JP2010219483A - Organic piezoelectric material, ultrasonic vibrator, ultrasonic probe, and ultrasonic medical image diagnosis device - Google Patents

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雄一 西久保
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide organic piezoelectric materials which have superior piezoelectric characteristics and handling properties, and to provide an ultrasonic vibrator, an ultrasonic probe and an ultrasonic medical image diagnosis device using them. <P>SOLUTION: An organic piezoelectric material contains a polymer formed through polymerization reaction between: a macromonomer having at least two kinds of bonds, including one of a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom; and polyurea. The glass transition temperature of the organic piezoelectric material is 100 to 180°C. The organic piezoelectric material has an electromechanical coupling constant of ≥0.20, and is used for the ultrasonic vibrator for reception by forming electrodes. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電特性および取扱性に優れた有機圧電材料、それを用いた超音波振動子、超音波探触子及び超音波医用画像診断装置に関する。   The present invention relates to an organic piezoelectric material excellent in piezoelectric characteristics and handleability, an ultrasonic transducer using the same, an ultrasonic probe, and an ultrasonic medical diagnostic imaging apparatus.

超音波探触子は、非破壊検査装置の他、医療用の超音波診断装置として急速に利用が高まっている。例えば超音波内視鏡等の探触子は、超音波トランスデューサから高周波の音響振動を被検体内に放射し、反射して戻ってきた超音波を超音波トランスデューサで受信し、わずかな界面特性の違いによって異なる情報を処理することにより、生体内部の断面像を得るものである。   Ultrasonic probes are rapidly used as medical ultrasonic diagnostic apparatuses in addition to nondestructive inspection apparatuses. For example, a probe such as an ultrasonic endoscope radiates a high-frequency acoustic vibration from an ultrasonic transducer into a subject, receives the reflected ultrasonic wave by the ultrasonic transducer, and has a slight interface characteristic. A cross-sectional image inside the living body is obtained by processing different information depending on the difference.

近年では、この超音波探触子から被検体内へ送信された超音波の周波数(基本周波数)成分ではなく、その高調波周波数成分によって被検体内の内部状態の画像を形成するハーモニックイメージング(Harmonic Imaging)技術が研究、開発されている。このハーモニックイメージング技術は、(1)基本周波数成分のレベルに比較してサイドローブレベルが小さく、S/N比(signal to noise ratio)が良くなってコントラスト分解能が向上すること、(2)周波数が高くなることによってビーム幅が細くなって横方向分解能が向上すること、(3)近距離では音圧が小さくて音圧の変動が少ないために多重反射が抑制されること、および、(4)焦点以遠の減衰が基本波並みであり高周波を基本波とする場合に較べて深速度を大きく取れることなどの様々な利点を有しており、高精度な診断を可能としている(例えば特許文献1参照)。   In recent years, harmonic imaging (Harmonic) that forms an image of the internal state of a subject by its harmonic frequency component, not by the frequency (fundamental frequency) component of the ultrasound transmitted from the ultrasound probe into the subject. Imaging technology is being researched and developed. In this harmonic imaging technique, (1) the side lobe level is smaller than the fundamental frequency component level, the S / N ratio (signal to noise ratio) is improved, and the contrast resolution is improved. Increasing the beam width narrows and the lateral resolution improves. (3) Multiple reflections are suppressed because the sound pressure is small and the fluctuation of the sound pressure is small at a short distance, and (4) It has various advantages such as a greater depth than the case where the attenuation beyond the focal point is the same as that of the fundamental wave and a high frequency is the fundamental wave, and enables highly accurate diagnosis (for example, Patent Document 1). reference).

このような超音波探触子には、超音波を発生させる圧電体が使われている。従来、圧電体としては、水晶、LiNbO、LiTaO、KNbOなどの単結晶、ZnO、AlNなどの薄膜、Pb(Zr,Ti)O系などの焼結体を分極処理した、いわゆる無機材質の圧電セラミックスが広く利用されている。 In such an ultrasonic probe, a piezoelectric body that generates ultrasonic waves is used. Conventionally, as a piezoelectric body, a so-called inorganic material in which a single crystal such as quartz, LiNbO 3 , LiTaO 3 , or KNbO 3 , a thin film such as ZnO or AlN, or a sintered body such as Pb (Zr, Ti) O 3 is subjected to polarization treatment. Piezoelectric ceramics are widely used.

これに対して、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)やポリ尿素のような有機系高分子物質を利用した有機圧電体(「圧電高分子材料」、「ポリマー圧電物質」ともいう。)も開発されている(例えば特許文献2参照)。この有機圧電体は、セラミックス圧電体と比較して、可撓性が大きく、薄膜化、大面積化、長尺化が容易で任意の形状、形態のものを作ることができる、誘電率εが小さく、静水圧電圧出力係数(g定数)は極めて大となるので感度特性に優れる、さらに低密度、低弾性であるため、効率のよいエネルギー伝播が可能である、等の特性を有する。 On the other hand, organic piezoelectric materials (also referred to as “piezoelectric polymer materials” or “polymer piezoelectric materials”) using organic polymer materials such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polyurea have been developed. (For example, refer to Patent Document 2). This organic piezoelectric body has greater flexibility than ceramics piezoelectric bodies, and can be easily made into any shape and form with a thin film, large area, and long length. small, hydrostatic voltage output coefficient (g h constant) excellent sensitivity characteristics because very becomes larger, it is possible to further lower density, due to low elasticity, efficient energy propagation, having the properties and the like.

しかしながらで有機圧電材料は、耐熱性が低く高い温度ではその圧焦電特性を失うほか、弾性スティフネスなどの物性も大きく減じるため使用できる温度域に限界があった。   However, the organic piezoelectric material has low heat resistance and loses its pyroelectric characteristics at high temperatures, and the physical properties such as elastic stiffness are greatly reduced, so that the usable temperature range is limited.

このような限界に対して、ウレア結合から構成されるポリウレア樹脂組成物は、ウレア結の双極子モーメントが大きく、樹脂としての温度特性に優れるため、有機圧電材料として種々の検討が行われてきた。例えば、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)のようなジイソシアネート化合物と4,4’−ジアミノジフェニルメタン(MDA)のようなジアミン化合物を同時に蒸発させてポリ尿素膜を形成する、いわゆる蒸着重合法が開示されている(特許文献3及び4参照)。しかしながら、これらに記載されている蒸着重合法で作製するポリウレア樹脂組成物は、生成するオリゴマー又は高分子量体の分子量が不均一であるため、分極処理を施しながら高分子量化を行った場合、配向が十分でない状態でポリウレア樹脂組成物が形成される。このため、ウレア結合の双極子モーメントを十分に活用できず、有機圧電材料としては、更なる改善が求められていた。   In contrast to these limitations, polyurea resin compositions composed of urea bonds have a large dipole moment of urea bonds and are excellent in temperature characteristics as resins. Therefore, various studies have been made as organic piezoelectric materials. . For example, there is a so-called vapor deposition polymerization method in which a diisocyanate compound such as 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI) and a diamine compound such as 4,4′-diaminodiphenylmethane (MDA) are simultaneously evaporated to form a polyurea film. It is disclosed (see Patent Documents 3 and 4). However, the polyurea resin composition prepared by the vapor deposition polymerization method described in these documents has a non-uniform molecular weight of the oligomer or high molecular weight product. In this state, the polyurea resin composition is formed. For this reason, the dipole moment of the urea bond cannot be fully utilized, and further improvement has been demanded as an organic piezoelectric material.

一方、溶液重合法で重合度の高いポリウレア樹脂組成物を合成した場合、生成した樹脂組成物は弾性率が低く、強固な樹脂となってしまうため、膜物性や取り扱い性の改善が求められていた。   On the other hand, when a polyurea resin composition having a high degree of polymerization is synthesized by a solution polymerization method, since the resulting resin composition has a low elastic modulus and becomes a strong resin, improvements in film properties and handling properties are required. It was.

しかしながら、ポリ尿素の場合、ウレア基の水素結合が強固であるため、溶解性は非常に悪く、また剛直性が高いため、取り扱い性が極端に悪く、有機圧電膜を製造するにはその製造方法が、蒸着重合法に限られる欠点があった。   However, in the case of polyurea, the hydrogen bond of the urea group is strong, so the solubility is very poor, and the rigidity is high, so that the handleability is extremely bad. However, there was a fault limited to the vapor deposition polymerization method.

特開平11−276478号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-276478 特開平6−216422号公報JP-A-6-216422 特開平2−284485号公報JP-A-2-284485 特開平5−311399号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-31399

本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、圧電特性及び取扱性に優れた有機圧電材料を提供することである。更に、それらを用いた超音波振動子、超音波探触子及び超音波医用画像診断装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems and situations, and a problem to be solved is to provide an organic piezoelectric material excellent in piezoelectric characteristics and handleability. Furthermore, it is to provide an ultrasonic transducer, an ultrasonic probe, and an ultrasonic medical image diagnostic apparatus using them.

本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。   The above-mentioned problem according to the present invention is solved by the following means.

1.窒素原子、酸素原子、及び硫黄原子のうちのいずれかの原子を含む少なくとも二種の結合を有するマクロモノマーとポリウレアの重合反応により形成された重合体であって、ガラス転移温度が100〜180℃の範囲内である重合体を含有したことを特徴とする有機圧電材料。   1. A polymer formed by a polymerization reaction of a macromonomer having at least two kinds of bonds containing any one of a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom and a polyurea, and having a glass transition temperature of 100 to 180 ° C An organic piezoelectric material comprising a polymer in the range of

2.前記重合体が、その主鎖に脂肪族環を有することを特徴とする前記1に記載の有機圧電材料。   2. 2. The organic piezoelectric material as described in 1 above, wherein the polymer has an aliphatic ring in its main chain.

3.前記マクロモノマーの化学構造における末端の少なくとも一箇所が、重合性官能基であることを特徴とする前記1又は前記2に記載の有機圧電材料。   3. 3. The organic piezoelectric material as described in 1 or 2 above, wherein at least one end of the chemical structure of the macromonomer is a polymerizable functional group.

4.前記有機圧電材料の電気機械結合定数が、0.20以上であることを特徴とする前記1から前記3のいずれか一項に記載の有機圧電材料。   4). 4. The organic piezoelectric material according to any one of 1 to 3, wherein an electromechanical coupling constant of the organic piezoelectric material is 0.20 or more.

5.前記有機圧電材料が、電場、又は電場と磁場の併用により分極処理が施されていることを特徴とする前記1から前記4のいずれか一項に記載の有機圧電材料。   5. 5. The organic piezoelectric material according to any one of 1 to 4, wherein the organic piezoelectric material is polarized by an electric field or a combination of an electric field and a magnetic field.

6.前記1から前記4のいずれか一項に記載の有機圧電材料と電極とを有することを特徴とする超音波振動子。   6). 5. An ultrasonic transducer comprising the organic piezoelectric material according to any one of 1 to 4 and an electrode.

7.前記6に記載の超音波振動子を具備することを特徴とする超音波探触子。   7). An ultrasonic probe comprising the ultrasonic transducer described in 6 above.

8.前記超音波振動子が、受信用超音波振動子であることを特徴とする前記7に記載の超音波探触子。   8). 8. The ultrasonic probe according to 7, wherein the ultrasonic transducer is a receiving ultrasonic transducer.

9.前記7又は前記8に記載の超音波探触子を具備することを特徴とする超音波医用画像診断装置。   9. An ultrasonic medical image diagnostic apparatus comprising the ultrasonic probe according to 7 or 8 above.

本発明の上記手段により、圧電特性および取扱性に優れた有機圧電材料を提供することができる。更に、それらを用いた超音波振動子、超音波探触子及び超音波医用画像診断装置を提供することができる。   By the above means of the present invention, an organic piezoelectric material excellent in piezoelectric characteristics and handleability can be provided. Furthermore, an ultrasonic transducer, an ultrasonic probe, and an ultrasonic medical image diagnostic apparatus using them can be provided.

すなわち、作用機構的観点から説明するならば、有機圧電材料は、双極子配向が精密になされていることが重要であるが、それは分極処理により達成される。また、超音波振動子という観点では、経時安定性、熱安定性が重要であり、有機圧電材料の熱物性が重要となる。振動子は駆動させることにより60〜80℃まで発熱するため、当該材料自身はその温度で使用され続けても品質を保証する必要がある。圧電材料のガラス転移温度(Tg)を規定することにより、より安定性の高い圧電材料の提供が可能となる。   That is, from the viewpoint of the mechanism of action, it is important for the organic piezoelectric material to have a dipole orientation precisely, which is achieved by polarization treatment. From the viewpoint of an ultrasonic vibrator, stability over time and thermal stability are important, and thermal physical properties of the organic piezoelectric material are important. Since the vibrator generates heat up to 60 to 80 ° C. when driven, it is necessary to guarantee the quality of the material itself even if the material continues to be used at that temperature. By defining the glass transition temperature (Tg) of the piezoelectric material, it is possible to provide a more stable piezoelectric material.

Tgが低い材料ほど、分極処理効果が高いが、Tgが低いために分極(配向)を維持することが難しい。材料のTgが100〜180℃になるように設計する(若しくは、この範囲にある材料を選択する。)と、高い分極効果が得られ、熱安定性と両立可能となる。   The lower the Tg, the higher the polarization treatment effect, but it is difficult to maintain the polarization (orientation) because the Tg is low. When the Tg of the material is designed so as to be 100 to 180 ° C. (or a material within this range is selected), a high polarization effect can be obtained and both thermal stability can be achieved.

超音波医用画像診断装置の主要部の構成を示す概念図。The conceptual diagram which shows the structure of the principal part of an ultrasonic medical image diagnostic apparatus.

本発明の有機圧電材料は、窒素原子、酸素原子、及び硫黄原子のうちのいずれかの原子を含む少なくとも二種の結合を有するマクロモノマーとポリウレアの重合反応により形成された重合体であって、ガラス転移温度が100〜180℃の範囲内である重合体を含有したことを特徴とする。この特徴は、請求項1から請求項9に係る発明に共通する技術的特徴である。   The organic piezoelectric material of the present invention is a polymer formed by a polymerization reaction of a macromonomer having at least two types of bonds containing any one of a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom and a polyurea, A polymer having a glass transition temperature in the range of 100 to 180 ° C. is contained. This feature is a technical feature common to the inventions according to claims 1 to 9.

本発明の実施態様としては、本発明の効果の観点から、前記重合体が、その主鎖に脂肪族環を有することが好ましい。また、前記マクロモノマーの化学構造における末端の少なくとも一箇所が、重合性官能基であることが好ましい。さらに、前記有機圧電材料の電気機械結合定数が、0.20以上であることが好ましい。   As an embodiment of the present invention, from the viewpoint of the effect of the present invention, the polymer preferably has an aliphatic ring in its main chain. Moreover, it is preferable that at least one position of the terminal in the chemical structure of the macromonomer is a polymerizable functional group. Furthermore, the electromechanical coupling constant of the organic piezoelectric material is preferably 0.20 or more.

本発明においては、当該有機圧電材料が、電場、又は電場と磁場の併用により分極処理が施されていることが好ましい。   In the present invention, the organic piezoelectric material is preferably subjected to a polarization treatment by an electric field or a combination of an electric field and a magnetic field.

本発明の有機圧電材料は、超音波振動子に好適に用いることができる。また、当該超音波振動子は、超音波探触子に好適に用いることができる。この場合、当該超音波振動子は、受信用超音波振動子であることが好ましい。   The organic piezoelectric material of the present invention can be suitably used for an ultrasonic vibrator. Further, the ultrasonic transducer can be suitably used for an ultrasonic probe. In this case, the ultrasonic transducer is preferably a receiving ultrasonic transducer.

上記超音波探触子は、超音波医用画像診断装置に好適に用いることができる。   The ultrasonic probe can be suitably used for an ultrasonic medical image diagnostic apparatus.

以下、本発明とその構成要素、及び発明を実施するための最良の形態・態様等について詳細な説明をする。
(有機圧電材料を構成する化合物)
本発明の有機圧電材料は、窒素原子、酸素原子、及び硫黄原子のうちのいずれかの原子を含む少なくとも二種の結合を有するマクロモノマーとポリウレアの重合反応により形成された重合体であって、ガラス転移温度が100〜180℃の範囲内である重合体を含有したことを特徴とする。
Hereinafter, the present invention, its components, and the best mode and mode for carrying out the invention will be described in detail.
(Compound composing organic piezoelectric material)
The organic piezoelectric material of the present invention is a polymer formed by a polymerization reaction of a macromonomer having at least two types of bonds containing any one of a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom and a polyurea, A polymer having a glass transition temperature in the range of 100 to 180 ° C. is contained.

以下において、当該有機圧電材料を構成する化合物について説明する。   Below, the compound which comprises the said organic piezoelectric material is demonstrated.

《マクロモノマー》
本願において、「マクロモノマー」とは、分子鎖の末端の少なくとも一箇所に、イソシアネート基、活性水素を有する基又はビニル基等の重合可能な重合性官能基を有し、ウレア結合(−NRCONR−)、チオウレア結合(−NRCSNR−)、ウレタン結合(−OCONR−)、チオウレタン結合(−SCONR−)、エステル結合(−COO−)、チオエステル結合(−COS−)、エーテル結合(−O−)、スルフィド結合(−S−)、アミド結合(−CONR−)、チオアミド結合(−CSNR−)、スルホンアミド結合(−SONR−)、スルホンジアミド結合(−NRSONR−)及びカーボネート結合(−OCOO−)から選ばれる2個以上の結合を有する化合物のことをいう。
《Macromonomer》
In the present application, the “macromonomer” has a polymerizable functional group such as an isocyanate group, a group having active hydrogen, or a vinyl group at least at one end of the molecular chain, and a urea bond (—NR 1 CONR 2 —), thiourea bond (—NR 1 CSNR 2 —), urethane bond (—OCONR 1 —), thiourethane bond (—SCONR 1 —), ester bond (—COO—), thioester bond (—COS—) , Ether bond (—O—), sulfide bond (—S—), amide bond (—CONR 1 —), thioamide bond (—CSNR 1 —), sulfonamide bond (—SO 2 NR 1 —), sulfone diamide bond (-NR 1 SO 2 NR 2 - ) and have to a carbonate bond (-OCOO-) a compound having two or more bonds selected from .

なお、本願において、「窒素原子、酸素原子、及び硫黄原子のうちのいずれかの原子を含む結合」とは、ウレア結合、チオウレア結合、ウレタン結合、チオウレタン結合、エステル結合、チオエステル結合、エーテル結合、スルフィド結合、アミド結合、チオアミド結合、スルホンアミド結合、スルホンジアミド結合又はカーボネート結合から選ばれる少なくとも結合をいう。   In the present application, “a bond including any one of a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom” means a urea bond, a thiourea bond, a urethane bond, a thiourethane bond, an ester bond, a thioester bond, and an ether bond. , At least a bond selected from a sulfide bond, an amide bond, a thioamide bond, a sulfonamide bond, a sulfone diamide bond or a carbonate bond.

本発明においては、当該マクロモノマーの化学構造における末端の少なくとも一箇所が、重合性官能基であることが好ましい。ここで、「重合性官能基」とは、イソシアナート基、イソチオシアナート基、活性水素基、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基から選ばれる官能基である。   In the present invention, it is preferable that at least one end of the chemical structure of the macromonomer is a polymerizable functional group. Here, the “polymerizable functional group” is a functional group selected from an isocyanate group, an isothiocyanate group, an active hydrogen group, a vinyl group, an acryloyl group, and a methacryloyl group.

本願においては、「ウレタン結合、チオウレタン結合、アミド結合、チオアミド結合、」におけるRおよびRは、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等)を表し、好ましくは、水素原子又は炭素数5以下のアルキル基であり、更に好ましくは、水素原子又はメチル基である。 In the present application, R 1 and R 2 in “urethane bond, thiourethane bond, amide bond, thioamide bond” are a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group). , A tert-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group and the like, preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 5 or less carbon atoms, and more preferably a hydrogen atom or a methyl group.

本発明に係るマクロモノマーは、大きな双極子モーメントを有するウレア結合又はチオウレア結合又はスルホンジアミド結合を有していることが好ましい。すなわち、本発明に係るマクロモノマーは、反応性基を有するモノマーを逐次縮合させることにより、双極子モーメントを有する複数の結合及び連結基を導入することができるため、従来では困難だった樹脂組成物の溶解性や剛直性の調整が原料の選択により可能となる。又、マクロモノマーを原料とすることで、残モノマーの影響を排除できるため、圧電材料としての耐熱性及び圧電特性を著しく向上させることができる。   The macromonomer according to the present invention preferably has a urea bond, thiourea bond or sulfondiamide bond having a large dipole moment. That is, since the macromonomer according to the present invention can introduce a plurality of bonds and linking groups having a dipole moment by sequentially condensing a monomer having a reactive group, a resin composition that has been difficult in the past. It is possible to adjust the solubility and rigidity of the material by selecting the raw material. Moreover, since the influence of the residual monomer can be eliminated by using the macromonomer as a raw material, the heat resistance and piezoelectric characteristics as the piezoelectric material can be remarkably improved.

なお、「ウレア結合」は、一般式:−NRCONR−で表される。又、「チオウレア結合」は、一般式:−NRCSNR−で表される。又、「スルホンジアミド結合」は、一般式:−NRSONR−で表される。 The “urea bond” is represented by the general formula: —NR 1 CONR 2 —. The “thiourea bond” is represented by the general formula: —NR 1 CSNR 2 —. The “sulfone diamide bond” is represented by the general formula: —NR 1 SO 2 NR 2 —.

ここで、R及びRは、各々独立に水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等)を表し、好ましくは、水素原子又は炭素数5以下のアルキル基であり、更に好ましくは、水素原子又はメチル基である。 Here, R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, cyclohexyl group). Etc., preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 5 or less carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or a methyl group.

ウレア結合又はチオウレア結合は、如何なる手段を用いて形成されても良いが、イソシアネートとアミン、イソチオシアネートとアミンとの反応で得ることができる。又、1,3−ビス(2−アミノエチル)ウレア、1,3−ビス(2−ヒドロキシエチル)ウレア、1,3−ビス(2−ヒドロキシプロピル)ウレア、1,3−ビス(2−ヒドロキシメチル)チオウレア、1,3−ビス(2−ヒドロキシエチル)チオウレア、1,3−ビス(2−ヒドロキシプロピル)チオウレア等の様に、末端にヒドロキシル基又はアミノ基を有するアルキル基で置換されたウレア化合物を原料としてマクロモノマーを合成しても良い。   The urea bond or thiourea bond may be formed by any means, but can be obtained by a reaction of an isocyanate and an amine or an isothiocyanate and an amine. Also, 1,3-bis (2-aminoethyl) urea, 1,3-bis (2-hydroxyethyl) urea, 1,3-bis (2-hydroxypropyl) urea, 1,3-bis (2-hydroxy) Methyl) thiourea, 1,3-bis (2-hydroxyethyl) thiourea, 1,3-bis (2-hydroxypropyl) thiourea, and the like substituted with an alkyl group having a hydroxyl group or an amino group at the terminal A macromonomer may be synthesized using a compound as a raw material.

原料として使用するイソシアネート又はイソチオシアネート(以下、イソ(チオ)シアネートと称す)は、分子内にイソ(チオ)シアネート基を2つ以上有するポリイソ(チオ)シアネートであれば特に構わないが、アルキルポリイソ(チオ)シアネート又は芳香族ポリイソ(チオ)シアネートが好ましく、アルキルジイソ(チオ)シアネート又は芳香族ジイソ(チオ)シアネートが更に好ましい。又、原料として、非対称ジイソ(チオ)シアネート(例えば、p−イソシアネートベンジルイソシアネート等)を併用しても良い。   The isocyanate or isothiocyanate (hereinafter referred to as iso (thio) cyanate) used as a raw material is not particularly limited as long as it is a polyiso (thio) cyanate having two or more iso (thio) cyanate groups in the molecule. Iso (thio) cyanate or aromatic polyiso (thio) cyanate is preferred, and alkyl diiso (thio) cyanate or aromatic diiso (thio) cyanate is more preferred. Moreover, you may use asymmetrical diiso (thio) cyanate (for example, p-isocyanate benzyl isocyanate etc.) together as a raw material.

アルキルポリイソ(チオ)シアネートとは、複数のイソ(チオ)シアネート基が全てアルキル鎖を介して存在している化合物であり、例えば、1,3−ビス(イソシアナートメチル)シクロヘキサン、ジイソシアン酸イソホロン、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、1,3−シクロペンタンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソチオシアネート等が挙げられる。   Alkyl polyiso (thio) cyanate is a compound in which a plurality of iso (thio) cyanate groups are all present via an alkyl chain, such as 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, isophorone diisocyanate. , Trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 1,3-cyclopentane diisocyanate, pentamethylene diisothiocyanate and the like.

芳香族ポリイソ(チオ)シアネートとは、複数のイソ(チオ)シアネート基が全て芳香族環と直接結合している化合物であり、例えば、9H−フルオレン−2,7−ジイソシアネート、9H−フルオレン−9−オン−2,7−ジイソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアナート、1,3−フェニレンジイソシアナート、トリレン−2,4−ジイソシアナート、トリレン−2,6−ジイソシアナート、1,3−ビス(イソシアナートメチル)シクロヘキサン、2,2−ビス(4−イソシアナートフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,5−ジイソシアナトナフタレン、2,6−トリレンジイソチオシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイソチオシアナート等が挙げられる。   The aromatic polyiso (thio) cyanate is a compound in which a plurality of iso (thio) cyanate groups are all directly bonded to an aromatic ring. For example, 9H-fluorene-2,7-diisocyanate, 9H-fluorene-9 -One-2,7-diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, tolylene-2,4-diisocyanate, tolylene-2,6-diisocyanate, 1, 3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 2,2-bis (4-isocyanatophenyl) hexafluoropropane, 1,5-diisocyanatonaphthalene, 2,6-tolylene isothiocyanate, 4,4'-diphenylmethane Examples include diisothiocyanate.

原料として使用するアミンは、分子内にアミノ基を2つ以上有するポリアミンが好ましく、ジアミンが最も好ましい。ポリアミンとして、例えば、2,7−ジアミノ−9H−フルオレン、3,6−ジアミノアクリジン、アクリフラビン、アクリジンイエロー、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、4,4′−ジアミノベンゾフェノン、ビス(4−アミノフェニル)スルホン、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、ビス(4−アミノフェニル)スルフィド、1,1−ビス(4−アミノフェニル)シクロヘキサン、4,4′−ジアミノジフェニルメタン、3,3′−ジアミノジフェニルメタン、3,3′−ジアミノベンゾフェノン、4,4′−ジアミノ−3,3′−ジメチルジフェニルメタン、4−(フェニルジアゼニル)ベンゼン−1,3−ジアミン、1,5−ジアミノナフタレン、1,3−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノトルエン、2,6−ジアミノトルエン、1,8−ジアミノナフタレン、1,3−ジアミノプロパン、1,3−ジアミノペンタン、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、1,5−ジアミノペンタン、2−メチル−1,5−ジアミノペンタン、1,7−ジアミノヘプタン、N,N−ビス(3−アミノプロピル)メチルアミン、1,3−ジアミノ−2−プロパノール、ジエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、m−キシリレンジアミン、テトラエチレンペンタミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ベンゾグアナミン、2,4−ジアミノ−1,3,5−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−メチル−1,3,5−トリアジン、6−クロロ−2,4−ジアミノピリミジン、2−クロロ−4,6−ジアミノ−1,3,5−トリアジン等が挙げられる。これらのポリアミンにホスゲン、トリホスゲン又はチオホスゲンを反応させて、ポリイソ(チオ)シアネートを合成し、マクロモノマーの原料として用いても良く、これらのポリアミンを鎖伸長剤として用いても良い。   The amine used as a raw material is preferably a polyamine having two or more amino groups in the molecule, and most preferably a diamine. Examples of polyamines include 2,7-diamino-9H-fluorene, 3,6-diaminoacridine, acriflavine, acridine yellow, 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, and 4,4'-diaminobenzophenone. Bis (4-aminophenyl) sulfone, 4,4′-diaminodiphenyl ether, bis (4-aminophenyl) sulfide, 1,1-bis (4-aminophenyl) cyclohexane, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 3, 3'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-diaminobenzophenone, 4,4'-diamino-3,3'-dimethyldiphenylmethane, 4- (phenyldiazenyl) benzene-1,3-diamine, 1,5-diaminonaphthalene, 1,3-phenylenediamine, 2,4-diamy Toluene, 2,6-diaminotoluene, 1,8-diaminonaphthalene, 1,3-diaminopropane, 1,3-diaminopentane, 2,2-dimethyl-1,3-propanediamine, 1,5-diaminopentane, 2-methyl-1,5-diaminopentane, 1,7-diaminoheptane, N, N-bis (3-aminopropyl) methylamine, 1,3-diamino-2-propanol, diethylene glycol bis (3-aminopropyl) Ether, m-xylylenediamine, tetraethylenepentamine, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, benzoguanamine, 2,4-diamino-1,3,5-triazine, 2,4-diamino-6-methyl- 1,3,5-triazine, 6-chloro-2,4-diaminopyrimidine, 2-chloro-4,6-diamidine 1,3,5-triazine. These polyamines may be reacted with phosgene, triphosgene or thiophosgene to synthesize polyiso (thio) cyanate and used as a macromonomer raw material, or these polyamines may be used as chain extenders.

マクロモノマーを合成する際、アミノ基とヒドロキシル基の反応性の差を利用することにより、定序性の高いマクロモノマー合成することができる。このため、マクロモノマーは少なくとも1つのウレタン結合またはチオウレタン結合を有することが好ましい。ウレタン結合は、ヒドロキシル基とイソシアネート基との反応で、またチオウレタン結合は、チオール基とイソシアネート基との反応で得ることができるが、ヒドロキシル基を有する化合物としては、ポリオール、アミノアルコール、アミノフェノール、アルキルアミノフェノール等を挙げることができる。好ましくはポリオール又はアミノアルコールであり、更に好ましくはアミノアルコールであり、チオール基を有する化合物としては、ポリチオール、アミノメルカプタン、アミノチオフェノール、アルキルアミノチオフェノール等を挙げることができる。好ましくはポリチオール又はアミノメルカプタンであり、更に好ましくはアミノメルカプタンである。   When synthesizing a macromonomer, it is possible to synthesize a macromonomer having a high degree of order by utilizing the difference in reactivity between an amino group and a hydroxyl group. For this reason, the macromonomer preferably has at least one urethane bond or thiourethane bond. A urethane bond can be obtained by a reaction between a hydroxyl group and an isocyanate group, and a thiourethane bond can be obtained by a reaction between a thiol group and an isocyanate group. And alkylaminophenol. A polyol or an amino alcohol is preferable, and an amino alcohol is more preferable. Examples of the compound having a thiol group include polythiol, amino mercaptan, aminothiophenol, and alkylaminothiophenol. Preferred is polythiol or amino mercaptan, and more preferred is amino mercaptan.

ポリオールは、分子内に少なくとも2つ以上のヒドロキシル基を有する化合物であり、好ましくはジオールである。ポリオールとして、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ペンタエリスリトール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ポリ(エチレンアジペート)、ポリ(ジエチレンアジペート)、ポリ(プロピレンアジペート)、ポリ(テトラメチレンアジペート)、ポリ(ヘキサメチレンアジペート)、ポリ(ネオペンチレンアジペート)等を挙げることができる。   The polyol is a compound having at least two hydroxyl groups in the molecule, and preferably a diol. Examples of the polyol include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, polyethylene glycol, polytetramethylene glycol, 1,4-cyclohexanedi Methanol, pentaerythritol, 3-methyl-1,5-pentanediol, poly (ethylene adipate), poly (diethylene adipate), poly (propylene adipate), poly (tetramethylene adipate), poly (hexamethylene adipate), poly ( Neopentylene adipate) and the like.

アミノアルコールは、分子内にアミノ基とヒドロキシル基を有する化合物であり、例えば、アミノエタノール、3−アミノ−1−プロパノール、2−(2−アミノエトキシ)エタノール、2−アミノ−1,3−プロパンジオール、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ジアミノ−2−プロパノール等を挙げることができる。又、これらのヒドロキシル基を有する化合物は、鎖伸長剤として用いても良い。   Aminoalcohol is a compound having an amino group and a hydroxyl group in the molecule, such as aminoethanol, 3-amino-1-propanol, 2- (2-aminoethoxy) ethanol, 2-amino-1,3-propane. Examples include diol, 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol, and 1,3-diamino-2-propanol. These compounds having a hydroxyl group may be used as a chain extender.

ポリチオールは、分子内に少なくとも2つ以上のチオール基を有する化合物であり、好ましくはジチオールである。ポリチオールとして、例えば、1,2−エタンジチオール、1,3−プロパンジチオール、1,2−プロパンジチオール、1,4−ブタンジチオール、1,5−ペンタンジチオール、1,6−ヘキサンジチオール、3,7−ジチア−1,9−ノナンジチオール、1,4−シクロヘキサンジメチルメルカプタン等を挙げることができる。   Polythiol is a compound having at least two or more thiol groups in the molecule, and is preferably dithiol. Examples of the polythiol include 1,2-ethanedithiol, 1,3-propanedithiol, 1,2-propanedithiol, 1,4-butanedithiol, 1,5-pentanedithiol, 1,6-hexanedithiol, 3,7 -Dithia-1,9-nonanedithiol, 1,4-cyclohexanedimethylmercaptan and the like can be mentioned.

アミノメルカプタンは、分子内にアミノ基とチオール基を有する化合物であり、例えば、2−アミノエタンチオール、3−アミノ−1−プロパンチオール、2−(2−アミノエトキシ)エタンチオール、2−アミノ−1,3−プロパンジチオール、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジチオール、1,3−ジアミノ−2−プロパンチオール等を挙げることができる。又、これらのチオール基を有する化合物は、鎖伸長剤として用いても良い。   Amino mercaptan is a compound having an amino group and a thiol group in the molecule. For example, 2-aminoethanethiol, 3-amino-1-propanethiol, 2- (2-aminoethoxy) ethanethiol, 2-amino- Examples include 1,3-propanedithiol, 2-amino-2-methyl-1,3-propanedithiol, 1,3-diamino-2-propanethiol, and the like. These compounds having a thiol group may be used as a chain extender.

マクロモノマーは、分子量として400〜10,000を有するが、逐次合成の段階で2量体や3量体が生成するため、分子量分布を有していても良い。分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下「GPC」と称す。)の測定によって得られる重量平均分子量であり、好ましくは400〜5000であり、更に好ましくは400〜3000である。分子量分布は、1.0〜6.0が好ましく、更に好ましくは1.0〜4.0であり、特に好ましくは1.0〜3.0である。   The macromonomer has a molecular weight of 400 to 10,000, but may have a molecular weight distribution because a dimer or a trimer is generated at the stage of sequential synthesis. The molecular weight is a weight average molecular weight obtained by measurement of gel permeation chromatography (hereinafter referred to as “GPC”), preferably 400 to 5000, and more preferably 400 to 3000. The molecular weight distribution is preferably 1.0 to 6.0, more preferably 1.0 to 4.0, and particularly preferably 1.0 to 3.0.

なお、分子量及び分子量分布の測定は、下記の方法・条件等に準拠して行うことができる。   In addition, the measurement of molecular weight and molecular weight distribution can be performed based on the following method and conditions.

溶媒 :30mM LiBr in N−メチルピロリドン
装置 :HLC−8220GPC(東ソー(株)製)
カラム :TSKgel SuperAWM−H×2本(東ソー(株)製)
カラム温度:40℃
試料濃度 :1.0g/L
注入量 :40μl
流量 :0.5ml/min
校正曲線 :標準ポリスチレン:PS−1(Polymer Laboratories社製)Mw=580〜2,560,000までの9サンプルによる校正曲線を使用した。
Solvent: 30 mM LiBr in N-methylpyrrolidone Device: HLC-8220GPC (manufactured by Tosoh Corporation)
Column: TSKgel SuperAWM-H x 2 (manufactured by Tosoh Corporation)
Column temperature: 40 ° C
Sample concentration: 1.0 g / L
Injection volume: 40 μl
Flow rate: 0.5 ml / min
Calibration curve: Standard polystyrene: PS-1 (manufactured by Polymer Laboratories) Mw = 580 to 2,560,000 calibration curves with 9 samples were used.

本発明においては、マクロモノマーを重合することにより、圧電特性を有する樹脂組成物が得られるため、マクロモノマー末端の少なくとも一方が、イソシアナート基、活性水素を有する基、ビニル基、アクリロイル基又はメタアクリロイル基であることが好ましい。活性水素を有する基としては、アミノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、イミノ基又はチオール基が挙げられるが、好ましくは、アミノ基、ヒドロキシル基又はカルボキシル基であり、更に好ましくは、アミノ基又はヒドロキシル基である。   In the present invention, since a resin composition having piezoelectric characteristics is obtained by polymerizing the macromonomer, at least one of the macromonomer terminals is an isocyanate group, a group having active hydrogen, a vinyl group, an acryloyl group, or a meta group. An acryloyl group is preferred. Examples of the group having active hydrogen include an amino group, a hydroxyl group, a carboxyl group, an imino group, and a thiol group, preferably an amino group, a hydroxyl group, or a carboxyl group, and more preferably an amino group or a hydroxyl group. It is.

マクロモノマー又は重合した樹脂組成物の配向性を向上させるために、マクロモノマーの部分構造として、その主鎖に脂肪族環を有することが好ましい。   In order to improve the orientation of the macromonomer or polymerized resin composition, it is preferable to have an aliphatic ring in the main chain as a partial structure of the macromonomer.

好ましい脂肪族環としては、下記構造の脂肪族環が挙げられる。なお、本発明はこれに限定されない。アスタリスク(*)は、結合点を表す。   Preferred aliphatic rings include aliphatic rings having the following structure. The present invention is not limited to this. An asterisk (*) represents a point of attachment.

Figure 2010219483
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《マクロモノマーの合成》
マクロモノマーは、活性水素を有する化合物を出発原料とし、ポリイソ(チオ)シアネートと活性水素を有する化合物を交互に縮合させていく方法、ポリイソ(チオ)シアネートを出発原料とし、活性水素を有する化合物とポリイソ(チオ)シアネートを交互に縮合させていく方法で合成することができる。
《Synthesis of macromonomer》
The macromonomer is a method in which a compound having active hydrogen is used as a starting material, and a polyiso (thio) cyanate and a compound having active hydrogen are alternately condensed, and a compound having active hydrogen having a polyiso (thio) cyanate as a starting material Polyiso (thio) cyanate can be synthesized by a method of alternately condensing.

活性水素を有する化合物は、前述で挙げた、末端にヒドロキシル基、チオール基又はアミノ基を有するアルキル基で置換されたウレア化合物、ポリアミン、ポリオール、ポリチオール、アミノアルコール、アミノメルカプタン、アミノフェノール、アミノチオフェノール、アルキルアミノフェノール、アルキルアミノチオフェノール等が挙げられる。出発原料としては、末端にヒドロキシル基又はアミノ基を有するアルキル基で置換されたウレア化合物又はポリアミンが好ましく、芳香族縮環構造を有するポリアミンが更に好ましい。交互に縮合させていく工程に用いる場合は、アミノアルコール又はポリオールが好ましい。   The compound having active hydrogen is the urea compound substituted with an alkyl group having a hydroxyl group, thiol group or amino group at the terminal, polyamine, polyol, polythiol, aminoalcohol, aminomercaptan, aminophenol, aminothio, as mentioned above. Phenol, alkylaminophenol, alkylaminothiophenol and the like can be mentioned. As a starting material, a urea compound or polyamine substituted with an alkyl group having a hydroxyl group or an amino group at a terminal is preferable, and a polyamine having an aromatic condensed ring structure is more preferable. When used in the step of alternately condensing, amino alcohol or polyol is preferable.

ポリイソ(チオ)シアネートを出発原料とした場合、出発原料としては、芳香族縮環構造を有するポリイソ(チオ)シアネートが好ましい。活性水素を有する化合物と縮合させて、末端に活性水素を有する化合物合成しても良く、特開平5−115841号公報に記載の方法で、ジアミンを形成させても良い。   When polyiso (thio) cyanate is used as a starting material, the starting material is preferably a polyiso (thio) cyanate having an aromatic condensed ring structure. A compound having active hydrogen at the terminal may be synthesized by condensing with a compound having active hydrogen, or a diamine may be formed by the method described in JP-A No. 5-115842.

又、末端に活性水素を有するマクロモノマーに、3−クロロ−1−ブテン、アリルクロライド、塩化アクリロイル又は塩化メタアクリロイル等を反応させることにより、末端にビニル基、アクリロイル基又はメタアクリロイル基を有するマクロモノマーを合成することができる。   In addition, by reacting 3-chloro-1-butene, allyl chloride, acryloyl chloride or methacryloyl chloride with a macromonomer having active hydrogen at the terminal, a macro having a vinyl group, acryloyl group or methacryloyl group at the terminal Monomers can be synthesized.

ポリイソ(チオ)シアネートと活性水素を有する化合物の反応において、末端の少なくとも一方をイソシアネート基とする場合、ポリイソ(チオ)シアネートは活性水素を有する化合物に対する使用量は、1倍モル〜10倍モルが好ましく、更に好ましくは1倍モル〜5倍モルであり、更に好ましくは1〜3倍モルである。   In the reaction of a compound having active hydrogen with polyiso (thio) cyanate, when at least one terminal is an isocyanate group, the amount of polyiso (thio) cyanate used for the compound having active hydrogen is 1 to 10 moles. Preferably, it is 1 to 5 times mole, more preferably 1 to 3 times mole.

ポリイソ(チオ)シアネートと活性水素を有する化合物の反応において、末端の少なくとも一方を活性水素とする場合、活性水素を有する化合物はポリイソ(チオ)シアネートに対する使用量は、1倍モル〜10倍モルが好ましく、更に好ましくは1倍モル〜5倍モルであり、更に好ましくは1〜3倍モルである。   In the reaction of the compound having active hydrogen with polyiso (thio) cyanate, when at least one of the terminals is active hydrogen, the compound having active hydrogen is used in an amount of 1 to 10 moles relative to polyiso (thio) cyanate. Preferably, it is 1 to 5 times mole, more preferably 1 to 3 times mole.

縮合させる反応温度は、できるだけ低い方が好ましく、−40〜60℃、好ましくは−20〜30℃であり、より好ましくは−10〜10℃である。また、反応温度は、反応開始から終了まで一定の温度で行ってもよく、初期に低温で行いその後、温度上げてもよい。   The reaction temperature to be condensed is preferably as low as possible, and is −40 to 60 ° C., preferably −20 to 30 ° C., and more preferably −10 to 10 ° C. The reaction temperature may be a constant temperature from the start to the end of the reaction, or may be initially low and then increased.

反応に用いる溶媒は、目的の樹脂組成物が高極性であることと、重合を効率的に進行させるため、高極性溶媒を用いる必要がある。例えば、DMF(N,N−ジメチルホルムアミド)、DMAc(N,N−ジメチルアセトアミド)、DMSO(ジメチルスルホキシド)、NMP(N−メチルピロリドン)等の高極性非プロトン溶媒を選択することが好ましいが、反応基質及び目的物が良好に溶解しさえすればシクロヘキサン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素類、THF(テトラヒドロフラン)、ジエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、4−メチル−2−ペンタノン等のケトン類、プロピオン酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類などの溶媒であってもよく、これらを混合して用いてもよい。   As the solvent used for the reaction, it is necessary to use a highly polar solvent in order that the target resin composition is highly polar and the polymerization proceeds efficiently. For example, it is preferable to select a highly polar aprotic solvent such as DMF (N, N-dimethylformamide), DMAc (N, N-dimethylacetamide), DMSO (dimethylsulfoxide), NMP (N-methylpyrrolidone), As long as the reaction substrate and target compound dissolve well, aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, pentane and hexane, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and chlorobenzene, THF (tetrahydrofuran), diethyl ether, ethylene glycol diethyl It may be a solvent such as ethers such as ether, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, 4-methyl-2-pentanone, esters such as methyl propionate, ethyl acetate, butyl acetate, etc. May be.

ウレタン結合またはチオウレタン結合の生成を効率よく進行させるため、N,N,N′,N′−テトラメチル−1,3−ブタンジアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミンなどの三級アルキルアミン類、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデ−7−エンなどの縮環アミン類、DBTL、テトラブチルスズ、トリブチルスズ酢酸エステルなどのアルキルスズ類等、公知のウレタン結合生成触媒を用いることができる。   Tertiary alkylamines such as N, N, N ′, N′-tetramethyl-1,3-butanediamine, triethylamine, tributylamine, etc. in order to efficiently generate urethane bonds or thiourethane bonds, 1,4 -Condensed amines such as diazabicyclo [2.2.2] octane and 1,8-diazabicyclo [5.4.0] unde-7-ene, and alkyltins such as DBTL, tetrabutyltin and tributyltin acetate, etc. The urethane bond-forming catalyst can be used.

触媒の使用量は、効率のよい反応及び反応操作を考慮して、モノマー基質に対して0.1〜30mol%用いるのが好ましい。   The amount of the catalyst used is preferably 0.1 to 30 mol% based on the monomer substrate in consideration of efficient reaction and reaction operation.

マクロモノマーは、縮合工程毎に単離を行っても良く、ワンポットで合成しても良いが、末端が活性水素を有する化合物を形成時に単離精製を行うことが好ましい。   The macromonomer may be isolated for each condensation step or synthesized in one pot, but it is preferable to perform isolation and purification at the time of forming a compound having a terminal active hydrogen.

マクロモノマーの精製は、如何なる手段を用いても良いが、再沈による精製が好ましい。再沈の方法は、特に限定されないが、マクロモノマーを良溶媒に溶解した後、貧溶媒に滴下して析出させる方法が好ましい。   The macromonomer may be purified by any means, but purification by reprecipitation is preferred. The reprecipitation method is not particularly limited, but a method in which the macromonomer is dissolved in a good solvent and then dropped into a poor solvent to cause precipitation is preferable.

ここでいう「良溶媒」とは、マクロモノマーが溶解する溶媒であれば、如何なる溶媒でも構わないが、好ましくは極性溶媒であり、具体的には、DMF(N,N−ジメチルホルムアミド)、DMAc(N,N−ジメチルアセトアミド)、DMSO(ジメチルスルホキシド)、NMP(N−メチルピロリドン)等の高極性非プロトン溶媒を挙げることができる。   As used herein, the “good solvent” may be any solvent as long as the macromonomer dissolves, but is preferably a polar solvent, specifically, DMF (N, N-dimethylformamide), DMAc. Examples thereof include highly polar aprotic solvents such as (N, N-dimethylacetamide), DMSO (dimethyl sulfoxide), and NMP (N-methylpyrrolidone).

又、「貧溶媒」とは、マクロモノマーが溶解しない溶媒であれば、如何なる溶媒でも構わないが、シクロヘキサン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素類、ジエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル類、プロピオン酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類を挙げることができる。   The “poor solvent” may be any solvent as long as it does not dissolve the macromonomer, but is an aliphatic hydrocarbon such as cyclohexane, pentane or hexane, or an aromatic hydrocarbon such as benzene, toluene or chlorobenzene. And ethers such as diethyl ether and ethylene glycol diethyl ether, esters such as methyl propionate, ethyl acetate and butyl acetate, and alcohols such as methanol, ethanol and propanol.

以下に、マクロモノマーの具体例を挙げるが、本発明はこれに限定されない。   Although the specific example of a macromonomer is given to the following, this invention is not limited to this.

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本発明においては、上記の主鎖に脂肪族環を有するマクロモノマー以外に、下記のマクロモノマーを併用しても良い。   In the present invention, in addition to the macromonomer having an aliphatic ring in the main chain, the following macromonomer may be used in combination.

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《マクロモノマーの合成例》
〔合成例1:マクロモノマー(A−2)の合成〕
窒素雰囲気下、1,3−di(thiophen−2−yl)−4,5,6,7−tetrahydrobenzo[c]thiophene−5,6−diamine 33.3gと、3−メルカプトプロピルアミン 18.2g、トリエチルアミン17.8gをTHF500mlに溶解し、0℃で塩化スルフリル 27.0gをゆっくりと滴下した。滴下終了後、0℃で1時間攪拌した後、室温で更に2時間攪拌を行った。反応溶液中の溶媒を減圧濃縮で2/3留去した後、酢酸エチル−ヘプタンの混合溶媒を用いて再沈し、上澄みをデカントで除去した後、減圧乾燥を行った。その後THF100mlに溶解し、1,3−プロパンジイソシアネート 25.2gをTHF500mlに溶解させた溶液に0℃のもと滴下し、0℃で1時間攪拌した後、室温で更に2時間攪拌を行った。その後減圧乾燥し、A−2中間体1を85.7g得た。一方、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン 28.4gとトリエチルアミン 17.8gをTHF500mlに溶解し、0℃でアクリロイルクロライド 18.1gを滴下した。滴下終了後、0℃で1時間攪拌した後、室温で更に2時間攪拌を行った。反応溶液中の溶媒を減圧濃縮で2/3留去した後、酢酸エチル−ヘプタンの混合溶媒を用いて再沈し、上澄みをデカントで除去した後、減圧乾燥を行い、A−2中間体2を40.7g得た。そしてTHF300mlに溶解したA−2中間体1に、THF200mlに溶解したA−2中間体2を0℃のもと滴下し、室温で3時間反応させた。反応溶液中の溶媒を減圧濃縮で2/3留去した後、酢酸エチル−ヘプタンの混合溶媒を用いて再沈し、上澄みをデカントで除去した後、減圧乾燥を行い、A−2を120.8g得た。1H−NMRにより、目的物であることを確認した。
<Synthesis example of macromonomer>
[Synthesis Example 1: Synthesis of Macromonomer (A-2)]
Under a nitrogen atmosphere, 1,3-di (thiophen-2-yl) -4,5,6,7-tetrahydrobenzo [c] thiophene-5,6-diamine 33.3 g, 3-mercaptopropylamine 18.2 g, 17.8 g of triethylamine was dissolved in 500 ml of THF, and 27.0 g of sulfuryl chloride was slowly added dropwise at 0 ° C. After completion of dropping, the mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour, and further stirred at room temperature for 2 hours. After the solvent in the reaction solution was distilled off by 2/3 by vacuum concentration, reprecipitation was performed using a mixed solvent of ethyl acetate-heptane, and the supernatant was removed by decantation, followed by drying under reduced pressure. Thereafter, the resultant was dissolved in 100 ml of THF, dropped in a solution of 25.2 g of 1,3-propanediisocyanate in 500 ml of THF at 0 ° C., stirred at 0 ° C. for 1 hour, and further stirred at room temperature for 2 hours. Thereafter, it was dried under reduced pressure to obtain 85.7 g of A-2 intermediate 1. On the other hand, 28.4 g of 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane and 17.8 g of triethylamine were dissolved in 500 ml of THF, and 18.1 g of acryloyl chloride was added dropwise at 0 ° C. After completion of dropping, the mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour, and further stirred at room temperature for 2 hours. The solvent in the reaction solution was distilled off by 2/3 by vacuum concentration, and then reprecipitated using a mixed solvent of ethyl acetate-heptane. The supernatant was removed by decantation, followed by drying under reduced pressure to obtain A-2 intermediate 2 40.7g was obtained. Then, A-2 intermediate 2 dissolved in 200 ml of THF was added dropwise at 0 ° C. to A-2 intermediate 1 dissolved in 300 ml of THF, and reacted at room temperature for 3 hours. After the solvent in the reaction solution was distilled off by 2/3 by concentration under reduced pressure, the mixture was reprecipitated using a mixed solvent of ethyl acetate-heptane, the supernatant was removed by decantation, and the residue was dried under reduced pressure. 8 g was obtained. 1H-NMR confirmed the target product.

〔合成例2:マクロモノマー(A−14)の合成〕
窒素雰囲気下、4,4−メチレンジアニリン 19.8gをTHF200mlに溶解し、THF100mlに溶解した1,3−シクロヘキサンジイソシアネート 33.2gの溶液を0℃でゆっくりと滴下した。滴下終了後、0℃で1時間攪拌した後、室温で更に2時間攪拌を行った。続けて0℃まで冷却し、3−アミノ−1−プロパノール 15.0gを滴下し、0℃で1時間攪拌した後、室温で更に2時間攪拌を行った。反応溶液中の溶媒を減圧濃縮で2/3留去した後、酢酸エチル−ヘプタンの混合溶媒を用いて再沈し、上澄みをデカントで除去した後、減圧乾燥を行った。その後THF300mlに溶解し、THF150mlに溶解した1,3−ジイソシアナトベンゼン 32.0gを0℃のもと滴下し、0℃で1時間攪拌した後、室温で更に2時間攪拌を行った。反応溶液中の溶媒を減圧濃縮で2/3留去した後、酢酸エチル−ヘプタンの混合溶媒を用いて再沈し、上澄みをデカントで除去した後、減圧乾燥を行い、A−14を85.1g得た。1H−NMRにより、目的物であることを確認した。
[Synthesis Example 2: Synthesis of Macromonomer (A-14)]
Under a nitrogen atmosphere, 19.8 g of 4,4-methylenedianiline was dissolved in 200 ml of THF, and a solution of 33.2 g of 1,3-cyclohexane diisocyanate dissolved in 100 ml of THF was slowly added dropwise at 0 ° C. After completion of dropping, the mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour, and further stirred at room temperature for 2 hours. Subsequently, the mixture was cooled to 0 ° C., 15.0 g of 3-amino-1-propanol was added dropwise, stirred at 0 ° C. for 1 hour, and further stirred at room temperature for 2 hours. After the solvent in the reaction solution was distilled off by 2/3 by vacuum concentration, reprecipitation was performed using a mixed solvent of ethyl acetate-heptane, and the supernatant was removed by decantation, followed by drying under reduced pressure. Thereafter, it was dissolved in 300 ml of THF, 32.0 g of 1,3-diisocyanatobenzene dissolved in 150 ml of THF was added dropwise at 0 ° C., stirred for 1 hour at 0 ° C., and further stirred for 2 hours at room temperature. After the solvent in the reaction solution was distilled off by 2/3 by vacuum concentration, reprecipitation was performed using a mixed solvent of ethyl acetate-heptane, and the supernatant was removed by decantation, followed by drying under reduced pressure. 1 g was obtained. 1H-NMR confirmed the target product.

〔合成例3:マクロモノマー(A−26)の合成〕
窒素雰囲気下、4,4’−メチレンビス(イソシアナトシクロヘキサン) 26.2gをTHF200mlに溶解し、THF100mlに溶解したtert−ブチル 2−(2−ヒドロキシエチル)エチルカルバメート 20.5gの溶液を0℃でゆっくりと滴下した。滴下終了後、0℃で1時間攪拌した後、室温で更に2時間攪拌を行った。続けて0℃まで冷却し、ジエチレングリコール 10.6gを滴下し、0℃で1時間攪拌した後、室温で更に2時間攪拌を行った。その後0℃に冷却し、トリフルオロ酢酸5.0gを混合し、2時間反応させた。応溶液中の溶媒を減圧濃縮で2/3留去した後、酢酸エチル−ヘプタンの混合溶媒を用いて再沈し、上澄みをデカントで除去した後、減圧乾燥を行った。A−26を45.1g得た。1H−NMRにより、目的物であることを確認した。
[Synthesis Example 3: Synthesis of Macromonomer (A-26)]
Under a nitrogen atmosphere, 26.2 g of 4,4′-methylenebis (isocyanatocyclohexane) was dissolved in 200 ml of THF, and a solution of 20.5 g of tert-butyl 2- (2-hydroxyethyl) ethylcarbamate dissolved in 100 ml of THF was added at 0 ° C. It was dripped slowly. After completion of dropping, the mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour, and further stirred at room temperature for 2 hours. Subsequently, the mixture was cooled to 0 ° C., 10.6 g of diethylene glycol was added dropwise, stirred at 0 ° C. for 1 hour, and further stirred at room temperature for 2 hours. Thereafter, the mixture was cooled to 0 ° C., mixed with 5.0 g of trifluoroacetic acid, and reacted for 2 hours. After the solvent in the reaction solution was distilled off by 2/3 by vacuum concentration, reprecipitation was performed using a mixed solvent of ethyl acetate-heptane, and the supernatant was removed by decantation, followed by drying under reduced pressure. 45.1g of A-26 was obtained. 1H-NMR confirmed the target product.

〔合成例4:マクロモノマー(M−8)の合成〕
窒素雰囲気下、9H−フルオレン−2,7−ジイソシアネート 85.27gをTHF850mlに溶解し、0℃で2−クロロ−4,6−ジアミノ−1,3,5−トリアジン 5.0gをTHF50mlに溶解し、ゆっくりと滴下した。滴下終了後、0℃で1時間攪拌した後、室温で更に2時間攪拌を行った。反応溶液中の溶媒を減圧濃縮で2/3留去した後、酢酸エチル−ヘプタンの混合溶媒を用いて再沈し、上澄みをデカントで除去した後、減圧乾燥を行うことにより、マクロモノマー(M−8)を20.0g得た。1H−NMRにより、目的物であることを確認した。
[Synthesis Example 4: Synthesis of Macromonomer (M-8)]
Under a nitrogen atmosphere, 85.27 g of 9H-fluorene-2,7-diisocyanate was dissolved in 850 ml of THF, and 5.0 g of 2-chloro-4,6-diamino-1,3,5-triazine was dissolved in 50 ml of THF at 0 ° C. Slowly dropped. After completion of dropping, the mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour, and further stirred at room temperature for 2 hours. After the solvent in the reaction solution was distilled off by 2/3 by vacuum concentration, reprecipitation was performed using a mixed solvent of ethyl acetate-heptane, and the supernatant was removed by decantation, followed by drying under reduced pressure to obtain a macromonomer (M 20.0 g of -8) was obtained. 1H-NMR confirmed the target product.

〔合成例5:マクロモノマー(M−15)の合成〕
ジエチルアミン40gとTHF50mlを混合し、THF50mlに溶解した9H−フルオレン−2,7−ジイソシアネート 20gを室温で滴下した。滴下終了後、室温で1時間攪拌した後、析出物をろ取し、THFで洗浄を行った。
[Synthesis Example 5: Synthesis of Macromonomer (M-15)]
40 g of diethylamine and 50 ml of THF were mixed, and 20 g of 9H-fluorene-2,7-diisocyanate dissolved in 50 ml of THF was added dropwise at room temperature. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour, and then the precipitate was collected by filtration and washed with THF.

続いて、得られた化合物 30gと2,2−ジメチル−1,3−プロパンジアミン 180gを混合し、120℃で加熱を行った。留出物を除去し、留出物が無くなったところで、減圧条件下で留出物が無くなるまで減圧留去を行った。得られた残渣をTHFで洗浄し、十分に乾燥させることにより、1,1′−(9H−フルオレン−2,7−ジイル)ビス(3−(3−アミノ−2,2−ジメチルプロピル)ウレア)を得た。   Subsequently, 30 g of the obtained compound and 180 g of 2,2-dimethyl-1,3-propanediamine were mixed and heated at 120 ° C. The distillate was removed, and when the distillate disappeared, distillation under reduced pressure was performed under reduced pressure until the distillate disappeared. The obtained residue was washed with THF and sufficiently dried to obtain 1,1 ′-(9H-fluorene-2,7-diyl) bis (3- (3-amino-2,2-dimethylpropyl) urea. )

窒素雰囲気下、p−イソシアネートベンジルイソシアネート 7gをジメチルスルホキシド70mlに溶解し、反応溶液を0℃に冷却した。ジメチルスルホキシド30mlに溶解した1,1′−(9H−フルオレン−2,7−ジイル)ビス(3−(3−アミノ−2,2−ジメチルプロピル)ウレア) 3gをゆっくりと滴下し、滴下終了後、0℃で1時間攪拌を行った。徐々に温度を上昇させ、室温で1時間反応を行った後、酢酸エチルを用いて再沈を行った。上澄みをデカントで除去した後、減圧乾燥を行うことにより、マクロモノマー(M−15)を6.5g得た。GPC測定による重量平均分子量は810であり、分子量分布は1.6であった。   Under a nitrogen atmosphere, 7 g of p-isocyanate benzyl isocyanate was dissolved in 70 ml of dimethyl sulfoxide, and the reaction solution was cooled to 0 ° C. After slowly dropping 3 g of 1,1 ′-(9H-fluorene-2,7-diyl) bis (3- (3-amino-2,2-dimethylpropyl) urea) dissolved in 30 ml of dimethyl sulfoxide The mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour. After gradually raising the temperature and reacting at room temperature for 1 hour, reprecipitation was performed using ethyl acetate. After removing the supernatant with decant, 6.5 g of macromonomer (M-15) was obtained by drying under reduced pressure. The weight average molecular weight by GPC measurement was 810, and molecular weight distribution was 1.6.

〔合成例6:マクロモノマー(M−31)の合成〕
窒素雰囲気下、9H−フルオレン−2,7−ジイソシアネート5.0gをTHF50mlに溶解し、0℃でTHF30mlに溶解した3−アミノプロパノール3.2gをゆっくりと滴下した。滴下終了後、0℃で1時間攪拌し、溶液(A)を得た。
[Synthesis Example 6: Synthesis of Macromonomer (M-31)]
Under nitrogen atmosphere, 5.0 g of 9H-fluorene-2,7-diisocyanate was dissolved in 50 ml of THF, and 3.2 g of 3-aminopropanol dissolved in 30 ml of THF was slowly added dropwise at 0 ° C. After completion of dropping, the mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour to obtain a solution (A).

1,3−フェニレンジイソシアネート13.0gをTHF65mlに溶解し、反応溶液を70℃に加温しながら、溶液(A)を滴下した。滴下終了後、70℃で5時間攪拌した後、反応液の溶媒量を減圧下で3/2まで濃縮した。残渣に酢酸エチル−ヘプタンの混合液を加えて攪拌し、デカントで上澄みを除去し、減圧乾燥させることにより、マクロモノマー(M−31)を12.5g得た。GPC測定による重量平均分子量は750であり、分子量分布は2.0であった。   13.0 g of 1,3-phenylene diisocyanate was dissolved in 65 ml of THF, and the solution (A) was added dropwise while heating the reaction solution to 70 ° C. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred at 70 ° C. for 5 hours, and then the solvent amount of the reaction solution was concentrated to 3/2 under reduced pressure. A mixed solution of ethyl acetate-heptane was added to the residue and stirred, and the supernatant was removed by decantation and dried under reduced pressure to obtain 12.5 g of a macromonomer (M-31). The weight average molecular weight by GPC measurement was 750, and molecular weight distribution was 2.0.

〔合成例7:マクロモノマー(M−35)の合成〕
窒素雰囲気下、9H−フルオレン−2,7−ジイソシアネート5.0gをTHF50mlに溶解し、室温でTHF30mlに溶解した2−(2−アミノエトキシ)エタノール10.0gをゆっくりと滴下した。滴下終了後、室温で3時間攪拌した。残渣を濃縮後、再結晶を行うことにより、マクロモノマー(M−35)を9.2g得た。1H−NMRにより、目的物であることを確認した。
[Synthesis Example 7: Synthesis of Macromonomer (M-35)]
Under nitrogen atmosphere, 5.0 g of 9H-fluorene-2,7-diisocyanate was dissolved in 50 ml of THF, and 10.0 g of 2- (2-aminoethoxy) ethanol dissolved in 30 ml of THF at room temperature was slowly added dropwise. After completion of dropping, the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. The residue was concentrated and then recrystallized to obtain 9.2 g of a macromonomer (M-35). 1H-NMR confirmed the target product.

本発明の有機圧電材料の構成材料としての有機高分子材料(以下「高分子材料」ともいう。)としては、従来、圧電材料として用いられている種々の有機高分子材料をも用いることができる。すなわち、本発明の有機圧電材料が、ポリフッ化ビニリデンを主成分とする高分子材料又はポリフッ化ビニリデンを主成分とする高分子材料を含有する複合材料により形成される態様も好ましい。   As the organic polymer material (hereinafter also referred to as “polymer material”) as a constituent material of the organic piezoelectric material of the present invention, various organic polymer materials that have been conventionally used as piezoelectric materials can also be used. . That is, an embodiment in which the organic piezoelectric material of the present invention is formed of a polymer material containing polyvinylidene fluoride as a main component or a composite material containing a polymer material containing polyvinylidene fluoride as a main component is also preferable.

例えば、典型的な材料として、良好な圧電特性、入手容易性等の観点から、フッ化ビニリデンを主成分とする有機高分子材料を用いることができる。   For example, as a typical material, an organic polymer material containing vinylidene fluoride as a main component can be used from the viewpoints of good piezoelectric characteristics, availability, and the like.

具体的には、大きい双極子モーメントをもつCF基を有する、ポリフッ化ビニリデンの単独重合体又はフッ化ビニリデンを主成分とする共重合体であることが好ましい。 Specifically, it is preferably a homopolymer of polyvinylidene fluoride having a CF 2 group having a large dipole moment or a copolymer having vinylidene fluoride as a main component.

なお、共重合体における第二組成分としては、テトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロパン、クロロフルオロエチレン等を用いることができる。   In addition, tetrafluoroethylene, trifluoroethylene, hexafluoropropane, chlorofluoroethylene, etc. can be used as the second component in the copolymer.

例えば、フッ化ビニリデン/3フッ化エチレン共重合体の場合、共重合比によって厚さ方向の電気機械結合定数(圧電効果)が変化すので、前者の共重合比が60〜99モル%であること、更には、70〜95モル%であることが好ましい。   For example, in the case of vinylidene fluoride / trifluoride ethylene copolymer, since the electromechanical coupling constant (piezoelectric effect) in the thickness direction varies depending on the copolymerization ratio, the former copolymerization ratio is 60 to 99 mol%. Furthermore, it is preferable that it is 70-95 mol%.

なお、フッ化ビニリデンを70〜95モル%にして、パーフルオロアルキルビニルエーテル、パーフルオロアルコキシエチレン、パーフルオロヘキサエチレン等を5〜30モル%にしたポリマーは、送信用無機圧電素子と受信用有機圧電素子との組み合わせにおいて、送信基本波を抑制して、高調波受信の感度を高めることができる。   A polymer containing 70 to 95 mol% of vinylidene fluoride and 5 to 30 mol% of perfluoroalkyl vinyl ether, perfluoroalkoxyethylene, perfluorohexaethylene, etc. is composed of an inorganic piezoelectric element for transmission and an organic piezoelectric element for reception. In combination with the element, it is possible to suppress the transmission fundamental wave and increase the sensitivity of harmonic reception.

上記高分子圧電材料は、セラミックスからなる無機圧電材料に比べ、薄膜化できることからより高周波の送受信に対応した振動子にすることができる点が特徴である。   The polymer piezoelectric material is characterized in that it can be formed into a thin film as compared with an inorganic piezoelectric material made of ceramics, so that it can be used as a vibrator corresponding to transmission and reception of higher frequencies.

《溶媒》
本発明で重合時に使用し得る溶媒としては、一般的に高分子材料合成に使用されている溶媒が使用でき、テトラヒドロフラン、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、塩化メチレン、クロロホルム、トルエン、ヘキサンなどを挙げることができるがこの限りではない。
"solvent"
As the solvent that can be used in the polymerization in the present invention, solvents generally used for polymer material synthesis can be used, and examples include tetrahydrofuran, acetone, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, methylene chloride, chloroform, toluene, hexane, and the like. However, this is not the case.

(ポリウレア)
本発明の有機圧電材料は、窒素原子、酸素原子、及び硫黄原子のうちのいずれかの原子を含む少なくとも二種の結合を有する前記マクロモノマーとポリウレアの重合反応により形成された重合体で構成されることを特徴とする。
(Polyurea)
The organic piezoelectric material of the present invention is composed of a polymer formed by a polymerization reaction of the macromonomer having at least two types of bonds containing any one of a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom and a polyurea. It is characterized by that.

本発明において用いられる好ましいポリウレアとしては、下記一般式(UP1)で表される構造を有するポリウレアであることが好ましい。   The preferred polyurea used in the present invention is preferably a polyurea having a structure represented by the following general formula (UP1).

〈一般式(UP1)で表される構造を有するポリウレア〉   <Polyurea having a structure represented by the general formula (UP1)>

Figure 2010219483
Figure 2010219483

上記一般式(UP1)において、R及びRは、各々独立に、アルキレン基、アリーレン基又はヘテロアリーレン基を表す。Xは、酸素原子又は硫黄原子を表す。R及びRは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表すが、RとRが同時に水素原子となる場合は除く。 In the general formula (UP1), R 1 and R 2 each independently represents an alkylene group, an arylene group, or a heteroarylene group. X represents an oxygen atom or a sulfur atom. R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group or a heteroaryl group, if R 3 and R 4 do not simultaneously hydrogen atoms is excluded.

アルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、プロピレン基、エチルエチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、2,2,4−トリメチルヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基、シクロヘキシレン基(例えば、1,6−シクロヘキサンジイル基等)、シクロペンチレン基(例えば、1,5−シクロペンタンジイル基など)等が挙げられる。   Examples of the alkylene group include methylene group, ethylene group, trimethylene group, tetramethylene group, propylene group, ethylethylene group, pentamethylene group, hexamethylene group, 2,2,4-trimethylhexamethylene group, heptamethylene group, Octamethylene group, nonamethylene group, decamethylene group, undecamethylene group, dodecamethylene group, cyclohexylene group (for example, 1,6-cyclohexanediyl group, etc.), cyclopentylene group (for example, 1,5-cyclopentanediyl group) Etc.).

アリーレン基としては、o−フェニレン基、m−フェニレン基、p−フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、ナフタセンジイル基、ピレンジイル基、ナフチルナフタレンジイル基、ビフェニルジイル基(例えば、3,3′−ビフェニルジイル基、3,6−ビフェニルジイル基等)、テルフェニルジイル基、クアテルフェニルジイル基、キンクフェニルジイル基、セキシフェニルジイル基、セプチフェニルジイル基、オクチフェニルジイル基、ノビフェニルジイル基、デシフェニルジイル基、メチレンビスフェニル基、フルオレニル基、等が挙げられる。   Examples of the arylene group include an o-phenylene group, m-phenylene group, p-phenylene group, naphthalenediyl group, anthracenediyl group, naphthacenediyl group, pyrenediyl group, naphthylnaphthalenediyl group, and biphenyldiyl group (for example, 3,3′- Biphenyldiyl group, 3,6-biphenyldiyl group, etc.), terphenyldiyl group, quaterphenyldiyl group, kinkphenyldiyl group, sexiphenyldiyl group, septiphenyldiyl group, octiphenyldiyl group, nobiphenyldiyl group Group, deciphenyldiyl group, methylenebisphenyl group, fluorenyl group, and the like.

ヘテロアリーレン基としては、例えば、カルバゾール環、トリアジン環、トリアゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピラジン環、キノキサリン環、チオフェン環、オキサジアゾール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、インドール環からなる群から導出される、2価の基等が挙げられる。   Examples of the heteroarylene group include a carbazole ring, a triazine ring, a triazole ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, a pyrazine ring, a quinoxaline ring, a thiophene ring, an oxadiazole ring, a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring, and an indole ring. Derived divalent groups and the like can be mentioned.

アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。   Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, a dodecyl group, a tridecyl group, a tetradecyl group, a pentadecyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group. Etc.

アリール基としては、例えば、フェニル基、p−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等が挙げられる。   As the aryl group, for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, anthryl group, azulenyl group, acenaphthenyl group, fluorenyl group, phenanthryl group, indenyl group, pyrenyl group, biphenylyl group Etc.

ヘテロアリール基としては、例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジル基、ピリミジル基、ピラジル基、トリアジル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、キナゾリル基、フタラジル基等が挙げられる。   Examples of the heteroaryl group include furyl group, thienyl group, pyridyl group, pyridazyl group, pyrimidyl group, pyrazyl group, triazyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group, thiazolyl group, benzoimidazolyl group, benzoxazolyl group, quinazolyl group, Examples thereof include a phthalazyl group.

nは、10〜30であることが好ましい。   n is preferably 10-30.

本発明においては、前記一般式(UP1)が、下記一般式(UP2)で表される態様であることが好ましい。   In the present invention, the general formula (UP1) is preferably an embodiment represented by the following general formula (UP2).

Figure 2010219483
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上記一般式(UP2)において、R及びRは、各々独立に、アルキレン基、アリーレン基又はヘテロアリーレン基を表す。Rは、メチル基、エチル基、又はプロピル基である。なお、R及びRは、一般式(UP1)におけるR及びRと同義である。 In the general formula (UP2), R 1 and R 2 each independently represent an alkylene group, an arylene group, or a heteroarylene group. R 7 is a methyl group, an ethyl group, or a propyl group. Incidentally, R 1 and R 2 have the same meanings as R 1 and R 2 in the general formula (UP1).

《ポリウレアの合成》
一般式(UP1)で表される構造を有するポリウレアは、RとRを備えた2置換アミン化合物とRとRを備えた2置換アミン化合物にカルボニル基、またはチオカルボニル基を導入するカップリング剤を反応させる方法、RとRを備えた2置換アミン化合物に、Rを有するイソシアネート化合物もしくはRを有するイソチオシアネート化合物を反応させる方法、RとRを備えた2置換アミン化合物に、Rを有するイソシアネート化合物もしくはRを有するイソチオシアネート化合物を反応させる方法により合成することができる。
<Synthesis of polyurea>
Polyurea having a structure represented by the general formula (UP1) introduces a carbonyl group or a thiocarbonyl group into a disubstituted amine compound having R 1 and R 3 and a disubstituted amine compound having R 2 and R 4 a method of reacting a coupling agent, a disubstituted amine compounds with R 1 and R 3, with the method, the R 2 and R 4 is reacted with isothiocyanate compound having an isocyanate compound or R 2 having the R 2 2-substituted amine compounds can be synthesized by a method of reacting an isothiocyanate compound having an isocyanate compound or R 1 having R 1.

出発原料は、前述で挙げた、アルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基により置換されたアミン化合物、イソシアネート化合物、イソチオシアネート化合物である。   The starting materials are the amine compounds, isocyanate compounds, and isothiocyanate compounds substituted by the alkylene group, arylene group, heteroarylene group, alkyl group, aryl group, and heteroaryl group mentioned above.

とRを備えた2置換アミン化合物とRとRを備えた2置換アミン化合物にカルボニル基、またはチオカルボニル基を導入するカップリング剤を反応させる方法で合成する場合、RとRを備えた2置換アミノ基を2つ有する化合物とRとRを備えた2置換アミノ基を2つ有する化合物のカップリングでもよいし、RとRを備えた2置換アミノ基とRとRを備えた2置換アミノ基を1つずつ有する化合物のカップリングでも構わない。 In the case of synthesizing by a method in which a divalent amine compound having R 1 and R 3 and a disubstituted amine compound having R 2 and R 4 are reacted with a coupling agent for introducing a carbonyl group or a thiocarbonyl group, R 1 is used. Coupling of a compound having two disubstituted amino groups with R 3 and R 3 and a compound having two disubstituted amino groups with R 2 and R 4 , or disubstitution with R 1 and R 3 it may be a coupling of compounds having di-substituted amino group having an amino group and R 2 and R 4 one by one.

使用できるカップリング剤としては、カルボニル基またはチオカルボニル基を導入できる化合物であり、具体的にはホスゲン、チオホスゲン、1,1′−カルボニルジイミダゾール、1,1′−チオカルボニルジイミダゾール、ジメチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、ジメチルカルボノチオエート、ジフェニルカルボノチオエート、炭酸ビス(トリクロロメチル)、チオ炭酸ビス(トリクロロメチル)、等を挙げることができる。   Coupling agents that can be used are compounds capable of introducing a carbonyl group or a thiocarbonyl group, specifically phosgene, thiophosgene, 1,1'-carbonyldiimidazole, 1,1'-thiocarbonyldiimidazole, dimethyl carbonate. , Diphenyl carbonate, dimethylcarbonothioate, diphenylcarbonothioate, bis (trichloromethyl) carbonate, bis (trichloromethyl) carbonate, and the like.

カップリング剤の使用量は、アミン化合物1当量に対し、1.1〜1.5当量使用することが好ましい。更に好ましくは、1.1〜1.2当量である。   The amount of coupling agent used is preferably 1.1 to 1.5 equivalents per 1 equivalent of amine compound. More preferably, it is 1.1-1.2 equivalent.

カップリングさせる反応温度は、使用するカップリング剤にもよるが、できるだけ低い方が好ましく、−40〜60℃、好ましくは−20〜30℃であり、より好ましくは−10〜10℃である。また、反応温度は、反応開始から終了まで一定の温度で行ってもよく、初期に低温で行いその後、温度上げてもよい。   The reaction temperature for coupling depends on the coupling agent used, but is preferably as low as possible, -40 to 60 ° C, preferably -20 to 30 ° C, and more preferably -10 to 10 ° C. The reaction temperature may be a constant temperature from the start to the end of the reaction, or may be initially low and then increased.

一方、RとRを備えた2置換アミン化合物に、Rを有するイソシアネート化合物もしくはRを有するイソチオシアネート化合物を反応させる方法、RとRを備えた2置換アミン化合物に、Rを有するイソシアネート化合物もしくはRを有するイソチオシアネート化合物を反応させる方法する場合、アミン化合物は、RとRを備えた2置換アミノ基を2つ有する化合物、RとRを備えた2置換アミノ基を2つ有する化合物、RとRを備えた2置換アミノ基とRとRを備えた2置換アミノ基を1つずつ有する化合物が使用できる。またイソシアネート化合物は、Rを有するジイソシアネート化合物もしくはRを有するジイソチオシアネート化合物、Rを有するジイソシアネート化合物もしくはRを有するジイソチオシアネート化合物が使用できる。 On the other hand, the 2-substituted amine compounds with R 1 and R 3, a method of reacting an isothiocyanate compound having an isocyanate compound or R 2 having the R 2, the 2-substituted amine compounds with R 2 and R 4, R When reacting an isocyanate compound having 1 or an isothiocyanate compound having R 1 , the amine compound comprises a compound having two disubstituted amino groups having R 1 and R 3 , R 2 and R 4 A compound having two disubstituted amino groups, a compound having one disubstituted amino group having R 1 and R 3 and one disubstituted amino group having R 2 and R 4 can be used. The isocyanate compound, diisothiocyanate compound having a diisocyanate compound or R 2 having the R 2, diisocyanate compound having an R 4 or diisothiocyanate compound having R 4 can be used.

重付加させる反応温度は、使用する化合物にもよるが、できるだけ低い方が好ましく、−40〜60℃、好ましくは−20〜30℃であり、より好ましくは−10〜10℃である。また、反応温度は、反応開始から終了まで一定の温度で行ってもよく、初期に低温で行いその後、温度上げてもよい。   The reaction temperature for polyaddition depends on the compound used, but is preferably as low as possible, -40 to 60 ° C, preferably -20 to 30 ° C, more preferably -10 to 10 ° C. The reaction temperature may be a constant temperature from the start to the end of the reaction, or may be initially low and then increased.

反応に用いる溶媒は、目的の樹脂組成物が高極性であることと、重合を効率的に進行させるため、高極性溶媒を用いる必要がある。例えば、DMF(N,N−ジメチルホルムアミド)、DMAc(N,N−ジメチルアセトアミド)、DMSO(ジメチルスルホキシド)、NMP(N−メチルピロリドン)等の高極性非プロトン溶媒を選択することが好ましいが、反応基質及び目的物が良好に溶解しさえすればシクロヘキサン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素類、THF(テトラヒドロフラン)、ジエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、4−メチル−2−ペンタノン等のケトン類、プロピオン酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類などの溶媒であってもよく、これらを混合して用いてもよい。   As the solvent used for the reaction, it is necessary to use a highly polar solvent in order that the target resin composition is highly polar and the polymerization proceeds efficiently. For example, it is preferable to select a highly polar aprotic solvent such as DMF (N, N-dimethylformamide), DMAc (N, N-dimethylacetamide), DMSO (dimethylsulfoxide), NMP (N-methylpyrrolidone), As long as the reaction substrate and target compound dissolve well, aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, pentane and hexane, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and chlorobenzene, THF (tetrahydrofuran), diethyl ether, ethylene glycol diethyl It may be a solvent such as ethers such as ether, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, 4-methyl-2-pentanone, esters such as methyl propionate, ethyl acetate, butyl acetate, etc. May be.

ポリウレアの精製は、如何なる手段を用いても良いが、再沈による精製が好ましい。再沈の方法は、特に限定されないが、ポリウレアを良溶媒に溶解した後、貧溶媒に滴下して析出させる方法が好ましい。   The polyurea may be purified by any means, but purification by reprecipitation is preferred. The method of reprecipitation is not particularly limited, but a method in which polyurea is dissolved in a good solvent and then dropped into a poor solvent for precipitation is preferable.

ここで言う「良溶媒」とは、マクロモノマーが溶解する溶媒であれば、如何なる溶媒でも構わないが、好ましくは極性溶媒であり、具体的には、DMF(N,N−ジメチルホルムアミド)、DMAc(N,N−ジメチルアセトアミド)、DMSO(ジメチルスルホキシド)、NMP(N−メチルピロリドン)等の高極性非プロトン溶媒を挙げることができる。   The “good solvent” as used herein may be any solvent as long as it dissolves the macromonomer, but is preferably a polar solvent, specifically, DMF (N, N-dimethylformamide), DMAc. Examples thereof include highly polar aprotic solvents such as (N, N-dimethylacetamide), DMSO (dimethyl sulfoxide), and NMP (N-methylpyrrolidone).

又、「貧溶媒」とは、マクロモノマーが溶解しない溶媒であれば、如何なる溶媒でも構わないが、シクロヘキサン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素類、ジエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル類、プロピオン酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類を挙げることができる。   The “poor solvent” may be any solvent as long as it does not dissolve the macromonomer, but is an aliphatic hydrocarbon such as cyclohexane, pentane or hexane, or an aromatic hydrocarbon such as benzene, toluene or chlorobenzene. And ethers such as diethyl ether and ethylene glycol diethyl ether, esters such as methyl propionate, ethyl acetate and butyl acetate, and alcohols such as methanol, ethanol and propanol.

以下に、ポリウレアの具体例を挙げるが、本発明はこれに限定されない。   Specific examples of polyurea are given below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2010219483
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前記一般式(UP1)で表される構造を有するポリウレアを含有する有機圧電材料における当該高分子材料の含有率は、質量比で50〜100%であり、より好ましくは70〜100%である。   The content of the polymer material in the organic piezoelectric material containing polyurea having the structure represented by the general formula (UP1) is 50 to 100% by mass ratio, and more preferably 70 to 100%.

使用条件は、前述の質量比の範囲において混合する材料と相分離を起こさない当該高分子材料を選択する。   The use conditions are such that the polymer material that does not cause phase separation with the material to be mixed within the aforementioned mass ratio range is selected.

電気機械結合定数が0.2以上である用にするための調整方法は、当該高分子材料を含有する有機圧電材料からフィルムを作製し、そのフィルムに対し、延伸処理、アニール処理、分極処理などを施すことで得られる。アニール処理と分極処理を併用してもよい。   An adjustment method for using an electromechanical coupling constant of 0.2 or more is that a film is produced from an organic piezoelectric material containing the polymer material, and the film is stretched, annealed, polarized, etc. It is obtained by applying. Annealing treatment and polarization treatment may be used in combination.

延伸処理の場合、2〜5倍に延伸することが望ましい。延伸時の温度は、有機圧電材料の物性にもよるが、20〜150℃で延伸することが好ましく、40〜120℃がより好ましい。なお、アニール処理の場合、融点以下で行う必要がある。   In the case of a stretching process, it is desirable to stretch 2 to 5 times. Although the temperature at the time of stretching depends on the physical properties of the organic piezoelectric material, stretching at 20 to 150 ° C is preferable, and 40 to 120 ° C is more preferable. In the case of annealing treatment, it is necessary to carry out at a melting point or lower.

分極処理の場合、直流コロナ放電処理、交流印加処理など公知の種々の方法を用いることができる。   In the case of the polarization treatment, various known methods such as direct current corona discharge treatment and alternating current application treatment can be used.

〈その他併用可能な有機高分子材料〉
本発明においては、種々の有機高分子材料を用いることができるが、当該有機高分子材料の双極子モーメント量を増加させる作用を有する電子吸引性基を持つ重合性化合物により形成した有機高分子材料であることが好ましい。このような有機高分子材料であれば、双極子モーメント量を増加させる作用を有することから、有機圧電材料(膜)として用いた場合、優れた圧電特性を得ることができる。
<Other organic polymer materials that can be used in combination>
In the present invention, various organic polymer materials can be used. Organic polymer materials formed from a polymerizable compound having an electron-withdrawing group having an action of increasing the amount of dipole moment of the organic polymer material. It is preferable that Since such an organic polymer material has an action of increasing the amount of dipole moment, excellent piezoelectric characteristics can be obtained when used as an organic piezoelectric material (film).

なお、本願において、「電子吸引性基」とは、電子吸引性の度合いを示す指標としてハメット置換基定数(σp)が0.10以上である置換基をいう。ここでいうハメットの置換基定数σpの値としては、Hansch,C.Leoらの報告(例えば、J.Med.Chem.16、1207(1973);ibid.20、304(1977))に記載の値を用いるのが好ましい。   In the present application, the “electron withdrawing group” refers to a substituent having a Hammett substituent constant (σp) of 0.10 or more as an index indicating the degree of electron withdrawing. As the value of Hammett's substituent constant σp here, Hansch, C .; It is preferable to use the values described in the report of Leo et al. (For example, J. Med. Chem. 16, 1207 (1973); ibid. 20, 304 (1977)).

例えば、σpの値が0.10以上の置換基または原子としては、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン置換アルキル基(例えばトリクロロメチル、トリフルオロメチル、クロロメチル、トリフルオロメチルチオメチル、トリフルオロメタンスルホニルメチル、パーフルオロブチル)、脂肪族、芳香族もしくは芳香族複素環アシル基(例えばホルミル、アセチル、ベンゾイル)、脂肪族・芳香族もしくは芳香族複素環スルホニル基(例えばトリフルオロメタンスルホニル、メタンスルホニル、ベンゼンスルホニル)、カルバモイル基(例えばカルバモイル、メチルカルバモイル、フェニルカルバモイル、2−クロロ−フェニルカルバモイル)、アルコキシカルボニル基(例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニル、ジフェニルメチルカルボニル)、置換アリール基(例えばペンタクロロフェニル、ペンタフルオロフェニル、2,4−ジメタンスルホニルフェニル、2−トリフルオロメチルフェニル)、芳香族複素環基(例えば2−ベンゾオキサゾリル、2−ベンズチアゾリル、1−フェニル−2−ベンズイミダゾリル、1−テトラゾリル)、アゾ基(例えばフェニルアゾ)、ジトリフルオロメチルアミノ基、トリフルオロメトキシ基、アルキルスルホニルオキシ基(例えばメタンスルホニルオキシ)、アシロキシ基(例えばアセチルオキシ、ベンゾイルオキシ)、アリールスルホニルオキシ基(例えばベンゼンスルホニルオキシ)、ホスホリル基(例えばジメトキシホスホニル、ジフェニルホスホリル)、スルファモイル基(例えば、N−エチルスルファモイル、N,N−ジプロピルスルファモイル、N−(2−ドデシルオキシエチル)スルファモイル、N−エチル−N−ドデシルスルファモイル、N,N−ジエチルスルファモイル)などが挙げられる。   For example, the substituent or atom having a value of σp of 0.10 or more includes a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), carboxyl group, cyano group, nitro group, halogen-substituted alkyl group (for example, trichloro Methyl, trifluoromethyl, chloromethyl, trifluoromethylthiomethyl, trifluoromethanesulfonylmethyl, perfluorobutyl), aliphatic, aromatic or aromatic heterocyclic acyl groups (eg formyl, acetyl, benzoyl), aliphatic / aromatic Or aromatic heterocyclic sulfonyl group (for example, trifluoromethanesulfonyl, methanesulfonyl, benzenesulfonyl), carbamoyl group (for example, carbamoyl, methylcarbamoyl, phenylcarbamoyl, 2-chloro-phenylcarbamoyl), alkoxycarbonyl (For example, methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, diphenylmethylcarbonyl), substituted aryl groups (for example, pentachlorophenyl, pentafluorophenyl, 2,4-dimethanesulfonylphenyl, 2-trifluoromethylphenyl), aromatic heterocyclic groups (for example, 2 -Benzoxazolyl, 2-benzthiazolyl, 1-phenyl-2-benzimidazolyl, 1-tetrazolyl), azo group (eg phenylazo), ditrifluoromethylamino group, trifluoromethoxy group, alkylsulfonyloxy group (eg methanesulfonyl) Oxy), acyloxy groups (eg acetyloxy, benzoyloxy), arylsulfonyloxy groups (eg benzenesulfonyloxy), phosphoryl groups (eg dimethoxyphosphonyl, diphenylphosphoryl) ), Sulfamoyl groups (for example, N-ethylsulfamoyl, N, N-dipropylsulfamoyl, N- (2-dodecyloxyethyl) sulfamoyl, N-ethyl-N-dodecylsulfamoyl, N, N-diethyl) Sulfamoyl) and the like.

本発明に用いることができる化合物の具体例としては、以下の化合物、もしくはその誘導体を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。   Specific examples of the compound that can be used in the present invention include the following compounds or derivatives thereof, but are not limited thereto.

4,4′−ジアミノジフェニルメタン(MDA)、4,4′−メチレンビス(2−メチルアニリン)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジメチルアニリン)、4,4′−メチレンビス(2−エチル−6−メチルアニリン)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジエチルアニリン)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジ−t−ブチルアニリン)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジシクロヘキシルアニリン)、4,4′−メチレンビス(2−エチルアニリン)、4,4′−メチレンビス(2−t−ブチルアニリン)、4,4′−メチレンビス(2−シクロヘキシルアニリン)、4,4′−メチレンビス(3,5−ジメチルアニリン)、4,4′−メチレンビス(2,3−ジメチルアニリン)、4,4′−メチレンビス(2,5−ジメチルアニリン)、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(4−アミノフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−アミノフェニル)シクロヘキサン、α,α−ビス(4−アミノフェニル)トルエン、4,4′−メチレンビス(2−クロロアニリン)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジクロロアニリン)、4,4′−メチレンビス(2,3−ジブロモアニリン)、3,4′−ジアミノジフェニルエーテル、4,4′−ジアミノオクタフルオロジフェニルエーテル、4,4′−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4′−ジアミノジフェニルジスルフィド、ビス(4−アミノフェニル)スルホン、ビス(3−アミノフェニル)スルホン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−アミノフェニル)スルホキシド、1,4−ビス(4−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、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、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]ヘキサフルオロプロパン、2,5−ビス(4−アミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、ネオペンチルグリコールビス(4−アミノフェニル)エーテル、4,4′−ジアミノスチルベン、α,α′−ビス(4−アミノフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン、1,2−フェニレンジアミン、1,3−フェニレンジアミン、1,4−フェニレンジアミン、ベンジジン、4,4′−ジアミノオクタフルオロビフェニル、3,3′−ジアミノベンジジン、3,3′−ジメチルベンジジン、2,2′−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、3,3′,5,5′−テトラメチルベンジジン、3,3′−ジヒドロキシベンジジン、3,3′−ジメチルベンジジン、3,3′−ジヒドロキシ−5,5′−ジメチルベンジジン、4,4″−ジアミノ−p−ターフェニル、1,5−ジアミノナフタレン、1,8−ジアミノナフタレン、2,3−ジアミノナフタレン、2,6−ジアミノナフタレン、2,7−ジアミノナフタレン、3,3′−ジメチルナフチジン、2,7−ジアミノカルバゾール、3,6−ジアミノカルバゾール、3,4−ジアミノ安息香酸、3,5−ジアミノ安息香酸、1,5−ジアミノペンタン、1.6−ジアミノヘキサン、1,7−ジミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,5−ジメチルヘキシルアミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1−1:4,4′−ジアミノベンゾフェノン、4,4′−ジメチルアミノ−3,3′−ジクロロベンゾフェノン、4,4′−ジアミノ−5,5′−ジエチル−3,3′−ジフルオロベンゾフェノン、4,4′−ジアミノ−3,3′,5,5′−テトラフルオロベンゾフェノン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノ−3,5−ジクロロフェニル)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(4−アミノ−3−フルオロフェニル)ヘキサフルオロプロパン、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル(ODA)、4,4′−ジアミノ−3,3′,5,5′−テトラクロロジフェニルエーテル、4,4′−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4′−ジアミノ−3,3′−ジブロモジフェニルスルフィド、4,4′−ジアミノジフェニルジスルフィド、4,4′−ジアミノ−3,3′,5,5′−テトラフルオロジフェニルジスルフィド、ビス(4−アミノフェニル)スルホン、ビス(4−アミノ−3−クロロ−5−メチルフェニル)スルホン、ビス(4−アミノフェニル)スルホキシド、ビス(4−アミノ−3−ブロモフェニル)スルホキシド、1,1−ビス(4−アミノフェニル)シクロプロパン、1,1−ビス(4−アミノフェニル)シクロオクタン、1,1−ビス(4−アミノフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(4−アミノ−3,5−ジフルオロフェニル)シクロヘキサン、4,4′−(シクロヘキシルメチレン)ジアニリン、4,4′−(シクロヘキシルメチレン)ビス(2,6−ジクロロアニリン)、2,2−ビス(4−アミノフェニル)マロン酸ジエチル、2,2−ビス(4−アミノ−3−クロロフェニル)マロン酸ジエチル、4−(ジp−アミノフェニルメチル)ピリジン、1−(ジp−アミノフェニルメチル)−1H−ピロール、1−(ジp−アミノフェニルメチル)−1H−イミダゾール、2−(ジp−アミノフェニルメチル)オキサゾール等のジアミン化合物とそれら誘導体と、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアナート(MDI)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジメチルフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジエチルフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジ−t−ブチルフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジシクロヘキシルフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(2−メチルフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(2−エチルフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(2−t−ブチルフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(2−シクロヘキシルフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(3,5−ジメチルフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(2,3−ジメチルフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(2,5−ジメチルフェニルイソシアナート)、2,2−ビス(4−イソシアナートフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−イソシアナートフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−イソシアナートフェニル)シクロヘキサン、α,α−ビス(4−イソシアナートフェニル)トルエン、4,4′−メチレンビス(2,6−ジクロロフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(2−クロロフェニルイソシアナート)、4,4′−メチレンビス(2,3−ジブロモフェニルイソシアナート)、m−キシリレンジイソシアナート、4,4′−ジイソシアナート−3,3′−ジメチルビフェニル、1,5−ジイソシアナトナフタレン、1,3−フェニレンジイソシアナート、1,4−フェニレンジイソシアナート、2,4−トルエンジイソシアナート(2,4−TDI)、2,6−トルエンジイソシアナート(2,6−TDI)、1,3−ビス(2−イソシアナート−2−プロピル)ベンゼン、1,3−ビス(イソシアナートメチル)シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタン−4,4′−ジイソシアナート、イソホロンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート、2,7−フルオレンジイソシアネート、ベンゾフェノン−4,4′−ジイソシアン酸、3,3′−ジクロロベンゾフェノン−4,4′−ジイソシアン酸、5,5′−ジエチル−3,3′−ジフルオロベンゾフェノン−4,4′−ジイソシアン酸、2,2−ビス(4−イソシアネートフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジクロロ−4−イソシアネートフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−イソシアネートフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(3−フルオロ−4−イソシアネートフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4−イソシアネートフェニル)エーテル、ビス(3,5−ジフルオロ−4−イソシアネートフェニル)エーテル、ビス(4−イソシアネートフェニル)スルフィド、ビス(3,5−ジブロモ−4−イソシアネートフェニル)スルフィド、ビス(4−イソシアネートフェニル)ジスルフィド、ビス(4−イソシアネートフェニル)スルホン、ビス(4−イソシアネートフェニル)スルホキシド、ビス(3,5−ジフルオロ−4−イソシアネートフェニル)スルホキシド、1,1−ビス(4−イソシアネートフェニル)シクロプロパン、1,1−ビス(4−イソシアネートフェニル)シクロオクタン、1,1−ビス(4−イソシアネートフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(3,5−ジクロロ−4−イソシアネートフェニル)シクロヘキサン、4,4′−(シクロヘキシルメチレン)ビス(イソシアネートベンゼン)、4,4′−(シクロヘキシルメチレン)ビス(1−イソシアネート−2−クロロベンゼン)、2,2−ビス(4−イソシアネートフェニル)マロン酸ジエチル、2,2−ビス(3−クロロ−4−イソシアネートフェニル)マロン酸ジエチル、4−(ジp−イソシアネートフェニルメチル)ピリジン、1−(ジp−イソシアネートフェニルメチル)−1H−ピロール、1−(ジp−イソシアネートフェニルメチル)−1H−イミダゾール、2−(ジp−イソシアネートフェニルメチル)オキサゾール等のジイソシアネート化合物とそれら誘導体と、4,4′−ジフェニルメタンジイソチオシアナート、4,4′−メチレンビス(2,6−ジエチルフェニルイソチオシアナート)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジ−t−ブチルフェニルイソチオシアナート)、1,3−ビス(イソチオシアナートメチル)シクロヘキサン、ベンゾフェノン−4,4′−ジイソチオシアン酸、3,3′−ジフルオロベンゾフェノン−4,4′−ジイソチオシアン酸、2,2−ビス(3,5−ジクロロ−4−イソチオシアネートフェニル)プロパン、ビス(4−イソチオシアネートフェニル)エーテル、ビス(4−イソチオシアネートフェニル)スルホン、ビス(4−イソチオシアネートフェニル)スルホキシド、ビス(3,5−ジフルオロ−4−イソチオシアネートフェニル)スルホキシド、1,1−ビス(4−イソチオシアネートフェニル)シクロプロパン、1,1−ビス(4−イソチオシアネートフェニル)シクロオクタン、4,4′−(シクロヘキシルメチレン)ビス(イソチオシアネートベンゼン)、2,2−ビス(4−イソチオシアネートフェニル)マロン酸ジエチル、1−(ジp−イソチオシアネートフェニルメチル)−1H−ピロール、2−(ジp−イソチオシアネートフェニルメチル)オキサゾール等のジイソチオシアネート化合物とそれら誘導体である。   4,4'-diaminodiphenylmethane (MDA), 4,4'-methylenebis (2-methylaniline), 4,4'-methylenebis (2,6-dimethylaniline), 4,4'-methylenebis (2-ethyl- 6-methylaniline), 4,4'-methylenebis (2,6-diethylaniline), 4,4'-methylenebis (2,6-di-t-butylaniline), 4,4'-methylenebis (2,6 -Dicyclohexylaniline), 4,4'-methylenebis (2-ethylaniline), 4,4'-methylenebis (2-tert-butylaniline), 4,4'-methylenebis (2-cyclohexylaniline), 4,4 ' -Methylenebis (3,5-dimethylaniline), 4,4'-methylenebis (2,3-dimethylaniline), 4,4'-methylenebis (2,5-dimethyl) Nilin), 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4-aminophenyl) propane, 1,1-bis (4-aminophenyl) cyclohexane, α, α-bis ( 4-aminophenyl) toluene, 4,4'-methylenebis (2-chloroaniline), 4,4'-methylenebis (2,6-dichloroaniline), 4,4'-methylenebis (2,3-dibromoaniline), 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminooctafluorodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-diaminodiphenyl disulfide, bis (4-aminophenyl) sulfone, bis (3-amino Phenyl) sulfone, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) sulfone, bis (4-amino) Phenyl) sulfoxide, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene, 2,2-bis [4 -(4-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane, 2,5-bis (4-aminophenyl) -1,3,4-oxa Diazole, neopentyl glycol bis (4-aminophenyl) ether, 4,4'-diaminostilbene, α, α'-bis (4-aminophenyl) -1,4-diisopropylbenzene, 1,2-phenylenediamine, 1,3-phenylenediamine, 1,4-phenylenediamine, benzidine, 4,4'-diaminooctafluorobiphenyl, 3 3'-diaminobenzidine, 3,3'-dimethylbenzidine, 2,2'-bis (trifluoromethyl) benzidine, 3,3 ', 5,5'-tetramethylbenzidine, 3,3'-dihydroxybenzidine, 3 , 3'-dimethylbenzidine, 3,3'-dihydroxy-5,5'-dimethylbenzidine, 4,4 "-diamino-p-terphenyl, 1,5-diaminonaphthalene, 1,8-diaminonaphthalene, 2, 3-diaminonaphthalene, 2,6-diaminonaphthalene, 2,7-diaminonaphthalene, 3,3′-dimethylnaphthidine, 2,7-diaminocarbazole, 3,6-diaminocarbazole, 3,4-diaminobenzoic acid, 3,5-diaminobenzoic acid, 1,5-diaminopentane, 1.6-diaminohexane, 1,7-diminoheptane, 1 8-diaminooctane, 1,9-diaminononane, 1,5-dimethylhexylamine, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1-1: 4, 4'- Diaminobenzophenone, 4,4'-dimethylamino-3,3'-dichlorobenzophenone, 4,4'-diamino-5,5'-diethyl-3,3'-difluorobenzophenone, 4,4'-diamino-3, 3 ', 5,5'-tetrafluorobenzophenone, 2,2-bis (4-aminophenyl) propane, 2,2-bis (4-amino-3,5-dichlorophenyl) propane, 2,2-bis (4 -Aminophenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4-amino-3-fluorophenyl) hexafluoropropane, 4,4'-diamy Nodiphenyl ether (ODA), 4,4'-diamino-3,3 ', 5,5'-tetrachlorodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-diamino-3,3'-dibromodiphenyl Sulfide, 4,4'-diaminodiphenyl disulfide, 4,4'-diamino-3,3 ', 5,5'-tetrafluorodiphenyl disulfide, bis (4-aminophenyl) sulfone, bis (4-amino-3- Chloro-5-methylphenyl) sulfone, bis (4-aminophenyl) sulfoxide, bis (4-amino-3-bromophenyl) sulfoxide, 1,1-bis (4-aminophenyl) cyclopropane, 1,1-bis (4-aminophenyl) cyclooctane, 1,1-bis (4-aminophenyl) cyclohexane, 1, -Bis (4-amino-3,5-difluorophenyl) cyclohexane, 4,4 '-(cyclohexylmethylene) dianiline, 4,4'-(cyclohexylmethylene) bis (2,6-dichloroaniline), 2,2- Diethyl bis (4-aminophenyl) malonate, diethyl 2,2-bis (4-amino-3-chlorophenyl) malonate, 4- (di-p-aminophenylmethyl) pyridine, 1- (di-p-aminophenylmethyl) ) Diamine compounds such as -1H-pyrrole, 1- (di-p-aminophenylmethyl) -1H-imidazole, 2- (di-p-aminophenylmethyl) oxazole and their derivatives, and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 4,4'-methylenebis (2,6-dimethylphenyl isocyanate), 4,4'-me Renbis (2,6-diethylphenyl isocyanate), 4,4'-methylenebis (2,6-di-t-butylphenyl isocyanate), 4,4'-methylenebis (2,6-dicyclohexylphenyl isocyanate), 4,4'-methylenebis (2-methylphenylisocyanate), 4,4'-methylenebis (2-ethylphenylisocyanate), 4,4'-methylenebis (2-t-butylphenylisocyanate), 4,4 '-Methylenebis (2-cyclohexylphenyl isocyanate), 4,4'-methylenebis (3,5-dimethylphenylisocyanate), 4,4'-methylenebis (2,3-dimethylphenylisocyanate), 4,4' -Methylenebis (2,5-dimethylphenyl isocyanate), 2,2-bis (4- Isocyanatophenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4-isocyanatophenyl) propane, 1,1-bis (4-isocyanatophenyl) cyclohexane, α, α-bis (4-isocyanatophenyl) toluene, 4,4'-methylenebis (2,6-dichlorophenylisocyanate), 4,4'-methylenebis (2-chlorophenylisocyanate), 4,4'-methylenebis (2,3-dibromophenylisocyanate), m-xyl Range isocyanate, 4,4'-diisocyanate-3,3'-dimethylbiphenyl, 1,5-diisocyanatonaphthalene, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2, 4-toluene diisocyanate (2,4-TDI), 2,6-toluene di Isocyanate (2,6-TDI), 1,3-bis (2-isocyanato-2-propyl) benzene, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate , Isophorone diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,7-full orange isocyanate, benzophenone-4,4'-diisocyanic acid, 3,3'-dichlorobenzophenone-4,4'-diisocyanate Acid, 5,5'-diethyl-3,3'-difluorobenzophenone-4,4'-diisocyanic acid, 2,2-bis (4-isocyanatophenyl) propane, 2,2-bis (3,5-dichloro- 4-isocyanatophenyl) propane, 2,2-bis (4-isocyanate) Phenphenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (3-fluoro-4-isocyanatophenyl) hexafluoropropane, bis (4-isocyanatephenyl) ether, bis (3,5-difluoro-4-isocyanatophenyl) ether, bis (4-isocyanate phenyl) sulfide, bis (3,5-dibromo-4-isocyanate phenyl) sulfide, bis (4-isocyanate phenyl) disulfide, bis (4-isocyanate phenyl) sulfone, bis (4-isocyanate phenyl) sulfoxide, Bis (3,5-difluoro-4-isocyanatophenyl) sulfoxide, 1,1-bis (4-isocyanatophenyl) cyclopropane, 1,1-bis (4-isocyanatophenyl) cyclooctane, 1, -Bis (4-isocyanatophenyl) cyclohexane, 1,1-bis (3,5-dichloro-4-isocyanatophenyl) cyclohexane, 4,4 '-(cyclohexylmethylene) bis (isocyanatebenzene), 4,4'-( Cyclohexylmethylene) bis (1-isocyanate-2-chlorobenzene), diethyl 2,2-bis (4-isocyanatephenyl) malonate, diethyl 2,2-bis (3-chloro-4-isocyanatophenyl) malonate, 4- (Di-p-isocyanatophenylmethyl) pyridine, 1- (di-p-isocyanatophenylmethyl) -1H-pyrrole, 1- (di-p-isocyanatophenylmethyl) -1H-imidazole, 2- (di-p-isocyanatephenylmethyl) Diisocyanate compounds such as oxazole And derivatives thereof, 4,4'-diphenylmethane diisothiocyanate, 4,4'-methylenebis (2,6-diethylphenylisothiocyanate), 4,4'-methylenebis (2,6-di-t- Butylphenyl isothiocyanate), 1,3-bis (isothiocyanatomethyl) cyclohexane, benzophenone-4,4'-diisothiocyanic acid, 3,3'-difluorobenzophenone-4,4'-diisothiocyanic acid, 2, 2-bis (3,5-dichloro-4-isothiocyanatephenyl) propane, bis (4-isothiocyanatephenyl) ether, bis (4-isothiocyanatephenyl) sulfone, bis (4-isothiocyanatephenyl) sulfoxide, bis ( 3,5-difluoro-4-isothiocyanatophenyl) sulfur Xoxide, 1,1-bis (4-isothiocyanatophenyl) cyclopropane, 1,1-bis (4-isothiocyanatophenyl) cyclooctane, 4,4 '-(cyclohexylmethylene) bis (isothiocyanate benzene), 2, Diisothiocyanate compounds such as diethyl 2-bis (4-isothiocyanatephenyl) malonate, 1- (di-p-isothiocyanatophenylmethyl) -1H-pyrrole, 2- (di-p-isothiocyanatephenylmethyl) oxazole and the like Is a derivative.

以下、本発明において用いることができる有機高分子材料について更に詳細な説明をする。   Hereinafter, the organic polymer material that can be used in the present invention will be described in more detail.

本発明においては、有機圧電材料を構成する有機高分子材料が、ウレア結合もしくはチオウレア結合を有する化合物を構成成分として含有することが好ましく、当該化合物が、下記一般式(1)〜(3)で表される化合物もしくはこれらの化合物の誘導体を原料として形成されものであることも好ましい。   In the present invention, the organic polymer material constituting the organic piezoelectric material preferably contains a compound having a urea bond or a thiourea bond as a constituent component, and the compound is represented by the following general formulas (1) to (3). It is also preferable that the compound represented by the formula or derivatives of these compounds be used as a raw material.

Figure 2010219483
Figure 2010219483

(式中、R11及びR12は、各々独立に水素原子、アルキル基、3〜10員の非芳香族環基、アリール基、またはヘテロアリール基を表し、これらの基は更に置換基を有しても良い。R21〜R26は、各々独立に水素原子、アルキル基、電子吸引性基を表す。) (Wherein R 11 and R 12 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a 3- to 10-membered non-aromatic cyclic group, an aryl group, or a heteroaryl group, and these groups further have a substituent. R 21 to R 26 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an electron-withdrawing group.)

Figure 2010219483
Figure 2010219483

(式中、R13は、各々独立にカルボキシル基、ヒドロキシ基、メルカプト基、アミノ基を表し、これらの活性水素は、更にアルキル基、3〜10員の非芳香族環基、アリール基、またはヘテロアリール基等で置換されてもよく、また、R13は、カルボニル基、スルホニル基、チオカルボニル基、スルホン基を表し、これらの置換基は、水素原子、アリール基、またはヘテロアリール基を結合する。R21〜R26は上記一般式(1)のR21〜R26と同義の基を表す。) (In the formula, each R 13 independently represents a carboxyl group, a hydroxy group, a mercapto group, or an amino group, and these active hydrogens are further an alkyl group, a 3- to 10-membered non-aromatic ring group, an aryl group, or It may be substituted with a heteroaryl group or the like, and R 13 represents a carbonyl group, a sulfonyl group, a thiocarbonyl group, or a sulfone group, and these substituents bind a hydrogen atom, an aryl group, or a heteroaryl group R 21 to R 26 represent a group having the same meaning as R 21 to R 26 in the general formula (1).

Figure 2010219483
Figure 2010219483

(式中、Yは、各々独立にケト基、オキシム基、置換ビニリデン基を表し、R21〜R26は、上記一般式(1)のR21〜R26と同義の置換基を表す。)
好ましい例としては、前記一般式(1)〜(3)で表される化合物若しくはこれらの化合物の誘導体を挙げることができる。
(Wherein, Y each independently represents a keto group, an oxime group, a substituted vinylidene group, R 21 to R 26 represents R 21 to R 26 as defined substituents in formula (1).)
Preferable examples include compounds represented by the general formulas (1) to (3) or derivatives of these compounds.

《一般式(1)で表される化合物》
一般式(1)で表される化合物としては、2,7−ジアミノフルオレン、2,7−ジアミノ−4,5−ジニトロフルオレン、2,7−ジアミノ−3,4,5、6−テトラクロロフルオレン、2,7−ジアミノ−3,6−ジフルオロフルオレン、2,7−ジアミノ−9−(n−ヘキシル)フルオレン、9、9−ジメチル−2,7−ジアミノフルオレン、2,7−ジアミノ−9−ベンジルフルオレン、9,9−ビスフェニル−2,7−ジアミノフルオレン、2,7−ジアミノ−9−メチルフルオレン、9,9−ビス(3,4−ジクロロフェニル)−2,7−ジアミノフルオレン、9,9−ビス(3−メチル−4−クロロフェニル)−2,7−ジアミノフルオレン、9,9−ビス(メチルオキシエチル)−2,7−ジアミノフルオレン、2,7−ジアミノ−3,6−ジメチル−9−アミノメチルフルオレン、などが挙げられるがこの限りではない。
<< Compound Represented by Formula (1) >>
Examples of the compound represented by the general formula (1) include 2,7-diaminofluorene, 2,7-diamino-4,5-dinitrofluorene, 2,7-diamino-3,4,5, 6-tetrachlorofluorene. 2,7-diamino-3,6-difluorofluorene, 2,7-diamino-9- (n-hexyl) fluorene, 9,9-dimethyl-2,7-diaminofluorene, 2,7-diamino-9- Benzylfluorene, 9,9-bisphenyl-2,7-diaminofluorene, 2,7-diamino-9-methylfluorene, 9,9-bis (3,4-dichlorophenyl) -2,7-diaminofluorene, 9, 9-bis (3-methyl-4-chlorophenyl) -2,7-diaminofluorene, 9,9-bis (methyloxyethyl) -2,7-diaminofluorene, 2,7-di Mino-3,6-dimethyl-9-aminomethyl fluorene, and the like although not limited thereto.

《一般式(2)で表される化合物》
一般式(2)で表される化合物としては、2,7−ジアミノ−9−フルオレンカルボン酸、2,7−ジアミノ−9−フルオレンカルボキシアルデヒド、2,7−ジアミノ−9−ヒドロキシフルオレン、2,7−ジアミノ−3,6−ジフルオロ−9−ヒドロキシフルオレン、2,7−ジアミノ−4,5−ジブロモ−9−メルカプトフルオレン、2,7,9−トリアミノフルオレン、2,7−ジアミノ−9−ヒドロキシメチルフルオレン、2,7−ジアミノ−9−(メチルオキシ)フルオレン、2,7−ジアミノ−9−アセトキシフルオレン、2,7−ジアミノ−3,6−ジエチル−9−(パーフルオロフェニルオキシ)フルオレン、2,7−ジアミノ−4,5−ジフルオロ−9−(アセトアミド)フルオレン、2,7−ジアミノ−N−イソプロピルフルオレン−9−カルボキシアミド、2,7−ジアミノ−4,5−ジブロモ−9−メチルスルフィニルフルオレン、などが挙げられるがこの限りではない。
<< Compound Represented by Formula (2) >>
Examples of the compound represented by the general formula (2) include 2,7-diamino-9-fluorenecarboxylic acid, 2,7-diamino-9-fluorenecarboxaldehyde, 2,7-diamino-9-hydroxyfluorene, 2, 7-diamino-3,6-difluoro-9-hydroxyfluorene, 2,7-diamino-4,5-dibromo-9-mercaptofluorene, 2,7,9-triaminofluorene, 2,7-diamino-9- Hydroxymethylfluorene, 2,7-diamino-9- (methyloxy) fluorene, 2,7-diamino-9-acetoxyfluorene, 2,7-diamino-3,6-diethyl-9- (perfluorophenyloxy) fluorene 2,7-diamino-4,5-difluoro-9- (acetamido) fluorene, 2,7-diamino-N-isopropyl Rufuruoren 9-carboxamide, 2,7-diamino-4,5-dibromo-9-methylsulfinyl fluorene, but like not limited.

《一般式(3)で表される化合物》
一般式(3)で表される化合物としては、9,9−ジメチル−2,7−ジアミノフルオレノン、2,7−ジアミノ−9−ベンジルフルオレノン、9,9−ビスフェニル−2,7−ジアミノフルオレノン、2,7−ジアミノ−9−メチルフルオレノン、9,9−ビス(3,4−ジクロロフェニル)−2,7−ジアミノフルオレノン、9,9−ビス(3−メチル−4−クロロフェニル)−2,7−ジアミノフルオレノン、9−ヘキシリデン−2,7−ジアミノ−4,5−ジクロロフルオレン、1−(2,7−ジアミノ−9−フルオレニリデン)−2−フェニルヒドラジン、2−((2,7−ジアミノ−1,8−ジメチル−9−フルオレニリデン)メチル)ピリジン、などが挙げられるがこの限りではない。
<< Compound Represented by Formula (3) >>
As the compound represented by the general formula (3), 9,9-dimethyl-2,7-diaminofluorenone, 2,7-diamino-9-benzylfluorenone, 9,9-bisphenyl-2,7-diaminofluorenone 2,7-diamino-9-methylfluorenone, 9,9-bis (3,4-dichlorophenyl) -2,7-diaminofluorenone, 9,9-bis (3-methyl-4-chlorophenyl) -2,7 -Diaminofluorenone, 9-hexylidene-2,7-diamino-4,5-dichlorofluorene, 1- (2,7-diamino-9-fluorenylidene) -2-phenylhydrazine, 2-((2,7-diamino- 1,8-dimethyl-9-fluorenylidene) methyl) pyridine, and the like.

本発明においては、例えば、上記フルオレン例示化合物を脂肪族若しくは芳香族のジオール、ジアミン、ジイソシアネート、ジイソチオシアネートなどと反応させてポリウレア若しくはポリウレタン構造等を形成してから下記一般式(4)〜(6)で表される化合物、もしくはそれらより形成される高分子量体と混ぜて複合材料とすることもできる。   In the present invention, for example, the above fluorene exemplified compound is reacted with an aliphatic or aromatic diol, diamine, diisocyanate, diisothiocyanate or the like to form a polyurea or polyurethane structure, and then the following general formulas (4) to ( It can also be mixed with the compound represented by 6) or a high molecular weight product formed from them to form a composite material.

Figure 2010219483
Figure 2010219483

(式中、Raは、各々独立に水素原子、アルキル基、アリール基、電子吸引性基を含むアルキル基、電子吸引性基を含むアリール基もしくはヘテロアリール基を表す。Xは、結合しうる炭素以外の原子、もしくはなくてもよい。nはXの原子価−1以下の整数を表す。)
一般式(4)で表される化合物で表される化合物としては、p−アセトキシスチレン、p−アセチルスチレン、p−ベンゾイルスチレン、p−トリフルオロアセチルスチレン、p−モノクロロアセチルスチレン、p−(パーフルオロブチリルオキシ)スチレン、p−(パーフルオロベンゾイルオキシ)スチレン、S−4−ビニルフェニルピリジン−2−カルボチオエート、及びN−(4−ビニルフェニル)ピコリナミド、などが挙げられるがこの限りではない。
(In the formula, each Ra independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkyl group containing an electron-withdrawing group, an aryl group or a heteroaryl group containing an electron-withdrawing group. X is a carbon that can be bonded. Or n may be absent, and n represents an integer of X valence of −1 or less.)
Examples of the compound represented by the compound represented by the general formula (4) include p-acetoxystyrene, p-acetylstyrene, p-benzoylstyrene, p-trifluoroacetylstyrene, p-monochloroacetylstyrene, p- (par Fluorobutyryloxy) styrene, p- (perfluorobenzoyloxy) styrene, S-4-vinylphenylpyridine-2-carbothioate, and N- (4-vinylphenyl) picolinamide, etc. Absent.

Figure 2010219483
Figure 2010219483

(式中、Rbは、各々独立に電子吸引性基を含むアルキル基、電子吸引性基を含むアリール基もしくはヘテロアリール基を表す。Xは結合しうる炭素以外の原子、又はなくてもよい。nはXの原子価−1以下。)
一般式(5)で表される化合物としては、p−トリフルオロメチルスチレン、p−ジブロモメチルスチレン、p−トリフルオロメトキシスチレン、p−パーフルオロフェノキシスチレン、p−ビス(トリフルオロメチル)アミノスチレン、及びp−(1H−イミダゾリルオキシ)スチレン、などが挙げられるがこの限りではない。
(In the formula, each Rb independently represents an alkyl group containing an electron-withdrawing group, an aryl group or a heteroaryl group containing an electron-withdrawing group. X may or may not be an atom other than carbon that can be bonded. n is the valence of X-1 or less.)
Examples of the compound represented by the general formula (5) include p-trifluoromethylstyrene, p-dibromomethylstyrene, p-trifluoromethoxystyrene, p-perfluorophenoxystyrene, and p-bis (trifluoromethyl) aminostyrene. , And p- (1H-imidazolyloxy) styrene, but are not limited thereto.

Figure 2010219483
Figure 2010219483

(式中、Rcは、各々独立に電子吸引性基を含むアルキル基、電子吸引性基を含むアリール基もしくはヘテロアリール基を表す。Xは結合しうる炭素以外の原子、又はなくてもよい。nはXの原子価−1以下の整数を表す。)
一般式(6)で表される化合物としては、p−(メタンスルホニルオキシ)スチレン、p−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)スチレン、p−トルエンスルホニルスチレン、p−(パーフルオロプロピルスルホニルオキシ)スチレン、p−(パーフルオロベンゼンスルホニルオキシ)スチレン、及び(4−ビニルフェニル)ビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミド、などが挙げられるがこの限りではない。
(In the formula, each Rc independently represents an alkyl group containing an electron-withdrawing group, an aryl group or a heteroaryl group containing an electron-withdrawing group. X may or may not be an atom other than carbon that can be bonded. n represents an integer of X valence of −1 or less.)
Examples of the compound represented by the general formula (6) include p- (methanesulfonyloxy) styrene, p- (trifluoromethanesulfonyloxy) styrene, p-toluenesulfonylstyrene, p- (perfluoropropylsulfonyloxy) styrene, p. Examples include-(perfluorobenzenesulfonyloxy) styrene, (4-vinylphenyl) bis (trifluoromethanesulfonyl) amide, and the like.

なお、本発明においては、エチレングリコール、グリセリン、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、4,4−メチレンビスフェノールなどのアルコール化合物等、さらにアミノ基と水酸基の両方を有するエターノルアミン、アミノブチルフェノール、4−(4−アミノベンジル)フェノール(ABP)などのアミノアルコール類、アミノフェノール類等も用いることができる。   In the present invention, alcohol compounds such as ethylene glycol, glycerin, triethylene glycol, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, and 4,4-methylenebisphenol, ethanolamine having both an amino group and a hydroxyl group, aminobutylphenol, 4- Amino alcohols such as (4-aminobenzyl) phenol (ABP), aminophenols, and the like can also be used.

(有機圧電膜)
本発明に係る有機圧電膜は、上記圧電材料を用いて、溶融法、流延法など従来公知の種々の方法で作製することができる。
(Organic piezoelectric film)
The organic piezoelectric film according to the present invention can be produced using the above piezoelectric material by various conventionally known methods such as a melting method and a casting method.

本発明においては、有機圧電膜の作製方法として、基本的には、上記高分子材料等の溶液を基板上に塗布し、乾燥して得る方法、又は上記高分子材料の原料化合物を用いて従来公知の溶液重合塗布法などにより高分子膜を形成する方法を採用することができる。   In the present invention, as a method for producing an organic piezoelectric film, basically, a method of applying a solution of the above polymer material or the like on a substrate and drying it, or using a raw material compound of the above polymer material has been conventionally used. A method of forming a polymer film by a known solution polymerization coating method or the like can be employed.

溶液重合塗布法の具体的方法・条件については、従来公知の種々の方法等に従って行うことができる。例えば、原料の混合溶液を基板上に塗布し、減圧条件下である程度乾燥後(溶媒を除去した後)、加熱し、熱重合し、その後又は同時に分極処理をして有機圧電膜を形成する方法が好ましい。   Specific methods and conditions of the solution polymerization coating method can be carried out according to various conventionally known methods. For example, a method of forming an organic piezoelectric film by applying a mixed solution of raw materials on a substrate, drying to some extent under reduced pressure conditions (after removing the solvent), heating, thermal polymerization, and then or simultaneously performing polarization treatment Is preferred.

なお、圧電特性を上げるには、分子配列を揃える処理を加えることが有用である。手段としては、延伸製膜、分極処理などが挙げられる。   In order to improve the piezoelectric characteristics, it is useful to add a process for aligning the molecular arrangement. Examples of means include stretching film formation and polarization treatment.

延伸製膜の方法については、種々の公知の方法を採用することができる。例えば、上記有機高分子材料をエチルメチルケトン(MEK)などの有機溶媒に溶解した液をガラス板などの基板上に流延し、常温にて溶媒を乾燥させ、所望の厚さのフィルムを得て、このフィルムを室温で所定の倍率の長さに延伸する。当該延伸は、所定形状の有機圧電膜が破壊されない程度に一軸・ニ軸方向に延伸することができる。延伸倍率は2〜10倍、好ましくは2〜6倍である。   Various known methods can be adopted for the method of stretching film formation. For example, a solution in which the above organic polymer material is dissolved in an organic solvent such as ethyl methyl ketone (MEK) is cast on a substrate such as a glass plate, and the solvent is dried at room temperature to obtain a film having a desired thickness. Then, the film is stretched to a predetermined length at room temperature. The stretching can be performed in a uniaxial / biaxial direction so that the organic piezoelectric film having a predetermined shape is not destroyed. The draw ratio is 2 to 10 times, preferably 2 to 6 times.

(分極処理)
本発明に係る分極処理における分極処理方法としては、従来公知の直流電圧印加処理、交流電圧印加処理又はコロナ放電処理等の方法が適用され得る。
(Polarization treatment)
As a polarization treatment method in the polarization treatment according to the present invention, a conventionally known method such as DC voltage application treatment, AC voltage application treatment, or corona discharge treatment can be applied.

例えば、コロナ放電処理法による場合には、コロナ放電処理は、市販の高電圧電源と電極からなる装置を使用して処理することができる。   For example, in the case of the corona discharge treatment method, the corona discharge treatment can be performed by using a commercially available device comprising a high voltage power source and electrodes.

放電条件は、機器や処理環境により異なるので適宜条件を選択することが好ましい。高電圧電源の電圧としては−1〜−20kV、電流としては1〜80mA、電極間距離としては、1〜10cmが好ましく、印加電圧は、0.5〜2.0MV/mであることが好ましい。   Since the discharge conditions vary depending on the equipment and the processing environment, it is preferable to select the conditions as appropriate. The voltage of the high voltage power source is preferably -1 to -20 kV, the current is 1 to 80 mA, the distance between the electrodes is preferably 1 to 10 cm, and the applied voltage is preferably 0.5 to 2.0 MV / m. .

電極としては、従来から用いられている針状電極、線状電極(ワイヤー電極)、網状電極が好ましいが、本発明ではこれらに限定されるものではない。   As the electrodes, needle-like electrodes, linear electrodes (wire electrodes), and mesh-like electrodes that have been conventionally used are preferable, but the invention is not limited thereto.

本発明の有機圧電材料は、コロナ放電により分極処理を施す場合においては、当該有機圧電材料の第1の面上に接するように平面電極を設置し、かつ前記第1の面に対向する第2の面側に円柱状のコロナ放電用電極を設置して、コロナ放電による分極処理が施されることが好ましい。   In the case where the organic piezoelectric material of the present invention is subjected to polarization treatment by corona discharge, a planar electrode is disposed so as to be in contact with the first surface of the organic piezoelectric material, and the second electrode is opposed to the first surface. It is preferable that a columnar corona discharge electrode is installed on the surface side of the electrode and the polarization treatment is performed by corona discharge.

当該分極処理は、水・酸素に起因する材料表面の酸化を防ぎ、圧電性を損なわないため等の理由から、窒素もしくは希ガス(ヘリウム、アルゴン等)気流下、質量絶対湿度が0.004以下の環境中で施される態様が好ましい。特に窒素気流下が好ましい。   The polarization treatment prevents the oxidation of the surface of the material due to water and oxygen and does not impair the piezoelectricity. For this reason, the absolute mass humidity is 0.004 or less in a nitrogen or rare gas (helium, argon, etc.) stream. The embodiment applied in the environment is preferred. A nitrogen stream is particularly preferable.

また、前記第1面上に接するように設置された平面電極を含む有機圧電材料、もしくは第2の面側に設けられた円柱状のコロナ放電用電極の少なくとも一方が、一定の速度で移動しながらコロナ放電が施されることが好ましい。   In addition, at least one of an organic piezoelectric material including a planar electrode placed in contact with the first surface or a cylindrical corona discharge electrode provided on the second surface side moves at a constant speed. However, corona discharge is preferably performed.

なお、本願において、「質量絶対湿度」とは、乾き空気の質量mDA[kg]に対して湿り空気中に含まれる水蒸気(water vapor)の質量がm[kg]であるとき、下記式で定義される比SH(Specific humidity)をいい、単位は[kg/kg(DA)]で表される(DAはdry air の略)。但し、本願においては、当該単位を省略して表現する。 In the present application, “mass absolute humidity” means that when the mass of water vapor contained in the humid air is m w [kg] with respect to the mass m DA [kg] of dry air, The ratio SH (Specific humidity) defined by is expressed in [kg / kg (DA)] (DA is an abbreviation of dry air). However, in the present application, the unit is omitted.

(式):SH=m/mDA[kg/kg(DA)]
ここで、水蒸気を含む空気を「湿り空気」といい、湿り空気から水蒸気を除いた空気を「乾き空気(dry air)」という。
(Formula): SH = m w / m DA [kg / kg (DA)]
Here, air containing water vapor is referred to as “wet air”, and air obtained by removing water vapor from the humid air is referred to as “dry air”.

なお、窒素もしくは希ガス(ヘリウム、アルゴン等)気流下での質量絶対湿度の定義は、上記の空気の場合に準じ、乾き気体の質量mDG[kg]に対して湿り気体に含まれる水蒸気の質量がm[kg]であるとき、上記式に準じて定義される比SHをいい、単位は[kg/kg(DG)]で表される(DGはdry gasの略)。但し、本願においては、当該単位を省略して表現する。 In addition, the definition of mass absolute humidity under nitrogen or rare gas (helium, argon, etc.) airflow is the same as the case of the above-mentioned air, and the moisture vapor contained in the wet gas with respect to the dry gas mass m DG [kg]. When the mass is m w [kg], it means the ratio SH defined according to the above formula, and the unit is represented by [kg / kg (DG)] (DG is an abbreviation for dry gas). However, in the present application, the unit is omitted.

また、「設置」とは、予め別途作製された既存の電極を有機圧電材料面上に接するように設け置くこと、又は電極構成材料を有機圧電材料面上に蒸着法等により付着させ、当該面上において電極を形成することをいう。   In addition, “installation” means that an existing electrode separately prepared in advance is placed so as to be in contact with the surface of the organic piezoelectric material, or the electrode constituent material is attached to the surface of the organic piezoelectric material by a vapor deposition method or the like. It refers to forming an electrode above.

なお、本発明の有機圧電材料により形成される有機圧電膜は、その形成過程において電場中で形成されること、すなわち、当該形成過程において分極処理を施すことが好ましい。このとき磁場を併用しても良い。   In addition, it is preferable that the organic piezoelectric film formed of the organic piezoelectric material of the present invention is formed in an electric field in the formation process, that is, a polarization treatment is performed in the formation process. At this time, a magnetic field may be used in combination.

本発明に係るコロナ放電処理法では、市販の高電圧電源と電極からなる装置を使用して処理することができる。   In the corona discharge treatment method according to the present invention, the treatment can be performed using a commercially available apparatus comprising a high voltage power source and electrodes.

放電条件は、機器や処理環境により異なるので適宜条件を選択することが好ましいが、高電圧電源の電圧としては正電圧・負電圧ともに1〜20kV、電流としては1〜80mA、電極間距離としては、0.5〜10cmが好ましく、印加電界は、0.5〜2.0MV/mであることが好ましい。分極処理中の有機圧電材料もしくは有機圧電膜は、50〜250℃が好ましく、70〜180℃がより好ましい。   Since the discharge conditions vary depending on the equipment and processing environment, it is preferable to select the conditions as appropriate. However, the voltage of the high voltage power supply is 1 to 20 kV for both positive and negative voltages, 1 to 80 mA for the current, and the distance between the electrodes. 0.5-10 cm is preferable, and the applied electric field is preferably 0.5-2.0 MV / m. The organic piezoelectric material or the organic piezoelectric film during the polarization treatment is preferably 50 to 250 ° C, more preferably 70 to 180 ° C.

コロナ放電に使用する電極としては、分極処理を均一に施すために、上記のように円柱状の電極を用いることを要する。   As an electrode used for corona discharge, it is necessary to use a columnar electrode as described above in order to perform a polarization treatment uniformly.

なお、本願において、円柱状の電極の円の直径は、0.1mm〜2cmであることが好ましい。当該円柱の長さは、分極処理を施す有機圧電材料の大きさに応じて適切な長さにすることが好ましい。例えば、一般的には、分極処理を均一に施す観点から、5cm以下であることが好ましい。   In addition, in this application, it is preferable that the diameter of the circle | round | yen of a cylindrical electrode is 0.1 mm-2 cm. The length of the cylinder is preferably set to an appropriate length according to the size of the organic piezoelectric material to be polarized. For example, in general, the thickness is preferably 5 cm or less from the viewpoint of uniformly performing the polarization treatment.

これらの電極は、コロナ放電を行う部分では張っていることが好ましく、それらの両端に一定の加重をかける、もしくは一定の加重をかけた状態で固定するなどの方法で実現できる。また、これらの電極の構成材料としては、一般的な金属材料が使用可能だが、特に金、銀、銅が好ましい。   These electrodes are preferably stretched at a portion where corona discharge is performed, and can be realized by a method of applying a constant weight to both ends of the electrodes or fixing the electrodes in a state where a constant weight is applied. Moreover, as a constituent material of these electrodes, a general metal material can be used, but gold, silver and copper are particularly preferable.

前記第1の面上に接するように設置する平面電極は、均一な分極処理を行うためには有機圧電材料に均一に密着していることが好ましい。すなわち平面電極が施された基板上に有機高分子膜または有機圧電膜を形成した後にコロナ放電を行うことが好ましい。   In order to perform a uniform polarization process, it is preferable that the planar electrode placed so as to be in contact with the first surface is in close contact with the organic piezoelectric material. That is, it is preferable to perform corona discharge after forming an organic polymer film or an organic piezoelectric film on a substrate provided with a planar electrode.

なお、本発明に係る超音波振動子の製造方法としては、有機圧電(体)膜の両面に設置される電極の形成前、片側のみ電極形成後又は両側に電極形成後のいずれかで分極処理する態様の製造方法であることが好ましい。また、当該分極処理が、電圧印加処理であることが好ましい。   In addition, as a manufacturing method of the ultrasonic transducer | vibrator which concerns on this invention, before the formation of the electrode installed in both surfaces of an organic piezoelectric (body) film | membrane, a polarization process is carried out either after an electrode formation on one side or after an electrode formation on both sides It is preferable that it is the manufacturing method of the aspect to do. Moreover, it is preferable that the said polarization process is a voltage application process.

本発明では、塗布した塗布膜に磁場をかけつつ溶液中の溶媒を除去する方法も取り得る。ここで、「磁場をかけつつ溶媒を除去する」とは、溶媒を除去する工程の間に磁場をかける工程を有することである。溶媒を除去する工程における溶媒の除去は、連続的であっても、断続的であってもよい。溶媒の除去が断続的の場合、磁場をかける工程は、溶媒が除去されている間であってもよいし、溶媒が除去されず中断されている間であってよい。   In this invention, the method of removing the solvent in a solution can be taken, applying a magnetic field to the apply | coated coating film. Here, “removing the solvent while applying a magnetic field” means having a step of applying a magnetic field between the steps of removing the solvent. The removal of the solvent in the step of removing the solvent may be continuous or intermittent. When the removal of the solvent is intermittent, the step of applying a magnetic field may be performed while the solvent is removed, or may be performed while the solvent is not removed.

使用する溶媒と、乾燥温度にもよるが、概ね塗布直後1分後から磁場をかけることが好ましい。塗布直後すぐの場合、塗布液の拡散による流動配向が磁場配向に勝るためであり、それ以上遅くなると乾燥が進み、粘性上昇により配向が阻害されるためである。   Although depending on the solvent used and the drying temperature, it is preferable to apply a magnetic field approximately 1 minute after application. This is because in the case immediately after coating, the flow alignment by diffusion of the coating solution is superior to the magnetic field alignment, and when it is further delayed, the drying proceeds and the alignment is hindered by the increase in viscosity.

磁場をかける時間としては、塗布膜が完全に乾燥するまでの時間が好ましい。   The time for applying the magnetic field is preferably the time until the coating film is completely dried.

磁場の磁束密度としては、塗布膜の均一性の点で、1〜30Tが好ましく、5〜20Tが特に好ましい。   The magnetic flux density of the magnetic field is preferably 1 to 30T, and particularly preferably 5 to 20T, from the viewpoint of the uniformity of the coating film.

本発明においては、磁場をかけることで、芳香環の配向性をたかめ、芳香環に結合する官能基の配向を制御することができる。そのため磁場の方向はマクロモノマーの構造により、塗布膜に対し垂直に書けるのが好ましい場合と、水平に書ける場合が好ましい場合の2通りある。   In the present invention, by applying a magnetic field, the orientation of the aromatic ring can be increased and the orientation of the functional group bonded to the aromatic ring can be controlled. Therefore, the direction of the magnetic field depends on the structure of the macromonomer, and there are two cases where it is preferable to write perpendicularly to the coating film and to write horizontally.

なお、本発明においては、前記有機圧電材料が、上記のように、電場又は電場と磁場の併用により分極処理が施されていることが好ましい。   In the present invention, it is preferable that the organic piezoelectric material is subjected to polarization treatment by an electric field or a combination of an electric field and a magnetic field as described above.

(基板)
基板としては、本発明に係る有機圧電体膜の用途・使用方法等により基板の選択は異なる。本発明においては、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィンポリマーのようなプラスチック板又はフィルムを用いることができる。また、これらの素材の表面をアルミニウム、金、銅、マグネシウム、珪素等で覆ったものでもよい。またアルミニウム、金、銅、マグネシウム、珪素単体、希土類のハロゲン化物の単結晶の板又はフィルムでもかまわない。また基板自体使用しないこともある。
(substrate)
As the substrate, the selection of the substrate varies depending on the use and usage of the organic piezoelectric film according to the present invention. In the present invention, a plastic plate or film such as polyimide, polyamide, polyimide amide, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate resin, or cycloolefin polymer is used. Can do. Further, the surface of these materials may be covered with aluminum, gold, copper, magnesium, silicon or the like. A single crystal plate or film of aluminum, gold, copper, magnesium, silicon alone, or a rare earth halide may also be used. The substrate itself may not be used.

(超音波振動子)
本発明に係る超音波振動子は、本発明の有機圧電材料を用いて形成した有機圧電膜を用いたことを特徴とする。当該超音波振動子は、超音波送信用振動子と超音波送信用振動子を具備する超音波医用画像診断装置用探触子(プローブ)に用いられる超音波受信用振動子とすることが好ましい。
(Ultrasonic transducer)
The ultrasonic transducer according to the present invention is characterized by using an organic piezoelectric film formed using the organic piezoelectric material of the present invention. The ultrasonic transducer is preferably an ultrasonic receiving transducer used in an ultrasonic medical diagnostic imaging device probe including an ultrasonic transmitting transducer and an ultrasonic transmitting transducer. .

なお、一般に、超音波振動子は膜状の圧電材料からなる層(又は膜)(「圧電膜」、「圧電体膜」、又は「圧電体層」ともいう。)を挟んで一対の電極を配設して構成され、複数の振動子を例えば1次元配列して超音波探触子が構成される。   In general, an ultrasonic vibrator has a pair of electrodes sandwiched between layers (or films) made of a film-like piezoelectric material (also referred to as “piezoelectric film”, “piezoelectric film”, or “piezoelectric layer”). An ultrasonic probe is configured by arranging a plurality of transducers, for example, one-dimensionally.

そして、複数の振動子が配列された長軸方向の所定数の振動子を口径として設定し、その口径に属する複数の振動子を駆動して被検体内の計測部位に超音波ビームを収束させて照射すると共に、その口径に属する複数の振動子により被検体から発する超音波の反射エコー等を受信して電気信号に変換する機能を有している。   Then, a predetermined number of transducers in the major axis direction in which a plurality of transducers are arranged is set as the aperture, and the plurality of transducers belonging to the aperture are driven to focus the ultrasonic beam on the measurement site in the subject. And has a function of receiving reflected echoes of ultrasonic waves emitted from the subject by a plurality of transducers belonging to the aperture and converting them into electrical signals.

以下、本発明に係る超音波受信用振動子と超音波送信用振動子それぞれについて詳細に説明する。   Hereinafter, each of the ultrasonic wave receiving transducer and the ultrasonic wave transmitting transducer according to the present invention will be described in detail.

〈超音波受信用振動子〉
本発明に係る超音波受信用振動子は、超音波医用画像診断装置用探触子に用いられる超音波受信用圧電材料を有する振動子であって、それを構成する圧電材料が、本発明の有機圧電材料を用いて形成した有機圧電膜を用いた態様であることが好ましい。
<Ultrasound receiving transducer>
An ultrasonic receiving vibrator according to the present invention is a vibrator having an ultrasonic receiving piezoelectric material used for a probe for an ultrasonic medical diagnostic imaging apparatus, and the piezoelectric material constituting the ultrasonic receiving vibrator is an element of the present invention. An embodiment using an organic piezoelectric film formed using an organic piezoelectric material is preferable.

なお、超音波受信用振動子に用いる有機圧電材料ないし有機圧電膜は、厚み共振周波数における比誘電率が10〜50であることが好ましい。比誘電率の調整は、当該有機圧電材料を構成する化合物が有する前記置換基R、CF基、CN基のような極性官能基の数量、組成、重合度等の調整、及び上記の分極処理によって行うことができる。 The organic piezoelectric material or the organic piezoelectric film used for the ultrasonic receiving vibrator preferably has a relative dielectric constant of 10 to 50 at the thickness resonance frequency. The relative dielectric constant is adjusted by adjusting the number, composition, degree of polymerization, etc. of the polar functional groups such as the substituent R, CF 2 group, and CN group of the compound constituting the organic piezoelectric material, and the polarization treatment described above. Can be done by.

なお、本発明の受信用振動子を構成する有機圧電体膜は、複数の高分子材料を積層させた構成とすることもできる。この場合、積層する高分子材料としては、上記の高分子材料の他に下記の比誘電率の比較的低い高分子材料を併用することができる。   The organic piezoelectric film constituting the receiving vibrator of the present invention can also be configured by laminating a plurality of polymer materials. In this case, as the polymer material to be laminated, the following polymer material having a relatively low relative dielectric constant can be used in addition to the above polymer material.

なお、下記の例示において、括弧内の数値は、高分子材料(樹脂)の比誘電率を示す。   In the following examples, the numerical values in parentheses indicate the relative dielectric constant of the polymer material (resin).

例えば、メタクリル酸メチル樹脂(3.0)、アクリルニトリル樹脂(4.0)、アセテート樹脂(3.4)、アニリン樹脂(3.5)、アニリンホルムアルデヒド樹脂(4.0)、アミノアルキル樹脂(4.0)、アルキッド樹脂(5.0)、ナイロン−6−6(3.4)、エチレン樹脂(2.2)、エポキシ樹脂(2.5)、塩化ビニル樹脂(3.3)、塩化ビニリデン樹脂(3.0)、尿素ホルムアルデヒド樹脂(7.0)、ポリアセタール樹脂(3.6)、ポリウレタン(5.0)、ポリエステル樹脂(2.8)、ポリエチレン(低圧)(2.3)、ポリエチレンテレフタレート(2.9)、ポリカーポネート樹脂(2.9)、メラミン樹脂(5.1)、メラミンホルムアルデヒド樹脂(8.0)、酢酸セルロース(3.2)、酢酸ビニル樹脂(2.7)、スチレン樹脂(2.3)、スチレンブタジェンゴム(3.0)、スチロール樹脂(2.4)、フッ化エチレン樹脂(2.0)等を用いることができる。   For example, methyl methacrylate resin (3.0), acrylonitrile resin (4.0), acetate resin (3.4), aniline resin (3.5), aniline formaldehyde resin (4.0), aminoalkyl resin ( 4.0), alkyd resin (5.0), nylon-6-6 (3.4), ethylene resin (2.2), epoxy resin (2.5), vinyl chloride resin (3.3), chloride Vinylidene resin (3.0), urea formaldehyde resin (7.0), polyacetal resin (3.6), polyurethane (5.0), polyester resin (2.8), polyethylene (low pressure) (2.3), Polyethylene terephthalate (2.9), polycarbonate resin (2.9), melamine resin (5.1), melamine formaldehyde resin (8.0), cellulose acetate (3.2), acetic acid Sulfonyl resin (2.7), styrene resins (2.3), styrene butadiene rubber (3.0), styrene resin (2.4), it can be used polytetrafluoroethylene (2.0) or the like.

なお、上記比誘電率の低い高分子材料は、圧電特性を調整するため、或いは有機圧電体膜の物理的強度を付与するため等の種々の目的に応じて適切なものを選択することが好ましい。   The polymer material having a low relative dielectric constant is preferably selected in accordance with various purposes such as adjusting the piezoelectric characteristics or imparting the physical strength of the organic piezoelectric film. .

〈超音波送信用振動子〉
本発明に係る超音波送信用振動子は、上記受信用圧電材料を有する振動子との関係で適切な比誘電率を有する圧電体材料により構成されることが好ましい。また、耐熱性・耐電圧性に優れた圧電材料を用いることが好ましい。
<Transmitter for ultrasonic transmission>
The ultrasonic transmission vibrator according to the present invention is preferably made of a piezoelectric material having an appropriate relative dielectric constant in relation to the vibrator having the receiving piezoelectric material. Moreover, it is preferable to use a piezoelectric material excellent in heat resistance and voltage resistance.

超音波送信用振動子構成用材料としては、公知の種々の有機圧電材料及び無機圧電材料を用いることができる。   Various known organic piezoelectric materials and inorganic piezoelectric materials can be used as the ultrasonic transmitting vibrator constituent material.

有機圧電材料としては、上記超音波受信用振動子構成用有機圧電材料と同様の高分子材料を用いることできる。   As the organic piezoelectric material, a polymer material similar to the above-described organic piezoelectric material for constituting an ultrasonic receiving vibrator can be used.

無機材料としては、水晶、ニオブ酸リチウム(LiNbO)、ニオブ酸タンタル酸カリウム[K(Ta,Nb)O]、チタン酸バリウム(BaTiO)、タンタル酸リチウム(LiTaO)、又はチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、チタン酸バリウムストロンチウム(BST)等を用いることができる。尚、PZTはPb(Zr1−nTi)O(0.47≦n≦1)が好ましい。 Inorganic materials include quartz, lithium niobate (LiNbO 3 ), potassium tantalate niobate [K (Ta, Nb) O 3 ], barium titanate (BaTiO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), or titanate Lead zirconate (PZT), strontium titanate (SrTiO 3 ), barium strontium titanate (BST), or the like can be used. PZT is preferably Pb (Zr 1-n Ti n ) O 3 (0.47 ≦ n ≦ 1).

〈電極〉
本発明に係る圧電(体)振動子は、圧電体膜(層)の両面上又は片面上に電極を形成し、その圧電体膜を分極処理することによって作製されるものである。有機圧電材料を使用した超音波受信用振動子を作製する際には、分極処理を行う際に使用した前記第1面の電極をそのまま使用してもよい。当該電極は、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、スズ(Sn)などを主体とした電極材料を用いて形成する。
<electrode>
The piezoelectric (body) vibrator according to the present invention is manufactured by forming electrodes on both surfaces or one surface of a piezoelectric film (layer) and polarizing the piezoelectric film. When producing an ultrasonic wave receiving vibrator using an organic piezoelectric material, the electrode on the first surface used for the polarization treatment may be used as it is. The electrode is formed using an electrode material mainly composed of gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), palladium (Pd), copper (Cu), nickel (Ni), tin (Sn), or the like. .

電極の形成に際しては、まず、チタン(Ti)やクロム(Cr)などの下地金属をスパッタ法により0.02〜1.0μmの厚さに形成した後、上記金属元素を主体とする金属及びそれらの合金からなる金属材料、さらには必要に応じ一部絶縁材料をスパッタ法、蒸着法その他の適当な方法で1〜10μmの厚さに形成する。これらの電極形成はスパッタ法以外でも微粉末の金属粉末と低融点ガラスを混合した導電ペーストをスクリーン印刷やディッピング法、溶射法で形成することもできる。   In forming the electrodes, first, a base metal such as titanium (Ti) or chromium (Cr) is formed to a thickness of 0.02 to 1.0 μm by sputtering, and then the metal mainly composed of the above metal elements and those A metal material made of the above alloy, and further, if necessary, a part of the insulating material is formed to a thickness of 1 to 10 μm by sputtering, vapor deposition or other suitable methods. In addition to sputtering, these electrodes can be formed by screen printing, dipping, or thermal spraying using a conductive paste in which fine metal powder and low-melting glass are mixed.

さらに、圧電体膜の両面に形成した電極間に、所定の電圧を供給し、圧電体膜を分極することで圧電素子が得られる。   Furthermore, a piezoelectric element is obtained by supplying a predetermined voltage between the electrodes formed on both surfaces of the piezoelectric film to polarize the piezoelectric film.

(超音波探触子)
本発明に係る超音波探触子は、超音波画像診断装置の主要構成部品であって、超音波を発生するとともに、超音波ビームを送受信する機能を有するものである。当該超音波探触子の内部の構成は、種々の態様を採り得るが、一般的構成としては、先端(被検体である生体に接する面)部分から「音響レンズ」、「音響整合層」、「超音波振動子(素子)」、「バッキング」という順に並置された態様の構成を採り得る。
(Ultrasonic probe)
The ultrasonic probe according to the present invention is a main component of an ultrasonic diagnostic imaging apparatus and has a function of generating ultrasonic waves and transmitting / receiving ultrasonic beams. The internal configuration of the ultrasonic probe may take various forms, but as a general configuration, from the tip (surface contacting the living body that is the subject), the “acoustic lens”, “acoustic matching layer”, A configuration of an aspect in which “ultrasonic transducer (element)” and “backing” are juxtaposed in this order may be employed.

本発明に係る超音波探触子は、超音波送信用振動子と超音波受信用振動子を具備する超音波医用画像診断装置用探触子(プローブ)であり、受信用振動子として、本発明に係る上記超音波受信用振動子を用いることを特徴とする。   An ultrasonic probe according to the present invention is a probe for an ultrasonic medical image diagnostic apparatus including an ultrasonic transmission transducer and an ultrasonic reception transducer. The ultrasonic receiving transducer according to the invention is used.

本発明においては、超音波の送受信の両方をひとつの振動子で担ってもよいが、より好ましくは、送信用と受信用で振動子は分けて探触子内に構成される。   In the present invention, both transmission and reception of ultrasonic waves may be performed by a single transducer, but more preferably, the transducers are configured separately for transmission and reception in the probe.

送信用振動子を構成する圧電材料としては、従来公知のセラミックス無機圧電材料でも、有機圧電材料でもよい。   The piezoelectric material constituting the transmitting vibrator may be a conventionally known ceramic inorganic piezoelectric material or an organic piezoelectric material.

本発明に係る超音波探触子においては、送信用振動子の上もしくは並列に本発明の超音波受信用振動子を配置することができる。   In the ultrasonic probe according to the present invention, the ultrasonic receiving transducer of the present invention can be arranged on or in parallel with the transmitting transducer.

より好ましい実施形態としては、超音波送信用振動子の上に本発明の超音波受信用振動子を積層する構造が良く、その際には、本発明の超音波受信用振動子は他の高分子材料(支持体として上記の比誘電率が比較的低い高分子(樹脂)フィルム、例えば、ポリエステルフィルム)の上に添合した形で送信用振動子の上に積層してもよい。その際の受信用振動子と他の高分子材料と合わせた膜厚は、探触子の設計上好ましい受信周波数帯域に合わせることが好ましい。実用的な超音波医用画像診断装置および生体情報収集に現実的な周波数帯から鑑みると、その膜厚は、40〜150μmであることが好ましい。   As a more preferred embodiment, the structure for laminating the ultrasonic receiving transducer of the present invention on the ultrasonic transmitting transducer is good, and in this case, the ultrasonic receiving transducer of the present invention is another high-frequency transducer. You may laminate | stack on the vibrator | oscillator for transmission in the form joined together on the molecular material (The polymer (resin) film, for example, polyester film) whose relative dielectric constant is comparatively low as a support body. In this case, it is preferable that the film thickness of the receiving vibrator and the other polymer material be matched to a preferable receiving frequency band in terms of probe design. Considering a practical ultrasonic medical diagnostic imaging apparatus and biological information collection from a practical frequency band, the film thickness is preferably 40 to 150 μm.

なお、当該探触子には、バッキング層、音響整合層、音響レンズなどを設けても良い。また、多数の圧電材料を有する振動子を2次元に並べた探触子とすることもできる。複数の2次元配列した探触子を順次走査して、画像化するスキャナーとして構成させることもできる。   The probe may be provided with a backing layer, an acoustic matching layer, an acoustic lens, and the like. Also, a probe in which vibrators having a large number of piezoelectric materials are two-dimensionally arranged can be used. A plurality of two-dimensionally arranged probes can be sequentially scanned to form a scanner.

(音響レンズ)
本発明に係る音響レンズは、屈折を利用して超音波ビームを集束し分解能を向上するために配置されている。本発明にいては、当該音響レンズの被検体表面に近い領域に、励起光を照射することにより発光する物質すなわち発光物質が添加されていることを特徴とする。
(Acoustic lens)
The acoustic lens according to the present invention is arranged to focus an ultrasonic beam using refraction and improve resolution. The present invention is characterized in that a substance that emits light when irradiated with excitation light, that is, a luminescent substance is added to a region near the subject surface of the acoustic lens.

当該音響レンズは、超音波を収束するとともに、生体とよく密着して生体の音響インピーダンス(密度×音速;(1.4〜1.6)×10kg/m・sec)と整合させ、超音波の反射を少なくしうること、レンズ自体の超音波減衰量が小さいことが必要条件とされている。 The acoustic lens converges the ultrasonic wave and is in close contact with the living body to match the acoustic impedance of the living body (density × sound speed; (1.4 to 1.6) × 10 6 kg / m 2 · sec), It is a necessary condition that the reflection of ultrasonic waves can be reduced and that the ultrasonic attenuation amount of the lens itself is small.

すなわち、超音波ビームを集束するため人体と接触する部分に、従来ゴム等の高分子材料をべースにして作られた音響レンズが設けられている。ここに用いられるレンズ材料としては、その音速が人体のそれより十分小さくて、減衰が少なく、又、音響インピーダンスが人体の皮膚の値に近いものが望まれる。レンズ材が、音速が人体のそれより十分小さければ、レンズ形状を凸状となすことができ、診断を行う際に滑りが良くなり、安全に行えるし、また、減衰が少なくなれば、感度良く超音波の送受信が行え、さらに、音響インピーダンスが人体の皮膚の値に近いものであれば、反射が小さくなり、換言すれば、透過率が大きくなるので、同様に超音波の送受信感度が良くなるからである。   That is, an acoustic lens conventionally made of a polymer material such as rubber is provided at a portion that comes into contact with the human body to focus the ultrasonic beam. As the lens material used here, it is desirable that the sound velocity is sufficiently smaller than that of the human body, the attenuation is small, and the acoustic impedance is close to the value of the human skin. If the lens material has a sound velocity sufficiently smaller than that of the human body, the lens shape can be made convex, and slipping can be performed safely when making a diagnosis, and if the attenuation is reduced, sensitivity is improved. If the ultrasonic impedance can be transmitted and received and the acoustic impedance is close to the value of the skin of the human body, the reflection will be small, in other words, the transmittance will be large. Because.

本発明において、音響レンズを構成する素材としては、従来公知のシリコンゴム、フッ素シリコンゴム、ポリウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム等のホモポリマー、エチレンとプロピレンとを共重合させてなるエチレン−プロピレン共重合体ゴム等の共重合体ゴム等を用いることができる。これらのうち、シリコン系ゴムを用いることが好ましい。   In the present invention, the material constituting the acoustic lens includes conventionally known homopolymers such as silicon rubber, fluorine silicon rubber, polyurethane rubber, epichlorohydrin rubber, and ethylene-propylene copolymer rubber obtained by copolymerizing ethylene and propylene. Copolymer rubber etc. can be used. Of these, it is preferable to use silicon rubber.

本発明に使用されるシリコン系ゴムとしては、シリコンゴム、フッ素シリコンゴム等が挙げられる。就中、レンズ材の特性上、シリコンゴムを使用することが好ましい。シリコンゴムとは、Si−O結合からなる分子骨格を有し、そのSi原子に複数の有機基が主結合したオルガノポリシロキサンをいい、通常は、その主成分はメチルポリシロキサンで、全体の有機基のうち90%以上はメチル基である。メチル基に代えて水素原子、フェニル基、ビニル基、アリル基等を導入したものも使用することができる。当該シリコンゴムは、例えば、高重合度のオルガノポリシロキサンに過酸化ベンゾイルなどの硬化剤(加硫剤)を混練し、加熱加硫し硬化させることにより得ることができる。必要に応じてシリカ、ナイロン粉末等の有機又は無機充填剤、硫黄、酸化亜鉛等の加硫助剤等を添加してもよい。   Examples of the silicon rubber used in the present invention include silicon rubber and fluorine silicon rubber. In particular, it is preferable to use silicon rubber because of the characteristics of the lens material. Silicon rubber is an organopolysiloxane having a molecular skeleton composed of Si—O bonds, and having a plurality of organic groups bonded to Si atoms. Usually, the main component is methylpolysiloxane, and the entire organic structure is organic. 90% or more of the groups are methyl groups. A material in which a hydrogen atom, a phenyl group, a vinyl group, an allyl group or the like is introduced instead of the methyl group can also be used. The silicone rubber can be obtained, for example, by kneading a curing agent (vulcanizing agent) such as benzoyl peroxide in an organopolysiloxane having a high polymerization degree, followed by heat vulcanization and curing. If necessary, organic or inorganic fillers such as silica and nylon powder, and vulcanization aids such as sulfur and zinc oxide may be added.

本発明に使用されるブタジエン系ゴムとしては、ブタジエン単独またはブタジエンを主体としこれに少量のスチロールまたはアクリロニトリルが共重合した共重合ゴム等が挙げられる。就中、レンズ材の特性上、ブタジエンゴムを使用することが好ましい。ブタジエンゴムとは、共役二重結合を有するブタジエンの重合により得られる合成ゴムをいう。ブタジエンゴムは、共役二重結合を有するブタジエン単独が1,4又は1.2重合することにより得ることができる。ブタジエンゴムは、硫黄等により加硫させたものが使用できる。   Examples of the butadiene rubber used in the present invention include butadiene alone or a copolymer rubber mainly composed of butadiene and copolymerized with a small amount of styrene or acrylonitrile. In particular, it is preferable to use butadiene rubber because of the characteristics of the lens material. The butadiene rubber refers to a synthetic rubber obtained by polymerization of butadiene having a conjugated double bond. Butadiene rubber can be obtained by 1,4 or 1.2 polymerization of butadiene alone having a conjugated double bond. A butadiene rubber vulcanized with sulfur or the like can be used.

本発明に係る音響レンズにおいては、シリコン系ゴムとブタジエン系ゴムとを混合し加硫硬化させることにより得ることができる。例えば、シリコンゴムとブタジエンゴムとを適宜割合で混練ロールで混合し、過酸化ベンゾイルなどの加硫剤を添加し、加熱加硫し架橋(硬化)させることにより得ることができる。その際に、加硫助剤として、酸化亜鉛を添加することが好ましい。酸化亜鉛は、レンズ特性を落とさずに、加硫促進を促し、加硫時間を短縮できる。他に、着色剤や音響レンズの特性を損なわない範囲内で他の添加剤を添加してもよい。シリコン系ゴムとブタジエン系ゴムとの混合割合は、その音響インピーダンスが人体に近似しているとともに、その音速が人体より小さく、減衰が少ないものを得るには、通常、1:1が好ましいが、当該混合割合は適宜変更可能である。   The acoustic lens according to the present invention can be obtained by mixing silicon rubber and butadiene rubber and curing them. For example, it can be obtained by mixing silicon rubber and butadiene rubber with a kneading roll at an appropriate ratio, adding a vulcanizing agent such as benzoyl peroxide, and heat vulcanizing and crosslinking (curing). At that time, it is preferable to add zinc oxide as a vulcanization aid. Zinc oxide can accelerate vulcanization and shorten the vulcanization time without deteriorating lens characteristics. In addition, other additives may be added as long as the characteristics of the colorant and the acoustic lens are not impaired. The mixing ratio of the silicone rubber and the butadiene rubber is preferably 1: 1 in order to obtain a material whose acoustic impedance is close to that of the human body and whose sound speed is smaller than that of the human body and less attenuated. The mixing ratio can be changed as appropriate.

なお、本発明においては、上記シリコン系ゴム等のゴム素材をベース(主成分)として、音速調整、密度調整等の目的に応じ、シリカ、アルミナ、酸化チタンなどの無機充填剤や、ナイロンなどの有機樹脂等を配合することもできる。   In the present invention, an inorganic filler such as silica, alumina, titanium oxide, nylon, etc., depending on the purpose of adjusting the speed of sound, adjusting the density, etc., based on the rubber material such as silicon rubber (main component). An organic resin or the like can also be blended.

(バッキング層)
本発明においては、超音波振動子の背面に配置し、後方への超音波の伝搬を抑制することを目的としてバッキング層を備えることも好ましい。これにより、パルス幅を短くすることができる。
(Backing layer)
In the present invention, it is also preferable that a backing layer is provided on the back surface of the ultrasonic transducer for the purpose of suppressing propagation of ultrasonic waves to the rear. Thereby, the pulse width can be shortened.

(音響整合層)
音響整合層(「λ/4層」ともいう。)は、振動子と生体間の音響インピーダンス差を少なくし、超音波を効率よく送受信するために多層配置される。
(Acoustic matching layer)
The acoustic matching layer (also referred to as “λ / 4 layer”) is arranged in multiple layers in order to reduce the difference in acoustic impedance between the transducer and the living body and efficiently transmit and receive ultrasonic waves.

(超音波医用画像診断装置)
本発明に係る上記超音波探触子は、種々の態様の超音波診断装置に用いることができる。図1に、本発明の実施形態の超音波医用画像診断装置の主要部の構成の概念図を示す。
(Ultrasonic medical diagnostic imaging equipment)
The ultrasonic probe according to the present invention can be used for various types of ultrasonic diagnostic apparatuses. FIG. 1 is a conceptual diagram showing the configuration of the main part of an ultrasonic medical image diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.

この超音波医用画像診断装置は、患者などの被検体に対して超音波を送信し、被検体で反射した超音波をエコー信号として受信する圧電体振動子が配列されている超音波探触子(プローブ)を備えている。また当該超音波探触子に電気信号を供給して超音波を発生させるとともに、当該超音波探触子の各圧電体振動子が受信したエコー信号を受信する送受信回路と、送受信回路の送受信制御を行う送受信制御回路を備えている。   This ultrasonic medical diagnostic imaging apparatus transmits an ultrasonic wave to a subject such as a patient, and an ultrasonic probe in which piezoelectric vibrators that receive ultrasonic waves reflected by the subject as echo signals are arranged. (Probe). In addition, an electric signal is supplied to the ultrasonic probe to generate an ultrasonic wave, and a transmission / reception circuit that receives an echo signal received by each piezoelectric vibrator of the ultrasonic probe, and transmission / reception control of the transmission / reception circuit A transmission / reception control circuit is provided.

更に、送受信回路が受信したエコー信号を被検体の超音波画像データに変換する画像データ変換回路を備えている。また当該画像データ変換回路によって変換された超音波画像データでモニタを制御して表示する表示制御回路と、超音波医用画像診断装置全体の制御を行う制御回路を備えている。   Furthermore, an image data conversion circuit that converts echo signals received by the transmission / reception circuit into ultrasonic image data of the subject is provided. Further, a display control circuit for controlling and displaying the monitor with the ultrasonic image data converted by the image data conversion circuit and a control circuit for controlling the entire ultrasonic medical image diagnostic apparatus are provided.

制御回路には、送受信制御回路、画像データ変換回路、表示制御回路が接続されており、制御回路はこれら各部の動作を制御している。そして、超音波探触子の各圧電体振動子に電気信号を印加して被検体に対して超音波を送信し、被検体内部で音響インピーダンスの不整合によって生じる反射波を超音波探触子で受信する。   A transmission / reception control circuit, an image data conversion circuit, and a display control circuit are connected to the control circuit, and the control circuit controls operations of these units. Then, an electrical signal is applied to each piezoelectric vibrator of the ultrasonic probe to transmit an ultrasonic wave to the subject, and the reflected wave caused by acoustic impedance mismatch inside the subject is detected by the ultrasonic probe. Receive at.

なお、上記送受信回路が「電気信号を発生する手段」に相当し、画像データ変換回路が「画像処理手段」に相当する。   The transmission / reception circuit corresponds to “means for generating an electrical signal”, and the image data conversion circuit corresponds to “image processing means”.

上記のような超音波診断装置によれば、本発明の圧電特性及び耐熱性に優れかつ高周波・広帯域に適した超音波受信用振動子の特徴を生かして、従来技術と比較して画質とその再現・安定性が向上した超音波像を得ることができる。   According to the ultrasonic diagnostic apparatus as described above, by utilizing the characteristics of the ultrasonic receiving vibrator excellent in piezoelectric characteristics and heat resistance of the present invention and suitable for high frequency and wide band, the image quality and its An ultrasonic image with improved reproduction and stability can be obtained.

以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated, this invention is not limited to these.

(実施例1):末端にアミノ基を有するポリウレアの合成(1)
ジアミン0.085モル、炭酸アンモニウム0.085モル及びトリフェニルホスフィン0.175モルをピリジン500mlに加え攪拌した。反応溶液を70℃に昇温し、ヘキサクロロエタン0.175モルを添加後、70℃のまま24時間攪拌を行った。反応溶液を、メタノール−アセトン1:1の混合溶媒に添加し、析出物をろ取した。析出物を水、メタノールで順次洗浄し、減圧乾燥を行うことにより、末端にアミノ基を有するポリウレアを得た。
(Example 1): Synthesis of polyurea having an amino group at the terminal (1)
0.085 mol of diamine, 0.085 mol of ammonium carbonate and 0.175 mol of triphenylphosphine were added to 500 ml of pyridine and stirred. The reaction solution was heated to 70 ° C., 0.175 mol of hexachloroethane was added, and the mixture was stirred at 70 ° C. for 24 hours. The reaction solution was added to a mixed solvent of methanol-acetone 1: 1, and the precipitate was collected by filtration. The precipitate was washed successively with water and methanol and dried under reduced pressure to obtain polyurea having an amino group at the terminal.

得られたポリウレアと使用したジアミンを下記に示す。   The polyurea obtained and the diamine used are shown below.

〈PU−2〉
重量平均分子量13,00分子量分布1.8
4,6−diamino−3,4,5,6−tetrahydro−2H−cyclopenta[d]thiazol−2−one
〈PU−3〉
重量平均分子量10,000、分子量分布2.1
5,6−difluoro−2,3−dihydro−1H−indene−1,3−diamine
〈PU−4〉
重量平均分子量8,000、分子量分布1.5
6,7−diamino−5,6,7,8−tetrahydronaphthalene−2,3−dicarbonitrile
本実施例において、重量平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)は下記の要領で、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により算出した。測定条件は以下の通りである。
<PU-2>
Weight average molecular weight 13,000 Molecular weight distribution 1.8
4,6-diamino-3,4,5,6-tetrahydro-2H-cyclopenta [d] thiazol-2-one
<PU-3>
Weight average molecular weight 10,000, molecular weight distribution 2.1
5,6-difluoro-2,3-dihydro-1H-indene-1,3-diamin
<PU-4>
Weight average molecular weight 8,000, molecular weight distribution 1.5
6,7-diamino-5,6,7,8-tetrahydronaphthalene-2,3-dicarbonitile
In this example, the weight average molecular weight (Mn) and the molecular weight distribution (Mw / Mn) were calculated by gel permeation chromatography (GPC) in the following manner. The measurement conditions are as follows.

溶媒 :30mMLiBr in N−メチルピロリドン
装置 :HLC−8220GPC(東ソー(株)製)
カラム :TSKgel SuperAWM−H×2本(東ソー(株)製)
カラム温度:40℃
試料濃度 :1.0g/L
注入量 :40μl
流量 :0.5ml/min
校正曲線 :標準ポリスチレン:PS−1(Polymer Laboratories社製)Mw=580〜2,560,000までの9サンプルによる校正曲線を使用した。
Solvent: 30 mM LiBr in N-methylpyrrolidone Device: HLC-8220GPC (manufactured by Tosoh Corporation)
Column: TSKgel SuperAWM-H x 2 (manufactured by Tosoh Corporation)
Column temperature: 40 ° C
Sample concentration: 1.0 g / L
Injection volume: 40 μl
Flow rate: 0.5 ml / min
Calibration curve: Standard polystyrene: PS-1 (manufactured by Polymer Laboratories) Mw = 580 to 2,560,000 calibration curves with 9 samples were used.

(実施例2):末端にアミノ基を有するポリウレアの合成(2)
窒素雰囲気下、ジイソシアネートを10倍量のNMPに溶解し、0℃に冷却した。ジイソシアネートの2倍モルのジアミンを10倍量のNMPに溶解し、反応溶液に添加した。0℃で1時間攪拌した後、反応溶液を室温まで戻し、更に3時間攪拌を行った。反応溶液を酢酸エチル−ヘプタンに滴下し、上澄みをデカントで取り除いた。残渣を酢酸エチルで洗浄することにより、末端にアミノ基を有するポリウレアを得た。得られたポリウレアと使用した原料を下記に示す。
(Example 2): Synthesis of polyurea having an amino group at the terminal (2)
Under a nitrogen atmosphere, diisocyanate was dissolved in 10 times the amount of NMP and cooled to 0 ° C. A diamine twice the mole of diisocyanate was dissolved in 10 times the amount of NMP and added to the reaction solution. After stirring at 0 ° C. for 1 hour, the reaction solution was returned to room temperature and further stirred for 3 hours. The reaction solution was added dropwise to ethyl acetate-heptane, and the supernatant was removed by decantation. The residue was washed with ethyl acetate to obtain a polyurea having an amino group at the terminal. The obtained polyurea and the raw materials used are shown below.

〈PU−6〉
重量平均分子量6,000、分子量分布2.0
1,3−di(thiophen−2−yl)−4,5,6,7−tetrahydrobenzo[c]thiophene−5,6−diamine
1,3−di(thiophen−2−yl)−4,5,6,7−tetrahydrobenzo[c]thiophene−5,6−diisocyanate
〈PU−11〉
重量平均分子量5,000、分子量分布2.2
1,2,3,4−tetrahydropentalene−1,3−diamine
1,2,3,4−tetrahydropentalene−1,3−diisothiocyanate
〈PU−12〉
重量平均分子量6,000、分子量分布1.6
4,6−diamino−3,4,5,6−tetrahydro−2H−cyclopenta[d]thiazol−2−one
4,6−diisothiocyanate−3,4,5,6−tetrahydro−2H−cyclopenta[d]thiazol−2−one
〈PU−18〉
重量平均分子量8,000、分子量分布1.8
1,1,3,3−tetrafluorooctahydro−1H−isochromene−5,7−diamine
1,1,3,3−tetrafluorooctahydro−1H−isochromene−5,7−diisothiocyanate
(実施例3):末端にイソチオシアネート基を有するポリウレアの合成
窒素雰囲気下、ジアミンを10倍量のNMPに溶解し、0℃に冷却した。ジアミンの2倍モルのジイソチオシアネートを10倍量のNMPに溶解し、反応溶液に添加した。0℃で1時間攪拌した後、反応溶液を室温まで戻し、更に3時間攪拌を行った。反応溶液を酢酸エチル−ヘプタンに滴下し、上澄みをデカントで取り除いた。残渣を酢酸エチルで洗浄することにより、末端にイソシアネート基を有するポリウレアを得た。得られたポリウレアと使用した原料を下記に示す。
<PU-6>
Weight average molecular weight 6,000, molecular weight distribution 2.0
1,3-di (thiophen-2-yl) -4,5,6,7-tetrahydrobenzo [c] thiophene-5,6-diamine
1,3-di (thiophen-2-yl) -4,5,6,7-tetrahydrobenzo [c] thiophene-5,6-diisocynate
<PU-11>
Weight average molecular weight 5,000, molecular weight distribution 2.2
1,2,3,4-tetrahydropentalene-1,3-diamine
1,2,3,4-tetrahydropentalene-1,3-diisothiocynate
<PU-12>
Weight average molecular weight 6,000, molecular weight distribution 1.6
4,6-diamino-3,4,5,6-tetrahydro-2H-cyclopenta [d] thiazol-2-one
4,6-diisothiocynate-3,4,5,6-tetrahydro-2H-cyclopenta [d] thiazol-2-one
<PU-18>
Weight average molecular weight 8,000, molecular weight distribution 1.8
1,1,3,3-tetrafluorooctahydro-1H-isochromene-5,7-diamin
1,1,3,3-tetrafluorooctahydro-1H-isochromene-5,7-disisothiocynate
(Example 3): Synthesis of polyurea having an isothiocyanate group at the terminal In a nitrogen atmosphere, diamine was dissolved in 10 times the amount of NMP and cooled to 0 ° C. 2 times mole diisothiocyanate of diamine was dissolved in 10 times amount of NMP and added to the reaction solution. After stirring at 0 ° C. for 1 hour, the reaction solution was returned to room temperature and further stirred for 3 hours. The reaction solution was added dropwise to ethyl acetate-heptane, and the supernatant was removed by decantation. The residue was washed with ethyl acetate to obtain polyurea having an isocyanate group at the terminal. The obtained polyurea and the raw materials used are shown below.

〈PU−13〉
重量平均分子量7,000、分子量分布2.4
5,6−difluoro−2,3−dihydro−1H−indene−1,3−diamine
5,6−difluoro−2,3−dihydro−1H−indene−1,3−diisothiocyanate
(実施例4):末端にヒドロキシ基を有するポリウレアの合成
窒素雰囲気下、ジアミンを10倍量のNMPに溶解し、0℃に冷却した。ジアミンの2倍モルのジイソチオシアネートを10倍量のNMPに溶解し、反応溶液に添加した。0℃で1時間攪拌した後、反応溶液を室温まで戻し、更に3時間攪拌を行った。反応溶液を酢酸エチル−ヘプタンに滴下し、上澄みをデカントで取り除いた。残渣を酢酸エチルで洗浄することにより、末端にイソチオシアネート基を有するポリチオウレアを得た。さらに、窒素雰囲気下、該ポリチオウレアを10倍量のNMPに溶解し、0℃に冷却した。ジイソチオシアネートの2倍モルのジオールを10倍量のNMPに溶解し、反応溶液に添加した。0℃で1時間攪拌した後、反応溶液を室温まで戻し、更に3時間攪拌を行った。反応溶液を酢酸エチル−ヘプタンに滴下し、上澄みをデカントで取り除いた。残渣を酢酸エチルで洗浄することにより、末端にヒドロキシ基を有するポリチオウレアを得た。得られたポリチオウレアと使用した原料を下記に示す。
<PU-13>
Weight average molecular weight 7,000, molecular weight distribution 2.4
5,6-difluoro-2,3-dihydro-1H-indene-1,3-diamin
5,6-difluoro-2,3-dihydro-1H-indene-1,3-diisothiocynate
(Example 4): Synthesis of polyurea having a hydroxyl group at the terminal In a nitrogen atmosphere, diamine was dissolved in 10 times the amount of NMP and cooled to 0 ° C. 2 times mole diisothiocyanate of diamine was dissolved in 10 times amount of NMP and added to the reaction solution. After stirring at 0 ° C. for 1 hour, the reaction solution was returned to room temperature and further stirred for 3 hours. The reaction solution was added dropwise to ethyl acetate-heptane, and the supernatant was removed by decantation. The residue was washed with ethyl acetate to obtain polythiourea having an isothiocyanate group at the terminal. Further, in a nitrogen atmosphere, the polythiourea was dissolved in 10 times the amount of NMP and cooled to 0 ° C. Diol of 2 times the mole of diisothiocyanate was dissolved in 10 times the amount of NMP and added to the reaction solution. After stirring at 0 ° C. for 1 hour, the reaction solution was returned to room temperature and further stirred for 3 hours. The reaction solution was added dropwise to ethyl acetate-heptane, and the supernatant was removed by decantation. The residue was washed with ethyl acetate to obtain polythiourea having a hydroxy group at the terminal. The obtained polythiourea and raw materials used are shown below.

〈PU−14〉
重量平均分子量17,000、分子量分布2.4
5,6−difluoro−2,3−dihydro−1H−indene−1,3−diamine
5,6−difluoro−2,3−dihydro−1H−indene−1,3−diisothiocyanate
(実施例5):樹脂組成物膜の作製(1)
窒素雰囲気下、ポリウレアまたはポリチオウレアをNMPに溶解し、反応液を0℃に冷却した。ポリウレアの重量平均分子量に対して当モルのマクロモノマーをNMPに溶解し、反応液に添加した。添加後、0℃で1時間攪拌した後、内温を徐々に70℃まで昇温し、更に3時間攪拌を行った。得られた反応液をメタノールに滴下し、上澄みをデカンで除去し、真空乾燥させることにより、樹脂組成物−1〜9を得た。重量平均分子量及び分子量分布は、GPCの測定を上記と同様に行い、ポリスチレン換算で求めた。
<PU-14>
Weight average molecular weight 17,000, molecular weight distribution 2.4
5,6-difluoro-2,3-dihydro-1H-indene-1,3-diamin
5,6-difluoro-2,3-dihydro-1H-indene-1,3-diisothiocynate
Example 5: Production of resin composition film (1)
Under a nitrogen atmosphere, polyurea or polythiourea was dissolved in NMP, and the reaction solution was cooled to 0 ° C. An equimolar amount of macromonomer relative to the weight average molecular weight of polyurea was dissolved in NMP and added to the reaction solution. After the addition, the mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour, and then the internal temperature was gradually raised to 70 ° C. and further stirred for 3 hours. The obtained reaction liquid was added dropwise to methanol, and the supernatant was removed with decane, followed by vacuum drying, to obtain resin compositions-1 to 9. The weight average molecular weight and molecular weight distribution were determined in terms of polystyrene by measuring GPC as described above.

これらの得られた樹脂組成物を、あらかじめ表面にアルミ蒸着済みの25μmのポリイミドフィルムに、1%の重合度500のポリビニルアルコールのメタノール溶液を乾燥膜圧が0.1μmに成るように塗布乾燥を行った基盤上に、乾燥膜圧が7μmになるように塗布乾燥を行った。次に、このようにして樹脂組成物の膜が形成された基板の表面にアルミ電極を蒸着で取り付けたあとで、高圧電源装置HARB−20R60(松定プレシジョン(株)製)を用いて、100MV/mの電場を印加した状態で、200℃まで5℃/minの割合で上昇し、200℃で15分間保持したあとで電圧は印加したままで室温まで徐冷し、ポーリング処理を施し樹脂組成物膜−1〜9を作製した。なお、当該樹脂組成物膜は電極を具備しているので超音波振動子と使用可能のものである。以下同様。   These obtained resin compositions were applied and dried on a 25 μm polyimide film that had been pre-deposited on the surface with a 1% methanol solution of polyvinyl alcohol having a polymerization degree of 500 so that the dry film pressure would be 0.1 μm. The applied substrate was applied and dried so that the dry film pressure was 7 μm. Next, after an aluminum electrode is attached by vapor deposition to the surface of the substrate on which the film of the resin composition is thus formed, 100MV is used by using a high voltage power supply device HARB-20R60 (manufactured by Matsusada Precision Co., Ltd.). In a state where an electric field of / m is applied, the temperature rises to 200 ° C. at a rate of 5 ° C./min. After holding at 200 ° C. for 15 minutes, the voltage is applied and then gradually cooled to room temperature and subjected to poling treatment to obtain a resin composition Material films-1 to 9 were produced. In addition, since the said resin composition film | membrane is equipped with the electrode, it can be used with an ultrasonic transducer | vibrator. The same applies hereinafter.

(比較例1):比較樹脂組成物膜−1の作製
実施例4の樹脂組成物膜−5で使用したマクロモノマーと同じ原料である、9H−フルオレン−2,7−ジイソシアネート及び2−(2−アミノエトキシ)エタノールを1:2のモル比で使用し、以下の操作を行った。
(Comparative Example 1): Preparation of Comparative Resin Composition Film-1 9H-fluorene-2,7-diisocyanate and 2- (2), which are the same raw materials as the macromonomer used in Resin Composition Film-5 of Example 4 -Aminoethoxy) ethanol was used at a molar ratio of 1: 2 and the following operation was performed.

窒素雰囲気下、ポリウレア(PU−1)をNMPに溶解し、反応液を0℃に冷却した。PU−1の重量平均分子量に対して当モルの9H−フルオレン−2,7−ジイソシアネート、2倍モルの2−(2−アミノエトキシ)エタノールを夫々NMPに溶解し、反応液へ同時に添加した。添加後、0℃で1時間攪拌した後、内温を徐々に70℃まで昇温し、更に3時間攪拌を行った。NMPに不溶な成分をろ過で除いた後、反応液をメタノールに滴下し、上澄みをデカンで除去した。残渣を真空乾燥させることにより、比較樹脂組成物−1を得た。重量平均分子量及び分子量分布は、GPCの測定を上記と同様に行い、ポリスチレン換算で求めた。   Under a nitrogen atmosphere, polyurea (PU-1) was dissolved in NMP, and the reaction solution was cooled to 0 ° C. An equimolar amount of 9H-fluorene-2,7-diisocyanate and 2-fold mol of 2- (2-aminoethoxy) ethanol with respect to the weight average molecular weight of PU-1 were each dissolved in NMP and added simultaneously to the reaction solution. After the addition, the mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour, and then the internal temperature was gradually raised to 70 ° C. and further stirred for 3 hours. After removing components insoluble in NMP by filtration, the reaction solution was added dropwise to methanol, and the supernatant was removed with decane. The residue was vacuum dried to obtain Comparative Resin Composition-1. The weight average molecular weight and molecular weight distribution were determined in terms of polystyrene by measuring GPC as described above.

得られた樹脂組成物を、あらかじめ表面にアルミ蒸着済みの25μmのポリイミドフィルムに、1%の重合度500のポリビニルアルコールのメタノール溶液を乾燥膜圧が0.1μmに成るように塗布乾燥を行った基盤上に、乾燥膜圧が7μmになるように塗布乾燥を行った。次に、このようにして樹脂組成物の膜が形成された基板の表面にアルミ電極を蒸着で取り付けたあとで、高圧電源装置HARB−20R60(松定プレシジョン(株)製)を用いて、100MV/mの電場を印加した状態で、200℃まで5℃/minの割合で上昇し、200℃で15分間保持したあとで電圧は印加したままで室温まで徐冷し、ポーリング処理を施し比較樹脂組成物膜−1を作製した。   The obtained resin composition was applied and dried on a 25 μm polyimide film that had been vapor-deposited on the surface in advance with a 1% methanol solution of polyvinyl alcohol having a polymerization degree of 500 so that the dry film pressure was 0.1 μm. Coating and drying were performed on the substrate so that the dry film pressure was 7 μm. Next, after an aluminum electrode is attached by vapor deposition to the surface of the substrate on which the film of the resin composition is thus formed, 100MV is used by using a high voltage power supply device HARB-20R60 (manufactured by Matsusada Precision Co., Ltd.). In a state where an electric field of / m is applied, the temperature is increased to 200 ° C. at a rate of 5 ° C./min. After holding at 200 ° C. for 15 minutes, the voltage is applied and then gradually cooled to room temperature, and subjected to a poling treatment for comparison resin Composition film-1 was produced.

(比較例2):比較樹脂組成物膜−2の作製
マクロモノマーとして、分子量2,000のポリエチレングリコール(PEG2,000)を使用し、実施例4と同様の操作で比較樹脂組成膜−2を作製した。
(Comparative Example 2): Preparation of Comparative Resin Composition Film-2 Comparative Polymer Composition Film-2 was prepared in the same manner as in Example 4 using polyethylene glycol (PEG 2,000) having a molecular weight of 2,000 as a macromonomer. Produced.

(比較例3):比較樹脂組成物膜−3の作製
窒素雰囲気下、二塩化テレフタロイルをNMPに溶解させ、反応液を0℃に冷却した。二塩化テレフタロイルと当モルの3,5−ジアミノ安息香酸を溶解したNMPを加え、反応液を室温まで戻して1時間攪拌した。更に同量の二塩化テレフタロイルをNMPに溶解して添加し、15分間攪拌を行うことにより、末端基が酸ハライドを有するポリアミド(A)のNMP溶液を得た。
(Comparative Example 3): Preparation of Comparative Resin Composition Film-3 Under a nitrogen atmosphere, terephthaloyl dichloride was dissolved in NMP, and the reaction solution was cooled to 0 ° C. NMP in which terephthaloyl dichloride and an equimolar amount of 3,5-diaminobenzoic acid were dissolved was added, and the reaction solution was returned to room temperature and stirred for 1 hour. Furthermore, the same amount of terephthaloyl dichloride dissolved in NMP was added and stirred for 15 minutes to obtain an NMP solution of polyamide (A) having an acid halide at the end group.

ポリアミド(A)のNMP溶液を0℃に冷却し、NMPに溶解したマクロモノマー(M−38)を添加した。添加後、0℃で1時間攪拌した後、内温を徐々に70℃まで昇温し、更に3時間攪拌を行った。得られた反応液をメタノールに滴下し、上澄みをデカンで除去し、真空乾燥させることにより、比較樹脂組成物−3を得た。   The NMP solution of polyamide (A) was cooled to 0 ° C., and the macromonomer (M-38) dissolved in NMP was added. After the addition, the mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour, and then the internal temperature was gradually raised to 70 ° C. and further stirred for 3 hours. The obtained reaction liquid was dropped into methanol, the supernatant was removed with decane, and vacuum-dried to obtain comparative resin composition-3.

得られた樹脂組成物を、あらかじめ表面にアルミ蒸着済みの25μmのポリイミドフィルムに、1%の重合度500のポリビニルアルコールのメタノール溶液を乾燥膜圧が0.1μmに成るように塗布乾燥を行った基盤上に、乾燥膜圧が7μmになるように塗布乾燥を行った。次に、このようにして樹脂組成物の膜が形成された基板の表面にアルミ電極を蒸着で取り付けたあとで、高圧電源装置HARB−20R60(松定プレシジョン(株)製)を用いて、100MV/mの電場を印加した状態で、200℃まで5℃/minの割合で上昇し、200℃で15分間保持したあとで電圧は印加したままで室温まで徐冷し、ポーリング処理を施し比較樹脂組成物膜−3を作製した。   The obtained resin composition was applied and dried on a 25 μm polyimide film that had been pre-deposited on the surface with a methanol solution of polyvinyl alcohol having a polymerization degree of 1% of 500% so that the dry film pressure was 0.1 μm. Coating and drying were performed on the substrate so that the dry film pressure was 7 μm. Next, after an aluminum electrode is attached by vapor deposition to the surface of the substrate on which the film of the resin composition is thus formed, 100MV is used by using a high voltage power supply device HARB-20R60 (manufactured by Matsusada Precision Co., Ltd.). In a state where an electric field of / m is applied, the temperature is increased to 200 ° C. at a rate of 5 ° C./min. After holding at 200 ° C. for 15 minutes, the voltage is applied and then gradually cooled to room temperature and subjected to a poling treatment for comparison resin Composition film-3 was produced.

(比較例4):比較樹脂組成物膜−4の作製
実施例3のポリウレア(PU−57)に使用した2,2−ジメチル−1,3−プロパンジアミンの代わりに2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオールを用いた以外は、同様の操作を行い、末端にイソシアネート基を有するポリウレタン(A)を得た。
(Comparative Example 4): Preparation of Comparative Resin Composition Film-4 2,2-dimethyl-1 in place of 2,2-dimethyl-1,3-propanediamine used in Polyurea (PU-57) of Example 3 Except for using 1,3-propanediol, the same operation was performed to obtain a polyurethane (A) having an isocyanate group at the terminal.

得られたポリウレタン(A)をポリウレアの代わりとして使用し、実施例4と同様の操作により比較樹脂組成物膜−4を得た。   The obtained polyurethane (A) was used in place of polyurea, and a comparative resin composition film-4 was obtained in the same manner as in Example 4.

(実施例6):樹脂組成物膜の評価
得られた上記各種樹脂組成物膜を超音波振動子として、共振法にて圧電性の評価を室温と、100℃まで加熱した状態で行った。なお圧電特性は、PVDF膜の室温で測定した時の値を100%とした相対値として示す。
(Example 6): Evaluation of Resin Composition Film Using the obtained resin composition films as an ultrasonic vibrator, the piezoelectricity was evaluated by a resonance method in a state heated to room temperature and 100 ° C. In addition, a piezoelectric characteristic is shown as a relative value with the value when measured at room temperature of the PVDF film as 100%.

上記測定結果等をまとめて表2に示す。   The measurement results and the like are summarized in Table 2.

Figure 2010219483
Figure 2010219483

表2に示した結果から明らかなように、本発明の、ポリウレアとマクロモノマー用いて形成された樹脂組成物より形成された有機圧電体膜の圧電特性は、比較例に比べ優れていることが分かる。   As is apparent from the results shown in Table 2, the piezoelectric characteristics of the organic piezoelectric film formed from the resin composition formed using polyurea and the macromonomer of the present invention are superior to those of the comparative example. I understand.

(実施例7)
(超音波探触子の作製と評価)
〈送信用圧電材料の作製〉
成分原料であるCaCO、La、BiとTiO、及び副成分原料であるMnOを準備し、成分原料については、成分の最終組成が(Ca97La03)Bi01Ti15となるように秤量した。次に、純水を添加し、純水中でジルコニア製メディアを入れたボールミルにて8時間混合し、十分に乾燥を行い、混合粉体を得た。得られた混合粉体を、仮成形し、空気中、800℃で2時間仮焼を行い仮焼物を作製した。次に、得られた仮焼物に純水を添加し、純水中でジルコニア製メディアを入れたボールミルにて微粉砕を行い、乾燥することにより圧電セラミックス原料粉末を作製した。微粉砕においては、微粉砕を行う時間および粉砕条件を変えることにより、それぞれ粒子径100nmの圧電セラミックス原料粉末を得た。それぞれ粒子径の異なる各圧電セラミックス原料粉末にバインダーとして純水を6質量%添加し、プレス成形して、厚み100μmの板状仮成形体とし、この板状仮成形体を真空パックした後、235MPaの圧力でプレスにより成形した。次に、上記の成形体を焼成した。最終焼結体の厚さは20μmの焼結体を得た。なお、焼成温度は、それぞれ1100℃であった。1.5×Ec(MV/m)以上の電界を1分間印加して分極処理を施した。
(Example 7)
(Preparation and evaluation of ultrasonic probe)
<Production of piezoelectric material for transmission>
Component raw materials CaCO 3 , La 2 O 3 , Bi 2 O 3 and TiO 2 , and subcomponent raw materials MnO are prepared, and for the component raw materials, the final composition of the components is (Ca 0. 97 La 0.0 3 . ) Bi 4 . Weighed to be 01 Ti 4 O 15 . Next, pure water was added, mixed in a ball mill containing zirconia media in pure water for 8 hours, and sufficiently dried to obtain a mixed powder. The obtained mixed powder was temporarily molded and calcined in air at 800 ° C. for 2 hours to prepare a calcined product. Next, pure water was added to the obtained calcined material, finely pulverized in a ball mill containing zirconia media in pure water, and dried to prepare a piezoelectric ceramic raw material powder. In pulverization, the piezoelectric ceramic raw material powder having a particle diameter of 100 nm was obtained by changing the pulverization time and pulverization conditions. 6% by mass of pure water as a binder is added to each piezoelectric ceramic raw material powder having a different particle diameter, press-molded to form a plate-shaped temporary molded body having a thickness of 100 μm, and this plate-shaped temporary molded body is vacuum-packed and then 235 MPa. It shape | molded by the press with the pressure of. Next, the molded body was fired. The final sintered body had a thickness of 20 μm. The firing temperature was 1100 ° C. An electric field of 1.5 × Ec (MV / m) or more was applied for 1 minute to perform polarization treatment.

〈受信用積層振動子の作製〉
前記実施例1において作製した有機圧電体膜と厚さ50μmのポリエステルフィルムをエポキシ系接着剤にて貼り合わせた積層振動子を作製した。その後、上記と同様に分極処理をした。
<Production of laminated resonator for reception>
A laminated vibrator was produced in which the organic piezoelectric film produced in Example 1 and a polyester film having a thickness of 50 μm were bonded together with an epoxy adhesive. Thereafter, polarization treatment was performed in the same manner as described above.

次に、常法に従って、上記の送信用圧電材料の上に受信用積層振動子を積層し、かつバッキング層と音響整合層を設置し超音波探触子を試作した。   Next, according to a conventional method, an ultrasonic probe was prototyped by laminating a laminated receiver for reception on the above-described piezoelectric material for transmission and installing a backing layer and an acoustic matching layer.

なお、比較例として、上記受信用積層振動子の代わりに、ポリフッ化ビニリデン共重合体のフィルム(有機圧電体膜)のみを用いた受信用積層振動子を上記受信用積層振動子に積層した以外、上記超音波探触子と同様の探触子を作製した。   As a comparative example, in place of the above laminated resonator for reception, a laminated resonator for reception using only a polyvinylidene fluoride copolymer film (organic piezoelectric film) was laminated on the above laminated resonator. A probe similar to the above-described ultrasonic probe was produced.

次いで、上記2種の超音波探触子について受信感度と絶縁破壊強度の測定をして評価した。   Next, the above two types of ultrasonic probes were evaluated by measuring the reception sensitivity and the dielectric breakdown strength.

なお、受信感度については、5MHzの基本周波数fを発信させ、受信2次高調波fとして10MHz、3次高調波として15MHz、4次高調波として20MHzの受信相対感度を求めた。受信相対感度は、ソノーラメディカルシステム社(Sonora Medical System,Inc:2021Miller Drive Longmont,Colorado(0501 USA))の音響強度測定システムModel805(1〜50MHz)を使用した。 Incidentally, the reception sensitivity is originating the fundamental frequency f 1 of 5 MHz, to determine the received relative sensitivity of 20MHz as 15 MHz, 4 harmonics as received second harmonic wave f 2 as 10 MHz, 3 harmonic. For the relative sensitivity of reception, a sound intensity measurement system Model 805 (1 to 50 MHz) manufactured by Sonora Medical System, Inc. (2021 Miller Drive Longmont, Colorado (0501 USA)) was used.

絶縁破壊強度の測定は、負荷電力Pを5倍にして、10時間試験した後、負荷電力を基準に戻して、相対受信感度を評価した。感度の低下が負荷試験前の1%以内のときを良、1%を超え10%未満を可、10%以上を不良として評価した。   The dielectric breakdown strength was measured by multiplying the load power P by 5 times, testing for 10 hours, and then returning the load power to the reference to evaluate the relative reception sensitivity. The sensitivity was evaluated as good when the decrease in sensitivity was within 1% before the load test, more than 1% and less than 10%, and 10% or more as bad.

上記評価において、本発明に係る受信用圧電(体)積層振動子を具備した超音波探触子は、比較例に対して約1.2倍の相対受信感度を有しており、かつ絶縁破壊強度は良好であることを確認した。すなわち、本発明の超音波受信用振動子は、図1に示したような超音波医用画像診断装置に用いる探触子にも好適に使用できることが確認された。   In the above evaluation, the ultrasonic probe provided with the receiving piezoelectric (body) laminated vibrator according to the present invention has a relative receiving sensitivity about 1.2 times that of the comparative example, and has a dielectric breakdown. It was confirmed that the strength was good. That is, it was confirmed that the ultrasonic wave receiving transducer of the present invention can be suitably used for a probe used in an ultrasonic medical image diagnostic apparatus as shown in FIG.

1 受信用圧電材料(膜)
2 支持体
3 送信用圧電材料(膜)
4 バッキング層
5 電極
6 音響レンズ
1 Receiving piezoelectric material (film)
2 Support 3 Piezoelectric material for transmission (film)
4 Backing layer 5 Electrode 6 Acoustic lens

Claims (9)

窒素原子、酸素原子、及び硫黄原子のうちのいずれかの原子を含む少なくとも二種の結合を有するマクロモノマーとポリウレアの重合反応により形成された重合体であって、ガラス転移温度が100〜180℃の範囲内である重合体を含有したことを特徴とする有機圧電材料。 A polymer formed by a polymerization reaction of a macromonomer having at least two kinds of bonds containing any one of a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom and a polyurea, and having a glass transition temperature of 100 to 180 ° C An organic piezoelectric material comprising a polymer in the range of 前記重合体が、その主鎖に脂肪族環を有することを特徴とする請求項1に記載の有機圧電材料。 The organic piezoelectric material according to claim 1, wherein the polymer has an aliphatic ring in the main chain. 前記マクロモノマーの化学構造における末端の少なくとも一箇所が、重合性官能基であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の有機圧電材料。 3. The organic piezoelectric material according to claim 1, wherein at least one end of the chemical structure of the macromonomer is a polymerizable functional group. 前記有機圧電材料の電気機械結合定数が、0.20以上であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の有機圧電材料。 The organic piezoelectric material according to any one of claims 1 to 3, wherein an electromechanical coupling constant of the organic piezoelectric material is 0.20 or more. 前記有機圧電材料が、電場、又は電場と磁場の併用により分極処理が施されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の有機圧電材料。 The organic piezoelectric material according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic piezoelectric material is polarized by an electric field or a combination of an electric field and a magnetic field. 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の有機圧電材料と電極とを有することを特徴とする超音波振動子。 An ultrasonic transducer comprising the organic piezoelectric material according to any one of claims 1 to 4 and an electrode. 請求項6に記載の超音波振動子を具備することを特徴とする超音波探触子。 An ultrasonic probe comprising the ultrasonic transducer according to claim 6. 前記超音波振動子が、受信用超音波振動子であることを特徴とする請求項7に記載の超音波探触子。 The ultrasonic probe according to claim 7, wherein the ultrasonic transducer is a receiving ultrasonic transducer. 請求項7又は請求項8に記載の超音波探触子を具備することを特徴とする超音波医用画像診断装置。 An ultrasonic medical image diagnostic apparatus comprising the ultrasonic probe according to claim 7.
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