一度溶解した後、再度析出した。これを冷却後濾別し、150℃で9時間真空乾燥して精製9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン水素化トリメリット酸ジエステル酸二無水物31.38gを得た。このものの窒素含有量は9ppmであった。
[Example 3] Purification of crude 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene hydrogenated trimellitic acid diester dianhydride (acetic anhydride / toluene recrystallization)
To the 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene-hydrogenated trimellitic acid diester dianhydride crude product obtained in Comparative Example 2, 500 ml of a 5 wt% aqueous acetic acid solution was added and reacted at 50 ° C for 1 hour. Hydrolysis was performed. The precipitated white solid of tetracarboxylic acid was filtered off, dissolved in 340 ml of ethyl acetate, washed three times with 100 ml of water, and dried over anhydrous magnesium sulfate. After the dehydrating agent was filtered off, the filtrate was concentrated, and 28 ml of acetic anhydride and 280 ml of toluene were added to the resulting white solid and heated at 95 ° C., after which the solid dissolved once and then precipitated again. This was cooled, filtered, and vacuum dried at 150 ° C. for 9 hours to obtain 31.38 g of purified 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene hydrogenated trimellitic acid diester dianhydride. The nitrogen content of this product was 9 ppm.

50mLの三つ口フラスコにODA0.300g(1.50mmol)とDMAc3.06gを加えて室温にて攪拌し、溶解させた。この中へ上記の方法で精製した9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン水素化トリメリット酸ジエステル酸二無水物1.07g(1.51mmol)を加え、そのまま30分攪拌した。次にDMAc4.44gで希釈した後、引き続き2時間攪拌した。
この脂環式ポリエステルイミド前駆体の固有粘度は1.06dL/gであった。
その後、DMAc8mlを加えて希釈し、無水酢酸2.5mlとピリジン1.25mlを加えて室温で16時間反応した。内容物を水200mlに投入し、析出物を濾別、水およびメタノールで洗浄した後100℃で6.5時間真空乾燥し、1.00gのポリエステルイミド粉末を得た。得られたポリエステルイミドの構造を下記に示す。
To a 50 mL three-necked flask, ODA 0.300 g (1.50 mmol) and DMAc 3.06 g were added and stirred at room temperature to dissolve. To this, 1.07 g (1.51 mmol) of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene hydrogenated trimellitic acid diester dianhydride purified by the above method was added and stirred as it was for 30 minutes. Next, the solution was diluted with 4.44 g of DMAc, and then stirred for 2 hours.
The intrinsic viscosity of this alicyclic polyesterimide precursor was 1.06 dL / g.
Thereafter, 8 ml of DMAc was added for dilution, and 2.5 ml of acetic anhydride and 1.25 ml of pyridine were added and reacted at room temperature for 16 hours. The contents were poured into 200 ml of water, and the precipitate was separated by filtration, washed with water and methanol, and then vacuum dried at 100 ° C. for 6.5 hours to obtain 1.00 g of polyesterimide powder. The structure of the obtained polyesterimide is shown below.

Figure 2008163087
Figure 2008163087

合成したポリエステルイミド粉末をDMAcに溶解して20重量%固形物濃度とし、ガラス板上に塗布した。このガラス板を80℃で1時間、200℃で1時間加熱することにより良好なポリエステルイミドフィルムを得た。ポリエステルイミドフィルムのガラス転移点は269℃であった。   The synthesized polyesterimide powder was dissolved in DMAc to a solid concentration of 20% by weight and applied on a glass plate. The glass plate was heated at 80 ° C. for 1 hour and at 200 ° C. for 1 hour to obtain a good polyesterimide film. The glass transition point of the polyesterimide film was 269 ° C.

[参考例1]ポリエステルイミドフィルムに無機フィラーを添加することによる線熱膨張率の低減効果
(酸化ジルコニウムの調製方法)
500mlのベンジルアルコールを1Lの3つ口フラスコに入れ、30分窒素バブリングした。窒素バブリングしたまま、70重量%のジルコニウムプロポキシド/1−プロパノール溶液116.7g(0.25mol)を加え、30分攪拌し、ここにオレイルアミン100.3g(0.375mol)を添加してさらに30分攪拌した。調製した溶液を、テフロン製の内筒を有するステンレス製密閉容器に封入し、オーブン中、24時間、200℃で加熱した。得られた乳白色スラリー状の反応液に大過剰のエタノールを添加して酸化ジルコニウムの沈殿を生成させ、遠心分離して沈殿を回収した。沈殿をエタノールで3回洗浄後、ウエットの白色沈殿物を得た。この酸化ジルコニウムの結晶粒子径は3nm(平均粒子径)であった。
[Reference Example 1] Reduction effect of linear thermal expansion coefficient by adding inorganic filler to polyesterimide film (Preparation method of zirconium oxide)
500 ml of benzyl alcohol was placed in a 1 L 3-neck flask and bubbled with nitrogen for 30 minutes. With nitrogen bubbling, 116.7 g (0.25 mol) of a 70 wt.% Zirconium propoxide / 1-propanol solution was added and stirred for 30 minutes. To this, 100.3 g (0.375 mol) of oleylamine was added to add 30 more. Stir for minutes. The prepared solution was sealed in a stainless steel sealed container having a Teflon inner cylinder and heated at 200 ° C. for 24 hours in an oven. A large excess of ethanol was added to the resulting milky white slurry-like reaction solution to form a zirconium oxide precipitate, which was then centrifuged to collect the precipitate. The precipitate was washed three times with ethanol to obtain a wet white precipitate. The crystal particle diameter of the zirconium oxide was 3 nm (average particle diameter).

(フィルム作製例1)
上記の手法で得られたウエットの酸化ジルコニウム48mgと酢酸15mgを911mgのDMAc中で、20℃、1.5時間攪拌させた後、孔径45μmのフィルターで濾過し、酸化ジルコニウムが分散された無色透明液を得た。この液508mgに実施例1で合成したポリエステルイミド粉末85mgを溶解させ、ガラス基板上へキャストし、20℃、窒素雰囲気下で30分乾燥させた後、0.001MPaの減圧下、20℃から15分かけて80℃まで昇温して1時間処理し、さらに200℃まで2時間かけて昇温して1時間処理した。冷却後、ガラス基板から剥がし、膜厚20μmの無色透明なフィルムを得た。このフィルムの100〜150℃の線膨張係数は74ppm/Kで、実施例1で得られたポリエステルイミドフィルムの86ppm/Kより低い値を示した。
(Film production example 1)
48 mg wet zirconium oxide obtained by the above method and 15 mg acetic acid were stirred in 911 mg DMAc at 20 ° C. for 1.5 hours, and then filtered through a filter having a pore diameter of 45 μm to obtain a colorless and transparent dispersion of zirconium oxide. A liquid was obtained. In 508 mg of this solution, 85 mg of the polyesterimide powder synthesized in Example 1 was dissolved, cast onto a glass substrate, dried at 20 ° C. under a nitrogen atmosphere for 30 minutes, and then from 20 ° C. to 15 under a reduced pressure of 0.001 MPa. The temperature was raised to 80 ° C. over a period of 1 hour and treated for 1 hour, and further heated to 200 ° C. over 2 hours and treated for 1 hour. After cooling, the film was peeled off from the glass substrate to obtain a colorless and transparent film having a thickness of 20 μm. The linear expansion coefficient at 100 to 150 ° C. of this film was 74 ppm / K, which was lower than the value of 86 ppm / K of the polyesterimide film obtained in Example 1.

(フィルム作製例2)
ガラス容器中に上記の手法で得られたウエットの酸化ジルコニウム28mg、実施例1で合成したポリエステルイミド粉末94mg、N,N−ジメチルアセトアミド539mgを加えた。ポリエステルイミドと溶媒が均一になってから、20℃、16時間攪拌させることでワニス中に酸化ジルコニウムをよく分散させ、白濁したワニスを得た。これをガラス基板上へキャストし、窒素雰囲気下で20℃から15分かけて80℃まで昇温して1時間処理し、さらに200℃まで2時間かけて昇温して1時間処理した。冷却後、ガラス基板から剥がし、膜厚25μmの白濁したポリエステルイミドフィルムを得た。
(Film Production Example 2)
In a glass container, 28 mg of wet zirconium oxide obtained by the above method, 94 mg of the polyesterimide powder synthesized in Example 1, and 539 mg of N, N-dimethylacetamide were added. After the polyesterimide and the solvent became uniform, the zirconium oxide was well dispersed in the varnish by stirring at 20 ° C. for 16 hours to obtain a cloudy varnish. This was cast on a glass substrate, heated from 20 ° C. to 80 ° C. over 15 minutes in a nitrogen atmosphere, treated for 1 hour, and further heated to 200 ° C. over 2 hours and treated for 1 hour. After cooling, the film was peeled off from the glass substrate to obtain a white turbid polyesterimide film having a film thickness of 25 μm.

Claims (7)

下記一般式(1)〜(3)で表されるエステル基含有脂環式テトラカルボン酸類から純度の高められた下記一般式(1)で表されるエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物を製造する方法において、少なくとも炭素数10以下のカルボン酸無水物及び該カルボン酸無水物に不定比で混和する不活性有機溶媒を含有する混合溶剤を用いて精製することを特徴とするエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の製造方法。
Figure 2008163087
(式(1)〜(3)中、Aは2価の基を示す。)
The ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acid dianhydride represented by the following general formula (1) whose purity is increased from the ester group-containing alicyclic tetracarboxylic acids represented by the following general formulas (1) to (3): In the method for producing a product, the ester group is purified by using a mixed solvent containing a carboxylic acid anhydride having at least 10 carbon atoms and an inert organic solvent mixed with the carboxylic acid anhydride at an indefinite ratio. A method for producing an alicyclic tetracarboxylic dianhydride.
Figure 2008163087
(In formulas (1) to (3), A represents a divalent group.)
前記カルボン酸無水物が無水酢酸であることを特徴とする請求項1に記載のエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の製造方法。   The method for producing an ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride according to claim 1, wherein the carboxylic anhydride is acetic anhydride. 前記不活性有機溶媒が、カルボン酸、環状エステル、アミド、および炭化水素よりなる群から選ばれる1種または2種以上であることを特徴とする請求項1または2に記載のエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の製造方法。   The ester group-containing alicyclic ring according to claim 1 or 2, wherein the inert organic solvent is one or more selected from the group consisting of carboxylic acids, cyclic esters, amides, and hydrocarbons. A process for producing a formula tetracarboxylic dianhydride. 前記不活性有機溶媒が、酢酸、γ−ブチロラクトン、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、およびトルエンよりなる群から選ばれる1種または2種以上であることを特徴とする請求項3に記載のエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の製造方法。   4. The inert organic solvent is one or more selected from the group consisting of acetic acid, γ-butyrolactone, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, and toluene. The manufacturing method of ester group containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride of description. 前記カルボン酸無水物と不活性有機溶媒との混合割合が、カルボン酸無水物1重量部に対し不活性有機溶剤0.1〜30重量部であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の製造方法。   The mixing ratio of the carboxylic acid anhydride and the inert organic solvent is 0.1 to 30 parts by weight of the inert organic solvent with respect to 1 part by weight of the carboxylic acid anhydride. A process for producing an ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride according to claim 1. 下記一般式(1)で表されるエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物であって、窒素の含有量が800ppm以下であることを特徴とするエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物。
Figure 2008163087
(式(1)〜(3)中、Aは2価の基を示す。)
An ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride represented by the following general formula (1), wherein the nitrogen content is 800 ppm or less. Anhydride.
Figure 2008163087
(In formulas (1) to (3), A represents a divalent group.)
請求項6に記載のエステル基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物とジアミン類とを反応させた後、イミド化することを特徴とする脂環式ポリエステルイミドの製造方法。   A method for producing an alicyclic polyesterimide, wherein the ester group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride according to claim 6 is reacted with a diamine and then imidized.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013056856A (en) * 2011-09-08 2013-03-28 Mitsubishi Gas Chemical Co Inc Method for producing trans isomer of cyclohexanetricarboxylic anhydride
JP2014180846A (en) * 2013-03-21 2014-09-29 Toyobo Co Ltd Transparent flexible metal-clad laminate and flexible printed wiring board
JP2017008010A (en) * 2015-06-25 2017-01-12 キヤノン株式会社 Method for producing carboxylic acid anhydride, method for producing carboxylic imide, and method for manufacturing electrophotographic photosensitive member
CN112194791A (en) * 2020-06-16 2021-01-08 中国科学院长春应用化学研究所 Transparent polyimide film and preparation method thereof

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