JP2016521769A - 新規ポリマー及びそれを含有する熱硬化性組成物 - Google Patents

新規ポリマー及びそれを含有する熱硬化性組成物 Download PDF

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Abstract

この開示は、第1の繰り返し単位と、ポリマーの一端に位置する少なくとも1つの末端封鎖基とを含むポリマーに関する。第1の繰り返し単位は、少なくとも1つのイミド部分と、少なくとも1つのインダン含有部分とを含む。末端封鎖基は、逆環化反応を生じることができる。また、この開示は、上記ポリマーを含有する熱硬化性組成物に関する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2013年5月17日付けで出願された米国特許仮出願第61/824,529号の優先権を主張し、その内容は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本開示は、低温硬化性、高有機溶剤可溶性ポリイミドポリマー及び前記ポリマーを含有する熱硬化性組成物に関する。さらに詳しくは、本開示は、前記ポリマー及び多官能チオールを含む熱硬化性組成物、並びに前記ポリマー及び多官能チオールを含む熱硬化性組成物から硬化させた熱硬化膜でコーティングされた基体の製造方法に関する。本開示の組成物は、熱硬化コーティングとして、特にエレクトロニクス産業において、例えば耐熱コーティング、絶縁コーティング、誘電体膜、遮断コーティング及び封入剤として広範な用途を有する。このようなコーティングは、様々な方法で付与し得るが、インクジェット技術を用いて作製するコーティングに特に有利である。
ポリイミドは、優れた電気特性、機械特性、化学特性及び熱特性を有する膜形成性樹脂として電子部品の製造に広く使用される。特定の用途はそれぞれ、特定の物理的及び化学的要求を有する。しかし、多くの場合、前記用途に必要なポリイミドは、ポリイミド膜を付与するのに許容できる溶剤にわずかな溶解性を有するか又は溶解性を有していない。多数の高い極性の溶剤は安全性又は沸点の問題のために膜キャスティングに許容できないので、適度の極性の溶剤に溶解できることが要求される。その結果、コーティングの多くは、溶剤可溶性が幾分高いポリアミド酸膜としてキャスティングされ、次いで高温で硬化される。これにより、基体/デバイス及び高温硬化に用いられる装置に若干の損傷が生じるおそれがある。また、ポリアミド酸のポリイミドへの脱水により、膜は約15〜20%収縮し、これによりしばしば膜へのストレスが増大し、従って、下に位置する基体/デバイスへのストレスが増大する。
種々のコーティング用途のためのインクジェット技術は強く成長している。具体的な利点として、必要なコーティング溶液の量の低減、及び特定の領域にコーティングを行うことができることが挙げられ、これによりリソグラフィによるパターン形成工程の必要を減らすことができる。しかし、半導体デバイスを再現可能な方法で製造するためには、例えば優れたパターン形成性、保存安定性、所望の膜厚を得るための付与回数が最小限であること、ジェット使用間に長い遅延がある場合でも微小なインクジェットノズルを目詰まりさせる傾向が低いこと、インクジェットヘッドとの適合性、及び均一な液滴形成など、特定の要件が満たされなければならない。先行技術のポリアミド酸及びポリイミドは、一般的なインクジェット溶剤に対する低い溶解性を有する傾向があり、これにより、不十分な液滴形成、劣った保存安定性及びインクジェットノズルの著しい目詰まりが生じる。
したがって、種々の用途について、適度な極性の溶剤に対する高い溶解性を有するポリイミドポリマーを用いた熱硬化性組成物に対する要求がある。本開示は、高溶解性のポリイミドポリマー群、及びマイクロエレクロニクス用途で使用するのに適した、その新規の熱硬化性組成物を記載する。本開示の組成物は、その高溶解性、優れた保存安定性、及びインクジェットノズルの目詰まりの低さのために、インクジェット印刷を使用する付与に特に適している。
1つの態様において、本開示は、第1の繰り返し単位と、ポリマーの一端に位置する少なくとも1個の末端封鎖(endcap)基とを含むポリマーを特徴とする。前記第1の繰り返し単位は、少なくとも1つのポリイミド部分と、少なくとも1つのインダン含有部分とを含む。前記末端封鎖基は、逆環化反応(例えば、固体状態で約250℃以下の温度で)を生じることができる。
別の態様では、本開示は、(a)少なくとも1つのジアミン、(b)少なくとも1つの二無水物、及び(c)逆環化反応を(例えば、固体状態で約250℃以下の温度で)生じることができる基を含む少なくとも1つの一無水物、の縮合生成物を含むポリマーを特徴とする。成分(a)及び(b)の少なくとも1つは、インダン含有部分を含む。前記ポリマーは、一端に、逆環化反応を生じることができる基を含む少なくとも1個の末端封鎖基を含む。
幾つかの実施形態では、上記のポリマーは、ポリイミド、ポリアミド酸又はこれらのコポリマーであってもよい。
幾つかの実施形態では、前記一無水物は、マスクされた無水マレイン酸基を含む。例えば、前記一無水物は、構造(IX)のものである。

式中、
Gは、−O−、−(NR100)−、−[C(R101)=C(R102)]−、又は−[C=C(R103]−であり、ここで、R100、R101、R102及びR103はそれぞれ、独立して、H、置換若しくは無置換のC〜C12の直鎖、分岐鎖、単環式若しくは多環式アルキル基、又は置換若しくは無置換のフェニル基である。R、R、R及びRはそれぞれ、独立して、H、置換若しくは無置換のC〜C12の直鎖、分岐鎖、単環式若しくは多環式アルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、OR104、CHOR105、CHOC(=O)R106、CHC(=O)OR107、CHNHR108、CHNHC(=O)R109、CHC(=O)N(R110、C(=O)OR111であり、ここで、R104、R105、R106、R107、R108、R109、R110及びR111はそれぞれ、独立して、H、又は置換若しくは無置換のC〜C直鎖、分岐鎖若しくは単環式アルキル基である。
幾つかの実施形態では、前記末端封鎖基は、マスクされたマレイミド基を含む。例えば、前記末端封鎖基は、構造(IXa)の部分を含んでもよい。

式中、Gは、−O−、−(NR100)−、−[C(R101)=C(R102)]−、又は−[C=C(R103]−であり、ここで、R100、R101、R102及びR103はそれぞれ、独立して、H、置換若しくは無置換のC〜C12の直鎖、分岐鎖、単環式若しくは多環式アルキル基、又は置換若しくは無置換のフェニル基である。R、R、R及びRはそれぞれ、独立して、H、置換若しくは無置換のC〜C12の直鎖、分岐鎖、単環式若しくは多環式アルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、OR104、CHOR105、CHOC(=O)R106、CHC(=O)OR107、CHNHR108、CHNHC(=O)R109、CHC(=O)N(R110、C(=O)OR111であり、ここで、R104、R105、R106、R107、R108、R109、R110及びR111はそれぞれ、独立して、H、又は置換若しくは無置換のC〜C直鎖、分岐鎖若しくは単環式アルキル基である。
幾つかの実施形態では、前記インダン含有部分は、以下を含む。

式中、R11〜R30はそれぞれ、独立して、H又は置換若しくは無置換のC〜C10直鎖若しくは分岐鎖アルキル基(例えばCH)である。
幾つかの実施形態では、前記ポリマーは、さらに、第1の繰り返し単位とは異なる第2の繰り返し単位を含んでもよい。
幾つかの実施形態では、前記のインダン含有部分を含む成分は、成分(a)及び(b)の約25モル%以上である。
別の態様では、本開示は、構造Iの末端封鎖されたポリイミドポリマーに関する。

式中、Zは、逆環化反応を(例えば、固体状態で約250℃以下の温度で)生じることができる二価の有機基であり、nは5よりも大きい整数であり、Xは、X及びXからなる群の1つ又はそれ以上から選択される二価の有機基であり、Xは、構造X1a〜X1dのうちの1つ又はそれ以上であり、ここでR11〜R21は、独立してH、又は置換若しくは無置換のC〜C10直鎖若しくは分岐鎖アルキル基(例えば、部分的に又は完全にハロゲン置換されたC〜C10アルキル基)である。

は、以下からなる群から選択される二価の有機基である。
a)置換又は無置換の、C〜C18の単核又は多核芳香族基、
b)置換又は無置換の、C〜C20の直鎖、分岐鎖、単環式又は多環式アルキレン基、
c)置換又は無置換の複素環ラジカル、
d)鎖内に、1個又はそれ以上の数の、酸素原子、硫黄原子又はNR91基(R91はC〜Cアルキル基である)を含む、直鎖又は分岐鎖アルキレン基、
e)構造IV、IV又はIVの二価の基、

f)二価の基[A−(Bn1−A
式中、n1は、1〜5の範囲の整数であり、A及びAは、独立して以下からなる群から選択される。
1.置換又は無置換の、C〜C18の単環式又は多環式脂肪族基、
2.置換又は無置換の、C〜C18の単核又は多核芳香族基。
は、以下からなる群から選択される二価の連結基である。
1.単結合、
2.置換又は無置換の、C〜C20の直鎖、分岐鎖、単環式又は多環式アルキレン基、
3.置換又は無置換のCアルケニレン基、
4.置換又は無置換のCアルキニレン基、
5.置換又は無置換の、C〜C18の単核又は多核芳香族基、
6.酸素原子、
7.硫黄原子、
8.−(C=O)−基、
9.−[S(=O)]−基、
10.−(S=O)−基、
11.−[C(=O)O]−基、
12.−[C(=O)NH]−基、及び
13.−[O(C(R51C(R52O)n2]−基(式中、n2は、1〜6の範囲の整数である。R51及びR52は、独立して、水素原子、又は置換若しくは無置換のC〜Cの直鎖若しくは分岐鎖アルキル基(例えば、部分的に又は完全にハロゲン置換されたC〜Cアルキル基)である)
Yは、Y及びYからなる群から選択される四価の有機基であり、Yは、構造Y1a〜Y1dのうちの1つまたはそれ以上である。ここで、R22〜R30は、独立して、H又は置換若しくは無置換のC〜C10の直鎖若しくは分岐鎖アルキル基(例えば、部分的に又は完全にハロゲン置換されたC〜C10アルキル基)である。

は、以下からなる群から選択される四価の有機基である。
a)置換又は無置換の、C〜C18の単核又は多核芳香族基、
b)置換又は無置換の、C〜C18の直鎖、分岐鎖、単環式又は多環式アルキレン基、
c)置換又は無置換の複素環基、
d)構造V、V、V、V、V、V、V、V、V又はVの4価の基。ここで、R31〜R41は、独立して、水素原子、又は置換若しくは無置換のC〜C10の直鎖若しくは分岐鎖アルキル基(例えば、部分的に又は完全にハロゲン置換されたC〜C10アルキル基)であり、L〜Lは、独立して、無置換又は置換の、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、−(C=O)−基、−[S(=O)]−基、及び−(S=O)−基からなる群から選択される。

f)四価の基[D−L−D]、ここでD及びDは、独立して、以下からなる群から選択される。
1.置換又は無置換の、C〜C18の単環式又は多環式脂肪族基、及び
2.置換又は無置換の、C〜C18の単核又は多核芳香族基
は、以下からなる群から選択される二価の連結基である。
1.単結合、
2.置換又は無置換の、C〜C20の直鎖、分岐鎖、単環式又は多環式アルキレン基、
3.置換又は無置換のCアルケニレン基、
4.置換又は無置換のCアルキニレン基、
5.置換又は無置換の、C〜C18の単核又は多核芳香族基、
6.酸素原子、
7.硫黄原子、
8.−(C=O)−基、
9.−[S(=O)]−基、
10.−(S=O)−基、
11.−[C(=O)O]−基、
12.−[C(=O)NH]−基、及び
13.−[O(C(R61C(R62O)n2]−基(式中、n2は1〜6の範囲の整数であり、R61及びR62は、独立して、水素原子、又は置換若しくは無置換のC〜Cの直鎖若しくは分岐鎖アルキル基(例えば、部分的に又は完全にハロゲン置換されたC〜Cアルキル基)である)。
モル%(X+Y)は、全モル%(X+Y)の≧25%である。
別の態様では、本開示は、本明細書に記載のポリイミドポリマー、少なくとも2個のチオール基を含む少なくとも1つの多官能チオール化合物、少なくとも1つの溶剤、及び所望により含まれてもよい少なくとも1つの非求核性の塩基性添加剤、を含む熱硬化性組成物を特徴とする。
幾つかの実施形態では、前記多官能チオール化合物は、構造(VI)のものである。

式中、aは2〜10の範囲の整数であり、cは1〜10の範囲の整数であり、b、d及びeはそれぞれ、独立して、0〜1の範囲の整数であり、f、g及びhはそれぞれ、独立して、0〜10の範囲の整数であり、Qは多価有機核であり、Z、W及びZ11はそれぞれ、独立して、二価の連結基であり、R71及びR72はそれぞれ、独立して、H、置換若しくは無置換のC〜Cの直鎖若しくは分岐鎖アルキル基、又は置換若しくは無置換のC〜C10脂環式基であり、Mは、置換若しくは無置換のC〜Cの直鎖若しくは分岐鎖脂肪族基、置換若しくは無置換のC〜C10脂環式基、又は置換若しくは無置換のC〜C18の単核若しくは多核芳香族基である。
幾つかの実施形態では、前記組成物は、さらに少なくとも1つの非求核性の塩基性添加剤を含む。例えば、非求核性の塩基性添加剤は、窒素含有化合物又はリン含有化合物であってもよい。
別の態様では、本開示は、
A.少なくとも1つの構造Iのポリマー、
B.少なくとも1つの溶剤、
C.所望により含まれてもよい非求核性の塩基性添加剤、及び
D.上記構造VIの少なくとも1つの多官能チオール
を含み、構造VIの化合物がアルコキシシラン基を含有していない、熱硬化性組成物を特徴とする。
別の態様では、本開示は、
基体を本明細書に開示した熱硬化性組成物でコーティングしてコーティングされた基体を形成すること、及び
前記コーティングされた基体をベーキングして熱硬化性組成物を硬化させること、
を含む、熱硬化コーティングを製造する製造方法を特徴とする。
別の態様では、本開示は、
A.基体を提供すること、
B.前記基体を本開示の熱硬化性組成物でコーティングしてコーティングされた基体を形成すること、及び
C.前記コーティングされた基体を、1つ又は複数の温度で、熱硬化性組成物を硬化させるのに十分な時間ベーキングすること、
を含む、熱硬化コーティングを製造する製造方法を特徴とする。
幾つかの実施形態では、基体をコーティングすることは、熱硬化性組成物を、基体の表面に、インクジェット印刷、スピンコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティング、ローラーコーティング又は動的表面張力コーティングにより付与することを含む。
別の態様では、本開示は、本明細書に記載の製造方法で調製されるコーティングされた基体を含むデバイス(例えば、半導体デバイス)を特徴とする。
(本開示の詳細な説明)
用語の定義
本開示の文脈において、ポリイミドポリマー又は該ポリマーを合成するためのモノマーに関して使用する用語「四価の基」とは、当該要素が、ポリマー骨格の一部として機能するあるいは処理後にイミド基の一部となる、4つの結合(四価)を含むことを意味する。許容される場合には他の置換基が存在していてもよいが、ただしそれらは骨格又はイミド基に組み込まれる種類の置換基ではない。用語「二価の基」とは、前記の基が2つの指定された部分に連結されることを意味する。二価の基上に存在してもよい置換基は、前記指定された部分と同じ種類のものではない。
用語「逆環化反応」とは、付加環化反応の逆反応を指す。逆環化反応の例は、逆ディールス・アルダー反応である。幾つかの実施形態では、逆環化反応の生成物は、連続的に又は同時に形成されてもよい。
用語「1つ又はそれ以上」及び「少なくとも1つの」は、相互互換的に使用される。用語「膜」及び「コーティング」は、相互互換的に使用される。
用語「部分(複数形)」及び「基(複数形)」は、相互互換的に使用される。同様に、これらの単数形も、相互互換的に使用される。
詳細な説明
本開示の第1の実施形態は、構造Iの末端封鎖されたポリイミドポリマーに関する。

式中、Zは、逆環化反応を(例えば、固体状態で約250℃以下の温度で)生じることができる二価の有機基であり、nは、5よりも大きい整数であり、それぞれのXは、独立して、X及びXからなる群の1つ又はそれ以上から選択される二価の有機基であり、Xは、構造X1a〜X1dのうち1つ又はそれ以上であり、ここで、R11〜R21は、独立して、置換若しくは無置換のC〜C10の直鎖若しくは分岐鎖アルキル基(例えば、部分的に又は完全にハロゲン置換されたC〜C10アルキル基)である。

は、以下からなる群から選択される二価の有機基である。
a)置換又は無置換の、C〜C18の単核又は多核芳香族基、
b)置換又は無置換の、C〜C20の直鎖、分岐鎖、単環式又は多環式アルキレン基、
c)置換又は無置換の複素環基、
d)鎖内に、1個又はそれ以上の数の、酸素原子、硫黄原子又はNR91基(式中、R91はC〜Cアルキル基である)を含む、直鎖又は分岐鎖アルキレン基、
e)構造IV、IV又はIVの二価の基、

f)二価の基[A−(Bn1−A
〔式中、n1は、1〜5の範囲の整数であり、A及びAは、独立して、以下からなる群から選択される。
1.置換又は無置換のC〜C18単環式又は多環式脂肪族基、
2.置換又は無置換のC〜C18単核又は多核芳香族基。
は、以下からなる群から選択される二価の連結基である。
1.単結合、
2.置換又は無置換のC〜C20直鎖、分岐鎖、単環式又は多環式アルキレン基、
3.置換又は無置換のCアルケニレン基、
4.置換又は無置換のCアルキニレン基、
5.置換又は無置換のC〜C18単核又は多核芳香族基、
6.酸素原子、
7.硫黄原子、
8.−(C=O)−基、
9.−[S(=O)]−基、
10.−(S=O)−基、
11.−[C(=O)O]−基、
12.−[C(=O)NH]−基、及び
13.−[O(C(R51C(R52O)n2]−基(式中、n2は、1〜6の範囲であり並びにR51及びR52は、独立して水素原子又は置換若しくは無置換のC〜C直鎖若しくは分岐鎖アルキル基(例えば、部分的に又は完全にハロゲン置換されたC〜Cアルキル基)である)〕。
それぞれのYは、独立して、Y及びYからなる群から選択される四価の有機基であり、Yは、構造Y1a〜Y1dのうちの1つ又はそれ以上であり、R22〜R30は、独立して、置換若しくは無置換のC〜C10の直鎖若しくは分岐鎖アルキル基(例えば、部分的に又は完全にハロゲン置換されたC〜C10アルキル基)である。

は、以下からなる群から選択される四価の有機基である。
a)置換又は無置換の、C〜C18の単核又は多核芳香族基、
b)置換又は無置換のC〜C18直鎖、分岐鎖、単環式又は多環式アルキレン基、
c)置換又は無置換複素環基、
d)構造V、V、V、V、V、V、V、V、V又はVの4価の基。ここで、R31〜R41は独立して、水素原子、又は置換若しくは無置換のC〜C10の直鎖若しくは分岐鎖アルキル基(例えば、部分的に又は完全にハロゲン置換されたC〜C10アルキル基)であり、L〜Lは独立して、無置換又は置換の炭素原子、酸素原子、硫黄原子、−(C=O)−基、−[S(=O)]−基、及び−(S=O)−基からなる群から選択される。

e)四価の基[D−L−D
式中、D及びDは、独立して、以下からなる群から選択される。
1.置換又は無置換のC〜C18単環式又は多環式脂肪族基、及び
2.置換又は無置換のC〜C18単核又は多核芳香族基。
は、以下からなる群から選択される二価の連結基である。
1.単結合、
2.置換又は無置換のC〜C20直鎖、分岐鎖、単環式又は多環式アルキレン基、
3.置換又は無置換のCアルケニレン基、
4.置換又は無置換のCアルキニレン基、
5.置換又は無置換のC〜C18単核又は多核芳香族基、
6.酸素原子、
7.硫黄原子、
8.−(C=O)−基、
9.−[S(=O)]−基、
10.−(S=O)−基、
11.−[C(=O)O]−基、
12.−[C(=O)NH]−基、及び
13.−[O(C(R61C(R62O)n2]−基(式中、n2は1〜6の範囲の整数であり並びにR61及びR62は、独立して水素原子又は置換若しくは無置換のC〜C直鎖若しくは分岐鎖アルキル基(例えば、部分的に又は完全にハロゲン置換されたC〜Cアルキル基)である)。
モル%(X+Y)は、全モル%(X+Y)の≧25%である。
幾つかの実施形態では、構造Iのポリマーは、次の3工程法で調製できる。第1工程は、(前記で定義された)核Xを含む1種又はそれ以上の種類のジアミンと、(前記で定義された)核Yを含む1種又はそれ以上の種類の二無水物との重合によりポリアミド酸(構造VII)を製造することである。第2工程は、一無水物(前記で定義した通り)によって前記ポリアミド酸を末端封鎖し、逆環化反応を(例えば、固体状態で約250℃以下の温度で)生じることができる少なくとも1個の末端封鎖基を含む構造VIIIのポリアミド酸を得ることである。第3工程は、前記末端封鎖された構造VIIIのポリアミド酸をイミド化して、構造Iを生成することである。幾つかの実施形態では、構造Iのポリマーは、他の適切な方法で調製できる。
核Xを含むジアミンは、核X又はXのいずれかを含むジアミンから選択される。核Xは、インダン構造を含む構造X1a〜X1dからなる群から選択される。

(式中、R11〜R21は、上に定義した通りである)
フェニル基を有するインダン部分であるX1aは、式X1aの異性体ラジカル又は置換異性体ラジカルの任意の組み合わせからなるものであってもよい。構造X1aを含むジアミンの例としては、5−アミノ−6−メチル−1−(3´−アミノ−4´−メチルフェニル)−1,3,3−トリメチルインダン、4−アミノ−6−メチル−1−(3´−アミノ−4´−メチルフェニル)−1,3,3−トリメチルインダン及び5−アミノ−(1´−アミノ−2´,4´−ジメチルフェニル)−1,3,3,4,6−ペンタメチルインダンが挙げられるが、必ずしもこれらに限定されない。
フェニルエーテル基を有するインダン部分であるX1bは、同様に、式X1bの異性体ラジカル又は置換異性体ラジカルの任意の組み合わせからなるものであってもよい。X1bを含むジアミンの例としては、5−(4−アミノフェノキシ)−3−[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,3−トリメチルインダン及び5−(3−アミノフェノキシ)−3−[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,3−トリメチルインダンが挙げられるが、必ずしもこれらに限定されない。
スピロの関係の2つのインダン部分とエーテル基とを含むX1cは、式X1cの異性体ラジカル又は置換異性体ラジカルの任意の組み合わせからなるものであってもよい。X1cを含むジアミンの例としては、6,6´−ビス(4−アミノフェノキシ)−3,3,3´,3´−テトラメチル−1,1´−スピロビインダン及び6,6´−ビス(3−アミノフェノキシ)−3,3,3´,3´−テトラメチル−1,1´−スピロビインダンが挙げられるが、必ずしもこれらに限定されない。
インダン部分であるX1dは、同様に、式X1dの異性体ラジカル又は置換異性体ラジカルの任意の組み合わせからなるものであってもよい。X1dを含むジアミンの例としては、5,7−ジアミノ−1,1−ジメチルインダン、4,7−ジアミノ−1,1−ジメチルインダン、5,7−ジアミノ−1,1,4−トリメチルインダン、5,7−ジアミノ−1,1,6−トリメチルインダン及び5,7−ジアミノ−1,1−ジメチル−4−エチルインダンが挙げられるが、必ずしもこれらに限定されない。
1a〜X1dの1つを含む好ましいジアミンの例は、5−アミノ−6−メチル−1−(3´−アミノ−4´−メチルフェニル)−1,3,3−トリメチルインダン、4−アミノ−6−メチル−1−(3´−アミノ−4´−メチルフェニル)−1,3,3−トリメチルインダン、5−アミノ−(1´−アミノ−2´,4´−ジメチルフェニル)−1,3,3,4,6−ペンタメチルインダン、5−(4−アミノフェノキシ)−3−[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,3−トリメチルインダン及び5−(3−アミノフェノキシ)−3−[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,3−トリメチルインダンである。
幾つかの実施形態では、核Xを有するジアミンは、一般構造IIIを有する。
N−X−NH 構造III
核Xは、以下からなる群から選択される二価の有機基である。
a)置換又は無置換の、C〜C18の単核又は多核芳香族基、
b)置換又は無置換の、C〜C20の直鎖、分岐鎖、単環式又は多環式アルキレン基、
c)置換又は無置換の複素環基、
d)鎖内に、1個又はそれ以上の数の酸素原子、硫黄原子又はNR91基(式中、R91はC〜Cアルキル基である)を含む、直鎖又は分岐鎖アルキレン基、
e)構造IV、IV又はIVの二価の基、

f)二価の基[A−(Bn1−A
〔式中、n1は、1〜5の範囲の整数であり、A及びAは、独立して、以下からなる群から選択される。
1.置換又は無置換のC〜C18単環式又は多環式アルキレン、
2.置換又は無置換のC〜C18単核又は多核芳香族基
からなる群から選択され、並びにBは、以下からなる群から選択される二価の連結基である。
1.単結合、
2.置換又は無置換のC〜C20直鎖、分岐鎖、単環式又は多環式アルキレン基、
3.置換又は無置換のCアルケニレン基、
4.置換又は無置換のCアルキニレン基、
5.置換又は無置換のC〜C18単核又は多核芳香族基、
6.酸素原子、
7.硫黄原子、
8.−(C=O)−基、
9.−[S(=O)]−基、
10.−(S=O)−基、
11.−[C(=O)O]−基、
12.−[C(=O)NH]−基、及び
13.−[O(C(R51C(R52O)n2]−基(式中、n2は、1〜6の範囲であり、R51及びR52は、独立して、水素原子又は置換若しくは無置換のC〜Cの直鎖若しくは分岐鎖アルキル基(例えば、部分的に又は完全にハロゲン置換されたC〜Cアルキル基)である)。
二価の有機官能基Bの例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない。

式中、n3、n4及びn5はそれぞれ、独立して、1〜6の範囲の整数である。
鎖内に、1個又はそれ以上の数の酸素原子、硫黄原子又はNR91基を含む、直鎖又は分岐鎖アルキレン基の適切な例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない。

式中、R91は、C〜Cアルキル基(すなわち、メチル、エチル、プロピル、又はイソプロピル)である。
の適切な例としては、以下のフラグメントが挙げられるが、これらに限定されない。
核を有する適切なジアミンの例としては、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、o−フェニレンジアミン、1,3−ジアミノ−4,6−ジイソプロピルベンゼン、2,4−ジアミノ−1,3,5−トリメチルベンゼン、3−メチル−1,2−ベンゼンジアミン、2,3,5,6−テトラメチル−1,4−ベンゼンジアミン、m−キシレンジアミン、p−キシレンジアミン、1,5−ジアミノナフタレン、1,2−ジアミノエタン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、1,2−ジアミノシクロヘキサン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,3−シクロヘキサンビス(メチルアミン)、5−アミノ−1,3,3−トリメチルシクロヘキサンメタンアミン、2,5−ジアミノベンゾトリフルオリド、3,5−ジアミノベンゾトリフルオリド、1,3−ジアミノ−2,4,5,6−テトラフルオロベンゼン、4,4´−オキシジアニリン、3,4´−オキシジアニリン、3,3´−オキシジアニリン,3,3´−ジアミノジフェニルスルホン、4,4´−ジアミノジフェニルスルホン、4,4´−イソプロピリデンジアニリン、4,4´−ジアミノジフェニルメタン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、4,4´ジアミノジフェニルプロパン、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スルホン、4−アミノフェニル−3−アミノベンゾエート、2,2´−ジメチル−4,4´−ジアミノビフェニル、3,3´−ジメチル−4,4´−ジアミノビフェニル、2,2´−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、3,3´−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、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、2,2−ビス(3−アミノ−4−メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(3−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、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、1,4−ビス−(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス−(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1−(4−アミノフェノキシ)−3−(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2´−ビス−(4−フェノキシアニリン)イソプロピリデン、N,N−ビス(4−アミノフェニル)アニリン、ビス(p−β−アミノ−t−ブチルフェニル)エーテル、p−ビス−2−(2−メチル−4−アミノペンチル)ベンゼン、p−ビス(1,1−ジメチル−5−アミノペンチル)ベンゼン、3,3´−ジメチル−4,4´−ジアミノビフェニル、3,3´−ジメトキシベンジジン、4,4´−ジアミノベンゾフェノン、3´−ジクロロベンジジン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4´−[1,3−フェニレンビス(1−メチル−エチリデン)]ビスアニリン、4,4´−[1,4−フェニレンビス(1−メチル−エチリデン)]ビスアニリン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)ベンゼン]、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン及び1,3´−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,6−ジアミノ−9H−チオキサンテン−9−オン、2,6−ジアミノアントラセン−9,10−ジオン、並びに9H−フルオレン−2,6−ジアミンが挙げられるが、これらに限定されない。
核を有する好ましいジアミンの例としては、m−フェニレンジアミン、1,3−ジアミノ−4,6−ジイソプロピルベンゼン、2,4−ジアミノ−1,3,5−トリメチルベンゼン、m−キシレンジアミン、1,5−ジアミノナフタレン、2,5−ジアミノベンゾトリフルオリド、3,5−ジアミノベンゾトリフルオリド、4,4´−オキシジアニリン、4,4´−ジアミノジフェニルスルホン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、4−アミノフェニル−3−アミノベンゾエート、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、2,2−ビス(3−アミノ−4−メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(3−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、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、1−(4−アミノフェノキシ)−3−(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2´−ビス−(4−フェノキシアニリン)イソプロピリデン、3,3´−ジメチル−4,4´−ジアミノビフェニル、3,3´−ジメトキシベンジジン、4,4´−ジアミノベンゾフェノン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4´−[1,3−フェニレンビス(1−メチル−エチリデン)]ビスアニリン、4,4´−[1,4−フェニレンビス(1−メチル−エチリデン)]ビスアニリン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、2,2−ビス[4−(3−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、2,6−ジアミノ−9H−チオキサンテン−9−オン、2,6−ジアミノアントラセン−9,10−ジオン、及び9H−フルオレン−2,6−ジアミンが挙げられるが、これらに限定されない。
核Yを含む二無水物は、核YあるいはYを含む二無水物から選択される。核Yは、構造Y1a〜Y1d(これらは、インダン構造を含む)からなる群から選択され、ここで、R22〜R30は、独立して、H又は置換若しくは無置換のC〜C10の直鎖若しくは分岐鎖アルキル基(例えば、部分的に又は完全にハロゲン置換されたC〜C10アルキル基)である
インダン部分であるY1aは、式Y1aの異性体ラジカル又は置換異性体ラジカルの任意の組み合わせからなるものであってもよい。Y1aを含む二無水物の例としては、1−(3´,4´−ジカルボキシフェニル)−1,3,3−トリメチルインダン−5,6−ジカルボン酸二無水物、1−(3´,4´−ジカルボキシフェニル)−1,3,3−トリメチルインダン−6,7−ジカルボン酸二無水物、1−(3´,4´−ジカルボキシフェニル)−3−メチルインダン−5,6−ジカルボン酸二無水物及び1−(3´,4´−ジカルボキシフェニル)−3−メチルインダン−6,7−ジカルボン酸無水物が挙げられるが、これらに限定されない。
インダンエーテル部分を有するY1bは、同様に、式Y1bの異性体ラジカル又は置換異性体ラジカルの任意の組み合わせからなるものであってもよい。Y1bを含む二無水物の例としては、5−[4−(1´,2´−ジカルボキシフェノキシ)]−3−[4−(1´,2´−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]−1,1,3−トリメチルインダン二無水物、5−[4−(2´,3´−ジカルボキシフェノキシ)]−3−[4−(2´,3´−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]−1,1,3−トリメチルインダン二無水物及び6−[4−(1´,2´−ジカルボキシフェノキシ)]−3−[4−(1´,2´−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]−1,1,3−トリメチルインダン二無水物が挙げられるが、これらに限定されない。
スピロビインダン部分を有するY1cは、同様に、式Y1cの異性体ラジカル又は置換異性体ラジカルの任意の組み合わせからなるものであってもよい。Y1cを含む二無水物の例としては、6,6´−ビス(3,4−カルボキシフェノキシ)−3,3,3´,3´−テトラメチル−1,1´−スピロビインダンテトラカルボン酸二無水物、5,5´−ビス(3,4−カルボキシフェノキシ)−3,3,3´,3´−テトラメチル−1,1´−スピロビインダンテトラカルボン酸二無水物及び5−(3,4−カルボキシフェノキシ)−6−(3´,4´−カルボキシフェノキシ)−3,3,3´,3´−テトラメチル−1,1´−スピロビインダンテトラカルボン酸二無水物が挙げられるが、これらに限定されない。
インダン部分であるY1dは、同様に、式Y1dの異性体ラジカル又は置換異性体ラジカルの任意の組み合わせからなるものであってもよい。Y1dを含む二無水物の例としては、1,2,3,4−(6,6−ジメチルインダン)テトラカルボン酸二無水物及び1,2,3,4−(7,7−ジメチルインダン)テトラカルボン酸二無水物が挙げられるが、これらに限定されない。
を含む好ましい二無水物の例としては、1−(3´,4´−ジカルボキシフェニル)−1,3,3−トリメチルインダン−5,6−ジカルボン酸二無水物、1−(3´,4´−ジカルボキシフェニル)−1,3,3−トリメチルインダン−6,7−ジカルボン酸二無水物、1−(3´,4´−ジカルボキシフェニル)−3−メチルインダン−5,6−ジカルボン酸二無水物及び1−(3´,4´−ジカルボキシフェニル)−3−メチルインダン−6,7−ジカルボン酸無水物が挙げられるが、これらに限定されない。
幾つかの実施形態では、核Yを含む二無水物は、一般構造VIを有する。
核Yは、以下からなる群から選択される四価の有機基である。
a)置換又は無置換のC〜C18単核又は多核芳香族基、
b)置換又は無置換のC〜C18直鎖、分岐鎖、環式又は縮合多環式アルキレン基、
c)置換又は無置換複素環基、
d)構造V、V、V、V、V、V、V、V、V又はVの4価の基。ここで、R31〜R41は、独立して、水素原子又は置換若しくは無置換のC〜C10の直鎖若しくは分岐鎖アルキル基(例えば、部分的に又は完全にハロゲン置換されたC〜C10アルキル基)であり、L〜Lは、独立して、無置換又は置換の、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、−(C=O)−基、−[S(=O)]−基及び−(S=O)−基からなる群から選択される。

e)四価の基[D−L−D
式中、D及びDは、独立して、以下からなる群から選択される。
1.置換又は無置換のC〜C18単環式又は多環式脂肪族基、及び
2.置換又は無置換のC〜C18単核又は多核芳香族基
は、以下からなる群から選択される二価の連結基である。
1.単結合、
2.置換又は無置換の、C〜C20の直鎖、分岐鎖、単環式又は多環式アルキレン基、
3.置換又は無置換のCアルケニレン基、
4.置換又は無置換のCアルキニレン基、
5.置換又は無置換の、C〜C18の単核又は多核芳香族基、
6.酸素原子、
7.硫黄原子、
8.−(C=O)−基、
9.−[S(=O)]−基、
10.−(S=O)−基、
11.−[C(=O)O]−基、
12.−[C(=O)NH]−基、及び
13.−[O(C(R61C(R62O)n2]−基(式中、n2は1〜6の範囲であり、R61及びR62は、独立して、水素原子、又は置換若しくは無置換のC〜Cの直鎖若しくは分岐鎖アルキル基(例えば、部分的に又は完全にハロゲン置換されたC〜Cアルキル基)である)。
二価の連結基Lの例としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。

式中、n3、n4及びn5は、前記に定義されている。
の適切な例としては、以下のフラグメントが挙げられるが、これらに限定されない。

核を有する適切な二無水物モノマーの例としては、ピロメリット酸二無水物、ベンゼン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、2,3,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,6−ジクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、2,7−ジクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−テトラクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、フェナントレン−8,9,10−テトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、ピラジン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、チオフェン−2,3,4,5−テトラカルボン酸二無水物、2,3,5,6−ピリジンテトラカルボン酸二無水物、ブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、シクロブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、シクロペンタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサン−1,2,4,5−テトラカルボン酸二無水物、ノルボルナン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクタ−7−エン−3,4,8,9−テトラカルボン酸二無水物、テトラシクロ[4.4.1.02,5.07,0]ウンデカン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、3,3´,4,4´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2´,3,3´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3´,4´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3´,4,4´−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,2´,3,3´−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3´,4´−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3´,4,4´−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、2,2´,3,3´−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3´,4´−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、2,2−[ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)]ヘキサフルオロプロパン二無水物、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、及び5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物が挙げられるが、これらに限定されない。
核を有する好ましい二無水物モノマーの例としては、ピラジン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、チオフェン−2,3,4,5−テトラカルボン酸二無水物、2,3,5,6−ピリジンテトラカルボン酸二無水物、ノルボルナン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクタ−7−エン−3,4,8,9−テトラカルボン酸二無水物、テトラシクロ[4.4.1.02,5.07,0]ウンデカン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、3,3´,4,4´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3´,4、4´−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3´,4,4´−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3´,4´−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、2,2−[ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)]ヘキサフルオロプロパン二無水物、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、及び5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物が挙げられるが、これらに限定されない。
幾つかの実施形態では、構造Iのポリマーは、主に1種の繰り返し単位(例えば、ジアミンと二無水物の間の縮合反応で形成される部分を含む)を含むポリマーであってもよい。このような実施形態において、構造Iのポリマーは、上で定義された核X(例えば、X又はX)を含む1種のジアミンを、上で定義された核Y(例えば、Y又はY)を含む1種の二無水物と共に出発物質として使用し、ここで前記ジアミン及び前記二無水物のうち少なくとも1つは、インダン含有部分を含み、次いで上で定義された一無水物で末端封鎖し、イミド化することにより調製できる。主に1種の繰り返し単位を含む構造Iのポリマーを調製できる例示的なモノマーの組み合わせを、以下の表Aに示す。
幾つかの実施形態では、構造Iのポリマーは、主に2種又はそれ以上の種類の異なる繰り返し単位(例えば、それぞれがジアミンと二無水物の間の縮合反応で形成される部分を含む)を含むポリマーであってもよい。幾つかの実施形態では、構造Iのポリマーは、上で定義された核X(例えば、X又はX)を含む2種又はそれ以上の種類のジアミンを、上で定義された核Y(例えば、Y又はY)を含む1種の二無水物と共に出発物質として使用し、ここで前記複数種のジアミン及び前記二無水物のうちの少なくとも1つは、インダン含有部分を含み、次いで上で定義された一無水物で末端封鎖し、イミド化することにより調製できる。幾つかの実施形態では、構造Iのポリマーは、上で定義された核X(例えば、X又はX)を含む1種のジアミンを、上で定義された核Y(例えば、Y又はY)を含む2種又はそれ以上種類の二無水物と共に出発物質として使用し、ここで前記ジアミン及び前記複数種の二無水物のうち少なくとも1つは、インダン含有部分を含み、次いで上で定義された一無水物で末端封鎖し、イミド化することにより調製できる。幾つかの実施形態では、構造Iのポリマーは、上で定義された核X(例えば、X又はX)を含む2種又はそれ以上の種類のジアミンを、上で定義された核Y(例えば、Y又はY)を含む2種又はそれ以上の種類の二無水物と共に出発物質として使用し、ここで、前記複数種のジアミン及び前記複数種の二無水物のうち少なくとも1つは、インダン含有部分を含み、次いで上で定義された一無水物で末端封鎖し、イミド化することにより調製できる。主に2種又はそれ以上の種類の異なる繰り返し単位を含む構造Iのポリマーを調製できる例示的なモノマーの組み合わせを、以下の表Aに示す。
部分構造Xを有するジアミンモノマーは、例えば米国特許第3,856,752号、米国特許第3,983,092号、特開昭61−254543号及び米国特許第4,734,482号に詳述されている合成法により、又は当業者に知られた他の一般的な有機合成法により調製できる。部分構造Yを有する二無水物モノマーは、例えば米国特許第3,856,752号及び米国特許第5,047,487号に詳述されている合成法により、又は当業者に知られた他の一般的な有機合成法により調製できる。部分構造Xを有するジアミンモノマー及び部分構造Yを有する二無水物モノマーは、多くのものが、Chriskev Company(レネキサ、カンザス州、USA)を含め様々な供給元から商業的に入手可能であり、あるいは当業者に知られた一般的な有機合成法により調製してもよい。
構造VIIのポリアミド酸は、当業者に知られた合成手法についての多数の合成手法上の変法により合成してもよい。一般に、合成手法においては、1種又はそれ以上の種類のジアミンと、1種又はそれ以上の種類の二無水物とを、これらのモノマーを溶解するのに適した、及び好ましくは得られるポリアミド酸をも溶解するのに適した、溶媒の存在下で接触させる。
幾つかの実施形態では、ポリアミド酸を調製するためには、ジアミン成分と二無水物成分を、両方の成分を同時に投入する方法により、あるいは成分の一方を固体又は溶液の形態で他方の成分の溶液に徐々に投入する方法(全ての物質の完全な溶解は生じないかもしれない)により、反応容器に投入する。両方の成分を同時に投入する方法が、投入に必要な時間が短縮されるので生産性の点から有利である。二無水物成分に対するジアミン成分のモル比は、1.01〜1.40の間にあることが好ましい。さらに好ましくは、二無水物に対するジアミンのモル比として約1.05〜1.33が用いられる。一般に、反応は、約15℃〜約80℃で約1時間〜約48時間行う。二無水物成分に対するジアミン成分のモル比が1.00よりも大きい場合には、得られる種はアミノ末端ポリアミド酸であり、これはさらにエンドキャッピングモノマー(例えば、逆環化反応を生じることができる基を含む一無水物)と反応させることにより末端封鎖ポリマーを形成できる。
本発明に有用な適切な重合溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルアセトアミド、テトラメチレンスルホン、p−クロロフェノール、m−クレゾール、ジエチレングリコールメチルエーテル、メチル−3−メトキシプロピオネート、エチル−3−エトキシプロピオネート、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、及び2−クロロ−4−ヒドロキシトルエンが挙げられるが、これらに限定されない。これらの溶媒は、単独で使用してもよいし、あるいは2種又はそれ以上の組み合わせで使用してもよい。これらの溶媒の中で、好ましいのは、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン及びN,N−ジメチルアセトアミドであり、N−メチル−2−ピロリドンがさらに好ましい。幾つかの実施形態では、ポリイミドに対する貧溶媒を、ポリアミド酸を沈殿させないような量でこれらの溶媒と組み合わせて使用してもよい。このような貧溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン及びo−ジクロロベンゼンが挙げられる。使用すべき貧溶媒の量は、溶媒の全量に対して50重量%以下(0を含む)であることが好ましい。このようにして製造されたポリアミド酸は、非溶媒又は貧溶媒に沈殿させることにより分離し、濾過することにより収集してもよい。
前述の構造Iのポリマーに関する合成法の第2工程は、第1工程で合成した構造VIIのポリアミド酸を末端封鎖することである。幾つかの実施形態では、第2工程は、構造VIIのアミノ末端ポリアミド酸を、構造IXの一無水物と反応させて構造VIIIの末端封鎖されたポリアミド酸を得ることにより実施できる。幾つかの実施形態では、このようにして形成させた前記末端封鎖されたポリアミド酸は、単離すること無しにさらなる反応に使用できる。
幾つかの実施形態では、構造VIIIのポリアミド酸を調製するのに適した一無水物は、「マスクされた」無水マレイン酸基を含有し、この基は、無水物基をイミド基に転化した後には「マスクされた」マレイミド基になる。構造Iのポリマーのこのイミド基は、逆環化反応(例えば、逆ディールス・アルダー反応)を生じることにより、マレイミド基を脱マスクできる。末端封鎖基としてマレイミド基を含むポリイミドポリマーは、架橋剤(例えば、少なくとも2個のチオール基を含む化合物)と反応して架橋ポリイミドを形成できる。
逆環化反応を生じることができる一無水物の例としては、構造IXで表される化合物が挙げられるが、これに限定されない。

式中、Gは、−O−、−(NR100)−、−[C(R101)=C(R102)]−、又は−[C=C(R103]−であり、ここで、R100、R101、R102及びR103はそれぞれ、独立して、H、置換若しくは無置換のC〜C12の直鎖、分岐鎖、単環式若しくは多環式アルキル基、又は置換若しくは無置換のフェニル基であり、R、R、R及びRはそれぞれ、独立して、H、置換若しくは無置換のC〜C12の直鎖、分岐鎖、単環式若しくは多環式アルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、OR104、CHOR105、CHOC(=O)R106、CHC(=O)OR107、CHNHR108、CHNHC(=O)R109、CHC(=O)N(R110、C(=O)OR111であり、ここで、R104、R105、R106、R107、R108、R109、R110及びR111はそれぞれ、独立して、H、又は置換若しくは無置換のC〜Cの直鎖、分岐鎖若しくは単環式アルキル基である。
構造IXの無水物の例としては、構造IX、IX、IX、又はIXが挙げられるが、これらに限定されない。

式中、R〜R及びR100〜R103は、上に定義されている。
構造IXの具体的な適切な一無水物の例としては、次の化合物が挙げられるが、これらに限定されない。
一般に、構造VIIのポリアミド酸と構造IXの一無水物の反応は、塩基性触媒の存在下で約10℃〜約70℃で約3〜約48時間行う。適切な塩基性触媒の例としては、ピリジン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、2−メチルピリジン、2,6−ルチジン、3,5−ルチジン、ピコリン、4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)などが挙げられるが、これらに限定されない。一般に、塩基性触媒は、ポリアミド酸骨格を分解することができる化合物であるべきではない。ポリアミド酸骨格を分解することができる化合物の例としては、第1級アミン及び第2級アミンが挙げられるが、これらに限定されない。使用する一無水物の量は、アミノ末端ポリアミド酸の理論未反応アミン官能価の約1.01〜1.25モル当量である。好ましくは、使用する一無水物の量は、アミノ末端ポリアミド酸の未反応アミン官能価の約1.01〜1.15モル当量である。さらに好ましくは、使用する一無水物の量は、アミノ末端ポリアミド酸の未反応アミン官能価の約1.05〜1.10モル当量である。一無水物は、固体として又は適切な溶媒中の溶液として反応混合物に加える。好ましい溶媒は、反応溶媒である。塩基性触媒は、典型的には、一無水物の添加後にポリアミド酸溶液に添加する。好ましくは、塩基性触媒は、反応混合物に使用される一無水物と同じモル当量で使用できる。
幾つかの実施形態では、構造Iへと向かう合成法の第3工程で、化学的イミド化剤(脱水剤)を、構造VIIIの前記末端封鎖されたポリアミド酸に加える。化学的イミド化剤(脱水剤)は、ポリアミド酸基の閉環脱水プロセスを触媒して骨格及び末端封鎖基上にイミド官能性を形成し、それにより末端封鎖されたポリイミドを形成する。
適切な脱水剤の例としては、トリフルオロメタンスルホン酸、メタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、エタンスルホン酸、ブタンスルホン酸、パーフルオロブタンスルホン酸、無水酢酸、無水プロピオン酸、及び無水酪酸が挙げられるが、これらに限定されない。さらにまた、この脱水プロセスは、塩基性触媒をさらに添加することにより触媒することができる。塩基性触媒を使用する場合には、用いる塩基性触媒は、上記のエンドキャッピング反応で用いた塩基性触媒と同じであっても異なっていてもよい。
幾つかの実施形態では、化学的イミド化プロセスは、適切な脱水試薬と塩基性触媒を用いて約60℃〜約130℃で約6〜約48時間行われる。脱水試薬と塩基性触媒は、典型的には等モル濃度で用いる。環化反応を完結させるために、典型的には、重合混合物中に存在する全アミド酸に対して約90〜200%(モル)の脱水剤を使用する。好ましくは、120〜160(モル)%の脱水剤を、アミド酸環化プロセスを完結させるために使用する。
完全イミド化及び構造Iのポリイミドの形成の証拠は、イミド環構造に帰属できる1770〜1700cm−1の赤外スペクトル中の特性吸収の観察により確認することができる。
幾つかの実施形態では、得られる構造Iのポリイミドは、水及び/又は有機溶媒に沈殿させることにより分離し、濾過することにより回収し、乾燥してもよい。あるいは、構造Iのポリイミドは、水と適切な低沸点水不混和性溶媒とを添加することにより分離してもよい。ポリイミドポリマーのインダン部分の極性が低いために、極性がより低い水不混和性溶媒への溶解性が高いことから、前記ポリイミドは、大部分のポリイミドとは異なり、極性がより高い反応溶媒/水混合物からの抽出が可能である。この抽出されたポリマー溶液は、水洗し、次いで水層を分離し、種々の揮発性化合物を留去し、その後、高沸点溶媒中に抽出することにより精製し得る。好ましくは、前記高沸点溶媒はまた、本開示の組成物のための沈殿溶媒でもある。
前記ポリマーの分子量及び固有粘度、またそれゆえに一定の化学量論におけるX及びYは、選択される反応条件及び考慮すべき事項(例えば、溶媒の純度、湿度、窒素又はアルゴンガスによるブランケットの有無、反応温度、反応時間、及びその他の変数)に応じて広い範囲を有することができる。しかし、これらの因子は、所望のインダン構造量及び分子量を有するポリマーを達成するために制御されるべきである。
一般に、構造I(X+Y)のポリマーのインダン構造のモル量は、(X+Y)のモル量の25モル%〜約100モル%の範囲にあるべきである。幾つかの実施形態では、(X+Y)のモル量は、約25%(例えば、約35%、約45%、又は約50%)〜約60%(例えば、約70%、約85%、又は約100%)の範囲にある。幾つかの実施形態では、(X+Y)のモル量は、約25%(例えば、約30%、約35%、又は約40%)〜約45%(例えば、約50%、約55%、又は約60%)の範囲にある。幾つかの実施形態では、(X+Y)のモル量は、約35%(例えば、約45%、約55%、又は約65%)〜約70%(例えば、約85%、約95%、又は約100%)の範囲にある。幾つかの実施形態では、(X+Y)のモル量は、約50%(例えば、約55%、約60%、又は約65%)〜約70%(例えば、約80%、約90%、又は約100%)の範囲にある。
幾つかの実施形態では、Xは、(X+Y)のモル量の0%(例えば、約5%、約15%、約20%、又は約30%)〜約58.3%(例えば、約50.5%、約45%、約40%、又は約35%)の範囲にある。
幾つかの実施形態では、Yは、(X+Y)のモル量の0%(例えば、約10%、約20%、約30%、又は約35%)〜約49.5%(例えば、約49%、約41.7%、約35%、又は約25%)の範囲にある。
前記のように、インダン構造は、ポリマー骨格にジアミンモノマー(X)を介して組み込んでも二無水物モノマー(Y)を介して組み込んでもよい。ある場合には、インダン部分構造は、Xのみを介して、Yのみを介して、又はXとYとの組み合わせを介して組み込むことが好ましい。XとYとの組み合わせを用いる場合には、X:Yの適切な比は、約99:1〜約1:99の範囲にある。さらなる適切な範囲は、約90:10〜約10:90、約80:20〜約20:80、約75:25〜約25:75、約65:35〜約35:65、約60:40〜約40:60、及び約50:50である。
(X+Y)の量は、構造Iのポリマーの数平均分子量(Mn)を繰り返し単位の平均分子量で除算することにより算出できる。Mnの値は、例えばJan Rabek、Experimental Methods in Polymer Chemistry、John Wiley&Sons、New York、1983に記載されている膜浸透圧法又はゲル透過クロマトグラフィーなどの標準法で決定できる。
構造Iのポリイミドの適切な重量平均分子量(Mw)範囲は、約1,000g/モル〜約50,000g/モルの範囲である。好ましい分子量範囲は、個々の製品用途、用いる溶剤、及び下に位置する基体にコーティングする方法に依存し得る。例えば、インクジェット用途に適切な重量平均分子量の値は、約1,000g/モル以上(例えば、約9,000g/モル以上、約12,000g/モル以上、約15,000g/モル以上、約20,000g/モル以上、約25,000g/モル以上、又は約35,000g/モル以上)であってもよく、及び/又は約50,000g/モル以下(例えば、約40,000g/モル以下、約35,000g/モル以下、約30,000g/モル以下、約25,000g/モル以下、約20,000g/モル以下、約15,000g/モル以下、約12,000g/モル以下)であってもよい。幾つかの実施形態では、構造Iのnは、5よりも大きい整数(例えば、6〜50、6〜30、10〜50、又は10〜30)である。
幾つかの実施形態では、構造Iのポリマーは、次の構造(構造II)を有する:

式中、n、X、Y、G、及びR〜Rは、上に定義した通りである。幾つかの実施形態では、構造IIのポリマーは、

からなる群から選択される1つ又はそれ以上のX含有モノマー及び/又は

からなる群から選択される1つ又はそれ以上のX含有モノマーと、
下記の構造のY含有モノマー

及び/又は

からなる群から選択される1つ又はそれ以上のY含有モノマーと、

からなる群から選択される1つ又はそれ以上の一無水物と、
の組み合わせを使用して合成され、ここで、(X+Y)のモル%は、全モル%(X+Y)の≧25%であり、X:Yの比は、約1.01〜約1.4である。これらの実施形態の組み合わせの幾つかの具体的な例示を、以下の表Aに示す。

本明細書に記載のポリイミドポリマーは、一般に、低い極性の溶剤を含め有機溶剤に優れた溶解性を有する。特に、これにより、インクジェット用途において従来技術ポリイミド組成物よりも性能が改善される。何故なら、本明細書に記載のポリイミドポリマーにより、溶剤の選択がより柔軟となり、熱硬化性溶液の粘度の調整が容易となり、液滴当たりのポリマー付与量が増加し、インクジェットノズルの目詰まりが最小となり、また、インクジェットノズルを目詰まりさせない、付与時の間の許容可能な休止時間の量が最大化されるからである。
本開示はまた、
A.本明細書に記載の少なくとも1つのポリイミドポリマー(例えば、構造Iのポリマー)、
B.少なくとも1つの溶剤、
C.所望により含まれてもよい少なくとも1つの非求核性の塩基性添加剤、及び
D.少なくとも2個のチオール基を含む少なくとも1つの多官能チオール化合物(これは架橋剤として機能することができる)、例えば構造VIの化合物、
を含む、熱硬化性組成物に関する。

式中、aは2〜10の範囲の整数であり、cは1〜10の範囲の整数であり、b、d及びeはそれぞれ、独立して、0〜1の範囲の整数であり、f、g及びhはそれぞれ、独立して、0〜10の範囲の整数であり、Qは多価有機核であり、Z、W及びZ11はそれぞれ、独立して、二価の連結基であり、R71及びR72はそれぞれ、独立して、H、置換若しくは無置換の直鎖若しくは分岐鎖C〜Cアルキル基、又は置換若しくは無置換のC〜C10脂環式基であり、Mは、置換若しくは無置換のC〜Cの直鎖若しくは分岐鎖脂肪族基、置換若しくは無置換のC〜C10の脂環式基、又は置換若しくは無置換のC〜C18の単核若しくは多核芳香族基である。
幾つかの実施形態では、構造VIの化合物は、アルコキシシラン基を含有していない。
一般に、aは、2(例えば、3、4、5、6)〜10(例えば、9、8、7、6)の範囲にあり、f、g及びhは、独立して0(例えば、1、2、3、4、5)〜10(例えば、9、8、7、6、5)の範囲にあり、及びcは、1(例えば、2、3、4、5)〜10(例えば、9、8、7、6)の範囲にある。
及びZ11の例としては、−O−、−S−、−O−(C=O)−、−(C=O)−、−(C=O)−O−、−NH−(C=O)−及び−(C=O)−NH−が挙げられるが、これらに限定されない。
二価の有機架橋基、すなわちWは、Qをチオール基又は他の有機官能基にZ及びZ11を介して連結する架橋基である。好ましくは、Wは、以下からなる群から選択される。
1.1個又はそれ以上の数の酸素、硫黄又は窒素原子を含んでいてもよい、置換又は無置換のC〜C12の直鎖、分岐鎖、単環式又は多環式アルキレン、
2.置換又は無置換のフェニレン、
3.1個又はそれ以上の数の酸素、硫黄又は窒素原子を含む、置換又は無置換のC〜C単核ヘテロアリーレン、
4.置換又は無置換のC10〜C30多核アリーレン、及び
5.1個又はそれ以上の数の酸素、硫黄又は窒素原子を含む、置換又は無置換のC〜C30多核ヘテロアリーレン。
好ましくは、Qは、以下からなる群から選択される。
1.1個又はそれ以上の数の酸素、硫黄又は窒素原子を含有していてもよい、無置換のC〜C40の直鎖、分岐鎖、単環式又は多環式脂肪族基、及び
2.環式成分及び非環式成分の両方を含み、1個又はそれ以上の数の酸素、硫黄又は窒素原子を含んでいてもよい、無置換のC〜C40脂肪族基。
Qの例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない。
本開示の熱硬化性組成物に適した具体的なチオール化合物の幾つかの例としては、トリメチロールプロパントリス(メルカプトアセテート)、ペンタエリスリトールテトラキス(メルカプトアセテート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプトプロピオネート)、トリス[2−(3−メルカプトプロピオニルオキシ)エチル]イソシアヌレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリ−3−メルカプトプロピオネート、プロピレングリコール−3−メルカプトプロピオネート800、トリメチロールプロパントリス(4−スルファニルシクロヘキサンカルボキシレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(4−スルファニルシクロヘキサンカルボキシレート)などが挙げられるが、これらに限定されない。
この熱硬化性組成物の適切な溶剤としては、アルコール、ケトン、ラクトン、エーテル、アミド、イミド及びエステルを挙げ得る。溶剤は、典型的には、熱硬化性組成物の全ての成分を溶解し、また、良好な膜をキャスティングすべきであり、さらに、前記組成物の架橋反応を妨害すべきではない。有機溶剤の適切な例としては、γ−ブチロラクトン(GBL)、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルイミダゾリジノン、N−メチルカプロラクタム、N−メチルプロピオンアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、ジエチルアセトアミド、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、酢酸n−ブチル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールメチルエーテル(PGME)、乳酸エチル、乳酸プロピル、3−メチル−3−メトキシブタノール、テトラリン、イソホロン、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、マロン酸ジエチル、エチレングリコール1,4:3,6−ジアンヒドロソルビトール2,5−ジメチルエーテル(2,5−ジメチルイソソルビッド)、1,4:3,6−ジアンヒドロソルビトール2,5−ジエチルエーテル(2,5−ジエチルイソソルビッド)及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。さらに好ましい溶剤は、γ−ブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、2−ヘプタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸n−ブチル、乳酸エチル及びシクロヘキサノンである。これらの溶剤は、単独で使用してもよいし又は熱硬化性組成物のコーティング品質を改善するために2つ又はそれ以上を組み合わせて使用してもよい。
熱硬化性組成物用の溶剤及びその濃度の選択は、主として、使用するコーティング方法及び配合で使用される固体に依存する。溶剤は、不活性であるべきであり(例えば、諸成分と化学反応を行うべきでない)、コーティング後の乾燥の際に除去できるものであるべきである。本開示の熱硬化性組成物において、全組成物中の成分としての、1つの溶剤の量又は複数の溶剤の混合物の量は、熱硬化性組成物の全質量の約40重量%以上であってもよい。例えば、1つの溶剤の量又は複数の溶剤の混合物の量は、熱硬化性組成物の全質量に対して約40重量%〜約98重量%(例えば、約85重量%〜約98重量%、約88重量%〜約97重量%、約90重量%〜約95重量%、約50重量%〜約97重量%、又は約60重量%〜約96重量%)の範囲にあってもよい。
幾つかの実施形態では、単一の溶剤、又は複数の溶剤の混合物中の本明細書に記載のポリイミドポリマーの量は、組成物の全重量の約1重量%〜約50重量%(例えば、約1重量%〜約10重量%、約1.5重量%〜約8重量%、約2重量%〜約6重量%、約5重量%〜約50重量%、約10重量%〜約45重量%、又は約20重量%〜約45重量%)である。一般に、配合物中のポリイミドポリマーの重量割合は、熱硬化性組成物に使用すべきコーティング方法に依存する。本明細書に記載のポリイミドポリマーは、熱硬化性組成物中で、一種類のみを使用してもよく、又はその複数種を任意の比率で組み合わせてもよい。
幾つかの実施形態では、多官能チオール化合物の量は、熱硬化性組成物の全重量の約0.2重量%〜約30重量%(例えば、約0.2重量%〜約6重量%、約0.5重量%〜約4重量%、約0.8重量%〜約3重量%、約1重量%〜約30重量%、約2重量%〜約25重量%、又は約5重量%〜約25重量%)の範囲にある。
本開示の熱硬化性組成物は、少なくとも1つの非求核性の塩基性添加剤を含有していてもよい。前記非求核性の塩基性添加剤の1つの目的は、最終的なベーキング工程中にコーティングの熱硬化を助けて硬化をより低い温度で完結することを可能にする触媒として働くことである。一般に、前記塩基性添加剤の求核性は、ポリイミドのイミド基に対する求核攻撃を開始しないような低い程度であるべきである。幾つかの実施形態では、熱硬化性組成物中の非求核性の塩基性添加剤の量は、存在する場合には、全組成物の約0.002重量%〜約2重量%(例えば、約0.002重量%〜約0.4重量%、約0.01重量%〜約0.2重量%、約0.01重量%〜約2重量%、又は約0.05重量%〜約1重量%)である。
幾つかの実施形態では、前記非求核性の塩基性添加剤は、
a)非求核性窒素含有塩基性化合物、及び
b)非求核性リン含有塩基性化合物
からなる群から選択される。
幾つかの実施形態では、前記非求核性窒素含有塩基性化合物は、
a)非求核性アミン、
b)非求核性アミジン、及び
c)非求核性イミン
からなる群から選択される。
幾つかの実施形態では、前記非求核性リン含有塩基性化合物は、
a)非求核性ホスフィン、
b)非求核性ホスファイト、
c)非求核性プロアザホスファトラン、及び
d)非求核性ホスファゼン
からなる群から選択される。
適切な非求核性窒素含有塩基性化合物としては、N,N−ジシクロペンチルメチルアミン、N,N−ジシクロペンチルエチルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N−ジシクロヘキシルメチルアミン、N,N−ジシクロヘキシルエチルアミン、N,N−ジシクロヘキシルブチルアミン、N,N−ジシクロヘキシル−t−ブチルアミン、1−ジメチルアミノアダマンタン、1−ジエチルアミノアダマンタン、2−ジメチルアミノアダマンタン、2−メチルイミダゾール、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン、トリドデシルアミン、2,4,5−トリフェニルイミダゾール、1,4−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン、1,1,3,3−テトラメチルグアニジン、ピリジン、2−メチルピリジン、2,6−ルチジン、3,5−ルチジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、及びピコリンが挙げられるが、これらに限定されない。適切な非求核性リン含有塩基性化合物の例としては、N´−tert−ブチル−N,N,N´,N´,N″,N″−ヘキサメチルホスホルイミド酸トリアミド、2−tert−ブチルイミノ−2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチル−ペルヒドロ−1,3,2−ジアザホスホリン、tert−オクチルイミノ−トリス(ジメチルアミノ)ホスホラン、tert−ブチルイミノ−トリ(ピロリジノ)ホスホラン、2,5,8,9−テトラアザ−1−ホスファビシクロ[3.3.3]ウンデカン、2,8,9−トリス(1−メチルエチル)、及び2,8,9−トリイソブチル−2,5,8,9−テトラアザ−1−ホスファビシクロ[3.3.3]ウンデカンが挙げられるが、これらに限定されない。
幾つかの実施形態では、非求核性の塩基性添加剤は、熱的に及び/又は光化学的に活性化させてもよい。熱的に活性化させたものは、熱塩基発生剤(TBG)として知られており、一方、光化学的に活性化させたものは、光塩基発生剤(PBG)として知られている。TBG及び/又はPBGが含まれる場合、当業者は、所望により、本開示の組成物に用いるのに適切なTBG及び/又はPBGを知っている。
他の添加剤(接着促進剤、界面活性剤及び可塑剤等。ただし、これらに限定されない)を、熱硬化性組成物に加えてもよい。追加的添加剤の量は、0%〜約15%の範囲であってもよい。
適切な接着促進剤は、「Silane Coupling Agent」Edwin P.Plueddemann、1982 Plenum Press、New Yorkに記載されている。接着促進剤の種類としては、ビニルアルコキシシラン、メタクリロルオキシアルキルシラン(例えば3−メタクリルオキシプロピルジメトキシメチルシランや3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン)、メルカプトアルコキシシラン、アミノアルコキシシラン、エポキシアルコキシシラン及びグリシジルオキシアルコキシシランが挙げられるが、これらに限定されない。
熱硬化性組成物に用いることが可能な適切な接着促進剤の例は、構造XIVで表されるものであってもよい。

式中、R81及びR82はそれぞれ独立して、置換若しくは無置換のC〜C10の直鎖若しくは分岐鎖アルキル基、又はC〜C10シクロアルキル基であり、pは1〜3の整数であり、及びn6は1〜6の整数であり、R83は、以下の部分のうちの1つである。

84、R85、R86及びR87はそれぞれ独立して、C〜Cアルキル基又はC〜Cシクロアルキル基である。
好ましい接着促進剤は、R83が以下から選択されるものである。
構造XIVを有する適切な接着促進剤の例としては、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシジルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシジルオキシプロピル−メチルジエトキシシラン、グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、及びγ−メルカプトプロピル−メチルジメトキシシランが挙げられるが、これらに限定されない。
幾つかの実施形態では、接着促進剤は、チオール基を有していないケイ素化合物を含む。幾つかの実施形態では、接着促進剤は、アクリル部分を有していないケイ素化合物を含む。幾つかの実施形態では、接着促進剤は、エポキシ基を有していないケイ素化合物を含む。
幾つかの実施形態では、所望により含まれていてもよい接着促進剤の濃度は、用いる場合には、熱硬化性組成物の全重量の約0.02重量%〜約5重量%(例えば、約0.02重量%〜約1重量%、約0.04重量%〜約0.5重量%、約0.06重量%〜約0.4重量%、約0.1重量%〜約5重量%、約0.2重量%〜約1.5重量%、又は約0.3重量%〜約1重量%)の範囲にある。
本開示の熱硬化性組成物はまた、少なくとも1つの界面活性剤を含有していてもよい。界面活性剤を用いる場合には、熱硬化性組成物の全重量に対して約0.001重量%〜約2重量%、好ましくは約0.01重量%〜約1重量%、で加えることができる。適切な界面活性剤の例としては、特開昭62−36663号、特開昭61−226746号、特開昭61−226745号、特開昭62−170950号、特開昭63−34540号、特開平7−230165号、特開平8−62834号、特開平9−54432号及び特開平9−5988号明細書に記載の界面活性剤が挙げられるが、これらに限定されない。
適切な非イオン性界面活性剤の例としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル及びポリオキシエチレンオレイルエーテルなどのポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル及びポリオキシエチレンノニルフェノールエーテルなどのポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロックコポリマー、ソルビトールモノラウレート、ソルビトールモノパルミテート、ソルビトールモノステアレート、ソルビトールモノオレエート、ソルビトールトリオレエート及びソルビトールトリステアレートなどのソルビトール脂肪酸エステル、並びにポリオキシエチレンソルビトールモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビトールモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビトールモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビトールトリオレエート及びポリオキシエチレンソルビトールトリステアレートなどのポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステルが挙げられるが、これらに限定されない。
商業的に入手できるフッ素含有界面活性剤又はケイ素含有界面活性剤としては、Eftop EF301、EF303(新秋田化成株式会社製)、Megafac F171、F173、F176、F189、R08(大日本インキ化学工業株式会社製)、Surflon S−382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝子株式会社製)及びTroysol S−366(Troy Chemical K.K.製)が挙げられるが、これらに限定されない。ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業株式会社製)も、ケイ素含有界面活性剤として使用できる。
幾つかの実施形態では、熱硬化性組成物は、所望により、少なくとも1つの可塑剤を含有していてもよい。所望により含まれていてもよい可塑剤の濃度は、用いる場合には、熱硬化性組成物の全重量の約1重量%〜約10重量%の範囲にあってもよい。可塑剤の好ましい量は、約2重量%〜約10重量%であってもよい。
一般に、可塑剤は、第1のベーキング工程の後に膜に残るようにするために、約70℃〜約150℃という典型的なベーキング温度で用いられる溶剤よりも低い揮発性を有するべきである。これは、典型的には、可塑剤の官能基と熱硬化性組成物の他の成分との相互作用がその揮発性を十分に低下させない限りは、本発明の可塑剤が、用いられる溶剤よりも高い沸点を有することを意味する。可塑剤の例としては、以下に限定されないが、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセロール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ソルビトール、シクロヘキサンジオール、4,8−ビス(ヒドロキシルメチル)−トリシクロ(5.2.1.0,2,6)デカン、及び2−オキセパノンと2−エチル−2−(ヒドロキシルメチル)−1,3−プロパンジオールとのコポリマーが挙げられる。少なくとも2個のヒドロキシル基を有する好ましいポリヒドロキシル化合物は、ジエチレングリコール、トリプロピレングリコール、及び2−オキセパノンと2−エチル−2−(ヒドロキシルメチル)−1,3−プロパンジオールとのコポリマーである。好ましい飽和グリコールモノエーテルは、トリプロピレングリコール、トリエチレングリコール及びテトラエチレングリコールの飽和モノエーテルである。
他の反応を行ってもよく、また、理論に縛られることも望まないが、本明細書に記載のポリイミドの熱硬化は、スキームIに示されるメカニズムで行うことができると考えられる。

熱硬化性組成物の必要成分である、本明細書に記載のポリイミドは、「マスクされた」マレイミド基である末端基を有する。マレイミド類は、チオールと、溶液中において環境条件下で、マレイミドC=C二重結合へのSH基の付加反応により迅速に反応することができる。本開示の重要な点は、本明細書に記載のポリイミドが、製品保存寿命を通じて溶液安定性を維持するために、遊離のマレイミドではないが、隠れた、つまり「マスクされた」マレイミドとして機能するポリマー末端基を含むことである。十分な温度(例えば、約250℃以下)まで加熱すると、ポリマー末端基は、逆環化〔例えば、逆ディールス・アルダー(rDA)〕反応を行ってマレイミド基を脱マスクし、これによりチオール基に反応性となる。膜(すなわち、固体状態)中のチオール−マレイミド反応は溶液中よりも遅いので、所望により非求核性の塩基性添加剤を加えることにより硬化に必要な温度を下げるのを助けて、不溶性の架橋した材料を形成させることができる。
一般に、硬化中の膜の収縮を最小限にするために、逆環化反応で形成される化合物は、全膜質量の小さな割合しか占めないか、あるいは前記化合物は他の熱反応により最終的なベーキング膜に組み込まれた一部分になるべきである。この部分が最終的なベーキング膜に組み込まれた一部分にならないのであれば、当該部分は最終的なベーキング工程の間に揮発して完全に膜から消え去るべきである。これにより、経時によっても最終的なベーキング膜から脱離した部分が滲出しないことが保証される。
本開示はまた、熱硬化コーティングを製造する製造方法に関する。幾つかの実施形態では、前記方法は、
a)基体を本開示の熱硬化性組成物でコーティングしてコーティングされた基体を形成すること、及び
b)前記コーティングされた基体をベーキングして(例えば、1つの温度又は複数の温度で一定の時間)前記熱硬化性組成物を硬化させること、
を含む。
別の実施形態では、本開示はまた、
a)基体を提供すること、
b)基体を本開示の熱硬化性組成物でコーティングしてコーティングされた基体を形成すること、
c)コーティングされた基体を第1のベーキング工程で、温度Tでベーキングして溶媒の大部分を除去すること、及び
d)コーティングされた基体を第2のベーキング工程で、温度Tでベーキングしてコーティングを硬化させる(例えば、コーティングを有機溶剤に不溶性にする)ことであって、ここで、T≦150℃であり、180℃≦T≦250℃であり、工程cから工程dまでの全膜厚損失は<10%である)こと、
を含む、熱硬化コーティングを製造する製造方法に関する。
基体は、例えば、半導体材料、例えばシリコンウェーハ、化合物半導体(III〜V族)又は(II〜VI族)ウェーハ、セラミック、ガラス基板又は石英基板であってもよい。基体はまた、有機若しくは無機誘電体、又は銅若しくはその他の配線金属などの、電子回路製作に使用される薄膜又は構造体を含むこともできる。
前記製造方法は、所望により、基体を溶剤で予湿する工程を含んでいてもよい。当業者に知られた、基体を溶剤で処理する任意の適切な方法を用いてもよい。例として、スプレー、ストリーミング又は溶剤への基体の浸漬による、基体の溶剤処理が挙げられる。処理の時間及び温度は、具体的な基体及び方法に依存するであろうが、上昇した温度を用いてもよい。任意の適切な溶剤又は溶剤ブレンドを用いてもよい。好ましい溶剤は、本開示の熱硬化性組成物で使用された溶剤である。
前記方法は、所望により、接着促進剤を含有する溶液で基体を予備コーティングする工程を含んでいてもよい。当業者に知られた、接着促進剤で基体を処理する任意の適切な方法を用いてもよい。例として、接着促進剤の蒸気、溶液又は100%濃度の接着促進剤による基体の処理が挙げられる。処理の時間及び温度は、具体的な基体、接着促進剤及び方法に依存するであろうが、上昇した温度を用いてもよい。任意の適切な外用接着促進剤を用いてもよい。適切な外用接着促進剤の種類としては、以下に限定されないが、ビニルアルコキシシラン、メタクリルオキシアルコキシシラン、メルカプトアルコキシシラン、アミノアルコキシシラン、エポキシアルコキシシラン及びグリシドオキシアルコキシシランが挙げられる。
幾つかの実施形態では、本開示の熱硬化性組成物は、適切な基体上にコーティングされ、未ベーキングのコーティングされた基体を形成させる。熱硬化性組成物のコーティング方法としては、スプレーコーティング、スピンコーティング、オフセット印刷、インクジェット印刷、ローラーコーティング、スクリーン印刷、押出しコーティング、メニスカスコーティング、カーテンコーティング及び浸漬コーティングが挙げられるが、これらに限定されない。流体の離散単位若しくは連続ジェット、又は流体の連続シートを表面へと放つ他の技法も使用できる。コーティングのパラメーターは、具体的なコーティングツールに依存し、当業者に知られたところである。
好ましい実施形態では、熱硬化性組成物は、様々な低粘度付与ツールを使用して基体表面に付与することができる。低粘度付与ツールは、ツールを表面と直接接触させずにオリフィスを通して希薄溶液を表面に向けて射出することによって希薄溶液を表面に付与するデバイスである。好ましい直接描画式付与ツールは、インクジェットデバイス、例えば圧電方式、サーマル方式、ドロップ・オン・デマンド方式又は連続式のインクジェットデバイスである。直接描画式付与ツールの他の例としては、エアゾールジェット及び自動シリンジ、例えばOhmcraft,Inc.(Honeoye Falls、NY)から入手できるMICROPENツールが挙げられる。
用いるコーティング方法にかかわらず、熱硬化性組成物を基体にコーティングした後に、未ベーキングのコーティングされた基体を、典型的には、ベーキング手段を使用して上昇した温度で加熱する。任意の適切なベーキング手段を使用し得る。適切なベーキング手段の例としては、以下に限定されないが、ホットプレート、赤外線ランプ、熱対流オーブン及びインクジェット印刷ヘッド上の加熱要素が挙げられる。
1つの実施形態では、未ベーキングのコーティングされた基体は、ベーキング手段を使用して1工程法により適切な温度でベーキングされる。このような実施形態において、ベーキング温度は、約180℃〜約250℃の範囲にあってもよく、硬化した熱硬化膜でコーティングされた基体を製造することができる。その時間は、用いるベーキング手段及び温度により変化しうる。例えば、熱対流オーブンをベーキング手段として用いる場合には、時間は、約10分〜約120分の範囲でもよい。ホットプレートを用いる場合には、前記時間は、約1分〜約60分の範囲で変化しうる。幾つかの実施形態では、温度は、約200℃〜約250℃の範囲でもよい。当業者は、日常的な実験により、適切な時間と温度を決定することができるが、これらは、熱硬化性組成物に用いられる具体的な溶剤、チオール、末端封鎖基及び添加剤、並びに用いられる具体的なベーキング手段に依存するであろう。
別の実施形態では、ベーキング手段の温度は、温度勾配をつけてもよい。適切な開始温度は、約80℃〜約180℃の範囲であってよく、約180℃〜約250℃の最終温度まで温度勾配をつけて、硬化した熱硬化膜でコーティングされた基体を製造してもよい。当業者は、日常的な実験により適切な開始温度及び終了温度並びに勾配をかける時間を決定することができるが、これらは熱硬化性組成物に用いられる具体的な溶剤、チオール、末端封鎖基及び添加剤、並びに用いられる具体的なベーキング手段に依存するであろう。
別の実施形態では、未ベーキングのコーティングされた基体は、2工程法でベーキングしてもよい。未ベーキングのコーティングされた基体を、第1のベーキング工程で、約70℃〜約150℃の間の温度で、選択されたベーキング手段に応じた時間ベーキングして、乾燥未硬化コーティングされた基体を製造することができる。好ましくは、第1のベーキング温度範囲は、約80℃〜約140℃(例えば、約100℃〜約140℃又は約100℃〜約130℃)である。第1のベーキング工程の目的は、主に、逆環化反応を誘導せずに、コーティングされた基体の膜から残留溶剤を蒸発させることにある。第1のベーキング工程では、インクジェットプリントヘッド上の加熱要素を用いてもよい。
乾燥した未硬化コーティングされた基体は、次いで、第2のベーキング工程で約180℃〜約250℃、好ましくは約200℃〜約250℃でベーキングされ、硬化した熱硬化膜でコーティングされた基体を製造することができる。当業者は、日常的な実験により適切な時間及び温度を決定することができるが、これらは組成物に用いられる具体的な溶剤、チオール、末端封鎖基及び添加剤、並びに用いられる具体的なベーキング手段に依存するであろう。
この第2のベーキング工程の目的は、(1)ポリマー末端基上で逆環化反応を引き起こさせてマレイミド末端基を生成させること、及び(2)ポリマー上ののマレイミド末端基と多官能チオール化合物の間の架橋反応を引き起こさせることにあると考えられる。
これらの、方法の実施形態から得られる架橋ポリイミド膜は、優れた耐熱性及び耐薬品性並びに電気絶縁性を有する絶縁膜である。
幾つかの実施形態では、本開示は、本明細書に記載の方法で形成される物品を特徴とする。このような物品の例としては、半導体基板、エレクトロニクス用軟質フィルム、ワイヤー絶縁、ワイヤーコーティング、ワイヤーエナメル、又はインク付基体が挙げられる。幾つかの実施形態では、本開示は、上記の物品を含む半導体デバイスを特徴とする。例えば、半導体デバイスは、集積回路、発光ダイオード、太陽電池及びトランジスタであってもよい。
1つの実施形態では、本開示は、本明細書に記載の熱硬化性組成物の自立膜の製造方法に関する。この方法は、以下の工程を含んでいてもよい。
a)基体を本開示の熱硬化性組成物でコーティングして膜コーティングされた基体を形成すること、
b)前記膜コーティングされた基体を(例えば、第1のベーキング工程で、温度Tで)ベーキングして熱硬化性組成物中の溶剤の少なくとも一部分(例えば、実質的に全部)を除去すること、及び
c)(例えば、機械力又は化学処理を施すことにより)前記基体から膜コーティングを剥離して自立膜を得ること。
幾つかの実施形態では、Tは、約150℃未満であってもよい。上記方法で使用できる適切な基体の例としては、酸化シリコンウェーハ(これは、HF処理を使用することにより膜の剥離を促進させることができる)などの半導体材料、及びポリエチレンテレフタレート(PET)基体(これは、可撓性であり、剥離により容易に除去できる)などの種々のプラスチック担体が挙げられるが、これらに限定されない。
所望により、第1のベーキング工程の後であり且つ膜を剥離して自立状態とする前に、放射線、コロナ、プラズマ及び/又はマイクロ波放射への曝露又は温度T(例えば、約180℃〜約250℃)での第2ベーキング工程などの、膜に対する追加の処理を適用して、前記膜コーティングを硬化させることができる。
所望により、自立膜に適用できる追加的な処理としては、自立膜を水又は溶剤によって洗浄すること及び/又は自立膜を乾燥させること、が挙げられるが、これらに限定されない。
膜を除去する機械力の例としては、剥離力が挙げられるが、これに限定されない。膜を剥離する化学処理の例としては、希HF水溶液処理が挙げられるが、これに限定されない。
幾つかの実施形態では、自立膜は形成されれば、半導体デバイスに使用するのに適した半導体基板に適用することができる。このような半導体基板の例としては、印刷回路基板及びフレキシブル印刷回路基板が挙げられる。
本明細書で引用した全ての刊行物(例えば、特許、特許出願公開及び文献)の内容は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本発明の原理及び実施をより明確に例示するために以下の実施例が提供される。本発明は記載された実施例に限定されないことが理解されるべきである。
合成例1
ポリイミドPI−1の合成
機械式攪拌機、熱電対及び反応全体を通じて窒素正圧を維持するための窒素入口を備えた1リットルの三口ジャケット付き丸底フラスコで、重合反応を行った。フラスコに、39.95gの4,4´−[1,4−フェニレン−ビス(1−メチルエチリデン)]ビスアニリン(DAPI)と600gの無水N−メチルピロリドンを投入した。この内容物を、均質溶液が得られるまで18〜20℃で攪拌した。次に、61.08gのヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物(6−FDA)を、ロートを介して前記攪拌ジアミン溶液に投入した。6−FDA投入ロートを、66.0gの無水N−メチルピロリドンで反応フラスコへとリンスした。この混合物を60℃に加熱し、3時間攪拌した。
末端封鎖反応を行うために、4.2gのエキソ−3,6−エポキシ−1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸無水物(オキソナジック酸無水物)と2.0gのピリジンをフラスコに投入した。この混合物を60℃で3時間攪拌した。
イミド化反応を行うために、10.2gの無水酢酸と2.0gのピリジンを反応容器に投入した。この反応混合物を100℃に加熱し、攪拌を12時間続けた。少量の試料(1g)を取り出し、50:50のメタノール:水(10ml)中に沈殿させた。固体を濾過することにより単離し、乾燥した。フーリエ変換型赤外分光分析により、イミド化反応が完結したことが示された。
得られた溶液を、室温まで冷却し、4リットルの激しく攪拌された脱イオン水に滴加してポリマーを沈殿させた。ポリマーを濾過することにより収集し、1リットルの脱イオン水で洗浄した。濾過ケーキを、1リットルのメタノールで再スラリー化し、濾過した。湿潤濾過ケーキを、空気中で12時間乾燥し、次いで当該ポリマーを真空下において70℃で12時間乾燥した。該ポリマーを、分子量についてはゲル浸透クロマトグラフィーで、組成についてはH NMRで、アミド及び無水物ピークが無いことについてはフーリエ変換型赤外分光で、水分についてはカールフィッシャー滴定で、残留溶媒についてはガスクロマトグラフィーで特性解析した。
合成例2
ポリイミドPI−2の合成
使用した試薬の量が以下の通りであった以外は、合成例1の手順を用いた:39.95gの4,4´−[1,4−フェニレン−ビス(1−メチルエチリデン)]ビスアニリン(DAPI)、300gの無水N−メチルピロリドン、61.08gのヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物(6−FDA)、33.0gの無水N−メチルピロリドン、4.2gのエキソ−3,6−エポキシ−1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸無水物、2.0gのピリジン、10.2gの無水酢酸及び2.0gのピリジン。
合成例3−5
ポリイミドPI−3、PI−4及びPI−5の合成
ポリイミドPI−3、PI−4及びPI−5を、表1に記載された差異以外は合成例1の手順に従って合成した。PI−5においてODAは、オキシジアニリンである。
合成例6−12及び比較合成例1
ポリイミドポリマーPPI−6〜PPI−12及び(比較)ポリイミドポリマーCPI−1の合成
ポリマーを、合成例1に従って、表2に記載した差異を加えて調製した。表3〜5は、これらの合成例のための反応剤の化学構造を含む。



配合例FE−1〜FE−16
実施例に記載した熱硬化性組成物成分を、アンバーボトル中で混合し、溶剤の混合物を加えて溶液の固形分含有量を調整し、均質溶液が得られるまで攪拌した。前記溶液を、清浄なアンバーボトルに1.0μm濾紙で濾過した。表6及び7は、表8(配合例FE−1〜FE−16)及び表11(配合例FE−17〜FE−23及び比較配合例1)の配合に列記したポリチオール及び接着促進剤に関する情報を含む。



実施例1−9
硬化した熱硬化コーティングでコーティングされた基体の調製
上で調製した熱硬化性組成物を、シリコンウェーハ又は二酸化シリコンウェーハにスピンコーティングして約5〜約30ミクロンの厚みを有するコーティングを形成させた。コーティングされたウェーハを、120℃で3分間ベーキングした。コーティング欠陥及び膜の亀裂を、光学顕微鏡で調べた。膜を、熱対流オーブン中N雰囲気下で、200℃で1時間加熱した。得られた膜を、膜欠陥について光学顕微鏡で調べた。膜を、種々の溶剤(PGMEA、GBL、アセトンなど)に浸して予備的な耐溶剤性について試験した。二酸化シリコンウェーハを基体として使用した場合には、膜を、50:1の水:HF溶液を用いた処理によりウェーハから剥離させた。剥離膜を、乾燥箱中N下で24時間乾燥した。乾燥膜を、熱機械分析(TMA)及び動的粘弾性測定(DMA)(モジュラス、破断点伸び、Tg及び熱膨張率(CTE))による機械的試験に使用した。表9にコーティング、ベーキングその他の詳細を報告し、表10に機械的性質を報告する。表9に記載したように、FE−6、FE−14及びFE−15の硬化膜は、試験溶剤に溶解しなかった。
配合例FE−17〜FE−23及び比較配合例1
配合例FE−17〜FE−23及び比較配合例1を、配合例1について記載した手順に従って調製した。詳細は表11に示す。
実施例10〜16及び比較例1
配合物FE−17〜FE−23を、シリコンウェーハにコーティングし、実施例1−9と同様にベーキングして同等の結果を得る。また、CFE−1も、同様にコーティングし、ベーキングするが、溶剤に浸漬するとウェーハから完全に除去される。
硬化させた熱硬化コーティングによる基体のインクジェットコーティング
以下の表12に示した熱硬化性組成物(2mL)を、シリンジで、Dimatix DMP−2800プリンターに搭載されたインクカートリッジに移した。この組成物を、1〜20KHzの圧電周波数で、示された温度で吐出した。表13に示すように、実施例17及び18については、液滴サイズの均一性が優れていることが認められ、操作を4時間、24時間及び72時間停止した後に印刷を再開したときでもインクジェットノズルの目詰まりが無かった。一方、比較例2は、開始時並びに4時間及び24時間後に不十分な噴射を示し、72時間の保存後には全く噴射されなかった。

比較合成例CSE−2
ポリイミドCPI−2の合成(比較例)
末端封鎖基がエキソ−3,6−エポキシ−1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸無水物(オキソナジック酸無水物)に代えて1,2,3,6−テトラヒドロ−3,6−メタノフタル酸無水物(ナジック酸無水物)だった以外は、合成例1の手順に従ってポリイミドCPI−2を合成した。重量平均分子量(MW)及び多分散度(PD)は、それぞれ14,116ダルトン及び4.0であった。
比較合成例CSE−3
ポリイミドCPI−3の合成(比較例)
二無水物が4,4−オキシジフタル酸無水物(ODPA)であり、ジアミンがオキシジアニリン(ODA)であった以外は、合成例1の手順に従ってポリイミドCPI−3を合成した。イミド化工程の後に、多量の沈殿物が得られた。これは、典型的なポリイミドが有する、本開示のポリマーに比べて低い、N−メチルピロリドン中の溶解性を例示している。
配合例FE−26、FE−27及び比較例CFE−3
表14に記載の熱硬化性組成物成分を、アンバーボトル中で混合し、溶剤の混合物を加えて溶液の固形分含有量を調整し、均質溶液が得られるまで攪拌した。当該溶液を、清浄なアンバーボトルに1.0μm濾紙で濾過した。表14は、これらの配合に関する情報を含む。
実施例19−21
FE−26由来の硬化した熱硬化コーティングでコーティングされた基体の調製
上で調製した熱硬化性組成物FE−26を、シリコンウェーハにスピンコーティングして約5〜約15ミクロンの厚みを有するコーティングを形成させた。コーティングされたウェーハを、120℃で3分間ベーキングした。コーティング欠陥及び膜の亀裂を、光学顕微鏡で調べた。膜を、熱対流オーブン中N雰囲気下で、200℃で1時間加熱した。得られた膜を、膜欠陥について光学顕微鏡で調べた。膜を、種々の溶剤(PGMEA、GBL、アセトンなど)に浸して予備的な耐溶剤性を試験した。これらの試験の結果を表15に示す。
実施例22−24
FE−27由来の硬化した熱硬化コーティングでコーティングされた基体の調製
これらの実験は、FE−27の熱硬化性組成物を使用し、膜を熱対流オーブン中のN雰囲気下で、200℃ではなく250℃で1時間加熱した以外は、実施例19〜21に記載されたのと全く同じように行った。これらの試験の結果を、表16に示す。
比較例CE−3〜CE−5
CFE−3由来の硬化した熱硬化コーティングでコーティングされた基体の調製
これらの実験は、CFE−3の組成物を使用した以外は、実施例19〜21に記載されたのと全く同様に行った。これらの試験の結果を、表17に示す。
PI−1(ST−1〜ST−5)及びCPI−3(CST−1〜CST−5)の溶解性試験例
9gの溶剤(表18に記載)と、1gのポリマーPI−1又は比較ポリマーCPI−3とを、小さなバイアルに加えた。次いで、それぞれのバイアルをローラー上で攪拌してポリマーの溶解を促進させた。
ポリマーPI−1を入れたバイアルを、全ての試験溶剤に30分以内に完全に溶解させた。このバイアルに、ポリマーPI−1を0.25gづつ追加添加し、再度ローラー上で30分間攪拌した。これを、最後の添加分が加え終わるまで、繰り返した。最後のロール時間は、30分から1晩へと延長した。表18は、溶剤に溶解できるポリマーPI−1の量に関する情報を含む(ST−1〜ST−5)。
比較ポリマーCPI−3は、溶剤の全てに10%濃度(1gのポリマーに対して9gの溶剤)では溶解しなかった。10gの追加溶剤を、比較ポリマーCPI−3を入れた5つのバイアルのそれぞれに加え、バイアルを1晩ローラー上で攪拌した。1晩ローラー上で攪拌した後に、比較ポリマーCPI−3の大部分は、相変わらず溶解せず、溶剤に<5%の溶解性を示した(表18参照、CST−1〜CST−5)。
この実験は、本開示のポリマーが、典型的なポリイミドと比べて溶解性の上で大きな利点を有することを示す。

Claims (26)

  1. 少なくとも1つのイミド部分と少なくとも1つのインダン含有部分を含む第1の繰り返し単位、及び
    ポリマーの一端に位置し、逆環化反応を生じることができる、少なくとも1個の末端封鎖基、
    を含むポリマー。
  2. 前記末端封鎖基がマスクされたマレイミド基を含む、請求項1に記載のポリマー。
  3. 前記末端封鎖基が、構造(IXa)の部分を含む、請求項2に記載のポリマー。

    (式中、
    Gは、−O−、−(NR100)−、−[C(R101)=C(R102)]−、又は−[C=C(R103]−であり、ここで、
    100、R101、R102及びR103はそれぞれ、独立して、H、置換若しくは無置換のC〜C12の直鎖、分岐鎖、単環式若しくは多環式アルキル基、又は置換若しくは無置換のフェニル基であり、
    、R、R及びRはそれぞれ、独立して、H、置換若しくは無置換のC〜C12の直鎖、分岐鎖、単環式若しくは多環式アルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、OR104、CHOR105、CHOC(=O)R106、CHC(=O)OR107、CHNHR108、CHNHC(=O)R109、CHC(=O)N(R110、C(=O)OR111であり、ここで、R104、R105、R106、R107、R108、R109、R110及びR111はそれぞれ、独立して、H、又は置換若しくは無置換のC〜C直鎖、分岐鎖若しくは単環式アルキル基である。)
  4. 前記インダン含有部分が、


    を含む、請求項1に記載のポリマー。(式中、R11〜R30はそれぞれ、独立して、H又は置換若しくは無置換のC〜C10の直鎖若しくは分岐鎖アルキル基である。)
  5. 11〜R30のそれぞれが、独立して、H又はCHである、請求項4に記載のポリマー。
  6. さらに前記第1の繰り返し単位とは異なる第2の繰り返し単位を含む、請求項1に記載のポリマー。
  7. 前記ポリマーが、構造Iのポリマーである、請求項1に記載のポリマー。

    (式中、Zは、逆環化反応を生じることができる二価の有機基であり、nは5よりも大きい整数であり、それぞれのXは、独立して、二価の有機基であり、それぞれのYは、独立して、四価の有機基であり、X及びYの少なくとも1つは、インダン含有部分を含む。)
  8. 前記ポリマーが1,000g/モル以上の分子量を有する、請求項1に記載のポリマー。
  9. (a)少なくとも1つのジアミン、
    (b)少なくとも1つの二無水物、及び
    (c)逆環化反応を生じることができる基を含む少なくとも1つの一無水物、
    の縮合生成物を含み、一端に、前記逆環化反応を生じることができる基を含む少なくとも1個の末端封鎖基を含み、成分(a)及び(b)の少なくとも1つがインダン含有部分を含む、ポリマー。
  10. 前記一無水物がマスクされた無水マレイン酸基を含む、請求項9に記載のポリマー。
  11. 前記一無水物が、構造(IX)の一無水物である、請求項10に記載のポリマー。

    〔式中、
    Gは、−O−、−(NR100)−、−[C(R101)=C(R102)]−、又は−[C=C(R103]−であり、ここで、R100、R101、R102及びR103はそれぞれ、独立して、H、置換若しくは無置換のC〜C12の直鎖、分岐鎖、単環式若しくは多環式アルキル基、又は置換若しくは無置換のフェニル基であり、
    、R、R及びRはそれぞれ、独立して、H、置換若しくは無置換のC〜C12の直鎖、分岐鎖、単環式若しくは多環式アルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、OR104、CHOR105、CHOC(=O)R106、CHC(=O)OR107、CHNHR108、CHNHC(=O)R109、CHC(=O)N(R110、C(=O)OR111であり、ここで、R104、R105、R106、R107、R108、R109、R110及びR111はそれぞれ、独立して、H、又は置換若しくは無置換のC〜Cの直鎖、分岐鎖若しくは単環式アルキル基である。〕
  12. 前記インダン含有部分が、

    を含む、請求項9に記載のポリマー。(式中、R11〜R30はそれぞれ、独立して、H又は置換若しくは無置換のC〜C10の直鎖若しくは分岐鎖アルキル基である。)
  13. 11〜R30のそれぞれが、独立して、H又はCHである、請求項12に記載のポリマー。
  14. 前記インダン含有部分を含む成分が、成分(a)及び(b)の約25モル%以上である、請求項9に記載のポリマー。
  15. 請求項1に記載のポリマー、
    少なくとも1つの、2個以上のチオール基を含む多官能チオール化合物、
    少なくとも1つの溶剤、及び
    所望により含まれてもよい、少なくとも1つの非求核性の塩基性添加剤、
    を含む熱硬化性組成物。
  16. 前記多官能チオール化合物が、構造(VI)の化合物である、請求項15に記載の組成物。

    (式中、
    aは、2〜10の範囲の整数であり、
    cは、1〜10の範囲の整数であり、
    b、d及びeはそれぞれ、独立して、0〜1の範囲の整数であり、
    f、g及びhはそれぞれ、独立して、0〜10の範囲の整数であり、
    Qは、多価有機核であり、
    、W及びZ11はそれぞれ、独立して、二価の連結基であり、
    71及びR72はそれぞれ、独立して、H、置換若しくは無置換の直鎖若しくは分岐鎖C〜Cアルキル基、又は置換若しくは無置換のC〜C10脂環式基であり、
    Mは、置換若しくは無置換のC〜Cの直鎖若しくは分岐鎖脂肪族基、置換若しくは無置換のC〜C10脂環式基、又は置換若しくは無置換のC〜C18の単核若しくは多核芳香族基である。)
  17. さらに少なくとも1つの非求核性の塩基性添加剤を含む、請求項15に記載の組成物。
  18. 前記非求核性の塩基性添加剤が、窒素含有化合物又はリン含有化合物である、請求項17に記載の組成物。
  19. 前記ポリマーが、前記組成物の約1重量%〜約50重量%である、請求項15に記載の組成物。
  20. 前記多官能チオール化合物が、前記組成物の約0.2重量%〜約30重量%である、請求項15に記載の組成物。
  21. 前記溶剤が、前記組成物の約40重量%以上である、請求項15に記載の組成物。
  22. 基体を請求項15に記載の熱硬化性組成物でコーティングしてコーティングされた基体を形成すること、及び
    前記コーティングされた基体をベーキングして前記熱硬化性組成物を硬化させ、それによって前記基体の表面に熱硬化コーティングを形成すること、
    を含む、熱硬化コーティングを製造する製造方法。
  23. 前記基体のコーティングが、前記熱硬化性組成物を前記基体の表面にインクジェット印刷、スピンコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティング、ローラーコーティング、又は動的表面張力コーティングにより付与することを含む、請求項22に記載の方法。
  24. 基体を請求項15に記載の熱硬化性組成物でコーティングして膜コーティングされた基体を形成すること、
    前記膜コーティングされた基体をベーキングして前記少なくとも1つの溶剤の少なくとも一部分を除去すること、及び
    前記基体から膜コーティングを剥離させて自立膜を得ること、
    を含む自立膜を製造する製造方法。
  25. 請求項24に記載の製造方法で得られた自立膜。
  26. 請求項22に記載の製造方法で調製されたコーティングされた基体を含むデバイス。
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