JP2018100398A - ポリアリーレン樹脂 - Google Patents

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Abstract

【課題】溶解性向上部分を有し、比較的高い重量平均分子量及び比較的低い多分散性を有するエレクトロニクス用途に使用するためのポリアリーレンオリゴマーの提供。
【解決手段】式(9)で例示される2つ以上のシクロペンタジエノン部分を含む1つ以上の第1のモノマーと式(1)で表される芳香族ジアルキンモノマーからなる第2のモノマーとを含む共重合体であるポリアリーレンポリマー。


【選択図】なし

Description

本発明は、一般に、ポリアリーレン材料の分野に関し、より詳細には、エレクトロニクス用途に使用するためのポリアリーレンオリゴマーに関する。
ポリマー誘電体は、集積回路、マルチチップモジュール、積層回路基板、ディスプレイなどの様々な電子デバイスの絶縁層として使用することができる。エレクトロニクス製造産業は、特定の用途に応じて、誘電率、熱膨張係数、弾性率などの誘電材料に対する異なる要件を有する。
シリカ、窒化ケイ素及びアルミナなどの様々な無機材料は、電子デバイスの誘電材料として使用されている。これらの無機材料は、通常は蒸着技術によって、一般に薄層に付着させることができ、水を容易に吸収しないなどの有利な特性を有する。ポリマー誘電材料は、例えば、スピンコーティング技術などの塗布の容易性、ギャップ充填能力、より低い誘電率、及び破壊なしに特定の応力に耐える能力、すなわちポリマー誘電体は無機誘電材料より脆弱性が低減され得ることなど、特定の用途において無機誘電材料に優る利点を提供する特性を有することが多い。しかしながら、ポリマー誘電体は、しばしば、製造中のプロセス統合に課題を呈する。例えば、集積回路のような特定の用途において、誘電体として二酸化ケイ素を置換するために、ポリマー誘電体は、プロセスのメタライゼーション及びアニーリング工程中のプロセス温度に耐えなければならない。一般に、ポリマー誘電材料は、後続の製造工程のプロセス温度よりも高いガラス転移温度を有さなければならない。また、ポリマー誘電体は、誘電率の増加及び金属導体の潜在的な腐食を引き起こし得る水を吸収してはならない。
ポリアリーレンポリマーは、誘電材料としてよく知られており、多くの望ましい特性を有する。例えば、国際特許出願第WO97/10193号は、特定のエチニル置換芳香族化合物及びビスシクロペンタジエノンモノマーから調製される特定のポリアリーレンオリゴマーを開示している。これらのエチニル置換芳香族化合物の芳香環は、CF−、CFO−、ArO−、ArS−、または(Ar)P(=O)−のような特定の置換基で置換されていてもよく、Arはある特定の芳香環を意味する。ポリアリーレンオリゴマーは、比較的高い沸点(通常は≧150℃)を有する有機溶媒中で比較的高温で調製される。しかしながら、このような反応溶媒は、エレクトロニクス産業におけるキャスティング溶媒としては好ましくない選択であり、ポリアリーレンオリゴマーを反応溶媒から沈殿させ、これらのポリマーのフィルムを流延するのに適したはるかに低い沸点を有する異なる有機溶媒中に溶解させなければならない。このようなポリアリーレンオリゴマーは、エレクトロニクス産業において従来から使用されている有機溶媒への溶解性が制限されているという難点があり、これらのポリマーの使用が制限されている。米国公開特許出願第2016/0060393号は、2つのシクロペンタジエノン部分を含む第1のモノマー、第2のモノマーとしてのエチニル置換芳香族化合物、及び第3モノマーとして次式
のモノエチニル置換化合物の反応により、調製される改良された溶解性を有する、極性部分末端ポリアリーレンオリゴマーを開示している。ここで、RはH、任意で置換されているC1−10アルキル、任意で置換されているC7−12アラルキル、任意で置換されているC6−10アリール、またはRであり、Rは極性部分である。これらの極性部分末端ポリアリーレンオリゴマーは、従来のポリアリーレンオリゴマーと比較して、特定の有機溶媒において改善された溶解性を有するが、いくつかの溶媒における溶解性の改善は、これらのポリアリーレンオリゴマーがエレクトロニクス産業における特定の用途に使用されるのに十分ではない。有機溶媒、特に、エレクトロニクス産業においてポリマーフィルムの流延に使用される有機溶媒、への改善された溶解性を有するポリアリーレンポリマーの必要性が、この産業において依然存在する。
本発明は、2つ以上のシクロペンタジエノン部分を含む1つ以上の第1のモノマー、及び式(1)の1つ以上のポリアルキニル置換第2のモノマーを、重合単位として含む、ポリアリーレンポリマーであって、
式中、Ar及びArはそれぞれ独立して、C5−30−アリール部分であり、Rはそれぞれ独立して、H、及び任意で置換されているC5−30−アリールから選択され、Rはそれぞれ独立して、−OH、C1−6−ヒドロキシアルキル、−C(=O)OR、−C(=O)N(R、−O−C(=O)R、−NRC(=O)R、−N(R An、−NO、−S(=O)−OR、−O−S(=O)−R、−NR−S(=O)−R、及びS(=O)−N(Rから選択され、Rはそれぞれ独立して、C1−10−アルキル、C1−10−ハロアルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C1−10−アルコキシ、CN、N(R、及びハロから選択され、R=H、C1−10−アルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C1−10−アミノアルキル、C6−30−アリール、またはMであり、Rはそれぞれ独立して、H、C6−30−アリール、またはC1−10−アルキルであり、Rはそれぞれ独立して、H、C1−10−アルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C6−30−アリール、−O(C1−10−アルキル)、−O(C6−10−アリール)、及び−N(Rから選択され、R=H、C1−10−アルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C6−30−アリール、−O(C1−10−アルキル)、または−NH(C1−10−アルキル)であり、R=H、C1−10−アルキル、C6−30−アリール、またはMであり、R=C6−30−アリール、C1−10−アルキル、またはC1−10−ハロアルキルであり、M=アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、またはアンモニウムイオンであり、Anはハライド及びC1−20−カルボキシレートから選択されるアニオンであり、Yはそれぞれ独立して、単共有化学結合、または−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)−、−C(=O)−、−(C(R−、C6−30−アリール、及び−(C(Rz1−(C6−30−アリール)−(C(Rz2−から選択される2価結合基であり、Rはそれぞれ独立して、H、ヒドロキシ、ハロ、C1−10−アルキル、C1−10−ハロアルキル、及びC6−30−アリールから選択され、a1=03であり、a2=0〜3であり、b1=1〜4であり、b2=0〜2であり、c1=0〜4であり、c2=0〜4であり、a1+a2=1〜6であり、b1+b2=2〜6であり、c1+c2=0〜6であり、d=0〜2であり、z=1〜10であり、z1=0〜10であり、z2=0〜10であり、z1+z2=1〜10であり、ポリアリーレンポリマーは、10,000〜50,000DaのM、30,000〜150,000DaのM、1〜<6のPDIを有する、ポリアリーレンポリマーを提供する。
本発明により、上記の1つ以上のポリアリーレンポリマー及び1つ以上の有機溶剤を含む組成物、もまた提供される。
本発明は、さらに、誘電材料層を形成する方法であって、上述の組成物の層を基板表面上に配置することと、有機溶媒を除去することと、ポリマーを硬化させて誘電材料層を形成することと、を含む、方法を提供する。
本発明はまた、ポリアリーレンポリマーを調製する方法であって、(a)2つ以上のシクロペンタジエノン部分を含むあるモル量の第1のモノマーを、あるモル量の式(1)のポリアルキニル置換第2のモノマーの第1の部分と反応させることと、
(式中、Ar及びArはそれぞれ独立して、C5−30−アリール部分であり、Rはそれぞれ独立して、H、及び任意で置換されているC5−30−アリールから選択され、Rはそれぞれ独立して、−OH、C1−6−ヒドロキシアルキル、−C(=O)OR、−C(=O)N(R、−O−C(=O)R、−NRC(=O)R、−N(R An、−NO、−S(=O)−OR、−O−S(=O)−R、−NR−S(=O)−R、及びS(=O)−N(Rから選択され、Rはそれぞれ独立して、C1−10−アルキル、C1−10−ハロアルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C1−10−アルコキシ、CN、N(R、及びハロから選択され、R=H、C1−10−アルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C1−10−アミノアルキル、C6−30−アリール、またはMであり、Rはそれぞれ独立して、H、C6−30−アリール、またはC1−10−アルキルであり、Rはそれぞれ独立して、H、C1−10−アルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C6−30−アリール、−O(C1−10−アルキル)、−O(C6−10−アリール)、及び−N(Rから選択され、R=H、C1−10−アルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C6−30−アリール、−O(C1−10−アルキル)、または−NH(C1−10−アルキル)であり、R=H、C1−10−アルキル、C6−30−アリール、またはMであり、R=C6−30−アリール、C1−10−アルキル、またはC1−10−ハロアルキルであり、M=アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、またはアンモニウムイオンであり、Anはハライド及びC1−20−カルボキシレートから選択されるアニオンであり、Yはそれぞれ独立して、単共有化学結合、または−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)−、−C(=O)−、−(C(R−、C6−30−アリール、及び−(C(Rz1−(C6−30−アリール)−(C(Rz2−から選択される2価結合基であり、Rはそれぞれ独立して、H、ヒドロキシ、ハロ、C1−10−アルキル、C1−10−ハロアルキル、及びC6−30−アリールから選択され、a1=0〜3であり、a2=0〜3であり、b1=1〜4であり、b2=0〜2であり、c1=0〜4であり、c2=0〜4であり、a1+a2=1〜6であり、b1+b2=2〜6であり、c1+c2=0〜6であり、d=0〜2であり、z=1〜10であり、z1=0〜10であり、z2=0〜10であり、z1+z2=1〜10である)、次いで、(b)第1のモノマーのモル量を、第2のモノマーの第2の部分と反応させることと、(c)任意選択で、第2のモノマーの1つ以上の追加の部分を用いて、工程(b)を繰り返すことと、を含み、第2のモノマーの第1の部分が、第1のモノマーのモル量に基づいて1当量未満であり、第2のモノマーの第1の部分、第2の部分及び任意の追加の部分の合計が、第1のモノマーのモル量に基づいて0.8〜1.2モル当量であり、ポリアリーレンポリマーが、10,000〜50,000DaのM、30,000〜150,000のM、1〜<6のPDIを有する、方法。
本明細書全体にわたって、以下の略語は、文脈上明確に示されない限り、以下の意味を有するものとする。℃=セ氏温度、g=グラム、mg=ミリグラム、L=リットル、mL=ミリリットル、Å=オングストローム、nm=ナノメートル、μm=ミクロン=マイクロメートル、mm=ミリメートル、sec.=秒、min.=分、hr.=時間、DI=脱イオン、及びDa=ダルトン。特に指定しない限り、すべての量は重量パーセント(「重量%」)であり、すべての比はモル比である。そのような数値範囲が100%までに制限されることが明らかな場合を除いて、すべての数値範囲は両端の値を含み、任意の順序で組み合わせ可能である。冠詞「a」、「an」、及び「the」は、単数形及び複数形を意味する。「アルキル」は、特に指定しない限り、直鎖、分枝及び環状アルキルを指す。「アルキル」はアルカンラジカルを意味し、アルカンモノラジカル、ジラジカル(アルキレン)、及びより高級なラジカルを含む。「ハロ」は、フルオロ、クロロ、ブロモ、及びヨードを意味する。要素が別の要素に「配置されている」と言及されている場合、それは他の要素上に直接存在することができ、または介在要素がそれらの間に存在してもよい。対照的に、要素が別の要素に「直接配置されている」と言及されている場合、介在要素は存在しない。
本明細書では、「任意で置換されている」部分は、非置換部分及び置換部分の両方を意味し、例えば、「任意で置換されているアリール」は、非置換アリール及び置換アリールの両方を意味する。「アリール」は、芳香族炭素環及び芳香族複素環を意味する。「アリール」という用語は、芳香族ラジカルを意味し、モノラジカル、ジラジカル(アリーレン)、及びより高級なラジカルを含む。アリール部分は、芳香族炭素環であることが好ましい。特に指定しない限り、「置換アリール」は、ハロゲン、C1−6−アルキル、C1−6−ハロアルキル、C1−6−アルコキシ、C1−6−ハロアルコキシ、フェニル、及びフェノキシ、好ましくは、ハロゲン、C1−6−アルキル、及びフェニルから選択される1つ以上の置換基に置換された、水素の1つ以上を有する、任意のアリール部分を意味する。好ましくは、置換アリールは1〜3個の置換基、より好ましくは1または2個の置換基を有する。本明細書では、「ポリマー」という用語は、オリゴマーを含む。本明細書に含まれるいずれかの式中の芳香族環上の置換基数が、可能な置換基数より少なく、残りの芳香族原子が水素で置換されていることは、当業者には理解されるであろう。「オリゴマー」という用語は、二量体、三量体、四量体、及びさらなる硬化が可能な他のポリマー材料を意味する。「硬化」という用語は、本オリゴマーの総分子量を増加させる、本オリゴマーから溶解性向上基を除去する、または総分子量の増加と溶解性向上基の除去の両方を行う、重合または縮合などの任意のプロセスを意味する。「硬化性」とは、特定の条件下で硬化することができる任意の材料を意味する。
本発明のポリマーは、第1のモノマーとして、2つ以上、好ましくは2つのシクロペンタジエノン部分を有する1つ以上の化合物と、第2のモノマーとして、2つ以上のエチニル部分及び1つ以上の溶解性向上(すなわち、極性)部分を有する1つ以上の芳香族化合物の重合単位を含む。好ましくは、第2のモノマーは、2つのエチニル部分及び1つ以上の溶解性向上部分を有する。第2のモノマーは、好ましくは1〜3個の溶解性向上部分、より好ましくは1または2個の溶解性向上部分を有する。本発明のポリマーは、任意選択で、重合単位として、1つ以上の第3のモノマーをさらに含んでも良く、第3モノマーは、2つ以上のエチニル部分を有し、溶解性向上部分を有さない芳香族化合物である。さらに別の選択肢では、本ポリマーは、重合単位として、1つ以上の末端封鎖モノマーを含むことができる。本発明の好ましいポリマーは、オリゴマーである。
2種以上のシクロペンタジエノン部分を含む任意のモノマーは、本ポリマーを調製するための第1のモノマーとして適切に使用することができる。あるいは、それぞれが2つ以上の異なるシクロペンタジエノン部分を有する、2つ以上の異なるモノマーの混合物を、第1のモノマーとして使用することができる。好ましくは、1つの第1のモノマーが使用される。好適なシクロペンタジエノン部分は、当該技術分野において知られており、例えば、米国特許第5,965,679号、6,288,188号、及び6,646,081号、ならびに国際特許公開第WO97/10193号、及びWO2004/073824号に記載されているものである。第1のモノマーは、式(9)に示される構造を有することが好ましい。
式中、R10はそれぞれ独立して、H、C1−6−アルキル、及び置換または非置換C5−10−アリールから選択され、Arは、5〜60個の炭素を有する芳香族部分である。式(9)では、「置換C5−10−アリール」は、ハロゲン、C1−10−アルキル、C5−10アリール、または0〜20個の炭素原子並びにO、S、及びNから選択される1以上のヘテロ原子を有する、ヘテロ原子含有ラジカルの1つ以上で置換された、1つ以上の水素を有するC5−10アリールを意味する。0〜20個の炭素原子並びにO、S、及びNから選択される1つ以上のヘテロ原子を有する、例示的なヘテロ原子含有ラジカルには、ヒドロキシ、カルボキシ、アミノ、C1−20−アミド、C1−10−アルコキシ、C1−20−ヒドロキシアルキル、C1−30−ヒドロキシ(アルキレンオキシ)などが挙げられるが、これらに限定されない。好ましくは、R10はそれぞれ独立して、C3−6−アルキル、フェニル及び置換フェニルから選択され、より好ましくは、R10はそれぞれフェニルまたは置換フェニルである。本明細書では、「置換フェニル」は、ハロゲン、C1−10−アルキル、C5−10−アリール、または0〜20個の炭素原子並びにO、S及びNから選択される1つ以上のヘテロ原子を有するヘテロ原子含有ラジカルの1つ以上で置換されたフェニル部分を意味する。様々な芳香族部分、例えば、米国特許第5,965,679号に記載されているもの、がArとしての使用に適している。好ましくは、Arは5〜40個の炭素、より好ましくは、6〜30個の炭素を有する。Arに有用な例示的な芳香族部分は、式(10)に示される構造を有するものを含む。
式中、xは1、2、または3から選択される整数であり、yは0.1または2から選択される整数であり、Arはそれぞれ独立して、式(11)または(12)から選択される。
または
11は、それぞれ独立して、ハロゲン、C1−6−アルキル、C1−6−ハロアルキル、C1−6−アルコキシ、C1−6−ハロアルコキシ、フェニル、及びフェノシから選択され、c3は、0〜4の整数で、d3及びeのそれぞれは、0〜3の整数で、Zは、それぞれ独立して、単共有化学結合、O、S、NR12、PR12、P(=O)R12、C(=O)、C(R13)(R14)、及びSi(R13)(R14)から選択され、R12、R13、及びR14は、独立して、H、C1−4−アルキル、C1−4−ハロアルキル、及びフェニルから選択される。xは1または2が好ましく、1がより好ましい。yは0または1が好ましく、1がより好ましい。好ましくは、R11は、それぞれ独立して、ハロゲン、C1−4−アルキル、C1−4−ハロアルキル、C1−4−アルコキシ、C1−4−ハロアルコキシ、及びフェニル、より好ましくは、フルオロ、C1−4−アルキル、C1−4−フルオロアルキル、C1−−4−アルコキシ、C1−4−フルオロアルコキシ、及びフェニルから選択される。c3は0〜3であることが好ましく、0〜2がより好ましく、0または1がさらに好ましい。d3及びeは、それぞれ独立して、0〜2であることが好ましく、0または1がより好ましい。式(12)では、d3+e=0〜4が好ましく、0〜2がより好ましい。Zは、好ましくはそれぞれ独立して、O、S、NR12、C(=O)、C(R13)(R14)、及びSi(R13)(R14)、より好ましくは、O、S、C(=O)、及びC(R13)(R14)、さらに好ましくは、O、C(=O)、及びC(R13)(R14)から選択される。R12、R13、及びR14は、好ましくはそれぞれ独立して、H、C1−4−アルキル、C1−4−フルオロアルキル、及びフェニル、より好ましくは、H、C1−4−アルキル、C1−2−フルオロアルキル、及びフェニルから選択される。好ましくは、Arそれぞれは、式(11)で表される。
本ポリマーの1つ以上のポリアルキニル置換第2のモノマーは、式(1)で表される。
Ar及びArはそれぞれ独立して、C5−30−アリール部分であり、Rはそれぞれ独立して、H、及び任意で置換されているC5−30−アリールから選択され、Rはそれぞれ独立して、−OH、C1−6−ヒドロキシアルキル、−C(=O)OR、−C(=O)N(R、−O−C(=O)R、−NRC(=O)R、−N(R An、−NO、−S(=O)−OR、−O−S(=O)−R、−NR−S(=O)−R、及びS(=O)−N(Rから選択され、Rはそれぞれ独立して、C1−10−アルキル、C1−10−ハロアルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C1−10−アルコキシ、CN、N(R、及びハロから選択され、R=H、C1−10−アルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C1−10−アミノアルキル、C6−30−アリール、またはMであり、Rはそれぞれ独立して、H、C6−30−アリール、またはC1−10−アルキルであり、Rはそれぞれ独立して、H、C1−10−アルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C6−30−アリール、−O(C1−10−アルキル)、−O(C6−10−アリール)、及び−N(Rから選択され、R=H、C1−10−アルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C6−30−アリール、−O(C1−10−アルキル)、または−NH(C1−10−アルキル)であり、R=H、C1−10−アルキル、C6−30−アリール、またはMであり、R=C6−30−アリール、C1−10−アルキル、またはC1−10−ハロアルキルであり、M=アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、またはアンモニウムイオンであり、Anはハライド及びC1−20−カルボキシレートから選択されるアニオンであり、Yはそれぞれ独立して、単共有化学結合、または−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)−、−C(=O)−、−(C(R−、C6−30−アリール、及び−(C(Rz1−(C6−30−アリール)−(C(Rz2−から選択される2価結合基であり、Rはそれぞれ独立して、H、ヒドロキシ、ハロ、C1−10−アルキル、C1−10−ハロアルキル、及びC6−30−アリールから選択され、a1=0〜3であり、a2=0〜3であり、b1=1〜4であり、b2=0〜2であり、c1=0〜4であり、c2=0〜4であり、a1+a2=1〜6であり、b1+b2=2〜6であり、c1+c2=0〜6であり、d=0〜2であり、z=1〜10であり、z1=0〜10であり、z2=0〜10であり、z1+z2=1〜10である。Rは、好ましくはそれぞれ独立して、H及びC6−20−アリール、より好ましくは、H及びC6−10−アリール、さらに好ましくは、H及びフェニルから選択される。Rは溶解性向上部分である。Rは、好ましくはそれぞれ独立して、−OH、C1−4−ヒドロキシアルキル、−C(=O)OR、−C(=O)N(R、−O−C(=O)R、−−S(=O)−OR、及びS(=O)−N(R、より好ましくは、−OH、C1−4−ヒドロキシアルキル、−C(=O)OR、及び−C(=O)N(R、さらにより好ましくは、−OH、及び−C(=O)OHから選択される。Rは、好ましくはそれぞれ独立して、C1−10−アルキル、C1−10−ハロアルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C1−10−アルコキシ、N(R2、及びハロ、より好ましくは、C1−10−アルキル、C1−10−ハロアルキル、及びハロから選択される。Rは、好ましくは、H、C1−6−アルキル、C1−6−ヒドロキシアルキル、C1−6−アミノアルキル、C6−30−アリール、またはM、より好ましくは、H、C1−4−アルキル、C1−6−ヒドロキシアルキル、またはM、さらにより好ましくは、Hである。Rは、好ましくは、H、C6−30−アリール、またはC1−6−アルキル、より好ましくは、H、またはC1−4−アルキルである。Rは、好ましくは、C1−6−アルキル、C1−6−ヒドロキシアルキル、C6−30−アリール、−O(C1−10−アルキル)、または−N(R、より好ましくは、C1−6−アルキル、C1−6−ヒドロキシアルキル、C6−20−アリール、−O(C1−6−アルキル)、または−N(Rである。Rは、好ましくは、H、C1−10−アルキル、C1−6−ヒドロキシアルキル、C6−20−アリール、−O(C1−10−アルキル)、または−N(R、より好ましくは、H、C1−6−アルキル、−O(C1−6−アルキル)、または−N(Rである。Rは、好ましくは、H、C1−6−アルキル、C6−20−アリール、またはM、より好ましくは、H、C1−4−アルキル、またはM、さらにより好ましくは、H、またはMである。Yは、好ましくはそれぞれ独立して、単共有化学結合、または−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)−、−C(=O)−、−(C(R−から選択される2価の連結基、及びC6−30−アリール、より好ましくは、単共有化学結合、または−O−、−S−、−S(=O)−、−C(=O)−、及び−(C(R−である。Rは、好ましくは、C6−20−アリール、C1−10−アルキル、またはC1−10−フルオロアルキル、より好ましくは、フェニル、トリル、メチル、またはトリフルオロメチルである。Rは、好ましくは、H、ハロ、C1−10−アルキル、C1−10−ハロアルキル、またはC6−30−アリール、より好ましくは、フルオロ、C1−6−アルキル、C1−6−フルオロアルキル、またはC6−20−アリールである。任意の好適なアンモニウムイオンは、Mに使用され得る、例えば式[NAのものなどであり、そこでAはそれぞれ独立して、H、C1−6−アルキル、C7−10−アラルキル、及びC6−8−アリールから選択される。例示的なアンモニウムイオンとしては、アンモニウム、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラベンジルアンモニウム、及びテトラフェニルアンモニウムが挙げられるが、これらに限定されない。Mの好ましいアルカリ金属イオンは、リチウムイオン、ナトリウムイオンまたはカリウムイオンである。Mの好ましいアルカリ土類イオンは、マグネシウムイオンまたはカルシウムイオンである。Mは、好ましくは、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、及びアンモニウムイオン、より好ましくは、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、及びアンモニウムイオン、さらにより好ましくは、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、及び式[NAのアンモニウムイオンから選択され、式中、Aはそれぞれ独立して、H、C1−6−アルキル、C7−10−アラルキル、及びC6−8−アリールから選択される。より好ましくは、Mは、アルカリ金属イオン及びアンモニウムイオンから選択される。Anは、好ましくは、ハライド及びC1−10−カルボキシレート、より好ましくは、ハライド及びC1−6−カルボキシレートから選択される。好ましくは、a1=1〜3、より好ましくは、1〜2、最も好ましくは、a1=1である。a2=0〜2が好ましい。好ましくは、a1+a2=1〜4、より好ましくは、1〜3、さらにより好ましくは、1〜2である。b1=1〜2が好ましく、より好ましくは、2である。b2=0または1が好ましい。好ましくは、b1+b2=2〜4、より好ましくは、2または3、さらにより好ましくは、2である。好ましくは、c1=0〜3、より好ましくは、0〜2である。c2が0〜3が好ましく、より好ましくは、0〜2である。好ましくは、c1+c2が0〜3、より好ましくは、0〜2、さらにより好ましくは、0である。d=0または1が好ましく、より好ましくは、0である。好ましくは、z=1〜6、より好ましくは、1〜3、さらにより好ましくは、z=1である。好ましくは、z1及びz2はそれぞれ0〜5である。z1+z2=1〜6が好ましく、より好ましくは、2〜6である。
Ar及びArに好適なアリール部分としては、ピリジル、フェニル、ナフチル、アントラセニル、フェナンスリル、ピレニル、コロネニル、テトラセニル、ペンタセニル、テトラフェニル、ベンゾテトラセニル、トリフェニレニル、ペリレニル、ビフェニル、ビナフチル、ジフェニルエーテル及びジナフチルエーテルが挙げられるが、これらに限定はされない。式(1)のAr及びそれぞれのArは、独立して、C6−20アリール部分であることが好ましい。Ar及びそれぞれのArに好ましいアリール部分は、フェニル、ナフチル、アントラセニル、フェナンスリル、ピレニル、テトラセニル、ペンタセニル、テトラフェニル、トリフェニレニル、及びペリレニルである。
好ましい第2のモノマーは、式(2)及び(3)のものである。
式中、Ar、R、R、a1及びb1は、上記で定義され、a3は、1または2であり、a4は、0〜2であり、n1及びn2は、それぞれ独立して、0〜4であり、Yは、単共有化学結合、O、S、S(=O)2、C(=O)、C(CH、CF、及びC(CFである。式(3)中の括弧([ ])は、フェニル環に合同した芳香族環の数を意味することは、当業者には理解されるであろう。したがって、n1(またはn2)=0の場合、芳香族部分はフェニルであり、n1(またはn2)=1の場合、芳香族部分はナフチルであり、n1(またはn2)=2の場合、芳香族部分はアントラセニルまたはフェナンスリルであってもよく、n1(またはn2)=3の場合、芳香族部分はトレタセニル、テトラフェニル、トリフェニレニル、またはピレニルであってもよく、n1(またはn2)=4の場合、芳香族部分はペリレニルまたはベンゾテトラセニルであってもよい。式(2)では、a1は好ましくは1〜2であり、より好ましくはa1=1である。式(2)中のb1は、1または2が好ましく、1がより好ましい。Rは、好ましくは、Hまたはフェニルである。式(2)及び(3)それぞれのRは、好ましくは、−OH、C1−6−ヒドロキシアルキル、−C(=O)OH、−C(=O)N(R、−O−C(=O)R、−S(=O)−OR、またはS(=O)−N(R、より好ましくは、−OH、C1−4−ヒドロキシアルキル、−C(=O)OR、または−C(=O)N(R、さらにより好ましくは、−OH、または−C(=O)OHである。式(2)中のArは、好ましくは、フェニル、ナフチル、アントラセニル、ピレニル、及びペリレニル、より好ましくは、フェニル、ナフチル、及びピレニル、さらにより好ましくはフェニルである。式(3)では、n1及びn2は、独立して、0、1、3、及び4、より好ましくは、0、1、及び3、さらにより好ましくは、1及び3から選択されることが好ましい。n1=n2であることは、さらに好ましい。式(3)では、Yは、好ましくは、単共有化学結合、O、S(=O)2、C(=O)、C(CH、CF、及びC(CFであり、より好ましくは、単共有化学結合である。
式(2)の特に好ましいモノマーは、式(4)〜(8)のモノマーである。
R及びRは上記の通りであり、a5=1または2、a6、a7、a8、及びa9は、それぞれ独立して1〜4である。好ましくは、a5=1である。a6は1〜3であることが好ましく、1〜2がより好ましく、1がさらに好ましい。好ましくは、a7〜a9は、それぞれ独立して、1〜3、より好ましくは、1〜2である。化合物(4)が特により好ましい。化合物(4)では、好ましくは、Rはそれぞれ独立して、Hまたはフェニルであり、より好ましくは、Rはそれぞれ、Hまたはフェニルである。化合物(4)中のそれぞれのRは、より好ましくは、OHまたは−C(=O)−OH、さらにより好ましくは、−C(=O)−OHである。a5=1または2が好ましく、より好ましくは、a5=1である。
式(1)のモノマーでは、任意の2つのアルキニル部分は、互いにオルト、メタまたはパラの関係、好ましくは、互いにメタまたはパラの関係を有することができる。式(1)のモノマー中のアルキニル部分は、好ましくは、互いにオルトの関係を有さない。式(1)の好適なモノマーは、一般に市販されているか、または当該技術分野において既知の方法で容易に調製することができる。
本ポリアリーレンポリマーは、式(1)の1つのモノマー、または式(1)の2つ以上のモノマーの混合物で構成することができる。式(2)のモノマーは、好ましい第2のモノマーである。本ポリマーは、式(2)の1つ以上のモノマーの重合単位で構成されることが好ましい。別の好ましい実施形態では、本ポリマーは、式(3)の1つ以上のモノマーの重合単位で構成され、またはさらに別の実施形態では、式(2)の1つ以上のモノマー及び式(3)の1つ以上のモノマーの重合単位で構成される。重合単位として式(1)の1つ以上のモノマーを含むポリマーの混合物を、適切に使用することができる。
本ポリマーを形成するために使用され得る1つ以上の任意の第3モノマーは、溶解性向上部分を含まないポリアルキニル置換モノマーである。このような任意の第3モノマーは、式(13)のものである。
式中、それぞれのRは、式(1)のモノマーについて上記で定義した通りであり、ArはC5−30−芳香族部分であり、R15は、それぞれ独立して、C1−4−アルキル、C1−4−ハロアルキル、C1−4−アルコキシ、任意で置換されているC7−14−アラルキル、及び任意で置換されているC6−10−アリールから選択され、b4=1または2、f=0〜4である。「置換アラルキル」は、ハロゲン、C1−6−アルキル、C1−6−ハロアルキル、C1−6−アルコキシ、C1−6−ハロアルコキシ、フェニル、及びフェノキシ、好ましくは、ハロゲン、C1−6−アルキル、C1−4−ハロアルキル、C1−6−アルコキシ、C1−4ハロアルコキシ、及びフェニル、より好ましくはハロゲン、C1−6−アルキル、C1−6−アルコキシ、フェニル、及びフェノキシ、から選択される1つ以上の置換基で置換された、水素の1つ以上を有する、アラルキル部分を意味する。フッ素は好ましいハロゲンである。式(13)では、Rは、それぞれ独立して、HまたはC6−10−アリールであることが好ましく、より好ましくは、Hまたはフェニルである。R15は、それぞれ独立して、好ましくは、C1−4−アルキル、C1−4−フルオロアルキル、C1−4−アルコキシ、ベンジル、フェネチル、フェニル、ナフチル、置換フェニル、及び置換ナフチル、より好ましくは、C1−2−アルキル、C1−4−フルオロアルキル、C1−2−アルコキシ、フェニル、及び置換フェニル、さらにより好ましくは、C1−2−アルキル、C1−4−フルオロアルキル、C1−2−アルコキシ、及びフェニル、から選択される。好ましくは、b4=2である。好ましくは、f=0〜3、より好ましくは、0〜2、さらにより好ましくは、f=0である。Arは、任意の好適なC5−30−芳香族部分、例えば、これらに限定されないが、ピリジル、フェニル、ナフチル、アントラセニル、フェナンスリル、テトラセニル、ピレニル、ペリレニル、コロネニル、ペンタセニル、トリフェニレニル、テトラフェニル、ベンゾテトラセニル、ビフェニル、ビナフチル、ジフェニルエーテル、及びジナフチルエーテルであってもよい。好ましくは、式(13)の任意のモノマーは、末端水素または末端フェニル部分を有する2または3つのアルキニル部分を含む。式(13)のモノマー中の任意の2つのアルキニル部分は、互いにオルト、メタまたはパラの関係、好ましくは、互いにメタまたはパラの関係を有することができる。アルキニル部分は、好ましくは、互いにオルトの関係を有さない。本発明のポリマーを調製するために、式(13)の単一の任意のモノマーを使用することができ、または互いに異なる式(13)の2つ以上の任意のモノマーを使用することができる。式(13)の単一の任意のモノマーが使用される場合、b4=2であることが好ましい。一好ましい実施形態では、本発明のポリマーは重合単位として式(13)のモノマー、さらに好ましくはb4=2である式(13)のモノマーをさらに含む。別の好ましい実施形態では、本発明のポリマーは重合単位としてb4=1である式(13)の1つのモノマーをさらに含む。好ましくは、本ポリマーは、このような溶解性向上(または極性)部分を含まないポリアルキニル置換モノマーを含有しない。
式(13)の第3モノマーとして有用な化合物は、一般に市販されているか、または当該技術分野において既知の方法で調製することができる。式(13)の好ましい任意のモノマーは、1,3−ジエチニルベンゼン、1,4−ジエチニルベンゼン、4,4´−ジエチニル−1,1´−ビフェニル、3,5−ジエチニル−1,1´−ビフェニル、1,3,5−トリエチニルベンゼン、1,3−ジエチニル−5−(フェニルエチニル)ベンゼン、1,3−ビス(フェニルエチニル)ベンゼン、1,4−ビス(フェニルエチニル)ベンゼン、1,3,5−トリス(フェニルエチニル)ベンゼン、4,4´−ビス(フェニルエチニル)−1,1´−ビフェニル、4,4´−ジエチニル−ジフェニルエーテル、及びそれらの混合物である。より好ましくは、式(13)のモノマーは、1,3−ジエチニルベンゼン、1,4−ジエチニルベンゼン、1,3,5−トリエチニルベンゼン、4,4´−ジエチニル−1,1´−ビフェニル、1,3−ビス(フェニルエチニル)−ベンゼン、1,4−ビス(フェニルエチニル)ベンゼン、4,4´−ビス(フェニルエチニル)−1,1´−ビフェニル、及びそれらの混合物から選択される。さらにより好ましくは、第2にモノマーは、1,3−ジエチニルベンゼン、1,4−ジエチニルベンゼン、4,4´−ジエチニル−1,1´−ビフェニル、1,3,5−トリエチニルベンゼン、及びそれらの混合物から選択される。
任意選択で、本ポリアリーレンポリマーを調製するために、1つ以上の末端封鎖モノマーを使用することができる。このような末端封鎖モノマーは、単一のアルキン部分及び溶解性向上極性部分を有し、本ポリマーの一端、好ましくは2つの末端、より好ましくは全末端をキャップするように作用する。好適なモノマーは、米国特許公開出願第2016/0060393号に記載されているものである。反応条件を選択することができそれにより、これらの任意の末端封鎖モノマーが、末端アリール部分(R=C5−20−アリール)を有するアルキニル部分よりも、ポリマー中の末端水素(R=H)を有するアルキニル部分と優先的に反応することは、当業者には理解されるであろう。好ましくは、これらの任意の末端封鎖モノマー中に存在する極性部分は、本ポリアリーレンポリマーを硬化させるために使用される条件下で開裂可能である。好適な任意の末端封鎖モノマーは、式(14)のものである。
式中、R16は、H、任意で置換されているC1−10−アルキル、任意で置換されているC7−12−アラルキル、任意で置換されているC6−10−アリール、またはR17であり、R17は極性部分である。好適な極性部分は、1〜20個の炭素原子を有する任意のヒドロカルビル部分、及び−C(=O)−R18、−C(=O)OR18、−OH、−NO、及び−NR1819から選択される1つ以上の官能基であり、R18及びR19は、独立して、H、C1−10−アルキル、C7−16−アラルキル、及びC6−10−アリールから選択される。好ましくは、極性部分は、−C(=O)−R18、−C(=O)OR18、−OH、及び−NR1819、より好ましくは、−C(=O)−R18、−C(=O)OR18、及び−OHから選択される。このような−C(=O)−、−OH、及び−NR1819官能基は、カルボン酸、無水物、アミド、ケトン、エステルなどのような、別の官能基の一部であってもよい。極性部分は、カルボキシル、C2−12−脂肪族カルボキシレート、C1−10−ヒドロキシアルキル、C6−10−ヒドロキシアリール、C7−20−アリールカルボン酸、C8−20−アリールカルボン酸無水物、C7−20−アリールカルボキシレート、C7−20−アリールアミド、C8−20−アリールイミド、C1−10−アミノアルキル、及びC6−20−アリールアミンから選択されることが好ましい。より好ましくは、極性部分は、カルボキシル、C2−12−脂肪族カルボキシレート、C1−10−ヒドロキシアルキル、C6−10−ヒドロキシアリール、C7−16−アリールカルボン酸、及びC8−16−アリールカルボン酸無水物から選択される。例示的な末端封鎖モノマーは、プロピオール酸、アセチレンジカルボン酸、フェニルプロピオール酸、エチニル安息香酸、エチニルフタル酸、プロパルギルアルコール、プロパルギルアミン、2−ブチン−1,4−ジオール、2−メチル−3−ブチン−2−オール、3−ブチン−1−オール、3−ブチン−2−オール、2−ブチン−1−オール、2−ブチン酸、エチニルフェノール、キシリチルプロピオレート、エチニル無水フタル酸、エチニルフタルイミド、エチニルベンズアミド、2−ブチン−1,4−ジオールジアセテート、3−ブチン−2−オン、1−エチニル−1−シクロヘキサノール、1−エチニルシクロヘキシルアミン、1−エチニルシクロペンタノール、エチニルアニリン、N−(エチニルフェニル)アセトアミド、2−カルバモイル−5−エチニル安息香酸、エチニル−ニトロベンゼン、プロピオールアミド、N−ヒドロキシル−プロピオールアミド、2−アミノブタ−3−イン酸、及びそれらの混合物である。好ましい末端封鎖モノマーは、プロピオール酸、アセチレンジカルボン酸、フェニルプロピオール酸、エチニル安息香酸、エチニルフタル酸、プロパルギルアルコール、2−ブチン−1,4−ジオール、2−メチル−3−ブチン−2−オール、3−ブチン−1−オール、3−ブチン−2−オール、2−ブチン−1−オール、2−ブチン酸、エチニルフェノール、キシリチルプロピオレート、エチニル無水フタル酸、2−ブチン−1,4−ジオールジアセテート、及びそれらの混合物である。このような末端封鎖モノマーは、一般に市販されているか、または当該技術分野において既知の方法で容易に調製することができる。好ましくは、本ポリマーは、このような末端封鎖モノマーを含まない。
発明のポリアリーレンポリマーは、数平均分子量(M)が10,000〜50,000Da、重量平均分子量(M)が30,000〜150,000Da、及び多分散指数(PDI)が1〜<6、例えば1〜5.9を有する。PDI=M/M。本ポリマーのM及びMは、1.2mL/minで溶出溶媒として非抑制テトラヒドロフラン(THF)及び屈折率(RI)検出器を使用して、ポリスチレン標準に対するゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)の従来技術によって決定される。好ましくは、本ポリマーは、PDIが1〜4.5、より好ましくは、1〜4、さらにより好ましくは、1〜3.5を有する。好ましいポリアリーレンポリマーは、50,000〜150,000、より好ましくは60,000〜150,000、さらにより好ましくは75,000〜150,000、さらにより好ましくは75,000〜135,000DaのMを有する。本ポリマーは、20,000〜50,000DaのMを有することが好ましい。本ポリマーは、10,000〜50,000DaのMn、50,000〜150,000DaのM、及び1〜4.5のPDIを有することがさらに好ましい。より好ましくは、本ポリマーは、20,000〜50,000DaのMn、60,000〜150,000DaのM、及び1〜4のPDIを有する。式(1)のポリアルキニル置換第2のモノマーが、従来のディールス−アルダー条件にしたがって、本ポリマーを形成する唯一のポリアルキニル置換モノマーとして使用される場合、得られるポリアリーレンポリマーは比較的より低いM及びM、及び/または>6などのより高いPDI値を有することが判明した。
本発明のポリマーは、第1及び第2のモノマーの段階的な重合によって調製される。そのような段階的重合では、1つ以上の第1のモノマー及び好適な溶媒が反応槽に加えられる。次いで、1つ以上の第2のモノマーの第1の部分が反応槽に加えられ、反応させられる。このような第1の部分は、1つ以上の第1のモノマーの総量基準で1当量未満である。第2のモノマーは、単独でまたは1つ以上の有機溶媒と混合して添加することができる。第2のモノマーは、発熱の形成を減少させるために、0.25〜6時間などの時間にわたって添加することができるが、好ましくは一度に添加する。一実施形態では、第1のモノマーと有機溶媒の混合物は、第2のモノマーが添加される前に所望の反応温度に加熱される。次いで、1つ以上の第2のモノマーの1つ以上の追加部分が、別個の工程で反応槽に加えられ、第2のモノマーの次の部分を加える前に、それぞれの部分を反応させる。第1の部分とすべての追加部分の合計は、1つ以上の第1のモノマーの総モル基準で0.8〜1.2当量で、好ましくは0.85〜1.15当量である。本ポリマーの調製において、ポリアルキニル置換第2のモノマーは、1より大きい任意の数のアリコートで反応混合物に添加される。つまり、ポリアルキニル置換第2のモノマーは、少なくとも2つのアリコート(または部分)、好ましくは少なくとも3つのアリコート、より好ましくは少なくとも4つのアリコートで反応混合物に添加される。1より大きい任意の数のアリコート、例えば2〜10を使用してもよいことが理解されるであろう。好ましくは、2〜6アリコートが使用され、より好ましくは3〜6アリコート、さらにより好ましくは4〜6アリコート、最も好ましくは4アリコートが使用される。アリコート添加の時間間隔は15〜400分が好ましく、より好ましくは30〜200分、さらにより好ましくは45〜90分である。ポリアルキニル置換第2のモノマーの最終アリコートの添加後、反応混合物を2〜12時間反応させることが好ましく、より好ましくは4〜10時間である。本重合温度は、好ましくは200℃以下、より好ましくは100〜165℃、さらにより好ましくは125〜160℃である。このような段階的重合は、30,000Daより大きい、好ましくは50,000Da以上のような比較的高いMと、1〜<6、好ましくは1〜3.5のような比較的低いPDIを有する本ポリマーの製造に重要である。1つ以上の第3モノマーが使用される場合、このような第3のモノマーは通常は1つ以上の第2のモノマーと組み合わせるか、あるいは第2と第3モノマーを交互に添加することができる。第1及び第2のモノマーは、ディールス−アルダー型反応によってポリアリーレンポリマーを製造するために従来使用されていた温度より低い温度で反応することができる。理論に縛られることは望まないが、溶解性向上部分の存在はモノマーを活性化することにより、ディールス−アルダー反応がより低い温度で促進されると考えられている。反応は酸素含有雰囲気下で実施することができるが、不活性雰囲気が好ましい。反応後、得られたポリマーを反応混合物から単離して、適切な溶媒で希釈して、または表面をコーティングするためにそのままで使用することができる。
本発明はまた、ポリアリーレンポリマーを調製する方法の提供であって、(a)2つ以上のシクロペンタジエノン部分を含む第1のモノマーのモル量を、式(1)の第2のモノマーのモル量の第1の部分と反応させることと、
[式中、Ar及びArはそれぞれ独立して、C5−30アリール部分、Rはそれぞれ独立して、H、及び任意で置換されているC5−30アリール、Rはそれぞれ独立して、−OH、C1−6−ヒドロキシアルキル、−C(=O)OR、−C(=O)N(R、−O−C(=O)R、−NRC(=O)R、−N(R An、−NO、−S(=O)−OR、−O−S(=O)−R、−NR−S(=O)−R、及びS(=O)−N(Rから選択され、Rはそれぞれ独立して、C1−10−アルキル、C1−10−ハロアルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C1−10−アルコキシ、CN、N(R、及びハロから選択され、R=H、C1−10−アルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C1−10−アミノアルキル、C6−30−アリール、またはM、Rはそれぞれ独立して、H、C6−30−アリール、またはC1−10−アルキル、Rはそれぞれ独立して、H、C1−10−アルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C6−30−アリール、−O(C1−10−アルキル)、−O(C6−10−アリール)、及び−N(Rから選択され、R=H、C1−10−アルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C6−30−アリール、−O(C1−10−アルキル)、または−NH(C1−10−アルキル)、R=H、C1−10−アルキル、C6−30−アリール、またはM、R=C6−30−アリール、C1−10−アルキル、またはC1−10−ハロアルキル、M=アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、またはアンモニウムイオン、Anはハライド及びC1−20−カルボキシレートから選択されるアニオンであり、Yはそれぞれ独立して、単共有化学結合、または−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)−、−C(=O)−、−(C(R−、C6−30−アリール、及び−(C(Rz1−(C6−30−aryl)−(C(Rz2−から選択される2価結合基であり、Rはそれぞれ独立して、H、ヒドロキシ、ハロ、C1−10−アルキル、C1−10−ハロアルキル、及びC6−30−アリールから選択され、a1=0〜3であり、a2=0〜3であり、b1=1〜4であり、b2=0〜2であり、c1=0〜4であり、c2=0〜4であり、a1+a2=1〜6であり、b1+b2=2〜6であり、c1+c2=0〜6であり、d=0〜2であり、z=1〜10であり、z1=0〜10であり、z2=0〜10であり、z1+z2=1〜10である]、次いで、(b)第1のモノマーのモル量を、第2のモノマーの第2の部分と反応させることと、(c)任意選択で、第2のモノマーの1つ以上の追加の部分を用いて、工程(b)を繰り返すことと、を含み、第2のモノマーの第1の部分が、第1のモノマーのモル量に基づいて1当量未満であり、第2のモノマーの第1の部分、第2の部分及び任意選択の追加の部分の合計が、第1のモノマーのモル量に基づいて0.8〜1.2モル当量であり、ポリアリーレンポリマーが、10,000〜50,000DaのM、10,000〜150,000DaのM、1〜<6のPDIを有する、方法の提供である。
本発明のポリマーは、2つ以上のシクロペンタジエノン部分を有する1つ以上の第1のモノマー、式(1)の1つ以上の第2のモノマー、及び任意選択で1つ以上の追加のモノマー、例えば上記の式(13)及び/または(14)の任意のモノマーを、好適な有機溶媒中で反応させることによって調製される。全第2のモノマー(つまり、アルキン含有モノマー)の第1のモノマー(つまり、シクロペンタジエノン部分を含有するモノマー)とのモル比は、1:0.8〜1:1.2、好ましくは1:0.85〜1:11.5である。任意の第3モノマーが使用される場合、全第2のモノマーの全第3モノマーに対するモル比は、0.1:1〜1:0.1、好ましくは0.25:1〜1:0.25、より好ましくは0.3:1〜1:0.3、さらにより好ましくは0.5:1〜1:0.5、さらにより好ましくは0.4:0.6〜0.75:0.25である。任意の末端封鎖モノマーが使用される場合、通常は、全量で、第1のモノマー1モル基準で0.05〜0.25モル、好ましくは0.075〜0.2モル、より好ましくは0.09〜0.125モルが使用される。本オリゴマーを調製するのに有用な好適な有機溶媒は、C2−6−アルカンカルボン酸のベンジルエステル、C2−6−アルカンジカルボン酸のジベンジルエステル、C2−6−アルカンカルボン酸のテトラヒドロフルフリルエステル、C2−6−アルカンジカルボン酸のジテトラヒドロフルフリルエステル、C2−6−アルカンカルボン酸のフェネチルエステル、C2−6−アルカンジカルボン酸のジフェネチルエステル、芳香族エーテル、カーボネート、及びラクトンである。好ましい芳香族エーテルは、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、C1−6−アルコキシ置換ベンゼン、及びベンジルC1−6−アルキルエーテル、より好ましくはC1−4−アルコキシ置換ベンゼン、及びベンジルC1−4−アルキルエーテルである。好ましい有機溶媒は、C2−4−アルカンカルボン酸のベンジルエステル、C2−4−アルカンジカルボン酸のジベンジルエステル、C2−4−アルカンカルボン酸のテトラヒドロフルフリルエステル、C2−4−アルカンジカルボン酸のジテトラヒドロフルフリルエステル、C2−4−アルカンカルボン酸のフェネチルエステル、C2−4アルカンジカルボン酸のジフェニルエステル、C1−6−アルコキシ置換ベンゼン、及びベンジルC1−4−アルキルエーテル、より好ましくは、C2−6−アルカンカルボン酸のベンジルエステル、C2−6−アルカンカルボン酸のテトラヒドロフルフリルエステル、C2−6−アルカンカルボン酸のフェネチルエステル、C1−4−アルコキシ置換ベンゼン、ベンジルC1−4−アルキルエーテル、ジベンジルエーテル、カーボネート、及びラクトン、さらにより好ましくは、C2−6−アルカンカルボン酸のベンジルエステル、C2−6−アルカンカルボン酸のテトラヒドロフルフリルエステル、C1−4−アルコキシ置換ベンゼン、ベンジルC1−4−アルキルエーテル、カーボネート、及びラクトンである。例示的な有機溶媒は、ベンジルアセテート、ベンジルプロプリオネート、テトラヒドロフルフリルアセテート、テトラヒドロフルフリルプロプリオネート、テトラヒドロフルフリルブチレート、アニソール、メチルアニソール、ジメチルアニソール、ジメトキシベンゼン、エチルアニソール、エトキシベンゼン、キシレン、メシチレン、クメン、リモネン、ベンジルメチルエーテル、ベンジルエチルエーテル、及びプロピレンカーボネート、好ましくは、ベンジルアセテート、ベンジルプロプリオネート、テトラヒドロフルフリルアセテート、テトラヒドロフルフリルプロプリオネート、テトラヒドロフルフリルブチレート、アニソール、メチルアニソール、ジメチルアニソール、ジメトキシベンゼン、エチルアニソール、エトキシベンゼン、キシレン、メシチレン、クメン、リモネン、プロピレンカーボネート、及びγ−ブチロラクトンが挙げられるが、それらに限定されない。
理論に縛られることは意図しないが、本ポリアリーレンポリマーは、第1のモノマーのシクロペンタジエノン部分を、第2のモノマーのアルキニル部分と、任意の第3モノマーのアルキニル部分と、任意の末端封鎖モノマーのアルキニル部分とのディールス−アルダー反応を介して、加熱下で形成されると考えられている。このようなディールス−アルダー反応の間に、カルボニル架橋種が形成する。このようなカルボニル架橋種が、オリゴマー中に存在し得ることは、当業者には理解されるであろう。さらに加熱すると、カルボニル架橋種は、本質的に芳香族環系に完全に変換される。使用されるモノマーのモル比のために、本ポリマーは、以下の反応スキームに図示されるような少なくとも1つの溶解性向上部分で置換された、ポリマー主鎖中にアリーレン環を含み、ここで、Aが第1のモノマーであり、Bが第2のモノマーである。
有機反応溶媒中の本ポリマーは、フィルムとして直接キャスティングされ、コーティングとして適用され、または非溶媒に注がれて、オリゴマーまたはポリマーを沈殿させることができる。水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、及び他の同様の極性液体、例えばグリコールエーテル、またはそれらの混合物は、ポリマーを沈殿させるために使用できる一般の非溶媒である。固体ポリマーは、上記の好適な有機溶媒、またはエレクトロニクス産業において通常使用される有機溶媒、例えば、プロピレングリコールメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート(PGMEA)、メチル3−メトキシプロピオネート(MMP)、乳酸エチル、酢酸n−ブチル、アニソール、N−メチルピロリドン、γ−ブチロラクトン(GBL)、エトキシベンゼン、ベンジルプロピオネート、ベンジルベンゾエート、プロピレンカーボネート、キシレン、メシチレン、クメン、リモネン、及びそれらの混合物、から溶解し、加工することができる。有機溶媒の混合物が特に好ましく、例えばアニソール、エトキシベンゼン、PGME、PGMEA、GBL、MMP、酢酸n−ブチル、ベンジルプロピオネート、及びベンジルベンゾエートの1つ以上を含む、1つ以上の追加の有機溶媒と組み合わせた混合物、より好ましくは、アニソール、エトキシベンゼン、PGME、PGMEA、GBL、MMP、酢酸n−ブチル、ベンジルプロピオネート、キシレン、メシチレン、クメン、リモネン、及びベンジルベンゾエートの2つ以上を含む混合物が好ましい。溶媒の混合物が使用される場合、溶媒の比は一般に重要ではなく、溶媒混合物が本ポリマーを溶解することができるならば、99:1〜1:99w/wの範囲で変わり得る。本ポリマーの主鎖中の溶解性向上部分は、このような溶解性向上部分を有さないポリアリーレンポリマーと比較して、改善された溶解性を提供する。有機反応溶媒中のポリマーの濃度は、有機溶媒の一部を除去することにより、または所望により有機溶媒をさらに添加することによって調節できることは、当業者には理解されるであろう。
使用において、本ポリマー及び有機溶媒を含む組成物は、任意の適切な基板表面上に任意の適切な方法によってコーティングすることができる。組成物をコーティングするための適切な方法には、とりわけ、スピンコーティング、カーテンコーティング、スプレーコーティング、ローラーコーティング、ドクターブレード、バーコーティング、ディップコーティング、スロットダイコーティング、及び蒸着が含まれるが、これらに限定されない。エレクトロニクス製造業界では、スピンコーティング及びスロットダイコーティングが、既存の装置及びプロセスを活用する好ましい方法である。スピンコーティングでは、適用される表面上に組成物の所望の厚さを実現するために、組成物の固形分をスピン速度と共に調節することができる。通常、本組成物は400〜4000rpmのスピン速度でスピンコーティングされる。ウェーハまたは基板上に分配される組成物の量は、組成物中の総固形分、コーティングされる基板のサイズ、得られるコーティング層の所望の厚さ、及び当業者に広く知られている他の因子によって決まる。
本ポリマー組成物を使用して、スピンコーティングのような特定の技術を使用してコーティングまたはフィルムを付着させる場合、得られるコーティングは特定の欠陥を被る可能性がある。理論に縛られることは望まないが、このような欠陥は、蒸発冷却によるフィルム表面上の水分の凝縮に起因し、このような水分はオリゴマーを溶液から押し出して、表面上にオリゴマーの不均一なコーティングをもたらす。このような欠陥に対処するために、水混和性及び組成物に使用される有機溶媒混和性である第2溶媒を、本オリゴマー組成物に、任意選択で添加することができる。このような第2溶媒は、基板上にオリゴマーコーティングを付着させる間、水滴の形成を防止すると考えられている。このような第2溶媒は、組成物の総重量基準で0〜40重量%、好ましくは0〜30重量%などの任意の好適な量で本組成物に添加することができる。乳酸エチル及びγ−ブチロラクトンが、このような第2溶媒の例である。任意選択で、1つ以上の、例えば、非イオン性、カチオン性、アニオン性、または両性の界面活性剤などの、第2添加剤を本発明の組成物に添加することができる。このような第2添加剤はそれぞれ、0〜5重量%、好ましくは0〜2重量%の量で組成物に添加することができる。
一般に本組成物は、それぞれ上記の、発明のポリアリーレンポリマー、有機溶媒、及び任意選択で第2の溶媒、を含み、ポリマーは、固形分1〜45%、好ましくは固形分5〜35%の量で存在する。このような組成物を使用して、基板上にオリゴマーコーティングを付着させることができ、ポリマーコーティング層は、50nm〜500μm、好ましくは100nm〜250μm、より好ましくは100nm〜125μmの厚さを有するが、このようなコーティングは、特定の用途に応じて、これらの範囲よりも厚くても薄くてもよい。特に、本組成物は、1回のコーティング工程において、1〜200μm、好ましくは25〜150μm、より好ましくは30〜125μmの厚さを有するポリアリーレンポリマー層を付着させるのに適している。
好ましくは、基板表面上にコーティングした後、ポリマー組成物は、加熱され(ソフトベークされ)、存在する有機溶媒を除去する。通常の焼成温度は90〜140℃であるが、他の好適な温度を使用することもできる。残留溶媒を除去するためのこのような焼成は、通常は約30秒〜10分間行われるが、より長いまたはより短い時間を適切に使用することができる。溶媒を除去した後、基板表面上のポリマーの層、フィルムまたはコーティングが得られる。次いでポリマーは、好ましくは、例えば、≧300℃、好ましくは≧350℃、より好ましくは≧400℃の温度などで加熱することで、硬化される。このような硬化工程は、2〜180分、好ましくは10〜120分、より好ましくは15〜60分かかり得るが、他の好適な時間を使用してもよい。一実施形態では、ベルト炉を使用して、基板上のポリマー層を硬化することができる。硬化によって、本ポリマーは、さらに重合すると考えられている。このような硬化工程は、酸素含有雰囲気中、不活性雰囲気中で実施することができ、好ましくは、不活性雰囲気中である。
特定の硬化したポリアリーレンフィルムは、基板表面への良好な密着を有さず、米国特許第5,668,210号に記載されているような、接着促進剤の使用を必要とすることが知られている。このような接着促進剤は、通常はポリアリーレンオリゴマー層の付着前に、基板表面に塗布され、続いて架橋ポリアリーレンフィルム形成のために硬化される。接着促進剤の使用が要望される場合、ポリアリーレンフィルムの好適な接着促進剤として、シランなど、好ましくは、トリメトキシビニルシラン、トリエトキシビニルシラン、ヘキサメチルジシラザン[(CHSi−NH−Si(CH]などのオルガノシラン、または、γ−アミノプロピルトリエトキシシランなどのアミノシランカプラー、またはアルミニウムモノエチルアセトアセテートジ−イソプロピレート[((i−CO)Al(OCOCCHCOCH))]などのキレート化合物を使用することができる。場合によって、接着促進剤は、0.01〜5重量%の溶液で塗布され、過剰の溶液が除去され、次いでポリアリーレンオリゴマーが塗布される。他の場合、例えば、アルミニウムモノエチルアセトアセテートジ−イソプロピレートのキレート化合物を、基板上にキレート化合物のトルエン溶液を塗布することによって、基板上に組み込むことができ、次いでコーティングされた基板を、空気中で、350℃で30分間焼成し、基板上に非常に薄い(例えば5nm)酸化アルミニウムの接着促進剤層を形成する。酸化アルミニウムを付着させる他の手段も同様に適している。あるいは、モノマーの重量基準で、例えば0.05〜5重量%の量の接着促進剤は、重合前にモノマーと混合することができ、追加の層の形成を必要としない。特に、好適な接着促進剤は、Dow Electronic Materials(Marlborough,Massachusetts)で市販されているAP 3000、AP 8000、及びAP 9000Sの名称で販売されているものを含む。
ポリマー主鎖上の溶解性向上(つまり、極性)部分の存在は、従来のポリアリーレンポリマーに比較して、ポリアリーレンポリマーの溶解性を大きく向上させる。また、比較的高い分子量(M)及び比較的低いPDI(1〜<6)は、米国特許出願第15/056,352号(2016年2月29日出願)に記載されているもののような、溶解性向上部分を有する他のポリアリーレンポリマーと比較して、向上された機械的及び電気的性能を有する、単一工程で付着される、より厚いポリアリーレンポリマーコーティングの形成を可能にする。本ポリアリーレンポリマーのコーティング層は、優れたフィルム厚さ保持率を示す。例えば、30〜125μmの厚さを有するフィルムのような、≧30μmの付着したフィルム厚さを有するコーティング層は、400℃、60分間の硬化で、≧80%のフィルム厚さを保持する。本ポリマーは、優れた熱安定性を有し、不活性雰囲気(例えば、N)下で、それぞれ400または450℃で1時間加熱した場合、0.5%または1.5%のみの重量減少を示す。本ポリマーの硬化フィルムは、優れた柔軟性を有する。例えば、30μm厚さの硬化フィルムは、少なくとも1mmの曲げ半径を有し、破損または亀裂を生じることなく、≧5000回、このような半径で曲げることができる。本ポリマーの硬化フィルムは、また良好な光透過率も有し、例えば、10μm厚さの硬化フィルムは、ASTM D1003による測定で、88%の全透過率及び0.15%のヘーズ、ASTM E313による測定で、7.8の黄色度を有する。
本発明のポリマーは、集積回路、回路パッケージング用途、マルチチップモジュール、回路基板、フレキシブルディスプレイ等の、電子デバイス基板上の比較的低誘電率の絶縁硬化ポリアリーレン材料の形成に特に有用である。本発明によって製造される硬化ポリアリーレン誘電材料は、所望の絶縁層を提供するために、そのままで使用、または、有機または無機であり得る、1つ以上の追加の誘電材料を組み合わせることができる。したがって、本発明のポリマーを使用して、FR−4、シリカ、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、ケイ素−ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、窒化アルミニウム、アルミナ等を含むが、これらに限定されない様々な電子デバイス基板上にコーティングを付着させることができる。
実施例1 4Lの円筒形反応器に、485.010gのジフェニレンオキシドビス(トリフェニルシクロペンタジエノン)(DPO−CPD、1.0当量)、27.370g(0.25当量)3,5−ジエチニル安息香酸(DEBzOH)、及び2422gのGBLを、室温で装填した。次いでフラスコの上部に、ドライアイスコンデンサー、温度コントローラを備えた熱電対、Nインレット、及び撹拌系を備え付けた。フラスコを、適合した加熱マントルに配置した。系を真空にし、Nで3回パージし、反応器から空気を除き、引き続いて一定流量のNで覆った。次いで、反応を135℃の内部温度まで加熱した。1時間後、系を90℃まで冷却させ、続いてフラスコに、追加の300gのGBLと共に、DEBzOHの第2アリコート(27.780g、0.25当量)を添加した。反応混合物を、再度135℃まで加熱し、その温度で1時間保持した。系を再度90℃まで冷却させ、続いてフラスコに、追加の330gのGBLと共に、DEBzOHの第3アリコート(27.110g、0.25当量)を添加した。反応混合物を、再度135℃まで加熱し、この温度で1時間保持した。その後、系を再度90℃まで冷却させ、続いてフラスコに、追加の330gのGBLと共に、DEBzOHの第4アリコート(30.763g、0.29当量)を添加した。反応混合物を、再度135℃まで加熱し、この温度で6時間保持した。その後、系を室温まで冷却した。室温でイソプロパノールを添加して、溶液から沈殿させることで、反応混合物から得られたポリマー(ポリマー1)を単離し、ろ過し、追加のイソプロパノールで洗浄し、ろ過液を70℃で24時間乾燥した。
ポリマー1の沈降前、反応混合物を、屈折率検出器を備えたAgilent HPLCを使用し、1.2mL/minで溶出溶媒として非抑制テトラヒドロフランを使用して、GPCで分析した。温度:35℃、注入量:150μL、ポリスチレン幅狭標準校正483,000〜162、低Mwカットオフ=160Da、HPLCカラム設定は以下の通り:Shodex−KF805排出限界4,000,000、Shodex−KF804排出限界400,000、Shodex−KF803排出限界70,000、及びShodex−KF802排出限界5,000、GPCの結果は、ポリマー1がRT(保持時間)=23.700min、23,787DaのMn、81,630DaのMw、及び3.4のPDIを有したことを示した。
実施例2 500.09gのDPO−CPDを使用したこと、DEBzOHを以下のように添加したことを除いて、実施例1の手順を繰り返し行った。第1アリコートとして28.053g(0.25当量)、第2アリコートとして28.023g(0.25当量)、第3アリコートとして28.097g(0.25当量)、及び第4アリコートとして32.39g(0.29当量)。第4アリコート添加後、混合物を8.5時間反応させてポリマー2を得た。GPC分析は、ポリマー2が24.083minのRT、22,650DaのM、85,600DaのM、及び3.8のPDIを有したことを示した。
実施例3 反応フラスコに、20.13gのDPO−CPD、3.31g(0.75当量)のDEBzOH、及び58gのGBLを、室温で装填した。次いでフラスコの上部に、ドライアイスコンデンサー、温度コントローラを備えた熱電対、Nインレット、及び撹拌系を備え付けた。フラスコを、適合した加熱マントルに配置した。系を真空にし、Nで3回パージし、フラスコから空気を除き、続いて一定流量のNを供給した。次いで、反応を135℃まで加熱した。4時間後、系を90℃まで冷却させ、続いてフラスコに、追加の10gのGBLと共に、DEBzOHの第2アリコート(1.27g、0.29当量)を添加した。反応混合物を、再度135℃まで加熱し、その温度で3時間保持し、ポリマー3を得た。GPCによる製品分析は、ポリマー3が24.233minのRT、21,300DaのM、52,400DaのM、及び2.46のPDIを有したことを示した。
実施例4 反応フラスコに、10.08g(0.75当量)のDEBzOH及び210gのGBLと共に、異なる温度プロファイルで、60gのDPO−CPDを装填し、混合物を最初に90℃で2時間加熱し、続いて115℃で2時間、次いで135℃で4時間加熱したことを除いて、実施例3の一般的手順を繰り返し行った。次いで系を90℃まで冷却させ、続いてフラスコに、追加の70gのGBLと共に、DEBzOHの第2アリコート(3.92g、0.29当量)を添加した。反応混合物を、再度135℃まで加熱し、その温度で2時間保持し、ポリマー4を得た。GPCによる製品分析は、ポリマー4が23.467minのRT、26,545DaのM、140,539DaのM、及び5.29のPDIを有したことを示した。
実施例5 実施例1の一般的手順を繰り返し、表1に報告されるMn、Mw及びPDIを有するポリマー5〜10を得た。
実施例6 実施例5からポリマー5及び6それぞれの熱安定性を、2つの異なる測定基準を使用して、TA Q5000計器による熱重量分析を介し決定した。フィルムの重量減少の温度である分解温度は、150℃で等温保持した後、1%に等しく、それは、試料の温度を室温から150℃まで10℃/分の速度で傾斜をつけることによって測定した。それぞれの試料を15分間150℃で保持し、続いて10℃/分で600℃まで再度加熱した。ポリマー5及び6のいずれも、約325℃の分解温度を有することが判明した。熱重量分析によっても測定される標準熱安定性は、特定の温度、400℃または450℃のいずれかで1時間の等温保持中の重量減少である。ポリマー5及び6のいずれも、400℃で0.5%、450℃で1.5%の重量減少を有し、良好な熱安定性を有した。
実施例7 ポリマー5から形成されたフィルムを、硬化後のフィルム厚さ保持率を測定するために評価した。1重量%の非イオン性界面活性剤を含む、MMP/アニソール/GBL (61.75/33.25/5 w/w/w)の混合溶媒中の、ポリマー5溶液(28重量%)を、様々なスピン速度で、シリコンウェーハ上にスピンコーティングし、様々な厚さのフィルムを形成した。400℃、60分間の硬化前後のそれぞれのフィルムの厚さを測定し、厚さの変化を、表2に、残存するフィルム厚さの百分率として報告した。同様に、1重量%の非イオン性界面活性剤を含む、MMP/アニソール/GBL(61.75/33.25/5 w/w/w)の混合溶媒中の、ポリマー5溶液(30重量%)を、様々なスペーサーバー高さを使用してバーコーティングによって、シリコンウェーハ上にコーティングした。400℃硬化前後のそれぞれのフィルムの厚さを測定し、厚さの変化を、表3に、残存フィルム厚さの百分率として報告した。暑さ>100μmを有するフィルムを容易に塗布したが、このような厚いフィルムは段階的硬化プロファイルを必要とした。
実施例8 ポリマー5の代わりにポリマー6を使用したことを除いて、実施例7の手順を繰り返し行った。ポリマー6から形成されたフィルムが、実質的に同じフィルム厚さ保持率を有することが判明した。
実施例9 自立スロットダイで塗布された、ポリマー6から形成された30ミクロンのフィルムを、細片に切断し、The Pennsylvania State Universityで、彼らのラボでのカスタムビルドのフレキシブル試験装置を使用して試験した。それぞれのフィルムをKAPTON(商標)ポリイミドベルト上に搭載し、1mmの直径を有するマンドレルの周りを繰り返し曲げた。これはフィルムの約3%の歪に相当する。いくつかのフィルム細片を、装置を使用して試験した。平均で、フィルムは破損なしで約7,000回の曲げサイクル存続した。破損後であっても、フィルムの共焦点顕微鏡画像は、曲げによって誘発するクラックまたは裂け目がないことを示した。
実施例10 ポリマー5から形成されたフィルムのヤング率及び伸びを、10μm厚さの自立フィルムを使用して、インストロン33R4464で測定した。25.4mm×9.9mmのフィルムは、5mm/分の速度で引張歪を受けた。応力−歪曲線から算出されたポリマー5のヤング率は、1.7GPaである。このような低い弾性率は、本ポリマーのフィルムが、特にディスプレイ用途に使用される従来の無機材料に比較し、良好な柔軟性を有していることを示す。応力−歪曲線の大部分は、ほぼ直線関係に沿っており、弾性変形が歪領域の大部分にわたって生じ、一方で比較的少ない塑性変形が生じていることを示す。荷重対伸長の曲線は、ポリマー5のフィルムが、壊滅的な機械的破壊が生じる前に約5%の伸長を受ける。

Claims (13)

  1. 2つ以上のシクロペンタジエノン部分を含む1つ以上の第1のモノマー、及び式(1)の1つ以上の第2のモノマーを、重合単位として含む、ポリアリーレンポリマーであって、
    式中、Ar及びArはそれぞれ独立して、C5−30−アリール部分であり、Rはそれぞれ独立して、H、及び任意で置換されているC5−30−アリールから選択され、Rはそれぞれ独立して、−OH、C1−6−ヒドロキシアルキル、−C(=O)OR、−C(=O)N(R、−O−C(=O)R、−NRC(=O)R、−N(R An、−NO、−S(=O)−OR、−O−S(=O)−R、−NR−S(=O)−R、及びS(=O)−N(Rから選択され、Rはそれぞれ独立して、C1−10−アルキル、C1−10−ハロアルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C1−10−アルコキシ、CN、N(R、及びハロから選択され、R=H、C1−10−アルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C1−10−アミノアルキル、C6−30−アリール、またはMであり、Rはそれぞれ独立して、H、C6−30−アリール、またはC1−10−アルキルであり、Rはそれぞれ独立して、H、C1−10−アルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C6−30−アリール、−O(C1−10−アルキル)、−O(C6−10−アリール)、及び−N(Rから選択され、R=H、C1−10−アルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C6−30−アリール、−O(C1−10−アルキル)、または−NH(C1−10−アルキル)であり、R=H、C1−10−アルキル、C6−30−アリール、またはMであり、R=C6−30−アリール、C1−10−アルキル、またはC1−10−ハロアルキルであり、M=アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、またはアンモニウムイオンであり、Anはハライド及びC1−20−カルボキシレートから選択されるアニオンであり、Yはそれぞれ独立して、単共有化学結合、または−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)−、−C(=O)−、−(C(R−、C6−30−アリール、及び−(C(Rz1−(C6−30−アリール)−(C(Rz2−から選択される2価結合基であり、Rはそれぞれ独立して、H、ヒドロキシ、ハロ、C1−10−アルキル、C1−10−ハロアルキル、及びC6−30−アリールから選択され、a1=0〜3であり、a2=0〜3であり、b1=1〜4であり、b2=0〜2であり、c1=0〜4であり、c2=0〜4であり、a1+a2=1〜6であり、b1+b2=2〜6であり、c1+c2=0〜6であり、d=0〜2であり、z=1〜10であり、z1=0〜10であり、z2=0〜10であり、z1+z2=1〜10であり、前記ポリアリーレンポリマーは、10,000〜50,000のM、30,000〜150,000のM、及び1〜<6のPDIを有する、ポリアリーレンポリマー。
  2. 1〜4.5のPDIを有する、請求項1に記載のポリアリーレンポリマー。
  3. 50,000〜150,000DaのMを有する、請求項2に記載のポリアリーレンポリマー。
  4. 1〜4のPDIを有する、請求項1に記載のポリアリーレンポリマー。
  5. 50,000〜150,000DaのMを有する、請求項1に記載のポリアリーレンポリマー。
  6. 少なくとも1つの第1のモノマーが以下の式(9)を有し、
    式中、R10はそれぞれ独立して、H、C1−6−アルキル、あるいは置換または非置換C5−10−アリールから選択され、Arは、5〜60個の炭素を有する芳香族部分である、請求項1に記載のポリアリーレンポリマー。
  7. がOHまたはC(=O)−OHである、請求項1に記載のポリアリーレンポリマー。
  8. 少なくとも1つの第2のモノマーが以下の式(4)を有し、
    式中、Rはそれぞれ独立して、Hまたはフェニルであり、Rはそれぞれ、OHまたはC(=O)−OHであり、a5=1または2である、請求項1に記載のポリアリーレンポリマー。
  9. 1〜4.5のPDIを有する、請求項8に記載のポリアリーレン樹脂。
  10. 請求項1に記載の1つ以上のポリアリーレンポリマーと、1つ以上の有機溶媒と、を含む、組成物。
  11. 請求項9に記載の1つ以上のポリアリーレンポリマーと、1つ以上の有機溶媒と、を含む、組成物。
  12. 誘電材料層を形成する方法であって、請求項1に記載の組成物の層を基板表面上に配置することと、有機溶媒を除去することと、ポリマーを硬化させて誘電材料層を形成することと、を含む、方法。
  13. ポリアリーレンポリマーを調製する方法であって、(a)2つ以上のシクロペンタジエノン部分を含むあるモル量の第1のモノマーを、あるモル量の式(1)の第2のモノマーの第1の部分と反応させることと、
    (式中、Ar及びArはそれぞれ独立して、C5−30−アリール部分であり、Rはそれぞれ独立して、H、及び任意で置換されているC5−30−アリールから選択され、Rはそれぞれ独立して、−OH、C1−6−ヒドロキシアルキル、−C(=O)OR、−C(=O)N(R、−O−C(=O)R、−NRC(=O)R、−N(R An、−NO、−S(=O)−OR、−O−S(=O)−R、−NR−S(=O)−R、及びS(=O)−N(Rから選択され、Rはそれぞれ独立して、C1−10−アルキル、C1−10−ハロアルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C1−10−アルコキシ、CN、N(R、及びハロから選択され、R=H、C1−10−アルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C1−10−アミノアルキル、C6−30−アリール、またはMであり、Rはそれぞれ独立して、H、C6−30−アリール、またはC1−10−アルキルであり、Rはそれぞれ独立して、H、C1−10−アルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C6−30−アリール、−O(C1−10−アルキル)、−O(C6−10−アリール)、及び−N(Rから選択され、R=H、C1−10−アルキル、C1−10−ヒドロキシアルキル、C6−30−アリール、−O(C1−10−アルキル)、または−NH(C1−10−アルキル)であり、R=H、C1−10−アルキル、C6−30−アリール、またはMであり、R=C6−30−アリール、C1−10−アルキル、またはC1−10−ハロアルキルであり、M=アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、またはアンモニウムイオンであり、Anはハライド及びC1−20−カルボキシレートから選択されるアニオンであり、Yはそれぞれ独立して、単共有化学結合、または−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)−、−C(=O)−、−(C(R−、C6−30−アリール、及び−(C(Rz1−(C6−30−アリール)−(C(Rz2−から選択される2価結合基であり、Rはそれぞれ独立して、H、ヒドロキシ、ハロ、C1−10−アルキル、C1−10−ハロアルキル、及びC6−30−アリールから選択され、a1=0〜3であり、a2=0〜3であり、b1=1〜4であり、b2=0〜2であり、c1=0〜4であり、c2=0〜4であり、a1+a2=1〜6であり、b1+b2=2〜6であり、c1+c2=0〜6であり、d=0〜2であり、z=1〜10であり、z1=0〜10であり、z2=0〜10であり、z1+z2=1〜10である)、次いで、(b)前記モル量の前記第1のモノマーを、前記第2のモノマーの第2の部分と反応させることと、(c)任意選択で、前記第2のモノマーの1つ以上の追加の部分を用いて、工程(b)を繰り返すことと、を含み、前記第2のモノマーの前記第1の部分が、前記第1のモノマーのモル量に基づいて1当量未満であり、前記第2のモノマーの前記第1の部分、前記第2の部分及びいずれかの任意の追加の部分の合計が、前記第1のモノマーのモル量に基づいて0.8〜1.2モル当量であり、前記ポリアリーレンポリマーは、10,000〜50,000のM、30,000〜150,000のM、1〜<6のPDIを有する、方法。
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