JP2863400B2 - 高誘電性ポリマー - Google Patents
高誘電性ポリマーInfo
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F20/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F20/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
- C08F20/10—Esters
- C08F20/34—Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate
- C08F20/36—Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate containing oxygen in addition to the carboxy oxygen, e.g. 2-N-morpholinoethyl (meth)acrylate or 2-isocyanatoethyl (meth)acrylate
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Description
に詳しくは、有機電子材料である有機分散形エレクトロ
ルミネッセンス(EL)用バインダーやフィルムコンデン
サ誘電材料、ポリマーバッテリー、圧焦電材料として有
用で、特に高い比誘電率を有し、かつ耐吸湿性に優れる
と共に誘電損失係数が小さいポリマーに関する。
材料の、たとえば有機分散形EL用バインダーは、高誘
電性、長寿命化のための低吸湿性、電気的特性値の温度
による不変性(耐熱性)、蛍光体や電極面との高い接着性
といった特性を有することが要求されている。こうした
中で、有機分散形EL用バインダーに用いられる有機ポ
リマーとして、特に比誘電率を上げるのに有効な、双極
子能率の高いシアノ基を導入した高誘電性ポリマーが注
目されつつあり、現在に至っている。ところで、たとえ
ば、ポリビニルアルコールやセルロース類(グルコース
環含有セルロース、ヒドロキシエチルセルロースなど)
のシアノエチル化物が知られているが、これらのポリマ
ーは立体障害等によりシアノ基の導入率に限界があり、
分子内に遊離ヒドロキシル基(活性水素)が残存して吸湿
性の問題が残る。さらに、ポリマー設計に制限がある。
一方、別の要求として、高誘電性ポリマーの誘電損失係
数(tanδ)の小さいことが重要とされている。誘電損失
係数が大きいと、有機分散形EL素子としたとき、電力
のロスが大きくなり好ましくないことは勿論、電力ロス
に伴なう発熱が有機分散形EL素子自体の温度を上げる
結果、蛍光体の劣化を促進することが考えられる。ま
た、高誘電性ポリマー自体も一般に、この温度上昇に伴
ないさらに誘電損失係数が増大する。この誘電損失係数
の増大がまた温度上昇につながるという悪循環をもたら
し、究極的に蛍光体の劣化が急激に進むことが推察され
る。
電率を有し、かつ残存遊離ヒドロキシル基の無い耐吸湿
性に優れると共に誘電損失係数の小さい高誘電性ポリマ
ーについて鋭意研究を進めたところ、新規なシアノエチ
ル基含有(メタ)アクリル酸エステルモノマーおよび特定
の共重合モノマーから成るコポリマーが、所期目的のポ
リマーに適合することを見出し、本発明を完成させるに
至った。
H3、およびR2は酸素原子、フェニレン基、水添フェニ
レン基およびアミノ基の少なくとも1個を有することも
ある直鎖もしくは分枝鎖アルキレン基である)で示され
るシアノエチル基含有(メタ)アクリル酸エステルモノマ
ー(以下、シアノエチルモノマーと称す)および共重合モ
ノマーのコポリマー(以下、シアノエチルコポリマーと
称す)であって、上記共重合モノマーは、式: R3 | CH2=C−R4−X [IV] (式中、R3はHまたはCH3、R4は単結合またはアルキ
レン基もしくはエステル基、およびXは芳香族炭化水素
基、脂環族炭化水素基、アミド基、環状アミド基、N−
置換アミド基またはフッ素化アルキル基であり、但し、
R3がHおよびR4が単結合のとき、Xはフェニル基では
ない)で示されるモノマーの少なくとも1種であること
を特徴とする高誘電性ポリマーを提供するものである。
ル」とはアクリルまたはメタクリル、「(メタ)アクリレー
ト」とはアクリレートまたはメタクリレートを指称す
る。
は、以下の手順に従って製造することができる。すなわ
ち、先ず、式:
クリロニトリルを、通常酸またはアルカリ触媒の存在
下、20〜100℃、1〜48時間の条件でマイケル付
加反応して、式:
関係は、1≦m≦n−1となるように設定されており、得
られるシアノエチル化合物[III]には分子中に(n−m)
個、すなわち1個以上のヒドロキシル基が残存する。
は、たとえばエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ブ
チレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペ
ンチルグリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレ
ングリコール、トリエチレングリコール、ビスフェノー
ルA、水添ビスフェノールA、1,4−ジメチロールシ
クロヘキサン、グリセリン、トリメチロールエタン、ト
リメチロールプロパン、トリスヒドロキシメチルアミノ
メタン、ペンタエリトリット等が挙げられ、特にグリセ
リンやペンタエリトリットが好ましい。
残存ヒドロキシル基に対して、(n−m)モルの(メタ)アク
リル酸を、通常酸触媒の存在下、50〜150℃、4〜
48時間の条件でエステル化反応(脱水反応)させること
により、残存ヒドロキシル基の無い、シアノエチルモノ
マー[I]が得られる。
[IV]は、誘電損失係数の低減に寄与し、特に極性基、
極性結合等が少なくかつ親水性の小さいモノマーが好ま
しい。具体的には、芳香族ビニル化合物[たとえばビニ
ルトルエン、ビニルナフタレン、ビニル(アルキル)フェ
ノール類など]、脂環族乃至芳香族炭化水素系の(メタ)
アクリレート[たとえばジシクロペンテニル(メタ)アク
リレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、イ
ソボルニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)
アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレ
ート、ベンジル(メタ)アクリレートなど]、フルオロア
ルキル(メタ)アクリレート[たとえば2,2,2−トリフ
ルオロエチルメタクリレート、2,2,3,3−テトラフ
ルオロプロピルメタクリレート、2−(パーフルオロ−
3−メチルブチル)エチル(メタ)アクリレート、2,2,
3,3,3−ペンタフルオロプロピル(メタ)アクリレー
ト、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル(メ
タ)アクリレートなど]、(メタ)アクリルアミド、脂肪族
乃至脂環族または芳香族炭化水素系のN−置換(メタ)ア
クリルアミド[たとえばN−ジメチルアクリルアミド、
N−ジブチルアクリルアミド、N−ジフェニルアクリル
アミドなど]およびN−ビニルピロリドンの群から選ば
れる、1種または2種以上の混合物が好適に使用でき
る。使用量は通常、全モノマー中50%(重量%、以下
同様)以下、好ましくは1〜20%となるように設定す
ればよい。使用量が50%を越えると、シアノエチルコ
ポリマーの比誘電率の低下を招く傾向にある。
は、シアノエチルモノマー[I]および共重合モノマー
[IV]を、通常の重合方法に従って、たとえば重合開始
剤および要すれば連鎖移動剤の存在下、塊状重合、溶液
重合、光重合等に付すことにより製造することができ
る。
物系(ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハ
イドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジ
アシルパーオキサイド、パーオキシエステル、パーオキ
シジカーボネートなど)やアゾ系[2,2'−アゾビス(4
−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2'
−アゾビス(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、
2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、
2,2'−アゾビスイソブチロニトリル、2,2'−アゾビ
ス(2−メチルブチロニトリル)、1,1'−アゾビス(シ
クロヘキサン−1−カルボニトリル)、1−[(1−シア
ノ−1−メチルエチル)アゾ]ホルムアミド、2−フェニ
ルアゾ−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリ
ルなど]が挙げられる。使用量は通常、シアノエチルモ
ノマー[I]100部(重量部、以下同様)に対し0.1〜
5部、好ましくは0.1〜1部の範囲で選定すればよ
い。使用量が必要以上に多いと、シアノエチルコポリマ
ーの分子量が低下したり、あるいは未反応不純物として
残存し電気特性に悪影響を及ぼす傾向にある。
いるメルカプタン類(たとえばn−ブチルメルカプタン、
オクチルメルカプタン、ラウリルメルカプタン、ベンジ
ルメルカプタン、シクロヘキシルメルカプタン等の脂肪
族、芳香族、脂環族のもの)が挙げられる。使用量は通
常、シアノエチルモノマー[I]100部に対し5部以
下、好ましくは1部以下の範囲で選定すればよい。この
場合も必要以上の使用量では、重合開始剤と同様な問題
が生じる傾向にある。
アノエチルコポリマーであって、さらに必要に応じて通
常のUV硬化性樹脂組成物、熱硬化性樹脂組成物、熱可
塑性樹脂組成物などの樹脂、充填剤、染顔料、その常用
添加剤等を適量配合してもよい。
シアノエチルコポリマーにおけるポリヒドロキシル化合
物[II]の種類(nの増大)によってシアノ基の導入率を
高めることができ、一般に比誘電率>15を有し、かつ
Tgの調整および残存ヒドロキシル基の低減により、ポ
リマー設計の自由度アップおよび電気特性の向上を図る
ことができ、また誘電損失係数の小さい(たとえば0.0
2〜0.01)高誘電材料とすることができる。用途とし
ては、有機分散形EL素子の絶縁層、発光層のバインダ
ーやフィルムコンデンサ誘電材料、ポリマーバッテリ
ー、圧焦電材料への適用が挙げられる。
具体的に説明する。 実施例1〜9 (1)シアノエチルモノマーの製造 ペンタエリトリット136.15g(1モル)に4%水酸化
ナトリウム溶液188gを加え、4ツ口フラスコ中で攪
拌する。これにアクリロニトリル164.1g(3モル)を
滴下し、反応温度を40〜45℃に調節しながらマイケ
ル付加反応を完結させる。得られるシアノエチル化合物
にアクリル酸680g、p−トルエンスルホン酸36.7
g、さらに重合禁止剤としてハイドロキノン2.7gを加
え、1リットルベンゼン中で還流下エステル化反応を行
った後、過剰のアクリル酸を水洗除去してシアノエチル
モノマーを得る。該シアノエチルモノマーについて、I
R分析(日本分光工業(株)製、IR−810使用、35
50〜3200cm-1におけるOH消滅および2260〜
2240cm-1におけるCN吸収)による構造決定および
NMR分析によるプロトン数により同定確認を行った。
ル0.1g(0.0006モル)、ラウリルメルカプタン0.
1g(0.0005モル)、N−ジメチルホルムアミド10
0gと、上記(1)のシアノエチルモノマーおよび各種共
重合モノマーを下記表1に示す配合(g)で仕込み、窒素
ガス下60℃で3時間攪拌、重合を行なう。次にメタノ
ール300gを加え、ポリマー分を沈析させ、メタノー
ル/水(50/50、重量比)混合液で数回洗浄する。そ
の後、溶剤を減圧乾燥してシアノエチルコポリマーを得
る。なお、LCZメータを用いて、所定温度で比誘電率
と誘電損失の測定を行い、結果を表1に併記する。
100g、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル0.1g
(0.0006モル)、ラウリルメルカプタン0.1g(0.
0005モル)およびN−ジメチルホルムアミド100g
を仕込み、窒素ガス下60℃で3時間攪拌、重合を行な
う。次にメタノール300gを加え、ポリマー分を沈析
させ、メタノール/水(50/50、重量比)混合液で数
回洗浄する。その後、溶剤を減圧乾燥してシアノエチル
ホモポリマーを得る。このポリマーの20℃における比
誘電率17.5および誘電損失0.028、60℃におけ
る比誘電率21.0および誘電損失0.18であった。
Claims (2)
- 【請求項1】 式: 【化1】 (式中、1≦m≦n−1、mは1〜3、R1はHまたはC
H3、およびR2は酸素原子、フェニレン基、水添フェニ
レン基およびアミノ基の少なくとも1個を有することも
ある直鎖もしくは分枝鎖アルキレン基である)で示され
るシアノエチル基含有(メタ)アクリル酸エステルモノマ
ーおよび共重合モノマーのコポリマーであって、上記共
重合モノマーは、式: (式中、R3はHまたはCH3、R4は単結合またはアルキ
レン基もしくはエステル基、およびXは芳香族炭化水素
基、脂環族炭化水素基、アミド基、環状アミド基、N−
置換アミド基またはフッ素化アルキル基であり、但し、
R3がHおよびR4が単結合のとき、Xはフェニル基では
ない)で示されるモノマーの少なくとも1種であること
を特徴とする高誘電性ポリマー。 - 【請求項2】 共重合モノマーが、芳香族ビニル化合
物、脂環族乃至芳香族炭化水素の(メタ)アクリレート、
フルオロアルキル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル
アミド、脂肪族乃至脂環族または芳香族炭化水素系のN
−置換(メタ)アクリルアミドおよびN−ビニルピロリド
ンの群から選ばれ、かつ全モノマー中50重量%以下の
量で使用される請求項1記載の高誘電性ポリマー。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5050566A JP2863400B2 (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | 高誘電性ポリマー |
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JP5050566A Expired - Fee Related JP2863400B2 (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | 高誘電性ポリマー |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1993
- 1993-03-11 JP JP5050566A patent/JP2863400B2/ja not_active Expired - Fee Related
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