JP2009126824A - ジアミン化合物、それを使用して製造されるポリアミック酸及びイミド化重合体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記一般式(1)で示されるジアミン化合物;下記ジアミン化合物と、テトラカルボン酸二無水物を重縮合させて得られるポリアミック酸;及びそれを硬化させて得られるイミド化重合体。
【選択図】図1
Description
1.下記一般式(1)で示されるジアミン化合物。
3.下記一般式(4)で示される構造を有するイミド化重合体。
本発明の新規なポリアミック酸及びイミド化重合体は、特に高屈折率と、優れた透明性及び耐熱性が要求される光学的用途に好適である。
本発明では硫黄原子を導入した新規ジアミン化合物を使用することにより、高屈折率と高耐熱性を両立できる高屈折率材料を提供することができる。
新規ジアミン化合物と脂肪族又は脂環族テトラカルボン酸二無水物とを組み合わせることにより、高屈折率と高透明性を有し、かつ耐熱性に優れたイミド化重合体が得られる。
本発明のジアミン化合物は、フルオレン骨格と硫黄原子(スルフィド基)を分子中に有する、下記一般式(1)で示される構造を有する化合物である。フルオレン骨格と硫黄原子を分子中に有することにより、これを用いて製造されるポリアミック酸及びイミド化重合体を高屈折率にすることができる。
工程1:ジニトロ化合物の製造
非プロトン性極性溶剤中、無水炭酸カリウムと9,9’−ビス(4−メルカプトフェニル)フルオレンとを反応させ、系中で9,9’−ビス(4−メルカプトフェニル)フルオレンのカリウム塩を合成する。そこに、p−クロロニトロベンゼンを添加することにより、一般式(5)で示されるジニトロ化合物を製造することができる。尚、フルオレン骨格の製造方法は公知であり、公知の方法に従って製造することができる。また、フルオレン誘導体は市販品として入手することもできる。
プロトン性極性溶剤中、パラジウムカーボンとヒドラジン・一水和物を使用して、工程1で合成したジニトロ化合物(5)を還元することにより、一般式(6)で示されるジアミン化合物を製造することができる。
本発明のポリアミック酸は、前記本発明のジアミン化合物と、テトラカルボン酸二無水物とを重縮合反応させて得られる重合体であり、好ましくは下記一般式(2)
上記一般式(3)中のmは、1〜100000の数を示し、10〜10000であることが好ましい。
N−メチル−2−ピロリドン等の非プロトン性有機溶媒中において、ジアミン化合物と酸二無水物とを攪拌混合することによって、本発明のポリアミック酸を溶液として得ることができる。例えば、ジアミン化合物を有機溶媒に溶解し、これに酸二無水物を加えて、攪拌混合してもよく、また、ジアミン化合物と酸二無水物との混合物を有機溶媒に加えて、攪拌混合してもよい。反応は、通常、100℃以下、好ましくは、80℃以下の温度で、常圧下に行われる。しかし、反応は、必要に応じて、加圧下又は減圧下に行ってもよい。反応時間は、用いるジアミン化合物と酸二無水物や、有機溶媒、反応温度等によって異なるが、通常、4〜24時間の範囲である。
本発明のイミド化重合体は、前記本発明のポリアミック酸をイミド化して得られ、好ましくは下記一般式(4)で示される構造を有する。
4,4’−[p−チオビス(フェニレン−スルファニル)]ジフタル酸無水物
収率:71.9%
融点:175.2℃(DSC)
FT−IR(KBr、cm−1):1847.5、1778.0、1604.4、1473.3、1326.8、1257.4、902.5、817.7、732.0
1H−NMR(300MHz、DMSO−d6、ppm):7.45−7.49(d、4H)、7.52−7.55(d、4H)、7.56(s、2H)、7.60−7.63(d、2H)、7.83−7.85(d、2H)
元素分析:計算値 C28H14O6S3:C、61.98%;H、2.60%
測定値 C、62.23%;H、2.97%
(1)9,9’−ビス[4−(p−ニトロフェニル)スルファニルフェニル]フルオレンの合成
収量:5.72g
収率:86%
融点:239.0℃(DSC)
FT−IR(KBr、cm−1):3089,3070,1674、1577、1334、1083、836、740
1H−NMR(300MHz、CDCl3、ppm):8.04(d、4H)、7.84−7.78(m、2H)、7.46−7.38(m、8H)、7.34(d、2H)、7.28(d、4H)、7.18(d、4H)
収率:82%
融点:216.3℃(DSC)
FT−IR(KBr、cm−1):3451,3367,3050,3025,1616,1594,1034,825,756
元素分析:計算値 C37H28N2S4:C、78.71%;H、4.96%;N、4.96%
測定値 C、78.41%;H、5.13%;N、4.44%
実施例2
窒素導入管を備えた反応容器に、実施例1で製造した9,9’−ビス[4−(p−アミノフェニル)スルファニルフェニル]フルオレン(2.26g、4mmol)(以下、2SDAFという)にN−メチル−2−ピロリドン(10.16g)(以下、NMPという)を加え、室温で攪拌し完全に溶解させた。次に、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物(0.78g、4mmol)(以下、CBDAという)とNMP(2g)を添加し、室温で24時間攪拌して、ポリアミック酸のNMP溶液Aを得た。
実施例2で用いたCBDAの代わりに、下記表1に示す酸無水物を用いた他は、実施例2と同様の方法で重合を行い、各ポリアミック酸のNMP溶液を得た。
窒素導入管を備えた反応容器に、ビス(p−アミノフェニル)エーテル(8.01g、40mmol)(以下、ODAという)にN−メチル−2−ピロリドン(80g)(NMP)を加え、室温で攪拌し完全に溶解させた。次に、CBDA(7.84g、40mmol)とNMP(25g)を添加し、室温で24時間攪拌して、ポリアミック酸のNMP溶液を得た。
3インチ径3mm厚の溶融石英基板上に実施例及び比較例で製造したポリアミック酸のNMP溶液をディスペンスし、厚さが約8〜12μmになるようにスピンコート塗布し、窒素雰囲気下280℃で1.5時間加熱し、硬化膜を得た。
得られた実施例3、4及び9で得られたポリアミック酸を硬化させて得られた硬化膜中のイミド化重合体のIRチャートを図3に示す。
上記で得られた硬化膜について下記特性を評価した。結果を表1に示す。
Metricon社のPC−2000型プリズムカプラーを使用して、上記で得られた硬化膜の、波長633nmにおける屈折率を測定した。
日立製作所社製のU−3500型自記分光光度計を使用して、上記で得られた硬化膜の膜厚1μm当たりの波長400nm及び450nmにおける透過率(%)を測定した。
セイコーインスツル社製のDSC6300(昇温速度10℃/分、窒素気流下)を使用して、上記で得られた硬化膜の5%重量減少温度を測定した。5%重量減少温度が400℃以上の場合を耐熱性合格(○)と評価した。
2SDAF:9,9’−ビス[4−(p−アミノフェニル)スルファニルフェニル]フルオレン;実施例1で製造
ODA:ビス(p−アミノフェニル)エーテル
CBDA:1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
CHDA:1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物
MBDA:メソ−1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物
TCA−AH:4,10−ジオキサトリシクロ[6.3.1.02,7]ドデカン−3,5,9,11−テトラオン
sBPDA:3,3’,4,4’−ビフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物
aBPDA:2,3’,3,4’−ビフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物
ODPA:4,4’−オキシジフタル酸二無水物
3SDEA:4,4’−[p−チオビス(フェニレン−スルファニル)]ジフタル酸無水物;製造例1で製造
本発明のポリアミック酸及びイミド化重合体は、高屈折率と、優れた透明性及び耐熱性が同時に要求される光学用部材の製造材料として好適である。具体的には、光学用部材の例として、高反射材料及び反射防止膜の高屈折率材のコーティング材料や、光導波路、各種レンズ、イメージセンサ用感度向上材料が挙げられる。
Claims (3)
- 下記一般式(1)で示されるジアミン化合物。
- 下記一般式(3)で示される構造を有するポリアミック酸。
- 下記一般式(4)で示される構造を有するイミド化重合体。
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