JP2019157135A - オリゴマー、前記オリゴマーを含む組成物、前記組成物から製造される成形品、前記成形品の製造方法、および前記成形品を含む表示装置 - Google Patents

オリゴマー、前記オリゴマーを含む組成物、前記組成物から製造される成形品、前記成形品の製造方法、および前記成形品を含む表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】溶媒への溶解度が高く粘度が低くコーティング性に優れ、薄い膜としての製膜が可能であり、また、加熱することによって、追加重合反応によるポリマーを得ることができるオリゴマー、前記オリゴマーを含む組成物、前記組成物を硬化させて製造される成形品、および前記成形品の製造方法を提供する。【解決手段】前記オリゴマーは一末端に下記化学式1で表される基を含み、主鎖は、芳香族のまたはエステル結合を有する芳香族のテトラカルボン酸無水物と芳香族ジアミンより得られるアミド酸オリゴマーまたは前記アミド酸オリゴマーが脱水閉環イミド化したオリゴマーの構造単位を含む。(化学式1で、R1は、ターシャリ−アルコキシ基やシクロアルコキシ基などを示す。)【選択図】図1

Description

本発明は、オリゴマー、前記オリゴマーを含む組成物、前記組成物から製造される成形品、前記成形品の製造方法、および前記成形品を含む表示装置に関するものである。
無色透明材料は、光学レンズ、機能性光学フィルム、ディスク基板など多様な用途により多様に研究されているが、情報機器の急速な小型軽量化または表示素子の高細密化に伴い、材料そのものに要求される機能および性能も次第に精密化且つ高度化している。
一実施形態は、保管安定性、および優れた溶解度と加工性を有し、容易にポリマーに鎖延長可能な新規オリゴマーを提供する。
他の実施形態は、前記オリゴマーを含む組成物を提供する。
また他の実施形態は、前記組成物から製造される成形品を提供する。
また他の実施形態は、前記組成物から前記成形品を製造する方法を提供する。
また他の実施形態は、前記成形品を含む表示装置を提供する。
一実施形態は、一末端に下記化学式1で表される基を含み、主鎖に下記化学式2または下記化学式3で表される構造単位を含むオリゴマーを提供する:
上記化学式1中、
は、炭素数4〜10のターシャリ−アルコキシ基、炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、R−CH=CH−O−基(ここで、Rは水素、または炭素数1〜8の置換もしくは非置換のアルキル基である)、R−CH=CH−CH−O−基(ここで、Rは水素、または炭素数1〜7の置換もしくは非置換のアルキル基である)、置換のフェニルオキシ基、置換もしくは非置換のベンジルオキシ基、または9−フルオレニルメチルオキシ基であり、
Arは置換もしくは非置換の炭素数6〜30の芳香族有機基を含み、前記置換もしくは非置換の炭素数6〜30の芳香族有機基は置換もしくは非置換の一つの芳香族環として存在するか;置換もしくは非置換の2以上の芳香族環が互いに接合されて縮合環を形成するか;または置換もしくは非置換の前記一つの芳香族環および/または前記縮合環が単結合、またはフルオレニレン基、置換もしくは非置換の炭素数3〜10のシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリーレン基、−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)−、−Si(CH−、−(CH−(ここで、1≦p≦10)、−(CF−(ここで、1≦q≦10)、−C(CH−、−C(CF−、−C(=O)NH−、またはこれらの組み合わせである官能基によって連結された基を含み;
上記化学式2または化学式3中、
Arは、前記化学式1で定義したとおりであり、
Arは、置換もしくは非置換の炭素数6〜30の芳香族有機基、下記化学式4で表される基、下記化学式5で表される基、またはこれらの組み合わせである:
前記化学式4で、
10は、単結合、−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−C(=O)NH−、−S(=O)−、−Si(CH−、−(CH−(ここで、1≦p≦10)、−(CF−(ここで、1≦q≦10)、−C(C2n+1−、−C(C2n+1−、−(CH−C(C2n+1−(CH−、−(CH−C(C2n+1−(CH−(ここで 1≦n≦10、1≦p≦10、および1≦q≦10)、またはこれらの組み合わせであり、
12およびR13は、それぞれ独立して、ハロゲン、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換のC1乃至C10脂肪族有機基、置換もしくは非置換のC6乃至C20芳香族有機基、−OR201基(ここで、R201は、C1乃至C10脂肪族有機基)、または−SiR210211212(ここで、R210、R211、およびR212は、それぞれ独立して、水素またはC1乃至C10脂肪族有機基)基であり、
n7およびn8は、それぞれ独立して、0乃至3の整数のうちの一つである。
前記化学式5で、
4およびR5は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のC1乃至C30アルキル基、置換もしくは非置換のC3乃至C30シクロアルキル基、置換もしくは非置換のC1乃至C30アルコキシ基、置換もしくは非置換のC6乃至C30アリール基、置換もしくは非置換のC2乃至C30アシル基、ヒドロキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、−NR’R”(ここで、R’およびR”は、それぞれ独立して、水素、C1乃至C30アルキル基、またはC6乃至C30アリール基である)、−SiR’R”R”’(ここで、R’、R”、およびR”’は、それぞれ独立して、水素、C1乃至C30アルキル基、またはC6乃至C30アリール基である)、またはこれらの組み合わせであり、
は、OまたはNR(ここで、Rは、水素またはC1乃至C20アルキル基である)であり、
は、置換もしくは非置換のC6乃至C30芳香族有機基であり、
は、水素、置換もしくは非置換のC1乃至C30アルキル基、置換もしくは非置換のC1乃至C30アルコキシ基、置換もしくは非置換のC3乃至C30シクロアルキル基、置換もしくは非置換のC6乃至C30アリール基、置換もしくは非置換のC7乃至C30アリールアルキル基、ヒドロキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、−NR’R”(ここで、R’およびR”は、それぞれ独立して、水素、C1乃至C30アルキル基、C6乃至C30アリール基、またはC7乃至C30アリールアルキル基である)、−CO−NR’R”(ここで、R’およびR”は、それぞれ独立して、水素、C1乃至C30アルキル基、C6乃至C30アリール基、またはC7乃至C30アリールアルキル基である)、−SiR’R”R”’(ここで、R’、R”、およびR”’は、それぞれ独立して、水素、C1乃至C30アルキル基、C6乃至C30アリール基、またはC7乃至C30アリールアルキル基である)、または下記化学式6で表される基であり:
前記化学式6で、
およびLは、それぞれ独立して、O、CO、COO、C≡C、またはCONR(ここで、Rは、水素またはC1乃至C30アルキル基である)であり、
およびAは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のC6乃至C30芳香族環、置換もしくは非置換のフルオレン環、または置換もしくは非置換のC7乃至C20アリールアルキレン基、またはアリールアルキル基であり、
qおよびrは、それぞれ独立して、0乃至3の整数であり;
kは、0乃至2の整数のうちの一つであり、
mは、0乃至3の整数のうちの一つであり、
nは、0乃至20の整数のうちの一つであり、
oおよびpは、それぞれ独立して、0乃至30の整数のうちの一つである。
前記化学式1のRは、t−ブトキシ基、2−メチル−2−ブトキシ基、炭素数10のシクロアルコキシ基、ビニルオキシ基、 アリルオキシ基、ニトロフェニルオキシ基、ニトロベンジルオキシ基、またはベンジルオキシ基であってもよい。
前記化学式1のRは、t−ブトキシ基またはベンジルオキシ基であってもよい。
前記化学式1〜化学式3のArは、置換もしくは非置換の2つの芳香族環が単結合、またはフルオレニレン基、置換もしくは非置換の炭素数3〜10のシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリーレン基、−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)−、−Si(CH−、−(CH−(ここで、1≦p≦10)、−(CF−(ここで、1≦q≦10)、−C(CH−、−C(CF−、−C(=O)NH−、またはこれらの組み合わせである官能基によって連結された基であってもよい。
前記化学式1〜化学式3のArはそれぞれ電子求引基(electron withdrawing group)で置換された2つの芳香族環が単結合によって連結された基であってもよい。
前記化学式4中、R10は、単結合、−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−C(=O)NH−、−S(=O)−、−Si(CH−、−(CH−(ここで、1≦p≦3)、−(CF−(ここで、1≦q≦3)、−C(C2n+1−、−C(C2n+1−、−(CH−C(C2n+1−(CH−、−(CH−C(C2n+1−(CH−(ここで、1≦n≦10、1≦p≦3、および1≦q≦3)、またはこれらの組み合わせであってもよい。
前記化学式5のLはOであり、Aは置換もしくは非置換の炭素数6〜20の芳香族有機基であり、Rは水素、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7〜30のアリールアルキル基、ハロゲン基、−NR’R”(ここで、R’およびR”はそれぞれ独立して水素、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、または炭素数7〜30のアリールアルキル基である)、−CO−NR’R”(ここで、R’およびR”はそれぞれ独立して水素、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、または炭素数7〜30のアリールアルキル基である)、または前記化学式6で表される基であり、kは0または1であり、mは0〜2の整数のうちの一つであり、nは1〜3の整数のうちの一つであってもよい。
前記化学式6のLおよびLはそれぞれ独立して、COO、C≡C、またはCONR(ここで、Rは水素または炭素数1〜20のアルキル基である)であり、AおよびAはそれぞれ独立して置換もしくは非置換の炭素数6〜20の芳香族環、置換もしくは非置換のフルオレン環、または置換もしくは非置換の炭素数7〜20のアリールアルキル基、またはアリールアルキレン基であり、qおよびrはそれぞれ独立して0〜2の整数であって、1≦q+r≦2であってもよい。
前記化学式2または化学式3のArは、前記化学式4で表される基と前記化学式5で表される基の組み合わせを含んでもよい。
前記化学式4のR10は単結合、−C(CF−、またはこれらの組み合わせを含み、前記化学式5のLはOであり、Aは炭素数6の芳香族有機基であり、Rは水素、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数7〜30のアリールアルキル基、−F、−Cl、−NR’R”(ここで、R’およびR”はそれぞれ独立して水素、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、または炭素数7〜30のアリールアルキル基である)、−CO−NR’R”(ここで、R’およびR”はそれぞれ独立して水素、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、または炭素数7〜30のアリールアルキル基である)、または前記化学式6で表される基であり、kは0または1であり、mは0〜2の整数のうちの一つであり、nは1〜3の整数のうちの一つであってもよい。
前記オリゴマーは、他の一末端に下記化学式7〜下記化学式10で表される基のうちの一つを含んでもよい:
上記化学式7〜化学式10中、
Arは、前記化学式2または前記化学式3で定義したとおりであり、
上記化学式9および化学式10中、
は、水素、ハロゲン、ビニル基、エチニル基(ethynyl group)、イソプロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
sは、1〜30の整数のうちの一つである。
前記オリゴマーのGPC測定重量平均分子量(Mw)は、1,000g/mol〜25,000g/molであってもよい。
他の一実施形態は、前記一実施形態によるオリゴマーと溶媒を含むポリマー製造用組成物を提供する。
前記組成物は、主鎖には下記化学式2または下記化学式3で表される構造単位を含み、一末端には下記化学式7または下記化学式8で表される基を含む第2オリゴマーをさらに含んでもよい:
上記化学式2、化学式3、化学式7および化学式8中、
ArおよびArは、前記で定義したとおりである。
前記第2オリゴマーの他の一末端には下記化学式9または下記化学式10で表される基を含んでもよい:
上記化学式9または化学式10中、
Arは、前記化学式2または化学式3で定義したとおりであり、
は、水素、ハロゲン、ビニル基、エチニル基(ethynyl group)、イソプロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
sは、1〜30の整数のうちの一つである。
前記組成物内の前記オリゴマーの含量は10〜50重量%であり、前記組成物の粘度は500cP以下であってもよい。
また他の一実施形態は、前記一実施形態による組成物を硬化させて製造される成形品を提供する。
また他の一実施形態は、前記一実施形態による組成物を基板上にコーティングして膜を形成し、前記膜を加熱して溶媒を除去し、前記加熱温度は前記組成物内のオリゴマーの前記化学式1で表される末端基が下記化学式16で表される末端基に変化するようにする温度以上であり、前記溶媒除去された膜を追加加熱することによって、前記オリゴマーが重合してポリマーを形成することを含む成形品の製造方法を提供する:
[化学式16]
NH−Ar−*
上記化学式16中、Arは前記化学式1で定義したとおりである。
また他の一実施形態は、前記実施形態による成形品、または前記実施形態による方法で製造された成形品を含む表示装置を提供する。
以下、前記実施形態について詳しく説明する。
一実施形態によるオリゴマーは、少なくとも一末端のアミノ基が保護基でキャッピングされて追加の重合反応を起こさないため保管安定性を有し所定の分子量を維持し、これによって溶媒への溶解度が高く粘度が低く加工性に優れる。したがって、前記オリゴマーと溶媒を含む組成物は、コーティング性に優れ、薄い膜としての製膜が可能である。また、前記組成物を加熱することによって、前記オリゴマーの一末端にある保護基が脱保護され露出されたアミノ基の追加重合反応によるポリマーを得ることができ、したがって、前記組成物を硬化させて製造される成形品は前記オリゴマーより分子量の大きいポリマーを含む。
実施例1で製造されたt−BOCで末端保護されたオリゴマーのH−NMRスペクトロスコピーである。 前記オリゴマーのDSC(Differential scanning analysis)グラフである。 前記オリゴマーのTGA(Thermal gravimetrical analysis)グラフである。 実施例1〜実施例8および比較例2によってそれぞれ製造されたオリゴマーと、これらオリゴマーから製造されたポリマーフィルムの分子量をそれぞれの棒グラフで比較して示した図である。
以下、実施形態について技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、実施形態は多様な異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
図面において、複数の層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって類似する部分については同一の図面符号を付した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるという時、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の「直上」にあるという時には、中間にまた他の部分がないことを意味する。
本明細書で別途の定義がない限り、「置換された」とは、化合物または作用基のうちの少なくとも一つの水素原子がハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アジド基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、カルボニル基、カルバモイル基、チオール基、エステル基、カルボキシル基やその塩、スルホン酸基やその塩、燐酸やその塩、C1乃至C20アルキル基、C2乃至C20アルケニル基、C2乃至C20アルキニル基、C6乃至C30アリール基、C7乃至C30アリールアルキル基、C1乃至C30アルコキシ基、C1乃至C20ヘテロアルキル基、C3乃至C20ヘテロアリールアルキル基、C3乃至C30シクロアルキル基、C3乃至C15のシクロアルケニル基、C6乃至C15シクロアルキニル基、C3乃至C30ヘテロシクロアルキル基およびこれらの組み合わせから選択された置換基で置換されたことを意味する。
また、本明細書で別途の定義がない限り、「ヘテロ」とは、N、O、S、SeおよびPから選択されたヘテロ原子を1乃至3個含有したものを意味する。
光学的に透明な耐熱性ポリマーは、多様な光電子素子、例えばイメージ画像装置、液晶配向膜、カラーフィルター、光学補償フィルム、光繊維、導光板、光学レンズなどに有用に適用されている材料である。これと関連して最近注目されている研究テーマは、画像装置内の壊れやすい無機ガラス基材(例えば、約300nm乃至700mm厚さ)をプラスチック基材(<50mm厚さ)に代替して顕著に軽く且つ柔軟なディスプレイパネルを実現することである。しかし、プラスチック基材の場合、光学透過度、耐熱性、デバイス組立工程中の熱サイクルに対する寸法安定性(熱的寸法安定性)、フィルム柔軟性、およびフィルム形成工程の互換性(溶液工程)を高い水準で同時に達成することは難しいため、まだ信頼性を確保することは難しい実情である。プラスチック基材は、柔軟性および薄膜形成性の側面から無機ガラス基材に比べて概して優れているが、耐熱性および熱的寸法安定性の側面から劣勢である。
芳香族ポリイミド(PI)は、優れた耐熱特性とバランスが取れた機械的および電気的特性のような優れた特性を有しているとよく知られており、したがって光学電子装置用素材として有用な候補のうちの一つとして考慮されている。芳香族ポリイミドフィルムの他の興味深い特性は、構造的異方性(anisotropy)である。芳香族ポリイミド分子は、フィルムキャスティング工程の間にフィルム表面に対して平行に配列しようとする特性を有するため、面内屈折率(in−plane refractive index)が厚さ方向屈折率(out−of−plane refractive index)より大きい。面内配向程度とそれによる光学異方性は、面内および厚さ方向に沿った屈折率差を示す複屈折(birefringence)により評価され得る。ポリイミドフィルムのこの線形的な光学異方性は、液晶ディスプレーにおける補償器(compensator)として適宜に使用可能にする。この場合、より高い複屈折が有利であり、これは目的とする遅延値(retardation value)を得るためにより薄い補償フィルムが使用され得るためである。
高い複屈折と優れた機械的および熱的特性を有するポリイミドフィルムを薄い溶液キャストフィルムとして製造するためには低い粘度を有する高濃度のポリアミック酸樹脂が要求される。これは、最終物質の熱的および機械的特性と複屈折を損傷させずポリイミド前駆体の分子量を減少させることによって達成することができる。オリゴマーからなる溶液ははるかに低い溶液粘度を有する。そのような溶液の固形分含量は増加され得る。しかし、オリゴマーはより高い分子量を有するポリマーに比べて低下された機械的特性および低い複屈折を有する。このような点から、50℃〜70℃の温度で熱処理し水を共溶媒として添加するなどの工程改善を通じて低い粘度を有するポリアミック酸を製造するための研究が行われた(Ebisawa S.et al.Eur.Polym.J.46、283−297(2010))。それにもかかわらず、実際適用においては、ポリアミック酸の分子量を減少させることによってポリアミック酸の粘度を減少させる方法は、ポリマーの分解を引き起こしてポリイミドの機械的特性を低下する短所を有する。
溶液粘度を減少させる一つの可能な方法として、ジアンヒドリドの代わりに少量のテトラカルボン酸を潜在的反応物として添加する方法が試みられた。これらモノマーは常温では反応しないが、これを加熱する場合、ジアンヒドリドに転換されて硬化工程で鎖延長に参与可能である(Rabilloud G.High−performance Polymers:Chemistry and Applications.V2、1999)。
高い温度での適用性および優れた加工特性の間のトレード−オフを調節することができる反応性末端キャッピングされたイミドモノマーまたはオリゴマーに由来した熱硬化性ポリイミドが製造された。シランまたはエチニルのような多様な末端キャッパーでキャッピングされたオリゴマーは中間程度の粘度を有する高濃度樹脂を提供することができるのも知らされた(Yuan L.et al J.Appl.Polym.Sci.134、45168(2017))。
また、ポリイミド前駆体として、短い鎖のオリゴマーを製造するための「エステル法」が開発された。まず、ジアンヒドリドを部分的にエステル化した後、これをジアミンと反応させて「塩のような(salt−like)」オリゴマー溶液を製造する(Cano R.J.et.al.High Performance Polym.13、235−250(2001))。これを加熱することによって、高い分子量を有するポリイミドが製造される。他の方法としては、アセチル化されたジアミンを使用して、アセチル末端基を有し低い粘度と高い固形分含量を有するポリアミック酸を製造することができるのが知らされた(Kreuz J.A.Polymer.36、2089−2094(1995))。
ルイス酸オリゴマーと脱保護された(deblocked)ルイスベースの間の固体鎖延長重合反応が得られた(US Patent 5382637;US Patent 6017682)。固体状態フィルム領域を選択的に露光することによってネガティブレジストを得た。ルイスベースは、露出された領域で脱保護(deblocked)される。ルイス酸オリゴマーと脱保護されたルイスベースは、露光領域で鎖を延長する。ルイス酸オリゴマーの例としてアンヒドリド末端オリゴイミドを使用し、保護されたルイス塩基の例としてt−ブチルカルボニル(t−BOC)基で保護されたジアミンを使用した。
本願発明者らは、溶媒への溶解度に優れ低い粘度を有することによってコーティングなどの加工性に優れると共に、追加の鎖延長剤などを必要とせず、コーティング後に硬化過程を通じて高い分子量を有するポリマーに追加重合可能な新たなオリゴマーを発見し本発明を完成した。新たなオリゴマーは、一末端に保護されたアミノ基を有し主鎖にポリアミック酸またはポリイミド構造単位を含む。オリゴマーは、一末端に保護されたアミノ基を有することによって、保管時にアミノ基による追加反応が抑制され一定の分子量範囲を維持することができ、したがって溶媒への優れた溶解性およびこれによる低粘度を維持することができる。したがって、オリゴマーと溶媒を含む組成物は基板などに容易にコーティングされ、薄い膜としての製膜が可能である。組成物は、コーティング後、加熱によってオリゴマーの一末端にある保護基が脱保護され、それによってオリゴマーの一末端にあるアミノ基が組成物内のオリゴマーのアンヒドリド末端と追加反応することによって、オリゴマーは分子量がより大きいポリマーに転換され得る。したがって、組成物をコーティングして硬化することによって製造される成形品は高分子量のポリマーを含み、これによって機械的物性に優れた成形品を得ることができる。
具体的に、一実施形態は、一末端に下記化学式1で表される基を含み、主鎖に下記化学式2または下記化学式3で表される構造単位を含むオリゴマーを提供する:
上記化学式1中、
は、炭素数4〜10のターシャリ−アルコキシ基、例えば、t−ブトキシ基、または2−メチル−2−ブトキシ基、炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、R−CH=CH−O−基(ここで、Rは水素、または炭素数1〜8の置換もしくは非置換のアルキル基である)、例えば、ビニルオキシ基であるか、R−CH=CH−CH−O−基(ここで、Rは水素、または炭素数1〜7の置換もしくは非置換のアルキル基である)、例えば、アリルオキシ基であるか、置換のフェニルオキシ基、例えば、ニトロフェニルオキシ基であるか、置換もしくは非置換のベンジルオキシ基、例えば、ニトロベンジルオキシ基、またはベンジルオキシ基であるか、または9−フルオレニルメチルオキシ基であり、
Arは置換もしくは非置換の炭素数6〜30の芳香族有機基を含み、前記置換もしくは非置換の炭素数6〜30の芳香族有機基は置換もしくは非置換の一つの芳香族環として存在するか;置換もしくは非置換の2以上の芳香族環が互いに接合されて縮合環を形成するか;または置換もしくは非置換の前記一つの芳香族環および/または縮合環が単結合、またはフルオレニレン基、置換もしくは非置換の炭素数3〜10のシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリーレン基、−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)−、−Si(CH−、−(CH−(ここで、1≦p≦10)、−(CF−(ここで、1≦q≦10)、−C(CH−、−C(CF−、−C(=O)NH−、またはこれらの組み合わせである官能基によって連結された基を含み;
上記化学式2または化学式3中、
Arは、前記化学式1で定義したとおりであり、
Arは、置換もしくは非置換の炭素数6〜30の芳香族有機基、下記化学式4で表される基、下記化学式5で表される基、またはこれらの組み合わせである:
前記化学式4で、
10は、単結合、O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−C(=O)NH−、−S(=O)−、−Si(CH−、−(CH−(ここで、1≦p≦10)、−(CF−(ここで、1≦q≦10)、−C(C2n+1−、−C(C2n+1−、−(CH−C(C2n+1−(CH−、−(CH−C(C2n+1−(CH−(ここで 1≦n≦10、1≦p≦10、および1≦q≦10)、またはこれらの組み合わせであり、
12およびR13は、それぞれ独立して、ハロゲン、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換のC1乃至C10脂肪族有機基、置換もしくは非置換のC6乃至C20芳香族有機基、−OR201基(ここで、R201は、C1乃至C10脂肪族有機基)、または−SiR210211212(ここで、R210、R211、およびR212は、それぞれ独立して、水素またはC1乃至C10脂肪族有機基)基であり、
n7およびn8は、それぞれ独立して、0乃至3の整数のうちの一つである。
前記化学式5で、
4およびR5は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のC1乃至C30アルキル基、置換もしくは非置換のC3乃至C30シクロアルキル基、置換もしくは非置換のC1乃至C30アルコキシ基、置換もしくは非置換のC6乃至C30アリール基、置換もしくは非置換のC2乃至C30アシル基、ヒドロキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、−NR’R”(ここで、R’およびR”は、それぞれ独立して、水素、C1乃至C30アルキル基、またはC6乃至C30アリール基である)、−SiR’R”R”’(ここで、R’、R”、およびR”’は、それぞれ独立して、水素、C1乃至C30アルキル基、またはC6乃至C30アリール基である)、またはこれらの組み合わせであり、
は、OまたはNR(ここで、Rは、水素またはC1乃至C20アルキル基である)であり、
は、置換もしくは非置換のC6乃至C30芳香族有機基であり、
は、水素、置換もしくは非置換のC1乃至C30アルキル基、置換もしくは非置換のC1乃至C30アルコキシ基、置換もしくは非置換のC3乃至C30シクロアルキル基、置換もしくは非置換のC6乃至C30アリール基、置換もしくは非置換のC7乃至C30アリールアルキル基、ヒドロキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、−NR’R”(ここで、R’およびR”は、それぞれ独立して、水素、C1乃至C30アルキル基、C6乃至C30アリール基、またはC7乃至C30アリールアルキル基である)、−CO−NR’R”(ここで、R’およびR”は、それぞれ独立して、水素、C1乃至C30アルキル基、C6乃至C30アリール基、またはC7乃至C30アリールアルキル基である)、−SiR’R”R”’(ここで、R’、R”、およびR”’は、それぞれ独立して、水素、C1乃至C30アルキル基、C6乃至C30アリール基、またはC7乃至C30アリールアルキル基である)、または下記化学式6で表される基であり:
前記化学式6で、
およびLは、それぞれ独立して、O、CO、COO、C≡C、またはCONR(ここで、Rは、水素またはC1乃至C30アルキル基である)であり、
およびAは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のC6乃至C30芳香族環、置換もしくは非置換のフルオレン環、または置換もしくは非置換のC7乃至C20アリールアルキレン基、またはアリールアルキル基であり、
qおよびrは、それぞれ独立して、0乃至3の整数であり;
kは、0乃至2の整数のうちの一つであり、
mは、0乃至3の整数のうちの一つであり、
nは、0乃至20の整数のうちの一つであり、
oおよびpは、それぞれ独立して、0乃至30の整数のうちの一つである。
化学式2で表わした構造単位はポリアミック酸を形成する構造単位であり、化学式3で表わした構造単位はポリイミドを形成する構造単位であって、化学式2で表わした構造単位からなるポリアミック酸は化学式3で表わした構造単位からなるポリイミドの前駆体であり得る。即ち、化学式2で表される構造単位からなるポリアミック酸を当該技術分野でよく知られた熱またはイミド化剤のような化学的イミド化によってイミド化にすることによって化学式3で表わした構造単位からなるポリイミドを製造することができる。
一実施形態で、オリゴマーが主鎖に化学式2で表される構造単位のみ含む場合、これはオリゴアミック酸であり得、オリゴマーが主鎖に化学式3で表される構造単位のみ含む場合、これはオリゴイミドであり得る。また、オリゴマーが主鎖に化学式2で表される構造単位と化学式3で表される構造単位を全て含む場合、これは部分的にイミド化されたオリゴアミック酸であり得る。一実施形態で、オリゴマーはオリゴアミック酸、オリゴイミド、部分的にイミド化されたオリゴアミック酸、またはこれらの組み合わせであり得る。
一実施形態で、化学式1中のRはt−ブトキシ基、炭素数10のシクロアルコキシ基、n−ニトロフェニルオキシ基、ニトロベンジルオキシ基、またはベンジルオキシ基であり得、例えば、化学式1中のRはt−ブトキシ基またはベンジルオキシ基であり得、例えば、化学式1中のRはt−ブトキシ基であり得る。化学式1中のRがt−ブトキシ基である場合、オリゴマーを含む組成物を熱処理する場合、末端のアミノ基に連結されたt−ブトキシカルバメート基が容易に除去され得る。これによって、露出されたアミノ末端を含むオリゴマーは他のオリゴマーのアンヒドリド末端と追加重合して鎖長が延長されたポリマーを形成することができる。
化学式2または化学式3の構造から分かるように、Arはポリアミック酸またはポリイミド製造時に選択されるジアミンに由来するものであり得、したがって、化学式1〜化学式3のArは置換もしくは非置換の2つの芳香族環が単結合、またはフルオレニレン基、置換もしくは非置換の炭素数3〜10のシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリーレン基、−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)−、−Si(CH−、−(CH−(ここで、1≦p≦10)、−(CF−(ここで、1≦q≦10)、−C(CH−、−C(CF−、−C(=O)NH−、またはこれらの組み合わせである官能基によって連結された基であり得る。
一実施形態で、Arは置換された2つの芳香族環が単結合によって連結された基であり得、例えば、電子求引基(electron withdrawing group)によってそれぞれ置換された2つの芳香族環は単結合によって連結された基であり得る。一実施形態で、芳香族環はそれぞれフェニレン基であり得、電子求引基は−CF、−CCl、−CBr、−CI、−NO、−CN、−COCHまたは−COから選択され得、一実施形態で、電子求引基は−CFであり得る。一実施形態で、Arは下記化学式で表され得る:
一実施形態で、化学式2または化学式3中のArは置換もしくは非置換の炭素数6〜30の任意の芳香族有機基であるか、化学式4で示したように二つの置換もしくは非置換のベンゼン環の間が単結合または特定連結基によって連結された基であるか、または化学式5で示したように、二つの置換もしくは非置換のベンゼン環基の間に、それぞれエステル結合を通じて二つのベンゼン環と連結される特定置換基で置換もしくは非置換の追加のベンゼン環を有する基であり得、オリゴマーを形成する複数の構造単位中、Arは全て同一であるか、またはそれぞれの構造単位中のArは相異なる基が組み合わせられているものであり得る。Arが置換もしくは非置換の炭素数6〜30の芳香族有機基、および/または化学式4で示した基のみからなる場合、このような構造単位のみからなるオリゴマーは通常のオリゴアミック酸またはオリゴイミドであり得、Arが化学式5で表された基を含む場合、このような構造単位を含むオリゴマーはオリゴ(エステル−イミド)またはオリゴ(エステル−アミック酸)になり得る。
化学式2または化学式3の構造から分かるように、Arはポリアミック酸またはポリイミド製造時に選択されるテトラカルボン酸ジアンヒドリドに由来するものであり得、Arが化学式5で表される場合、これは二つのベンゼン環の間にエステル基によって連結された追加の芳香族環を含むテトラカルボン酸エステル−ジアンヒドリドに由来するものであり得る。
化学式2または化学式3中、Arが置換もしくは非置換の炭素数6〜30の芳香族有機基である場合、これは炭素数6〜30の置換もしくは非置換の芳香族単一環であるか、または置換もしくは非置換の炭素数6〜30の芳香族縮合環であり得る。一実施形態で、Arは非置換された炭素数6の芳香族有機基であり得る。
化学式2または化学式3中、Arが化学式4で表される基である場合、R10は単結合、−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−C(=O)NH−、−S(=O)−、−Si(CH−、−(CH−(ここで、1≦p≦3)、−(CF−(ここで、1≦q≦3)、−C(C2n+1−、−C(C2n+1−、−(CH−C(C2n+1−(CH−、−(CH−C(C2n+1−(CH−(ここで、1≦n≦10、1≦p≦3、および1≦q≦3)、またはこれらの組み合わせであり得、例えば、R10は単結合、−O−、−S−、−C(=O)−、−S(=O)−、−C(CF−、またはこれらの組み合わせであり得、例えば、R10は単結合、−(CF−、またはこれらの組み合わせであり得る。
化学式2または化学式3中、Arが化学式5で表される基である場合、LはO(酸素)であり得、Aは置換もしくは非置換の炭素数6〜20の芳香族有機基であり得、Rは水素、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7〜30のアリールアルキル基、ハロゲン基、−NR’R”(ここで、R’およびR”はそれぞれ独立して水素、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、または炭素数7〜30のアリールアルキル基である)、−CO−NR’R”(ここで、R’およびR”はそれぞれ独立して水素、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、または炭素数7〜30のアリールアルキル基である)、または化学式6で表される基であり得、kは0または1であり得、mは0〜2の整数のうちの一つであり得、nは1〜3の整数のうちの一つであり得る。
一実施形態で、化学式5中のLはOであり、Aは置換もしくは非置換の炭素数6の芳香族有機基であり、Rは水素、置換もしくは非置換の炭素数1〜20のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7〜20のアリールアルキル基、ハロゲン基、−CO−NR’R”(ここで、R’およびR”はそれぞれ独立して水素、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、または炭素数7〜20のアリールアルキル基である)またはこれらの組み合わせであり、kは1であり、mは0〜2の整数のうちの一つであり、nは1であり得る。
一実施形態で、化学式6中のLおよびLはそれぞれ独立して、COO、C≡C、またはCONR(ここで、Rは水素または炭素数1〜20のアルキル基である)であり得、AおよびAはそれぞれ独立して置換もしくは非置換の炭素数6〜20の芳香族環、置換もしくは非置換のフルオレン環、または置換もしくは非置換の炭素数7〜20のアリールアルキル基、またはアリールアルキレン基であり得、qおよびrはそれぞれ独立して0〜2の整数であって、1≦q+r≦2であり得る。
一実施形態で、オリゴマー内の化学式2で表される構造単位または化学式3で表される構造単位のArは、化学式4で表される基と化学式5で表される基の組み合わせを含むことができる。前記のように、化学式4は二つの芳香族環の間に単結合または特定連結基が連結されたテトラカルボン酸二無水物に由来するものであり得、したがってポリイミド製造時に主に使用されるテトラカルボン酸二無水物に由来するものであり得る。化学式5は二つの芳香族環の間にエステル結合を通じて追加の置換もしくは非置換のベンゼン環を含み、このようなエステル基含有ジアンヒドリドを含んで製造されるポリイミドは通常ポリ(エステル−イミド)と呼ばれる。したがって、化学式2または化学式3で表される構造単位のArが化学式5で表される基を含む場合、構造単位を含むオリゴマーはオリゴ(エステル−アミック酸)またはオリゴ(エステル−イミド)になり得る。
Arが化学式4で表される基と化学式5で表される基の組み合わせを含む場合、化学式4で表される基と化学式5で表される基を1:99〜99:1のモル比で含むことができる。一実施形態で、化学式4で表される基と化学式5で表される基は10:90〜90:10のモル比、例えば、15:85〜85:15のモル比、例えば、20:80〜80:20のモル比、例えば、25:75〜75:25のモル比で含まれ得るが、これらに制限されず、所望の用途によってモル比を調節することができる。
Arが化学式4で表される基と化学式5で表される基の組み合わせを含む場合、化学式4のR10は単結合、−C(CF−、またはこれらの組み合わせを含み、化学式5のLはOであり、Aはベンゼン環であり、Rは水素、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数7〜30のアリールアルキル基、−F、−Cl、−NR’R”(ここで、R’およびR”はそれぞれ独立して水素、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、または炭素数7〜30のアリールアルキル基である)、−CO−NR’R”(ここで、R’およびR”はそれぞれ独立して水素、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、または炭素数7〜30のアリールアルキル基である)、または化学式6で表される基であり、kは0または1であり、mは0〜2の整数のうちの一つであり、nは1〜3の整数のうちの一つであり得、これらに制限されない。
一実施形態で、オリゴマーは、他の一末端に下記化学式7〜下記化学式10で表される基のうちの一つを含むことができる:
上記化学式7〜化学式10中、
Arは、前記化学式2または化学式3で定義したとおりであり、
上記化学式9および化学式10中、
は、水素、ハロゲン、ビニル基、エチニル基(ethynyl group)、イソプロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
sは、1〜30の整数のうちの一つである。
一実施形態によるオリゴマーは一末端に化学式1で表される基を有し、他の一末端に化学式7または化学式8で表される基を有する場合、オリゴマーに熱を加えて化学式1で示される基をアミノ基に転換させれば、アミノ基は他のオリゴマーにある化学式8で表される基と反応して追加のイミド結合を形成し、また、オリゴマーの他の一末端にある化学式7または化学式8で表される基は化学式8で表される基に転換されて他のオリゴマーにあるアミノ基と反応して追加のイミド結合を形成することによって、オリゴマーの鎖長が延長され得る。
一方、オリゴマーが一末端に化学式1で表される基を有し、他の一末端に化学式9または化学式10で表される基を有する場合、オリゴマーに熱を加えて化学式1で示される基をアミノ基に転換させれば、アミノ基は他のオリゴマーにある化学式8で表される基と反応して追加のイミド結合を形成するが、オリゴマーの他の末端にある化学式9または化学式10で表される基は化学式10で表される基に転換された状態で追加の重合反応をせずにそのまま維持される。これにより、化学式9または化学式10で表される基を一末端に含むオリゴマーから製造されるポリマーは一末端に化学式10で表される基を含む。
本発明者らの先行特許出願であるKR10−2018−0021278号で詳しく記述したように、ポリイミドの一末端が化学式10で表される基を含む場合、それから製造される成形品は高い耐熱性を維持しながらもガラス転移温度(Tg:glass transition temperature)が顕著に低くなる効果を有する。したがって、一実施形態で、一実施形態によるオリゴマーが他の一末端に化学式9または化学式10で表される基を含む場合、オリゴマーは追加の重合反応によって鎖長が延長され得るだけでなく、それから製造されるポリマーまたはこれを含む成形品のガラス転移温度を減少させる効果も有することができる。ポリマーのガラス転移温度が減少する場合、溶媒に対する溶解度が高くなり加工性に優れることになる。ガラス転移温度が減少したポリマーはガラス転移温度以外の他の特性、例えば、ポリマーの光学特性と熱安定性、および厚さ方向複屈折などの他の特性には悪い影響を与えないことによって、ポリマー自体を用いて補償フィルムなどを製造する場合、有利に使用され得る。
一実施形態によるオリゴマーのゲルクロマトグラフィー(GPC:Gel Chromatography)で測定した重量平均分子量(Mw)は約1,000〜約25,000g/mol、例えば、約1,500〜約20,000g/mol、例えば、約2,000〜約20,000g/mol、例えば、約2,500〜約18,000g/mol、例えば、約3,000〜約15,000g/mol、例えば、約3,500〜約15,000g/mol、例えば、約4,000〜約15,000g/mol、例えば、約4,500〜約15,000g/mol、例えば、約5,000〜約15,000g/mol、例えば、約5,500〜約15,000g/mol、例えば、約6,000〜約15,000g/mol、例えば、約6,500〜約15,000g/mol、例えば、約7,000〜約15,000g/mol、例えば、約7,500〜約15,000g/mol、例えば、約8,000〜約15,000g/molであり得、例えば、約8,000〜約14,500g/molであり得、例えば、約8,000〜約14,000g/molであり得、これらに制限されない。
一実施形態によるオリゴマーの重量平均分子量が前記範囲内にある時、オリゴマーの溶媒への溶解度が優れ、オリゴマーを含む溶液の粘度が低く加工性に優れることになる。
一実施形態によるオリゴマーは通常のポリアミック酸の製造方法、即ち、ジアミンとジアンヒドリドを極性非プロトン性有機溶媒内で約1:1のモル比で縮合重合させて製造する方法を使用して製造することができるが、ここに追加的に、オリゴマーの一末端が化学式1で表される基を有するように、ジアミンの一つのアミノ基を化学式1で表される基で置換されたジアミンを共に追加して反応させる。ジアミンの一つのアミノ基を化学式1で表される基で置換するためにはジアミンを下記化学式11で表される化合物と反応させる方法を使用することができる。
上記化学式11中、Rは前記化学式1で定義したとおりであり、一実施形態で、Rはt−ブトキシ基またはベンジルオキシ基であり得る。
化学式11で表される化合物とジアミン、およびテトラエチルアンモニウム(TEA:tetraethyl ammonium)を有機溶媒内で反応させることによって、ジアミンの一つのアミノ基を化学式1で表した基に転換させることができる。このように製造された一末端が化学式1に転換されたジアミンに、アミノ末端が変換されていないジアミンを添加して共に溶かした後、通常のポリアミック酸製造方法と同様に、ジアミンが溶けている溶液にテトラカルボン酸ジアンヒドリドを添加して反応させることによって、一末端に化学式1で表される基を含むオリゴアミック酸を製造することができる。ここで、ジアミンの一末端が化学式1で表される基に転換されることによって、これから製造されるオリゴマーの一末端は化学式1で表される基を有し、したがって、一末端に化学式1で表される基を含むオリゴマーは他のオリゴマーのアンヒドリド部分と反応しない。これによって、ジアミンとジアンヒドリドの反応によって製造されるオリゴマーは通常のジアミンおよびジアンヒドリドから製造される高分子量のポリアミック酸として製造されず、一定範囲の分子量を有するオリゴマーとして製造され得る。ここで、オリゴマーの分子量は、ジアミンの一末端を化学式1で表される基に転換させるための化学式11で表される化合物の添加量を調節することによって容易に調整可能である。一実施形態で、化学式11で表される化合物は添加されるジアミンの総モル数を基準に10モル%〜50モル%、例えば、15モル%〜45モル%、例えば、20モル%〜40モル%範囲で添加され得るが、これに制限されない。一方、製造されたオリゴアミック酸はピリジンと無水酢酸などの化学的イミド化剤で処理することによって、一末端が化学式1で表される基を有するオリゴイミドになり得る。
一実施形態によるオリゴマーの製造方法を概略的な反応式で示すと下記反応式1のとおりである。
前記反応式1で示したように、化学式11で表した化合物をHN−Ar−NHで表したジアミンと反応させることによって、ジアミンの一つのアミノ基の水素原子が化学式11のR−C(=O)−基で置換される。このように一つのアミノ基がR−C(=O)−基で置換されたジアミンと前記基で置換されていないジアミンを含む混合物にジアンヒドリドを添加して反応させることによって、一末端に化学式1で表される基を有するオリゴアミック酸が製造され得る。オリゴアミック酸に無水酢酸(AcO)およびピリジン(Py)を添加してイミド化することによって、一末端に化学式1で表した基を有するオリゴイミドを製造することができる。反応式1中、R、Ar、およびArに関する定義はそれぞれ前記化学式1〜化学式3で定義したとおりであり、xは前記オリゴアミック酸またはオリゴイミドの構造単位の数を示す。
通常のポリアミック酸を製造するためのジアンヒドリドとジアミンのモル比は大略1:1程度であり、一実施形態によるオリゴマーの製造のためのジアミンとジアンヒドリドのモル比も約1:1であり得る。しかし、一実施形態によるオリゴマーの場合、一末端に化学式1で表される基を有し、この基が後続熱処理によってアミノ末端基に転換されて他のオリゴマーのアンヒドリド末端と反応して追加のイミド結合を形成することができるように、また一部オリゴマーの場合、化学式1で表される末端基を有せず両末端に全てアンヒドリド基を有することによって所望の分子量範囲を有し、またアミノ末端基と追加の重合反応ができるように、ジアンヒドリドのモル数に対するジアミンのモル数を少なく含んで反応させることもできる。この場合、ジアンヒドリドのモル数に対するジアミンのモル数の比は約0.8〜約0.99、例えば、約0.85〜約0.99、例えば、約0.85〜約0.9の範囲であり得、これらに制限されない。当業者は所望のオリゴマーの分子量およびそれから追加反応によって製造されるポリマーの分子量などを考慮して、ジアミンとジアンヒドリドのモル比、およびジアミンの総含量に対する化学式11で表される化合物の含量比を適切に調節することができる。
一方、一実施形態によるオリゴマーが末端に化学式9または化学式10で表される基を有するためには、一実施形態によるオリゴマーの一末端が化学式7または化学式8で表される基、即ち、アンヒドリド末端を有しなければならず、化学式7または化学式8で表される基を有するオリゴマーに下記化学式12で表される「末端−キャッパー」化合物を添加して反応させることによって、化学式7または化学式8で表される基を化学式9または化学式10に転換させることができる:
[化学式12]
−(CH)s−NH
上記化学式12中、Rおよびsは前記化学式9および化学式10に対して定義したとおりである。
例えば、一実施形態によって一末端に化学式1で表される基を有し、他の一末端には化学式7で表される基を有するオリゴマーに化学式12で示される化合物を添加して反応させれば、オリゴマーの化学式7で表されるアンヒドリド末端と、化学式12で表されるモノアミン化合物が反応してオリゴマーの化学式7で表される末端が化学式9で表される基に転換され、これを熱または化学的イミド化剤を添加してイミド化すれば、化学式9で表されるオリゴマーの末端は化学式10で表される基に転換される。したがって、一末端には化学式1で表される基を有し、他の一末端には化学式10で表される基を有し、主鎖に化学式3で表される構造単位を有するオリゴイミドが製造され得、このオリゴイミドは、後続熱処理によって化学式1で表される末端基がアミノ基に転換された後、他のオリゴイミドのアンヒドリド基と追加の重合反応によって分子量がさらに高いオリゴマーまたはポリマーに鎖延長され得る。ここで、化学式10で表される基はアンヒドリドとの追加反応に参与しないことによって、鎖延長されて生成されたオリゴマーまたはポリマーの一末端には化学式10で表した基がそのまま存在する。この場合、鎖延長されたオリゴマーまたはポリマーは、同一なジアミンとジアンヒドリドから製造されるポリマーの光学的特性および熱的特性にほとんど影響を与えず、ただガラス転移温度(Tg)のみさらに低くなる有利な効果を有することができる。これに関する詳しい内容は、本発明者の先行特許出願KR10−2018−0021278号に詳しく記載されており、したがって、前記先行特許出願は全体として本願に参照として含まれる。
追加される末端キャッパー化合物の含量も製造しようとするオリゴマーの分子量および/または最終目的とするポリマーの分子量を考慮して当該技術分野における通常の知識を有する技術者が適切に調節して使用することができる。例えば、末端−キャッパーは全体ジアミンの含量を約10モル%〜約40モル%、例えば、約15モル%〜約35モル%、例えば、約20モル%〜30モル%の範囲であり得、これに制限されない。
化学式12で表される末端−キャッパー化合物の具体的な例としては、n−ブチルアミン、アリールアミン、フェニルブチルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミンなどが挙げられ、これらに制限されない。末端−キャッパーは単独で、または任意の2種以上を混合して使用することができる。
一実施形態で、前記実施形態によるオリゴマーを製造するために使用されるジアンヒドリドとして置換もしくは非置換の炭素数6〜30の芳香族環を含むテトラカルボン酸ジアンヒドリド、下記化学式13で表されるジアンヒドリド、および下記化学式14で表されるジアンヒドリドのうちの一つ以上を含むジアンヒドリドを使用することができる:
前記化学式13で、
10、R12、R13、n7およびn8は、それぞれ前記化学式4に対して定義したとおりであり、
前記化学式14で、
4、R5、R、A、L、k、m、n、o、およびpは、それぞれ前記化学式5に対して定義したとおりである。
一実施形態で、前記実施形態によるオリゴマーを製造するために使用されるジアミンは、下記化学式15で表され得る:
[化学式15]
NH−Ar−NH
前記化学式15で、
Arは、前記化学式2および化学式3に対して定義したとおりである。
一実施例において、化学式13で表された酸二無水物は、下記化学式13−1で表された酸二無水物および下記化学式13−2で表された酸二無水物のうちの一つ以上を含んでもよい:
前記化学式13−1および化学式13−2で、
12、R13、n7、およびn8は、それぞれ前記化学式4で定義したとおりである。
一実施形態において、化学式13−1および化学式13−2で、n7およびn8は同時に0であってもよい。
一実施形態において、化学式14で表された酸二無水物は、下記化学式14−1乃至化学式14−4で表された酸二無水物のうちの一つ以上を含んでもよい:
前記化学式14−1乃至14−4で、
4、R5、R、A、L、m、n、o、およびpは、それぞれ前記化学式5に対して定義したとおりである。
化学式14−1で表される酸二無水物または化学式14−2で表される酸二無水物は、コアを中心に両側の酸二無水物基が中心ベンゼン環とエステル結合を通じて連結されて全体的に固い(rigid)平面(planar)構造を有しながらも、中心ベンゼン環の側鎖に嵩高な(bulky)置換体を含んでより高い分子体積および非対称構造を有することによって、これから製造されるポリマーの溶解度を改善し、また分子間積層構造および電荷伝達体(CT)形成を抑制して光学的特性も改善させることができると考えられる。
一実施形態において、化学式14−1乃至14−4のoおよびpは、同時に0であってもよく、
は、OまたはNR(ここで、Rは、水素またはC1乃至C20アルキル基である)、例えば、OまたはNHであってもよく、例えば、Oであってもよく、
は、C6乃至C30芳香族有機基、例えば、C6乃至C20芳香族有機基、例えば、C6乃至C12芳香族有機基、例えば、C6乃至C10芳香族有機基、例えば、ベンゼン環であってもよく、
は、水素、置換もしくは非置換のC1乃至C20アルキル基、置換もしくは非置換のC1乃至C20アルコキシ基、置換もしくは非置換のC7乃至C20アリールアルキル基、ハロゲン基、−NR’R”(ここで、R’およびR”は、それぞれ独立して、水素、C1乃至C30アルキル基、C6乃至C30アリール基、またはC7乃至C30アリールアルキル基である)、−CO−NR’R”(ここで、R’およびR”は、それぞれ独立して、水素、C1乃至C30アルキル基、C6乃至C30アリール基、またはC7乃至C30アリールアルキル基である)、−SiR’R”R”’(ここで、R’、R”、およびR”’は、それぞれ独立して、水素またはC1乃至C20アルキル基である)、または下記化学式6で表される基であってもよい:
前記化学式6で、
およびLは、それぞれ独立して、O、CO、COO、C≡C、またはCONR(ここで、Rは、水素またはC1乃至C20アルキル基である)、例えば、COO、C≡C、またはCONR(ここで、Rは、水素またはC1乃至C20アルキル基である)、例えば、COO、C≡C、またはCONHであってもよく、
およびAは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のC6乃至C20芳香族環基、例えば、置換もしくは非置換のC6乃至C16芳香族環、例えば、置換もしくは非置換のC6乃至C12芳香族環、例えば、ベンゼン環であるか、置換もしくは非置換のフルオレン環、または置換もしくは非置換のC7乃至C20アリールアルキレン基、またはアリールアルキル基、例えば、置換もしくは非置換のフェニルアルキレン基、またはフェニルアルキル基、例えば、フェニルメチルレン基、またはフェニルメチル基、フェニルエチレン基、またはフェニルエチル基、フェニルプロピレン基、またはフェニルプロピル基、フェニルブチレン基、またはフェニルブチル基、またはフェニルペンチレン基、またはフェニルペンチル基であってもよく、
qおよびrは、それぞれ独立して、0乃至2の整数であって、1≦q+r≦2であってもよく、
mは、0乃至2、例えば、0または1であってもよく、
nは、0乃至10の整数、例えば、0乃至5の整数、例えば、0乃至3の整数、例えば、0乃至2の整数であってもよい。
化学式14−1および14−2で表される酸二無水物の具体的な例として、下記化合物M−1乃至M−20で表された化合物が挙げられるが、これらに制限されるのではない:
化学式14で表された酸二無水物の具体的な製造方法は、韓国特許出願第10−2017−0096550号に詳細に記述されており、酸二無水物は、商業的に低廉に入手できる出発物質を利用して当該技術分野における通常の知識を有する技術者が前記韓国特許出願の明細書に記載した方法により容易に製造することができる。したがって、本明細書では化学式14で表される酸二無水物の製造方法に対する記載は省略する。
化学式15で表されたジアミンは、下記化学式15−1乃至化学式15−3のうちの一つ以上で表され得る:
前記化学式15−1で、
は、下記化学式からなる群より選択され:
およびRは、同一または異なり、それぞれ独立して、ハロゲン、ヒドロキシ基、アルコキシ基(−OR200、ここで、R200は、C1乃至C10脂肪族有機基である)、シリル基(−SiR201202203、ここで、R201、R202およびR203は、同一または異なり、それぞれ独立して、水素、またはC1乃至C10脂肪族有機基である)、置換もしくは非置換のC1乃至C10脂肪族有機基、またはC6乃至C20芳香族有機基であり、
n1およびn2は、それぞれ独立して、0乃至4の整数である;
前記化学式15−2で、
26およびR27は、同一または異なり、それぞれ独立して、−CF、−CCl、−CBr、−CI、−NO、−CN、−COCHまたは−COから選択される電子求引基(electron withdrawing group)であり、
28およびR29は、同一または異なり、それぞれ独立して、ハロゲン、ヒドロキシ基、アルコキシ基(−OR204、ここで、R204は、C1乃至C10脂肪族有機基である)、シリル基(−SiR205206207、ここで、R205、R206およびR207は、同一または異なり、それぞれ独立して、水素、またはC1乃至C10脂肪族有機基である)、置換もしくは非置換のC1乃至C10脂肪族有機基、またはC6乃至C20芳香族有機基であり、
n3は、1乃至4の整数であり、n5は、0乃至3の整数であり、n3+n5は、1乃至4の整数であり、
n4は、1乃至4の整数であり、n6は、0乃至3の整数であり、n4+n6は、1乃至4の整数である;
前記化学式15−3で、
14は、O、S、C(=O)、CH(OH)、S(=O)、Si(CH、(CH(ここで、1≦p≦10)、(CF(ここで、1≦q≦10)、C(CH2、C(CF2、C(=O)NH、または、置換もしくは非置換のC6乃至C30芳香族有機基を含み、前記芳香族有機基は、単独で存在するか;二つ以上が互いに接合されて縮合環を形成するか;二つ以上が単結合、またはフルオレニレン基、O、S、C(=O)、CH(OH)、S(=O)2、Si(CH2、(CH(ここで1≦p≦10)、(CF(ここで、1≦q≦10)、C(CH、C(CFまたはC(=O)NHの作用基により連結されており、
16およびR17は、同一または異なり、それぞれ独立して、ハロゲン、ヒドロキシ基、アルコキシ基(−OR212、ここで、R212は、C1乃至C10脂肪族有機基である)、シリル基(−SiR213214215、ここで、R213、R214およびR215は、同一または異なり、それぞれ独立して、水素、C1乃至C10脂肪族有機基である)、置換もしくは非置換のC1乃至C10脂肪族有機基、またはC6乃至C20芳香族有機基であり、
n9およびn10は、それぞれ独立して、0乃至4の整数である。
一実施形態において、化学式15で表されるジアミンは、化学式15−2で表されるジアミンを含んでもよく、化学式15−2で、R26とR27は同時に−CFであり、n3とn4は同時に1であり、n5およびn6は同時に0であってもよい。つまり、一実施形態において、ジアミンはTFDBであってもよい。
他の一実施形態は、前記実施形態によるオリゴマーと溶媒を含むポリマー製造用組成物を提供する。
前記組成物内の一実施形態によるオリゴマーは前述のとおりであるので、これに関する詳しい説明は省略する。
一実施形態で、前記組成物は前記一実施形態によるオリゴマー以外に、主鎖には化学式2または化学式3で表される構造単位を含み、一末端には化学式7または化学式8で表される基を含む第2のオリゴマーをさらに含むことができる。一実施形態で、第2のオリゴマーは両末端で全て化学式7または化学式8で表される基を含むことができる。即ち、一実施形態で、第2オリゴマーは一末端または両末端が全てアンヒドリド基である通常のオリゴアミック酸またはオリゴイミドであり得る。
組成物が第2のオリゴマーを含むことによって、組成物を熱処理する場合、一実施形態によるオリゴマーの化学式1で表される末端がアミノ基に転換されて第2オリゴマーの化学式8で表した末端と追加のイミド結合反応が可能であり、これによってオリゴマーの鎖長が延長され得る。一方、第2オリゴマーの一末端が化学式7で表される基を有しても、これを熱処理すれば化学式8に転換されて前記実施形態によるオリゴマーのアミノ基とイミド結合反応が可能である。
他の実施形態で、第2オリゴマーの他の一末端は化学式9または化学式10で表される基を含むことができる。即ち、第2オリゴマーの他の一末端もアミノ基の追加重合を抑制し、最終ポリマーに製造時、ポリマーまたはそれから製造される成形品のガラス転移温度を低めることができる末端−キャッパーでキャッピングされ得る。
末端−キャッパーでキャッピングされた基を含むオリゴマーは、前述のように、一末端が化学式7または化学式8で表される基を有するオリゴマーに化学式12で表される末端−キャッパー化合物を追加して反応させることによって得ることができる。したがって、一実施形態によるオリゴマーまたは第2オリゴマーが一末端に化学式7または化学式8で表される基を有する場合、これらオリゴマーのうちの一つ以上は化学式12で表されるモノアミンと反応して一末端に化学式9または化学式10で表される基を含むことができる。
一末端に化学式9または化学式10で表される基を含むオリゴマーから製造されるポリマーは、それから製造される成形品の他の光学的特性および熱的特性に影響を与えないながら、成形品のガラス転移温度(Tg)を低める有利な効果を有する。
一方、前記実施形態による組成物は有機溶媒内に約10重量%〜50重量%の固形分含量、例えば、約12重量%〜45重量%の固形分含量、例えば、約12重量%〜40重量%の固形分含量、例えば、約12重量%〜40重量%の固形分含量で存在可能であり、この場合、有機溶媒の種類によって異なってもよいが、オリゴマーを含む溶液の粘度は500cP以下、例えば、約450cP以下、例えば、約400cP以下、例えば、約380cP以下、例えば、約350cP以下、例えば、約300cP以下、例えば、約250cP以下、例えば約200cP以下、例えば、約150cP以下であり得、これらに制限されない。
有機溶媒はポリイミド製造時に使用する任意の有機溶媒、例えば、極性非プロトン性有機溶媒であり得、例えば、DMAc(ジメチルエチルケトン)、NMP(N−Methylpyrrolidone)、またはMIBK(Methyl isobutyl ketone)であり得るが、これらに制限されない。
また他の一実施形態は組成物を硬化させて得られる成形品を提供し、成形品はフィルムであり得る。
一実施形態による組成物を硬化させて得られる成形品は、オリゴマーを製造するために使用したジアミンとジアンヒドリドの種類および組成によって優れた光学的特性、熱的特性、機械的物性、および厚さ方向複屈折値などを有することができ、このような値は一実施形態によるオリゴマーから製造されたものでない、通常のポリイミド製造方法によって同一なジアンヒドリドとジアミンを使用して製造されたポリイミドを含む成形品の光学的特性、熱的特性、機械的物性、および厚さ方向複屈折値などと同等水準を維持する。しかし、組成物は溶液内に高い固形分含量で分子量が低い一実施形態によるオリゴマーを含むことによって、低い溶液粘度によって基板上に容易にコーティングされ、薄い膜としての製膜が可能であり、また、高い厚さ方向複屈折を有する点から加工性に優れそれから製造される成形品の物性に優れるという顕著な効果を有する。
他の一実施形態では、成形品を含む光学装置を提供し、光学装置は表示装置であり得る。表示装置は、表示パネル、および表示パネルの一面に位置する光学フィルムを含むことができる。表示パネルは液晶表示パネルまたは有機発光表示パネルであり得るが、これに限定されるのではない。
他の一実施形態では、成形品の製造方法を提供する。
成形品の製造方法は、一実施形態による組成物を基板上にコーティングして膜を形成し、膜を加熱して溶媒を除去し、加熱温度は組成物内の一実施形態によるオリゴマーの化学式1で表される末端基が下記化学式16で表される末端基に転換されるようにする温度以上の温度であり、また、溶媒除去された膜を追加加熱して硬化することによって、オリゴマーが重合してポリマーを形成することを含む方法である:
[化学式16]
NH−Ar−*
上記化学式16中、Arは前記化学式1〜3で定義したとおりである。
前記成形品はフィルムであり得、前記フィルムは光学フィルム、例えば、補償フィルムであり得る。
前述のように、一実施形態によるオリゴマーは一末端に特定保護基を有し、この保護基を追加反応で熱処理して脱保護させることによって、それから露出されるアミノ基が他のオリゴマーのアンヒドリド末端と追加重合反応を行うことができる。これによって形成されたポリマーを含む成形品は機械的物性に優れた一方、通常のポリイミド製造方法で製造されたポリイミドを含む成形品の優れた光学的特性などは全てそのまま維持することができる。したがって、一実施形態による成形品の製造方法は既存のポリマーから製造される成形品の製造方法に比べてオリゴマーから製造されて工程性に優れるという利点を有することができる。
以下、実施例を通じて前述の本発明の実施形態をより詳細に説明する。但し、下記の実施例はただ説明の目的のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。
合成例1:エステル酸二無水物化合物M−1の合成
下記反応式M−1により化合物M−1を製造し、中間体I−1および最終生成物である化合物M−1の製造方法を段階1と段階2に分けて以下で詳細に説明する:
段階1:中間体I−1(2,5−ジヒドロキシ安息香酸ベンジルエステル)の合成:
2,5−ジヒドロキシ安息香酸(2,5−Dihydroxybenzoic acid)(m=77.06gr、0.5mol、mw=154.13g/mol)、ベンジルブロミド(benzylbromide)(m=85.52gr、0.5mol、mw=171.04g/mol)および炭酸水素カリウム(potassium hydrogen carbonate)(m=100.12gr、1mol、mw=100.12g/mol)を0.5Lのジメチルアセトアミド(DMAC)に入れて窒素大気下で65℃で24時間攪拌した。反応が終結した後、前記混合物を3Lの水に注いで攪拌した。反応初期にはオイリーな物質であったが、次第に固形化された。次に、固形物を濾過し洗浄した後、真空下80℃で乾燥して中間体I−1(m=119.7gr、0.49mol、mw=244.25g/mol)を黄白色の粉末状態で得た(収率:98.0%)。
=0.60(溶離液 酢酸エチル:ヘキサン= 1:2,TLC シリカゲル 60 F254);
H NMR(DMSO−d)300MHz,δ,ppm:5.37(s,2H),6.83(d,1H,J12=9Hz),6.99(dd,1H,J12=9Hz,J13=3.0Hz),7.19(d,1H,J13=3.0Hz),7.35−7.50(m,5H),9.25(br s,1H,OH),9.89(br s,1H,OH).
段階2:モノマーM−1(ビス−ベンジル−2,5−ジヒドロキシ−ベンゾエートのトリメリット酸無水物エステル)の合成:
無水トリメリット酸クロリド(Trimellitic anhydride chloride)(m=115.8gr、0.55mol、mw=210.57g/mol)を1.5Lのアセトニトリルに入れ、100℃で溶解した後、前記溶液に中間体I−1(m=61.06gr、0.25mol、mw=244.2g/mol)を添加した。200mLのアセトニトリルに溶解されたトリエチルアミン溶液(m=55.65gr、0.55mol、mw=101.19g/mol)を100℃で前記反応混合物に滴加し、30分間激しく攪拌した。次に、不溶性物質を除去するために前記結果物を4時間還流後、熱い状態で濾過した後、溶液を室温で冷却させて白色の結晶性沈殿物を得た。前記沈殿物を濾過し、少量のアセトニトリルで洗浄した後、得られた白色の固体に酢酸無水物(m=102.09gr、1mol、mw=102.09g/mol)を添加しながら1.5Lのアセトニトリルで2回再結晶化した。結晶化された固体を少量のアセトニトリルで洗浄した後、90℃、真空雰囲気で24時間乾燥して、モノマーM−1(m=118.5gr、0.2mmol、mw=592.48g/mol)を白色の結晶性固体で得た(収率:80%)。
H NMR(DMSO−d)300MHz,δ,ppm:5.21(s,2H),7.20−7.30(m,5H),7.67(d,1H,J12=8.7Hz),7.85(dd,1H,J12=8.7Hz,J13=2.7Hz),8.14(d,1H,J13=2.7Hz),8.24(dd,1H,J12=8.1Hz,J14=0.6Hz),8.30(d,1H,J12=8.1Hz),8.46−8.47(m,1H),8.55(dd,1H,J12=8.1Hz,J13=1.5Hz),8.65−8.68(m,2H);
HRMS APCI(m/z) for C321612:592.0607(measured mass),592.0643(calculated mass) for [M]
熱分析:TGA(heating 10C/min,N atmosphere):1wt% loss(268℃);
合成例2:エステル酸二無水物化合物M−18の合成
下記反応式M−18により化合物M−18を製造し、中間体I−18と最終生成物である化合物M−18の製造方法をそれぞれ段階1および段階2に分けて以下で詳細に説明する:
段階1:中間体I−18(2,5−ジヒドロキシ安息香酸4−N,N−ジブチルカルバモイルベンジルエステル)の合成:
0.2Lのジメチルアセトアミド(DMAC)に2,5−ジヒドロキシ安息香酸(2,5−Dihydroxybenzoic acid)(mw=154.12g/mol、99.35mmol、m=15.31gr)、N,N−ジブチル−4−クロロメチルベンズアミド(N,N−dibutyl−4−chloromethylbenzamide)(mw=281.83g/mol、99.35mol、m=33.17gr)、および炭酸水素カリウム(mw=100.12g/mol、200mmol、m=20.02gr)を入れ、窒素大気下で65℃で24時間反応させて中間体I−1と類似する方法で中間体I−18を合成した。反応が終了した後、前記混合物を1.5Lの水に注いで沈殿された白色の粘っこい固形物を濾過し、水で洗浄し、乾燥した後、ヘキサン/ジクロロメタン約400mLで結晶化した。白色の結晶性物質を濾過し、ヘキサンで洗浄した後、80℃に減圧下で24時間乾燥させた。最終生成物は白色の結晶性固体であった。R=0.23(溶離液 酢酸エチル:ヘキサン=1:2,TLC シリカゲル 60 F254),m=31.4gr(mw=399.49g/mol,78.60 mmol),収率79.1%.mp=117−119℃.
H NMR(DMSO−d)300 MHz,δ,ppm:0.65−0.75(m,3H),0.88−0.98(m, 3H),1.00−1.12(m, 2H),1.27−1.37(m, 2H),1.39−1.49(m,2H),1.51−1.61(m,2H),3.09−3.19(m,2H),3.35−3.45(m,2H),5.40(s,2H),6.83(d,1H,J12=9.0Hz),6.98(dd,1H,J12=9.0Hz,J13=3.0Hz),7.19(d,1H,J13=3.0Hz),7.36(d,2H,J12=8.4Hz),7.53(d,2H,J12=8.4Hz),9.24(br s,1H),9.89(br s,1H).
段階2:モノマーM−18(ビス−2,5−ジヒドロキシ安息香酸4−N,N−ジブチルカルバモイルベンジルエステルのトリメリット酸無水物エステル)の合成:
1Lのアセトニトリルに無水トリメリット酸クロリド(trimellitic anhydride chloride)(mw=210.57g/mol、164.13mmol、m=34.56gr)、中間体I−18,2,5−Dihydroxybenzoic acid 4−N,N−dibutylcarbamoylbenzyl ester(mw=399.49g/mol、78.15mmol、m=31.22gr)、およびトリエチルアミン(mw=101.19g/mol、168mmol、m=17gr)を入れて反応させ、モノマーM−1と類似する方法でモノマーM−18を得た。反応が終了した後、褐色溶液を熱い条件で濾過して不溶性物質を除去し、溶液を0.4L体積に濃縮させた。前記熱い溶液からほぼ即時に白色の固体が沈殿した。前記固体を濾過し、少量のアセトニトリルで洗浄した。粗生成物をアセトニトリル(500mL)および酢酸無水物(30mL)の混合物から2回再結晶化した後、生成物を真空85℃で24時間乾燥してモノマーM−18を白色の結晶性固体で得た。m=35.09gr(mw=747.72g/mol、46.93mmol)、収率60.5%。
H NMR(DMSO−d)300MHz,δ,ppm:0.62−0.72(m,3H),0.90−1.08(m,5H),1.25−1.60(m,6H),3.00−3.10(m,2H),3.35−3.45(m,2H),5.24(s,2H),7.11(d,2H,J12=8.1Hz),7.32(d,2H,J12=8.1Hz),7.65(d,1H,J12=8.7Hz),7.85(dd,1H,J12=9.0Hz,J13=3.0Hz),8.15(d,1H,J13=3.0Hz),8.19(d,1H,J12=7.8Hz),8.29(d,1H,J12=8.4Hz),8.40(br s,1H),8.49(dd,1H,J12=7.8Hz,J13=1.5Hz),8.65−8.68(m,2H).
熱分析:TGA(heating 10 ℃/min,N atmosphere):1wt% loss(332.8 ℃); DSC(heating 10 ℃/min,N atmosphere): mp=180.0 C.
実施例1〜10および比較例1〜3:ポリイミドまたはポリ(エステル−イミド)のオリゴマーの製造
実施例1
25℃、窒素大気下で、2.8821g(0.009mol)の2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル−4,4’−ジアミン(TFDB)を機械攪拌機および窒素流入機が備えられた250ml二重壁反応器内の40mlのN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)に溶かした。次いで、前記溶液に、0.459ml(0.002mol)のジ−t−ブチルジカーボネート(BOCO)および0.279ml(0.002mol)のトリエチルアミン(TEA)を添加した。48時間反応させた後、0.8885g(0.002mol)の4,4’−(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)、合成例1で製造されたモノマーM−1(ベンジル−2,5−ジヒドロキシ−ベンゾエートのビス−トリメリット酸無水物エステル:Bis−trimellitic acid anhydride ester of benzyl−2,5−dihydroxy−benzoate)4.7398g(0.008mol)、および26mlのDMAc溶液を添加した。25℃で24時間反応させてオリゴ(エステル−アミック酸)溶液(固形分含量18重量%)を得た。前記オリゴ(エステル−アミック酸)溶液に2.8ml(0.03mol)の酢酸無水物と2.4ml(0.03mol)のピリジンを徐々に添加し、25℃で15時間攪拌して化学的イミド化を完了した。得られたオリゴ(エステル−イミド)を蒸留水に沈殿させ、エタノールで洗浄した。白い沈殿物をろ過して、70℃で一晩中真空乾燥した。得られた1.8gのオリゴ(エステル−イミド)を8.2gのDMAcに溶かして18重量%の溶液を製造した。
前記得られたt−BOC(t−ブトキシカルボニル基)で末端保護されたオリゴマーの存在をH−NMRスペクトロスコピーから確認することができる。即ち、図1に示したように、1.51ppmおよび9.88ppmでの化学的シフトはそれぞれt−BOC基のメチルプロトンとカルバメート基のNHプロトンに起因したものである。図2のDSC(Differential scanning analysis)グラフおよび図3のTGA(Thermal gravimetrical analysis)グラフから分かるように、t−BOC末端保護されたオリゴ(エステル−イミド)から前記t−BOC基を脱保護することは170℃以上の温度で可能である。したがって、オリゴ(エステル−イミド)フィルム製造時、前記オリゴマーを含む溶液を乾燥させて溶媒を除去する過程で、前記溶媒の乾燥温度をt−BOCの脱保護温度より高い温度とすることによって、t−BOC脱保護されたオリゴマーのアミノ基は他のオリゴマーのアンヒドリドと反応してポリマーに鎖延長することが分かる。
前記製造されたオリゴマーを含む溶液の粘度(cP)、および重量平均分子量(Mw)を以下のような方法で測定し、その結果を前記オリゴマーの組成と共に下記表1に示す。
(1)溶液粘度はDMAc内18重量%オリゴマー溶液およびMIBK内12重量%のオリゴに対してそれぞれコーン直径40mmおよびコーン角2°を有するコーンおよびプレート形状を使用してAR2000レオメータ(rheometer)で測定した。
(2)重量平均分子量(Mw)はポリスチレン標準を使用し、0.5ml/minの流速で、溶媒としてDMFを使用し、Acquity APCクロマトグラフィー(Waters社)で測定した。
実施例2
25℃、窒素大気下で、2.8821g(0.009mol)の2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル−4,4’−ジアミン(TFDB)を機械攪拌機および窒素流入機が備えられた250ml二重壁反応器内の30mlのN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)に溶かした。次いで、前記溶液に、0.459ml(0.002mol)のジ−t−ブチルジカーボネート(BOCO)および0.279ml(0.002mol)のトリエチルアミン(TEA)を添加した。48時間反応させた後、0.8885g(0.002mol)の4,4’−(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)、合成例1で製造されたモノマーM−1(ベンジル−2,5−ジヒドロキシ−ベンゾエートのビス−トリメリット酸無水物エステル:Bis−trimellitic acid anhydride ester of benzyl−2,5−dihydroxy−benzoate)4.7398g(0.0008mol)、および13mlのDMAc溶液を添加した。25℃で24時間反応させてオリゴ(エステル−アミック酸)溶液(固形分含量18重量%)を得た。その後、末端−キャッパー(end−cappaer)として0.33ml(0.002mol)のオクチルアミン(OA)を添加し、反応混合物を25℃で2時間攪拌することによって、t−BOC(t−ブトキシカルボニル基)およびオクチルアミン(OA)でそれぞれ末端キャッピングされたオリゴ(エステル−アミック酸)溶液を得た。前記オリゴ(エステル−アミック酸)溶液に2.8ml(0.03mol)の酢酸無水物と2.4ml(0.03mol)のピリジンを徐々に添加し、25℃で15時間攪拌して化学的イミド化を完了した。得られたオリゴ(エステル−イミド)を蒸留水に沈殿させ、エタノールで洗浄した。白い沈殿物をろ過して、70℃で一晩中真空乾燥した。得られたオリゴ(エステル−イミド)をDMAcに溶かして18重量%の溶液を製造した。
前記オリゴマー溶液の粘度、および重量平均分子量(Mw)を前記実施例1で記載した方法で測定して下記表1に示す。
実施例3
ジアミンをt−BOCで保護するために0.558mlのTEAと、BOCOを0.919ml(0.004mol)使用し、ジアミンとしてTFDBを3.2023g(0.01mol)使用したことを除いて、残りは前記実施例1と同様な方法を使用してt−BOC末端保護されたオリゴ(エステル−イミド)を合成した。得られたオリゴ(エステル−イミド)溶液の粘度、および重量平均分子量(Mw)を下記表1に示す。
実施例4
25℃、窒素大気下で、4.8034g(0.015mol)の2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル−4,4’−ジアミン(TFDB)を機械攪拌機および窒素流入機が備えられた250ml二重壁反応器内の30mlのN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)に溶かした。次いで、前記溶液に、0.986ml(0.0043mol)のジ−t−ブチルジカーボネート(BOCO)および0.598ml(0.0043mol)のトリエチルアミン(TEA)を添加した。48時間反応させた後、6.6636g(0.015mol)の4,4’−(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)、および19mlのDMAc溶液を添加した。25℃で24時間反応させてオリゴ(アミック酸)溶液(固形分含量18重量%)を得た。その後、前記オリゴ(アミック酸)溶液に3.7ml(0.03915mol)の酢酸無水物と3.2ml(0.03915mol)のピリジンを徐々に添加し、25℃で15時間攪拌して化学的イミド化を完了した。得られたオリゴイミドを蒸留水に沈殿させ、エタノールで洗浄した。白い沈殿物をろ過して、70℃で一晩中真空乾燥した。得られたオリゴイミドをDMAcに溶かして18重量%の溶液を製造した。
前記オリゴイミド溶液の粘度、および重量平均分子量(Mw)を前記実施例1で記載した方法で測定して下記表1に示す。
実施例5
合成例1で製造されたM−1の代わりに合成例2で製造されたモノマーM−18 5.9817g(0.008mol)を使用した点を除いて、残りは前記実施例3と同様な方法を使用し、t−BOCで末端保護されたオリゴ(エステル−イミド)を製造し、前記オリゴ(エステル−イミド)溶液の粘度、および重量平均分子量(Mw)を表1に示す。
実施例6
25℃、窒素大気下で、4.3231g(0.0135mol)の2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル−4,4’−ジアミン(TFDB)を機械攪拌機および窒素流入機が備えられた250ml二重壁反応器内の40mlのN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)に溶かした。次いで、前記溶液に、0.689ml(0.003mol)のジ−t−ブチルジカーボネート(BOCO)および0.418ml(0.003mol)のトリエチルアミン(TEA)を添加した。48時間反応させた後、1.3327g(0.003mol)の4,4’−(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)、合成例1で製造されたモノマーM−1(ベンジル−2,5−ジヒドロキシ−ベンゾエートのビス−トリメリット酸無水物エステル:Bis−trimellitic acid anhydride ester of benzyl−2,5−dihydroxy−benzoate)4.4436g(0.0075mol)、合成例2で製造されたモノマーM−18 3.3647g(0.0045mol)、および25mlのDMAc溶液を添加した。25℃で24時間反応させてオリゴ(エステル−アミック酸)溶液(固形分含量18重量%)を得た。その後、前記オリゴ(エステル−アミック酸)溶液に4.3ml(0.045mol)の酢酸無水物と3.6ml(0.045mol)のピリジンを徐々に添加し、25℃で15時間攪拌して化学的イミド化を完了した。得られたオリゴ(エステル−イミド)を蒸留水に沈殿させ、エタノールで洗浄した。白い沈殿物をろ過して、70℃で一晩中真空乾燥した。得られたオリゴ(エステル−イミド)をDMAcに溶かして18重量%の溶液を製造した。
前記オリゴイミド溶液の粘度、および重量平均分子量(Mw)を前記実施例1で記載した方法で測定して下記表1に示す。
実施例7
25℃、窒素大気下で、4.3231g(0.0135mol)の2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル−4,4’−ジアミン(TFDB)を機械攪拌機および窒素流入機が備えられた250ml二重壁反応器内の40mlのN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)に溶かした。次いで、前記溶液に、0.689ml(0.003mol)のジ−t−ブチルジカーボネート(BOCO)および0.418ml(0.003mol)のトリエチルアミン(TEA)を添加した。48時間反応させた後、1.3327g(0.003mol)の4,4’−(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)、合成例1で製造されたモノマーM−1(ベンジル−2,5−ジヒドロキシ−ベンゾエートのビス−トリメリット酸無水物エステル:Bis−trimellitic acid anhydride ester of benzyl−2,5−dihydroxy−benzoate)2.6662g(0.045mol)、合成例2で製造されたモノマーM−18 4.4863g(0.006mol)、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(3,3’,4,4’−Biphenyltetracarboxylic dianhydride)(BPDA)0.4413g(0.0015mol)、および24mlのDMAc溶液を添加した。25℃で24時間反応させてオリゴ(エステル−アミック酸)溶液(固形分含量18重量%)を得た。その後、前記オリゴ(エステル−アミック酸)溶液に0.495ml(0.003mol)のオクチルアミンを末端−キャッパーとして添加し、25℃で2時間攪拌することによって、t−BOC(t−ブトキシカルボニル基)およびオクチルアミン(OA)でそれぞれ末端キャッピングされたオリゴ(エステル−アミック酸)溶液を得た。前記オリゴ(エステル−アミック酸)溶液に4.3ml(0.045mol)の酢酸無水物と3.6ml(0.045mol)のピリジンを徐々に添加し、25℃で15時間攪拌して化学的イミド化を完了した。得られたオリゴ(エステル−イミド)を蒸留水に沈殿させ、エタノールで洗浄した。白い沈殿物をろ過して、70℃で一晩中真空乾燥した。得られたオリゴ(エステル−イミド)をDMAcに溶かして18重量%の溶液を製造した。
前記オリゴイミド溶液の粘度、および重量平均分子量(Mw)を前記実施例1で記載した方法で測定して下記表1に示す。
実施例8
25℃、窒素大気下で、4.8034g(0.015mol)の2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル−4,4’−ジアミン(TFDB)を機械攪拌機および窒素流入機が備えられた250ml二重壁反応器内の40mlのN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)に溶かした。次いで、前記溶液に、0.986ml(0.0043mol)のジ−t−ブチルジカーボネート(BOCO)および0.598ml(0.0043mol)のトリエチルアミン(TEA)を添加した。48時間反応させた後、5.3309g(0.012mol)の4,4’−(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)、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(3,3’,4,4’−Biphenyltetracarboxylic dianhydride)(BPDA)0.8827g(0.003mol)、および14mlのDMAc溶液を添加した。25℃で24時間反応させてオリゴアミック酸溶液(固形分含量18重量%)を得た。その後、前記オリゴアミック酸溶液に4.3ml(0.045mol)の酢酸無水物と3.6ml(0.045mol)のピリジンを徐々に添加し、25℃で15時間攪拌して化学的イミド化を完了した。得られたオリゴイミドを蒸留水に沈殿させ、エタノールで洗浄した。白い沈殿物をろ過して、70℃で一晩中真空乾燥した。得られたオリゴイミドをDMAcに溶かして18重量%の溶液を製造した。
前記オリゴイミド溶液の粘度、および重量平均分子量(Mw)を前記実施例1で記載した方法で測定して下記表1に示す。
実施例9
ジアンヒドリドとして6FDA 1.3327g(0.003mol)と合成例1で製造されたM−1 4.1474g(0.007mol)を使用した点を除いて、残りは前記実施例2と同様な方法を使用してt−BOCで末端保護されたオリゴ(エステル−イミド)を製造し、前記オリゴ(エステル−イミド)溶液の粘度、および重量平均分子量(Mw)を表1に示す。
実施例10
ジアンヒドリドとして6FDA 0.8885g(0.002mol)、合成例1で製造されたM−1 2.3699g(0.004mol)、および合成例2で製造されたモノマーM−18 2.9909g(0.004mol)を使用した点を除いて、残りは前記実施例2と同様な方法を使用してt−BOCで末端保護されたオリゴ(エステル−イミド)を製造し、前記オリゴ(エステル−イミド)溶液の粘度、および重量平均分子量(Mw)を表1に示す。
比較例1
25℃、窒素大気下で、4.6113g(0.0144mol)のTFDBを機械攪拌機および窒素流入器が備えられた250mlの二重壁反応器内の50mlのDMAcに溶かした。次に、前記溶液に、6FDA(4,4’−(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride)1.4216g(0.0032mol)、合成例1で製造されたモノマーM−1(ベンジル−2,5−ジヒドロキシ−ベンゾエートのビス−トリメリット酸無水物エステル:Bis−trimellitic acid anhydride ester of benzyl−2,5−dihydroxy−benzoate)7.5837g(0.0128mol)、および16mlのDMAcを添加した後、25℃で24時間反応させてポリ(エステル−アミック酸)溶液(固形分含有量18重量%)を得た。前記ポリ(エステル−アミック酸)溶液に4ml(0.0432mol)の酢酸無水物と3.5ml(0.0432mol)のピリジンを徐々に添加し、25℃で15時間攪拌して化学的イミド化を完了した。得られたポリ(エステル−イミド)を蒸溜水に沈殿させた後、エタノールで洗浄した。白色の沈殿物を濾過して、80℃で一晩中真空乾燥した。得られたポリ(エステル−イミド)をDMAcに溶かして18重量%溶液を製造し、前記ポリマー溶液の粘度、および重量平均分子量(Mw)を、前記実施例1で記載した方法で測定して表1に示す。
比較例2
25℃、窒素大気下で、4.179g(0.01305mol)のTFDBを機械攪拌機および窒素流入器が備えられた250mlの二重壁反応器内の30mlのDMAcに溶かした。次に、前記溶液に、6FDA(4,4’−(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride)6.6636g(0.015mol)、および16mlのDMAcを添加した後、25℃で24時間反応させてオリゴアミック酸溶液(固形分含有量18重量%)を得た。前記オリゴアミック酸溶液に3.7ml(0.03915mol)の酢酸無水物と3.2ml(0.03915mol)のピリジンを徐々に添加し、25℃で15時間攪拌して化学的イミド化を完了した。得られたオリゴイミドを蒸溜水に沈殿させた後、エタノールで洗浄した。白色の沈殿物を濾過して、70℃で一晩中真空乾燥した。得られたオリゴイミドをDMAcに溶かして18重量%溶液を製造し、前記オリゴイミド溶液の粘度、および重量平均分子量(Mw)を、前記実施例1で記載した方法で測定して表1に示す。
比較例3
25℃、窒素大気下で、2.8821g(0.009mol)のTFDBを機械攪拌機および窒素流入器が備えられた250mlの二重壁反応器内の30mlのDMAcに溶かした。次いで、前記溶液に、0.189ml(0.002mol)の酢酸無水物を添加してアミノ基を部分的にアセチル化した。2時間反応させた後、6FDA(4,4’−(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride)0.8885g(0.002mol)、合成例1で製造されたモノマーM−1(ベンジル−2,5−ジヒドロキシ−ベンゾエートのビス−トリメリット酸無水物エステル:Bis−trimellitic acid anhydride ester of benzyl−2,5−dihydroxy−benzoate)4.7398g(0.008mol)、および13mlのDMAcを添加した後、25℃で24時間反応させてポリ(エステル−アミック酸)溶液(固形分含有量18重量%)を得た。その後、前記溶液に0.33ml(0.002mol)のオクチルアミンを末端−キャッパーとして添加し、25℃で2時間攪拌してアセチルおよびオクチルアミンでそれぞれ末端−キャッピングされたオリゴ(エステル−アミック酸)を得た。前記オリゴ(エステル−アミック酸)溶液に2.8ml(0.03 mol)の酢酸無水物と2.4ml(0.03 mol)のピリジンを徐々に添加し、25℃で15時間攪拌して化学的イミド化を完了した。得られたオリゴ(エステル−イミド)を蒸溜水に沈殿させた後、エタノールで洗浄した。白色の沈殿物を濾過して、70℃で一晩中真空乾燥した。得られたオリゴ(エステル−イミド)をDMAcに溶かして18重量%溶液を製造し、前記オリゴ(エステル−イミド)溶液の粘度、および重量平均分子量(Mw)を、前記実施例1で記載した方法で測定して表1に示す。
前記表1に示したように、実施例1〜10によって一末端にt−BOC基で保護されたオリゴマー(オリゴイミドまたはオリゴ(エステル−イミド))は重量平均分子量(Mw)が20,000g/mol未満であって非常に小さなオリゴマー形態に製造され、したがって、これらをそれぞれ18重量%濃度でDMAcまたは12重量%濃度でIMBK溶媒に溶かす場合、溶液粘度が500cPにもならない程度で顕著に低いことが分かる。即ち、実施例1〜10のように、一末端にt−ブトキシカルボニル基(t−BOC)のような保護基で保護されたオリゴイミドまたはオリゴ(エステル−イミド)は小さな分子量を有するオリゴマーとして製造され得、これにより十分な固形分含量で溶媒に溶解される場合にも低い粘度を有しスピンコーティングなどの工程性に優れることが分かる。
反面、比較例1ではt−BOCのような保護基でジアミンのアミノ基を保護せず、通常の方法でテトラカルボン酸ジアンヒドリドとジアミンを反応させてポリ(エステル−イミド)を製造した場合であって、それから製造されるポリイミドの重量平均分子量は27,455g/molであり、末端保護基を含まない点を除いては同一な組成および成分で製造された実施例2によるオリゴ(エステル−イミド)の重量平均分子量に比べて約3倍近く、2倍以上高い分子量を有することが分かる。特に、比較例1によるポリ(エステル−イミド)は18重量%DMAc溶液の粘度が1,238cPであって、実施例2によるオリゴ(エステル−イミド)の同一溶液の粘度57cPに比べて200倍以上高い粘度を示す。また、比較例1のポリ(エステル−イミド)を12重量%濃度でMIBKに溶かそうとするときは溶けないことが分かる。このように、オリゴマーの一末端をt−BOCのような保護基で保護しないオリゴマーの場合、重量平均分子量がはるかに高まり、それによる溶媒内の溶解度が低まり、特に同一濃度で存在する場合、溶液粘度が顕著に高まり加工性が低下することが分かる。
比較例2の場合、ジアンヒドリド部分にエステル基を含まないジアンヒドリドとジアミンから製造されたポリイミドであって、ジアンヒドリドのモル数に対するジアミンのモル数の比率が1にならないようにして分子量が低いオリゴマーとして製造したが、該当オリゴマーの重量平均分子量は15,870g/molであって、一末端にt−BOCで保護された点を除いては、同一な6FDAとTFDBを1:1で反応させて製造された実施例4によるオリゴマーの重量平均分子量より1.5倍程度高かった。一方、比較例2の場合、比較的低い分子量によって18重量%DMAc溶液の粘度は43cPであって、実施例4の58cPより低かった。しかし、後述のフィルム製造例およびそれから製造されるフィルムの特性から分かるように、比較例2によるオリゴマーを使用して製造されたフィルムはもろい(brittle)ため自己支持フィルム(free−standing film)として製造されない。即ち、比較例2のようにt−BOCによって末端保護されていないオリゴマーとして製造される場合、これを加熱して追加重合反応を起こそうとしても前記オリゴマーがポリマーとして鎖延長がよくなされないことを意味する。反面、同一組成で形成され末端がt−BOCで保護された実施例4のオリゴマーはフィルムとして製造時、重量平均分子量が245,821g/molになって、オリゴマーである場合に比べて鎖長が顕著に増加することが分かる。反面、比較例2のオリゴマーの場合、フィルムとして製造しても重量平均分子量が18,249g/molであって、オリゴマーであるときと分子量の差が大きくなく、結論的に比較例2のオリゴマーはポリマーに鎖延長がよくなされないことが分かる。
一方、比較例3の場合、一実施形態で化学式1で示したようなカルバメートを形成する基でないアセチル基でオリゴマーの一末端のアミノ基を保護した場合であって、これから製造されるオリゴマーの分子量は13,254g/molであり、同一組成で形成されt−BOC基で末端保護された実施例2のオリゴマーの分子量より若干大きくて分子量の差はあまりつかない。また、類似の分子量を有することによって、18重量%DMAc溶液の粘度も大きな差を示さない。しかし、後述のフィルム製造例から分かるように、比較例3で製造されたオリゴマーからは比較例2と同様に自己支持フィルムが形成されない反面、実施例2によるオリゴマーからは自己支持フィルムが得られた。比較例3によるフィルムももろく、これはオリゴマーがポリマーに鎖延長がよくなされないことを意味する。反面、実施例2によるオリゴマーは自己支持フィルムを形成することによって、実施例2によるオリゴマーはフィルムを形成するに十分な程度にポリマーに鎖延長されたことを意味する。
一方、実施例1〜実施例10から、末端保護基を形成する化合物BOCOの含量が高いほど、それから製造されるオリゴマーの重量平均分子量は低くなることが分かる。即ち、オリゴマーの一末端が保護された比率が高まることによって、該当オリゴマーが追加重合反応する確率が低くなるので、より低い分子量を有するオリゴマーとして製造されることが分かる。したがって、ジアミンとジアンヒドリドのモル比、および/または前記保護基の比率を調整することによってオリゴマーの分子量を調節することができるのが分かる。
フィルムの製造および評価
実施例1乃至実施例10および比較例1乃至比較例3で製造したポリマー溶液のそれぞれをガラス基板(5X5cm)に滴下し、600乃至3,000rpmの回転速度でスピンコーティングした。スピンコーティングされたサンプルを80℃ヒーティングプレートの上で30分間予備乾燥して過剰の溶媒を蒸発させた。その後、窒素大気下で10℃/minの加熱速度で200℃まで加熱した後、1時間維持、乾燥させて、それぞれの実施例および比較例によるポリ(エステル−イミド)フィルムを製造した。
前記製造されたフィルムのそれぞれの光学的特性、つまり、フィルムの全波長透過率(%)、450nmでの透過率(%)、黄色指数(YI)、ヘイズ(%)、および厚さ方向複屈折(out−of−plane birefringence Δnth)を測定し、また自己支持フィルムとして製造可能かどうかを確認して下記表2に示す。前記フィルムの光学的特性および熱特性の測定方法は次のとおりである:
(1)フィルムの光学的特性(透過率、黄色指数、およびヘイズ)は「Konica Minolta CM3600d」スペクトロフォトメーターをtransmittance opacity/hazeモードで用いて測定した。全波長透過率(Tr@Total)は360nm乃至700nm波長範囲で測定した。
(2)フィルムの屈折率nxy、n、および厚さ方向複屈折Δnthは、450nm波長でプリズムカプラー(Metricon MODEL 2010/M)を用いて測定した。
(3)フィルムの重量平均分子量(Mw)はポリスチレン標準を使用し、0.5ml/minの流速で、溶媒としてDMFを使用し、Acquity APCクロマトグラフィー(Waters社)で測定した。
表2から分かるように、実施例1〜実施例10によって製造されたt−BOCで末端保護されたオリゴマーから製造されたフィルムは自己支持フィルムを形成したことに反し、比較例2と比較例3によるフィルムはもろい(brittle)ため自己支持フィルムとして製造されなかった。
一方、前記製造されたフィルムは高い光透過率、低い黄色度およびヘイズ、そして高い厚さ方向複屈折を有することによって、オリゴマーから製造されたものでない、同一成分のモノマーから製造されたポリマーから製造されたフィルムの光学的特性とほとんど差がないことが分かる。
また、実施例1〜実施例8によって製造されたフィルムはオリゴマーの分子量と比較して最小2倍以上、大略2.5倍以上、3倍以上、5倍以上、または10倍以上まで分子量が増加したことに反し、比較例2によって製造されたフィルムはオリゴマーの分子量と比較して大きな差がなく、50%の分子量増加も示さなかった。これから、一末端にt−BOCのような保護基で保護されたオリゴマーは保管時に安定性と優れた加工性を有すると共に、熱処理によってt−BOCが容易に脱保護され、それによって露出されたアミノ基がアンヒドリドと反応して容易にポリマーに鎖延長可能であることが分かる。前記ポリマーフィルムの分子量増加をそれぞれのオリゴマーの分子量と比較して棒グラフ形態に示すものを図6に示す。実施例4によるオリゴマーのポリマーの鎖延長効果が最も高く、その次は実施例8によるオリゴマーと実施例5によるオリゴマーのポリマーとしての鎖延長効果が高いことが分かる。
以上を通じて本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれに限定されず、特許請求の範囲と発明の詳細な説明および添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これも本発明の範囲に属することは当然である。

Claims (19)

  1. 一末端に下記化学式1で表される基を含み、主鎖に下記化学式2または下記化学式3で表される構造単位を含むオリゴマー:
    上記化学式1中、
    は、炭素数4〜10のターシャリ−アルコキシ基、炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、R−CH=CH−O−基(ここで、Rは水素、または炭素数1〜8の置換もしくは非置換のアルキル基である)、R−CH=CH−CH−O−基(ここで、Rは水素、または炭素数1〜7の置換もしくは非置換のアルキル基である)、置換のフェニルオキシ基、置換もしくは非置換のベンジルオキシ基、または9−フルオレニルメチルオキシ基であり、
    Arは置換もしくは非置換の炭素数6〜30の芳香族有機基を含み、前記置換もしくは非置換の炭素数6〜30の芳香族有機基は置換もしくは非置換の一つの芳香族環として存在するか;置換もしくは非置換の2以上の芳香族環が互いに接合されて縮合環を形成するか;または置換もしくは非置換の前記一つの芳香族環および/または前記縮合環が単結合、またはフルオレニレン基、置換もしくは非置換の炭素数3〜10のシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリーレン基、−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)−、−Si(CH−、−(CH−(ここで、1≦p≦10)、−(CF−(ここで、1≦q≦10)、−C(CH−、−C(CF−、−C(=O)NH−、またはこれらの組み合わせである官能基によって連結された基を含み;
    上記化学式2または化学式3中、
    Arは、前記化学式1で定義したとおりであり、
    Arは、置換もしくは非置換の炭素数6〜30の芳香族有機基、下記化学式4で表される基、下記化学式5で表される基、またはこれらの組み合わせである:
    前記化学式4で、
    10は、単結合、−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−C(=O)NH−、−S(=O)−、−Si(CH−、−(CH−(ここで、1≦p≦10)、−(CF−(ここで、1≦q≦10)、−C(C2n+1−、−C(C2n+1−、−(CH−C(C2n+1−(CH−、−(CH−C(C2n+1−(CH−(ここで 1≦n≦10、1≦p≦10、および1≦q≦10)、またはこれらの組み合わせであり、
    12およびR13は、それぞれ独立して、ハロゲン、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換のC1乃至C10脂肪族有機基、置換もしくは非置換のC6乃至C20芳香族有機基、−OR201基(ここで、R201は、C1乃至C10脂肪族有機基)、または−SiR210211212(ここで、R210、R211、およびR212は、それぞれ独立して、水素またはC1乃至C10脂肪族有機基)基であり、
    n7およびn8は、それぞれ独立して、0乃至3の整数のうちの一つである:
    前記化学式5で、
    4およびR5は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のC1乃至C30アルキル基、置換もしくは非置換のC3乃至C30シクロアルキル基、置換もしくは非置換のC1乃至C30アルコキシ基、置換もしくは非置換のC6乃至C30アリール基、置換もしくは非置換のC2乃至C30アシル基、ヒドロキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、−NR’R”(ここで、R’およびR”は、それぞれ独立して、水素、C1乃至C30アルキル基、またはC6乃至C30アリール基である)、−SiR’R”R”’(ここで、R’、R”、およびR”’は、それぞれ独立して、水素、C1乃至C30アルキル基、またはC6乃至C30アリール基である)、またはこれらの組み合わせであり、
    は、OまたはNR(ここで、Rは、水素またはC1乃至C20アルキル基である)であり、
    は、置換もしくは非置換のC6乃至C30芳香族有機基であり、
    は、水素、置換もしくは非置換のC1乃至C30アルキル基、置換もしくは非置換のC1乃至C30アルコキシ基、置換もしくは非置換のC3乃至C30シクロアルキル基、置換もしくは非置換のC6乃至C30アリール基、置換もしくは非置換のC7乃至C30アリールアルキル基、ヒドロキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、−NR’R”(ここで、R’およびR”は、それぞれ独立して、水素、C1乃至C30アルキル基、C6乃至C30アリール基、またはC7乃至C30アリールアルキル基である)、−CO−NR’R”(ここで、R’およびR”は、それぞれ独立して、水素、C1乃至C30アルキル基、C6乃至C30アリール基、またはC7乃至C30アリールアルキル基である)、−SiR’R”R”’(ここで、R’、R”、およびR”’は、それぞれ独立して、水素、C1乃至C30アルキル基、C6乃至C30アリール基、またはC7乃至C30アリールアルキル基である)、または下記化学式6で表される基である:
    前記化学式6で、
    およびLは、それぞれ独立して、O、CO、COO、C≡C、またはCONR(ここで、Rは、水素またはC1乃至C30アルキル基である)であり、
    およびAは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のC6乃至C30芳香族環、置換もしくは非置換のフルオレン環、または置換もしくは非置換のC7乃至C20アリールアルキレン基、またはアリールアルキル基であり、
    qおよびrは、それぞれ独立して、0乃至3の整数であり;
    kは、0乃至2の整数のうちの一つであり、
    mは、0乃至3の整数のうちの一つであり、
    nは、0乃至20の整数のうちの一つであり、
    oおよびpは、それぞれ独立して、0乃至30の整数のうちの一つである。
  2. 前記化学式1のRは、t−ブトキシ基、2−メチル−2−ブトキシ基、炭素数10のシクロアルコキシ基、ビニルオキシ基、 アリルオキシ基、ニトロフェニルオキシ基、ニトロベンジルオキシ基、またはベンジルオキシ基である、請求項1に記載のオリゴマー。
  3. 前記化学式1のRは、t−ブトキシ基またはベンジルオキシ基である、請求項1または2に記載のオリゴマー。
  4. 前記化学式1〜化学式3のArは、置換もしくは非置換の2つの芳香族環が単結合、またはフルオレニレン基、置換もしくは非置換の炭素数3〜10のシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリーレン基、−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)−、−Si(CH−、−(CH−(ここで、1≦p≦10)、−(CF−(ここで、1≦q≦10)、−C(CH−、−C(CF−、−C(=O)NH−、またはこれらの組み合わせである官能基によって連結された基である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のオリゴマー。
  5. 前記化学式1〜化学式3のArはそれぞれ電子求引基(electron withdrawing group)で置換された2つの芳香族環が単結合によって連結された基である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のオリゴマー。
  6. 前記化学式4中、R10は、単結合、−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−C(=O)NH−、−S(=O)−、−Si(CH−、−(CH−(ここで、1≦p≦3)、−(CF−(ここで、1≦q≦3)、−C(C2n+1−、−C(C2n+1−、−(CH−C(C2n+1−(CH−、−(CH−C(C2n+1−(CH−(ここで、1≦n≦10、1≦p≦3、および1≦q≦3)、またはこれらの組み合わせである、請求項1〜5のいずれか1項に記載のオリゴマー。
  7. 前記化学式5のLはOであり、Aは置換もしくは非置換の炭素数6〜20の芳香族有機基であり、Rは水素、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7〜30のアリールアルキル基、ハロゲン基、−NR’R”(ここで、R’およびR”はそれぞれ独立して水素、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、または炭素数7〜30のアリールアルキル基である)、−CO−NR’R”(ここで、R’およびR”はそれぞれ独立して水素、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、または炭素数7〜30のアリールアルキル基である)、または前記化学式6で表される基であり、kは0または1であり、mは0〜2の整数のうちの一つであり、nは1〜3の整数のうちの一つである、請求項1〜6のいずれか1項に記載のオリゴマー。
  8. 前記化学式6のLおよびLはそれぞれ独立して、COO、C≡C、またはCONR(ここで、Rは水素または炭素数1〜20のアルキル基である)であり、AおよびAはそれぞれ独立して置換もしくは非置換の炭素数6〜20の芳香族環、置換もしくは非置換のフルオレン環、または置換もしくは非置換の炭素数7〜20のアリールアルキル基、またはアリールアルキレン基であり、qおよびrはそれぞれ独立して0〜2の整数であって、1≦q+r≦2である、請求項1〜7のいずれか1項に記載のオリゴマー。
  9. 前記化学式2または化学式3のArは、前記化学式4で表される基と前記化学式5で表される基の組み合わせを含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載のオリゴマー。
  10. 前記化学式4のR10は単結合、−C(CF−、またはこれらの組み合わせを含み、前記化学式5のLはOであり、Aは炭素数6の芳香族有機基であり、Rは水素、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数7〜30のアリールアルキル基、−F、−Cl、−NR’R”(ここで、R’およびR”はそれぞれ独立して水素、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、または炭素数7〜30のアリールアルキル基である)、−CO−NR’R”(ここで、R’およびR”はそれぞれ独立して水素、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、または炭素数7〜30のアリールアルキル基である)、または前記化学式6で表される基であり、kは0または1であり、mは0〜2の整数のうちの一つであり、nは1〜3の整数のうちの一つである、請求項9に記載のオリゴマー。
  11. 前記オリゴマーは、他の一末端に下記化学式7〜下記化学式10で表される基のうちの一つを含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載のオリゴマー:
    上記化学式7〜化学式10中、
    Arは、前記化学式2または前記化学式3で定義したとおりであり、
    上記化学式9および化学式10中、
    は、水素、ハロゲン、ビニル基、エチニル基(ethynyl group)、イソプロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、またはこれらの組み合わせであり、sは、1〜30の整数のうちの一つである。
  12. 前記オリゴマーのGPC測定重量平均分子量(Mw)は、1,000g/mol〜25,000g/molである、請求項1〜11のいずれか1項に記載のオリゴマー。
  13. 請求項1〜12のいずれか1項に記載のオリゴマーと溶媒を含むポリマー製造用組成物。
  14. 前記組成物は、主鎖には下記化学式2または下記化学式3で表される構造単位を含み、一末端には下記化学式7または下記化学式8で表される基を含む第2オリゴマーをさらに含む、請求項13に記載の組成物:
    上記化学式2、化学式3、化学式7および化学式8中、
    ArおよびArは、請求項1〜12のいずれか1項で定義したとおりである。
  15. 前記第2オリゴマーの他の一末端には下記化学式9または下記化学式10で表される基を含む、請求項14に記載の組成物:
    上記化学式9または化学式10中、
    Arは、請求項1〜12のいずれか1項で定義したとおりであり、
    は、水素、ハロゲン、ビニル基、エチニル基(ethynyl group)、イソプロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
    sは、1〜30の整数のうちの一つである。
  16. 前記組成物内の前記オリゴマーの含量は10〜50重量%であり、前記組成物の粘度は500cP以下である、請求項13〜15のいずれか1項に記載の組成物。
  17. 請求項13〜15のいずれか1項に記載の組成物を硬化させて製造される成形品。
  18. 請求項13〜15のいずれか1項に記載の組成物を基板上にコーティングして膜を形成し、前記膜を加熱して溶媒を除去し、前記加熱温度は前記組成物内のオリゴマーの下記化学式1で表される末端基が下記化学式16で表される末端基に変化するようにする温度以上であり、前記溶媒除去された膜を追加加熱することによって、前記オリゴマーが重合してポリマーを形成することを含む成形品の製造方法:
    上記化学式1中、
    は、 炭素数4〜10のターシャリ−アルコキシ基、炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、R−CH=CH−O−基(ここで、Rは水素、または炭素数1〜8の置換もしくは非置換のアルキル基である)、R−CH=CH−CH−O−基(ここで、Rは水素、または炭素数1〜7の置換もしくは非置換のアルキル基である)、置換のフェニルオキシ基、置換もしくは非置換のベンジルオキシ基、または9−フルオレニルメチルオキシ基であり、
    Arは置換もしくは非置換の炭素数6〜30の芳香族有機基を含み、前記置換もしくは非置換の炭素数6〜30の芳香族有機基は置換もしくは非置換の一つの芳香族環として存在するか;置換もしくは非置換の2以上の芳香族環が互いに接合されて縮合環を形成するか;または置換もしくは非置換の前記一つの芳香族環および/または前記縮合環が単結合、またはフルオレニレン基、置換もしくは非置換の炭素数3〜10のシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数6〜15のアリーレン基、−O−、−S−、−C(=O)−、−CH(OH)−、−S(=O)−、−Si(CH−、−(CH−(ここで、1≦p≦10)、−(CF−(ここで、1≦q≦10)、−C(CH−、−C(CF−、−C(=O)NH−、またはこれらの組み合わせである官能基によって連結された基を含み;
    [化学式16]
    NH−Ar−*
    上記化学式16中、Arは前記化学式1で定義したとおりである。
  19. 請求項17に記載の成形品、または請求項18に記載の方法で製造された成形品を含む表示装置。
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